實(shí)驗(yàn)十一 集成穩(wěn)壓器

1、實(shí)驗(yàn)十一集成穩(wěn)壓器、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、研究單相橋式整流、電容濾波電路的特性2、了解集成三端穩(wěn)壓器的特性和使用方法。1、掌握集成穩(wěn)壓器主要性能指標(biāo)的測試方法。二、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)與仿真實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)1、復(fù)習(xí)電子技術(shù)基礎(chǔ)（模電部分）中集成穩(wěn)壓電路的有關(guān)內(nèi)容。2、了解相關(guān)章節(jié)的整流、濾波等內(nèi)容3、了解集成穩(wěn)壓器7812的主要技術(shù)參數(shù)。4、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)思路及自擬實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表。實(shí)驗(yàn)仿真在Multisim10中繪制實(shí)驗(yàn)電路圖4.11.1，變壓器輸出16v,用示波器觀 察橋式整流后的輸出波形，用電壓表的直流與交流分別測量輸出。圖4.11.1橋式整流線路ultiMeter. . . X6.767 V圖4.11.3輸出直流測量圖4.11

2、.4輸出交流測量在Multisim10中繪制實(shí)驗(yàn)電路圖4.11.5,變壓器輸出16v,觀察加入濾 波電容后的輸出波形與輸出交流、直流測量的電壓，分別觀察濾波電容100 u和470 u的情況。圖4.11.5橋式整流和電容濾波線路Iul e r. _ . X圖4.11.7濾波電容100U時(shí)輸出直流圖4.11.8濾波電容100U時(shí)輸出交流圖4.11.9橋式整流和電容濾波輸出波形（電容容量470 U）ult ie-t er. X圖4.11.7濾波電容470U時(shí)輸出直流圖4.11.8濾波電容470 U時(shí)輸出交流變壓器輸出16v,觀察加入在Multisim10中繪制實(shí)驗(yàn)電路圖4.11.9, 集成穩(wěn)壓781

3、2后輸出波形及交、直流電壓。220 Vrms50 Hz 0_LlmtS&ti10024 0LRLINE VREGC3 100nF圖4.11.9集成穩(wěn)壓電源圖4.11.10集成穩(wěn)壓電源輸出波形圖4.11.11集成穩(wěn)壓電源輸出交、直流電壓三、實(shí)驗(yàn)原理與參考電路直流穩(wěn)壓電源幾乎是所有電子設(shè)備不可缺少的。它由變壓器、整流器、濾 波器和穩(wěn)器四部分組成。穩(wěn)壓器只是直流穩(wěn)壓電源的一部分圖4.11.12單相橋式整流電路圖4.11.13單相橋式整流波形1、整流單相橋式整流電路是最基本的整流器，在分析整流電路工作原理時(shí)，整流電路中的二極管是作為開關(guān)運(yùn)用，具有單向?qū)щ娦?。根?jù)圖4.11.12電路圖可知:當(dāng)正半周時(shí)二

4、極管D1、D3導(dǎo)通，在負(fù)載電阻上得到正弦波的正半周。當(dāng)負(fù)半周 時(shí)二極管D2、D4導(dǎo)通，在負(fù)載電阻上得到正弦波仍是正半周。言 言 1 nV = V = 1 % 2V sin td t =0流過負(fù)載的平均電流為:/ = 202 = 0.9匕廣 nR %圖4.11.14 橋堆管腳圖2、濾波濾波電路利用電抗性元件對交、直流阻抗的不同，實(shí)現(xiàn)濾波。電容器C對 直流開路，對交流阻抗小，所以C應(yīng)該并聯(lián)在負(fù)載兩端。電感器L對直流阻抗小， 對交流阻抗大，因此L應(yīng)與負(fù)載串聯(lián)。經(jīng)過濾波電路后，既可保留直流分量、 又可濾掉一部分交流分量，改變了交直流成分的比例，減小了電路的脈動系數(shù)， 改善了直流電壓的質(zhì)量。電容濾波電路

