实验1-直流稳压电源.doc

综合性实验2 直流电源一、实验目的：研究直流电源（整流、滤波、稳压电路）的组成、工作原理和主要参数测试方法。实验可在“直流电源实验板”上做，也可在模拟实验箱上做。二、实验原理：实验原理图见图11-1图11-51. 二极管半波整流器：图11-12. 二极管桥式整流器：图11-23. 二极管桥式整流、电容滤波：图11-34. 稳压二极管稳压电路：图11-45. 集成三端稳压器稳压电路：图11-5图中粗线需要实验者连接。图11-6 电源实验板原理图（总图）三、实验器材：实验可以在实验箱上做，也可以使用实验板。电源实验板见图11-6 。说明：1 本实验板可以完成图11-1至图11-5的实验内容。其中分为五个单元电路：降压整流；电容滤波；二极管稳压；集成三端稳压器稳压；负载电阻。只要正确连线，就可以组成各种实验电路。2 半波实验时P3、P4断开，D2、D3串连等效于一个半波整流二极管，不影响实验效果。但应考虑二极管的压降。3 稳压单元的电阻R6因为选用稳压管的不同，阻值可能有所变化。4 实验板上安装的电容器有电解电容器和瓷介电容器两种。其中电解电容器用于50HZ低频交流电滤波，瓷介电容器C5、C6、C8用于滤除由电源线混入的高频杂波，C9、C10用于防止集成三端稳压器7805自激振荡。5 P1、P2输入交流220V市电电源。为测试稳压电路的稳压性能，P1、P2不是直接连接220V市电，而是连接在“调压器”的输出端。通过调压器连接220V市电，可以改变实验所需的交流输入电压。如用“模拟电路实验箱”，可通过改变电源变压器的抽头来改变实验电压。四、实验用仪器：图11-7 调压器交流调压器；万用电表：数字万用表：毫伏计：示波器：五、实验电路：1实验电路见实验原理中的图11-1至图11-5.2调压器的连线：调压器的原理图见图11-7。、端连接220V市电，、为输出端。旋转手轮可改变与的圈数比，使调压器的输出电压改变。输出电压的大约值可从手轮面板上读出。注意端接市电的火线，端接零线，这样，当调压器调至输出0伏时，输出线路上不带电。六、实验步骤：注意：小心触电！不要直接接触220V交流电。每项测验前，先检查实验板和仪器接线正确后，再插220V插头，每项实验完成后，将调压器转至0伏位置，拔下电源插头；每项实验进行前先检查U2是否为规定值（多数项目是9V）。严防使用档或电流档测量电压。连接调压器和实验板，别的单元先不要连线。用试电笔检查火线、零线是否正确。调压器必须1脚接火线，2脚接零线。1. 半波整流参数测试：调整调压器手轮，用电子管毫伏计GB-9测实验板上变压器3、4脚交流电压值 U2，使U2=9V。调RW，并用万用表档测量RL的总阻值（P10对地的电阻），RL应为200。测完电阻后，立即将万用表转至电压档。连接P5-P9，将示波器、电子管毫伏计、万用表（直流电压档）连接在P10端。用示波器观察、记录“半波整流”的输出波形，用毫伏计测交流电压分量，用万用表“直流电压”档测直流输出电压，记录数据于表1。2. 全波整流参数测试：连接P3-P4，P5-P9，进行“全波整流、无滤波电路”参数测量，方法同上，结果记入表1。连接P3-P4，P5-P7，P8-P9，进行“全波整流、电容滤波”参数测量，方法同上，但注意调节负载电位器RW，改变负载电阻的数值，测量电容滤波电路的负载特性。3. 二极管稳压电路参数测试：连接P3-P4，P5-P7，P8-P11，P12-P9，调节负载电位器RW，使电源负载为RL=200，测量U2、UO ，记录参数后，将RL开路，再次测量U2、UO ，计算输出电阻ro 。连接负载电阻RL=200，改变调压器输出电压，使U1升高或降低10%，约为220V20V，测量U2、UO，计算稳压系数Sr。将结果记入表2。4. 三端稳压器电路测试：连接P3-P4，P5-P7，P8-P13，P14-P9，测试方法同上，结果记入表3。