線性穩(wěn)壓穩(wěn)流

1、可調(diào)直流穩(wěn)定電源摘要：本設(shè)計采用串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路實現(xiàn)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源。輸出電壓變化量由反饋網(wǎng)絡(luò)取樣經(jīng)比較放大電路（運(yùn)放OP07）放大后去控制調(diào)整管集電極與發(fā)射極間的電壓降，再通過點電解電容濾波，得到穩(wěn)定的輸出電壓。對于直流穩(wěn)流電源則通過雙運(yùn)放構(gòu)成的恒流電路實現(xiàn)。用電壓跟隨器、穩(wěn)壓管以及電位器共同調(diào)節(jié)作用提供恒流電路所需的電壓，最終得到可調(diào)的直流穩(wěn)流電源。 關(guān)鍵詞：串聯(lián)反饋式、雙運(yùn)放恒流電路、電壓跟隨器一、直流穩(wěn)壓電源1、方案的選擇與論證方案一：采用串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路。由運(yùn)放構(gòu)成深度負(fù)反饋電路，通過調(diào)節(jié)取樣環(huán)節(jié)電阻的大小來改變反饋系數(shù)，從而調(diào)節(jié)輸出電壓。選擇合適的電阻和電位器，即可實現(xiàn)+9V+

2、12V輸出。電路原理圖如下圖所示： 該電路的穩(wěn)壓原理為：當(dāng)輸入電壓VI增加時，輸出電壓VO增加，隨之反饋電壓VF也增加。VF與基準(zhǔn)電壓VREF相比較，其差值電壓經(jīng)比較放大電路放大后，使VB和IC減小，調(diào)整管T的c-e極間電壓Vce增大，使VO下降，從而維持VO基本穩(wěn)定。原理簡潔易懂，且性價比高。方案二：采用可調(diào)式三端穩(wěn)壓器LM317實現(xiàn)。其原理圖為： 集成穩(wěn)壓塊輸出端和調(diào)整端之間的固有參考電壓VREF加在給定電阻R1兩端，將產(chǎn)生一個恒定電流通過輸出電壓調(diào)節(jié)器RP1。與其并聯(lián)的電容可進(jìn)一步減小輸出電壓的紋波。二極管的作用是防止輸出端短路時，穩(wěn)壓塊損壞。LM317內(nèi)部就含有過熱和過流保護(hù)電路，安全

3、可靠、性能優(yōu)良、不易損壞且使用方便。比較上述兩種方案，考慮到經(jīng)濟(jì)效益，方案一不但能很好的達(dá)到各項指標(biāo)，且性價比更高，所以決定選用方案一。2、電路設(shè)計2.1電路的的原理框圖為：2.2各電路元件參數(shù)計算（1）獲取基準(zhǔn)電壓電路：穩(wěn)壓管選IN4733，VZ=5.1V，IZT=49mA。電阻R1起到限流作用，根據(jù)所選穩(wěn)壓管的參數(shù)以及輸入電壓大小，定R1=510。（2）比較放大電路：考慮到經(jīng)濟(jì)效益，運(yùn)放OP07性價比更高，所以選擇OP07。（3）調(diào)整管：采用兩只NPN型BJT組成的復(fù)合管，使共集共集放大電路比單管共集電極放大電路的電壓跟隨特性更好，輸入電阻更高，輸出電阻更小，其動態(tài)性能更好。所以選用功率管

4、TIP 122。（4）取樣電路：當(dāng)RP動端在最下端時，Vomax=Vz當(dāng)RP動端在最上端時，Vomin= Vz電壓調(diào)整范圍為+9V+12V，考慮到電阻值存在一定偏差，所以將VO定在+7V+14V，確保+9V+12V的調(diào)整范圍，即Vomax=14V，Vomin=7V。由于電位器的阻值確定為1K，由上面兩個式子可計算出R2與R3的比值，結(jié)合實際情況，選取R2=1K，R3=1K。（5）濾波電路：運(yùn)放自激振蕩產(chǎn)生紋波，電解電容C為穩(wěn)壓電路輸出側(cè)的濾波電容，可以起到減小紋波的作用，根據(jù)經(jīng)驗，一般電容值選取47470µF，這里取47µF。3、電路的實現(xiàn)與調(diào)試（1）輸出電壓：空載時用萬用

5、表測輸出電壓，調(diào)節(jié)電位器，可測得電壓變化范圍。電壓調(diào)節(jié)范圍為：+6.748V+13.061V ，可以實現(xiàn)+9V+12V范圍的調(diào)節(jié)。（2）最大輸出電流：將負(fù)載RL調(diào)到滿載，電壓表測得的電壓值即為VO。逐漸減小RL，直到VO的值下降5%，此時電流表測得的電流即為最大輸出電流。 最大輸出電流為1.512A，大于1A，滿足指標(biāo)。（3）電壓調(diào)整率：接入負(fù)載，在輸入電壓為15V時，測得負(fù)載兩端電壓并記錄。將輸入電壓提高到18V，記錄負(fù)載兩端電壓。電壓調(diào)整率為滿載電壓（V）輸入電壓（V）空載電壓（9V）空載電壓（12V）158.98011.983189.02412.045Sv（%）0.160.17根據(jù)所計算

