实验七集成直流稳压电源设计实验

实验七集成直流稳压电源设计实验第1页/共18页实验七集成直流稳压电源设计实验一、实验目的（1）了解集成稳压器的特性和使用方法。（2）掌握集成稳压器主要性能指标的测试方法。（3）学会集成稳压器的设计方法。（4）完成全电路理论设计、绘制电路图。二、实验仪器及器件

（1）数字存储示波器；（2）数字万用表；（3）三端集成稳压器：LM317,LM7812,LM7912；（4）三极管TIP41；（5）整流二极管；（6）电容器、电位器；第2页/共18页三、预习要求（1）预习直流稳压电源电路的组成及工作原理。（2）完成电路参数设计，画出正确、完整的实验电路。（3）明确实验目的，列出主要参数的表达式，设计测试表格。（4）根据设计任务和要求，计算出元器件的参数。第3页/共18页四、实验原理小功率稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组成，如图1所示。(a)稳压电源的组成框图

uuu

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t（b）整流与稳压过程图1稳压电源的组成框图及整流与稳压过程1典型直流串联稳压电源工作原理电源变压器整流电路滤波电路稳压电路++--220V50HzU2UiUo第4页/共18页

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直流稳压电源的主要性能（1）输出电压Uo（可在空载下测量）。（2）最大负载电流Iomax（稳压电源的最大负载电流）。（3）

纹波电压△uo

（在输出uo上的毫伏级的交流分量）。（4）稳压系数Su（电压调整率）指在负载电流不变情况下，输入电压变化引起的输出电压的相对变化，即：Su=（△Uo/Uo）/（△Ui/Ui）。（5）输出电阻Ro。第5页/共18页3、三端集成稳压器的工作原理稳压电路是直流稳压电源的核心。所以必须加入稳压电路才能输出稳定的直流电压。(1）可调三端正电压稳压器LM317，在输出电压范围为1.2V-37V，能够提供1.5A电流。LM317ViVoutVrefIAdjR1R2321Vref=1.25V典型值

工作时LM317建立并保持输出与调节端之间1.25V的标称参考电压（Vref）。这一参考电压由R1（见图2）转换编程电流(IPROG)，该恒定电流经R2到地。稳压输出电压由下式给出：Vout=Vref(1+R2/R1)+IAdjR2图2第6页/共18页（2）固定电压输出稳压器

常见的有CW78（LM78）系列三端固定式正电压输出集成稳压器；CW79（LM79）系列三端固定式负电压输出集成稳压器。三端是指稳压电路只有输入、输出和接地三个接地端子。型号中最后两位数字表示输出电压的稳定值，有5V、6V、9V、15V、18V和24V。。典型稳压电路见图3所示。

图3固定式三端稳压器与应用电路第7页/共18页

（3）直流稳压电源的原理图图4第8页/共18页五、基础实验内容及要求

说明:用LM317产生正电压12V电源在实验箱是实现，另外-12V电源实验课上不做，学生可以在老师的指导下有意愿的焊接在电路板上。

1电源变压器参数测量图5所示220V交流电压U1变换为整流电路所需要的交流电压U2。实验室给定变压器参数测量：测量结果填入表1中。表1变压器的测量（交流电压档测量）原边电压（V)副边①-④(v)副边②-④(v)副边③-④(v)副边⑤-⑥(v)220V图5第9页/共18页五、基础实验内容及要求2、整流和滤波电路的参数测量电路如图6所示。改变电容的大小，观测和测量Ui。计算整流系数K=Ui/U2(Ui直流、U2交流有效值),将相应的结果填入表2中

