1、 电子技术实验（模拟电子技术部分）教材 授课班级及专业：2009 级电子信息科学与技术专业 授课时间：2011 年下学期 袁放成编1实验五 自制直流稳压电源一 实验目的1.熟悉桥式全波整流电路。2.了解电容滤波作用。3.了解集成稳压器的特性及使用方法。4.掌握用三端集成稳压器制作直流稳压电源的技术。5.掌握直流稳压电源主要参数的测试方法二 实验原理 1.直流稳压电源的组成直流稳压电源一般由电源变压器、整流电路、滤波电路及稳压电路所组成，基本框图如图 1 所示。图 1 直流稳压电源方框图各部分的作用如下：1）电源变压器的作用是将电网 220V、50Hz 的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电
2、压（起交流降压作用） 。2）整流电路的作用是将交流电压变换成脉动的直流电压。3) 滤波电路的作用是滤除纹波，输出平滑的直流电压。4）稳压电路的作用是对滤波后的直流电压采取稳压措施降低负载变化及输入电压变化对输出电压的影响。2.整流电路原理常用的整流电路有半波整流、全波整流、桥式整流及倍压整流等。实验电路中采用桥式整流，电路如图 2 所示。电子技术实验（模拟电子技术部分）教材 授课班级及专业：2009 级电子信息科学与技术专业 授课时间：2011 年下学期 袁放成编2图 2 (a)桥式整流电路 (b)简化画法图 2 中设变压器副边电压 为其有效值。当 为正半周时，222,sinUtu2uD1、D
3、 3导通，D 2、D 4截止，电流由 A 点流出，经 D1、R L、D 3流入 B 点，因而负载 RL上的电压等于变压器副边电压（设 D1，D 2，D 3和 D4为理想二极管） ，即 。当 为负半周2o2时，D 2、D 4导通，D 1、D 3截止，电流由 B 点流出，经 D2、R L、D 4流入 A 点，因而负载 RL上的电压等于变压器副边电压的负值，即 。这样，在负载电阻 RL上在 的整个周2uo2u期内都有电流通过，而且方向不变，输出电压 。2|sin|sin|Utt在图 1 所示整流后的波形，上面的为半波整流波形，下面的为桥式整流波形（全波波形） 。在一周期内的平均值等于 0，而整流后输
4、出电压在一周期内的平均值（即直流电压）2u 2220220)( 9.0)(sin1)(|sin| UtdtdUAVo 3.电容滤波原理滤波电路用于滤去整流输出电压中的纹波（交流成份） ，一般由电抗元件组成，有并联电容滤波电路、串联电感滤波电路、电容和电感组合滤波电路，小功率电源电路中，多用电容滤波电路，大功率电源电路中，多用电感滤波电路。实验电路中用并联电容滤波电路，见图 3 所示。图 3 （a）整流滤波电路 (b)经电容滤波后负载电阻 RL 上的电压波形（实线）电容滤波是利用电容器在充电时储能，在放电时释放能量，使负载电压比较平滑，即电容 C 具有平波的作用（其滤波过程详见理论课教材第十章）
5、 。负载电压中的纹波电子技术实验（模拟电子技术部分）教材 授课班级及专业：2009 级电子信息科学与技术专业 授课时间：2011 年下学期 袁放成编3（交流信号）越小，滤波效果越好，负载平均电压 就越高。而 RLC 越大，电容放)(AVoU电速率越慢，则负载电压中的纹波成份越小，为了得到平滑的负载电压，一般取253(TCRL如电网的频率为 50Hz,则 T=20mS, 一般取（3050 ）ms 。当 时，L 2)53(TL负载电压的平均值 ,实际电路中，电容取值一般较大， 。2)(.1UAVo )(.1UAVo4.稳压电路1）稳压二极管稳压电路 最简单的稳压电路是稳压二极管和限流电阻 R 所组
