直流稳压电源设计实验稳压管

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1、2.10直流稳压电源设计实验稳压管一、 实验目的1.研究单相桥式整流、电容滤波电路的特性。 2.研究集成稳压器的特点和性能指标的测试方法。3.了解集成稳压器扩展性能的方法。 4.学习单结晶体管和晶闸管的简易测试方法。熟悉单结晶体管触发电路（阻容移相桥触发电路）的工作原理及调试方法。5.熟悉用单结晶体管触发电路控制晶闸管调压电路的方法。二、 实验原理 电子设备一般都需要直流电源供电。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、滤波和稳压四部分组成，其原理框图如图2-14-1所示。电网供给的交流电压220V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，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。但这样的直流输出电压，还会随交流电网电压的波动或负载的变动而变化。还需要稳压电路，以保证输出直流电压更加稳定。 图2-14-1 直流稳压电源框图 随着半导体工艺的发展，稳压电路也制成了集成器件，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，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。 系列三端式稳压器输出正极性电压一般有5V、6V、9V、12V、15V、18V、

3、24V 七个档次，输出电流最大可达1.5mA（加散热片）。若要求负极性输出电压，则可选用79系列稳压器。图2-14-2系列的外形和接线图。它有三个引出端 输入端（不稳定电压输入端）标以“” 输出端（稳定电压输出端） 标以“” 公共端 标以“” 除固定输出三端负压器外，还有可调式三端稳压器LM317，通过外接元件对其输出电压进行调整，以适应不同的需要。本实验所用集成稳压器为三端固定正稳压7812，它的主要参数有：输出电压U0输出电流L（M）电压调整率输出电阻R0输出电压Ui范围 12V 0.1A（0.5A） 10mV/V 0.15 1517V只有输出电压Ui比输出电压U0大35V，才能保证集成稳

4、压器工作在线性区。图2-14-2 78系列外形及接线图 图2-14-3是用三端式稳压器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。滤波电容C1、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，在输入消必须接入电容器C3，以抵 图2-14-3 由构成的串联型稳压电源消线路的电感效应，防止产生自激振荡。输出端电容C4（0.1uF）用以滤除输出端的高频信号，改善电路的暂态响应。图2-14-4为正、负双电压输出电路，例如某电路需要U015V，则可选用7815和7915三端稳压器，这时的Ui应为单电压输出时的两倍。当集成稳压器本身的输出电压

5、或输出电流不能满足要求时，可通过外接电路来进行性能扩展。图2-14-5是一种简单的输出电压扩展电路。如7812稳压器的3、2端之间输出电压为 12V，因此只要选择适当R的值，使w工作在稳压区，则输出电压U012Uz，可以高于稳压器本身的输出电压。 图2-14-4 正、负双电压输出电路 图2-14-5 输出电压扩展电路图2-14-6是通过外接晶体管及电阻R1来进行电流扩展的电路。电阻R1的阻值由外接晶体管的发射结导通电压UBE、三端式稳压器的输入电流Ii（近似等于三端稳压器的输出电流I01）和的基极电流IB来决定。即 式中：IC为晶体管T的集电极电流，它应等于IC IoIo1；为的电流放大系数；

6、对于锗管UBE可按0.3V估算，对于硅管UBE按0.7V估算。 图2-14-6输出电流扩展电路附：（）图2-14-7为系列（输出负电压）外形及接线图 图2-14-7 系列外形及接线图（）图2-14-8为可调输出正三端稳压器外形及接线图 图2-14-8 LM317外形及接线图图2-14-9所示为单相半控桥式整流电路。可控整流电路的作用是把交流电变换为电压值可以调节的直流电。主电路由负载RL（电灯）和晶闸管T1组成，触发电路为单结晶体管T2及一些阻容元件构成的阻容移相桥触发电路。改变晶闸管T1的导通角，便可调节主电路的可控输出整流电压（或电流）的数值，这点可由电灯负载的亮度变化看出。 图2-14-

7、9 单相半控桥式整流实验电路 晶闸管导通角的大小决定于触发脉冲的频率f。由公式： 可知，当单结晶体管的分压比（一般在0.50.8之间）及电容值固定时，则频率大小由决定，因此，通过调节电位器Rw，便可以改变触发脉冲频率，主电路的输出电压也随之改变，从而达到可控调压的目的。用万用表的电阻挡可以对单结晶体管和晶闸管进行简易测试。 图2-14-10单结晶体管BT33管脚排列、结构图及元件符号图2-14-10为单结晶体管BT33管脚排列、结构图及元件符号。好的单结晶体管结正向电阻REB1、REB2均较小，且REB1稍大于REB2，结的反向电阻RB1E、RB2E均应很大，根据所测阻值即可判断出各管脚及管子

