实验六直流稳压电源

1、实验十三直流稳压电源预习部分一、实验目的研究单相桥式整流、电容滤波电路的特性。了解三端集成稳压器的应用及特性。二、实验原理电子设备一般都需要直流电源供电。这些直流电除了少数直接利用干电池和直流发电机 外，大多数是采用把交流电（市电）转变为直流电的直流稳压电源。直流稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分组成，其原理框图 如图2-13-1所示。电网供给的交流电压叩220V,50Hz）经电源变压器降压后，得到符合电 路需要的交流电压“2,然后由整流电路变换成方向不变、大小随时间变化的脉动电压u3, 再用滤波器滤去其交流分量，就可得到比较平直的直流电压勺。但这样的直流输出电压，还 会

2、随交流电网电压的波动或负载的变动而变化。在对直流供电要求较高的场合，还需要使用图2-13-1 直流稳压电源框图稳压电路，以保证输出直流电压更加稳定。直流稳压电源的主要技术指标稳压电源的主要性能指标有输出电压U。，最大负载电流/。必，输出电阻RO，稳压系数 sv，纹波抑制比等。输出电阻RO又称负载调整率，用来衡量稳压电源抗负载变化的能力，定义为当输入电 压保持不变时，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R工o A/ U广常数稳压系数SV又称电压调整率，用来衡量稳压电源抗输入电压变化的能力，定义为当负 载保持不变时输出电压的相对变化量与输入电压的相对变化量之比。即AUS = /R

3、 =常数LU集成三端稳压器集成稳压器具有体积小，外接线路简单、使用方便、工作可靠和通用性等优点，因此在 各种电子设备中应用十分普遍，基本上取代了由分立元件构成的稳压电路。集成稳压器的种 类很多，应根据设备对直流电源的要求来进行选择。对于大多数电子仪器、设备和电子电路 来说，通常是选用串联线性集成稳压器。而在这种类型的器件中，又以三端式稳压器应用最 为广泛。78、79系列三端式集成稳压器的输出电压是固定的，在使用中不能进行调整。78系列 三端式稳压器输出正极性电压，输出负电压有79系列稳压器。主要技术参数见表2-13-1。表2-13-1 78XX系列稳压器主要参数表参数单位78057806780

4、87812781578207824输出电压V55%6 5%85%125%15 5%20 5%24 5%稳压系数SV（最大值）%0.18%0.22%0.32%0.58%0.85%1.6%1.7%输出电阻（最大值）m53668093106133160纹波抑制比S_dB68656261605856静态电流IQmA6666666最小输入电压V7.58.510.514.517.522.526.5最大输入电压V35353535353540*最大输出电流A1.51.51.51.51.51.51.5*要加散热片78XX系列稳压器使用时需注意以下几个问题:78M系列稳压器的最大输出电流为0.5A，78L系列稳压

5、器的最大输出电流为0.1A。稳压器输入输出电压之差称为压差，一般为23V。实际应用中如果压差低于最小 压差，则稳压器不能正常工作。稳压器工作时由于消耗功率，芯片会迅速升温。一般情况下需加装散热器，如果不 装散热器，在环境温度为25C，压差为3V时，最大输出电流不能超过600mA。实际使用中，最高输入电压不能超过技术指标中给出的最高输入电压值，否则稳压 器会击穿损坏。多数产品达不到指标给出的最大输出电流，选用78XX系列稳压器 时，在保证散热的条件下，最大输出电流1A为宜。除固定输出三端稳压器外，尚有可调式三端稳压器LM117/217/317。该系列集成稳压器 的稳压系数和输出电阻都优于78系列

6、。3 .实验参考电路（1）固定正输出稳压电源图2-13-2是用三端式稳压器7812构成的单电源电压输出串联型稳压电源的实验电路 图。其中整流部分采用了由四个二极管组成的桥式整流器成品（又称桥堆），型号为1CQ- 4B。滤波电容q、c2 一般选取几百几千微法。当稳压器距离整流滤波电路比较远时， 在输入端必须接入电容器c3（数值为0.33m F ），以抵消线路的电感效应，防止产生自激振 荡。输出端电容C4（0.1m F）用以滤除输出端的高频信号，改善电路的暂态响应。电路连接时 输入、输出端的电容要尽可能靠近稳压器引脚连接。W7812GND图2-13-2固定正输出稳压电源（2）固定负输出稳压电源W7