6、成的稳压电路，如图 4 所示。输入电压 是整流滤波后的输出电压，输出电压 就是稳压管的稳定电压 ，R L 是负IUo Z载电阻。图 4 稳压二极管组成的稳压电路(虚线框内)在稳压二极管稳压电路中，只要能使稳压管始终工作在稳压区，输出电压 就基本稳oU定。2）串联型稳压电路稳压二极管稳压电路输出电流较小，输出电压不可调，不能满足很多场合下的应用。串联型稳压电路以稳压管作基本稳压元件，利用晶体管的电流放大作用增大负载电流，并在电路中引入深度电压负反馈使输出电压稳定，且改变反馈网络参数可使输出电压可调。图 5(a)为具有放大环节的串联型基本稳压电路，输出电压ZoUR)1(32电子技术实验（模拟电子技
7、术部分）教材 授课班级及专业：2009 级电子信息科学与技术专业 授课时间：2011 年下学期 袁放成编4图 5 具有放大环节的串联型稳压电路电路中引入了深度电压负反馈，输出电阻趋近于零，因而输出电压相当稳定。图5(b)所示为图 5(a)的常见画法。3）集成稳压器集成稳压器一般为集成串联型稳压电路，从外形上看有三个引脚，分别为输入端、输出端和公共端（或调节端） ，因而称为三端集成稳压器。常用的小功率三端集成稳压器有固定输出正电压的 7800 系列（7800 系列的后两位数字表示输出电压值，如 7812，输出电压为 12V） 、固定输出负电压的 7900 系列(7900 系列的后两位数字表示输出
8、电压值，如 7912，输出电压为-12V ） 、可调正电压输出的 LM317（LM117，LM217适用不同温度范围）系列和可调负电压输出的 LM337(LM237， LM137适用不同温度范围) 系列等。实验电路采用固定输出电压的三端集成稳压器 7805、7812 和 7912，它们固定输出电压分别为+5V、+12V 和-12V。7805 输入电压允许值为 830V，应用时一般取值为 912V。允许最大输出电流为1.5A，应用时一般不超过 1.0A。7812 输入电压允许值为 1530V，应用时一般取值为 1622V。允许最大输出电流为1.5A，应用时一般不超过 1.0A。7912 输入电压
9、允许值为-15-35V，应用时一般取值为-16-22V。允许最大输出电流为 1.5A，应用时一般不超过 1.0A。7800 系列和 7900 系列的引脚如图 6 和图 7 所示。图 6 7800 系列引脚排列 图 7 7900 系列引脚排列 电子技术实验（模拟电子技术部分）教材 授课班级及专业：2009 级电子信息科学与技术专业 授课时间：2011 年下学期 袁放成编55.实验参考电路实验电路如图 8 所示， 电路中整流桥堆型号为 RS204（也可用其它型号的）,其二图 8 实验电路 极管的最大整流电流 IF为 2A，其引脚排列如图 9 所示。图 9 整流桥堆引脚图图 8 电路中电容 C1、C
10、 2 为滤波电路电容，电容 C3、C 4、 C9 用于抵消输入线较长时的电感效应，以防止电路产生自激振荡。电容 C5、C 6 、 C10 用于减小输出端的纹波电压。电容 C7、C 8，C 11 用于消除输出电压中的高频噪声。6.稳压电路的性能指标（即稳压电源的性能指标）稳压电源的技术指标分为两种：一种是特性指标，包括输入电压、输出电压、输出电流及输出电压的调节范围；另一种指标是用来衡量输出直流电压的稳定程度，包括稳压系数、电压调整率、输出电阻、电流调整率、温度系数及纹波电压等，这些质量指标的含义，简述如下：1）稳压系数在负载电阻及温度一定的情况下，由于输入电压的不稳定性而引起输出电压发生变化，
11、用稳压系数来描写输出电压的这种不稳定性，稳压系数定义为电子技术实验（模拟电子技术部分）教材 授课班级及专业：2009 级电子信息科学与技术专业 授课时间：2011 年下学期 袁放成编60,|/TIIoyUS可见稳压系数越小，输出电压越稳定。2）电压调整率在负载电阻及温度一定的情况下，由于市电电源电压存在波动性（一般波动范围在10%以内） ，而引起输入电压的不稳定性导致输出电压发生变化，一般用电压调整率来描写输出电压的这种不稳定性，电压调整率定义为输入电压变化 10%时引起输出电压的变化，单位为 mV。或用相对变化率来表示电压调整率，即 oTIoVOOUS,0|%13）输出电阻在输入电压及温度一
