分立元件直流稳压电源设计性实验

串联稳压电源设计性实验

一、实验目的

（1）研究单相式整流、电容滤波及稳压电路的特性。

（2）掌握串联型小功率稳压电源的设计、运算、器件选择、安装和主要技术指标的测试方法。

二、设计课题及性能指标

设计一个串联稳压电路，设计指标如下：

（1）输出电压Uo=9~12V

（2）输出电流Imax≤100

（3）输出保护电流120~150 mA

（4）输入电压220V/50Hz

（5）输出电阻Ro＜0.5Ω

（6）稳压系数S≤0.02

三、实验内容及要求

（1）按题目要求设计电路，画出电路图。提出电路中元器件的型号、标称值和额定值。

（2）组装、调试设计电路，拟定实验步骤，测试设计指标。若测试结果不满足设计指标，重新调整电路参数，使之达到设计指标要求。

（3）写出设计、安装、调试、测试指标全过程的设计报告。

（4）总结完成该实验题目的体会。

四、实验原理与方案选择

1、稳压电源的组成原理

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，保

证输出直流电压更加稳定。

2、方案选择

串联型稳压电源有两种方案可供选择：分立元件串联调整稳压电路和集成稳压块稳压电路。

（1）分立元件串联型稳压电路

典型的串联型稳压电路见下图2所示。是由调整环节，比较放大环节，基准环节和取样环节所组成的电压负反馈闭环系统。

取样环节：由R1、R2和R P组成的分压电路。它将输出电压U0的变化取回一部分U F（称取样电压）送刀比较放大器的基极。

基准环节：由限流电阻R3和稳压管D Z组成，为比较放大器T2的发射极提供一个稳定的基准电压U Z。

比较放大环节：由T2、R4组成，R4为T2的集电极负载电阻。比较放大器对取样电压U F和基准电压U Z的差值进行放大，去控制T1的基极。

调整环节：由基极偏置电阻R4及调整管组成。实际它是一个射极输出器调整管T1起电压调节作用，其C，E极间的管压降U C E1受比较放大器误差电压的控制，由于起电压调节作用的调整管T1与负载是串联的，故称为串联型稳压电路。

图2 分立元件串联型稳压电路

（2）集成稳压块稳压电路

集成稳压器多采用串联型稳压电路，组成框图如图3所示。除基本稳压电路外，常接有各种保护电路，当集成稳压器过载时，使其免于损坏。

图3 三端集成稳压器电路框图

由于分立串联型稳压电路输出电流较大，稳压精度较高，应用广泛，满足本设计指标要求，故本实验采用分立元件串联调整稳压电源。

五、电路设计与参数计算

采用分立串联调整稳压电路的稳压电源总体电路如下图4所示。

图4 分立串联调整式稳压电路

工作原理：详见实验教材125页的实验原理。

1．桥式整流电路

主要参数计算公式：

一般来说，对于功率小于10W的稳压电源，整流二极管选用IN4007就能满足要求。

2．滤波电路

C1取220~470uF，C2常取10~47uF，C3常取100~220uF。

3．电阻的取值

R1取1KΩ，R2取1.5Ω，R3取1KΩ，R4取24Ω，R5取220Ω，RP取330Ω。

1．桥式整流电路

六、安装与调试

1．元器件检测

在将元器件插装到印制电路板上之前，应对所装配的元器件进行检测，保留合格品，更换不合格品。

2．元器件的插装和焊接

这里可以用实验板上的元件直接连线，也可以用面包板直接插接。

3．通电调试与故障排除

通电调试前，应将焊好的电路板认真检查，看看各个元器件有无插错，电容的极性是否正确，三极管（或集成块）的管脚是否正确，整流二极管接反了没有，

确定无误后再通电调试。

通电观察：通电后不要急于测量电气指标，而要观察电路有无异常现象，例如有无冒烟现象，有无异常气味，手摸晶体三极管（或集成电路）外封装，是否发烫等。如果出现异常现象，应立即关断电源，待排除故障后再通电。

4．直流稳压电源主要技术指标的测试

（1）输出电压可调范围的测量

按图4所示接线。电路中的R P的大小，使电源其值为最大和最小，测出对应的输出电压U Omin和U Omax。则该稳压电源输出电压的可调范围为U Omin ~ U Omax。

见电工电子实训教程126页→静态测量→③（按指导书上的抄写）

（2）稳压系数S的测量

见电工电子实训教程126页→动态测量→①（按指导书上的抄写）

（3）输出电阻Ro

见电工电子实训教程126页→动态测量→②（按指导书上的抄写）

（4）最大输出电流和输出保护电流的测量

见电工电子实训教程127页→输出保护→①（按指导书上的抄写），记录此时的电流即为最大输出电流。

六、总结

简单说明设计、焊接、调试中遇到的问题及解决方法，或体会。