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1、. . 直流穩(wěn)定電源電路實驗1.實驗?zāi)康?了解直流穩(wěn)定電源電路的原理構(gòu)造、性能,掌握直流穩(wěn)定電源的設(shè)計方法。2.實驗內(nèi)容:參見附錄實驗五、直流穩(wěn)定電源電路實驗5.1 串聯(lián)式直流可調(diào)穩(wěn)壓電源5.1.1實驗?zāi)康?a LM317內(nèi)部構(gòu)造及外部元件bLM317引腳圖圖5.1 LM317 內(nèi)部構(gòu)造及引腳圖1. 了解串聯(lián)式直流電源電路的原理構(gòu)造、性能。2掌握使用串聯(lián)式集成穩(wěn)壓器設(shè)計直流穩(wěn)定電源的方法。5.1.2 實驗內(nèi)容1、采用串聯(lián)式集成穩(wěn)壓器構(gòu)成可調(diào)直流穩(wěn)定電源電路;2、測量各項性能指標(biāo),了解提高性能的方法。5.1.3 實驗原理及實驗電路說明3端可調(diào)式穩(wěn)壓器的典型產(chǎn)品有LM317 (正電壓輸出)和LM3
2、37(負(fù)電壓輸出)。LM317的內(nèi)部構(gòu)造及外部引腳如圖5.1所示,它的內(nèi)部電路包括比較放大器(又稱誤差放大器)、偏置電路(圖中未畫)、恒流源電路、帶隙基準(zhǔn)電壓源、保護電路和調(diào)整器。它的公共端改接到輸出端,器件本身無接地端,所以消耗的電流均從輸出端流出。內(nèi)部的基準(zhǔn)電壓(典型值1.25V接至誤差放大器的同相端和調(diào)整端(ADJ)之間,并由一個恒流特性很好的超級恒流源供電,提供50A的恒流,該電流從ADJ端流出。特別情況下,假設(shè)將ADJ端接地,LM317就構(gòu)成輸出電壓為1.25V的3端固定式穩(wěn)壓器。假設(shè)在外部接上調(diào)節(jié)電阻R1、R2后,輸出電壓為5.2圖5.2所示為LM317的典型應(yīng)用電路。圖中R1、R
3、2構(gòu)成取樣電阻;C2用于濾除R2兩端的紋波,使之不能經(jīng)放大后從輸出端輸出。 VD2是保護二極管,一旦輸入或輸出發(fā)生短路故障,由VD2給C2提供泄放回路,防止C2經(jīng)過LM317內(nèi)部放電而損壞芯片。C1的作用是防止輸出端產(chǎn)生自激振蕩,VD1起輸入端短路保護作用。5.1.4 實驗設(shè)備及所需元件1. 所需元件與設(shè)備:傳感器實驗主板;3端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器 LM317 ×1;二極管 1N4002 ×2;電解電容 470F/16V ×1;電解電容 100F/16V ×1;電解電容 10F/25V ×1;3296多圈電位器 2k×1;電阻 120
4、215;1;電阻 47/2W×1。跳線假設(shè)干,萬用表1臺。5.1.5 實驗步驟1按圖5.2接好電路;2接通電源,用萬用表測量LM317輸入端電壓,再測量輸出端電壓,調(diào)整電位器R2,使輸出端電壓為5V,計算此時R2的數(shù)值。3調(diào)整電位器R2,使輸出端電壓為9V,計算R2的數(shù)值。4在輸出端接入負(fù)載電阻47/2W,改變電容C1的數(shù)值改為470uF,比較改變前后輸出電壓的波形。5.1.6 實驗報告要求1、整理實驗數(shù)據(jù),畫出實驗曲線。2、驗證串聯(lián)式穩(wěn)壓電源的工作原理;分析反響回路電阻與輸出直流電壓的關(guān)系;說明輸出濾波電容的作用。5.2 由MC34063構(gòu)成的直流開關(guān)電源穩(wěn)壓電路5.2.1 MC3
5、4063器件介紹圖5.3 34063內(nèi)部構(gòu)造及管腳排列圖MC34063是一種用于DCDC電源變換的集成電路,應(yīng)用比較廣泛,通用廉價易購??捎糜陔妷旱纳龎?,降壓以及極性的反轉(zhuǎn)。MC34063采用DIP-8封裝,內(nèi)部構(gòu)造及管腳排列如圖5.3所示。1腳為開關(guān)管集電極端;2腳為開關(guān)管發(fā)射極端;3腳是外接振蕩電容端;4腳為接地端;5腳為輸出電壓取樣端;6腳為直流電源輸入端;7腳為負(fù)載峰值電流Ipk取樣端;8腳為內(nèi)部驅(qū)動管集電極端。5.2.2直流開關(guān)電源降壓電路1.實驗?zāi)康?. 了解開關(guān)式直流電源降壓電路的原理構(gòu)造、性能。2掌握使用MC34063設(shè)計直流降壓穩(wěn)定電源的方法。2. 實驗內(nèi)容1、采用MC340
