【正文】 效值或峰值表示。經(jīng)過穩(wěn)壓作用，可以使整流濾波后的紋波電壓大大降低， 降低的倍數(shù)反比于穩(wěn)壓系數(shù) S 。 串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源的設計 要求 設計指標： （ 1） 輸出直流電壓， — 6V連續(xù)可調(diào)； （ 2） 額定電流 100mA，最大電流 300mA； （ 3） 交流電電源電壓 200V； （ 4） 放大管具有恒流源負載； （ 5） 有過流保護電路； 二、 電路原理分析與方案設計 電路設計 符合上述要求的電源電路的設計方法有很多種，比較簡單的有 3 種： (1) 晶體管串聯(lián)式直流穩(wěn)壓電路。 電路框圖如圖 1 所示 的 串聯(lián)式直流穩(wěn)壓電路 , 由取樣電路、基準電路、比較放大和調(diào)整電路等部分組成。其中 R R2 和 RP 組成取樣電路， R R2 和 RP稱為取樣電阻； R3和 V2組成基準電路， R3是 VZ 的限流電阻， VZ給 V2 發(fā)射極提供一個基準電壓； V2為比較放大管，作用是將穩(wěn)壓電路輸出電壓的變化量先放大，然后再送到調(diào)整管基極； V1 是調(diào)整管，起調(diào)整作用。 厚 德 勵 志 篤 學 精 藝 － 6 － 電子信息工程技術專業(yè) 畢業(yè)設計 穩(wěn)壓過程如下：當輸出電壓 U0發(fā)生變化時，通過取樣電路把 U0 的變化量取樣加到放大管 V2 的基極。而由 R3和 Vz 組成的基準電路為 V2的發(fā)射極提供基準電壓 Uz。由 V2和 R4組成的放大電路把取樣電壓和基準電壓進行比較放大后，輸出調(diào)整信號送到調(diào)整 V1的基極，控制 V1 進行調(diào)整，以維持 U0 基本不變。 圖 1 串聯(lián)型穩(wěn) 壓電路 (2) 采用三端集成穩(wěn)壓器電路。 如圖 2 所示，他采用輸出電壓可調(diào)且內(nèi)部有過載保護的三端集成穩(wěn)壓器 （ CW317） ，輸出電壓調(diào)整范圍較寬，設計一電壓補償電路可實現(xiàn)輸出電壓從 V起連續(xù)可調(diào)，因要求電路具有很強的帶負載能力， 該電路所用器件較少，成本低且組裝方便、可靠性 高。 圖 2 三端集成穩(wěn)壓器 穩(wěn)壓電路 厚 德 勵 志 篤 學 精 藝 － 7 － 電子信息工程技術專業(yè) 畢業(yè)設計 (3) 用單片機制作的可調(diào)直流穩(wěn)壓電源。該電路采用可控硅作為第一級調(diào)壓元件，用穩(wěn)壓電源芯片 LM317， LM337 作為第二級 調(diào)壓元件，通過 AT89CS51 單片機控制繼電器改變電阻網(wǎng)絡的阻值，從而改變調(diào)壓元件的外圍參數(shù)，并加上軟啟動電路，獲得 ～ 6 V， V步長，驅(qū)動能力可達 1 A，同時可以顯示電源電壓值和輸出電流值的大小。 其硬件電路主要包括變壓器、整流濾波電路、壓差控制電路、穩(wěn)壓及輸出電壓控制電路、電壓電流采樣電路、掉電前重要數(shù)據(jù)存儲電路、單片機、鍵盤顯示等幾部分，硬件部分原理圖如圖 3 所示。 正、 負端壓差控制電路的作用是減少 LM317 和 LM337 輸入端和輸出端的壓差以降低 LM317 和 LM337 的功耗。穩(wěn)壓電 路由三端穩(wěn)壓芯片 LM317(負壓 用 LM337)及外圍器件組成，輸出電壓控制電路采用繼電器控制的電阻網(wǎng)絡。電阻網(wǎng)絡的每個電阻都需要精密匹配，電阻的精密程度直接影響輸出電壓的精度。 電壓電流采樣電路由單片機控制實時對當前電壓電流進行采樣，以修正輸出電壓值。掉電前重要數(shù)據(jù)存儲電路用以保存當前設置的電壓值，可以方便用戶在重新上電 后不用設置，而且也不會因為電壓值過高損壞用戶設備。 方案論證與比較 方案一：結構簡單，可用常用分立元器件，容易實現(xiàn)，技術成熟，完全能夠達到技術參數(shù)的要求，造價成本低，精確度不是太 高 ； 厚 德 勵 志 篤 學 精 藝 － 8 － 電子信息工程技術專業(yè) 畢業(yè)設計 方案二：穩(wěn)壓部分需采用一塊三端穩(wěn)壓器其他分立元器件，元器件先進， 技術成熟，完全能達到題目要求，性能較方案一需優(yōu)越一些，但成本較高； 方案三： 電源穩(wěn)定性好、精度高，并且能夠輸出177。 