连续可调直流稳压电源设计报告 1 下载本文

利用电抗性元件对交、直流阻抗的不同,可实现滤波。

电容器C对直流开路,对交流阻抗小,电感器L对直流阻抗小,对交流阻抗大,此电路采用的是电容滤波电路,即在桥式整流电路输出端与负载之间并联一个大电容。

原理:在整流电路采用电容滤波后使二极管得到的时间缩短,由于电容C充电的瞬时电流较大,形成了浪涌电流,容易损坏二极管,故在选择二极管时,必须留有足够的电流裕量,以免烧坏。 3.3.2 模块电路及参数计算

滤波电容C满足:RLC=(3~5)T/2

式中T为输入的交流信号周期;RL1为整流滤波电路的等效负载电阻这里主要计算滤波电容的电容量C1和其耐压VC1值。

根据滤波电容选择条件公式可知滤波电容的电容量为(3-5)×0.5×T÷R,当取5时,市电频率是50Hz,则T为0.02S,R为负载电阻。

当最不利的情况下,即输出电压为12V,负载电流为700mA时:

C1=5×0.5×T÷(UO÷IO)

C1=5×0.5×0.02S÷(12V÷0.7A)≈3000μF

当市电上升10%时整流电路输出的电压值最大,此时滤波电容承受的最大电压为:VC1=UBOMAX=18V

实际上普通电容都是标准电容值,只能选取相近的容量,这里可以选择4700μF的铝质电解电容。耐压可选择25V以上。 3.4 调整放大电路

调整部分主要是计算调整管T1和T2的集电极-发射极反向击穿电压(BVT1)CEO,最大允许集电极电流(IT1)CM,最大允许集电极耗散功率(PT1)CM。在最不利的情况下,市电上升10%,同时负载断路,整流滤波后的输出电压全部加到调整管T1上,这时调整管T1的集电极-发射极反向击穿电压(BVT1)CEO为:BVT1)CEO=(UB1)OMAX=18V

调整部分主要是计算调整管Q1和Q2的集电极—发射极反向击穿电压(BVQ1)CEO,最大允许集电极电流(IQ1)CM,最大允许集电极耗散功率(PQ1)CM。 在最不利的情况下,市电上升10%,同时负载断路,整流滤波后的出电压全

部加到调整管Q1上,这时调整管Q1的集电极-发射极反向击穿电压(BVQ1)CEO为:

(BVQ1)CEO=(UB1)omax=22.4V

考虑到留有一定余量,可取(BVQ1)CEO为25V。

当负载电流最大时最大允许集电极电流(IQ1)CM为:(IQ1)CM=Iomax=800mA 考虑到放大取样电路需要消耗少量电流,同时留有一定余量,可取(IQ1)CM为800mA。

这样大允许集电极耗散功率(PQ1)CM为: (PQ1)CM=((UC1)omax-Uomin) ×(IQ1)CM (PQ1)CM=(22.4V-5V)×800mA 3.9w 考虑到留有一定余量,可取(PQ1)CM为15W

查询晶体管参数手册后选3DD155A作为调整管Q1。该管参数为: PCM=20W,ICM=1A,BVCEO≥50V,完全可以满足要求。

如果实在无法找到3DD155A也可以选择其他三极管,注意选择时需要注意其放大倍数β≥40。

考虑用3DD15A代替,该管参数为:PCM=50W,ICM=5A,BVCEO≥60V。

调整管Q2各项参数的计算原则与Q1类似,下面给出各项参数的计算过程。 (BVQ2)CEO=(BVQ1)CEO=(UB1)omax =22.4V 同样考虑到留有一定余量,取(BVQ2)CEO为25V。 (IQ2)CM=(IQ1)CM÷βQ1 (IQ2)CM=700mA÷40 ≈ 18mA

(PQ2)CM=((UC2)omax-(Uomin + 0.7V)×(IQ2)CM (PQ2)CM=(22.4V-(5V+0.7V))×18mA=0.300W 考虑到留有一定余量,可取(PQ2)CM为320mW。

查询晶体管参数手册后选择3GD6D作为调整管Q2。该管参数为:PCM=500mW,ICM=20mA,BVCEO≥30V,完全可以满足要求。还可以采用9014作为调整管Q2,该管参数为:PCM=450mW,ICM=100mA,BVCEO

≥45V,也可以满足要求。

选择调整管Q2时需要注意其放大倍数β≥60,电压为3v。 则此时Q2所需要的基极驱动电流为:

(IQ2)max=(IQ2)CM÷βQ1=18mA÷60=0.300mA Ⅱ 基准电压部分

基准电源部分主要计算稳压管D1和电阻R9的参数。

稳压管D1的稳压值应该小于最小输出电压Uomin,但是也不能过小,否则会影响稳定度。这里选择稳压值为2.4V的1N4371A,该型稳压管的最大工作电流为20mA,最大功耗为48mW。为保证稳定度,稳压管的工作电流ID3应该尽量选择大一些。而其工作电流ID3=(IQ3)E+IR9,由于(IQ3)E在工作中是变化值,为保证稳定度取IR9>>(IQ3)E,则ID3≈IR9。 这里初步确定IR9min=10mA,则R9为: R9=(Umin(滤波电压)-UD3)÷IR9min R9=(22.4V-2.4V)÷10mA=2k

实际选择时可取R9为2k这时的电流IR9max小于稳压管D1的最 大工作电流20mA,可见选择的稳压管能够 安全工作。 Ⅲ 取样部分

取样部分主要计算取样电阻RV1、R1、R2的阻值。

由于取样电路同时接入Q3的基极,为避免Q3基极电流IQ3B对取样电路分压比产生影响,需要让IQ3B<

电源空载时调整管能够工作在放大区,需要让IR1大于调整管Q1的最小工作电流(IQ1)CEmin。由于3DD155A最小工作电流(IQ1)CEmin为1mA,因此取

IR1min=10mA。则可得: RV1+R1+R2=Uomin÷IR4min

RV1+R1+R2=5V÷10mA=500Ω 当输出电压Uomin=5V时:

UD3+(UQ3)BE=(R2+Rv)÷(R1+R2+RV)×Uomin (R2+Rv)=(UD3+(UQ3)BE)×(R1+R2 +Rv)÷Uomin (R2+Rv)=(2.4V+0.7V)×500Ω÷5V=310Ω 当输出电压Uomax=12V时:

UD3+(UQ3)BE=R2÷(R1+R2+Rv) ×Uomax R2=(UD3+(UQ3)BE)×(R1+R2+RV) ÷Uomax R2=(2.4V+0.7V)×500Ω÷15V=126Ω

实际选择时可取R2为120Ω。这样Rv为190Ω, R1为190Ω。但实际选择时可取Rv为220Ω。

Ⅳ 放大部分

放大部分主要是计算限流电阻R3和比较放大管Q3的参数。由于这部分电路的电流比较小,主要考虑Q3的放大倍数β和集电极-发射极反向击穿电压(BVT)CEO。

这里需要Q3工作在放大区,可通过控制Q3的集电极电流(IQ3)C来达到。而(IQ3)C是由电阻R3控制,并且有: