模块 4-1 直流稳压电源各单元电路基本特性的测试

1. 项目4 直流稳压电源的测试与设计 模块4-1 直流稳压电源各单元电路基本特性的测试 模块4-2 直流稳压电源的测试与设计 实训4 直流稳压电源的设计

2. 模块4-1 直流稳压电源各单元电路基本特性的测试

4. 直流稳压电源的基本组成 一个性能良好的单相小功率直流稳压电源通常由四部分组成：电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路。 图7-1 直流稳压电源的组成框图

5. 直流稳压电源的基本组成 变压器： 降压 整流： 交流变脉动直流 滤波： 滤除脉动 稳压： 进一步消除纹波，提高电压的稳定性和带载能力

6. 变压器的实物示意图和符号 C型变压器 R型变压器

7. 变压器的实物示意图和符号 初级 次级 图7-3 变压器的电路图 图7-3 变压器的符号 变压器不变换功率

8. 任务4-1-1 电源变压器基本特性 的测试 做一做

9. 任务4-1-1 电源变压器基本特性的测试 ① 按图画仿真电路。 ② 调用Multisim，取电源变压器变压比为10:1，交流电源为200V/50Hz（其中200V应为电压幅值即峰值，而不是有效值） ③ 观察变压器输入、输出电压波形，并记录：变压器初级输出电压幅值（峰值）约为V，变压器次级输出电压幅值（峰值）约为V，因此，初级输入电压和次级输出电压之比约为 ：。

10. 任务4-1-2 整流电路的测试 做一做

11. 任务4-1-2 整流电路的测试 半波整流电路的测试 ① 按图画仿真电路。 ② 同时观察半波整流电路的输入和输出电压波形，并记录（画在坐标纸上）。 ③ 观察该电路并记录：输入电压（指二极管输入）是（双极性/单极性），而输出电压是（双极性/单极性），且是（全波/半波）波形。 ④ 观察该电路并记录：输出电压与输入电压的正向幅值（基本相等/相差很大）。

12. 负半周工作情况 正半周工作情况 半波整流电路

13. 半波整流电路

14. 最大反向工作电压 半波整流电路 • 整流二极管选择 最大整流电流

15. 整流二极管电路

16. 任务4-1-2 整流电路的测试 全波整流电路的测试 ① 按图画仿真电路。 ② 观察全波整流电路的输出电压波形并记录（画在坐标纸上）。 ③ 观察该电路并记录：输出电压是（双极性/单极性），且是（全波/半波）波形。

17. u2 ωt 0 uL ωt 0 全波整流电路

18. 最大反向工作电压 全波整流电路 • 整流二极管选择 最大整流电流

19. 整流桥

20. 任务4-1-3 滤波电路的测试 做一做

21. 4-1-3电容滤波电路的测试 ① 按图画仿真电路。 ② 观察电容滤波电路的输出电压波形，并记录（画在坐标纸上）。 ③ 观察该电路输出电压波形，并记录：输出电压直流分量为V，纹波分量峰-峰值（用AC输入端测量）为mV。

22. 4-1-3电容滤波电路的测试 ④ 观察该电路输出电压波形并记录：输出电压纹波（已消失/仍存在），但滤波后的纹波要比滤波前（大得多/小得多）。 ⑤ 观察该电路输出电压波形并记录：滤波后输出电压的直流分量（大于/等于/小于）滤波前输出电压的直流分量。

23. u2 ωt 0 uL ωt 0 电容滤波电路

24. 电容C和负载电阻RL变化对输出电压作用的测试 ① 按图画仿真电路。 ② 按下表所列C的容量改变电容，（RL=100Ω）并记录仿真结果。

25. 电容C和负载电阻RL变化对输出电压作用的测试 ③ 按下表所列RL的阻值改变负载电阻（C=1000μF），并记录仿真结果。 结果表明，电容C越大，输出电压纹波（越大，越小）；负载电阻RL越大，输出电压纹波（越大，越小）。

26. 电容滤波电路中电容C和 负载电阻RL变化对输出电压的作用 • RLC越大，电容放电速度越慢，负载电压中的纹波成分越小，负载平均电压越高 • RL越小输出电压越小 电容滤波适用于负载电压较高、负载变化不大的场合

27. 任务4-1-5 稳压电路的测试 做一做

28. 串联反馈式稳压电路 UO↑ UF↑ UB↓ UO↓ Uce↑

29. 4-1-5串联式稳压电路的仿真测试 ① 按图画仿真电路。 ② 按表所列UI电压值改变输入电压，并记录仿真结果。 仿真结果表明，当输入电源电压变化时串联式稳压电路（可以/不可以）实现稳压作用。

30. 4-1-5串联式稳压电路的仿真测试 ③ 按表所列RL阻值改变负载电阻，并记录仿真结果。 结论：当负载电阻变化时串联式稳压电路（可以/不可以）实现稳压作用，同时，其最大可能的输出电流（远大于/基本等于/远小于）简单稳压管稳压电路。

