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1、目 录1. 内容摘要22. 设计内容与要求33. 电路工作原理及分析 34. 主要芯片的技术参数 125. 组装与调试 136. 设计总结 147. 参考文献 158. 致谢 159. 附录 151）Protel 原理图 162）PCB 图173）元器件明细表 18 内 容 摘 要 在稳压电源中，负载电流要流过调整管，输出大电流的电源必须使用大功率的调整管，这就要求有足够大的电流供给调整管的基极，而比较放大电路供不出所需要的大电流，另一方面，调整管需要有较高的电流放大倍数，才能有效地提高稳压性能，但是大功率管一般电流放大倍数都不高。解决这些矛盾的办法，是给原有的调整管再配上一个或几个“助手”，
2、组成复合管。并且有电路指示灯的指示功能，也要有短路保护功能，能做到可靠性好，稳定性好，纹波小，能够长时间工作等等。本课题就是通过设计实现复合管放大兼具充电功能和有过流和限流保护作用的电源来了解和掌握一般稳压电源的设计和制作。关键词：复合管放大、充电电路、过流限流保护。 二 设计内容要求1. 输出电压：3V、6V两挡，正、负极性输出。2. 输出电流：额定电流为150mA，最大电流为500mA。3. 额定电流输出时，Vo/Vo10%.4. 具有快充和慢充两种方式对4节5号或7号电池充电。慢充电流为50mA60mA,快充电流为110mA130mA.三 电路工作原理及分析 整机电路由整流滤波电路、稳压
3、电路和快慢充电电路组成。3.1 直流稳压电源设计思路 图1 原理框图稳压电路采用带有限流型保护电路的晶体管串联型稳压电路，电路设计的基本设计方案如下：1. .由于稳压电路输出电流Io100mA,因此调整管应采用复合管。2. 通常提供基准电流的稳压管可以用发光二极管LED代替(一般工作电压约为2V)兼做电源指示灯。3. 由于Vo为3V、6V两挡固定值，且不要求调整，因此可将取样电路的上取样电阻4. 设计为两个合适的值，用12波段开关进行转换。5. 输出端用22波段开关实现正负极性选择。 6. 过载保护电路采用二极管限流型保护电路，且二极管用发光二极管LED代替, 兼做过流指示灯使用。 3.2 稳
4、压电路原理图如图2所示。 图2 稳压电路原理图 1 确定输入电压V（整流滤波电路的输出电压）。当忽略检测电阻R2上的电压时，有 Vi = Vo = Vomax + Vce1 = 6 + Vce1 式（1）中，调整管管压降Vce1，一般在3V8V间选取，以保证VT1能工作于放大区。当市电电网电压波动不大时，Vce1可选取的小一些，此时调整管和电源变压器的功耗也可以小一些。2 滤波电容C设定Io=Iomax=0.8A，t=0.01S则可求得C。电路中滤波电容承受的最高电压为，所以所选电容器的耐压应大于12V。3 确定晶体管。估算出晶体管的Icm、V(BR)CEO、Pcm值，再根据晶体管的极限参数和
5、来选择晶体管。Iomax Io = 150mA (2)Vcemax = ViVomin = Vi3 (3)Pcmax = Icmax Vcemax (4)查晶体管手册，只要大于上述计算值的晶体管都可以作为调整管VT1使用。VT2、VT3由于电流电压都不大，功耗也小，因此不需要计算其值，一般可选用小功率管。4 确定基准电压。由 Vo =1/n ( Vz + Vbe3 )有 Vz = nVo Vbe3则 Vz nVo （5）式（5）中，n为取样电路的取样比（分压比），且n1。所以Vz应小于Vomin(3V)。LED的工作电压约为1.82.4V。且正相特性曲线较陡，因此它可以代替稳压管提供基准电压。
6、5 限流电阻的计算。限流电路如图2所示。 图2 基准电压限流稳压电路 ID = Ir3 + Ie3 = (VoVz)/R3 + Ie3 (6)式(6)中，Vz为LED的工作电压，其值可取为2V；ID为LED的工作电流，在210mA间取值;Ie3为VT3的工作电流，可在0.52mA间取值。当选定Ie3的值后，为保证LED能完全可靠的工作，R3的取值应满足条件: 2mAID10mA当Vo = Vomin = 3V时，ID最小，即ID =(VominVz)/ R3 + Ie3=(3VZ)/R3 + Ie32mA (7)得 R3(3VZ)/(2Ie3) （8）当Vo = Vomax =6V时，ID最大
