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输出电压可调的直流线性稳压电源

（1）市电为AC 220V，设计一款输出电压可调的直流线性稳压电源（非开关电源）；
（2）电压调整范围：DC9~12V，额定输出电流不小于1A，电源效率不低于30%；
（3）当输出电压为DC 9V 且市电电压在AC 210~230 V 范围变化时，电压调整率不
高于5%；
（4）只能使用分立元件（电阻、电容、电感和晶体管等）和运算放大器，不能使用
单芯片集成解决方案（比如集成三端稳压器）。

线性稳压电源基本结构框图如图1所示，电路主要由电源变压模块，整流模块，滤波模块和稳压模块四部分组成。
图1 稳压电源总体框图
线性稳压电源系统总电路图如图2所示。
图2 稳压电源总电路图
电源变压器T1的作用是将220V市电转换为整流滤波电路所需要的电压，其转化的电压比等于变压器两侧的匝数比，所以调节匝数比即可调节的大小。
整流电路主要由到四个整流二极管构成整流桥，使其输入的交流电压转化为脉动的直流电压，其中需要注意整流二极管的选择。
滤波电路中滤波电容起重要作用，滤波电容通过在一个周期内吸收能量与释放能量，使其电压平均值保持不变，滤除整流后输出脉动直流电压中的谐波。
电容滤波后的电压输出值作为稳压电路的输入值。在稳压电路中，与为电压调整管，为电压比较放大器，、和组成采样电阻网络，与构成基准电路，其中基准电压由稳压管提供。
该总电路的保护电路以保险丝为基础，当负载短路或重载的情况下，输出电流会很大，超出保险丝的额定电流范围，保险丝就会快速熔断，保护电路。

该设计系统主要以稳压电路工作为核心。在串联型稳压电路中，由于的增大或的减小而导致输出电压增大，通过采样电阻采样以后反馈到电压比较放大器的基极中，基极电压增大，发射极电压由稳压管提供，所以集电极电压增大，反馈到的基极，基极电压增大，发射极电压减小，即基极电压减小，的减小，增大，增大，的电压值下降。电压下降分析方法与此想法相反。由此可以看出，串联型稳压电路稳压的过程，实质上时通过电压负反馈使输出电压保持基本恒定的过程。

如图2所示，交流市电220V/50Hz输入到变压器中，变压后电压输入到整流滤波电路中，将交流电压转化为平滑的直流电压，最后经串联型稳压电路，将电压稳定到9V~12V之间并且输出电压。

变压器主要用于将220V市电转化为整流滤波电路所需要的电压，若要求调整管不进入饱和区，则稳压电路的直流输入电压应为
1）
取，考虑到电网电压波动，则变压器二次侧电压的有效值应为
2）
取，则一次侧与二次侧的匝数比为
3）

一般选择稳压二极管时，要注意在实际参数的基础上留有一定的裕量，额定电流应为（~2）倍的实际电流值，额定电压应为（2~3）倍的实际反向电压值，则有式子4），5）
4）
5）
故到四个稳压二极管应选择1N5401，其反向最大电压为100V，额定电流为3A，完全符合要求。

滤波电容可以滤除输出电压所含谐波分量，是输出电压波形更软，更平滑。
整流后输出负载电阻可等效为
6）
则电容的表达式如式7），允许最大反向电压如式8），其中T为交流电周期时间
7）
8）
所以电容可选择3000uF/50V的电解电容。

电压调整管与采用直接耦合方式，能放大缓慢变化的信号或直流成分的变化，其中应使与都工作在放大区，则，而。
9）
10）