江苏技术师范学院电气信息工程学院课 程 题 目 专业班级 学生姓名 学生学号 指导教师 年 月 日1．设计课题：串联型直流稳压电源2．主要技术指标：（1） 输出直流电压：Vo = 1.5V ~ 9V，连续可调；（2） 输出直流电流：Io = 0 ~ 80mA;（3） 当输出为额定值Vo = 4.5V时，输出最大功率：Po ≥ 0.36W；（4） 交流电源电压：~220V±10%×220V；（5） 放大管具有恒流源负载；（6） 有过流保护电路，当Io ≥ 100mA时，保护电路工作；（7） 内阻Ro < 1Ω;（8） 当输出为额定值Vo = 4.5V时，S〈 0.01；3．实验仪器：自耦变压器 一台低频毫伏表 一台示波器 一台万用表 一块滑线变阻器 一台4．电路原理：直流稳压电源是电子系统中不可缺少的设备之一。
直流稳压电源一般由电源变压器、整流滤波器和稳压电路所组成基本电路如下图所示~220变压电路整流电路滤波电路稳压电路Uo直流电压直流稳压电源总体功能框图串联型直流稳压电源的输出稳定性、负载能力和可调节性能都较好，因此选择此电路进行设计器件清单器件名规格数量三极管3DD1519012或901513DG63电解电容1000uF1100uF110uF1电容33nF1二极管1N4001GP7电阻20k11.0k139k139015.61561电位器20k147k1一、 串联型稳压电源电路设计(一) 功能框设计（1） 变压部分通过变压器即可实现2） 整流部分一般采用桥式整流，采用4个二极管接成桥式3） 滤波部分在输出电流不大的情况下选用电容滤波4） 稳压部分由串联型稳压电路构成，采用恒流源电路作为放大管的集电极负载，并采用了调整管过流保护电路，使稳压电路的性能得到提高二) 单元电路设计1． 整流滤波电路设计本设计采用桥式整流电容滤波电路如下图所示Vo1V2 Io1桥式整流滤波电路（1）技术指标●整流滤波电路的输出电压Vo1 = 14V;●输出负载电流Io1 ≥ 110mA;●交流电网电压~220V，50Hz。
2）选择整流管和变压器次级电压有效值V2①求变压器次级电压有效值整流滤波电路有载时的直流输出电压Vo1 ≈ 1.2V2,由此式可求得变压器次级电压的有效值V2为V2 = Vo1/1.2 ≈ 12V② 流过每管的平均电流为 ID = Io1/2 ≥ 55mA③每个整流二极管承受的最大反向电压为 Vrmax = 1.414×V2 = 16.5V④根据IDM > ID和Vrm > Vrmax的要求，选择整流二极管型号为1N4007GP或1N4001GP3）选择滤波电容C1整流滤波电路的滤波电容C1 C1 ≥ (3~5) T / 2RL1式中，T是交流电网电压的周期，RL1是整流滤波电路得负载电阻，T = 0.02s，RL1 = Vo1 / Io1 = 127Ω所以C1可取1000uF4）确定对电源变压器的要求变压器次级电压有效值V2 = Vo1 / 1.2 ≈ 12V,次级电流有效值I2 =（1.1~3）IL，现取I2 = 1.5IL = 165mA2.稳压电路设计（1）稳压电路的工作原理带有直流放大环节的串联型晶体管稳压电路如下图2所示。
这种稳压电路的稳压性能较好下图2所示电路中，T1和T2为复合调整管；R1、Rw1和R2组成取样电路；T3是作比较放大用的放大管；T4、D5、D6、R3、R4构成的恒流源电路作为比较放大管的集电极负载，该恒流源能提供必要的工作电流，可以看成是放大管T3的数值较大的有源集电极负载电阻，它提高了T3的增益，从而获得了更好的稳压性能二极管D5、D6通过R3导通后，其正向压降具有稳压作用，流过T4的集电极电流Ic4≈Ie4=(VD5+VD6-VBE4)/R4,VBE4是T4的发射结压降（约0.7V），VD5+VD6是D5、D6正向压降之和（约1.2~1.4V），因为VD5和VD6以及VBE4在正常工作时变化很小，所以Ic4基本是恒定的图中D7接于放大管T3的发射极，利用二极管D7的正向压降作基准电压源三极管T5及电阻R5组成过流保护电路（如下图1所示），当输出电流Io过大时，R5上的压降使T5导通，拉下T2的基极电位，将T3逐渐变为截止，使输出Io下降，从而达到保护目的图1 过流保护电路VoVi图2 串联型晶体管稳压电路（2）具体稳压电路的设计①选择输入电压Vi为保证复合调整管T1、T2工作于放大区，需要有一定的管压降VCE,故整流滤波电路的输出电压，即稳压电路的输入电压Vi应大于稳压电路的输出电压Vo和保护电路的取样电阻R5上的压降VR5之和。