8、的质量优劣。 图2-14-11为晶闸管管脚排列、结构图及元件符号图2-14-11晶闸管管脚排列、结构图及电元件符号。晶闸管阳极（A）阴极（K）及阳极（A）门极（G）之间的正、反向电阻RAK、RKA、RAG、RGA均应很大，而G、K之间为一PN结，PN结正向电阻应较小，反向电阻应很大。三、实验设备与器件万用表、示波器、信号发生器、三端稳压器7812、7912、晶闸管3CT3A、单结晶体管BT33、二极管1N1007、稳压管2CW54、电阻电容若干。四、实验内容 整流滤波电路测试 图2-14-12 整流滤波电路按图2-14-12连接实验电路。将工频电压调至15V，作为整流电路输入电压u2。根据表中

9、所给出的电路参数，用万用表测出输出电压UL，用示波器测出纹波电压L，画出相应的uL波形填入表2-14-1中。注意： 每次改接电路时，必须切断电源。 在观察输出电压UL波形的过程中，“Y轴灵敏度”旋钮位置调好以后，不再变动，否则将无法比较各脉冲情况。 集成稳压器性能测试断开电源，按图2-14-3改接实验电路，取负载电阻RL120。表2-14-1初测 接通工频15V电源，测量U2值，测量滤波电路输出电压UI，集成稳压器输出电压UO，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，才能进行各项指标的测试。 各项性能指标测试 输出电压UO和最

10、大输出电流Iomax在输出端接负载电阻RL120，由于7812输出电压UO12V。因此流过RL的电流为Iomax 12120 100mA 。这时UO应基本保持不变，若变化较大则说明集成块性能不良。 稳压系数S的测量改变整流电路输入电压U2，（模拟电网电压波动）分别测出相应的稳压器输入电压UI及输出直流电压UO填入表2-14-2表2-14-2 输出电阻RO的测量取U214V，分别测出当RL0、240、120时的UO值，填入表2-14-2 输出纹波电压的测量取U214V，UO12V、Iomax 100mA，测出输出纹波电压O，记录之。集成稳压器性能扩展 根据实验器材，选取图2-14-和图2-14-

11、5中各元器件，并自拟测试方法与表格，记录实验结果。 晶闸管导通、关断条件测试断开12V、5V电源，按图2-14-13连接实验电路 图2-14-13晶闸管导通、关断条件测试电路晶闸管阳极加12V正向电压， 门极G开路、 门极G加5V正向电压、 管子导通后，去掉+5V门极电压、 反接门极电压（5V）。上述四种情况分别观察管子是否导通（导通时电灯亮，关断时电灯熄灭） 晶闸管导通后，去掉12V阳极电压和反接阳极电压（接12V），两种情况管子是否关断。记录之。 晶闸管可控整流电路 按图2-14-9连接实验电路。取可调工频电源14V电压作为整流电路输入电压U2，电位器RW置中间位置。 单结晶体管触发电路

12、断开主电路（把电灯取下），接通工频电源，测量U2值。用示波器依次观察并记录交流电压u2、整流输出电压UI、削波电压Uw、锯齿波电压UE、触发电压UB1。记录波形时，注意各波形间的对应关系，并标出电压幅值及时间。填入表2-14-3中。表2-14-3改变移相电位器RW阻值，观察UE及UB1波形的变化及UB1的移相范围。记入表2-14-3中。可控整流电路断开电源，接入负载灯泡RL后，接通工频电源，调节电位器RW，使电灯由暗到中等亮，再到最亮，用示波器观察并测量晶闸管两端电压UT1、负载两端电压UL，记入表2-14-4。表2-14-4五、实验报告 画出实验中记录的波形（注意各波形间对应关系），并进行讨论。总结晶闸管导通、关断的基本条件六、预习要求 复习教材中有关集成稳压器的内容。 列出实验内容中所要求的各种表格。 复习晶闸管可控整流内容 可否用万用表R欧姆档测试管子，为什么？ 为什么可控整流电路必须保证触发电路与主电路同步？本实验是如何实现同步 的？ 可以采取那些措施改变触发信号的幅度和移相范围。8 / 8