直流电源实验报告

集成稳压电源的性能测试

一、实验目的

1.了解桥式整流电路的原理，以及输入、输出电压间的数量关系。

2.认识滤波器的作用，理解变压器参数的选择方法。

3.了解集成稳压块的性能及其测试方法。

4.了解三端固定式集成稳压块的性能及其测试方法。

二、实验器材

1．双踪示波器1台

2．数字万用表1台

3.元件：电容(0.1m、470m)，电位器（1K、10K）、电阻（27W、240W、120W）

三、实验原理

1．稳压电路

采用集成器件，则对输入电压和负载的变化，或者是二者同时变化，都具有良好的稳压性能。三端集成稳压器件是最常用的集成器件之一，其输出有正负之分，以及固定式和可调式之分。

2．整流滤波电路的输出电压

当负载为纯电阻时，在理想情况下全波整流输出的直流电压是变压器副边电

压有效值V2的0.9倍。当加入滤波电容器后由于电容的储能作用，不仅使整流输出的脉动电压趋于平滑，而且还提高了输出直流电压的平均值，其值视滤波电

容和负载电阻的大小而定。输出直流电压的范围可由下式确定，即

在工程技术中，一般取

3．稳压电源的主要性能指标

稳压电源的主要性能指标有：电压调节范围、电压调整率、内阻和纹波系数等。纹波系数r是反映输出电压中所含交流分量的程度，并希望交流分量愈小愈好，

系数γ用输出电压中交流分量的总有效值与直流分量值之比来表示，即：

电压调整率S D，就是指当负载不变，交流电网电压变化±10%时，输出电压的

变化程度，且用输出电压相对变化的百分数来表示，即：。

电源内阻Ro是指在输入电压不变，负载变化时，输出电压的变化程度，并用输出电压的变化与输出电流的变化之比来表示，即：。

4．三端固定式集成稳压电源

三端固定式集成稳压电源最常用的产品为CW78XX系列和CW79XX系列，图11-1为它们的外形及管脚排列图。两种系列均在5V~24V范围内有7种不同的输出电压挡次，但7800系列输出为正电压，而7900系列输出为负电压，最大输出电流均可达1.5A。型号中最末两位数字表示它们输出稳定电压的数值，例如CW7805型表示稳压输出电压为+5V，CW7912型表示

图11-1 CW78XX及

CW79XX系列外形图

稳压输出电压为-12V。图11-2为两种稳压电源的典型应用电路。其中输入端电容Ci用以旁路高频干扰脉冲及改善纹波。输出端电容Co起改善瞬态响应特性、减小高频输出阻抗的作用，Ci、Co最好采用漏电流小的钽电容，如果采用电解电容，则电容量应比图中增加十倍。

图11-2 典型应用电路（a）、（b）

图11-3所示是由CW78XX集成稳压块构成的实用电路。设计任务的主要内容是根据性能指标的要求正确选定集成稳压块、变压器T、整流二极管VD及滤波电容器C。

图11-3 集成稳压电源实用电路

五、实验内容

方案1：

三端集成稳压电路实验电路如图11-4所示，它由单相变压器提供电源给由4只二极管组成的桥式整流电路，整流输出经电容滤波、CW317集成块稳压后向负载供电。为研究方便，整流、滤波、稳压及负载四部分电路分开设置，可用短路线连结后组成完整的整流滤波、稳压电路。电阻RL(120)为整流滤波稳压电路的负载。当调节电位器RW1(10kW)时，可改变稳压器的输出电压Vo。

图11-4 三端集成稳压电路

1.整流电路的测试

按图11-5接线，用数字万用表交流电压挡测量变压器副边电压V2(14V)，用数字万用表直流电压挡测量输出电压的直流分量，再用数字万用表交流电压挡测量输出电压的交流分量，最后用示波器分别观察输入电压V2和输出电压的脉动波形（V2和无公共地点，不能同时观察），并将上述测量结果绘入表11-1中。

图11-5 整流电路的测试

表11-1 整流电路的测试

2.整流滤波电路的测试

照图11-6接线，按实验步骤（1）进行测试，并记入表11-1中。

图11-6 整流滤波电路的测试

3.集成稳压电源的测试

按图11-4连接除负载电阻外的所有断路处，即组成整流、滤波及稳压电路，再按下述要求分项测试。要注意，在测试稳压电源参数时，应记录至少四位有效数。

1)电压调节范围的测试。

将RW1反时针旋到底后，用数字万用表直流电压挡测量最小输出电压Vomin，再将RW1顺时针旋转到底，测量最大输出电压Vomax，则稳压电源的输出范围是Vomin~Vomax，记入表11-2中。

表11-2 电压调节范围的测试

2)电源内阻Ro的测试。

保持V2不变，在不接入负载（IL=0）时，调节RW1，使Vo=12V；然后再将负载接入，测出此时的Vo及负载电流IL，计算Ro的值并填入表11-3中。表11-3 电源内阻Ro的测试

3)纹波系数r的测试。

保持Vo=12V和IL=100mA不变，用数字万用表交流电压挡测出输出电压Vo 的交流分量，计算出r后再填入表11- 4中。

表11- 4 纹波系数r的测试

4)设计实验：电压调整率SD的测试。

在变压器副边电压V2为14V条件下, 调节RW1，使Vo=12V，IL=100mA，

然后利用实验箱上提供的1KΩ电位器，设计实验电路，使V2可以在±10%范围内上升和下降，将设计方案交指导老师签字后连接电路，调节1K电位器使V2上升或下降时测出对应的Vo，计算SD并分别填入表11-5中。

表11-5 电压调整率SD的测试

方案2：

设计固定式集成稳压电源。

1．设计原则

1)集成稳压器

集成稳压器的输出电压Vo应与稳压电源要求的输出电压的大小及范围相同。稳压器的最大工作电流IOM

式中，Vomax是最大输出电压；Vomin是最小输出电压；（Vi-Vo）min是稳压器的最小输入输出压差；（Vi-Vo）max是稳压器的最大输入输出压差。2)电源变压器

通常根据变压器副边输出的功率Po来选购（或自绕）变压器。对于容性负载，变压器副边的输出电压V2与稳压器输入电压Vi的关系为Vimin/(1.1~1.2)≤V2≤Vimax/(1.1~1.2)，在此范围内，V2越大，稳压器的压差越大，功耗也就越大，一般取副边电压

副边输出电流有效值

3)整流二极管及滤波电容

整流二极管VD1~VD4的反向击穿电压VRM应满足

其额定工作电流应满足

滤波电容C的容量可由下式估算