试验五自制直流稳压电源

1、电子技术实验（模拟电子技术部分）教材授课班级及专业：2008级电子信息科学与技术专业授课时间：2010年下学期袁放成编实验五自制直流稳压电源一实验目的1 .熟悉桥式全波整流电路。2 . 了解电容滤波作用。3 .了解集成稳压器的特性及使用方法。4 .掌握用三端集成稳压器制作直流稳压电源的技术。5 .掌握直流稳压电源主要参数的测试方法二实验原理1 .直流稳压电源的组成直流稳压电源一般由电源变压器、整流电路、滤波电路及稳压电路所组成，基本框-220 V50 I lzrj/w8图如图1所示。各部分的作用如下：1 ）电源变压器的作用是将电网图1直流稳压电源方框图220V、50Hz的交流电压变换成整流滤波

2、电路所需要的交流电压（起交流降压作用）2 ）整流电路的作用是将交流电压变换成脉动的直流电压。3）滤波电路的作用是滤除纹波，输出平滑的直流电压。4）稳压电路的作用是对滤波后的直流电压采取稳压措施降低负载变化及输入电压变化对 输出电压的影响。2.整流电路原理常用的整流电路有半波整流、全波整流、桥式整流及倍压整流等。实验电路中采用桥式整流，电路如图 2所示。（b）简化画法图2中设变压器副边电压u2 =&U 2 sin ot,U 2为其有效值。当u2为正半周时，D、D3导通，Q、D4截止，电流由 A点流出，经 Di、Rl、口流入B点，因而负载 R上的电压等 于变压器副边电压（设 D, C2,

3、和D为理想二极管），即Uo =U2。当U2为负半周时，上、 D4导通，D、D3截止，电流由B点流出，经 口、Rl、D4流入A点，因而负载 R上的电压等 于变压器副边电压的负值，即 Uo = -U2。这样，在负载电阻 R上在U2的整个周期内都有电流通过，而且方向不变，输出电压u0 =|u2目J2U2 sincot |= J2U2 |sin切t I。在图1所示整流后的波形，上面的为半波整流波形，下面的为桥式整流波形（全波波形）。u2在一周期内的平均值等于 0,而整流后输出电压在一周期内的平均值（即直流电压）2 二U o（AV ）=03.电容滤波原理| -?2U 2 sin , .t I d (,

4、.t) = 1 i 、2U 2 sin2、2，td (，t) = U 2冗:0.9U 2滤波电路用于滤去整流输出电压中的纹波（交流成份），一般由电抗元件组成，有并 联电容滤波电路、串联电感滤波电路、电容和电感组合滤波电路，小功率电源电路中，多 用电容滤波电路，大功率电源电路中，多用电感滤波电路。实验电路中用并联电容滤波电路，见图3所示。Miih卜图3 （a）整流滤波电路 （b）经电容滤波后负载电阻 Rl上的电压波形（实线）电容滤波是利用电容器在充电时储能，在放电时释放能量， 使负载电压比较平滑，即电容C具有平波的作用（其滤波过程详见理论课教材第十章）。负载电压中的纹波（交流信号）越小，滤波效果

5、越好，负载平均电压Uo（AV）就越高。而RlC越大，电容放电速率越慢，则负载电压中的纹波成份越小，为了得到平滑的负载电压，一般取RlC = (3 5)2如电网的频率为50Hz,则T=20mS, RlC一般取（30-50） ms。当RC =（35）T时，负L2载电压的平均值Uo（av）L.2U2 ,实际电路中,电容取值一般较大 ,U o（av ） 上 1.3U 2。4.稳压电路1）稳压二极管稳压电路最简单的稳压电路是稳压二极管和限流电阻R所组成的稳压电路，如图 4所示。输入电压U I是整流滤波后的输出电压，输出电压U。就是稳压管的稳定电压 U Z, Rl是负载电阻。-220 V50 Hz*Io图

6、4稳压二极管组成的稳压电路（虚线框内）在稳压二极管稳压电路中， 只要能使稳压管始终工作在稳压区，输出电压Uo就基本稳定。2）串联型稳压电路稳压二极管稳压电路输出电流较小，输出电压不可调，不能满足很多场合下的应用。 串联型稳压电路以稳压管作基本稳压元件，利用晶体管的电流放大作用增大负载电流， 并在电路中引入深度电压负反馈使输出电压稳定，且改变反馈网络参数可使输出电压可 调。图5（a）为具有放大环节的串联型基本稳压电路，输出电压RR2=(1-2)UzR2R3OR I uO-图5具有放大环节的串联型稳压电路电路中引入了深度电压负反馈，输出电阻趋近于零，因而输出电压相当稳定。图5（b）所示为图5（a）

7、的常见画法。3）集成稳压器集成稳压器一般为集成串联型稳压电路，从外形上看有三个引脚，分别为输入端、 输出端和公共端（或调节端），因而称为三端集成稳压器。常用的小功率三端集成稳压器 有固定输出正电压的 7800系列（7800系列的后两位数字表示输出电压值，如 7812,输出电压为12V）、固定输出负电压的 7900系列（7900系列的后两位数字表示输出电压值， 如7912,输出电压为-12V）、可调正电压输出的LM317 （LM117, LM217一适用不同温度范围）系列和可调负电压输出的LM337（LM237 , LM137一适用不同温度范围）系列等。实验电路采用固定输出电压的三端集成稳压器7

