直流稳压电源的设计实验报告

4.2 直流稳压电源的设计

一、实验目的

（1）学习用变压器，整流二极管，滤波电容及集成稳压器设计直流稳压电源。

（2）掌握直流稳压电路的调试及主要技术指标的测试方法。

（3）利用仿真软件实验，深入理解整流滤波的原理。

二、实验原理及参考电路

直流稳压电源是所有电子设备的重要组成部分，它的基本任务是将电力网交流电压变换为电子设备所需要的稳定的直流电源电压。

1.直流稳压电源的基本原理

直流电源一般由电源变压器，整流，滤波电路及稳压电路组成。基本原理如下图所示

(1)电源变压器。电源变压器的作用是将交流电网220V电压变为整流

滤波所需的交流电压，变压器副边和原边的功率比为P2/p1=η。式中η为变压器的效率

(2)整流，滤波电路。整流电路是利用二极管的单向导通性能将变压

器次级交流电压

V变为脉动的直流电压b V再经过滤波电路将脉动

a

直流电压的波纹减小或滤除，使之转变为平滑的直流电压

V。常用

c

的整流滤波电路有半波整流电容滤波电路、全波整流电容滤波电路、桥式整流电容滤波电路、倍压整流电容滤波电路。本次实验采用桥式整流电容滤波电路。

(3) 稳压电路。稳压电路的作用主要是清除电网波动及负载变化的影响，保持输出电压的稳定。稳压电路有晶体管实现的，也有用集成的稳压电路芯片。本实验采用稳压芯片实现电路的设计。常用的稳压集成器有固定式三端稳压器和可调式三端稳压器（均属于电压串联型）。稳压器只有三个引出端子：输入端，输出端和公共端，故称三端式稳压器。 2．稳压电源的性能指标及测试方法

稳压电源的技术指标分为两种：一种是特性指标，包括允许输入

电压、输出电压、输出电流及输出电压调节范围等；另一种是质量指标，用来衡量输出直流电压的稳定程度，包括稳压系数（或电压调整率）、输出电阻（或电流调整率）、纹波电压（纹波系数）及温度系数等。

（1） 最大输出电流：指稳压电源正常工作时能输出的最大电流，用

max o I 表示。一般情况下的工作电流max o o I I <。稳压电路内部应有

保护电路，以防止max o o I I >时损坏稳压器。 （2） 输出电压：指稳压电源的输出电压，用o V 表示。

（3） 纹波电压：指叠加在输出电压o V 上的交流分量，一般为mV 级，

可将其放大后，用示波器观测其峰峰值ΔV op-p 。也可以用交流电压表测量其有效值ΔV 。由于纹波电压不是正弦波，所以用

有效值衡量存在一定的误差。

（4）稳压系数：指在负载电流

o

I、环境温度T不变的情况下，输入

电压的相对变化，即稳压系数为/

/

o

U

o

o i

V V

V V

S

∆

∆

=（,o I T为常数）

三、设计步骤

1.半波整流电路

仿真电路图如下：

实验记录如下：

半波整流次级

电压有效值

主级输入电压参数

2.全波整流电路

仿真电路图如下：

实验数据记录如下

半波整流的次级整流后波形半波整流的次级整流前后波形对比全波整流次级电压有效值

`

3.桥式整流电路

仿真电路图如下：

实验数据记录如下

全波整流的次级整流后波形全波整流的次级整流前后波形对比桥式整流次级电压有效值

4.全波整流滤波电路

仿真电路图如下：

实验数据记录如下

当C=10μF，R=100Ω时

桥式整流的次级整流后波形桥式整流的次级整流前后波形对比

全波整流滤波整流次

级电压有效值c=10

当C=100μF，R=100Ω时

全波整流滤波次级电压整流前后波形对比c=10

全波整流滤波次级电

压整流前波形c=100 全波整流滤波整流次

级电压有效值c=100

全波整流滤波次

级电压整流前后

波形对比c=100

当C=1000μF，R=100Ω时

当C=100μF，R=50Ω时

全波整流滤波整流次

级电压有效值c=1000

全波整流滤波次级电

压整流前波形c=1000

全波整流滤波

次级电压整流

前后波形对比

c=1000

全波整流滤波整流次级

电压有效值c=100 r=50

全波整流滤波

次级电压整流

前波形c=100

当C=100μF，R=300Ω时

全波整流滤波整流次级

电压有效值c=100 r=300 全波整流滤波

次级电压整流

前后波形对比

c=100 r=50

全波整流滤波次

级电压整流前波

形c=100 r=300

全波整流滤波

次级电压整流

前后波形对比

c=100 r=300

分析总结：

在上述全波整流滤波电路中，滤波整流效果的好坏与RC的乘积有关，RC乘积越大电路对交流电的整流滤波效果越好，但电流达到稳定值所需的时间也越长。

四、实验总结

通过这次直流稳压电源的实验仿真我更加熟练的掌握了电路仿真的原理和操作方法，更深层次的理解了直流电源设计的一些原理方法，受益匪浅，但通过仿真仅仅是感官上的体会，如果能实际动手搭接电路，效果会更好。

03041102 2011300706 祁文涛