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实验 七 集成直流稳压电源设计实验. 一、 实验目的 （1） 了解集成稳压器的特性和使用方法。 （2） 掌握集成稳压器主要性能指标的测试方法。 （3） 学会集成稳压器的设计方法。 （4） 完成全电路理论设计、绘制电路图。. 二、实验仪器及器件 （ 1 ）数字存储 示波器； （ 2 ）数字万用表； （ 3 ）三端集成稳压器 ： LM317 、 LM7912 ； （4） 三极管TIP41 ； （5） 整流二极管 ； （6） 电容器 、 电位器；. 三、预习要求 （1） 预习直流稳压电源电路的组成及工作原理。 （2） 完成电路参数设计，画出正确、完整的实验电路。
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实验七集成直流稳压电源设计实验 一、 实验目的 （1）了解集成稳压器的特性和使用方法。 （2）掌握集成稳压器主要性能指标的测试方法。 （3）学会集成稳压器的设计方法。 （4）完成全电路理论设计、绘制电路图。 二、实验仪器及器件 （1）数字存储示波器； （2）数字万用表； （3）三端集成稳压器：LM317 、LM7912 ； （4）三极管TIP41； （5）整流二极管； （6）电容器、电位器；
三、预习要求 （1）预习直流稳压电源电路的组成及工作原理。 （2）完成电路参数设计，画出正确、完整的实验电路。 （3）明确实验目的，列出主要参数的表达式，设计测试表格。 （4）根据设计任务和要求，计算出元器件的参数。
u u u u u t 0 t 0 0 t 0 t t 0 电源 变压器 整流 电路 滤波 电路 + 稳压 电路 + 220V 50Hz Us Ui Uo - - 四、 实验原理 1 典型直流串联稳压电源工作原理 小功率稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组成，如图1所示。 (a) 稳压电源的组成框图 （b）整流与稳压过程 图1稳压电源的组成框图及整流与稳压过程
2直流稳压电源的主要性能 （1）输出电压Uo（可在空载下测量）。 （2）最大负载电流Iomax（稳压电源的最大负载电流）。 （3）纹波电压△uo（在输出uo上的毫伏级的交流分量）。 （4）稳压系数Su（电压调整率）指在负载电流不变情况下， 输入电压变化引起的输出电压的相对变化， 即： Su =（△Uo/Uo）/（△Ui/Ui）。 （5）输出电阻Ro 。
LM317 3 2 Vref R1 1 Vi Vout IAdj R2 Vref=1.25V典型值 3、三端集成稳压器的工作原理 稳压电路是直流稳压电源的核心。所以必须加入稳压电路才能输出稳定的直流电压。 (1）可调三端正电压稳压器LM317，在输出电压范围为1.2V-37V，能够提供1.5A电流。 图 2 工作时LM317建立并保持输出与调节端之间1.25V的标称参考电压（Vref）。这一参考电压由R1（见图2）转换编程电流(IPROG)，该恒定电流经R2到地。稳压输出电压由下式给出：Vout=Vref(1+R2/R1)+IAdjR2
（2） 固定电压输出稳压器 常见的有CW78（LM78）系列三端固定式正电压输出集成稳压器；CW79（LM79）系列三端固定式负电压输出集成稳压器。三端是指稳压电路只有输入、输出和接地三个接地端子。型号中最后两位数字表示输出电压的稳定值，有5V、6V、9V、15V、18V和24V。。典型稳压电路见图3所示。 图3 固定式三端稳压器与应用电路
五、基础实验内容及要求 说明:用LM317产生正电压12V电源在实验箱是实现，另外-12V电源实验课上不做，学生可以在老师的指导下有意愿的焊接在电路板上。 1 电源变压器参数测量 图5所示220V交流电压V1变换为整流电路所需要的交流电压Us。 实验室给定变压器参数测量：测量结果填入表1中。 表1变压器的测量（交流电压档测量） 图5