6V范圍內(nèi)的可調(diào)直流電壓，且其性能于傳統(tǒng)的可調(diào)直流穩(wěn)壓電源，但是電路比較復雜，成本 很 高，使用于要求較高的場合 。 在實際中，如果對電路的要求不太高 (這種情況較多 )，多采用第二種設計方案。 綜合考慮，采用方案二 來 實現(xiàn)。 三、單元電路分析與設計 基本方案介紹 本設計電路分為降壓電路、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四大部分組成。 降 壓電路：本電路使用的降壓電路是單相交流變壓器，選用電壓和功率依照后級電路的設計需求而定。 整流電路：整流電路的主要作用是把經(jīng)過變壓器降壓后的交流電通過整流變成單個方向的直流電。但是這種直流電的幅值變化很大。它主要是通過二極管的截止和導通來實現(xiàn)的。常見的整流電路主要有全波整流電路、橋式整流電路、倍壓整流電路。我們選取單相橋式整流電路實現(xiàn)設計中的整流功能。 濾波電路：采用電容濾波電路。由于電容在電路中也有儲能的作用，并聯(lián)的電容器在電源供給的電壓升高時，能把部分能量存儲起來，而當電源電壓降低時，就把能量釋放出 來，使負載電壓比較平滑。由于本電路后級是穩(wěn)壓電路，因此可以使用電容濾波電路進行簡單濾波。 穩(wěn)壓電路： 因為要求輸出電壓可調(diào)，所以選擇三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器。穩(wěn)壓內(nèi)部含有過流、過熱保護電路，具有安全可靠，性能優(yōu)良、不易損壞、使用方便等優(yōu)點。其電壓調(diào)整率和電流調(diào)整率均優(yōu)于固定式集成穩(wěn)壓構成的可調(diào)電壓穩(wěn)壓電源。 厚 德 勵 志 篤 學 精 藝 － 9 － 電子信息工程技術專業(yè) 畢業(yè)設計 單元電路分析 降壓電路 降壓電路由電源變壓器組成，變壓器電路原理圖及其波形變換如圖 4所示，變壓器的功能是交流電壓變換部分，作用將電網(wǎng)電壓變?yōu)樗璧慕涣麟妷?，即將直流電源和交流電網(wǎng)隔離。 圖 4變壓器及其波形變換 電源變壓器實物圖如圖 5，變壓器工作原理電路示意框圖見圖 6。 圖 5 圖 6 仿真一：電源變壓器的基本特性 （ 1）要求：電源變壓器： 10： 1， 200V 50Hz 負載電阻： 100 歐，示波器 （ 2）仿真電 路： 厚 德 勵 志 篤 學 精 藝 － 10 － 電子信息工程技術專業(yè) 畢業(yè)設計 整流電路 整流部分主要依靠二極管的單向?qū)щ娦詠韺崿F(xiàn)。其電路原理圖及其波形變換如圖 7所示，整流部分的電路形式有半波整流、全波整流、橋式整流。 圖 7 半波整流電路 （ 1）電路圖如圖 8所示，利用二極管的單向?qū)щ娦?，在負載 Rl 上得到單向脈動電壓Vo。 （ 2）電路特點：電路結構簡單，輸出電壓波動較大、效率低。輸出的直流電壓值為： （ 3）工作原理： U2為正半周 :D 管導通，有輸出電壓； U2為負半周： D管截止，無輸 厚 德 勵 志 篤 學 精 藝 － 11 － 電子信息工程技術專業(yè) 畢業(yè)設計 出電壓。 圖 8 仿真二：半波整流電路 1. 要求：二級管（理想） 1 只 2. 仿真電路： （ 4）參數(shù)計算 厚 德 勵 志 篤 學 精 藝 － 12 － 電子信息工程技術專業(yè) 畢業(yè)設計 ①輸出的直流電壓值為： ②流過負載平均電流： IDO= UO /RL=③流過整流二極管的平均電流： IF= IDO =④整流二極管的最大反向電壓： UDR=SQR（ 2） U2 ⑤二極管的選擇： （ 1） D管的最大整流電流 IF必須大于實際流過二極管的平均電流 IDO： IF IDO =ULO/RL= U2/RL （ 2） D管的最大反向工作電壓 UR必須大于二極管實際所承受的最大反向峰值電壓 URM： UR URM =SQR（ 2） U2 全波整流電路 （ 1）電路圖：如圖 9 所示，二極管 D1,D2 分別在 V2的正、負半周導通，在 RL上得到如圖所示電壓波形。 厚 德 勵 志 篤 學 精 藝 － 13 － 電子信息工程技術專業(yè) 畢業(yè)設計 （ 2）電路特點：是輸出電壓波動小，變壓需中心抽頭，繞制復雜，成本高，笨重。（ 3）工作原理：在 U2正半周： D1 導通、 D2 管截止，負載中有電流流過；