直流稳压电源电路仿真

直流稳压电源电路仿真

一、实验的目的

1掌握电源电路的仿真设计与分析方法。

2掌握单项桥式整流、电容滤波电路的特性。

3 掌握串联型晶体管稳压电路指标测试方法

二、实验的原理

本设计的电源电路是各种电子设备必不可少的组成部分。直流稳压电源通常是由交流电压转变而成的。将交流电压转变成稳定的直流电压，需要经过变压、整流、滤波、稳压四个过程。如图所示。

图直流稳压电源原理框图

电源变压器：将同频率的交流电压变换为需要的电压。

整流电路：利用二极管的单向导电特性，将交流电压变换为单向脉动直流电压。

滤波电路：利用电容或电感的储能特性，减小整流电压的脉动程度。

稳压电路：在电源电压波动或负载变化时，保持直流输出电压稳定。

图为串联型直流稳压电源电路。它除了变压、整流、滤波外，稳压器部分一般有四个环节：调整环节、基准电压、比较放大器和取样电路。当电网电压或负载变动引起输出电压Vo变化时，取样电路将输出电压Vo的一部分馈送回比较放大器与基准电压进行比较，产生的误差电压经放大后去控制调整管的基极电流，自动地改变调整管的集一射极间电压，补偿V o的变化，从而维持输出电压基本不变。

串联型直流稳压电源电路

三、虚拟实验仪器及器材

双踪示波器、信号发生器、交流毫伏表、数字万用表等仪器、晶体三极管2N2222A、晶体二极四、实验内容与步骤

1．整流滤波电路测试

如下所示，输入电路。连接实验电路。取可调工频电源电压为，作为整流电路输入电压u2。

V1

220 Vrms 60 Hz 0°

D1

1N4001GP

D2

1N4001GP

D3

1N4001GP

D4

1N4001GP

T1

14

C1

470uF

XMM1

XSC1

A B

Ext Trig

+

+

_

_+_

2

3

1

4

R1

120Ω

图整流滤波测试电路

（1）取R L＝240Ω，不加滤波电容，测量直流输出电压U L及纹波电压

L

u，并用示波器观察u2和u L波形，记入表。u2＝

（2）取RL＝240Ω，C＝470μf ，重复内容(1)的要求，记入表。

（3）取RL＝120Ω，C＝470μf ，重复内容(1)的要求，记入表。

表

电路形式

U L

（V）

L

u

（V）

u L波形

R L=240

Ω

R L=240

Ω

C=47O μf

R L=120

Ω

C=470μ

f

2．稳压电路参数测试

（1）画出稳压电路的电路图，如下图所示。

V1

140 Vrms 60 Hz 0°T1

10

D1

1N4007GP

D2

1N4007GP

D3

1N4007GP

D4

1N4007GP

2

1

3

R1

400 ¦¸

D5

1N749A

15%

R2

Key = A

1k¦¸

C1

220uF

C2

10uF

C3

0.33uF

Q1

2N2222A R3

30 Ω

XMM1

4

R4

1.5kΩ

R5

620 Ω

R6

2.7kΩ

R7

510 Ω

R8

510 Ω

R9

150 Ω

8

9

Q2

2N2222A

Q3

2N2222A

XSC1

A B

Ext Trig

+

+

_

_+_

XMM2

6

14

7

13

11

12

10

图稳压电路参数测试

（2）测量输出电压可调范围

接入负载，并调节R90，使输出电压U0＝9V。若不满足要求，可适当调整R1、R2之值。（3）测量各级静态工作点

调节输出电压U0＝9V，输出电流I0＝100mA ，测量各级静态工作点，记入表。

表U2＝14V U0＝9V I0＝100mA

Q1 Q2 Q3

U B（V）

U C（V）

U E（V）

（4）测量稳压系数S

取I 0＝100mA ，按表改变整流电路输入电压U 2（模拟电网电压波动），分别测出相应的稳压器输入电压U I 及输出直流电压Uo ，记入下表。

（5）测量输出电阻R 0

调节R90，使输出电流I 02＝100mA=，假设测得输出电压U 01=9V ，断开负载，即输出电流I 02

＝0mA ，测得输出电压U 02=。

Ω==-=∆∆=

97.01

.0097

.01.09097.9O O O I U R 五、实验分析

1．整流滤波电路的输出电压与滤波电容和负载电阻的乘积τ（即放电时间常数τ=RC ）有关，τ越大整流滤波的输出电压越大，同时，τ越大纹波电压越小。

2．根据稳压系数的定义I

I

O O

U U U U S ∆∆=

，求得：

028.06.19)

3.176.19(99.8)96.899.8(1=--=

S ；0579.06

.19)

6.198.22(99.8)99.8075.9(2

=--=

S

根据计算稳压电路的稳压系数S 与电网输入电压有关，电网电压越高稳压系数越大。 3．根据以上实验数据，如果输出纹波过大，可能的原因是二极管开路或滤波电容开路。如果滤波电路工作正常，而没有输出电压，可能的原因是可调电阻R90开路或三极管有一个断路。