五、基础实验内容及要求 2、整流和滤波电路的参数测量 电路如图6所示。改变电容的大小，观测和测量Ui。计算整流系数K=Ui/Us(Ui直流、Us交流有效值),将相应的结果填入表2中 操作步骤： 1 选用副边电压Us=18V。将变压器副边④,⑤相连，③,⑥作为电路输入。 2 改变电容大小测量 表2 整流滤波电路测量
五、基础实验内容及要求 3、集成稳压器性能测试 测试电路如图7所示（在实验箱上操作） 变压器副边选择18V输出（具体操作：测量时变压器副边④,⑤相连，③,⑥作为us1电压，即副边电压。（us1=18v） 步骤：向上调节RW至最上端，测量Uo1的最大值；向下调节RW至最下端，测量Uo1的最小值，将测量结果填入表3中 图7 表 3 测量输出直流电压Uo1的可调范围
五、基础实验内容及要求 （2）稳压系数的测量(调节输出电压为12V时，以LM317电路为例） 电路如图7所示，先取交流电压Us=18V, 分别测量Ui1、Uo1；再取Us’=21V后，测量Ui2、Uo2 ，计算SV。将测量的结果填入表4中。则稳压系数为：SV=(ΔUo1/Uo1)/(ΔUs1/Us1) 表4稳压电源性能测试表 （3）纹波电压的测量(调节输出电压为12V时，以LM317电路为例) 用示波器观察Vo的纹波峰峰值，（此时Y通道输入信号采用交流耦合AC），测量Vop-p的值（约几mV）。
六、扩展实验内容及要求 1 最大电流Iomax测试。 电路图如图8所示，测试Iomax时，由于大功率负载在大电流的情况下，受温度影响，负载电阻值会发生变化，不利于改变负载电阻方式来测量输出电流，因此采用大功率三极管Q1和电位器RV1组成的电流负载电路来测试最大输出电流。 Iomax（注意：记录Iomax后立即将向下调节RV1使其位于最下端，以减小稳压器功耗，避免烧毁稳压器）。 图8 测量步骤：（1）断开电源，连接电流负载电路，使RV1位于最下端，将一块万用表至于电流测试档（mA档)后串入电流测试处，另一块万用表置于直流电压档监测Uo1；（2）接通电源，观察Io，记录下Uo1的值，计算0.95 Uo1值；（3）向上缓慢调节RV1使Io增加、Uo1下降，当Uo1下降至0.95 Uo1值，记录电流表中的读数，此电流就是Iomax（注意：记录Iomax后立即将向下调节RV1使其位于最下端，以减小稳压器功耗，避免烧毁稳压器）。
六、扩展实验内容及要求 2.扩大输出电流（以LM317为例） LM317最大输出电流为1A，若要求更大电流输出，可以在基本用于电路的基础上接大功率晶体管T以扩大电流，如图5所示。LM317稳压器的输出电流为晶体管T的基极电流，负载所需要大电流IL由大功率晶体管T提供，为发射极电流，因而最大负载电流 ILmax=IEmax=(1+β)Io 式中B为T的电流放大系数，Io为LM317稳压器的额定输出电流。 由于输出电压Uo=UBE+Uo`,可用调整电阻Rv1改变流过LM317的控制电流的方法来调整Uo`，则输出电压Uo=Uo`+UBE。 调节Rv1使输出电压为5V，改变负载电阻RL的值，若RL不可调，可以选用可变负载电阻来完成。测量最大输出电流Ilmax值。Ilmax= A。 注意输出负载的调节，用两块数字万用表监视调试，当电压下降5%时，记下此时的电压和电流（Iomax）,马上改变Rv使输出电压回到12V。
七、实验报告要求 1.设计题目和实验内容。 2.写出测量步骤和电路中各参数的计算结果。 3.画出标有元件值的电路图。 4.记录性能指标的测试过程。 5.整理实验数据，并与理论值进行比较。分析误差原因。 八、注意事项 1.实验时要对各个功能模块电路进行单个测试，需要时可设计一些临时电路用于调试。 2.测试电路时，必须要保证接法正确，才能打开电源，以防元器件烧坏。 3.注意LM317芯片的输入输出管脚和桥式整流电路中二极管的极性，不应反接。 4.按照原理图联接时必须要保证可靠接地。
九、实验总结 1.通过实际测试该电路形式和选择的设计参数能满足设计指标的要求。 2.稳压电源的输出内阻和稳压系数是稳压电源的关键指标,设计时应考虑指标的要求。 3.设计中如何减小纹波电压。 4.对所测结果进行全面分析，总结桥式整流、 电容滤波电路的特点。 5.根据所测数据，计算稳压电路的稳压系数S和输出电阻R0，并进行分析。 6.分析讨论实验中出现的故障及其排除方法。
