《开关电源技术》实验指导书

1、开关电源技术实验指导书电子工程系龙岩学院-17-目录实验一 MOS管的测量及驱动（2学时）3实验二 UC3842输出引脚的测量（2学时）6实验三 12V/3A开关电源裸板的测量及原理图绘制（3学时）9实验四 高频变压器的制作及测试（3学时）10实验五 24W反激式开关电源的原理图设计（3学时）13实验六 24W反激式开关电源的调试（3学时）15 实验一 MOS管的测量及驱动一、实验目的1识别MOSFET的极性（源极、漏极、门极）。2学习焊接技术。3. 验证MOSFET导通和不完全导通的条件及特点。4. 学会用万用表来测量MOSFET是否正常。5. 理解MOS管的上升时间和下降时间。二、实验仪器

2、及材料1. 直流电源 1台 2. 万用表 1个（自备）3. 电烙铁 1把 （自备） 4. 焊锡丝 5. 信号发生器 6.示波器 1台7元器件 MOS管IRF840 1片 47 ohm、47K、20K电阻 各1个 快恢复二极管FR107 1个 万用板 1片 排针 4个 芯片底座 1个 导线 若干三、预习要求1复习MOSFET（场效应管）的结构。2了解如何用万用表来测量 MOSFET是否正常。 四、实验内容1. 识别MOSFET的极性（门极、漏极、源极）。根据图1.1在万能板上焊接电路。图1.1 MOS管的测量电路2. 用万用表测量漏极和源极是否正常。（档位调到二极管档位）3. 把直流电源分别调到

3、 V和V，用万用表测量直流电源的输出电压是否在设定范围之类。4. 按电路图把直流电源分别接在门极、源极和漏极、源极之间。5. 关断直流电源20V，接通直流电源12V，把万用表的档位调到二极管的档位，测量漏极和源极是否导通；关断直流电源12V，用万用表测量漏极和源极是否截止。6. 接通或关断直流电源V1和V2，用万用表测量D点的电压UDS。完成表1-1。表1-1 MOS管工作状态测量直流电压V1直流电压V2UDS12V20V0V20V12V0V7. 把直流电源V1 由零逐渐增加，测量D点电压UDS和DS之间的电阻（Ron，DS=UDS/IDS），完成表1-2。问，MOS管的阈值电压VTH=？。表

4、1-2 MOS管阈值与导通电阻测量V1(V)V2(V)VDS(V)IDS(mA)Ron,DS()0201202203204205208. 用信号发生器产生方波(Vpulse,p-p=12V，f=50Hz/500Hz/1kHz/5kHz/8kHz/10kHz/50kHz)，驱动MOS管，用示波器测量Vds及驱动波形，并测出MOS管的上升时间和下降时间，以图为证，并完成表1-3。表1-3 MOS管不同频率的上升时间与下降时间测量VP-p=12方波的频率f（Hz）上升时间ton（s）下降时间toff（s）501k5k6k7k8k10k50k五、记录实验数据根据上面的测试内容，记录测量结果。六、思考题

5、 阅读的英文手册。掌握MOS管的最大直流工作电压，最大直流电流，工作电流与温度之间的关系，以及MOS管的其它参数，如：功率损耗、，结温，门极驱动电压等等。实验二 UC3842输出引脚的测量一、实验目的1掌握PWM控制芯片UC3842的工作原理；2理解PWM输出与引脚之间的关系；3. 理解振荡频率与开关频率之间的关系。二、实验仪器及材料1直流电源 1台2. UC3842芯片 1块 3. 数字示波器 1台 4. 万用板 1块5. 150k，10k 、20k、1k、27的电阻 各1个6. 100p，0.0047uF，0.047uF，0.01uF瓷片电容 各1个 7. 芯片底座 1个8. 导线 若干9

