实验九直流稳压电源设计

实验目的 实验九直流稳压电源设计实验原理设计任务设计要求

一、实验目的 1．研究单相桥式整流、电容滤波电路的特性。 2．掌握串联型晶体管稳压电源主要技术指标的测试方法。 3．研究三端集成稳压器的特点和性能指标的测试方法。 4．了解集成稳压器扩展性能的方法。

二、实验原理 1.串联型晶体管稳压电源直流稳压电源由电源变压器、整流、滤波和稳压电路四部分组成，其原理框图如图9.1 所示。图9.1 直流稳压电源框图

直流稳压电源的组成和功能 电源变压器:将交流电网电压u1变为合适的交流电压u2。整流电路:将交流电压u2变为脉动的直流电压u3。滤波电路:将脉动直流电压u3转变为平滑的直流电压u4。稳压电路:清除电网波动及负载变化的影响, 保持输出电压uo的稳定。 Exit

T + + R1 R’w VI - VO A R + R“w DZ R2 - - + + R R R = 1 2 W V V O Z + R ' ' R 2 W R + R + R R + R + R 1 W 2 V = V 1 W 2 V = V O max Z R O min Z R + R 2 W 2 T : 电源调整管 R、DZ：稳压电路，提供基准电压 A：比较放大 R1, R2,RW：取样环节输出电压：图9.2 串联型稳压电源实验电路

T + + IO R1 R’w RL Vi - VO A R VF + VREF R“w DZ R2 - - 串联反馈式稳压电路工作原理当输入电压VI增加（或IO减小）时，导致输出电压VO增加，反馈电压VF随之增加，VF与VREF相比较，其差值电压经比较放大后使VB和IB 、IC减小，调整管T的c-e间电压vCE增大，使VO下降，从而维持VO基本稳定。比环有差调整系统

2.集成稳压器 随着半导体工艺的发展，稳压电路也制成了集成器件。由于集成稳压器具有体积小，外接线路简单、使用方便、工作可靠和通用性等优点，因此在各种电子设备中应用十分普遍，基本上取代了由分立元件构成的稳压电路。集成稳压器的种类很多，应根据设备对直流电源的要求来进行选择。对于大多数电子仪器、设备和电子电路来说，通常是选用串联线性集成稳压器。而在这种类型的器件中，又以三端式稳压器应用最为广泛。

78XX 、79XX 系列三端式集成稳压器的输出电压是固定的，在使用中不能进行调整。78XX 系列三端式稳压器输出正极性电压，一般有5V、6V、9V、12V、15V、18V 、24V 七个档次，输出电流最大可达1.5A（加散热片）。同类型78M系列稳压器的输出电流为0.5A，78L系列稳压器的输出电流为0.1A。若要求负极性输出电压，则可选用79XX00 系列稳压器

图9.3 为78XX 系列的外形和接线图，有三个引出端：　输入端---1 公共端---2 输出端---3 除固定输出三端稳压器外，尚有可调式三端稳压器，后者可通过外接元件对输出电压进行调整，以适应不同的需要。本电路所用集成稳压器为三端固定正稳压器7812，它的主要参数有：输出直流电压 U0＝＋12V，输出电流 L:0.1A，M:0.5A，电压调整率 10mV/V，输出电阻 R0＝0.15Ω，输入电压UI的范围15～17V 。因为一般UI要比 U0大3～5V ，才能保证集成稳压器工作在线性区。图9.3 78XX00系列外形及接线图

图9.3 图9.4 78XX00系列外形及接线图由7812构成的串联型稳压电源图9.4 是用三端式稳压器7812构成的单电源电压输出串联型稳压电源的实验电路图。其中整流部分采用了由四个二极管组成的桥式整流器成品（又称桥堆），内部接线和外部管脚引线如图9.3所示。滤波电容C1、C2一般选取几百～几千微法。当稳压器距离整流滤波电路比较远时，在输入端必须接入电容器C3（数值为0.33 μF ），以抵消线路的电感效应，防止产生自激振荡。输出端电容C4(0.1μF)用以滤除输出端的高频信号，改善电路的暂态响应。

图9.5 (a)为正、负双电压输出电路，例如需要 U01＝＋15V， U02＝－15V，则可选用78xx和79xx三端稳压器，这时的UI 应为单电压输出时的两倍。当集成稳压器本身的输出电压或输出电流不能满足要求时，可通过外接电路来进行性能扩展。图9.5(b)是一种简单的输出电压扩展电路。如7812 稳压器的3、2 端间输出电压为12V，因此只要适当选择R 的值，使稳压管DW工作在稳压区，则输出电压U0＝12＋Uz，可以高于稳压器本身的输出电压。图9.5（a）图9.5(b) 正、负双电压输出电路　　输出电压扩展电路

3.稳压电源的主要性能指标: （1） .稳压系数Sv （电压调整率）稳压系数定义为：当负载保持不变，输出电压相对变化量与输入电压相对变化量之比，即由于工程上常把电网电压波动±10％做为极限条件，因此也有将此时输出电压的相对变化△U0／U0做为衡量指标，称为电压调整率。

(2) 稳压电路的输出电阻 输出电阻 R0 定义为：当输入电压UI（指稳压电路输入电压）保持不变，由于负载变化而引起的输出电压变化量与输出电流变化量之比，即输出电阻反映了稳压输出受负载变化的影响

（3）电流调整率SI : 输出电流从0变化到最大额定输出值时, 输出电压的相对变化量被称为电流调整率。

三实验任务 1. 直流稳压电源测试：按照右图连接串联型直流稳压电路，测试并记录电路的 Sv、Si、R0、Vomin、Vomax等指标。（注：Dz可以使用两只1N4148二极管正向串联，等效Vz=1.3V）

四设计要求 1.电源变压器只做理论设计； 2.合理选择电路形式； 3.完成全电路理论设计、计算机辅助分析与仿真、安装调试、绘制电路图，自制印刷板； 4.撰写设计报告、调试总结报告及使用说明书。

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