实验指导书(电源技术实验)

1、HG8103实验系统第一次实验做实验1，第二次实验做实验2，第三次实验做实验3，第四次实验做实验4和5一、实验箱体介绍1、直流电压表：显示直流电压，显示电压范围：019.99V2、直流电流表：显示直流电流，显示电流范围：01.999。3、交流功能表：该表交流输入端接入交流电源，负载端接入工作电路或交流负载。按压“功能切换”可切换显示交流电压值U、电流值I、功率值P、功率因素值PI4、直流稳压电源：包含3组电源，一组016V可调，最大电流2A，用作各电源模块的直流输入。另外两组为±12V，最大电流200mA，通常作为辅助电源。5、交流电源：提供隔离变压器输出75V交流电源，最大电流1A

2、。12V012V交流电源，最大电流0.5A。6、交流电源开关：用于ACDC模块实验时切断交流电源。7、保险丝：可串入实验电路保护模块或负载。8、电阻：用于作为直流负载或取样电阻，最大功率3W。9、实验模块插接区：用于插接各实验模块。实验须知，介绍了实验时必须知道的注意事项。二、串联稳压电路 实验11、实验目的（1）研究稳压电源的主要特性，掌握串联稳压电路的工作原理。（2）学会稳压电源的调试及测量方法2、实验仪器（1）直流电压表（2）直流毫安表（3）示波器（4）数字万用表3、预习要求（1）估算图2.1电路中各三极管的Q 点（设：各管的100，电位器RP滑动端处于中间位置）。（2）分析图

3、2.1电路，电阻R2和发光二极管LED 的作用是什么？（3）画好数据表格。图2.1 分立元件构成的直流线性稳压电源4、实验内容1静态调试(1)看清楚实验电路板的接线，查清引线端子。(2)按图2.1接线，并在Vin之前接上实验箱的电流表（即串联电流表），负载RL开路，即稳压电源空载。（时刻观察输入电流，如果电流表读数超过500mA，马上关掉电源，再指导老师）(3)将0V16V电源调到8V，接到Vi端，再调电位器Rp，使空载时V0=5V。调节输入电压从5V15V（每隔2V取一个点）, 测量并记录调整组合管V1的集电极和发射极电压,V2基极电压, 以及V3的集电极、发射极和基极电压，如表2

4、.1。 表2.1 Vin （V）579111315V1CEV2BV3BEC(4)调试输出电压的调节范围 （空载）。Vin设置为15V，调节RP，观察输出电压VO的变化情况。记录VO的最大和最小值。2动态测量(1)测量电源稳压特性。保证输入Vi为8V时，空载时输出为5V。并调可调电源电位器（即电源端的电位器），模拟电网电压波动±10%；即Vi由8V变到10V。测量相应的V。根据S=计算稳压系数。表2.2Vi (V)88.59.09.510空载Vo5VRL=500RL=1kRL=1.5k(2)测量稳压电源内阻。稳压电源的负载电流IL由空载逐步加重（即负载电阻减小），测量输出电压V0的变化

5、量即可求出电源内阻。测量过程，使Vi8V保持不变，空载时Vo=5V。 表2.3RL()1.5k1k500250100VOIi (3)测试输出的纹波电压。将图2.1的电压输入端Vi接到图2.2的整流滤波电路输出端（即接通Aa，Bb），调节Rp使输出电压Vo为5V，并接负载RL=100的条件下，用示波器观察稳压电源输入和输出中的交流分量ui和uo，描绘其波形，并比较两个交流分量的大小，并解释产生纹波的原因。图22 整流滤波电路思考题：A：如果把图2.1电路中电位器的滑动端往上（或是往下）调，各三极管的Q点将如何变化？可以试一下。B：调节RL时，V3的发射极电位如何变化？电阻RL两端电压如何变化？可

6、以试一下C：如果把C3去掉（开路），输出电压将如何？D：这个稳压电源哪个三极管消耗的功率大？按实验内容2 中（3）的接线。5、实验报告1对静态调试及动态测试进行总结。2计算各稳压电路的功率和效率。3计算稳压电源内阻r0=及稳压系数Sr。4对部分思考题进行讨论，并解释稳压电路的工作原理。三、集成稳压器 实验21、实验目的（1）了解集成稳压器特性和使用方法。（2）掌握直流稳压电源主要参数测试方法。2、实验仪器（1）示波器（2）数字万用表3、预习要求（1）复习教材直流稳压电源部分关于电源主要参数及测试方法。（2）查阅手册，了解本实验使用稳压器的技术参数。（4）拟定实验步骤及记录表格。4、实

