一、設計任務
設計一個櫃穩壓管穩壓電路，要求當電源電壓波動+10%和負載電阻在0.5~2KΩ變化時，輸出電壓穩定在6V。
二、設計過程
1、電路設計
本設計的電路原理圖如下圖所示。
元件說明：圖中C為濾波電容，RL為負載電阻，R為限流電阻，VS為穩壓二極管。
因為穩壓二極管與負載並聯，又稱為並聯穩壓電源。
這種電路很簡單，穩壓二極管在穩壓範圍內允許電流變化有一定範圍，輸出電阻較大，穩壓精度不夠高，輸出電壓不能調節，效率較低，通常用於電壓固定、負載電流較小、穩壓要求不高的場合。
2、穩壓電路輸入電壓選擇
該電路採用橋式整流濾波電路。為保證電路正常工作，整流濾波電路輸出
（即穩壓電路輸入電壓）Ui應選擇為輸出電壓的2~3倍。
即Ui=（2~3）Uo
且隨電網電壓允許有+10%的波動。
根據橋式整流電容濾波器電路輸入、輸出關係有
Ui=1.2U2.
其中U2為變壓器二次電壓有效值。
本設計中，要求輸出電壓為6V。則根據上述公式，Ui=（2~3）Uo=（12~18）V，可取中間值Ui=15V。
若電網波動+10%，則Ui的上限值為15*1.1=16.5V，下限值為15*0.9=13.5V。
3、穩壓管選擇
穩壓管的穩壓值Us即為電路的輸出電壓值Uo，為保證穩壓管在負載斷開時不會因為Is過大而損壞，最大工作電流Ism應取最大負載電流的2~3倍
本設計要求的負載最大輸出電流為6V/0.5KΩ=12mA。
則穩壓管的主要參數選擇如下：
最大工作電流：大於（2~3）*12mA=（24~36）mA。
穩壓值：Uo=5.5~6.5V。
輸出功率：大於Uo*Ism=72mA。
說明：通用的穩壓二極管可能不會剛好滿足電路要求的值，所以要根據接近原則選取合適的穩壓二極管，見下圖。
4、限流電阻選擇
限流電阻的取值範圍：
最大值：（輸入電壓最小值-輸出電壓）/（穩壓管最小工作電流+最大工作電流）=（13.5-6）V/（10+12）mA=0.34KΩ；
最小值：（輸入電壓最大值-輸出電壓）/（穩壓管最大工作電流）=（16.5-6）V/38mA=0.30KΩ；
限流電阻的額定功率：P應大於（2~4）*I*I*R。其中I為流過限流電阻的電流，等於負載電流+穩壓二極管電流。
負載電流38mA，穩壓二極管電流12mA，則限流電阻的電流為50mA，限流電阻的功率應大於2.475W。
說明：通用的電阻阻值可能不會剛好滿足電路要求的值，所以要根據接近原則選取合適的電阻，見下圖。
5、濾波電容的選擇
根據下圖中的公式，可計算出濾波電容的耐壓值應取25V或更高，電容值應取100微法。
一般情況下，電源的濾波電容建議使用鋁電解電容。
說明：通用的電容可能不會剛好滿足電路要求的值，所以要根據接近原則選取合適的電容，見下圖。
三、各類整流濾波電路輸出電壓與輸入電壓的關係
見下圖
四、故障分析
橋式整流電容濾波如下圖所示，變壓器二次側電壓為10V，若測得輸出電壓分別為1）4.5V，2）9V，3）10V，4）14V，試分析電路工作是否正常。若不正常，分析故障原因。
故障分析：本電路工作正常時，輸出電壓=1.2倍的變壓器二次側電壓。
根據以上測得的數據，說明電路有故障。
1）測得輸出電壓為4.5V，這一電壓符合半波整流電路的輸出、輸入關係，說明橋式整流電容濾波電路變成半波整流電路。估計：一是橋式整流二極管其中有一個開路，可能其中一個二極管虛焊或斷開；二是濾波電容開路。
2）測得輸出電壓為9V，說明電路變成橋式整流電路，濾波電容斷開。
3）測得輸出電壓為10V，說明電路變成半波整流電容濾波電路，說明整流橋中有一個二極管開路。
4）測得輸出電壓為14V，這個電壓與變壓器二次側電壓接近，說明負載電阻開路。
四、電路調試
調試過程中，先測變壓器二次側電壓U2、橋式整流電容濾波電路的輸出電壓Ui，輸出電壓Uo。電路工作正常的情況下，Ui=1.2U2，Uo=Ui。如果調試過程中出現Uo=0.7V，是因為穩壓二極管極性接錯，使之正偏導通所致。若測得Uo等於或小於0.45U2，估計是橋式整流電路變為波波整流且濾波電容斷開不起濾波作用，致使穩壓管不能反向擊穿，輸出電壓為負載電阻與限流電阻分壓而得。見下面公式。
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