操作步骤：1选用副边电压U2=18V。将变压器副边④,⑤相连，③,⑥作为电路输入注意同名端的判断。2改变电容大小测量表2整流滤波电路测量电容值470μ100μ2200μ负载值100Ω100Ω100Ω电压值Ui电压值U2整流系数K波形第10页/共18页五、基础实验内容及要求3、集成稳压器性能测试测试电路如图7所示（在实验箱上操作）图7变压器副边选择18V输出（具体操作：测量时变压器副边④,⑤相连，③,⑥作为us1电压，即副边电压。（u2=18v）步骤：向上调节R2至最上端，测量Uo的最大值；向下调节R2至最下端，测量Uo的最小值，将测量结果填入表3中表3测量输出直流电压Uo的可调范围测量项U2/VUi/VUomax/VUomin/V测量值18V计算值18V第11页/共18页五、基础实验内容及要求（2）稳压系数的测量(调节输出电压为12V时，以LM317电路为例）

电路如图7所示，先取交流电压U2=18V,分别测量Ui、Uo；再取U2’=21V后，测量Ui、Uo，计算SV。将测量的结果填入表4中。则稳压系数为：SV=(ΔUo/Uo)/(ΔU2/U2)表4稳压电源性能测试表U2Ui(V)Uo(V)计算SV18V21V

（3）纹波电压的测量(调节输出电压为12V时，以LM317电路为例)用示波器观察Uo的纹波峰峰值，（此时Y通道输入信号采用交流耦合AC），测量Vopp的值（约几mV）。第12页/共18页六、扩展实验内容及要求

1最大电流Iomax测试。电路图如图8所示，测试Iomax时，由于大功率负载在大电流的情况下，受温度影响，负载电阻值会发生变化，不利于改变负载电阻方式来测量输出电流，因此采用大功率三极管T和电位器R3组成的电流负载电路来测试最大输出电流。Iomax（注意：记录Iomax后立即将向下调节RV1使其位于最下端，以减小稳压器功耗，避免烧毁稳压器）。测量步骤：（1）断开电源，连接电流负载电路，使R3位于最下端，将一块万用表至于电流测试档（mA档)后串入电流测试处，另一块万用表置于直流电压档监测Uo；（2）接通电源，观察Io，记录下Uo的值，计算0.95Uo值；（3）向上缓慢调节R3使Io增加、Uo下降，当Uo下降至0.95Uo值，记录电流表中的读数，此电流就是Iomax（注意：记录Iomax后立即将向下调节R3使其位于最下端，以减小稳压器功耗，避免烧毁稳压器）。

图8

第13页/共18页六、扩展实验内容及要求

2.扩大输出电流（以LM317为例）LM317最大输出电流为1A，若要求更大电流输出，可以在基本用于电路的基础上接大功率晶体管T1以扩大电流，如图5所示。LM317稳压器的输出电流为晶体管T1的基极电流，负载所需要大电流IL由大功率晶体管T2提供，为发射极电流，因而最大负载电流ILmax=IEmax=(1+β)Io式中B为T的电流放大系数，Io为LM317稳压器的额定输出电流。由于输出电压Uo=UBE+Uo`,可用调整电阻R3改变流过LM317的控制电流的方法来调整Uo`，则输出电压Uo=Uo`+UBE。

调节R2使输出电压为12V，改变负载电阻RL的值，若RL不可调，可以选用可变负载电阻来完成。测量最大输出电流ILmax值。ILmax=A。注意输出负载的调节，用两块数字万用表监视调试，当电压下降5%时，记下此时的电压和电流（Iomax）,马上改变R3使输出电压回到12V。第14页/共18页七、实验报告要求1.设计题目和实验内容。2.写出测量步骤和电路中各参数的计算结果。3.画出标有元件值的电路图。4.记录性能指标的测试过程。5.整理实验数据，并与理论值进行比较。分析误差原因。八、注意事项1.实验时要对各个功能模块电路进行单个测试，需要时可设计一些临时电路用于调试。2.测试电路时，必须要保证接法正确，才能打开电源，以防元器件烧坏。3.注意LM317芯片的输入输出管脚和桥式整流电路中二极管的极性，不应反接。4.按照原理图联接时必须要保证可靠接地。第15页/共18页九、实验总结1.通过实际测试该电路形式和选择的设计参数能满足设计指标的要求。2.稳压电源的输出内