直流穩(wěn)壓電源電路實(shí)驗(yàn)

1、. . 直流穩(wěn)定電源電路實(shí)驗(yàn)1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解直流穩(wěn)定電源電路的原理構(gòu)造、性能，掌握直流穩(wěn)定電源的設(shè)計(jì)方法。2.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:參見附錄實(shí)驗(yàn)五、直流穩(wěn)定電源電路實(shí)驗(yàn)5.1 串聯(lián)式直流可調(diào)穩(wěn)壓電源5.1.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?a LM317內(nèi)部構(gòu)造及外部元件bLM317引腳圖圖5.1 LM317 內(nèi)部構(gòu)造及引腳圖1. 了解串聯(lián)式直流電源電路的原理構(gòu)造、性能。2掌握使用串聯(lián)式集成穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)直流穩(wěn)定電源的方法。5.1.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、采用串聯(lián)式集成穩(wěn)壓器構(gòu)成可調(diào)直流穩(wěn)定電源電路；2、測(cè)量各項(xiàng)性能指標(biāo)，了解提高性能的方法。5.1.3 實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)電路說明3端可調(diào)式穩(wěn)壓器的典型產(chǎn)品有LM317 (正電壓輸出)和LM3

2、37(負(fù)電壓輸出)。LM317的內(nèi)部構(gòu)造及外部引腳如圖5.1所示，它的內(nèi)部電路包括比較放大器(又稱誤差放大器)、偏置電路(圖中未畫)、恒流源電路、帶隙基準(zhǔn)電壓源、保護(hù)電路和調(diào)整器。它的公共端改接到輸出端，器件本身無(wú)接地端，所以消耗的電流均從輸出端流出。內(nèi)部的基準(zhǔn)電壓(典型值1.25V接至誤差放大器的同相端和調(diào)整端(ADJ)之間，并由一個(gè)恒流特性很好的超級(jí)恒流源供電，提供50A的恒流，該電流從ADJ端流出。特別情況下，假設(shè)將ADJ端接地，LM317就構(gòu)成輸出電壓為1.25V的3端固定式穩(wěn)壓器。假設(shè)在外部接上調(diào)節(jié)電阻R1、R2后，輸出電壓為5.2圖5.2所示為L(zhǎng)M317的典型應(yīng)用電路。圖中R1、R

3、2構(gòu)成取樣電阻；C2用于濾除R2兩端的紋波，使之不能經(jīng)放大后從輸出端輸出。 VD2是保護(hù)二極管，一旦輸入或輸出發(fā)生短路故障，由VD2給C2提供泄放回路，防止C2經(jīng)過LM317內(nèi)部放電而損壞芯片。C1的作用是防止輸出端產(chǎn)生自激振蕩，VD1起輸入端短路保護(hù)作用。5.1.4 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及所需元件1. 所需元件與設(shè)備：傳感器實(shí)驗(yàn)主板；3端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器 LM317 ×1；二極管 1N4002 ×2；電解電容 470F/16V ×1；電解電容 100F/16V ×1；電解電容 10F/25V ×1；3296多圈電位器 2k×1;電阻 120&#

4、215;1；電阻 47/2W×1。跳線假設(shè)干，萬(wàn)用表1臺(tái)。5.1.5 實(shí)驗(yàn)步驟1按圖5.2接好電路；2接通電源，用萬(wàn)用表測(cè)量LM317輸入端電壓，再測(cè)量輸出端電壓，調(diào)整電位器R2，使輸出端電壓為5V，計(jì)算此時(shí)R2的數(shù)值。3調(diào)整電位器R2，使輸出端電壓為9V，計(jì)算R2的數(shù)值。4在輸出端接入負(fù)載電阻47/2W，改變電容C1的數(shù)值改為470uF，比較改變前后輸出電壓的波形。5.1.6 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，畫出實(shí)驗(yàn)曲線。2、驗(yàn)證串聯(lián)式穩(wěn)壓電源的工作原理；分析反響回路電阻與輸出直流電壓的關(guān)系；說明輸出濾波電容的作用。5.2 由MC34063構(gòu)成的直流開關(guān)電源穩(wěn)壓電路5.2.1 MC3