6、. 电烙铁（自备） 1个10.万用表（自备） 1个三、实验要求1. 测量UC3842在不同RTCT的PWM输出脉冲波形并制表。2. 观察UC3842在不同PIN脚输入信号下的PWM脉冲输出。 四、实验内容1. UC3842的VCC脚分别加18V和24V直流电压，根据图2.1制作电路板，测量表2-1中不同的RT、CT下的PWM输出脉冲的工作频率，并与理论计算值进行比较。表2-1 不同RC下的频率测量VCC(V)RT()CT(F)f(HZ)测量值f(HZ)理论值1810k0.0047uF2410k0.0047uF181k0.047uF241k 0.047uF2.观察不同条件下的PWM输出脉冲波形。

7、（1）VCC=18V，2脚开路，3脚接地。观察并记录6脚的输出波形。（1）VCC=18V，2脚开路，3脚接方波（f=1HZ、Vpulse=1.1V、D=0.5）。观察并记录6脚的输出波形。（2）VCC=18V，3脚接地，2脚的连接如图2.1所示，并在2脚接正弦波（f=50HZ，Vp-p=3V）。观察并记录6脚的输出波形。图2.1 五、记录实验数据根据上面的测试内容，记录测量结果。六、 思考题 根据以上实验波形以及图2.2所示UC3842的内部结构图，分析UC38426脚的PWM脉冲与哪些信号有关系。 图2.2实验三 12V/3A开关电源裸板的测量及原理图绘制一、实验目的1. 熟悉PCB与电路图

8、之间的关系；2. 加深巩固所学的拓扑结构；3. 学会如何根据PCB画出原理图。二、实验仪器及材料1. 36W开关电源裸板 1块2. 示波器 1 台3. 100大功率可调电阻 1台4. 带线电源插头 1个5. 电烙铁 （自备）6. 万用表 （自备）7. 导线、焊锡等 三、实验内容1、将大功率可调电阻作为12V/3A开关电源裸板的负载，用万用表或者示波器测量开关电源在轻载（100mA）、中载(1.5A)和重载时(3A)的输出电压及其纹波。记录波形并完成表3-1。表3-1 不同负载下的输出电压和纹波输入电压Vin（V）电源负载（A）电源负载（）输出电压Vo（V）纹波电源（mV）AC 220V100m

9、AC 220V1.5AC 220V32、根据36W开关电源裸板的PCB电路板，画出对应的原理图。四、记录实验结果根据表3-1所示的实验结果，计算负载调整率。画出开关电源的电路原理图，描述电路工作原理，并给出电路图中的元器件参数值。实验四 高频变压器的制作及测试一、实验目的1掌握变压器的工作原理；2掌握变压器的绕法；3. 理解变压器的电路符号与实物之间的对应关系；4掌握变压器参数的测试，如原边电感、漏感和匝比等。二、实验仪器及材料1. LCR电桥 1台2. EI40 PC40材质磁芯及骨架 1套 3. 数字示波器 1台 4. 信号发生器 1 台5. 绕线机 1台6. 游标卡尺 1个7. 0.49

10、mm 漆包线（或其它线径漆包线） 若干8. 高温胶带 若干三、预习要求复习高频变压器的工作原理及理论知识。 四、实验内容1. 根据已知的参数及变压器引脚平面分布图和结构示意图（如图4.1和图4.2所示）制作表4-1所示规格的高频变压器。 图4.1变压器引脚平面分布图 图4.2 变压器引脚示意图表4-1 电压器绕制规格匝数绕线规格励磁电感绕组1（原边）450.49mm绕组2（副边）90.49mm两股并绕绕组3（辅助绕组）50.49mm2. 用LCR电桥测量变压器的参数，如漏感、励磁电感。完成表4-2。求出实际的匝数之比N： 。表4-2 不同频率下励磁电感和漏感的测量绕组匝数测量频率（kHz）励磁

11、电感（H）漏感（H）4511010091不测10不测100不测51不测10不测100不测3. 测量不同气隙时变压器的励磁电感，来判断气隙与励磁电感之间的关系。完成表4-3。表4-3 不同气隙励磁电感测量测量频率：10kHz气隙绕组一（45匝）/H绕组二（9匝）/H绕组三（5匝）/H一层纸二层纸三层纸4. 用测量法验证变压器的同名端。完成表4-4。判断的电路接法如图4.3所示。判断原理为：（1）同名端串联时： 异名端串联时：（2）同一磁芯中的绕组如果同名端相连，电感量会小于两个绕组中的最大电感；异名端相连，电感量会大于两个绕组中的最大电感。表4-4 同名端判断测量频率：10kHz绕组一电感（45

