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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Vo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 （1）取RL＝240Ω，不加滤波电容，测量直流输出电压UL 及纹波电压，并用示波器观察u2和uL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 电 路 形 式 UL（V） （V） uL波形 RL=240Ω 14.52 6.89 RL=240Ω C=47Oμf 20.1 0.378 RL=120Ω C=470μf 19.5 0.708 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3.7-2。 表3.7-2 U2＝14V U0＝9V I0＝100mA Q1 Q2 Q3 UB（V） 8.82 6.58 1.40 UC（V） 8.99 7.76 8.82 UE（V） 8.10 8.82 4.27 （4）测量稳压系数S 取I0＝100mA，按表3.7-3改变整流电路输入电压U2（模拟电网电压波动），分别测出相应的稳压器输入电压UI及输出直流电压Uo，记入下表。 测　试　值（ I0＝100mA） 计算值 U2（V） UI（V） UO（V） S 14 140 7.76 0.058 15.7 157 8.79 18 180 10.18 （5）测量输出电阻R0 调节R90，使输出电流I02＝100mA=0.1A，假设测得输出电压U01=9V，断开负载，即输出电流I02＝0mA，测得输出电压U02=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，求得： ； 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。