模塊四 直流穩(wěn)壓電源電路安裝調(diào)試

模塊四直流穩(wěn)壓電源電路安裝調(diào)試直流穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流、濾波和穩(wěn)壓電路4部分組成，其原理框圖如圖2.4.1所示。圖2.4.1直流穩(wěn)壓電源原理框圖電網(wǎng)供給的交流電壓ul（220V，50Hz）經(jīng)電源變壓器降壓后，得到符合電路需要的交流電壓u2，然后由整流電路變換成方向不變、大小隨時(shí)間變化的脈動(dòng)電壓u3，再用濾波器濾去其交流分量，就可得到比較平直的直流電壓ui。但這樣的直流輸出電壓，還會(huì)隨交流電網(wǎng)電壓的波動(dòng)或負(fù)載的變動(dòng)而變化。在對(duì)直流供電要求較高的場(chǎng)合，還需要使用穩(wěn)壓電路，以保證輸出直流電壓更加穩(wěn)定。課題一分立元件串聯(lián)型穩(wěn)壓電源安裝及調(diào)試1．單相橋式整流、電容濾波、串聯(lián)型穩(wěn)壓電源圖2.4.2為由分立元件組成的串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的電路圖。電路由單相橋式整流部分、電容濾波電路、串聯(lián)型穩(wěn)壓電路部分組成。圖2.4.2串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的實(shí)驗(yàn)電路它由調(diào)整管VTl，比較放大器VT2、R7，取樣電路R1、R2、RP，基準(zhǔn)電壓部分R3、DZ，過(guò)流保護(hù)電路VT3管、電阻R4、R5、R6等組成。整個(gè)穩(wěn)壓電路是一個(gè)具有電壓串聯(lián)負(fù)反饋的閉環(huán)系統(tǒng)，其穩(wěn)壓過(guò)程為：當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)或負(fù)載變動(dòng)引起輸出直流電壓發(fā)生變化時(shí)，取樣電路取出輸出電壓的一部分送入比較放大器，并與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，產(chǎn)生的誤差信號(hào)經(jīng)VT2放大后送至調(diào)整管VTl的基極，使調(diào)整管改變其管壓降，以補(bǔ)償輸出電壓的變化，從而達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。由于在穩(wěn)壓電路中，調(diào)整管與負(fù)載串聯(lián)，因此流過(guò)它的電流與負(fù)載電流一樣大。當(dāng)輸出電流過(guò)大或發(fā)生短路時(shí)，調(diào)整管會(huì)因電流過(guò)大或電壓過(guò)高而損壞，所以需要對(duì)調(diào)整管加以保護(hù)。在圖2.4.2電路中，晶體管VT3、R4、R5、R6組成過(guò)流保護(hù)電路。此電路設(shè)計(jì)在IOP

=

1.2IO時(shí)開(kāi)始起保護(hù)作用，此時(shí)輸出電流減小，輸出電壓降低。故障排除后電路應(yīng)能自動(dòng)恢復(fù)正常工作。在調(diào)試時(shí)，若保護(hù)提前作用，應(yīng)減小R6的值；若保護(hù)動(dòng)作滯后，則應(yīng)該增大R6的值。2．穩(wěn)壓電源的主要性能指標(biāo)（1）出電壓Uo及輸出電壓調(diào)節(jié)范圍為調(diào)節(jié)RP可以改變輸出電壓Uo。（2）最大負(fù)載電流Iom。（3）輸出電阻Ro。輸出電阻Ro定義為：當(dāng)輸入電壓UI（穩(wěn)壓電路輸入）保持不變，由于負(fù)載變化而引起的輸出電壓變化量與輸出電流變化量之比，即（4）穩(wěn)壓系數(shù)定義為：當(dāng)負(fù)載保持不變，輸出電壓相對(duì)變化量與輸入電壓相對(duì)變化量之比，即（5）紋波電壓。輸出紋波電壓是指在額定負(fù)載條件下，輸出電壓中所含交流分量的有效值（或峰值）。操作一安裝及測(cè)試整流濾波電路（1）整流濾波電路安裝①根據(jù)圖2.4.3選擇元器件，安裝前先測(cè)量各元件并判斷其好壞，對(duì)二極管和三極管、電容等元器件作測(cè)試，判斷它們的極性。圖2.4.3整流濾波電路②設(shè)計(jì)印制電路，在印制電路板上安裝整流濾波電路。焊接元器件要可靠，防止漏焊和虛焊。③為了便于下面的測(cè)量，建議在印制電路板上預(yù)留斷口，例如圖2.4.3中電容器的一端。（2）整流濾波電路測(cè)試①將可調(diào)工頻電源調(diào)至u2

