实验10 集成稳压器
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50 Hz
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XMM1XMM2XSC1ABExt Trig++__+_实验10 集成稳压器
一、实验目的
1、研究单相桥式整流、电容滤波电路的特性。
2、了解集成三端稳压器的特性和使用方法。
3、掌握集成稳压器主要性能指标的测试方法。
二、实验预习与仿真
1、实验预习
（1）复习《电子技术基础》（模电部分）中集成稳压电路的有关内容。
（2）了解相关章节的整流、滤波等内容。
（3）了解集成稳压器7812的主要技术参数。
（4）设计实验思路及自拟实验数据表。
2、实验仿真
在Multisim10中绘制实验电路图3-9-1，变压器输出16v，用示波器观察桥式整流后的输出波形，用电压表的直流与交流分别测量输出。
图3-9-1桥式整流线路
图3-9-2桥式整流波形 图3-9-3输入电压
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图3-9-4输出直流测量 图3-9-5输出交流测量
在Multisim10中绘制实验电路图3-9-6，变压器输出16v，观察加入滤波电容后的输出波形与输出交流、直流测量的电压，分别观察滤波电容100μ和470μ的情况。
图3-9-6桥式整流和电容滤波线路
图3-9-7桥式整流和电容滤波输出波形（电容容量100μ）
图3-9-8滤波电容100μ时 图3-9-9滤波电容100μ时
输出直流 输出交流
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图3-9-10桥式整流和电容滤波输出波形（电容容量470μ）
图3-9-11滤波电容470μ时 图3-9-12滤波电容470μ时
输出直流 输出交流
在Multisim10中绘制实验电路图3-9-13，变压器输出16v，观察加入集成稳压7812后输出波形及交、直流电压。
图3-9-13集成稳压电源
图3-9-14集成稳压电源输出波形
图3-9-15集成稳压电源输出交、直流电压
三、实验原理与参考电路
直流稳压电源几乎是所有电子设备不可缺少的。它由变压器、整流器、滤波器和稳压器四部分组成。稳压器只是直流稳压电源的一部分。
图 3-9-16直流稳压电源组成
图3-9-17单相桥式整流电路 图3-9-18 单相桥式整流波形
1、整流
单相桥式整流电路是最基本的整流器，在分析整流电路工作原理时，整流电路中的二极管是作为开关运用，具有单向导电性。根据图3-9-17电路图可知：当正半周时二极管D1、D3导通，在负载电阻上得到正弦波的正半周。当负半周时二极管D2、D4导通，在负载电阻上得到正弦波仍是正半周。
流过负载的平均电流为：
2、滤波
滤波电路利用电抗性元件对交、直流阻抗的不同，实现滤波。电容器C对直流开路，对交流阻抗小，所以C应该并联在负载两端。电感器L对直流阻抗小，对交流阻抗大，因此L
应与负载串联。经过滤波电路后，既可保留直流分量、又可滤掉一部分交流分量，改变了交直流成分的比例，减小了电路的脉动系数，改善了直流电压的质量。
电容滤波电路在负载电阻上并联了一个滤波电容C。若电路处于正半周，二极管D1、D3导通，变压器次端电压v2给电容器C 充电。此时C 相当于并联在v2上，所以输出波形同2202LO9.0π22dsin2π1VVttVVVL2L2L9.0π22RVRVIv2 ，是正弦形。在刚过90°时，正弦曲线下降的速率很慢。所以刚过90°时二极管仍然导通。在超过90°后的某个点，正弦曲线下降的速率越来越快，当刚超过指数曲线起始放电速率时，二极管关断。所以，在t1到t2时刻，二极管导电，Ｃ充电，vC=vL 按正弦规律变化；t2到t3时刻二极管关断，vC=vL按指数曲线下降，放电时间常数为RLC。这就是电容滤波过程。
图3-9-19 滤波波形
3、稳压
由分立元件构成的稳压器几乎被淘汰，取而代之的是应用广泛的集成稳压器。集成稳压器具有性能指标高，使用、组装十分方便等特点。其型号较多，如μA7800系列是美国仙童公司生产的，LM7800系列是美国国家半导体公司生产的。我国生产的型号为CW7800系列。该系列的后两位数字代表固定稳压输出值，如7812表示稳压输出为+12V；7900系列是负输出稳压器，如7912表示稳压输出为—12V。
（1）7800系列三端固定正输出稳压器
7800系列的集成稳压器广泛应用于各种整机或电路板电源上。其稳定输出电压从+5~+24有七个档次；加装散热器后输出额定电流可达1.5A。稳压器内部具有过流、过热和安全工作区保护电路，一般不会因过载而损坏。如果外部接少量元件还可构成可调式稳压器和恒流源。7800系列集成稳压器的外形图及外引线排列见图3-9-20。其典型应用电路见图3-9-21。
（a） （b）
图3-9-20 7800系列集成稳压器外形及其外引线排列
（a）塑料直插式 （b）金属菱形封装式
图3-9-21 7800系列稳压器典型应用电路
图3-9-21所示电路中，C2用于抑制过压和纹波；C4用于改善负载瞬态响应。为保证稳压器能正常工作，对输入直流电压也有所要求，一般输入直流电压应比输出直流电压高出2~3V，不宜高出太多，高出太多使稳压器功耗过大，已损坏稳压器。
（2）7900系列三端固定负输出稳压器
7900系列的稳压器与7800系列基本相同，只是输出的电流较小，加装散热器后，输出额定电流只能达到500mA左右。7900系列集成稳压器的外形及引线排列见图3-9-21。
（a） (b)
图3-9-22 7900系列集成稳压器外形及外引线排列
(a) 塑封直插 (b) 金属菱形封装
4、稳压器的主要参数及测试方法 1 2 3
1 2 3 1. 输入端
2. 接地端
3. 输出端
1 输入端
2 接地端
3 输出端
1 2
3
1——输入端
2——输出端
3——接地端
1 2
3
1——接地端
2——输出端
3——输入端 （1）稳压系数
当输出电流不变（且负载为确定值）时，输入电压变化将引起输出电压变化，则输出电压相对变化量与输入电压相对变化量之比，定义为稳定系数，用VS表示
SV=VVVVIIOO// 0IL
测量时，如选用直流数字电压表，可直接测出当输入电压IV增加或减少10%时，其相应的输出电压oV、1oV、2oV，求出1oV、2oV，并将其中数值较大的oV代入VS表达式中。显然，VS愈小，稳压效果愈好。
（2）输出电阻oR
输入电压不变，当负载变化是输出电流增加或减小，会引起输出电压发生很小变化，则输出电压变化量与输出电流变化量之比，定义为稳压电源的输出电阻，用oR表示。
LooIVR，式中 minLLLIII（maxLI为稳定器额定输出电流，minLI=0）
测量时，令iV=常数，用直接测量法（或差值法）分别测出minLI时的1oV和minLI=0时的2oV，求出oV，即可算出oR。
（3）纹波电压
纹波电压是指输出电压交流分量有效值，一般为毫伏数量级。测量时，保持输出电压oV和输出电流LI为额定值，用交流电压表直接测量即可。
四、实验内容
1、 整流滤波电路测试
按图3-9-23 连接实验电路。取可调工频电源电压为17V， 作为整流电路输入电压u2。
