直流稳压电源电路仿真
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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。