=

14V，作為整流電路輸入電壓。取RL

=

240，不加濾波電容，測(cè)量直流輸出電壓UL及紋波電壓?L。②用示波器觀察u2和UL波形。操作二安裝串聯(lián)型穩(wěn)壓電源電路及測(cè)試性能（1）在圖2.4.3基礎(chǔ)上按圖2.4.2安裝實(shí)驗(yàn)電路。（2）初步測(cè)量。穩(wěn)壓器輸出端RL負(fù)載開(kāi)路，斷開(kāi)保護(hù)電路（斷開(kāi)VT3的基極），接通14V工頻電源，測(cè)量整流電路輸入電壓u2，濾波電路輸出電壓UI（穩(wěn)壓器輸入電壓）及輸出電壓Uo。調(diào)節(jié)電位器RP，觀察Uo的大小和變化情況，如果Uo能隨RP線性變化，說(shuō)明穩(wěn)壓電路各反饋環(huán)路工作基本正常；否則，說(shuō)明穩(wěn)壓電路有故障。（3）測(cè)量輸出電壓可調(diào)范圍調(diào)節(jié)滑線變阻器RL，使輸出電流Io

=

l00mA。再調(diào)節(jié)電位器RP，測(cè)量輸出電壓可調(diào)范固Uomin～Uomax，且使RP動(dòng)點(diǎn)在中間位置附近時(shí)UO

=

9V。若不滿足要求，可適當(dāng)調(diào)整R1、R2之值。（4）測(cè)量各級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)調(diào)節(jié)輸出電壓Uo

=

9V，輸出電流Io

=

100mA，測(cè)量各級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)。

（5）測(cè)量穩(wěn)壓系數(shù)S取IO

=

100mA，按表2.4.3改變整流電路輸入電壓u2（模擬電網(wǎng)電壓波動(dòng)），分別測(cè)出相應(yīng)的穩(wěn)壓器輸入電壓UI及輸出直流電壓Uo。（6）測(cè)量輸出電阻Ro取U2

=

14V，改變滑線變阻器RL，使IO為空載、50mA和l00mA，測(cè)量相應(yīng)的Uo值。操作三調(diào)整過(guò)流保護(hù)電路（1）斷開(kāi)工頻電源。接上保護(hù)電路，再接通工頻電源，調(diào)節(jié)RP及RL，使Uo

