直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì).ppt

實(shí)驗(yàn)九 直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì),實(shí) 驗(yàn) 原 理,設(shè) 計(jì) 任 務(wù),設(shè) 計(jì) 要 求,實(shí) 驗(yàn) 目 的,1 研究單相橋式整流、電容濾波電路的特性。 2 掌握串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電源主要技術(shù)指標(biāo)的測(cè)試方法。 3 研究三端集成穩(wěn)壓器的特點(diǎn)和性能指標(biāo)的測(cè)試方法。 4 了解集成穩(wěn)壓器擴(kuò)展性能的方法。,一 、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電源 直流穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流、濾波和穩(wěn)壓電路四部分組成，其原理框圖如圖9.1 所示。,圖9.1 直流穩(wěn)壓電源框圖,二、實(shí)驗(yàn)原理,電源變壓器: 將交流電網(wǎng)電壓u1變?yōu)楹线m的 交流電壓u2。,整流電路: 將交流電壓u2變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓u3。,濾波電路: 將脈動(dòng)直流電壓u3轉(zhuǎn)變?yōu)槠交?直流電壓u4。,穩(wěn)壓電路: 清除電網(wǎng)波動(dòng)及負(fù)載變化的影響, 保持輸出電壓uo的穩(wěn)定。,直流穩(wěn)壓電源的組成和功能,Exit,圖9.2 串聯(lián)型穩(wěn)壓電源實(shí)驗(yàn)電路,T : 電源調(diào)整管,R、DZ：穩(wěn)壓電路，提供基 準(zhǔn)電壓,A：比較放大,R1, R2,RW：取樣環(huán)節(jié),輸出電壓：,串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路工作原理,當(dāng)輸入電壓VI增加（或IO減小）時(shí)，導(dǎo)致輸出電壓VO增加，反饋電壓VF隨之增加，VF與VREF相比較，其差值電壓經(jīng)比較放大后使VB和IB 、 IC減小，調(diào)整管T的c-e間電壓vCE增大，使VO下降，從而維持VO基本穩(wěn)定。,比環(huán)有差調(diào)整系統(tǒng),隨著半導(dǎo)體工藝的發(fā)展，穩(wěn)壓電路也制成了集成器件。由于集成穩(wěn)壓器具有體積小，外接線路簡(jiǎn)單、使用方便、工作可靠和通用性等優(yōu)點(diǎn)，因此在各種電子設(shè)備中應(yīng)用十分普遍，基本上取代了由分立元件構(gòu)成的穩(wěn)壓電路。集成穩(wěn)壓器的種類很多，應(yīng)根據(jù)設(shè)備對(duì)直流電源的要求來(lái)進(jìn)行選擇。對(duì)于大多數(shù)電子儀器、設(shè)備和電子電路來(lái)說(shuō)，通常是選用串聯(lián)線性集成穩(wěn)壓器。而在這種類型的器件中，又以三端式穩(wěn)壓器應(yīng)用最為廣泛。,2. 集成穩(wěn)壓器,78XX 、79XX 系列三端式集成穩(wěn)壓器的輸出電壓是固定的，在使用中不能進(jìn)行調(diào)整。78XX 系列三端式穩(wěn)壓器輸出正極性電壓，一般有5V、6V、9V、12V、15V、18V 、24V 七個(gè)檔次，輸出電流最大可達(dá)1.5A（加散熱片）。 同類型78M系列穩(wěn)壓器的輸出電流為0.5A，78L系列穩(wěn)壓器的輸出電流為0.1A。