仿真三 直流稳压电源的设计.docx

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1、仿真三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）利用仿真实验，深入理解整流滤波的原理。二、设计指标与要求设计指标：设计两个电路：（1）电路一：同时输出±5V电压，Iomax=0.8A。（2）电路二：Vo=+3V~+9V连续可调，Iomax=0.8A。（3）两者的性能指标：ΔVopp≤5mV，SU≤5×10-3。三、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

2、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稳压电源一般由电源变压器，整流，滤波电路及稳压电路所组成。基本组成如下图1所示。图1（1）电源变压器。电源变压器的作用是将交流电网220V电压变为所需要的低压电源，变压器副边P2和原边P1的功率比为式中η为电源变换电路的效率。（2）整流，滤波电路。整流电路主要是利用二极管的单向导电性能，将交流电压变为脉动电压。滤波电路是利用电容和电感的充放电储能原理，将波动变化大的脉动电压滤波成较平滑的电压。常用的整流滤波电

3、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。图2几种常见的整流滤波电路（a）半波整流电容滤波电路；（b）全波整流电容电路；（c）桥式整流电容滤波电路；（d）倍压整流电容滤波电路（3）稳压电路。稳压电路是直流稳压电源的核心。其主要作用是清除电网波动及负载变化的影响，保持输出电压的稳定。最简单的稳压电路是由一只电阻和稳压管组成的。常用的稳压集成器有固定式三端稳压器与可调式三端电压稳压器（均属于电压串联型）。稳压器有三个引出端子：输入端，输出端和公共端，故称

4、为三端式稳压器。图3固定式三端稳压器典型接法（a）输出电压电路；（b）输出负电压电路；（c）输出正电压电路图4可调式三端稳压器典型应用（a）CW317系列典型应用电路；（b）CW337系列典型应用电路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、输出电流及输入电压调节范围等；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。（1）最大输出电流：指稳压电源正常

5、工作时输出的最大电流，用Iomax表示。一般情况下的工作电流IoIomax时损坏稳压器。（2）输出电压：指稳压电源的输出电压，用Vo表示。采用如下图所示的测试电路，可以同时测量Vo与Iomax。测试过程是：输出端接负载电阻RL，输入端接220V的交流电压，数字电压表的测量值即为Vo。再使RL逐渐减小，直到Vo的值下降5%，此时流经负载RL的电流即为Iomax（记下Iomax后迅速增大RL，以减小稳压电源的功耗）。（3）纹波电压：指叠加在输出电压Vo上

6、的交流分量，一半为mV级。可将其放大后，用示波器观测其峰峰值ΔVop-p也可以用交流电压表测量其有效值ΔVo，由于纹波电压不是正弦波，所以用有效值衡量存在一点的误差。（4）稳压系数：指在负载电流Io、环境温度T不变的情况下，输入电压的相对变化引起输出电压的相对变化，即稳压系数为（Io，T为常数）的测量电路如图4.2-6所示。测试过程是：先调节自耦变压器使输入电压增加10%，即=242V，测量此时对应的输出电压；再调节自耦变压器使输入电压减少10%，即=198V，测量这时的输出电压为，然后再测出=22

7、0V时对应的输出电压，则稳压系数为四、实验内容（一）计算机仿真部分设计电路一：同时输出±5V电压，Iomax=0.8A（性能指标：ΔVopp≤5mV，Sv≤5×10-3）。图5同时输出±5V的稳压电源电路设计图图6VO1和VO2的输出波形和测量值1.纹波电压图7ΔVopp的测量电路图、波形及测量值由上图可知ΔVopp1=135.428nV+12.124μV=12.259μV≤5mV，符合要求；｜ΔVopp2｜=｜-1.494-2.306｜mV=｜-3.800｜mV=3.8000mV≤5mV，符合要求

8、。所以这个稳压电源的ΔVopp符合性能指标要求。1.稳压系数图8稳压系数Sv的测量电路图及VO1和VO1’的测量值图9稳压系数Sv的测量电路图及VO2和VO2’的测量值图10稳压系数Sv的测量电路图及VO和VO’的测量值由图8、图9、图10可得：VO1=5.009V，VO1’=5.57V，VO=5.008V，VO’=5.573V，VO2=5.01V，VO2’=5.566V。将数据带入公式（4.2-9），计算得：Sv1=0.99×10-3≤5×10-3，Sv2=3.5×