7、验内容（1）稳压器的测试本实验需要在Vin之前接上实验箱的电流表（即串联电流表，（时刻观察输入电流，如果电流表读数超过500mA，马上关掉电源，再指导老师）。实验电路如图3.1所示 图3.1 三端稳压器 图 3-2 7805实验电路 测试内容：(1)稳定输出电压VO。(2)电压调整率，即S=（输出电压变化小于5%），表3-1填。 表3-1 Vi (V)579111315空载VoRL=500RL=1kRL=1.5kRL=100图33 (3)电流调整率，即，保持输入电压不变。 表 3-2RL()1.5k1k500250100VOIi(4)将图3-1电路接入实验1的整流滤波电路输出端（即变

8、压器输出接入整流电桥，再并联滤波电容后得到的输出端），再测量图3-1电路输出的纹波电压（有效值或峰值）2稳压器性能测试仍用图3.1的电路，直流稳压电源性能:(1)测量并记录保持稳定输出电压的最小输人电压;3 三端稳压器灵活应用(1)改变输出电压实验电路如图3.2、3.3所示。按图接线，测量并记录图3.2的输出电压。调节3.3的电位器，测量并记录其输出电压及变化范围。(2)组成恒流源实验电路如图3.4所示。按图接线，测试电路恒流作用。调节电阻RL从0100k,记录输出电流和电压的变化范围。(3)可调稳压器实验电路如图3.5所示图34 图35LM317L最大输入电压40V，输出1.25V 

9、;37V可调最大输出电流l00mA 。（本实验最大输入电压为16V ）按图接线，并测试：I输入电压设置为16V，调节Rp测量并记录输出电压变化范围。测试下列各项指标。测试时将输出电压调到5V（空载）。 (1)测量电压调整率，即S=（输出电压变化小于5%）。保持输出电压不变，调整输入电压和负载完成表3-3。表3-3Vi (V)1513119空载Vo(V)5RL=500RL=1kRL=1.5kRL=100 (3)电流调整率，即。保持其他条件不变，调整负载电阻完成表3-4。 表3-4RL()1.5k1k500250100VOIOIi5、实验报告1整理实验报告，计算内容1的各项参数

10、。2画出实验内容2的输出保护特性曲线。3计算各稳压电路的功率和效率。4总结本实验所用两种三端稳压器的应用方法。 四、直流斩波（Buck-Boost变换器）电路研究 实验31、实验目的（1）熟悉Buck-Boost变换器工作原理（2）熟悉Buck-Boost不同工作模式下波形图（3）掌握Buck-Boost变换器调试方法2、实验仪器（1）示波器（2）数字万用表3、预习要求：（1）查找资料，了解buck/boost电路工作原理。（2）查阅手册，了解555电路的使用方法, 拟定频率和占空比，计算图R1、R2、R3、C1的值。（3）查找资料，了解集成芯片构成的buck/boos电路的应用。（4）拟定实

11、验步骤及记录表格。4、实验内容本实验需要在Vin（buck、boost及buck-boost电路的输入端）之前接上实验箱的电流表（即串联电流表，时刻观察输入电流，如果电流表读数超过500mA，马上关掉电源，再指导老师），再接电源。图41 buck/boost模块图（1）用模块板上分立元器件搭建buck、boost及buck-boost电路模块板端输入312V直流电压，方波发生器就可得电，输出20KHz左右的矩形波，占空比5%95%可调。T1的基极已串入1K的保护电阻，搭建电路时无需再接。通电时随时监测电流表，电流不宜超过0.5A，否则需要检查电路是否接错或元器件有故障。（a）根据图4（1）a搭

12、建buck电路，调节实验箱上可调稳压电源到10V，接入Vin,并做如下工作：·不带负载的情况下，用示波器测量二极管D的负极波形，调节开关管基极占空比，用电压表观察电路输出端有无变化。 表4.1占空比Vin(V)RLVO(V)1/35 5001/22/31.0k2/38500·输出端接500电阻，用示波器测量二极管D的负极波形，调节开关管基极占空比，用电压表测量电路输出端的变化，填表4-1。·输出端分别接500和1.0k电阻，调节开关管基极占空比，保持输出电压不变。记录两种负载电路所对应的开关管基极的占空比，并填4-1，并分析此差别的原因。图4（1）a buck斩波