7、，即ID=(Vomax VZ )/ R3 + Ie3 =(6VZ)/ R3+Ie310mA (9)得 R3 (6VZ)/(10 Ie3 ) (10)因此有(6VZ )/(10Ie3) R3 (3VZ)/(2Ie3) (11)在取值范围内，R3应尽量取大一些，这样有利于VZ的稳定.另外，计算的电阻值还应该选区标称值.同时，相关的功率计算如下: PR3=(VomaxVZ)2/R3=(6VZ)2/R3 (12)需要注意的是，计算出的电阻功率也应选区标称值。6 取样电路的参数计算。首先，确定取样电路的工作电流I1(流过取样电阻的电流).若I1取得过大，则取样电路的功耗也大；若I1取得过小，则取样比n会
8、因VT3的基极电流的变化而不稳定，同时也会造成Vo不稳定。实际应用中，一般取I1 =(0.050.1)Io，然后计算取样电阻。当Vo=3V时，取样电路如图3所示。 图3 取样电路由 I1 ( R4 + R6 )=3V取样电路的总电阻为 R = R4 + R6 = 3/I1又由于 R / R6 (VZ + Vbe3) = 3V所以 R6 = R( VZ + Vbe3 )/3R4 = R R6当Vo=6V时，应将图3中的电阻R4换成R5，计算方法与Vo = 3V时相同。取样电路的总电阻为R = R5 + R6 = 6 / I1R5 = R R6此时，计算出的电阻值应取标称值，然后利用公式Vo=R/
9、R6(VZ+Vbe3)计算Vo。并测量Vo是否满足设计指标的要求，否则应重新取值计算。最后，还应对所取电阻进行功率计算，并取其标称值。7 计算比较放大器集电极电阻R1。比较放大器如图4所示。 图4 比较放大电路R1的值取决于稳压电源的Vo和Io，由此可得IR1 = ( ViVb2)/ R1 = Ib2 + Ie3Vb2 = Vo + Vbe1 + Vbe2 Vo+1.4Ib2 Io/12若R1的值太大，则IR1的值变小，Ib2也小，因此不能提供额定电流Io;若R1的值太小，则比较放大器增益变低，会造成稳压性能不好。当Vo = Vomax = 6V时，R1的值应满足条件(Vi7.4)/R1Ib2
10、+Ic3或 R1(Vi7.4)/(Ib2+Ic3)式中，Ib2由Ib2Io/12确定(Io=150mA).其中，1的取值范围在2050之间(大功率管取20，中功率管取50）；2的取值范围在50100之间。Ic3可用前面计算R3时已选定的值Ie3.R1的功耗估算为PR1=Vi(Vomax+1.4)2/R1需要注意的是，阻值和功率应取标称值。8 限流保护电路参数的计算。限流保护电路如图5所示。监测电阻Rz的计算方法如下：因为 VD=2Vbe+IomaxR2所以 R2=(VD2Vbc)/Iomax(21.4)/Iomax式中，VD取2V，Vbc取0.7V，最大输出电流Iomax取500mA，电阻功耗
11、的估算为 PR2=I2omaxR2同样，阻值和功耗应取标称值。 图5 限流保护电路 3.3 .充电电路部分的设计。充电电路一般采用晶体管恒流源电路。3.3.1慢充电路， 如图6所示。 图6 慢充电路原理图LED给晶体管发射结提供约为2V的直流稳定电压。在利用Re的电流负反馈作用使集电极电流Io1保持恒定。充电电流Io1由式(13)决定 Io1=IcIe=(VDVbc)/Rc (13)元件参数的计算如下：1 晶体管Icmax = Io1;Vcemax Vo3; Pomax = Icmax Vcemax，所选用晶体管的参数Icm Vceo Pcm应大于上述计算值。2 LED用红色发光二极管，工作电
12、压VD 2V，可兼做过流报警指示灯用，3 二极管VD可用普通二极管，正向额定电流应大于Io1.4 电阻 Re =(VdVbc)/Io1;PRc = I2o1RcRb=(VoVD)/(ID+Ib);PRb = I2RBRb式中，ID为LED的工作电流，在510mA间取值。Ib为晶体管基极电流，Ib=Io1/(的取值在50100之间)。3.3.2快充电路如图7所示， 图7 快充电路原理图由于快充时，充电电流I较大，因此晶体管管耗也变大，为降低管耗，可在集电极回路上增加一个降压电阻R，此时Vce=Vo3VdIo2(Re+R)减小，管耗也随之减小，其中RcRb的计算与慢充电路相同。降压电阻R的计算方法：首先，根据所选晶体管的Pcmax和充电电流Io2确定Vce，即Vce1V，其次，选定Vce后，由式(14)计算R
