串联型直流稳压电源.doc

串联型直流稳压电源
实验目的
研究单相式整流`电容滤波电路的特性。
掌握串联型晶体管稳压电源主要技术指标的测试方法。
实验原理
电子设备一般都需要直流电源提供电。这些直流电除了少数直接利用于电池和直流发电机外，大多数是采用把交流电（市电）转变为直流电的直流稳压电源。

图9-1直流稳压电源框图
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。电网供给的交流电压U1（220V，50HZ）经电源变压器降压后，得到符合电路需要的交流电压U2，再用滤波器滤去其交流分量，就可得到比较平直的直流电压U3。但这样的直流输出电压，还是会随交流电网电压的波动或负载的变动而变化。在对直流供点要求比较高的场合，还需要使用稳压电路，一保证输出直流电压更加稳定。
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
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。
最大负载电流Icm
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
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。
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
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=470µf重复内容1）的要求，记入表9-1。
3）取Rl=120Ω,C=470µf重复内容1）的要求，记入表9-1。

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=240ΩRL=240Ω
C=470μfRL=240Ω
C=470μf
串联型稳压电源性能测试
切断工频电源，在图9-3基础上按图9-2连接实验电路。
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。
测量