12、定的情况下，由于负载变化引起输出电流与输出电压发生变化，这种不稳定性用输出电阻来描写，输出电阻定义为0,|TUoIR可见输出电阻越小，输出电压越稳定。4）电流调整率（负载调整率）在输入电压及温度一定的情况下，负载电流从零变化到最大值时，输出电压的相对变化，即 oTUoI IOS,0|%15）温度系数在输入电压及负载电阻一定的情况下，由于温度的变化引起输出电压发生变化，这种不稳定性用温度系数来描写，温度系数定义为0,|IoUITS6）纹波电压指稳压电路输出端交流分量的有效值，一般为毫伏数量级。三 实验仪器数字万用表 双踪示波器（型号：SS-7802A）电子技术实验（模拟电子技术部分）教材 授课班
13、级及专业：2009 级电子信息科学与技术专业 授课时间：2011 年下学期 袁放成编7四 实验内容1制作+5V、12 三路固定输出直流稳压电源电路。2测量直流稳压电源电路的性能指标。五 实验步骤 1.参照图 8 在电路板上制作+5V、12 三路固定输出直流稳压电源电路。2.将电路与电源变压器连接，合上电源，测试整流滤波的输出电压即 7812 和 7912 的输入电压，将数据填入数据记录表 1。3.测量三路开路输出电压大小，将数据填入数据记录表 1。4.分别测量+5V、12V 三路固定输出直流稳压电源电路的电流调整率（即负载调整率） 。测试方法：在满负载条件下(即最大输出电流条件下, 本实验设最
14、大输出电流为 0.8A), 测量各路输出电压。本实验以滑线变阻器作为负载,调节滑线变阻器的滑动端,使输出电流为 0.8A，记录下对应的输出电压，将数据分别填入数据记录表 2，3，4，则电流调整率为 %10|O2USI式中 为开路输出电压， 为带负载时的输出电压。1OU25.测量纹波电压在满负载条件下，用示波器测量输出端的交流电压的峰-峰值，将数据分别填入数据记录表 2，3，4。六 思考题1.影响稳压电源输出电压稳定性的因素有哪些？七 注意事项1.本实验电路具有较高电压（输入端）及较大电流的特性，测试电路时应倍加注意人身安全。2电源变压器次级端有三条引出线，要注意通电时其中任意两条不能短路，如短
15、路则电源变压器因电流过大将立即烧坏。3.电路焊接要认真，元器件排列尽量整齐，杜绝虚焊。4.电源变压器电路由实验室提供，但要注意制作好保险管与电源变压器的接口端以方便连接,接口端插针的间距最好在 2cm 以上,以防止接线端两鳄鱼夹短路。5.输出端将要接负载测试性能参数，所以也要制作好接口端。电子技术实验（模拟电子技术部分）教材 授课班级及专业：2009 级电子信息科学与技术专业 授课时间：2011 年下学期 袁放成编8参考教材1.电子技术基础实验电子电路实验设计仿真 （第二版） ，华中理工大学电子学教研室编， 陈大钦主编，高等教育出版社，2000 年 6 月2.电子技术基础实验与课程设计 （第二
16、版） ，高吉祥 主编，电子工业出版社，2005 年 2 月3.模拟电子技术基础 （第三版）清华大学电子学教研组编 童诗白主编，高等教育出版社，1988 年 5 月2011.7.附录：实验五 自制直流稳压电源数据记录表格数据记录表 1 输入电压及开路输出电压测量UI/V(7812)UI/V(7912)UI/V(7805)UO/V(7812)UO/V (7912) UO/V(7805)数据记录表 2 +5V 电源电流调整率及纹波电压的测量负载电流/A UO /V 电流调整率 Sl(%)纹波电压(mV)0.8数据记录表 3 +12V 电源电流调整率及纹波电压的测量负载电流/A UO /V 电流调整率 Sl(%)纹波电压(mV)0.8数据记录表 4 -12V 电源电流调整率及纹波电压的测量负载电流/A UO /V 电流调整率 Sl(%)纹波电压(mV)0.8电子技术实验（模拟电子技术部分）教材 授课班级及专业：2009 级电子信息科学与技术专业 授课时间：2011 年下学期 袁放成编5