6、63構(gòu)成可調(diào)直流降壓穩(wěn)定電源電路;2、測量各項性能指標(biāo),了解提高性能的方法。3. 實驗原理及實驗電路說明由MC34063組成的降壓電路原理如圖5.4所示。輸出電壓取樣端(腳5)通過外接分壓電阻R1、R2監(jiān)視輸出電壓 。其中,輸出電壓Vout=1.25(1+ R2/R1)圖5.4 MC34063降壓電路圖由公式可知輸出電壓僅與R1、R2數(shù)值有關(guān),因1.25V為基準(zhǔn)電壓,恒定不變。假設(shè)R1、R2阻值穩(wěn)定,Vout亦穩(wěn)定。腳5電壓與內(nèi)部基準(zhǔn)電壓1.25V同時送入內(nèi)部比較器進(jìn)展電壓比較。當(dāng)腳5的電壓值低于內(nèi)部基準(zhǔn)電壓(1.25V)時,比較器輸出為跳變電壓,開啟R-S觸發(fā)器的S腳控制門,R-S觸發(fā)器在內(nèi)
7、部振蕩器的驅(qū)動下,Q端為“1狀態(tài)(高電平),驅(qū)動管Q2導(dǎo)通,開關(guān)管Q1亦導(dǎo)通,使輸入電壓Uin向輸出濾波器電容C2充電以提高Uout;當(dāng)腳5的電壓值高于內(nèi)部基準(zhǔn)電壓(1.25V)時,R-S觸發(fā)器的S腳控制門被封鎖,Q端為“0狀態(tài)(低電平),Q2截止,Q1亦截止,停頓向輸出濾波器電容C2充電,到達(dá)自動控制Uout穩(wěn)定的作用。振蕩器的Ipk 輸入(腳7)用于監(jiān)視開關(guān)管Q1的峰值電流,以控制振蕩器的脈沖輸出到R-S觸發(fā)器的Q端,Ipk=2×Iomax,限流保護電阻RSC=0.33/Ipk。腳3外接振蕩器所需要的定時電容Ct電容值的大小決定振蕩器頻率的上下,亦決定開關(guān)管Q1的通斷時間,Ct=
8、4.0×10-5×ton。電感L1的取值,參照公式Lmin=(Vimin-Vces-Vout)×ton/Ipk。C2(濾波電容):決定輸出電壓波紋系數(shù),參照以下公式C2Io×T/8Vp-p其中,Vp-p為輸出電壓紋波的峰-峰值。4.所需元件與設(shè)備:傳感器實驗主板;開關(guān)集成穩(wěn)壓器 MC34063 ×1;二極管 1N5819 ×1;電解電容 100F/25V ×2;電解電容 470F/25V ×1;電容 470p ×1;電感 220H×1;3296多圈電位器 20k×1;電阻 1.2k/0
9、.25W×1;電阻 0.33/0.25W×1;跳線假設(shè)干;萬用表、示波器。5. 實驗步驟1按圖5.4接好電路;2接通電源,用萬用表測量輸出端電壓Vout,調(diào)整電位器R2,使輸出端電壓為5V,計算此時R2的數(shù)值3調(diào)整電位器R2,使輸出端電壓為15V,計算R2的數(shù)值。4輸出電壓為5V時,在輸出端接入負(fù)載電阻47/2W,改變電容C2的數(shù)值改為100uF,比較改變前后輸出電壓的波形。6.實驗報告要求1整理實驗數(shù)據(jù),畫出實驗曲線。2驗證開關(guān)式降壓穩(wěn)壓電源的工作原理;驗證反響回路電阻與輸出直流電壓的關(guān)系;說明輸出濾波電容的作用。5.2.3直流開關(guān)電源升壓電路1.實驗?zāi)康?. 了解開關(guān)式
10、直流電源升壓電路的原理構(gòu)造、性能。2掌握使用MC34063設(shè)計直流升壓穩(wěn)定電源的方法。2. 實驗內(nèi)容1、采用MC34063構(gòu)成可調(diào)直流升壓穩(wěn)定電源電路;2、測量各項性能指標(biāo),了解提高性能的方法。3. 實驗原理及實驗電路說明圖5.5 34063升壓電路圖由MC34063組成的升壓電路原理如圖5.5。當(dāng)芯片內(nèi)開關(guān)管(Q1)導(dǎo)通時,電源經(jīng)取樣電阻Rsc、電感L1、MC34063的Q1(1腳和2腳)接地,此時電感L1開場存儲能量,而由C2對負(fù)載提供能量。當(dāng)Q1斷開時,電源和電感同時給負(fù)載和電容C2提供能量。電感在釋放能量期間,由于其兩端的電動勢極性與電源極性一樣,相當(dāng)于兩個電源串聯(lián),因而負(fù)載上得到的電
