【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(shè)計(jì) 要求 設(shè)計(jì)指標(biāo)： （ 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(fù)載； （ 5） 有過流保護(hù)電路； 二、 電路原理分析與方案設(shè)計(jì) 電路設(shè)計(jì) 符合上述要求的電源電路的設(shè)計(jì)方法有很多種，比較簡(jiǎn)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(zhǔn)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(zhǔn)電路， R3是 VZ 的限流電阻， VZ給 V2 發(fā)射極提供一個(gè)基準(zhǔn)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(lì) 志 篤 學(xué) 精 藝 － 6 － 電子信息工程技術(shù)專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 穩(wěn)壓過程如下：當(dāng)輸出電壓 U0發(fā)生變化時(shí)，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(zhǔn)電路為 V2的發(fā)射極提供基準(zhǔn)電壓 Uz。由 V2和 R4組成的放大電路把取樣電壓和基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較放大后，輸出調(diào)整信號(hào)送到調(diào)整 V1的基極，控制 V1 進(jìn)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(hù)的三端集成穩(wěn)壓器 （ CW317） ，輸出電壓調(diào)整范圍較寬，設(shè)計(jì)一電壓補(bǔ)償電路可實(shí)現(xiàn)輸出電壓從 V起連續(xù)可調(diào)，因要求電路具有很強(qiáng)的帶負(fù)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(lì) 志 篤 學(xué) 精 藝 － 7 － 電子信息工程技術(shù)專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì) (3) 用單片機(jī)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(jí)調(diào)壓元件，用穩(wěn)壓電源芯片 LM317， LM337 作為第二級(jí) 調(diào)壓元件，通過 AT89CS51 單片機(jī)控制繼電器改變電阻網(wǎng)絡(luò)的阻值，從而改變調(diào)壓元件的外圍參數(shù)，并加上軟啟動(dòng)電路，獲得 ～ 6 V， V步長(zhǎng)，驅(qū)動(dòng)能力可達(dá) 1 A，同時(shí)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(chǔ)電路、單片機(jī)、鍵盤顯示等幾部分，硬件部分原理圖如圖 3 所示。 正、 負(fù)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(fù)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(luò)。電阻網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)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(jī)控制實(shí)時(shí)對(duì)當(dāng)前電壓電流進(jìn)行采樣，以修正輸出電壓值。掉電前重要數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路用以保存當(dāng)前設(shè)置的電壓值，可以方便用戶在重新上電 后不用設(shè)置，而且也不會(huì)因?yàn)殡妷褐颠^高損壞用戶設(shè)備。 方案論證與比較 方案一：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可用常用分立元器件，容易實(shí)現(xiàn)，技術(shù)成熟，完全能夠達(dá)到技術(shù)參數(shù)的要求，造價(jià)成本低，精確度不是太 高 ； 厚 德 勵(lì) 志 篤 學(xué) 精 藝 － 8 － 電子信息工程技術(shù)專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 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(jìn)， 技術(shù)成熟，完全能達(dá)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(fù)雜，成本 很 高，使用于要求較高的場(chǎng)合 。 在實(shí)際中，如果對(duì)電路的要求不太高 (這種情況較多 )，多采用第二種設(shè)計(jì)方案。 綜合考慮，采用方案二 來 實(shí)現(xiàn)。 三、單元電路分析與設(shè)計(jì) 基本方案介紹 本設(shè)計(jì)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(jí)電路的設(shè)計(jì)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(gè)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(dǎo)通來實(shí)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(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)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(chǔ)能的作用，并聯(lián)的電容器在電源供給的電壓升高時(shí)，能把部分能量存儲(chǔ)起來，而當(dāng)電源電壓降低時(shí)，就把能量釋放出 來，使負(fù)載電壓比較平滑。由于本電路后級(jí)是穩(wěn)壓電路，因此可以使用電容濾波電路進(jìn)行簡(jiǎn)單濾波。 穩(wěn)壓電路： 因?yàn)橐筝敵鲭妷嚎烧{(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(hù)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(diǎn)。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(gòu)成的可調(diào)電壓穩(wěn)壓電源。 厚 德 勵(lì) 志 篤 學(xué) 精 藝 － 9 － 電子信息工程技術(shù)專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 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(shí)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(fù)載電阻： 100 歐，示波器 （ 2）仿真電 路： 厚 德 勵(lì) 志 篤 學(xué) 精 藝 － 10 － 電子信息工程技術(shù)專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 整流電路 整流部分主要依靠二極管的單向?qū)щ娦詠韺?shí)現(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?fù)載 Rl 上得到單向脈動(dòng)電壓Vo。 （ 2）電路特點(diǎn)：電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輸出電壓波動(dòng)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(dǎo)通，有輸出電壓； U2為負(fù)半周： D管截止，無輸 厚 德 勵(lì) 志 篤 學(xué) 精 藝 － 11 － 電子信息工程技術(shù)專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 出電壓。 圖 8 仿真二：半波整流電路 1. 要求：二級(jí)管（理想） 1 只 2. 仿真電路： （ 4）參數(shù)計(jì)算 厚 德 勵(lì) 志 篤 學(xué) 精 藝 － 12 － 電子信息工程技術(shù)專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì) ①輸出的直流電壓值為： ②流過負(fù)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(shí)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(shí)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(fù)半周導(dǎo)通，在 RL上得到如圖所示電壓波形。 厚 德 勵(lì) 志 篤 學(xué) 精 藝 － 13 － 電子信息工程技術(shù)專業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 2）電路特點(diǎn)：是輸出電壓波動(dòng)小，變壓需中心抽頭，繞制復(fù)雜，成本高，笨重。（ 3）工作原理：在 U2正半周： D1 導(dǎo)通、 D2 管截止，負(fù)載中有電流流過；