串联稳压电路-模电实验

串联稳压电路-模电实验

实验十一 串联稳压电路

一、实验目的

1、 研究单相桥式整流、电容滤波电路的特性。

2、 掌握串联型晶体管稳压电源主要技术指标的测试方法。

二、实验原理

电子设备一般都需要直流电源供电。这些直流电除了少数直接利用干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11－1 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11－1 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，然后由整流电路变换成方向不变、大小随时间变化的脉动电压u3，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uI。但这样的直流输出电压，还会随交流电网电压的波动或负载的变动而变化。在对直流供电要求较高的场合，还需要使用稳压电路，以保证输出直流电压更加稳定。

图11－2 是由分立元件组成的串联型稳压电源的电路图。其整流部分为单相桥式整流、电容滤波电路。稳压部分为串联型稳压电路，它由调整元件（晶体管T1）；比较放大器T2、R7；取样电路R1、R2、RW，基准电压DW、R3等组成。整个稳压电路是一个具有电压串联负反馈的闭环系统，其稳压过程为：当电网电压波动或负载变动引起输出直流电压发生变化时，取样电路取出输出电压的一部分送入比较放大器，并与基准电压进行比较，产生的误差信号经T2放大后送至调整管T1的基极，使调整管改变其管压降，以补偿输出电压的变化，从而达到稳定输出电压的目的。

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图22－2 串联型稳压电源实验电路

由于在稳压电路中，调整管与负载串联，因此流过它的电流与负载电流一样大。

稳压电源的主要性能指标:

1、 输出电压U0和输出电压调节范围

UO

R1 RW R2

Z UBE2）

R2 RW

调节RW可以改变输出电压U0。 2、 最大负载电流I0m 3、 输出电阻R0

输出电阻 R0 定义为：当输入电压UI（指稳压电路输入电压）保持不变，由于负载变化而引起的输出电压变化量与输出电流变化量之比，即 RO

△UO△IO

UI＝常数

4、 稳压系数S （电压调整率）

稳压系数定义为：当负载保持不变，输出电压相对变化量与输入电压相对变化量之比，即

S

△UO/UO

△UI/UI

RL 常数

由于工程上常把电网电压波动±10％做为极限条件，因此也有将此时输出电压的相对变化△U0／U0做为衡量指标，称为电压调整率。 5、 纹波电压

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输出纹波电压是指在额定负载条件下，输出电压中所含交流分量的有效值（或峰值）。

三、实验设备与器件

1、 可调工频电源 2、 双踪示波器 3、 交流毫伏表 4、 直流电压表

5、 直流毫安表 6、 滑线变阻器200Ω/1A 7、 晶体三极管 3DG6×2(9011×2)，3DG12×1(9013×1) 晶体二极管 IN4007×4 稳压管 IN4735×1

电阻器、电容器若干

四、实验内容 1、 整流滤波电路测试

按图11－3 连接实验电路。取可调工频电源电压为16V， 作为整流电路输入电压u2。

图11－3 整流滤波电路

1) 取RL＝240Ω ，不加滤波电容，测量直流输出电压UL 及纹波电压并用示波器观察u2和uL波形，记入表11－1 。

2) 取RL＝240Ω ，C＝470μf ，重复内容1)的要求，记入表11－1。

3) 取RL＝120Ω ，C＝470μf ，重复内容1)的要求，记入表11－1。 表11-1 U2＝16V

L

，

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注意

①每次改接电路时，必须切断工频电源。

②在观察输出电压uL波形的过程中，“Y 轴灵敏度”旋钮位置调好以后，不要再变动，否则将无法比较各波形的脉动情况。

2、串联型稳压电源性能测试

切断工频电源，在图11－3基础上按图11－2连接实验电路。 1) 初测

稳压器输出端负载开路，接通16V工频电源， 测量整流电路输入电压U2，滤波电路输出电压UI（稳压器输入电压）及输出电压U0。调节电位器RW，观察U0的大小和变化情况，如果U0能跟随RW线性变化，这说明稳压电路各反馈环路工作基本正常。否则，说明稳压电路有故障，因为稳压器是一个深负反馈的闭环系统，只要环路中任一个环节出现故障（某管截止或饱和），稳压器就会失去自动调节作用。此时可分别检查基准电压UZ，输入电压UI，输出电压U0，以及比较放大器和调整管各电极的电位（主要是UBE和UCE），分析它们的工作状态是否都处在线性区，从而找出不能正常工作的原因。排除故障以后就可以进行下一步测试。

2) 测量输出电压可调范围

接入负载RL（滑线变阻器），并调节RL，使输出电流I0≈100mA。再调节电位器RW， 测量输出电压可调范围U0min～U0max。且使RW动点在中间位置附近时U0＝12V。若不满足要求，可适当调整R1、R2之值。

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3) 测量各级静态工作点

调节输出电压U0＝12V，输出电流I0＝100mA ， 测量各级静态工作点，记入表11－2。

表11-2 U2＝16V U0＝12V I0＝100mA

4) 测量稳压系数S

取I0＝100mA，按表22－3改变整流电路输入电压U2（模拟电网电压波动），分别测出相应的稳压器输入电压UI及输出直流电压U0，记入表11－3。 5) 测量输出电阻R0

取U2＝16V ，改变滑线变阻器位置，使I0为空载、50mA和100mA，测量相应的U0值，记入表11－4。

表11－3 I0＝100mA 表11-4 U2＝16V

6) 测量输出纹波电压

取U2＝16V ，U0＝12V，I0＝100mA ，测量输出纹波电压U0，记录之。 五、实验总结

1、 对表11－1 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。

2、 根据表11－3和表11－4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。

3

、 分析讨论实验中出现的故障及其排除方法。 六、预习要求

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1、 复习教材中有关分立元件稳压电源部分内容， 并根据实验电路参数估算U0的可调范围及U0＝12V时T1，T2管的静态工作点（假设调整管的饱和压降UCE1S≈1V ）。

2、 说明图11－2 中U2、UI、U0及适的测量仪表。

3、 在桥式整流电路实验中，能否用双踪示波器同时观察 u2和uL波形，为什么？

4、 在桥式整流电路中，如果某个二极管发生开路、 短路或反接三种情况，将会出现什么问题？

5、 为了使稳压电源的输出电压U0＝12V，则其输入电压的最小值UImin 应等于多少？交流输入电压U2min 又怎样确定？

6、 当稳压电源输出不正常，或输出电压U0不随取样电位器 Rw而变化时，应如何进行检查找出故障所在？

7、 怎样提高稳压电源的性能指标（减小S 和R0）？

的物理意义， 并从实验仪器中选择合

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