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3.8-1 所示。

图3.8-1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3.8-2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。

3.8-2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15.7V，作为整流电路输入电压u2。

图3.8-3 整流滤波测试电路

u，并用示波器观察（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

u2和u L波形，记入表3.7-1。u2＝15.7V

（2）取RL＝240Ω，C＝470μf ，重复内容(1)的要求，记入表3.7-1。

（3）取RL＝120Ω，C＝470μf ，重复内容(1)的要求，记入表3.7-1。

表3.7-1

2．稳压电路参数测试

（1）画出稳压电路的电路图，如下图3.8-4所示。

图3.8-4 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U 0＝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U 0＝9V ，输出电流I 0＝100mA

， 测量各级静态工作点，记入表3.7-2。

表3.7-2 U 2＝14V U 0＝9V I 0＝100mA

（4）测量稳压系数S

取I 0＝100mA ，按表3.7-3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=0.1A ，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=9.097V 。

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。