31. 4-1-5串联式稳压电路的仿真测试 结论：当取样电阻变化时串联式稳压电路（可以/不可以）实现输出电压的可调作用，且取样电阻R1与R2的比值越大，输出电压（越大/基本不变/越小）；输出电压的最小值为，______________（基本等于Uz/与Uz相差很大），此时R1=；输出电压的最大值为，当输出电压等于最大输入电压时，电路（仍可以/不可以）实现稳压作用。 ④ 按表所列R1阻值改变取样电阻，并记录仿真结果。

32. 4-2-1三端式集成稳压器的测试 ① 按上图画仿真电路 ② 按下表所列UI电压值改变输入电压，并记录仿真结果 结论：当输入电源电压在一定范围内变化时三端式稳压器（可以/不可以）实现稳压作用

33. 4-2-1三端式集成稳压器的测试 ③ 按下表所列RL阻值改变负载电阻，并记录仿真结果 结论：当负载电阻变化时串联式稳压电路（可以/不可以）实现稳压作用 结论：实际的三端式稳压器的稳压作用（是完全理想的/不是完全理想的）

34. 78×× out in GND 三端集成稳压电路

35. 三端集成稳压电路

36. 实训4 直流稳压电源的设计

37. 直流稳压电源的性能指标 • 输出电压 • 输出电压变化量 • 输入调整因数 • 电压调整率

38. 直流稳压电源的性能指标 • 稳压系数 • 输出电阻 • 温度系数

39. 任务 直流稳压电源的设计 • 设计指标： （1）输出电压UO=9V±0.5V （2）最大输出电流IOmax=1A （3）输出纹波（峰峰值）小于4mV（IOmax=1A时） （4）其它指标要求同三端式稳压器

40. 任务 直流稳压电源的设计 • 设计内容： （1）电路原理图设计 正常工作时，输入、输出电压差为2 ~3V。 电路中接如电容C2，C3用来实现频率补偿，防止稳压器产生高频自激振荡和抑制电路引入高频干扰， C4是电解电容，以减小稳压电源输出端由输入电源引入的低频干扰。 VD5是保护二极管，当输入端短路时，给输出电容器C3一个放电通路，防止C3两端电压作用于调整管的be结，造成调整管be结击穿而损坏。

41. 任务 直流稳压电源的测试与设计 • 设计内容： （2）元器件及参数选择 １）三端稳压器 选为7809，其输出电压和输出电流均满足指标要求。 ２）D5、C2，C3和C4 VD5可选小功率二极管1N4001， C2、C3和C4取值如图7-22中所示（主要根据工程经验而得到），其中，C2，C3一般为瓷片电容，C4一般为电解电容，耐压可取16V或25V（大于输出电压的1.5倍）。

42. 任务 直流稳压电源的测试与设计 • 设计内容： （2）元器件及参数选择 ３）电压UI和U2 UI和U2的取值决定了相关元器件及参数的选择。一般情况下，UI应比UO高3V左右（太小影响稳压；太大稳压器功耗大，易受热损坏），所以可取UI =12V，考虑电网电压10％的波动，最终取UI =13.5V。 由式（7-9）可取变压器次级电压有效值U2为 受变压器规格的限制，实际应选U2=12V。

43. 任务 直流稳压电源的测试与设计 • 设计内容： （2）元器件及参数选择 ４）滤波电容C1 由式（7-8）可暂定RLC1=5T/2，则 式中，T为市电交流电源的周期，T=20ms；RL为C1右边的等效电阻，应取最小值，由于IOmax=1A，因此， 可见，C1容量较大，应选电解电容。受规格的限制，实际容量应选为4700F，其耐压值可取25V（大于输入电压的1.5倍）。 C1的最后取值还需根据纹波电压的要求调整并确定。

44. 任务 直流稳压电源的测试与设计 • 设计内容： （2）元器件及参数选择 ５）整流二极管ＶD1～ＶD4 整流二极管的参数应满足： 最大整流电流IF＞1.5IOmax=1.5A（暂定） 最大反向电压UR＞ 特别应该指出的是，电容滤波使得电路被接通的一瞬间整流管的实际电流远大于IOmax（称为浪涌电流），如果IF较小，很可能在电路被接通时就已经损坏，因此，一般取 IF＞5IOmax=5A 查手册可选定整流二极管ＶD1～ＶD4，可能有多种选择，不过应充分考虑市场的供货情况

45. 任务 直流稳压电源的测试与设计 • 设计内容： （2）元器件及参数选择 ６）变压器Tr 由U2值选变压器输出电压为12V。 考虑电网电压10％的波动，稳压电路的最大输入功率 PImax=1.1UIIOmax=1.1×1.1U2IOmax==1.1×1.1×12×1=14.5（W） 考虑变压器和整流电路的效率并保留一定的余量，选变压器输出功率为20W。 （3）元器件选型（略） （4）电路装接与调试或仿真（略） （5）电路性能检测（略） （6）设计文档编写（略）

46. P7M2 直流稳压电源的设计与调试