實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)十二 制作直流穩(wěn)壓電源

實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)十二制作直流穩(wěn)壓電源一、目的要求1.掌握集成穩(wěn)壓器的分類、特點(diǎn)。2掌握使用集成穩(wěn)壓器制作直流穩(wěn)壓電源的方法。3.了解穩(wěn)壓電源性能指標(biāo)及測(cè)試方法。二、儀器設(shè)備TK406電工與電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、雙蹤示波器、萬用表、7812、7805、7905。三、相關(guān)知識(shí)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。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)，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，對(duì)于大多數(shù)電子儀器、設(shè)備和電子電路來說，通常選用串聯(lián)線性集成穩(wěn)壓器，并以三端式穩(wěn)壓器應(yīng)用最為廣泛。目前，開關(guān)電源由于具有體積小、重量輕、效率高、輸出電壓范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，正廣泛得以應(yīng)用。1.輸出固定三端穩(wěn)壓器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。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖12-1所示。圖12-178系列三端集成穩(wěn)壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)78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)10A(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，如表12-1所示。表12-1CW7800、CW7900系列穩(wěn)壓器規(guī)格CW7800系列穩(wěn)壓器規(guī)格CW7900系列穩(wěn)壓器規(guī)格型號(hào)輸出電流(A)輸出電壓(V)型號(hào)輸出電流(A)輸出電壓(V)78L000.15、6、9、12、15、18、2479L000.1－5、－6、－9、－12、－15、－18、－2478M000.579M000.578001.579001.578T0035、12、18、2478H0055、1278P00105(b)圖12-278、79系列穩(wěn)壓器的接線圖。圖12-2(a)為78系列穩(wěn)壓器的引腳圖。它有三個(gè)引出端，1—輸入端，即不穩(wěn)定電壓輸入端；2—輸出端，即穩(wěn)定電壓輸出端；3—公共端。79系列引腳定義與78系列不同如圖（b）所示。圖12-3左圖為7805穩(wěn)壓器的基本應(yīng)用電路，其中，C1是防自激振蕩電容，即抵消整流后濾波電容的長接線的電感效應(yīng)，容量為0.1～0.33μF；C2是防自激振蕩電容，即改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)，消除高頻噪聲，容量為0.1～1μF。當(dāng)Uo＞7V7時(shí)，通常在3、1兩端接入一只保護(hù)二極管，3腳接二極管正極，目的是防止輸入一旦瞬間短路時(shí)，C2上的電壓反向加到穩(wěn)壓器1端造成穩(wěn)壓塊反向擊穿。圖12-37805、7905穩(wěn)壓器的基本應(yīng)用電路2.輸出可調(diào)三端穩(wěn)壓器除固定電壓輸出的三端穩(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(duì)輸出電壓進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)不同的需要。典型三端可調(diào)集成穩(wěn)壓器CW317基本電路如圖12-4所示。圖12-4典型三端可調(diào)集成穩(wěn)壓器CW317基本電路其輸出電壓可通過公式來調(diào)節(jié)。一般固定R1（125Ω），調(diào)節(jié)電位器R2（0～2.2kΩ），當(dāng)直流輸入（整流后的濾波輸出）電壓Ui約27V時(shí)，可獲得1.25～24V的直流電壓。3.實(shí)驗(yàn)電路（1）單電源輸出穩(wěn)壓電路圖12-5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。