8、805、7812和7912,它们固定输出电压分别为+5V、+12V和-12V。912Vo允许最大输出电流为1622Vo允许最大输出电流为-16-22Vo允许最大输出电流7805输入电压允许值为830V,应用时一般取值为1.5A,应用时一般不超过1.0A。7812输入电压允许值为1530V,应用时一般取值为1.5A,应用时一般不超过1.0A。7912输入电压允许值为-15-35V,应用时一般取值为 为1.5A,应用时一般不超过1.0A。7800系列和7900系歹U的弓I脚如图 6和图7所示。图6 7800系列引脚排列图7 7900系列引脚排列5.实验参考电路实验电路如图8所示，电路中整流桥堆型号

9、为RS204 （也可用其它型号的），其二图8实验电路极管的最大整流电流I f为2A,其引脚排列如图9所示。TH1图9整流桥堆引脚图图8电路中电容Ci、C2为滤波电路电容，电容 C3、C4、C9用于抵消输入线较长时 的电感效应，以防止电路产生自激振荡。电容 C5、C6、C10用于减小输出端的纹波电压。 电容C7、C8, Cll用于消除输出电压中的高频噪声。6.稳压电路的性能指标（即稳压电源的性能指标）稳压电源的技术指标分为两种：一种是特性指标，包括输入电压、输出电压、输出电 流及输出电压的调节范围；另一种指标是用来衡量输出直流电压的稳定程度，包括稳压系 数、电压调整率、输出电阻、电流调整率、温度

10、系数及纹波电压等，这些质量指标的含义, 简述如下：1）稳压系数在负载电阻及温度一定的情况下，由于输入电压的不稳定性而引起输出电压发生变化，用稳压系数来描写输出电压的这种不稳定性，稳压系数定义为SyUo/UoUi / Ui|.lo=0,.T =0可见稳压系数越小，输出电压越稳定。2）电压调整率在负载电阻及温度一定的情况下，由于市电电源电压存在波动性 （一般波动范围在 10%以内），而引起输入电压的不稳定性导致输出电压发生变化，一般用电压调整率来描写输 出电压的这种不稳定性，电压调整率定义为输入电压变化10%时引起输出电压的变化，单位为mV。或用相对变化率来表示电压调整率，即Sv =下 100%I

11、. IoM . t 与U n3）输出电阻在输入电压及温度一定的情况下，由于负载变化引起输出电流与输出电压发生变化, 这种不稳定性用输出电阻来描写，输出电阻定义为R0 = -.-I,Ui =0,.T =0 : 1 n可见输出电阻越小，输出电压越稳定。4）电流调整率（负载调整率）在输入电压及温度一定的情况下，负载电流从零变化到最大值时，输出电压的相对 变化，即U。Si1 100%|.ui9,gU o5）温度系数在输入电压及负载电阻一定的情况下，由于温度的变化引起输出电压发生变化，这种 不稳定性用温度系数来描写，温度系数定义为6）纹波电压一指稳压电路输出端交流分量的有效值，一般为毫伏数量级。三实验仪

12、器数字万用表双踪示波器（型号：SS-7802A）四实验内容1 .制作+5M :t12三路固定输出直流稳压电源电路。2 .测量直流稳压电源电路的性能指标。五实验步骤1 .参照图8在电路板上制作+5V、±12三路固定输出直流稳压电源电路。2 .将电路与电源变压器连接，合上电源，测试整流滤波的输出电压即7812和7912的输入电压，将数据填入数据记录表1。3 .测量三路开路输出电压大小，将数据填入数据记录表1。4 .分别测量+5V、_12V三路固定输出直流稳压电源电路的电流调整率（即负载调整率）:测试方法：接上固定负载（+5V电源接8c负载，±12V电源接15Q负载），记录下对应

13、的 输出电压，将数据分别填入数据记录表2, 3, 4,则电流调整率为S |UO2 -Uo1 | 100%Uo1式中UO1为开路输出电压， UO2为带负载时的输出电压。5 .测量纹波电压一在带负载条件下，用示波器测量输出端的交流电压的峰-峰值，将数据填入数据记录表2。六思考题1.影响稳压电源输出电压稳定性的因素有哪些？七注意事项1 .本实验电路具有较高电压（输入端）及较大电流的特性，测试电路时应倍加注意人身 安全。2 .电源变压器次级端有三条引出线，要注意通电时其中任意两条不能短路，如短路则电 源变压器因电流过大将立即烧坏。3 .电路焊接要认真，元器件排列尽量整齐，杜绝虚焊。4 .电源变压器电路由实验室提供，但要注意制作好保险管与电源变压器的接口端以方便 连接。5 .输出端将要接负载测试性能参数，所以也要制作好接口端。1 .电子技术基础实验一电子电路实验设计仿真 （第二版），华中理工大学电 子学教研室编，陈大钦主编，高等教育出版社，2000年6月2 .电子技术基础实验与课程设计（第二版），高吉祥 主编，电子工业出版社，2005年2月3 .模拟电子技术基础（第三版）清华大学电子学教研组编童诗白主编，高等教育出版社，1988年5月2010.9.附录：实验五自制直流稳压电源数据记录表格数据记录表1输入电压及开路输出电压测量UN (7812)UN