11、壓高于電源電壓。開關(guān)管導(dǎo)通與關(guān)斷的頻率稱為芯片的工作頻率。只要此頻率相對負(fù)載的時間常數(shù)足夠高,負(fù)載上便可獲得連續(xù)的直流電壓。輸出電壓Vout=1.25(1+ R2/R1)振蕩器的Ipk 輸入(腳7)用于監(jiān)視開關(guān)管Q1的峰值電流,以控制振蕩器的脈沖輸出到R-S觸發(fā)器的Q端,Ipk=2×Iomax×T/toff,限流保護電阻RSC=0.33/Ipk。定時電容Ct的取值與降壓電路一樣。電感L1的取值,參照公式Lmin(ViminVces)×ton/ IpkC2(濾波電容):決定輸出電壓波紋系數(shù),參照以下公式C29×Io×ton/Vp-p其中,Vp-p
12、為輸出電壓紋波的峰-峰值。4.所需元件與設(shè)備:傳感器實驗主板;開關(guān)集成穩(wěn)壓器 MC34063;二極管 1N5819 ×1;電解電容 100F/25V×2;電解電容 470F/25V×1;電容 1500pF ×1;電感 220H×1;3296多圈電位器 20k×1;電阻 1k/0.25W×1;電阻 0.33/0.25W×1;跳線假設(shè)干;萬用表、示波器。5.實驗步驟1按圖5.5接好電路;2接通電源,用萬用表測量輸出端電壓Vout,調(diào)整電位器R2,使輸出端電壓為18V,計算此時R2的數(shù)值3調(diào)整電位器R2,使輸出端電壓為2
13、4V,計算R2的數(shù)值.6.實驗報告要求1整理實驗數(shù)據(jù),畫出實驗曲線。2驗證開關(guān)式降壓穩(wěn)壓電源的工作原理;驗證反響回路電阻與輸出直流電壓的關(guān)系;說明輸出濾波電容的作用。5.3采用LM2576集成開關(guān)電源器件的穩(wěn)壓電路5.3.1實驗?zāi)康?. 了解LM2576集成開關(guān)電源器件的原理構(gòu)造、性能。2掌握使用LM2576設(shè)計直流穩(wěn)壓電源的方法。5.3.2 實驗內(nèi)容1、采用LM2576構(gòu)成可調(diào)直流穩(wěn)壓電源電路;2、測量各項性能指標(biāo),了解提高性能的方法。5.3.3 實驗原理及實驗電路說明M2576系列開關(guān)穩(wěn)壓集成電路是線性三端穩(wěn)壓器件如78*系列端穩(wěn)壓集成電路的替代品,它具有可靠的工作性能、較高的工作效率和較
14、強的輸出電流驅(qū)動能力,從而為MCU的穩(wěn)定、可靠工作提供了強有力的保證。 LM2576系列開關(guān)穩(wěn)壓集成電路的主要特性如下:最大輸出電流:3A;最高輸入電壓:LM2576為40V,LM2576HV為60V; 輸出電壓:3.3V、5V、12V、15V和ADJ可調(diào)等可選; 振動頻率:52kHz; 轉(zhuǎn)換效率:75%88%不同電壓輸出時的效率不同; 控制方式:PWM; 工作溫度范圍:-40+125工作模式:低功耗/正常兩種模式可外部控制; 工作模式控制:TTL電平兼容;所需外部元件:僅四個不可調(diào)或六個可調(diào); 圖5.6 LM2576 引腳排列器件保護:熱關(guān)斷及電流限制; 封裝形式:TO-220或T
15、O-263。LM2576的引腳排列如圖5.6所示。(1VIN輸入電壓端,為減小輸入瞬態(tài)電壓和給調(diào)節(jié)器提供開關(guān)電流,此管腳應(yīng)接旁路電容CIN;(2OUTPUT穩(wěn)壓輸出端,輸出高電壓為VIN-VSAT,輸出低電壓為-0.5V;(3GND電路地;(4FEEDBACK反響端;(5ON/OFF控制端,高電平有效,待機靜態(tài)電流僅為75µA。由LM2576_ADJ構(gòu)成的根本穩(wěn)壓電路如圖5.7所示輸出電壓VOUT=1.23(1+ R2/R1) 圖5.7 LM2576-ADJ構(gòu)成的可調(diào)穩(wěn)壓電源電路5.3.4所需元件與設(shè)備:傳感器實驗主板;開關(guān)集成穩(wěn)壓器 LM2576-ADJ;二極管 1N5819 ×1;電解電容 100F/25V×2;電解電容 1000F/25V×1;電容 0.01uf×1;電感 220H×1;3296多圈電位器 20k×1;電阻 1.2k/0.25W×1;跳線假設(shè)干;萬用表、示波器。5.3.5 實驗步驟1按圖5.7接好電路;2接通電源,用萬用表測量輸出端電壓Vout,調(diào)整電位器R2,使輸出端電壓為5V,計算此時R2的數(shù)值3調(diào)整電位器R2,使輸出端電壓為15V,計算R2的數(shù)值。4輸出電壓為5V時,在輸出端接入負(fù)載電阻47/2W,改變電容C2的數(shù)值改為100uF,比較改變前后輸出電壓
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