七、实验结果记录与分析：表1.整流滤波电路参数测试记录：整流滤波方式U2（V）交流UO（V）纹波系数（S）测试条件直流交流半波整流、无滤波U2=9V，RL200全波整流、无滤波全波整流，电容滤波全波整流，电容滤波全波整流，电容滤波全波整流，电容滤波纹波系数的计算公式见“附录”十2.表2 二极管稳压电路参数测试记录：（注意测试条件的改变）电路U2（交流）UI（V）UO（V）计算结果测试条件直流交流直流交流roSr二极管稳压RL=200U2=9V二极管稳压RL= U2=9V二极管稳压RL=200 U1=240二极管稳压RL=200 U1=200表3三端稳压器电路测试记录：电路U2（V）（交流）UI（V）UO（V）计算结果测试条件直流交流直流交流roSr7805RL=50U2=9V7805RL=U2=9V7805RL=50U1=240V7805RL=50U1=200V八、实验报告要求：1根据实验记录的数据，将输出直流电压（UO(AV)）、纹波系数（S）与理论计算值相比较。2根据记录的波形，总结半波整流和桥式整流的特点，3根据桥式整流的数据，总结电容滤波电路的作用。4根据测试数据计算两种稳压电路的稳压系数（Sr）和输出电阻（ro）。5分析实验中出现的故障及排除方法。九、预习：1复习模拟电子技术基础一书第十一章“直流电源”中有关整流、滤波、稳压的内容，写出有关公式：半波整流，无滤波的Uo、U2关系；纹波系数值。全波整流，无滤波的Uo、U2关系；纹波系数值。全波整流，电容滤波的Uo、U2关系；纹波系数值。全波整流，电容滤波，稳压二极管稳压电路的输出电压Uo ，稳压系数Sr和输出电阻ro的计算公式，估算实验电路中二极管稳压电路的带负载能力。全波整流，电容滤波，集成三端稳压器（7805）组合成稳压电路方法。2写出测量Uo、Sr、ro 所用的仪器和测量方法。十、附：计算公式：1 整流、滤波输出的平均值UO(AV)的计算方法：UO(AV)即整流或整流滤波输出电压中的直流分量，测试值可用万用电表的直流电压档测得。理论计算值由下述公式求得：（1）半波整流电阻负载：UO(AV)=0.45U2（2）全波整流电阻负载：UO(AV)=0.9U2（3）全波整流电容滤波：当满足RLC=(35)时，（50Hz市电T20mS） Uo(AV)1.2U22纹波系数（S）：（1） 测量计算值：式中：UO1M为整流输出电压中交流分量的基波峰值，约等于电子管毫伏计测得输出电压中的交流分量，乘以1.414得到。UO(AV)为直流电压值，用万用表直流电压档测得。（2）理论计算值：无电容滤波时，S为常数，半波整流：S=1.57 全波整流：S=0.667；全波整流、电容滤波的纹波系数： ；实际值可能略小一些。3稳压系数（Sr）和电源内阻(ro)：稳压系数和电源内阻的理论计算，需要根据具体电路结构来分析，所以没有统一的理论计算公式。一般是用实验的方法进行实测。测量计算值：稳压系数：式中：UI整流滤波后、稳压之前的额定直流电压，在本实验板上是UI2UO稳压器的额定输出电压，在本实验板上是UO2UI输入电压的变化量，例如当U2变化时，UI2从10V降低到8V,则UI=10-2=2UO当UI改变时，引起UO的变化量。在本实验板上是UO2的变化量。电源内阻：式中：UO 、IO是由RL改变引起的UO、IO变化量。 4 稳压电源的带负载能力：当二极管稳压电路带负载工作时，负载电阻的接入将减小流过稳压二极管的电流IZ 。当稳压二极管电流小于额定稳定电流IZMIN时，稳压二极管将失去稳压作用。IZMIN由手册提供，一般为510mA。稳压二极管电流最小的情况发生在供电电源电压最低而输出的负载电流最大时。据此可以求出负载电流的最大值。根据测试结果可知，当考虑变压器内阻和整流管压降时，桥式整流、电容滤波输出的直流电压最低大约是UO(AV)min=7.5V，稳压管的稳压值取额定值UZ=4.7V，限流电阻R6=82，则有：设负载电阻R