直流穩(wěn)壓電源（II）實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、. 直流穩(wěn)壓電源（II） 集成穩(wěn)壓器一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.研究集成穩(wěn)壓器的特點(diǎn)和性能指標(biāo)的測試方法。2.了解集成穩(wěn)壓器擴(kuò)展性能的方法。二、實(shí)驗(yàn)原理 電子設(shè)備一般都需要直流電源供電。這些直流電除了少數(shù)直接利用干電池和直流發(fā)電機(jī)外，大多數(shù)是采用把交流電（市電）轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姷闹绷鞣€(wěn)壓電源。圖11-1 直流穩(wěn)壓電源框圖直流穩(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11-1。電網(wǎng)供給的交流電壓u1(220V,50Hz)經(jīng)電源變壓器降壓后，得到符合電路需要的交流電壓u2，然后由整流電路變換成方向不變、大小隨時(shí)間變化的脈動(dòng)電壓u3，再用濾波器濾去其交流分量，就可得到比較平直的直流電壓u

2、I。但這樣的直流輸出電壓，還會隨交流電網(wǎng)電壓的波動(dòng)或負(fù)載的變動(dòng)而變化。在對直流供電要求較高的場合，還需要使用穩(wěn)壓電路，以保證輸出直流電壓更加穩(wěn)定。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)用種類很多，應(yīng)根據(jù)設(shè)備對直流電源的要求來進(jìn)行選擇。對于大多數(shù)電子儀器、設(shè)備和電子電路來說，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。78、79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。78系列三端式穩(wěn)壓器輸出正極性電壓，一般有5V、6V、9V、12V

3、、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79系列穩(wěn)壓器。圖11-1為78系列的外形和接線圖。它有三個(gè)引出端輸入端（不穩(wěn)定電壓輸入端） 標(biāo)以“1”輸出端（穩(wěn)定電壓輸出端） 標(biāo)以“3”公共端 標(biāo)以“2”除固定輸出三端穩(wěn)壓器外，尚有可調(diào)式三端穩(wěn)壓器，后者可通過外接元件對輸出電壓進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)不同的需要。 圖11-1 78系列外形及接線圖 圖11-3 ICQ-4B管腳圖本實(shí)驗(yàn)所用集成穩(wěn)壓器為三端固定正穩(wěn)壓7812，它的主要參數(shù)有：輸出直流電壓UO+12V，輸

4、出電流L：0.1A，M：0.5A，電壓調(diào)整率10mV/V。輸出電阻RO0.15，輸入電壓UI的范圍1517V。因?yàn)橐话鉛I要比UO大35V，才能保證集成穩(wěn)壓器工作在線性區(qū)。圖11-2 由7812構(gòu)成的串聯(lián)型穩(wěn)壓電源圖11-2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），型號為ICQ4B，內(nèi)部接線和外部管腳引線如圖11-3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0.33F），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.

5、1F）用以濾除輸出端的高頻信號，改善電路的暫態(tài)響應(yīng)。圖11-4為正、負(fù)雙電壓輸出電路，例如需要UO118V，UO218V，則可選用7818和7918三端穩(wěn)壓器，這時(shí)的UI應(yīng)為單電壓輸出時(shí)的兩倍。 圖11-4 正、負(fù)雙電壓輸出電路 圖11-5 輸出電壓擴(kuò)展電路當(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)，可通過外接電路來進(jìn)行性能擴(kuò)展。圖11-5是一種簡單的輸出電壓擴(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UO12+UZ，可以高于穩(wěn)壓器本身的輸出電壓。圖116是通過外接晶體管T及電阻R1來進(jìn)行電流擴(kuò)展的電路。電阻R1的

6、阻值由外接晶體管的發(fā)射結(jié)導(dǎo)通電壓UBE、三端式穩(wěn)壓器的輸入電流Ii（近似等于三端穩(wěn)壓器的輸出電流IO1）和T的基極電流IB來決定，即： R1=式中：IC為晶體管T的集電極電流，它應(yīng)等于ICIOIO1；為T的電流放大系數(shù)；對于鍺管UBE可按0.3V估算，對于硅管UBE按0.7V估算。 圖11-6 輸出電流擴(kuò)展電路附：（1）圖11-7為79系列（輸出負(fù)電壓）外形及接線圖 圖11-7 79系列外形及接線圖（2）圖11-8為可調(diào)輸出正三端穩(wěn)壓器317外形及接線圖。 圖11-8 317外形及接線圖三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件 1.可調(diào)工頻電源 2.雙蹤示波器(另配)3.交流毫伏表 4.直流電壓表5.直流毫安表 6

7、. 三端穩(wěn)壓器7812×1,7912×1橋準(zhǔn)ICQ4B×1電阻器、電容器若干四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1.整流濾波電路測試按圖11-9連接實(shí)驗(yàn)電路，取可調(diào)工頻電源14V電壓作為整流電路輸入電壓U2。接通工頻電源，測量輸出端直流電壓UL及紋波電壓，用示波器觀察u2，uL的波形，把數(shù)據(jù)及波形記入自擬表格中。圖11-9 整流濾波電路2.集成穩(wěn)壓器性能測試斷開工頻電源，按圖11-2改接實(shí)驗(yàn)電路，取負(fù)載電阻RL120。1）初測接通工頻14V，測量U2值，測量濾波電路輸出電壓UI，集成穩(wěn)壓器輸出電壓UO，它們的數(shù)值應(yīng)與理論值大致符合，否則說明電路出了故障。設(shè)法查找故障并加以排除。電路經(jīng)初測進(jìn)入正常工作狀態(tài)后，才能進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)的測試。2）各項(xiàng)性能指標(biāo)測試輸出電壓UO和最大輸出電流IOmax在輸出端接負(fù)載電阻RL120，由于7812輸出電壓UO12V，因此流過RL的電流為IOmax100mA。這時(shí)UO應(yīng)基本保持不變，若變化較大則說明集成電路性能不良。穩(wěn)壓系數(shù)S的測量輸出電阻RO的測量輸出紋波電壓的測量、的測試方法同實(shí)驗(yàn)二十，把測量結(jié)果記入自擬表格中。3）集成穩(wěn)壓器性能擴(kuò)展根據(jù)實(shí)驗(yàn)器材，選取圖11-4和圖11-5中各元件器材，并自擬測試方法與表格，記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。五、實(shí)驗(yàn)