模电Multisim仿真报告

电子科技大学UNIVERSITY OF ELECTRONIC SCIENCE AND TECHNOLOGY OF CHINA Multisim电路仿真实验Analog Electronic Technology Foundation

实验内容直流稳压电源电路

课程名称模拟电子技术基础

上课地点清水河立人楼B111

学生姓名范昊洋

学号2015170201032

年月日

一，实验目的：

在Multisim上设计出一个直流稳压电源电路，要求：

输出电压5V

最大输出电流0.5A

电压调整率<4%

电流调整率<4%

纹波系数<5%

二，仿真电路设计及理论分析：

1.首先，直流稳压电源由变压器，整流电路，滤波电路和稳压电路构成，

所以在电路仿真设计中必须包含如下几个模块的设计：

【电源变压器】变压器使用常规的变压器，变压系数之后计算。

【整流电路】整流电路使用桥式整流电路，电路图如图所示：

【滤波电容】经过整流桥以后的是脉动直流波动范围很大。后面一般用大小两个电容大电容用来稳定输出，众所周知电容两端电压不能突变，因此可以使输出平滑小电容是用来滤除高频干扰的，使输出电压纯净电容越小，谐振频率越高，可滤除的干扰频率越高。

容量选择：大电容，负载越重，吸收电流的能力越强，这个大电容的容量就要越大。

小电容，凭经验，一般104即可。

在电源设计中，滤波电容的选取原则是：C≥2.5T/R

其中，C为滤波电容，T为频率，R为负载电阻。

市电电源频率为50Hz，经桥式整流桥整流后频率变为100Hz，则需要知道负载电阻。在条件中有，稳压电压为直流的5V，最大电流要求为0.5A。

P=UI可知，最大的输出功率为2.5W，最小的负载电阻RL为10Ω。为限流，在稳压管前接一个5Ω电阻。利用限流电阻R上的电压变化来补偿输入电压

的波动；利用稳压管上的电流变化来补偿负载引起的电流变化。UI的选择UI＝（2～3）UZ,其中UZ设定为5V，所以UI应为10到15V，则本电路中UI 设定为11V（有效值），即变压器系数设定为20:1。

大电容选取2000uf电容接在整流桥后滤波，3000uf电容接在稳压管两端滤波，小电容选取104即100nf电容滤波。

至此所有电路元件参数说明结束。

三，仿真电路实验

（一）输出电阻最小为10Ω时

如上图所示，稳压部分使用一个5V的稳压二极管，负载部分为R3和R1串联，R1是一个最大值为5KΩ的电位器，考虑到最小负载电阻应该为10欧姆而该电位器无法调节至10Ω而串联一个10Ω的电阻。

上图所示为负载电阻最小为10欧姆时的负载输出电流大小，为0.5045A，满足要求。

此时查看示波器为如图：

可以看出电压值定值于5.060V，等待一定时间基本不变，最大的变化范围是0.02V。

（二）输出电阻最高时，（在本设计中为5010Ω）

电流表的示数为：

示波器的波形为：

电压值基本稳定，最大变化幅度约为0.015V。

（三）为测量电压调整率，改变电压源电压重新测量输出电压。

此时输出电压为U0=5.082V

然后将电源电压改为198V，得到以下结果：

此时输出电压为U1=5.077V

然后将电源电压改为242V，得到以下结果：

此时输出电压为U2=5.085V

|U1-U0|=|5.077-5.082|=0.005V

|U2-U0|=|5.085-5.082|=0.003V

则电压调整率为|U1-U0|/U0=0.098%<4%，满足要求。

（四）为测量电流调整率，改变输出电流以测量输出电压变化。

为测量电流调整率，将电路的改为如下图所示

如图所示，表1是电压表，表2是电流表。

此时电位器电阻为0，负载电阻为10Ω，电表示数如下

输出电流为I=0.5047A，电压为U1=5.07V。

将电位器电阻调至5kΩ，负载电阻一共为5010Ω，电表示数为：

输出电流为I=1。014mA，电压为U2=5.082V。

则电流调整率为|U1-U2|/U1=|5.082-5.07|/5.07=0.237%<4%。

（五）为测量纹波系数，重新在示波器上观察纹波大小

负载电阻为2010Ω时，调整示波器的显示内容，直到能清晰地分辨出纹波，再将两根取值线放置到纹波的波峰和波谷处，得到如下图所示

波峰处电压值为5.087，波谷处的电压值为5.075

纹波系数为|5.087-5.075|/5.075=0.236%<4%满足条件。

四，总结实验结果

输出电压5V，满足。

输出电流最小为0.5A，满足。

电压调整率为0.098%<4%满足条件。

电流调整率为0.237%<4%满足条件

纹波系数为0.236%<5%满足条件

综上所述，设计的电路完美符合条件要求，实验结果比较成功。五，实验调试及经验

1.一开始没有加限流电阻，导致电压调整率和电流调整率都非常大，不

符合要求，后来改正并实验出了一个比较合适的限流电阻值。

2.因为滤波电容没有选择合适导致纹波非常大（一度达到2V），后在网

络上查找相关资料计算，最终采用了如图所示的，在整流桥后先滤波，经过一个限流电阻值后在稳压管两端再加电容滤波的形式，经测试这样的接法确实使纹波减小，效果显著。

3.一开始接滤波电容时不了解，直接把两个大电容都接到了整流桥后，

发现滤波效果非常差，纹波非常大，后调整后纹波大幅减小，试验成功。

4.关于后续优化思路：实验中直接选用简单的稳压二极管，其实也可以

选用IC可能会达到更好的效果。滤波电容的选择与计算可以针对最后测纹波时得到的纹波波形的周期进行进一步优化，已达到减小纹波的目的。为增强实用性，也可以设计成双电源的直流稳压电源，或者多档位（加一个12V档位）直流稳压电源。若追求高效率可以设计开关电源等。