实验五 自制直流稳压电源

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。

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2

2

2

,sin 2U t U u ω=

为其有效值。当2u 为正半周时，D 1、

D 3导通，D 2、D 4截止，电流由A 点流出，经D 1、R L 、D 3流入B 点，因而负载R L 上的电压等于变压器副边电压（设D 1，D 2，D 3和D 4为理想二极管），即2

u u o

=。当2

u 为负半周时，D 2、

D 4导通，D 1、D 3截止，电流由B 点流出，经D 2、R L 、D 4流入A 点，因而负载R L 上的电压等于变压器副边电压的负值，即2

u u o

-=。这样，在负载电阻R L 上在2

u 的整个周期内都有

电流通过，而且方向不变，输出电压222||sin ||sin |o u u t t ωω===。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）。2u 在一周期内的平均值等于0，而整流后输出电压在一周期内的平均值（即直流电压）

2220

220

)(9.02

2)(sin 21

)(|sin 2|

U U t td U t d t U U AV o ≈=

=

=

⎰

⎰

π

ωωπωωπ

π

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R L 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）。负载电压中的纹波（交流信号）越小，滤波效果越好，负载平均电压)(AV o U 就越高。而R L C 越大，电容放电速率

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 2

)5~3(T C R L

=

如电网的频率为50Hz,则T=20m S ,

C R L

一般取（30~50）ms 。当2

)5~3(T C R L

=时，负

载电压的平均值2)(2.1U U AV o ≈,实际电路中，电容取值一般较大，2)(3.1U U AV o ≈。 4.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 所组成的稳压电路，如图4所示。输入电压I U 是整流滤波后的输出电压，输出电压o U 就是稳压管的稳定电压Z U ，R L 是负载电阻。

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o U 就基本稳定。 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

Z o

U R R R R U )1(3

22

1+''++

=

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8~30V，应用时一般取值为9~12V。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15~30V，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。

7912输入电压允许值为-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

5.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