5、4063器件介紹圖5.3 34063內(nèi)部構(gòu)造及管腳排列圖MC34063是一種用于DCDC電源變換的集成電路，應(yīng)用比較廣泛，通用廉價(jià)易購(gòu)?？捎糜陔妷旱纳龎?，降壓以及極性的反轉(zhuǎn)。MC34063采用DIP-8封裝，內(nèi)部構(gòu)造及管腳排列如圖5.3所示。1腳為開關(guān)管集電極端；2腳為開關(guān)管發(fā)射極端；3腳是外接振蕩電容端；4腳為接地端；5腳為輸出電壓取樣端；6腳為直流電源輸入端；7腳為負(fù)載峰值電流Ipk取樣端；8腳為內(nèi)部驅(qū)動(dòng)管集電極端。5.2.2直流開關(guān)電源降壓電路1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解開關(guān)式直流電源降壓電路的原理構(gòu)造、性能。2掌握使用MC34063設(shè)計(jì)直流降壓穩(wěn)定電源的方法。2. 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、采用MC340

6、63構(gòu)成可調(diào)直流降壓穩(wěn)定電源電路；2、測(cè)量各項(xiàng)性能指標(biāo)，了解提高性能的方法。3. 實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)電路說明由MC34063組成的降壓電路原理如圖5.4所示。輸出電壓取樣端(腳5)通過外接分壓電阻R1、R2監(jiān)視輸出電壓 。其中，輸出電壓Vout=1.25(1+ R2/R1)圖5.4 MC34063降壓電路圖由公式可知輸出電壓僅與R1、R2數(shù)值有關(guān)，因1.25V為基準(zhǔn)電壓，恒定不變。假設(shè)R1、R2阻值穩(wěn)定，Vout亦穩(wěn)定。腳5電壓與內(nèi)部基準(zhǔn)電壓1.25V同時(shí)送入內(nèi)部比較器進(jìn)展電壓比較。當(dāng)腳5的電壓值低于內(nèi)部基準(zhǔn)電壓(1.25V)時(shí)，比較器輸出為跳變電壓，開啟R-S觸發(fā)器的S腳控制門，R-S觸發(fā)器在內(nèi)

7、部振蕩器的驅(qū)動(dòng)下，Q端為“1狀態(tài)(高電平)，驅(qū)動(dòng)管Q2導(dǎo)通，開關(guān)管Q1亦導(dǎo)通，使輸入電壓Uin向輸出濾波器電容C2充電以提高Uout；當(dāng)腳5的電壓值高于內(nèi)部基準(zhǔn)電壓(1.25V)時(shí)，R-S觸發(fā)器的S腳控制門被封鎖，Q端為“0狀態(tài)(低電平)，Q2截止，Q1亦截止，停頓向輸出濾波器電容C2充電，到達(dá)自動(dòng)控制Uout穩(wěn)定的作用。振蕩器的Ipk 輸入(腳7)用于監(jiān)視開關(guān)管Q1的峰值電流，以控制振蕩器的脈沖輸出到R-S觸發(fā)器的Q端，Ipk=2×Iomax，限流保護(hù)電阻RSC=0.33/Ipk。腳3外接振蕩器所需要的定時(shí)電容Ct電容值的大小決定振蕩器頻率的上下，亦決定開關(guān)管Q1的通斷時(shí)間，Ct=

8、4.0×10-5×ton。電感L1的取值，參照公式Lmin=(Vimin-Vces-Vout)×ton/Ipk。C2(濾波電容)：決定輸出電壓波紋系數(shù)，參照以下公式C2Io×T/8Vp-p其中，Vp-p為輸出電壓紋波的峰-峰值。4.所需元件與設(shè)備：傳感器實(shí)驗(yàn)主板；開關(guān)集成穩(wěn)壓器 MC34063 ×1；二極管 1N5819 ×1；電解電容 100F/25V ×2；電解電容 470F/25V ×1；電容 470p ×1；電感 220H×1；3296多圈電位器 20k×1;電阻 1.2k/0

