模电实验6(直流稳压电源设计.ppt

实验五 直流稳压电源设计,二、实 验 原 理,三、设 计 任 务,四、设 计 要 求,一、实 验 目 的,1 研究单相桥式整流、电容滤波电路的特性。 2 掌握串联型晶体管稳压电源主要技术指标的测试方法。 3 研究三端集成稳压器的特点和性能指标的测试方法。 4 了解集成稳压器扩展性能的方法。,一 、实验目的,1.串联型晶体管稳压电源 直流稳压电源由电源变压器、整流、滤波和稳压电路四部分组成，其原理框图如图9.1 所示。,二、实验原理,1、电源变压器: 将交流电网电压u1变为合适的 交流电压u2。,2、整流电路: 将交流电压u2变为脉动的直流电压u3。,3、滤波电路: 将脉动直流电压u3转变为平滑的 直流电压u4。,4、稳压电路: 消除电网波动及负载变化的影响, 保持输出电压uo的稳定。,2、直流稳压电源的组成和功能,Exit,图9.2 串联型稳压电源实验电路,T : 电源调整管,R、DZ：稳压电路，提供基 准电压,A：比较放大,R1, R2,RW：取样环节,输出电压：,3、串联反馈式稳压电路工作原理,当输入电压VI增加（或IO减小）时，导致输出电压VO增加，反馈电压VF随之增加，VF与VREF相比较，其差值电压经比较放大后使VB和IB 、 IC减小，调整管T的c-e间电压vCE增大，使VO下降，从而维持VO基本稳定。,随着半导体工艺的发展，稳压电路也制成了集成器件。由于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。,4. 集成稳压器,78XX 、79XX 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。78XX 系列三端式稳压器输出正极性电压，一般有5V、6V、9V、12V、15V、18V 、24V 七个档次，输出电流最大可达1.5A（加散热片）。 同类型78M系列稳压器的输出电流为0.5A，78L系列稳压器的输出电流为0.1A。若要求负极性输出电压，则可选用79XX00 系列稳压器。,图9.3 为78XX 系列的外形和接线图，有三个引出端： 输入端-1 公共端-2 输出端-3 除固定输出三端稳压器外，尚有可调式三端稳压器，后者可通过外接元件对输出电压进行调整，以适应不同的需要。 本电路所用集成稳压器为三端固定正稳压器7812，它的主要参数有：输出直流电压 U012V，输出电流 L:0.1A，M:0.5A，电压调整率 10mV/V，输出电阻 R00.15，输入电压UI的范围1517V 。因为一般UI要比 U0大35V ，才能保证集成稳压器工作在线性区。,图9.3 78XX00系列外形及接线图,图9.4 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），内部接线和外部管脚引线如图9.3所示。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，在输入端必须接入电容器C3（数值为0.33 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(0.1F)用以滤除输出端的高频信号，改善电路的暂态响应 。,图9.3 图9.4 78XX00系列外形及接线图 由7812构成的串联型稳压电源,图9.5 (a)为正、负双电压输出电路，例如需要 U0115V， U0215V，则可选用78xx和79xx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9.5(b)是一种简单的输出电压扩展电路。 如7812 稳压器的3、2 端间输出电压为12V，因此只要适当选择R 的值，使稳压管DW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9.5（a）,正、负双电压输出电路 输出电压扩展电路,图9.5(b),5.稳压电源的主要性能指标,（1） 稳压系数Sv （电压调整率）,稳压系数定义为：当负载保持不变，输出电压相 对变化量与输入电压相对变化量之比，即,由于工程上常把电网电压波动10做为极限条件，因此也有将此时输出电压的相对变化U0U0做为衡量指标，称为电压调整率。,(2) 稳压电路的输出电阻,输出电阻反映了稳压输出受负载变化的影响。,输出电阻 Ro 定义为：当输入电压UI（指稳压电路输入电压）保持不变，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，即,输出电流从0变化到最大额定输出值时, 输出电压的相对变化量被称为电流调整率。,（3）电流调整率SI,（4）纹波电压 纹波电压是指叠加在直流输出电压Uo上的交流电压，通常用有效值或峰峰值表示。 在电容滤波电路中，负载电流越大，纹波电压也越大。纹波电压应在额定输出电流的条件下测出。,1、基本要求： （1）设计相关元件参数使电路稳定输出8v电压。（UI=12V） （2）直流稳压电源指标测试,三 、实验内容,按照右图连接串联型直流稳压电路，测试并记录电路的 Sv、Si、Ro、Vomin、Vomax、纹波电压等指标。,2、发挥部份,查阅资料，自行设计该可调稳压电源的保护电路。 1、过流保护（必做）：当负载电流超过200mA时，自动减小输出电流，对调整管和负载实现自动保护。 2、输入过压保护（选做）：当输入电压超过15V时，使电路实现自动保护。 3、过热保护（选做）：当调整管过热时，使其中流过的电流自动减小。