而本稳压电路是输出可调的稳压电路，故复合调整管的压降VCE在输出电压Vo的变化范围之内始终应大于其饱和压降VCE（sat）和小于其V(BR)CEO允许电网电压有±10%的波动，即Vi有±10%的波动，因此Vi的最小值应满足： Vimin ≥ Vomax + VCEmin + VR5式中，Vomax为稳压电路输出电压的最大值9V；VCEmin为调整管的最小管压降；VR5为保护取样电阻R5上的压降又有VCEmin ≈ VCE(sat)1 = VCE(sat)2T1、T2均为硅管，其VCE(sat)取1~3V这里取VCE（sat）1 = VCE（sat）2 = 3V,VR5 = 0.5V,则有Vimin ≥ 9V + 3V + 0.5V = 12.5VVi = Vimin / 0.9 = 13.9V ≈ 14V允许Vi有±10%波动，即 Vimin = 1.9Vi Vimax = 1.1Vi②选择调整管●选择复合调整管中的大功率管T1流过T1的电流包括流过负载的电流Io和稳压电路本身消耗的电流，过载保护时稳压电路的最大输出电流Iomax = 100mA。
取稳压电路内部各支路消耗电流总和为I = 0.1Iomax = 10mA，则流过T1的最大电流为Ic1max = Iomax + I = 110mAT1的最大管压降发生在电网电压最高、输出Vo最小、过载保护电路动作之前，即VCE1max = Vimax – Vomin = 14VT1的最大管耗为 Pc1max = VCE1max × Ic1max = 1.54W据此选用型号为3DD15●选择复合调整管中的小功率管T2T2的选择原则与T1的选择原则相同设T1的hfe = 30,则有Ic2max = Ib1max = Ic1max / hfe1 = 3.7mA VCE2max ≈ VCE1max = 14VPC2max = VCE2max × IC2max由以上参数的极限值可看出，T2选择3DG型高频小功率三极管即可满足要求据此选择3DG6③比较放大电路的计算比较放大电路由比较放大管T3作基准电压的二极管D7和用来作T3的集电极负载的恒流源电路T4、D5、D6、R3、R4组成●D5、D6、D7的选择由于稳压电源输出电压的调节范围是1.5 ~ 9V，当取样电路中的电位器Rw1调至0时，输出电压应小于或等于1.5V。
当三个二极管正向导通时，两端电压约为0.7V据此，D5、D6、D7可选用型号为1N4007GP●比较放大管T3的选择T3的管压降VCE3max = Vomax + VBE1 + VBE2 - VD7，T2的IB2max为微安数量级因为比较放大器是小信号放大电路，其静态集电极电流为毫安数量级，此处可选IC3 = 1.5mA，则有PC3max = VCE3max × IC3据此T3可选用 9012或9015●T4的选择T4属于恒流源电路，其集电极电流IC4应满足：IC4 = IB2max + IC3 = 1.6mA据此T4可选用9012或9015●R4的选择流过T4的电流IC4 = （VD – VBE4）/ R4，而IC4 = IB2max + IC3，故可求的R4 = （VD – VBE4）/ IC4 = 375Ω据此R4可选用390Ω●R3的选择流过R3的电流IR3 ≥ 10IB4，取毫安数量级，则有R3 = （V1 – VD – VD7）/ IR3 = 37.5kΩ据此R3可选用39kΩ④取样电路的确定取样电路由R1、R2和Rw1组成，流过取样支路的电流应大于比较放大管的基极电流，而在电源空载时（Io = 0），要有一定的电流流过T1，以保证T1的hfe1不至于太低。
一般取样支路的电流按输出电流Iomax的2%左右选取当Rw1调至阻值最大时，Vo = 9V，则有（R1∥Rw1）+ R2 = Vomax / (2%Iomax) = 5.6kΩ取R2 : (R1∥Rw1) = 1 : 5据此R1可选取10kΩ，R2可选取1kΩ，Rw1可选取47kΩ⑤保护电路的确定保护电路是由T5和R5组成的限流式保护电路（如图1所示），设保护管T5开始导通时的电压VBE = 0.5V,Iomax = 100mA时保护电路动作，故保护电路的取样电阻R5为R5 = VBE / Iomax = 5Ω据此R5可选用5Ω，T5可选用型号为3DG6⑥C2、C3、C4的作用及选择C2接于复合调整管的基极与地之间，可选用33nF，它的作用是使高频增益衰减而防止震荡的产生为了进一步减少稳压电路的动态输出电阻，可在稳压电路的输出端接一个大容量的电容C4，本电路中C4 = 100uF/25VC4还有滤波作用，并且可以防止负载中的交流成分流进整流管电容C3可以进一步减小输出纹波分量，而且可以防止寄生震荡本电路取C3 = 10uF/25V二、串联型直流稳压电源的调整和测试1.完整电路图串联型直流稳压电源。