13、电路（降压型）（b）根据图4（1）b搭建boost电路，调节实验箱上可调稳压电源到5V，接入Vin。重复（a）中的过程，填表4.2.图4（1）b boost斩波电路（升压型）表4.2占空比Vin(V)RLVO(V)1/35 5001/22/31.0k2/38500·根据图4（1）c搭建buck-boost电路，调节实验箱上可调稳压电源到5V，接入Vin。重复（a）过程，填表4.3。图4（1）c buck/boost斩波电路（降/升压型）表4.3占空比Vin(V)RLVO(V)1/35 5001/22/31.0k2/38500图4（2）基于555可调占空比方波发生器图4（2）为基于55

14、5可调占空比方波发生器，加5V电压（即此模块接电源5V），用此方波信号驱动以上各斩波电路的开关管工作，实现降压、升压和极性反转的直流输出，调节电阻R2即可以调节方波发生器的输出波形的占空比。（2）集成IC构成Boost电路的实验查找LM2577芯片资料，VFB=1.23V，结合LM2577内部电路结构，分析图4（3）的稳压电路工作原理，完成下列实验。图4（3）基于Boost的稳压电路 图4（4）LM2577内部电路结构l 在不同工作条件下测试Buck-Boost变换器的相关电参数:（1）、改变输入电压，观察输出电压的变化情况，找出电路的启动电压和冻结电压并记录。（2）、带负载1.0k，保持输出

15、电压不变（输出电压VO=5V），改变输入电压，测量并记录输入电流和输入电压以及L1右侧波形占空比，计算输入功率和输出功率；带负载500，重复上述过程，即填表4.4，并计算输入功率和输出功率。表4. 4Vin（V）9.011.015.0RL500IiVO占空比RL1.0kIiVO占空比（3）、输入电压15V, 输出电压5V，负载100，观测电感L1右侧波形，并描绘波形。根据波形分析该电路的工作原理。5、实验报告（1）整理实验报告。（2）根据上述记录数据，计算电路在不同负载下的效率。（3）结合数据呈现的实验现象，验证buck、boost及buck-boost电路的输出电压和输入电 压的关系表达式，

16、并解释上述三种电路的工作原理（4）结合实验数据、电路图以及波形图，解释图4（3）稳压电路的工作原理五、电流控制型脉冲调制开关电源 实验41、实验目的（1）掌握电流控制型脉冲调制开关电源的工作原理，特点与构成（2）熟悉一种电流控制型脉宽调制芯片的工作原理与使用方法（3）掌握PWM型开关电源的调试方法与参数测试方法2、实验仪器（1）示波器（2）数字万用表3、实验内容51电流控制型PWM电路模块图图52 UC3842内部框图（1） 查找UC3842资料，了解其工作原理，连接实验线路，构成实用的开关电源；图53 电流控制型PWM实验电路按图53连接好电路，在in端输入直流016V电压，电压表监测DCO

17、UT输出端电压，电流表监测电流，空载电流2030mA。观察集成电路的启动电压，并做好记录；逐步降低输入电压，直到电路停止工作，记录电路“冻结”电压。电路正常启动后，观测RCTC端、场效应管G端和D端、高频变压器次级的波形并绘图，Vref电压，并做好记录。（2） 调节in，接负载500，观察场效应管G端波形及输出电压的变化，并绘波形图并填表5.1，计算电源调整率。表5.1Vin579111315VOIi占空比（3）调试开关电源，并测试相关参数：·调节VR1，记录输出电压的调节范围；·调节DC OUT固定于30V，在以下条件下测试：a. 接入不同负载（如1.5k、1.0k、50

18、0电阻），测量输出电压和输入电流；测量场效应管G端的波形并绘图，记录占空比，填表5.2，理解PWM的含义； 表5.2RL1.5k1.0k500VOIi占空比 b.测量不同负载情况下，取样电阻R两端电压的变化，理解电流控制型PWM的原理； c.分别测量1.5、1.0、500电阻负载时，输出电压和输入电流的变化情况，记录数据填表5.2，计算负载调整率及输入和输出功率。d. 分别测量500电阻负载时，输出电压的文纹波电压及频率。*以上电流控制型PWM电路模块即是由下列附图电路中除了输入整流滤波电路外的其他部分组成。附图：附图：基于UC3842的电流控制型稳压电路4、实验报告（1）整理实验数据，根据记录数据，计算电路效率。总结本电路的工作原理。（2）假设取样电阻R开路或短路会造成什么样的故障，为什么？（3）思考如果输入端接入市电，应该加入哪些电路来构成一个完整的开关电源。六、零电压开关（ZVS）准谐振电路模块 实验51、实验目的（1）熟悉零电压开关（ZVS）准谐振开关电源的工作原理，特点与构成（3）掌握零电压开关（ZVS）准