6、的電壓調(diào)整率均小于0.2%，可知該項指標(biāo)符合條件。（4）負(fù)載調(diào)整率：輸入電壓為15V，負(fù)載電流從零變到最大時，輸出電壓的相對變化，即空載滿載輸出電壓（V）9.0028.980由表格數(shù)據(jù)可知負(fù)載調(diào)整率負(fù)載調(diào)整率小于1%，符合條件。（5）紋波電壓（峰-峰值）：將示波器接到輸出端，將耦合按鈕打到交流檔，測量峰峰值。用示波器測得紋波電壓（峰峰值）為7.68mA，滿足指標(biāo)紋波電壓（峰-峰值）10mV（6）效率：輸入15V直流電時，測量輸入電流值VI，再測量輸出電壓VO與輸出電流VO。效率4、結(jié)論 經(jīng)過方案的篩選，元器件參數(shù)的設(shè)定以及電路的調(diào)試與分析，最終達(dá)到了題目要求的各項指標(biāo)，實現(xiàn)了可調(diào)式直流穩(wěn)壓電源

7、的設(shè)計。二、直流穩(wěn)流電源1、方案的選擇與論證方案一：采用雙運(yùn)放構(gòu)成的恒流電路。其原理圖為： 該電路中A3為深度負(fù)反饋同相放大器；A1、A2接成電壓跟隨器組態(tài)。由原理圖可知： ，令R3=R4= R5=R6=10 K，則可得?？芍?，輸出電流只取決于R7的阻值和VR，使得輸出電流恒定。調(diào)節(jié)電位器則可得到不同的電壓值VR，從而實現(xiàn)可調(diào)直流穩(wěn)流電源。該設(shè)計方案利用運(yùn)放構(gòu)成深度反饋電路，有效抑制外界信號的干擾，使得恒流電源的工作穩(wěn)定性增強(qiáng)。方案二：采用三端固定式集成穩(wěn)壓器7805。電路原理圖如下：集成塊3腳和2腳之間的壓降恒為5V，流經(jīng)電位器產(chǎn)生可調(diào)的穩(wěn)恒電流。電路簡單易懂，但是集成塊的靜態(tài)電流作為負(fù)載電

8、流的一部分，當(dāng)它隨輸入電壓及負(fù)載的變化而變化時，會影響負(fù)載電流的穩(wěn)定性。比較上述兩種方案，方案一穩(wěn)定性更高，抗干擾能力更強(qiáng)，性價比更好。所以選擇方案一。2、電路設(shè)計2.1電路的原理框圖為：2.2各電路元器件參數(shù)計算（1）穩(wěn)壓管及限流電阻R1：穩(wěn)壓管選IN4733，VZ=5.1V，IZT=49mA。電阻R1起到限流作用，根據(jù)所選穩(wěn)壓管的參數(shù)以及輸入電壓大小，定R1=510。（2）雙運(yùn)放恒流電路：考慮到元器件的經(jīng)濟(jì)效益，運(yùn)放OP07性價比更高，所以選擇OP07。由原理圖可知,。要產(chǎn)生穩(wěn)恒電流，則滿足R3=R4，R5=R6 。此時。這里令R3=R4= R5=R6=10 K。（3）電壓跟隨器A1：考慮

9、到元器件的經(jīng)濟(jì)效益，運(yùn)放OP07性價比更高，所以選擇OP07。（4）電位器RP,電阻R2和電阻R7：因為，輸出電流在420mA可調(diào)，且VRmax=5.1V，所以R7可取200。電位器RP已定，為1 K。由原理圖可知，解得 ，這里取R2=150。3、電路的實現(xiàn)與調(diào)試（1）輸出電流：將電流表串入輸出端，調(diào)節(jié)電位器RP，測量輸出電流的變化范圍。 實驗測得電流的調(diào)節(jié)范圍為3.4176mA26.269mA，可以實現(xiàn)4mA 20mA的調(diào)節(jié)范圍。（2）負(fù)載調(diào)整率：輸入電壓為12V，調(diào)節(jié)電位器RP，使輸出電流為20mA。串入一個可變電阻，能夠?qū)崿F(xiàn)200300范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，測量輸出電流的相對變化。負(fù)載調(diào)整率負(fù)載阻值（）200300輸出電流（mA）20.33320.520負(fù)載調(diào)整率（%）0.935由表格數(shù)據(jù)可知負(fù)載調(diào)整率小于1%，滿足條件。4、結(jié)論經(jīng)過方案的篩選，元器件參數(shù)的設(shè)定以及電路的調(diào)試與分析，最終達(dá)到了題目要求的各項指標(biāo)，實現(xiàn)了可調(diào)式直流穩(wěn)流電源的設(shè)計。三、參考文獻(xiàn)1、康華光 電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分（第五版）