9、.25W×1；電阻 0.33/0.25W×1；跳線假設(shè)干；萬(wàn)用表、示波器。5. 實(shí)驗(yàn)步驟1按圖5.4接好電路；2接通電源，用萬(wàn)用表測(cè)量輸出端電壓Vout，調(diào)整電位器R2，使輸出端電壓為5V，計(jì)算此時(shí)R2的數(shù)值3調(diào)整電位器R2，使輸出端電壓為15V，計(jì)算R2的數(shù)值。4輸出電壓為5V時(shí)，在輸出端接入負(fù)載電阻47/2W，改變電容C2的數(shù)值改為100uF，比較改變前后輸出電壓的波形。6.實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，畫出實(shí)驗(yàn)曲線。2驗(yàn)證開關(guān)式降壓穩(wěn)壓電源的工作原理；驗(yàn)證反響回路電阻與輸出直流電壓的關(guān)系；說明輸出濾波電容的作用。5.2.3直流開關(guān)電源升壓電路1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解開關(guān)式

10、直流電源升壓電路的原理構(gòu)造、性能。2掌握使用MC34063設(shè)計(jì)直流升壓穩(wěn)定電源的方法。2. 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、采用MC34063構(gòu)成可調(diào)直流升壓穩(wěn)定電源電路；2、測(cè)量各項(xiàng)性能指標(biāo)，了解提高性能的方法。3. 實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)電路說明圖5.5 34063升壓電路圖由MC34063組成的升壓電路原理如圖5.5。當(dāng)芯片內(nèi)開關(guān)管(Q1)導(dǎo)通時(shí)，電源經(jīng)取樣電阻Rsc、電感L1、MC34063的Q1(1腳和2腳)接地，此時(shí)電感L1開場(chǎng)存儲(chǔ)能量，而由C2對(duì)負(fù)載提供能量。當(dāng)Q1斷開時(shí)，電源和電感同時(shí)給負(fù)載和電容C2提供能量。電感在釋放能量期間，由于其兩端的電動(dòng)勢(shì)極性與電源極性一樣，相當(dāng)于兩個(gè)電源串聯(lián)，因而負(fù)載上得到的電

11、壓高于電源電壓。開關(guān)管導(dǎo)通與關(guān)斷的頻率稱為芯片的工作頻率。只要此頻率相對(duì)負(fù)載的時(shí)間常數(shù)足夠高，負(fù)載上便可獲得連續(xù)的直流電壓。輸出電壓Vout=1.25(1+ R2/R1)振蕩器的Ipk 輸入(腳7)用于監(jiān)視開關(guān)管Q1的峰值電流，以控制振蕩器的脈沖輸出到R-S觸發(fā)器的Q端，Ipk=2×Iomax×T/toff，限流保護(hù)電阻RSC=0.33/Ipk。定時(shí)電容Ct的取值與降壓電路一樣。電感L1的取值，參照公式Lmin(ViminVces)×ton/ IpkC2(濾波電容)：決定輸出電壓波紋系數(shù)，參照以下公式C29×Io×ton/Vp-p其中，Vp-p

12、為輸出電壓紋波的峰-峰值。4.所需元件與設(shè)備：傳感器實(shí)驗(yàn)主板；開關(guān)集成穩(wěn)壓器 MC34063；二極管 1N5819 ×1；電解電容 100F/25V×2；電解電容 470F/25V×1；電容 1500pF ×1；電感 220H×1；3296多圈電位器 20k×1;電阻 1k/0.25W×1；電阻 0.33/0.25W×1；跳線假設(shè)干；萬(wàn)用表、示波器。5.實(shí)驗(yàn)步驟1按圖5.5接好電路；2接通電源，用萬(wàn)用表測(cè)量輸出端電壓Vout，調(diào)整電位器R2，使輸出端電壓為18V，計(jì)算此時(shí)R2的數(shù)值3調(diào)整電位器R2，使輸出端電壓為2