5、在負(fù)載電阻上并聯(lián)了一個(gè)濾波電容C。若電路處于正半周， 二極管D1、D3導(dǎo)通，變壓器次端電壓v2給電容器C充電。此時(shí)C相當(dāng)于并聯(lián) 在v2上，所以輸出波形同v2，是正弦形。在剛過90。時(shí)，正弦曲線下降的速 率很慢。所以剛過90時(shí)二極管仍然導(dǎo)通。在超過90后的某個(gè)點(diǎn)，正弦曲線 下降的速率越來越快，當(dāng)剛超過指數(shù)曲線起始放電速率時(shí)，二極管關(guān)斷。所以， 在t1到t2時(shí)刻，二極管導(dǎo)電，C充電，vC=vL按正弦規(guī)律變化；t2到t3時(shí)刻 二極管關(guān)斷，vC=vL按指數(shù)曲線下降，放電時(shí)間常數(shù)為RLC。這就是電容濾波過 程。圖4.11.15濾波波形3、穩(wěn)壓常用的穩(wěn)壓線路：典型的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路如圖圖4.11.16所示。

6、它由調(diào)整 管、放大環(huán)節(jié)、比較環(huán)節(jié)、基準(zhǔn)電壓源幾個(gè)部分組成。31X112。一珈FRt.27gAi、頌皿圖4.11.16串聯(lián)型穩(wěn)壓電路目前，由分立元件構(gòu)成的穩(wěn)壓器幾乎被淘汰，取而代之的是應(yīng)用廣泛的集成 穩(wěn)壓器。集成穩(wěn)壓器具有性能指標(biāo)高，使用、組裝十分方便等特點(diǎn)。其型號較多， 如UA7800系列是美國仙童公司生產(chǎn)的，LM7800系列是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn) 的。我國生產(chǎn)的型號為CW7800系列。該系列的后兩位數(shù)字代表固定穩(wěn)壓輸出值， 如7812表示穩(wěn)壓輸出為+12V； 7900系列是負(fù)輸出穩(wěn)壓器，如7912表示穩(wěn)壓輸 出為一12V。7800系列三端固定正輸出穩(wěn)壓器7800系列的集成穩(wěn)壓器廣泛應(yīng)用于各

7、種整機(jī)或電路板電源上。其穩(wěn)定輸出 電壓從+5+24有七個(gè)檔次；加裝散熱器后輸出額定電流可達(dá)1.5A。穩(wěn)壓器內(nèi)部 具有過流、過熱和安全工作區(qū)保護(hù)電路，一般不會因過載而損壞。如果外部接少 量元件還可構(gòu)成可調(diào)式穩(wěn)壓器和恒流源。7800系列集成穩(wěn)壓器的外形圖及外引 線排列見圖4.11.17。其典型應(yīng)用電路見圖4.11.18.1 232輸出端3接地端(a)(b)圖4.11.17 7800系列集成穩(wěn)壓器外形及其外引線排列(a)塑料直插式(b)金屬菱形封裝式圖4.11.187800系列穩(wěn)壓器典型應(yīng)用電路圖4.11.2所示電路中，C2用于抑制過壓和紋波；C4用于改善負(fù)載瞬態(tài)響 應(yīng)。為保證穩(wěn)壓器能正常工作，對輸

8、入直流電壓也有所要求，一般輸入直流電壓 應(yīng)比輸出直流電壓高出23V，不宜高出太多，高出太多使穩(wěn)壓器功耗過大，己 損壞穩(wěn)壓器。7900系列三端固定負(fù)輸出穩(wěn)壓器o(a)7900系列的穩(wěn)壓器與7800系列基本相同，只是輸出的電流較小，加裝散 熱器后，輸出額定電流只能達(dá)到500mA左右。7900系列集成穩(wěn)壓器的外形及引 線排列見圖4.11.19.1 輸入端2接地端3輸出端1接地端輸出端輸入端(b)圖4.11.1937900系列集成穩(wěn)壓器外形及外引線排列(a)塑封直插(b)金屬菱形封裝2、穩(wěn)壓器的主要參數(shù)及測試方法(1)穩(wěn)壓系數(shù)S V直流穩(wěn)壓電源可用圖4.11.20所示框圖表示。當(dāng)輸出電流不變(且負(fù)載為

