直流稳压电源实验指导书

集成直流稳压电源的设计试验集成直流稳压电源的设计试验1一、试验目的

直流稳压电源试验〔4学时〕了解集成稳压器的特性和使用方法。把握集成稳压器主要性能指标的测试方法。学会集成稳压器的设计方法。序号名序号名称型号/规格数量1面包板BDCL1块2数字式万用表UT581块3数字存储示波器TDS10021台4三端集成稳压器LM3171只5变压器(试验室供给)220V/12V21只6整流二极管1N40079只7电容器470μF，100μF，0.01μF2只8电位器1K，5K1只9负载电阻100Ω/2W2只10三极管TIP411只11电阻器120，150，220，360，560各一只12*稳压二极管1.25V1只三、预习要求预习直流稳压电源电路的组成及工作原理。完成电路参数设计，画出正确、完整的试验电路。明确试验目的，列出主要参数的表达式，设计测试表格。依据设计任务和要求，计算出元器件的参数。四、试验原理1所示。〔a〕稳压电源的组成框图0t0t0t 00t0t0t 0U01 2 3 It 0 t〔b〕整流与稳压过程1稳压电源的组成框图及整流与稳压过程电源变压器电源变压器的作用是将来自电网的220V沟通电压u变换为整流电路所需要的沟通电压1u。电源变压器的效率为：2P2

P1

P2P1是变压器原边的功率。一般小型变压器的效率如表1所示：表1 小型变压器的效率2效率10VA10~30VA30~80VA80~200VA0.60.70.80.85因此，当算出了副边功率P2

后，就可以依据上表算出原边功率P。1整流和滤波电路在稳压电源中一般用四个二极管组成桥式整流电路，整流电路的作用是将沟通电压u2变换成脉动的直流电压u。滤波电路一般由电容组成，其作用是把脉动直流电压u中的大3 3局部纹波加以滤除，以得到较平滑的直流电压U。U与沟通电压u的有效值U的关系为：I I 2 2U I 2在整流电路中，每只二极管所承受的最大反向电压为：流过每只二极管的平均电流为：

U RMII R

2U20.45U 2D 2 R其中：RCRC应满足：RC(3~5)T2其中：T=20ms50Hz沟通电压的周期。稳压电路由于输入电压u1发生波动、负载和温度发生变化时，滤波电路输出的直流电压UI会随着变化。因此，为了维持输出电压UI稳定不变，还需加一级稳压电路。稳压电路的作用是当外界因素〔电网电压、负载、环境温度〕发生变化时，能使输出直流电压不受影响，而维的稳压电源具有性能稳定、构造简洁等优点。类型可分为固定式和可调式，此外又可分为正电压输出或负电压输出两种类型。固定电压输出稳压器常见的有CW78〔LM78〕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终两位数字表示输出电压的稳定值有5V、6V、9V、15V、18V和24V。稳压器使用时，要求输入电压U与输出电压U的电压差U-U ≥2V。稳压I o I o器的静态电流Io

=8mA。当Uo

=5~18V时，UI

的最大值U

=35V；当UImax

=18~24V时，oU的最大值U =40V。它们的引脚功能及组成的典型稳压电路见附录图A所示。I Imax可调式三端集成稳压器可调式三端集成稳压器是指输出电压可以连续调整的稳压器，有输出正电压的CW317系列〔LM317〕三端稳压器；有输出负电压的CW337系列〔LM337〕三端稳压器。在可调调范围为U=1.2~37V，最大输出电流I

=1.5A。输入电压与输出电压差的允许范围为：oU-U=3~40V。I o

omaxLM317LM317建立并保持输出与调整端之间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由于调整端的电流〔IAdj〕100μA才能保持恒定。为到达这一点，所以静态工作由于LM317是浮动稳压器，所以只有电路两端电压差对性能是重要的，工作在对地呈高电压也就成为可能。2五、根底试验內容电源变压器参数测量2220V沟通电压u变换为整流电路所需要的沟通电压u。1 2试验室给定变压器参数测量：测量结果填入表2中。2变压器的测量〔沟通电压档测量〕原边电压〔原边电压〔V〕副边①-②〔V〕副边②-③〔V〕副边①-③〔V〕副边④-⑤〔V〕⑤为变压器的另一组副边绕组。整流和滤波电路的参数测量〔3为例〕压u2变换成脉动的直流电压V1V1中的大局部纹波加以滤除，以得到较平滑的直流电压VI。转变电容观测和测量V1。计算整流系数K=V1/u2(V1直流u2沟通有效值),将相应的结3中〔测量时变压器副边接①-②〕33电容值电容值负载值100μ100Ω470μ100Ω2200μ100Ω100μ50Ω470μ50Ω2200μ50Ω电压值u2电压值V1整流系数k波形三端稳压器各项性能指标的测试〔4为例〕稳压电路的作用是当外界因素〔电网电压、负载、环境温度〕发生变化时，能使输出直组成。承受集成稳压器设计的稳压电源具有性能稳定、构造简洁等优点。三端可调式集成稳压器的引脚及其应用电路见附录图6。(1)．输出电压与最大输出电流的测试〔以LM317为例〕,5V为准。测试电路如下图。一般状况下，稳压器正常工作时，其输出取Io=0.1A，可算出ΩR=100 RΩL