13、4V，計(jì)算R2的數(shù)值.6.實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，畫出實(shí)驗(yàn)曲線。2驗(yàn)證開關(guān)式降壓穩(wěn)壓電源的工作原理；驗(yàn)證反響回路電阻與輸出直流電壓的關(guān)系；說明輸出濾波電容的作用。5.3采用LM2576集成開關(guān)電源器件的穩(wěn)壓電路5.3.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解LM2576集成開關(guān)電源器件的原理構(gòu)造、性能。2掌握使用LM2576設(shè)計(jì)直流穩(wěn)壓電源的方法。5.3.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、采用LM2576構(gòu)成可調(diào)直流穩(wěn)壓電源電路；2、測(cè)量各項(xiàng)性能指標(biāo)，了解提高性能的方法。5.3.3 實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)電路說明M2576系列開關(guān)穩(wěn)壓集成電路是線性三端穩(wěn)壓器件如78*系列端穩(wěn)壓集成電路的替代品，它具有可靠的工作性能、較高的工作效率和較

14、強(qiáng)的輸出電流驅(qū)動(dòng)能力，從而為MCU的穩(wěn)定、可靠工作提供了強(qiáng)有力的保證。 LM2576系列開關(guān)穩(wěn)壓集成電路的主要特性如下：最大輸出電流：3A；最高輸入電壓：LM2576為40V，LM2576HV為60V； 輸出電壓：3.3V、5V、12V、15V和ADJ可調(diào)等可選； 振動(dòng)頻率：52kHz； 轉(zhuǎn)換效率：75%88%不同電壓輸出時(shí)的效率不同； 控制方式：PWM； 工作溫度范圍：-40+125工作模式：低功耗/正常兩種模式可外部控制； 工作模式控制：TTL電平兼容；所需外部元件：僅四個(gè)不可調(diào)或六個(gè)可調(diào)； 圖5.6 LM2576 引腳排列器件保護(hù)：熱關(guān)斷及電流限制； 封裝形式：TO-220或T

15、O-263。LM2576的引腳排列如圖5.6所示。(1VIN輸入電壓端,為減小輸入瞬態(tài)電壓和給調(diào)節(jié)器提供開關(guān)電流，此管腳應(yīng)接旁路電容CIN；(2OUTPUT穩(wěn)壓輸出端,輸出高電壓為VIN-VSAT，輸出低電壓為-0.5V；(3GND電路地；(4FEEDBACK反響端；(5ON/OFF控制端,高電平有效,待機(jī)靜態(tài)電流僅為75µA。由LM2576_ADJ構(gòu)成的根本穩(wěn)壓電路如圖5.7所示輸出電壓VOUT=1.23(1+ R2/R1) 圖5.7 LM2576-ADJ構(gòu)成的可調(diào)穩(wěn)壓電源電路5.3.4所需元件與設(shè)備：傳感器實(shí)驗(yàn)主板；開關(guān)集成穩(wěn)壓器 LM2576-ADJ；二極管 1N5819 ×1；電解電容 100F/25V×2；電解電容 1000F/25V×1；電容 0.01uf×1；電感 220H×1；3296多圈電位器 20k×1;電阻 1.2k/0.25W×1；跳線假設(shè)干；萬(wàn)用表、示波器。5.3.5 實(shí)驗(yàn)步驟1按圖5.7接好電路；2接通電源，用萬(wàn)用表測(cè)量輸出端電壓Vout，調(diào)整電位器R2，使輸出端電壓為5V，計(jì)算此時(shí)R2的數(shù)值3調(diào)整電位器R2，使輸出端電壓為15V，計(jì)算R2的數(shù)值。4輸出電壓為5V時(shí)，在輸出端接入負(fù)載電阻47/2W，改變電容C2的數(shù)值改為100uF，比較改變前后輸出電壓