若要求負(fù)極性輸出電壓，則可選用79XX00 系列穩(wěn)壓器,圖9.3 為78XX 系列的外形和接線圖，有三個(gè)引出端： 輸入端-1 公共端-2 輸出端-3 除固定輸出三端穩(wěn)壓器外，尚有可調(diào)式三端穩(wěn)壓器，后者可通過(guò)外接元件對(duì)輸出電壓進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)不同的需要。 本電路所用集成穩(wěn)壓器為三端固定正穩(wěn)壓器7812，它的主要參數(shù)有：輸出直流電壓 U012V，輸出電流 L:0.1A，M:0.5A，電壓調(diào)整率 10mV/V，輸出電阻 R00.15，輸入電壓UI的范圍1517V 。因?yàn)橐话鉛I要比 U0大35V ，才能保證集成穩(wěn)壓器工作在線性區(qū)。,圖9.3 78XX00系列外形及接線圖,圖9.4 是用三端式穩(wěn)壓器7812構(gòu)成的單電源電壓輸出串聯(lián)型穩(wěn) 壓電源的實(shí)驗(yàn)電路圖。其中整流部分采用了由四個(gè)二極管組成的橋 式整流器成品（又稱橋堆），內(nèi)部接線和外部管腳引線如圖9.3所示。濾波電容C1、C2一般選取幾百幾千微法。當(dāng)穩(wěn)壓器距離整流濾波電路比較遠(yuǎn)時(shí)，在輸入端必須接入電容器C3（數(shù)值為0.33 F ），以抵消線路的電感效應(yīng)，防止產(chǎn)生自激振蕩。輸出端電容C4(0.1F)用以濾除輸出端的高頻信號(hào)，改善電路的暫態(tài)響應(yīng) 。,圖9.3 圖9.4 78XX00系列外形及接線圖 由7812構(gòu)成的串聯(lián)型穩(wěn)壓電源,圖9.5 (a)為正、負(fù)雙電壓輸出電路，例如需要 U0115V， U0215V，則可選用78xx和79xx三端穩(wěn)壓器，這時(shí)的UI 應(yīng)為單電壓輸出時(shí)的兩倍。 當(dāng)集成穩(wěn)壓器本身的輸出電壓或輸出電流不能滿足要求時(shí)，可通過(guò)外接電路來(lái)進(jìn)行性能擴(kuò)展。圖9.5(b)是一種簡(jiǎn)單的輸出電壓擴(kuò)展電路。 如7812 穩(wěn)壓器的3、2 端間輸出電壓為12V，因此只要適當(dāng)選擇R 的值，使穩(wěn)壓管DW工作在穩(wěn)壓區(qū)，則輸出電壓U012Uz，可以高于穩(wěn)壓器本身的輸出電壓。,圖9.5（a）,正、負(fù)雙電壓輸出電路 輸出電壓擴(kuò)展電路,圖9.5(b),3.穩(wěn)壓電源的主要性能指標(biāo):,（1） .穩(wěn)壓系數(shù)Sv （電壓調(diào)整率）,穩(wěn)壓系數(shù)定義為：當(dāng)負(fù)載保持不變，輸出電壓相 對(duì)變化量與輸入電壓相對(duì)變化量之比，即,由于工程上常把電網(wǎng)電壓波動(dòng)10做為極限條件，因 此也有將此時(shí)輸出電壓的相對(duì)變化U0U0做為衡量 指標(biāo)，稱為電壓調(diào)整率。,(2) 穩(wěn)壓電路的輸出電阻,輸出電阻反映了穩(wěn)壓輸出受負(fù)載變化的影響,輸出電阻 R0 定義為：當(dāng)輸入電壓UI（指穩(wěn)壓電路輸入電壓）保持不變，由于負(fù)載變化而引起的輸出電壓變化量與輸出電流變化量之比，即,輸出電流從0變化到最大額定輸出值時(shí), 輸出電壓 的相對(duì)變化量被稱為電流調(diào)整 率。,（3）電流調(diào)整率SI :,1. 直流穩(wěn)壓電源測(cè)試：,三 實(shí)驗(yàn)任務(wù),按照右圖連接串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電路，測(cè)試并記錄電路的 Sv、Si、R0、Vomin、Vomax等指標(biāo)。（注：Dz可以使用兩只1N4148二極管正向串聯(lián)，