電工電子技術(shù) 課件 5任務(wù)四、基于Multisim的直流穩(wěn)壓電源的仿真分析實(shí)驗(yàn)

任務(wù)四、基于Multisim的直流穩(wěn)壓電源仿真分析實(shí)驗(yàn)電工電子技術(shù)

黃燕華任務(wù)導(dǎo)學(xué)經(jīng)過整流和濾波后的電壓往往還是波動(dòng)的、不穩(wěn)定的，要使電路正常工作，就必需經(jīng)過穩(wěn)壓環(huán)節(jié)，常用的穩(wěn)壓電路有哪些?穩(wěn)壓電路的工作原理是什么?穩(wěn)壓電路基于二極管的什么特性實(shí)現(xiàn)的?

任務(wù)導(dǎo)學(xué)常用的穩(wěn)壓電路有并聯(lián)型穩(wěn)壓電路、串聯(lián)型穩(wěn)壓電路、集成穩(wěn)壓電路、開關(guān)穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓電路的工作原理是基于半導(dǎo)體二極管反向擊穿后，反向電流在一較大范圍內(nèi)變化，其端電壓卻基本不變，穩(wěn)壓二極管就是利用這一特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)“穩(wěn)定電壓”的作用。所以穩(wěn)壓電路是基于二極管的反向擊穿特性實(shí)現(xiàn)的。任務(wù)情境如圖5-26所示為并聯(lián)型穩(wěn)壓電路，u為交流電源，D為單相橋式整流電橋，C為濾波電容，VZ為穩(wěn)壓二極管，R為限流電阻，RL為負(fù)載電阻。根據(jù)并聯(lián)型穩(wěn)壓電路模型，假設(shè)交流電源經(jīng)整流和濾波后的直流電源為UI，因負(fù)載不穩(wěn)定引起的的變化用可變電阻RL來簡(jiǎn)化代替。分析輸出電壓隨負(fù)載變化和電源波動(dòng)時(shí)的變化情況。并聯(lián)型穩(wěn)壓電路任務(wù)實(shí)施穩(wěn)壓電路的簡(jiǎn)化電路模型如圖5-27所示，電路圖中已標(biāo)出必要的電參數(shù)及其參考方向，根據(jù)并聯(lián)型穩(wěn)壓電路基于Multisim驗(yàn)證穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓原理。穩(wěn)壓電路簡(jiǎn)化模型1）根據(jù)穩(wěn)壓電路簡(jiǎn)化電路模型寫出輸出電壓U0與輸入電壓UI之間的關(guān)系式、回路中各支路電流的關(guān)系式，完成表5-10?；芈分须妷汉碗娏鞯年P(guān)系回路中各電壓之間的關(guān)系

回路中各電流之間的關(guān)系2）請(qǐng)根據(jù)穩(wěn)壓電路模型分析：當(dāng)UI不變時(shí)，負(fù)載RL變化時(shí)，輸出電壓U0的變化。3）請(qǐng)根據(jù)穩(wěn)壓電路模型分析：當(dāng)負(fù)載RL不變，電源電壓Ui因某種原因發(fā)生變化時(shí)，輸出電壓U0的變化。（4）基于Multisim軟件搭建穩(wěn)壓管測(cè)量電路，假設(shè)限流電阻R阻值為400Ω，電源電壓為18V，可變電阻器為0~1KΩ，通過測(cè)量各支路電流和輸出電壓來驗(yàn)證穩(wěn)壓特性。根據(jù)仿真過程中數(shù)值變化完成表５-１１。（5）基于表５-１１中的數(shù)值能得出什么結(jié)論？（6）當(dāng)電源電壓波動(dòng)時(shí)，比如減小10%或增大10%時(shí)重新測(cè)量各電參量完成表5-12。（7）基于表5-12中的數(shù)值能得出什么結(jié)論？任務(wù)實(shí)施穩(wěn)壓電路的簡(jiǎn)化電路模型如圖5-27所示，電路圖中已標(biāo)出必要的電參數(shù)及其參考方向，根據(jù)并聯(lián)型穩(wěn)壓電路基于Multisim驗(yàn)證穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓原理。穩(wěn)壓電路簡(jiǎn)化模型1）根據(jù)穩(wěn)壓電路簡(jiǎn)化電路模型寫出輸出電壓U0與輸入電壓UI之間的關(guān)系式、回路中各支路電流的關(guān)系式，完成表5-10?；芈分须妷汉碗娏鞯年P(guān)系回路中各電壓之間的關(guān)系

回路中各電流之間的關(guān)系（1）根據(jù)穩(wěn)壓電路簡(jiǎn)化電路模型寫出輸出電壓U0與輸入電壓Ui之間的關(guān)系式和回路中各支路電流的關(guān)系式填入表中回路中電壓和電流的關(guān)系回路中各電壓之間的關(guān)系

回路中各電流之間的關(guān)系2）請(qǐng)根據(jù)穩(wěn)壓電路模型分析：當(dāng)UI不變時(shí)，負(fù)載RL變化時(shí)，輸出電壓U0的變化。當(dāng)電源電壓保持不變，UI不變,而負(fù)載電阻RL減小,電流IL增大，電流I增大,電阻R上的壓降增大。負(fù)載電壓Uo因而下降。只要Uo下降一點(diǎn)，穩(wěn)壓管電流IZ就顯著減小，使通過電阻R的電流I和電阻上的電壓回降,近似保持不變，因此負(fù)載電壓Uo也就近似穩(wěn)定不變。3）請(qǐng)根據(jù)穩(wěn)壓電路模型分析：當(dāng)負(fù)載RL不變，電源電壓Ui因某種原因發(fā)生變化時(shí)，輸出電壓U0的變化。當(dāng)交流電源電壓增加而使整流輸出電壓UI隨著增加時(shí)，負(fù)載電壓Uo也要增加。Uo即為穩(wěn)壓管兩端的反向電壓。當(dāng)負(fù)載電壓Uo稍有增加時(shí)，穩(wěn)壓管的電流IZ就顯著增加，因此限流電阻R上的壓降增加，以抵償U(kuò)I的增加，從而使Uo保持近似不變。（4）基于Multisim軟件搭建穩(wěn)壓管測(cè)量電路，假設(shè)限流電阻R阻值為400Ω，電源電壓為18V，可變電阻器為0~1KΩ，通過測(cè)量各支路電流和輸出電壓來驗(yàn)證穩(wěn)壓特性。根據(jù)仿真過程中數(shù)值變化完成表５-１１?；贛ultisim軟件搭建穩(wěn)壓管測(cè)量電路基于Multisim軟件測(cè)量穩(wěn)壓電路的中相關(guān)電參量（5）基于表５-１１中的數(shù)值能得出什么結(jié)論？從上表可以看出RL取最大值的16%時(shí)是穩(wěn)壓管VZ的反向飽和與擊穿的臨界狀態(tài)，RL取大于最大值16%時(shí)，穩(wěn)壓管VZ具有穩(wěn)定電壓的作用，電源電流總和等于負(fù)載電流加穩(wěn)壓管電流，穩(wěn)壓管1N4735A的穩(wěn)定電壓為5.105V。（6）當(dāng)電源電壓波動(dòng)時(shí)，比如減小10%或增大10%時(shí)重新測(cè)量各電參量完成表5-12。電源電壓增加百分之十后穩(wěn)壓管測(cè)量電路電源電壓增加百分之十穩(wěn)壓電路的中相關(guān)電參量（7）基于表5