9、 確定值)時(shí)，輸入電壓變化將引起輸出電壓變化，則輸出電壓相對變化量與輸入 電壓相對變化量之比，定義為穩(wěn)定系數(shù)，用/表示VO 2，求出V O1、V O 2，并將其中數(shù)值S 一.V愈小，穩(wěn)壓效果愈好。UiU0圖4.11.20穩(wěn)壓電源框圖rl，土 小-LVqq,測量時(shí)，如選用直流數(shù)字電壓表，可直接測出當(dāng)輸A電壓/增加或減少10%時(shí)，其相應(yīng)的輸出電壓Vo、Voi、較大的AVO代入SV表達(dá)式中。顯然，(2)輸出電阻Ro輸入電壓不變，當(dāng)負(fù)載變化是輸出電流增加或減小，回憶起輸出電壓發(fā) 生很小變化，則輸出電壓變化量與輸出電流變化量之比，定義為穩(wěn)壓電源的輸出 電阻，用o表示。R I四IO -L1 L式中 L二八

10、L Lmin ( Lmax為穩(wěn)定器額定輸出電流，Lmin =0)-測量時(shí)，令VI =常數(shù)，用直接測量法(或差值法)分別測出lL max時(shí)的VO1 和lL min =0時(shí)的匕2，求出O，即可算出R。紋波電壓紋波電壓是指輸出電壓交流分量有效值，一般為毫伏數(shù)量級。測量時(shí)，保持輸出電壓/。和輸出電流lL為額定值，用交流電壓表直接測 量即可。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、整流濾波電路測試按圖圖4.11.21連接實(shí)驗(yàn)電路。取可調(diào)工頻電源電壓為16V，作為整流電路 輸入電壓u2。AIN4007X4圖4.11.21整流濾波電路1）取Rl=240Q，不加濾波電容，測量直流輸出電壓Ul及紋波電壓L， 并用示波器觀察u2和Ul波

11、形，記入表18 1。2）取Rl=240Q , C=100uf，重復(fù)內(nèi)容1）的要求，記入表4.11.1。3）取Rl=120Q，C = 470uf，重復(fù)內(nèi)容1）的要求，記入表4.11.1。表 4.11.1 U2=16V電路形式ul (V)U (V)LUL波形R=240 QLo1nR=240 QLC=100pfLjQR=240 QLC=470fQ注意每次改接電路時(shí)，必須切斷工頻電源。在觀察輸出電壓u波形的過程中，“Y軸靈敏度”旋鈕位置調(diào)好以后， 不要再變動，否則將無秋比較各波形的脈動情況。2、用差值法測試圖4.11.21穩(wěn)壓器的穩(wěn)壓系數(shù)S/。具體線路下圖，測試交 流輸入不同時(shí)，UU值。表格記錄并計(jì)算

12、測試值 計(jì)算值U (V) 2U (V)IU (V)OS6S =12S =231416173、測試輸出電阻R o。取U=16V，分別去R,使I為空載、50mA和100mA，測量相應(yīng)的U值，2L00測試值 計(jì)算值I (mA)U0 (V)R0(Q)空載R =01250R =100023改變負(fù)載，得出不同的輸出電壓與電流，計(jì)算輸出電阻R0。4、測試紋波電壓值。取U2=16V，U0=12V，I0=100mA，測量輸出紋波電壓U，記錄之。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、記錄測試條件和測試結(jié)果。2、分析、整理實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對集成穩(wěn)壓器的性能給與評價(jià)六、注意事項(xiàng)雖然集成穩(wěn)壓器的內(nèi)部有很好的保護(hù)電路，但在實(shí)際使用中仍會因?yàn)槭褂?不當(dāng)而損壞。故應(yīng)特別注意以下幾點(diǎn)：1、輸入、輸入不能接反，若反接電壓超過7V，將會損壞穩(wěn)壓管。