7、912GND图2-13-3固定负输出稳压电源（3）三端稳压器的扩展应用在工程实践中，如需获得各种非标准的稳压电源，可利用现有三端稳压器件外加少量电 子元器件进行恰当的组合达到扩压扩流的目的。图2-13-4（a）利用稳压管将三端稳压器地电位向上浮动，选择时要注意IQ电流与稳压 管稳定电流相符合。扩流可以采用外接功率管的方法，也可以用多个稳压器并联的方法。图 2-13-4（b）中T为扩流功率管，当集成稳压器输出电流超过最大值时，电阻R上压降使T 导通，由T提供部分负载电流。R的阻值由功率管T发射结压降和稳压器最大输出电流决 定。（a）稳压管电压提升电路（b）扩流电路图2-13-4三端稳压器扩压、扩

8、流参考电路三、预习要求复习教材中有关集成稳压器部分内容。仿真图2-13-2中桥式整流电容滤波电路，设工频交流电的幅值为14巨V，Rl分别 取120Q和240Q，选择瞬态分析观察输出电压和整流二极管电流的波形。根据教材有关内容，试设计出输出为15V稳压电路，要求画出电路原理图、选择 电路参数，并自拟测试方法与表格。四、思考题在桥式整流电路实验中，能否用双踪示波器同时观察u2和uL波形，为什么？在桥式整流电路中，如果某个二极管发生开路、短路或反接三种情况，将会出现什 么问题？结合预习要求2的仿真结果分析选择整流二极管应注意的问题。使用集成稳压器应注意哪些问题？实验部分一、实验设备与器材序号名称型号

9、与规格数量备注1.双踪示波器YB432412.交流毫伏表DF217313.直流电压表14.直流毫安表15.实验装置1图2-13-5所示为组成直流稳压电源的元器件。1N4007 x 4470 0.33哗INOcii cW7812GNDRO I L1l白240/8WOUTC2100吁 0.1gFR,。OO120/8Wu2。取Rl=240Q，测量直流输出电压UL，并用示波器观察匕和uL波形，记入表2-13-2。 加入滤波电容C1=470p F，取Rl=240Q，测重复内容1)的要求，记入表2-13-2。 改变负载为Rl=120Q，重复内容1)的要求，记入表2-13-2。图2-13-5直流稳压电源实验

10、装置二、实验内容整流滤波电路测试将图2-13-5所示元器件连接成桥式整流实验电路。选择工频交流电源14V为整流电路 输入电压1)2)3)注意：每次改接电路时，必须切断工频电源。表 2-13-2U2=V电路形式UL(V)uL波形在观察输出电压uL波形的过程中，Y轴灵敏度“volts/sec”旋钮位置调好以后，不要 再变动，否则将无法比较各波形的脉动情况。桥式 整流R广240Q桥式整流+C滤波Rl=240Q g=470p fRl=120QC;=470p f集成稳压器电路性能测试断开工频电源，按图2-13-2连接实验电路，测试稳压电路性能。先进行初测，即接通工频14V电源，测量U2值，测量滤波电路输

11、出电压U 集成稳 压器输出电压U。，它们的数值应与理论值大致符合，否则说明电路出了故障，设法查找故 障并加以排除。电路经初测进入正常工作状态后，才可进行下面各项实验。1）稳压系数sv的测量取Rl=240Q，根据表2-13-2中给出的数值改变整流电路的输入电压U2 （模拟电网电压 波动），分别测出相应的稳压器输入电压U和输出直流电压UO，记入表 2-13-3中。并计算 稳压系数sv。表 2-13-3测量值U2 (V)101417u| (V)Uo（V）计算值A-12=2）直流稳压电路外特性的测量保持整流输入电压U2=14V不变，接可调负载电阻R广240Q1.24KQ，测量稳压器输出电压UO和输出电流/。，记入表2-13-4中，并计算输出电阻RO。表 2-13-4测量值Rl = 8Rl (变化范围240Q1.24KQ )/O(mA)U