模电课程设计实验报告
一、设计题目：串联式直流稳压电源的设计 二、设计目的：
通过直流稳压电源的设计学会：
（1）选择变压器、整二极管、滤波电容器、三极管以及运放等元器件设计直流稳压电源。
（2）掌握直流稳压电路的调试及主要技术指标的测试方法。 三、设计任务及要求：
1、设计串联型直流稳压电源且输出直流电压为9v—18v连续可调。 2、运用Pspice仿真测试有关技术指标。 3、撰写设计报告（设计总结） 四、设计步骤： 一、 原理电路设计： 1、 基本思路：
先对输入的220V交流电压进行降压，然后就用单相桥式二极管对电压进行整流。整流后利用电容的充放电效应，对其进行滤波，使输出电压平滑。经过整流后，脉动电流通过滤波电路，其中滤波电路我采用RC型滤波电路，先用电容值较大的电解电容对其进行低频滤波，靠近输出端处使用较低电容值的陶瓷电容进行高频滤波，使滤波后电压能够变得比较平滑和波动小。
图为桥式整流、滤波电路
滤波后接上下图的稳压电路，如图为具有放大环节的串联型稳压电路，其中包括了比较放大电路，基准电压电路，以及采样电路。当采样电路的输出端电压变化时，通过运算放大器的比较放大后，抑制输出电压的变化，从而使输出电压得到稳定。下图为串联反馈式稳压电路的一般结构。
2、 电路设计及元器件选择 （1）、变压器的选择
①本次设计要求为输出电压9V—18V可调，输出电压较低，而一般稳压器的最小输入
VIminVOmaxVIVOminV
输出电压之差典型值为3V。而最其中小输入电压
.9
其中
Omax
为输出最大电压，为了使调整管工作放大区，输入电压最小不能小于24V。
② 变压器副边电压及匝数比的确定：UIVI
U2则有： U2设变压器副边电压的有效值为
变压器原边与副边的匝数比为 ：
NU
1
UI
.2
20V
2
1
2
10
（2）、整流电路的设计和整流二极管的选择
输出电流要求较小，所以整流部分我采用了较为常见的单相桥式整流电路，如图，由四个串并联的二极管组成。
二极管的选择:结合参考资料，我们知道二极管的平均电压为
，其中U
2为变
压器副边电压的有效值。可以求得Uo(AV)=18V
而对整流来说，则二极管承受的最大反向电压时22U2为56.57V。而考虑电网的波动，则Uo(AV)应该大于19.8V，最大反
向电压应该大于56.57V。在输出电流最大为500mA的情况下，我们使用了二极管IN4007。
（3）、滤波电路设计
根据参考资料，我们知道电容的取值应当有一个范围，因输出电压为9V~18V，电流Io2A所以负载电阻最小为
RL9，
滤波电容的取值应满足关系式：RLC3~5T
其中T是输入正弦交流电压的周期，因此有：C≈5×0.01/（9×2）=0.0027F，实际取值2000~2500uf均可。结合实际，我们采用的标准值为2000uf的铝电解电容。
同时，由于电路中存在寄生电感和电阻的原因，我们使用10uf的陶瓷电容来进行高频滤波。
（4）、稳压电路的设计
串联型稳压电路的基本组成部分及其作用：
由于输出电流为500mA，为了防止电流过大烧坏调整管，以及经过计算知道调整管的最大关押将应该大于13V，最小功率应该达到6.5W。所以我们选用了中功率三极管TIP41，最大功率为60W，最大电流为6A，能够满足调整管的条件。则负极端就使用相对应的TIP42。而基准电路由5.1V的IN4733A稳压管和1000欧的保护电阻组成。由于要求输出6V和9V两档，则采样电路应该采用可调的会比较准，但由于实际原因，我们的实际采样电路由三个
电阻构成，由计算公式：
算得R1=270欧，R2=510欧，R3=1000欧。
得出，取UZ为5.1V，则
（4）、电路总图
四、电路调试过程与结果：
接入18欧电阻后，理论输出电流和输出电压如图所示 6V档输出电压仿真如图
输出电流如图：
9V档输出电压如图：
输出电流如图：
仿真结果分析，实际仿真值与理论相差平均为0.147V，接近于设计要求值，造成的原因是由于计算所得电阻在实际规格中不能完全符合，理论需求电阻与实际使用电阻阻值有点偏差造成的。
9V档时电源输出电流波形如图
电压的直流波形为基本为一条直线，符合要求。 而电路输出纹波波形如图
纹波在nV级别，比要求的5mV要低得多，而实际测量时，纹波电压达到了12mV，比要求的高，分析原因，可能是实际焊接时工艺问题所致。
五、总结
这次的课程设计运用了模拟电路的基本知识，串联直流稳压电源通过变压，整流，滤波，
稳压等部分，理论输出6V、9V两档，而实际输出5.87V、9.35V正负两档。
作品优点：设计较为简单。输出电压稳定，而且纹波值较小，输出功率大，经实验，最大输出电流可达0.9A以上，并能长时间工作，元件较少。缺点：由于输出电流可以较大，所以缺少了一个保护电路，这样就能避免在大电流通过时，减少电路的故障机率。
改进方案：在稳压电路出加入保护电路，采样电路处可用可调电阻，使得输出电压更加符合要求。