串联型直流稳压源设计Word下载.docx
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图9-2串联型稳压电源实验电路
图9-2是分立元件组成的串联型稳压电源的电路图。
其整流部分为单相桥式整流、点燃滤波电路。
稳压部分为串联型稳压电路,它由调整元件(晶体管T1);
比较放大器T2、R7;
取样电路,基准电压R3、DW和过流保护电路T3管及电阻R4、R6、R6等组成。
整个稳压电路是一个具有电压串联负反馈的闭环系统,其稳压过程为:
当电网电压波动或负载变动引起输出直流电压发生变化时,取样电路取出输出电压的一部分送入比较放大器,并与基准电压进行比较,产生的误差信号经T2放大后送到调整管T1改变其管压降,以补偿输出电压的变化,从而达到稳定输出电压的目的。
由于在稳压电路中,调整管与负载串联,因此流过它的电流与负载电流一样大。
当输出电流过大或发生短路时,调整管会因电流过大或电压过高而损坏,所以需要对调整管加以保护。
在图9-2电路中,晶体管T3、R4、R6、R6组成减流型保护电路。
此电路设计在IOP=1.2IO时开始起保护作用,产生输出电流减小,输出电流减小,输出电压降低。
故障排除后电路应能自动恢复正常工作。
在调试时,若保护提前作用,应减少R6值;
若作用迟后,则应增大R6之值。
稳压电源的主要性能指标
1.输出电压UO和输出电压调节范围
UO=R1+RW+R2(UZ+UBE2)
R2+RW``
调节可以改变输出电压Uo。
2.最大负载电流Icm
3.输出电阻Ro
输出电阻Ro定义为:
当输入电压Ur(稳压电路输入)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
Ro=△Uo/△Io|Ur=常数
4.稳压系数S(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
S=△Uo/Uo∣Rl=常数
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△Uo/Uo做为衡量指标,称为电压调整率。
5.纹波电压
输出纹波电压是指在额定负载条件下,输出电压中所含交流分量的有效值(或峰值)。
三、实验设备与器件
1、可调工频电源2、双踪示波器
3、交流毫伏表4、直流电压表
5、直流毫安表6、滑线变阻器200Ω1A
7、晶体三极管3DG6×
2(9011×
2),3DG12×
1(9013×
1),
晶体二极管IN4007×
4稳压管2CW53×
1
变阻器、电容器若干
四、实验内容
1、整流滤波电路测试
图9-3整流滤波电路
按图9-3连接实验电路。
将可调工频电源调至14V,作为整流电路输入电压U2。
1)取Rl=240Ω,不加滤波电容,测量直流输出电压UL及纹波电压Uo,并用示波器观察U2和UL波形,记入表9-1。
2)取Rl=240Ω,C=470µ
f重复内容1)的要求,记入表9-1。
3)取Rl=120Ω,C=470µ
注意
1每次改接电路时,必须切断工频电源。
2在观察输出电压波形的过程中,“Y轴灵敏度”选钮位置调好以后,不要再变动,否则将无法比较各波形的脉动情况。
表9-1U2=V
电路形式
UL(V)
ũL(V)
UL波形
RL=240Ω
C=470μf
2、串联型稳压电源性能测试
3、切断工频电源,在图9-3基础上按图9-2连接实验电路。
1)初测
稳压器输出端负载开路,断开保护电路,接通14V工频电源,测量整流电路输入电压U2,滤波电路输出电压Ur(稳压器输入电压)及输出电压Uo。
调节电位器Rw,观察Uo的大小和变化情况,如果Uo能跟随Rw线形变化,这说明稳压电路各反馈环路工作基本正常。
否则,说明稳压电路有故障,因为稳压器是一个深负反馈的闭环系统,只要环路中任一个环节出现故障(某管截止或饱和),稳压器就会失去自动调节作用。
此时可分别检查基准电压Uz,输入电压Ur,输出电压Uo,以及比较放大器和调整管各电极的电位(主要是Ube和Uce),分析它们的工作状态是否都在线形区,从而找出不能正常工作的原因。
排除故障以后就可以进行下一步测试。
2)测量输出电压可调范围
调节滑线变阻器使输出电流Io=100MA。
再调节电位器Rw,测量输出电压可调范围Uomin~Uomax。
且使Rw动点在中间位置附近时Uo=9V。
若不满足要求,可适当调整R1~R2之值。
3)测量各级静态工作点
调节输出电压UO=9V,输出电流IO=100MA,测量各级静态工作点,记入表18-2
表9-2U2=14VUO=9VIO=100MA
T1
T2
T3
UB(V)
UC(V)
UE(V)
4)测量稳压系数
取IO=100MA,按表9-3改变整流电路输入电压U2(模拟电网电压波动),分别测出相应的稳压器输入电压UR及输出直流电压UO,记入表18-3
5)测量输出电阻
取U2=14V,改变滑线变阻器位置,使IO为空载、50MA和100MA,测量相应的UO值,记入表18-4。
6)测量输出纹波电压
取U2=14V,Uo=9V,Io=100mA,测量输出纹波电压ũo,记录之。
7)调整过流保护电路
8)a、断开工频电源,接上保护回路,再接通工频电源,调节Rw及Rl使Uo=9V,Io=100MA此时保护电路应不起作用。
测出T3管各极电位值。
b.逐渐减小RL,使Io增加到120MA,观察Uo是否下降,并测出保护起作用时T3管各极的电位值。
若保护作用过早或迟后,可改变R6之值进行调整。
C用导线瞬时短接一下输出端,测量Uo值,然后去把导线,检查电路是否自动恢复正常工作。
表9-3IO=100MA
测试值
计算值
U2
(V)
UX
UO
S
10
S12
14
S23
17
表9-4I2=14V
测量值
IO(MA)
UO(V)
RO
空载
50
RO12=
100
RO23=
1、9-1所测结果进行全面分析,总结桥式整流、包括滤波电路的特点。
2、根据表9-3和表18-4所测数据,计算稳压电路的稳压系数S和输出电阻Ro,并进行分析。
3、分析讨论实验中出现的故障及其排除方法。
六、预习要求
1、复习教材中有关分立元件稳压电源部分的内容,并根据实验电路参数估算Uo的可调范围及Uo=9V时T1,T2管的静态工作点(假设调整管的饱和压降Uce1s)。
2、说明图9-2中U2、Ur、Uo及ũo的物理意义,并从实验仪器中选择合适的测量仪表。
3、在桥式整流电路实验中,能否用双踪示波器同时观察U2和UL波形为什么?
4、在桥式整流电路中,如果某个二极管发生开路、短路或反接三种情况,将会出现什么问题?
5、为了使稳压电源的输出电压Uo=9V,则其输入电压的最小值Urmin应等于多少?
交流输入电压U2min又怎样确定?
6、当稳压电源输出不正常,或输出电压Uo不随取样电位器Rw而变化时,应如何进行检查找出故障所在?
7、分析保护电路的工作原理。
8、C=470μf怎样提高稳压电源的性能指标(减小S和Ro)?
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