12、匝）/H绕组二电感（9匝）/H绕组三电感（5匝）/H2、6连接时的电感/H2、8连接时的电感/H同名端判断结果五、记录实验数据 根据上面的测试内容，记录测量结果。六、 思考题 用LCR电桥或者数字示波器和信号发生器来测试变压器的同名端和异名端。 图4.3 变压器同名端的判断接法图4.4 变压器实物图 实验五 24W反激式开关电源的原理图设计一、实验目的1. 进一步理解开关电源的组成结构；2. 掌握反激式开关电源的工作原理；3. 掌握元器件的选择；二、实验仪器及材料1电脑（装有PCB绘制软件 ） 1台2. 热转印机 1台3. 单面玻纤覆铜板（15cm*20cm） 1块4. 腐蚀液 若干 三、实验

13、内容1. 根据所学知识，设计一开关电源，在输入电压220V±25%、50Hz，其技术指标如下：a. 输出功率Po=24W（12V/2A） b最大输出电流为2Ac电压调整率1%（输入电压220V AC变化范围25%25%下，中载）d负载调整率1%（输入电压220V AC下，满载）e纹波电压（峰-峰值）5mV（输入电压220V AC，满载）f效率90%（输出电压12V、输入电压AC220V，满载）g具有过流及短路保护功能（备注：也可以24V直流输入，5V/1A输出的电源，达到上述类似的技术指标）2. 根据所设计的原理图，选择实验器材，绘制PCB图并制板。特殊元器件如表5.1所示，仅供选择

14、，实际以库房为准。表5.1 可供选择的元器件表电阻3.15A/250VAC保险丝（型号S501-3.15A） 电容0.1uF 250V 陶瓷电容6.8/1W 、100/1W、220/1W、1/2W、1/2W、 20k/1W、 100k/2W、 4.7k、1k 、10k、 0.5k 、0.1k、0.02k47uF 400V、47uF 50V、330uF 35V、220uF 35V、220uF 400V、10uF 400V、0.01uF 100V、10uF 100V、470pF 100V、4700pF 100V、100pF 100V电解电容EVM3ESX50B13（1K可调）100W，0.1-10

15、0大功率可调电阻0.1uF 50V、 1nF 250VAC Y1/1nF 1000V/470pF 1000V瓷片电容交流共模滤波电感EE25型，2×22mH （1.3A）磁芯骨架EI40磁芯骨架，铁氧体磁芯，卧式7+7电感3.3uH/4A高频铁氧体磁芯骨架 EI28 立式9+9针整流桥KBP310（1000V/3A）电子散热片T220散热片（尺寸15*10.5-22mm）稳压管P6KE200、1N5241B带线电源插头两极/两芯插头（额定电压220VAC，额定电流10A，带1米线）变压器220VAC转24V 80w二极管BYV26C/MUR420/FR305/FR305可调稳压管TL

16、431A开关电源芯片TOP224p、UC3842a光耦PC817A功率MOS管TP6N60/IRF840漆包线QZ-2/130，0.51mm、0.25mm 漆包线四、记录实验数据给出开关电源的原理图及PCB图，制作PCB板，并完成实验报告。 实验六 24W反激式开关电源的调试一、实验目的1.进一步理解开关电源的组成结构；2.掌握反激式开关电源的工作原理；3.了解开关电源的性能指标；4.学会调试电路和测试电路。二、实验仪器及材料1学生自制的PCB板 1块2. 万用表 1个3. 变压器和调压器 各1台 4. 数字示波器 1台5. 40W水泥电阻 1个 三、实验内容1. 根据实验五制成的PCB Legend图和PCB板上标注的元件序号焊接元器件。2. 检查有源器件的方向是否有错误和电解电容的极性是否接对了，用万用表测量输入和输出是否有短路的现象和有源器件是否正常。3. 按设计图连接好线，慢慢增加输入电压到25Vac，测量输入滤波电容C两端的电压V。继续增加输入电压到85Vac，测量输出电压Vout