1、,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,项目4 直流稳压电源的测试与设计,实训4 直流稳压电源的设计,模块4-1 直流稳压电源各单元电路基本特性的测试,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,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,直流稳压电源的基本组成,变压器的实物示意图和符号,C型变压器,R型变压器,变压器的实物示意图和符号,初级,次级,图7-3 变压器的电
2、路图,图7-3 变压器的符号,变压器不变换功率,任务4-1-1 电源变压器基本特性的测试,做一做, 按图画仿真电路。, 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）, 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 ： 。,任务4-1-1 电源变压器基本特性的测试,任务4-1-2 整流电路的测试,做一做, 按图画仿真电路。, 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）。, 观察该
3、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。, 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）。,任务4-1-2 整流电路的测试,半波整流电路的测试,半波整流电路,半波整流电路,整流二极管选择,最大整流电流,最大反向工作电压,半波整流电路,整流二极管电路, 按图画仿真电路。, 观察全波整流电路的输出电压波形并记录（画在坐标纸上）。, 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。,全波整流电路的测试,任务4-1-2 整流电路的测试,全波整流电路,整流二极管选择,最大
4、整流电流,最大反向工作电压,全波整流电路,整流桥,任务4-1-3 滤波电路的测试,做一做, 按图画仿真电路。, 观察电容滤波电路的输出电压波形，并记录（画在坐标纸上）。, 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。,4-1-3电容滤波电路的测试,4-1-3电容滤波电路的测试, 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）。, 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。,电容滤波电路, 按图画仿真电路。, 按下表所
5、列C的容量改变电容，（RL=100）并记录仿真结果。,电容C和负载电阻RL变化对输出电压作用的测试,电容C和负载电阻RL变化对输出电压作用的测试, 按下表所列RL的阻值改变负载电阻（C=1000F），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）。,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,任务4-1-5 稳压电路的测试,做一做,串联反馈式稳压电路,UO,UF,UB,
6、Uce,UO,4-1-5串联式稳压电路的仿真测试, 按图画仿真电路。, 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。,4-1-5串联式稳压电路的仿真测试, 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。,4-1-5串联式稳压电路的仿真测试, 按表所列R1阻值改变取样电阻，并记录仿真结果。,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，
7、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。,4-2-1三端式集成稳压器的测试,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, 按上图画仿真电路 按下表所列UI电压值改变输入电压，并记录仿真结果,4-2-1三端式集成稳压器的测试, 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
8、作用 （是完全理想的/不是完全理想的）,三端集成稳压电路,三端集成稳压电路,实训4 直流稳压电源的设计,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,稳压系数,输出电阻,温度系数,直流稳压电源的性能指标,任务 直流稳压电源的设计,设计指标：,（1）输出电压UO=9V0.5V （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,设计内容：,（1）电路原理图设计,任务 直流稳压电源的设计,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
9、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。,设计内容：,任务 直流稳压电源的测试与设计,（2）元器件及参数选择,）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。,）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）。,设计
10、内容：,任务 直流稳压电源的测试与设计,（2）元器件及参数选择,）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。,设计内容：,任务 直流稳压电源的测试与设计,（2）元器件及参数选择,）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=
11、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4700F，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。,设计内容：,任务 直流稳压电源的测试与设计,（2）元器件及参数选择,）整流二极管D1D4 整流二极管的参数应满足： 最大整流电流IF1.5IOmax=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 IF5IOmax=5A 查手册可选定整流二极管D1D4，可能有多种选择，不过应充分考虑市场的供货情况,设计内容：,任务 直流稳压电源的测试与设计,（2）元器件及参数选择,）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=1.11.1U2IOmax=1.11.1121=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）,P7M2 直流稳压电源的设计与调试,