=

9

V，IO

=

100

mA，此時(shí)保護(hù)電路應(yīng)不起作用。測(cè)出VT3管各極的電位值。（2）逐漸減小RL使IO增加到l20mA（IOP

=

1.2IO）。觀察Uo是否下降，并測(cè)出保護(hù)起作用時(shí)VT3管各極的電位值。若保護(hù)作用過(guò)早或滯后，可改變R6之值進(jìn)行調(diào)整。（3）用導(dǎo)線瞬間短接一下輸出端，測(cè)量Uo的值，然后去掉導(dǎo)線，檢查電路是否能自動(dòng)恢復(fù)正常工作。實(shí)驗(yàn)時(shí)對(duì)用導(dǎo)線瞬間短接一下輸出端的動(dòng)作要迅速，以免對(duì)電路造成損害。課題二三端集成穩(wěn)壓器電路安裝及調(diào)試隨著半導(dǎo)體工藝的發(fā)展，穩(wěn)壓電路也制成了集成器件。由于集成穩(wěn)壓器具有體積小，外接線路簡(jiǎn)單、使用方便、工作可靠和通用性等特點(diǎn)，在各種電子設(shè)備中應(yīng)用十分普遍，基本上取代了由分立元件構(gòu)成的穩(wěn)壓電路。集成穩(wěn)壓器的種類很多，應(yīng)根據(jù)設(shè)備對(duì)直流電源的要求來(lái)進(jìn)行選擇。對(duì)于大多數(shù)電子儀器、設(shè)備和電子電路來(lái)說(shuō)，通常是選用串聯(lián)線性集成穩(wěn)壓器，而在這種類型的器件中，又以三端式穩(wěn)壓器應(yīng)用最為廣泛。1．三端集成穩(wěn)壓器78、79系列三端式集成穩(wěn)壓器的輸出電壓是固定的，在使用中不能進(jìn)行調(diào)整。78系列三端式穩(wěn)壓器輸出正極性電壓，79系列三端式穩(wěn)壓器輸出負(fù)極性電壓。圖2.4.6為78系列外形和接線圖，79系列和它們一樣都有3個(gè)引出端：輸入端（不穩(wěn)定電壓輸入端）標(biāo)以“1”輸出端（穩(wěn)定電壓輸出端）標(biāo)以“2”公共端標(biāo)以“3”圖2.4.678系列三端式穩(wěn)壓器的外形和接線圖2．7812構(gòu)成的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路圖2.4.7為用三端式穩(wěn)壓器7812構(gòu)成的單電源電壓輸出串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的實(shí)驗(yàn)電路圖。圖2.4.7由7812構(gòu)成的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路其中整流部分采用了由4個(gè)二極管組成的橋式整流器成品（又稱橋堆），型號(hào)為lCQ-4B，內(nèi)部接線的外部管腳引線如圖2.4.8所示。濾波電容C1、C2一般選取幾百～幾千μF。當(dāng)穩(wěn)壓器距離整流濾波電路比較遠(yuǎn)時(shí)，在輸入端必須接入電容器C3（數(shù)值為0.33F），以抵消線路的電感效應(yīng)，防止產(chǎn)生自激振蕩。輸出端電容C4（0.1F）用以濾除輸出端的高頻信號(hào)，改善電路的暫態(tài)響應(yīng)。操作一安裝及測(cè)試7812構(gòu)成的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路（1）按圖2.4.7選擇元器件，測(cè)量元器件，設(shè)計(jì)制作印刷電路板。（2）安裝電路，并檢查電路安裝的質(zhì)量，正確無(wú)誤后方可接通電源。（3）測(cè)試電路時(shí)，取可調(diào)工頻電源U2

=

14V，作為整流電路輸入電壓。（4）接通工頻電源后，測(cè)量輸入電壓U2的值、濾波輸出端直流電壓UI，UI電壓的范圍應(yīng)該取15～17V。因?yàn)橐话鉛I要比Uo大3～5V，才能保證集成穩(wěn)壓器工作在線性區(qū)。操作二測(cè)試集成穩(wěn)壓器性能在操作一的基礎(chǔ)上，進(jìn)行下面的測(cè)試。（1）初測(cè)電路接通工頻14V電源，測(cè)量U2值，測(cè)量濾波電路輸出電壓UI，集成穩(wěn)壓器輸出電壓Uo，它們的數(shù)值應(yīng)與理論值大致符合，否則說(shuō)明電路出了故障。設(shè)法查找故障并加以排除。電路經(jīng)初測(cè)進(jìn)入正常工作狀態(tài)后，才能進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)試。（2）各項(xiàng)性能指標(biāo)測(cè)試①輸出電壓Uo和最大輸出電流Iomax。在輸出端接負(fù)載電阻RL

=

120，由于7812輸出電壓Uo

=

12V，因此流過(guò)RL的電流為Iomax

=

12/120

=

100mA。這時(shí)Uo應(yīng)基本保持不變，若變化較大則說(shuō)明集成