线性串联稳压电源
阿坝师范高等专科学校电子信息工程系课程设计
线性串联稳压电源设计
学生姓名 专业名称 班 级 学 号
曲摸牛布 嵌入式系统工程 2011级嵌入式班
20113075
阿坝师范高等专科学校电子信息工程系
二○一三年四月
目录
一、设计要求 ..................................................................................................... 3 二、设计目的 ..................................................................................................... 3 三、线性串联稳压电源组成 ................................................................................. 3
3.2、整流电路 ............................................................................................. 4 3.3、滤波电路 ............................................................................................. 4 3.4、稳压电路 ............................................................................................. 5 四、线性串联稳压电源参数确定 ........................................................................... 5
4.1、参数确定思路 ...................................................................................... 5 4.2、稳压电路参数确定 . ............................................................................... 5 4.3、滤波电路参数确定 . ............................................................................... 7 4.4、整流电路参数确定 . ............................................................................... 8 4.5、变压器输入输出闸数比的确定 ............................................................... 8 五、线性串联稳压电源测试结果 ........................................................................... 8
一、设计要求
直流电源分为线性直流稳压电源和开关电源。线性直流稳压电源不易受外界电磁干扰但是电源工作效率低、体积大。开关电源效率高、体积小、重量轻、适用性强，但是易受电磁以及其他用电器的干扰，同时开关电源也易影响其他用电器的正常工作。 设计一个线性串联直流稳压电源，要求输入220V , 50Hz 的交流信号，输出电压为U o =(5 25) V ，输出I =100mA 的电流信号。
二、设计目的
1、 掌握选择变压器、整流二极管、滤波电容及稳压电路参数的确定的技巧。 2、 掌握稳压管的稳压过程、稳压特点及如何正确使用稳压管设计稳压电路。 3、 掌握电路的基本调试能力。
三、线性串联稳压电源组成
线性串联稳压电源由信号变压器、整流电路、滤波电路以及稳压电路组成。将220V ，50Hz 的交流信号经过变压、整流、滤波、稳压得到需要的直流输出电压，不同的交流变压以及不同的稳压得到不同的电压输出。其基本的框图如下图1所示:
【图1】
3.1、变压器
⎛U ⎫L
变压器通过改变原副线圈的闸数比即闸数之比等于原副线圈电压之比的平 1⎪=1
L 2⎝U 2⎭
将220V ，50Hz 的交流信号降压后得到幅值较小的交流信号并送于整流电路整流。其电
压器的仿真图如下图3.1所示：
2
【图3.1】
3.2、整流电路
整流电路由4个整流二极管1N4007组成。其电路仿真图如下图3.2所示：
【图3.2】
3.3、滤波电路
滤波电路对交流信号经整流后的直流信号尽可能地消除交流成分，由电容C1和C2组成滤波电路。
3.4、稳压电路
稳压电路由调整管、比较放大器、基准电压提供部分、取样电路四部分构成。调整管由一个三极管组成，所谓调整管即是通过调整该三极管集电极和发射极之间的压降从而改变输出电压。调整管的组成电路如下图3.4所示：
【图3.4】
四、线性串联稳压电源参数确定
4.1、参数确定思路
根据线性串联稳压电源的输出要求, 即输出电压U o =(5 25) V ，输出电流
I =100mA ，线性串联稳压电源参数的确定步骤为：
（1） 稳压电路参数确定。 （2） 滤波电路参数确定。 （3） 整流电路参数确定。
（4） 变压器输入输出闸数比的确定。
4.2、稳压电路参数确定
稳压电路由图4.2所示：
【图4.2】
根据稳压管D1的稳压值U Z 与输出电压U O 之间建立联系可得：
RV 1'' +R 3RV +R +R 4
U Z =∙U O ⇒U O =1" 3∙U Z
RV 1+R 3+R 4RV 1+R 3
所以当RV 1" =RV 1时得到最小输出电压U O min =
RV 1+R 3+R 4
∙U Z =5V
RV 1+R 3
当RV 1" =0时得到最大输出电压U O max =
RV 1+R 3+R 4
∙U Z =25V
R 3
根据以上两个方程可得电阻RV 1和R 3之间的关系为：RV 1=4R 3。取R 3=10k Ω，则
RV 1=40k Ω, 根据电阻的标称值RV 1=43k Ω。根据电路图可知U Z
RV 1+R 3+R 45(RV 1+R 3)
∙U Z =5V ⇒R 4=-RV 1-R 3=8.1k Ω，根据电阻标称值
RV 1+R 3U Z 取R 4=8.2k Ω。
稳压电路中调整管2N1711的特点是集电极与发射极之间的压降U ce =(3 5) V , 所以有方程：
u 1-U Z u -U Z
=I Z ⇒R 1=1=370.68Ω根据电阻标称值取R 1=360Ω, 比较比R 1I Z
较器LM324的虚短和虚断可知流过R 4、RV 1、R 3的电流
U O 5V
I ===0.086mA , 所以R 4、RV 1、R 3、R 1上的功
R 4+RV 1+R 38.1k +40k +10k
率分别是I 2R 4=0.0000606W 、I 2(RV 1) =0.000318W 、I 2R 3=0.0000739W 、
(I z ) 2R 1=1.21104W ，所以稳压电路参数确定为：
111
R 4=8.2k Ω(W ) ，RV 1=43k Ω(W ) ，R 3=10k Ω(W ) ，R 1=360Ω(3W ) 。
888
滤波电路中采用电容C 1和C 2对整流信号进行滤波，C 1滤除低频纹波，C 2滤除高频纹
【图4.3.1】
C 对输出信号进行滤波，滤除输出信号中的低频纹波。其滤波电路如下图4.3.2所示：
【图4.3.2】
由输出要求可得负载R L =
U o 25V ==250Ω, 根据实践总结可得负载滤波电容I O 0.1A
T 0.01
取C 3=50uF , 滤除低频纹波。 C 3>(3 5) ∙⇒C 3≥(3 5) ∙
2R L
0.01
=(3 5) ∙40uF 取C 1=100uF ，滤除低频纹波。 R L
C 1≥(3 5) ∙C 2=
11==0.1uF ，滤除高频纹波。 f 10MHz
整流电路由4个1N4007整流二极管桥接构成。 4.5、变压器输入输出闸数比的确定
根据以上电路的参数的确定，电路形式如下图4.5.1所示：
【图4.5.1】
经测试可得交流信号经过整流后电压u 3和u 2之间满足u 3=1.2u 2，u 1=1.2u 2 ，所以
L ⎛220⎫
u 3=u 1，测得u 1=20V , u 3=20V , 所以闸数之比1= ⎪=121, 经调试可得最佳
L 2⎝20⎭
L
闸数比为1=60，示意图如下4.5.2所以：
L 2
2
【图4.5.2】
五、线性串联稳压电源测试结果
线性串联稳压电源电路确定各参数并调试最大输出结果如下图5.1所示：
调试最小输出结果见如下图5.2所示：
【图5.1】
【图5.2】