實驗九直流穩(wěn)壓電源設計

實驗原理

設計任務

設計要求實驗目的

1．研究單相橋式整流、電容濾波電路的特性。2．掌握串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電源主要技術(shù)指標的測試方法。3．研究三端集成穩(wěn)壓器的特點和性能指標的測試方法。4．了解集成穩(wěn)壓器擴展性能的方法。

一、實驗目的1.串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電源直流穩(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9.1所示。圖9.1直流穩(wěn)壓電源框圖二、實驗原理電源變壓器:將交流電網(wǎng)電壓u1變?yōu)楹线m的交流電壓u2。整流電路:將交流電壓u2變?yōu)槊}動的直流電壓u3。濾波電路:將脈動直流電壓u3轉(zhuǎn)變?yōu)槠交闹绷麟妷簎4。穩(wěn)壓電路:清除電網(wǎng)波動及負載變化的影響,保持輸出電壓uo的穩(wěn)定。直流穩(wěn)壓電源的組成和功能Exit串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路工作原理當輸入電壓VI增加（或IO減?。r，導致輸出電壓VO增加，反饋電壓VF隨之增加，VF與VREF相比較，其差值電壓經(jīng)比較放大后使VB和IB、

IC減小，調(diào)整管T的c-e間電壓vCE增大，使VO下降，從而維持VO基本穩(wěn)定。比環(huán)有差調(diào)整系統(tǒng)TDZR+-Vi+-VO-+R1R’wR“wR2RLIOVREFVFA

隨著半導體工藝的發(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，因此在各種電子設備中應用十分普遍，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，應根據(jù)設備對直流電源的要求來進行選擇。對于大多數(shù)電子儀器、設備和電子電路來說，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)壓器應用最為廣泛。2.

集成穩(wěn)壓器

78XX、79XX系列三端式集成穩(wěn)壓器的輸出電壓是固定的，在使用中不能進行調(diào)整。78XX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七個檔次，輸出電流最大可達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。若要求負極性輸出電壓，則可選用79XX00系列穩(wěn)壓器圖9.3為78XX系列的外形和接線圖，有三個引出端：輸入端---1公共端---2輸出端---3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行調(diào)整，以適應不同的需要。本電路所用集成穩(wěn)壓器為三端固定正穩(wěn)壓器7812，它的主要參數(shù)有：輸出直流電壓U0＝＋12V，輸出電流L:0.1A，M:0.5A，電壓調(diào)整率10mV/V，輸出電阻R0＝0.15Ω，輸入電壓UI的范圍15～17V。因為一般UI要比U0大3～5V，才能保證集成穩(wěn)壓器工作在線性區(qū)。圖9.378XX00系列外形及接線圖圖9.4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)壓電源的實驗電路圖。其中整流部分采用了由四個二極管組成的橋式整流器成品（又稱橋堆），內(nèi)部接線和外部管腳引線如圖9.3所示。濾波電容C1、C2一般選取幾百～幾千微法。當穩(wěn)壓器距離整流濾波電路比較遠時，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，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，改善電路的暫態(tài)響應。

圖9.3圖9.478XX00系列外形及接線圖由7812構(gòu)成的串聯(lián)型穩(wěn)壓電源

圖9.5(a)為正、負雙電壓輸出電路，例如需要U01＝＋15V，U02＝－15V，則可選用78xx和79xx三端穩(wěn)壓器，這時的UI應為單電壓輸出時的兩倍。當集成穩(wěn)壓器本身的輸出電壓或輸出電流不能滿足要求時，可通過外接電路來進行性能擴展。圖9.5(b)是一種簡單的輸出電壓擴展電路。如7812穩(wěn)壓器的3、2端間輸出電壓為12V，因此只要適當選擇R的值，使穩(wěn)壓管DW工作在穩(wěn)壓區(qū)，則輸出電壓U0＝12＋Uz，可以高于穩(wěn)壓器本身的輸出電壓。圖9.5（a）正、負雙電壓輸出電路輸出電壓擴展電路圖9.5(b)3.穩(wěn)壓電源的主要性能指標:（1）.穩(wěn)壓系數(shù)Sv（電壓調(diào)整率）穩(wěn)壓系數(shù)定義為：當負載保持不變，輸出電壓相對變化量與輸入電壓相對變化量之比，即由于工程上常把電網(wǎng)電壓波動±10％做為極限條件，因此也有將此時輸出電壓的相對變化△U0／U0做為衡量指標，稱為電壓調(diào)整率。(2)穩(wěn)壓電路的輸出電阻輸出電阻反映了穩(wěn)壓輸出受負載變化的影響輸出電阻R0定義為：當輸入電壓UI（指穩(wěn)壓電路輸入電壓）保持不變，由于負載變化而引起的輸出電壓變化量與輸出電流變化量之比，即輸出電流從0變化到最大額定輸出值時,輸出電壓的相對變化量被稱為電流調(diào)整率。（3）電流調(diào)