整流滤波稳压全.doc

韶 关 学 院
仿 真 实 验 报 告 册

仿真实验课程名称：模拟电子技术实验仿真

仿真实验项目名称：整流、滤波、稳压电路

仿真类型（填■）：（基础■、综合□、设计□）

院系：物理与机电工程学院 专业班级：12电子（3）班
姓名： 黄福全 学号：12101072018
指导老师：刘 堃 完成时间：2013.12.10
成绩：
一、实验目的
（1）熟悉直流稳压电源的组成及各部分电路（整流、滤波、稳压）的工作原理。
（2）掌握直流稳压电源的主要性能指标的测量方法。
二、实验设备
Multisim10软件。
三、实验原理
1、直流稳压电源的组成
直流稳压电源的组成包括电源变压器、整流、滤波和稳压四个部分。
电源变压器把220V交流电变换为整流所需的合适的交流电压。整流电路利用二极管的单向导电性，将交流电压变成单向的脉动电压。滤波电路利用电容、电感等储能元件，减少整流输出电压中的脉动成分。稳压电路实现输出电压的稳定。
常用整流电路有半波整流、全波整流和桥式整流三种。经过半波整流后的直流电压约为：0.45U2，经过全波或桥式整流后的直流电压约为：0.90U2（U2为电源变压器副边电压的有效值，下同）。
常用的滤波电路有C型、RC或LC倒Γ型和П型滤波电路。结构最简单的是C型滤波电路，在整流电路后加上滤波电容组成。滤波电容的选择要满足RLC≥（3~5）T/2，此时输出纹波电压峰峰值Urp-p≈ILT/2C，其中：T为输入交流电周期；RL为负载电阻；IL为负载电流。一般情况下，全波整流电容滤波电路输出电压约为（1.1~1.2）U2。
稳压电路可采用分立元件或集成稳压器。集成稳压器输出电压有固定与可调之分。固定电压输出稳压器常见的有：LM78××（CW78××）系列正电压输出三端稳压集成块和LM79××（CW79××）系列负电压输出三端稳压集成块。可调式三端集成稳压器常见的有：LM317（CW317）系列正电压输出稳压集成块和LM337（CW337）系列负电压输出稳压集成块。
本实验采用固定三端稳压集成块LM7812，输出电压12V，输出电流0.1~1.5A（TO-220封装），稳压系数为0.005% ~ 0.2%，纹波抑制比为56 ~ 68dB，输入电压为14.5~ 40V。三个端子分别为①输入端IN、②接地端COM和③输出端OUT。典型应用电路如图3.13.1所示。图中Ci可防止由于输入引线较长带来的电感效应而产生的自激。Co用来减小由于负载电流的瞬间变化而引起的高频干扰。C2为较大容量的电解电容，用来进一步减小输出脉动和低频干扰。
图1 LM7812典型应用电路

2、直流稳压电源的主要性能参数及其含义
（1）输出电压Uo和输出电压调节范围Uomin ~Uomax
（2）最大输出电流Iomax
Iomax是指稳压电源输入不变的情况下，因为负载减小使输出电压下降5%时的输出电流。
（3）输出电阻Ro
Ro定义为：当输入电压Ui（稳压电路输入）保持不变的情况下，由于负载变化而引起的输出电压变化量与输出电流变化量之比，即
（1）
（4）稳压系数S（电压调整率K）。
稳压系数S定义为：当负载保持不变时，输出电压相对变化量与输入电压相对变化量之比，即
（2）
由于工程上常常把电网电压波动±10% 作为极限条件，因此也有将输入电压（220V）变化±10% 时输出电压的相对变化ΔUo/Uo作为衡量指标，称为电压调整率K。
（3）
（5）纹波电压Ur
纹波电压是指在额定负载条件下，输出电压中所含交流分量的有效值（或峰峰值）。
3、实验电路
图2 直流稳压电源实验电路
实验电路图2所示。其中D1~D4构成桥式整流电路。C、C1是滤波电容，C2用来防止输入引线可能产生的自激振荡，C3用来抑制高频干扰，C4减小输出电压中的纹波电压。。D5为保护二极管，防止输入端短路时C4的放电损坏稳压集成块，正常工作时D5处于截止状态。
图2实验电路中的T1、T2、R1、R2、R3组成输出电流扩展电路，可使输出电流达到2A。

四、仿真元件及仿真测试仪器

五、实验步骤、内容及数据
1. 仿真电路图
（1）整流电路

（2）整流、滤波电路

（3）整流、滤波、稳压电路

2. 仿真结果波形

3. 相关参数仿真数据
(1) 整流滤波电路测量
整流电路

测量值
理论值
相对误差
U2 / V
23.98
24
0.08%
Uo1 / V
19.974
21.6
7.4%
(纹波电压)Ur /V
29.22
——
——
整流滤波电路

测量值
理论值
相对误差
U2 / V
23.98
24
0.08%
Uo2 / V
29.933
28.8
3.9%
(纹波电压)Ur /V
4.10
——
——
理论计算公式：Uo1 ≈0.90 U2 Uo2 ≈1.2 U2
Urp-p ≈ ILT / 2C

六、实验总结

本实验整流、滤波、稳压电路主要目的是让学生熟悉直流稳压电源的组成及各部分电路的工作原理，掌握直流稳压电源的主要性能指标的测量方法。
通过实验我们知道直流稳压电源的组成包括电源变压器、整流、滤波和稳压四个部分，电源变压器把220V交流电压变成整流所需的合适交流电压。整流电路利用二极管的单向导电性，将交流电压变成单项的脉动电压。滤波电路利用电容、电感等原件，减少整流输出电压中的脉动成分。稳压电路实现输出电压的稳定。
经过桥式整流后的直流电压约为0.9U2 。稳压电路用固定电压输出稳压器Lm7812，输出电压12V，输出电流0.1~1.5A。图中Ci吸防止由于输入引线较长带来的电感效应而产生的自激，Co用来减小由于伏在电流的瞬间而引起高频干扰，C2为较大容量的电解电容，用来进一步减小输出脉动和低频干扰。