上消耗的功率为：P

=UoIo=5×0.1=0.5w RL

取额定功率为1W，100Ω。Iomax

时，估量最多电流的测试会受变压器输出功率的限制〔大功率负载在大电流的状况下，受温度影响，负载电阻值会发生变化。改用三极管Q和电位器R 组成的电1 V2Vo5%R

I

I

后，要马上调大LR的值，以减小稳压器的功耗。测量结果填入表4中。L

omax

omax留意输出负载的调整，用两块数字万用表监视调试，当电压下降5%时，登记此时的电压和电流〔Iomax〕,马上转变Rv5V.44RL(RL(Ω)100I(mA)5V4.95V电压调整范围的测量调整电位器RV，分别测量Vomin和Vomax的值，验证Vo=1.2×1＋Rw/R〕5中。5Vomin Vomax测量电压值〔V〕计算电压值〔V〕稳压系数的测量(5V时)u=220V时，测出稳压电源的输出电压Vo，应转变电源电1压上升和下降10%，分别测量稳压电源的输出电压V

，R=100Ω。在试验室调整沟通不太O L便利时,可承受变压器的次级变换的方法,如①②脚电压为18V,测量一次,登记V .再更换到O1③①脚测量一次V ,将测量的结果填入表6中。则稳压系数为：O2S=(ΔV/V)/(Δu/u)V O O 1 16变压器次级位置变压器次级位置①②①u(V)1U(V)0SV输出内阻的测量(5V时)3的数据可以计算出输出内阻,则输出电阻为：R=-(VO O1

-V )/(IO2

-I )=(VO2

-VO1

)/IO2纹波电压的测量(5V时)用示波器观看oY通道输入信号承受沟通耦合ACVop-p的值〔约几m。六、扩展试验内容1.扩大输出电流〔LM317为例〕LM317最大输出电流为1A，假设要求更大电流输出，可以在根本用于电路的根底上接大功率晶体管T5所示。LM317稳压器的输出电流为晶体管T的基极电流，负载所需要大电流IL由大功率晶体管T供给，为放射极电流，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，IoLM317稳压器的额定输出电流。Uo=UBE+Uo`,Rv1LM317的掌握电流的方法来调整Uo`，则输出电压Uo=Uo`+UBE。图5调整Rv1使输出电压为5V，转变负载电阻RL的值，假设RL不行调，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。留意输出负载的调整，用两块数字万用表监视调试，当电压下降5%时，登记此时的电压和电流〔Iomax〕,马上转变Rv5V。七、试验报告要求设计题目和试验内容。写出测量步骤和电路中各参数的计算结果。画出标有元件值的电路图。记录性能指标的测试过程。整理试验数据，并与理论值进展比较。分析误差缘由。八、留意事项试验时要对各个功能模块电路进展单个测试，需要时可设计一些临时电路用于调试。测试电路时，必需要保证接法正确，才能翻开电源，以防元器件烧坏。留意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。依据原理图联接时必需要保证牢靠接地。九、试验总结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。稳压电源的输出内阻和稳压系数是稳压电源的关键指标,设计时应考虑指标的要求。设计中如何减小纹波电压。对所测结果进展全面分析，总结桥式整流、电容滤波电路的特点。依据所测数据，计算稳压电路的稳压系数S和输出电阻R0，并进展分析。分析争论试验中消灭的故障及其排解方法。十、附录固定式三端稳压器的引脚图及典型应用电路〔a〕LM78系列的引脚图及应用电路 〔b〕LM79系列的引脚图及应用电路〔其中：C1

=0.33F,Cμoμ

=0.1μF，C

、 〔其中：C1

=2.2F，CμOμ

=1μF〕C承受漏电流小的钽电容〕o6固定式三端稳压器的引脚图与应用电路说明：稳压器输入端的电容C用来进一步消退纹波,此外，输出端的电容C与C起到1 o 1了频率补偿的作用，能防止自激振荡，从而使电路稳定工作。可调式三端稳压器的引脚图及其典型应用电路〔a〕CW317系列引脚图及应用电路 〔b〕CW317系列引脚图及应用电路其中：C1=0.01μF，C2=10μF，CO=1μF， 其中：C1=0.1μF，C2=10μF，CO=1μFR1=200Ω，RW=3kΩ，D5用IN4001 R1=200Ω，RW=3k