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，輸出電流1A，電壓調(diào)整率(穩(wěn)壓電源輸出電壓的相對(duì)變化量與輸入電壓的相對(duì)變化量之比)10mV／V。輸出電阻Ro＝0.155Ω，輸入電壓UI的范圍15～17V（一般UI要比Uo大3～5V）。圖12-5單電源實(shí)驗(yàn)電路整流部分采用了由四只整流二極管組成的橋式整流器(又稱橋堆)，型號(hào)為1CQ—4B或用同參數(shù)的其它型號(hào)代替，內(nèi)部接線和外部管腳引線如圖12-6所示。濾波電容Cl、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0.33μf)，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(0.1μf)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12-6橋式整流器與三端穩(wěn)壓器雙電源輸出穩(wěn)壓電路圖12-7為正、負(fù)對(duì)稱雙電壓輸出電路，例如需要Uo1＝+15V，Uo2＝—15V，則可選用7815和7915三端穩(wěn)壓器，這時(shí)的UI應(yīng)為單電壓輸出時(shí)的兩倍。圖12-7正負(fù)雙電壓輸出穩(wěn)壓電路四、內(nèi)容步驟1.集成穩(wěn)壓器的檢測(cè)用萬用表R×1K檔測(cè)量7812各引腳之間的電阻值，若測(cè)得某兩腳之間正、反向電阻值均為無窮大或?yàn)榱?，說明該穩(wěn)壓器已開路或短路損壞；若測(cè)得某兩腳之間的阻值不穩(wěn)定，且隨溫度的變化而改變，則說明穩(wěn)壓器的熱穩(wěn)定性不良。2.連接單電源12V穩(wěn)壓電路按圖12-5連接實(shí)驗(yàn)電路，取可調(diào)工頻電源14V電壓作為整流電路的交流輸入電壓u2，取負(fù)載電阻RL＝120Ω。3.初測(cè)接通工頻14V電源，測(cè)量u2值，測(cè)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。4.各項(xiàng)性能指標(biāo)測(cè)試穩(wěn)壓系數(shù)穩(wěn)壓系數(shù)（Sr）是指當(dāng)電網(wǎng)電壓變化時(shí)，直流穩(wěn)壓電源輸出電壓的相對(duì)變化量和輸入的電壓的相對(duì)變化量的比值。它是用來表征電源的穩(wěn)壓性能的重要指標(biāo)，顯然，穩(wěn)壓系數(shù)越小穩(wěn)壓器性能越好。式中，ΔUo—輸出電壓的變化量（V）；ΔUi—輸入電壓的變化量（V）；Uo—輸出電壓；Ui—輸入電壓。依據(jù)表12-2，改變單相調(diào)壓器的電壓，使變壓器二次側(cè)u2達(dá)到±10%的變化，計(jì)算穩(wěn)壓系數(shù)。表12-2測(cè)量穩(wěn)壓系數(shù)u2(V)Ui(V)Uo(V)Sr備注1120—215.4輸入提高10%312.6輸入降低10%輸出電阻輸出電阻又稱等效內(nèi)阻，用ro表示，為輸出電壓變化量和負(fù)載電流變化量之比，即輸出電阻反映了負(fù)載變動(dòng)時(shí)，輸出電壓維持恒定的能力。顯然，ro越小，穩(wěn)壓電源的穩(wěn)壓性能越好，優(yōu)良的穩(wěn)壓器其輸出電阻可小到1歐，甚至0.01歐。分別接入120Ω、240Ω負(fù)載，測(cè)量輸出電壓與電流，并依據(jù)等效內(nèi)組計(jì)算公式計(jì)算出穩(wěn)壓器的輸出電阻。表12-3測(cè)量輸出電阻RL(Ω)Uo(V)IL(V)ro備注11202240五、注意事項(xiàng)1．輸出輸入引腳切勿接反，以免損壞器件；2．穩(wěn)壓器接地可靠，切勿浮地；3．若輸出電壓Uo＞7V，建議接保護(hù)二極管；4．對(duì)7812，輸入直流電壓Ui不能小于Uimin（7V）也不能超過Uimax（35V）；5．輸出電流不能超過最大值Iomax。六、預(yù)習(xí)要求1．復(fù)習(xí)教材中有關(guān)集成穩(wěn)壓器部分內(nèi)容。2．列出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中所要求的各種表格。3．在測(cè)量穩(wěn)壓系數(shù)Sr和內(nèi)阻ro時(shí)，應(yīng)怎樣選擇測(cè)試儀表?七、報(bào)告要求1．整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算Sr和ro，并與手冊(cè)上的典型值進(jìn)行比較。2．分析討論實(shí)驗(yàn)中發(fā)生