电子技术实验项目--- 实验六 直流稳压电源（Ⅱ）─ 集成稳压器

　　─ 集成稳压器

    一、实验目的

　  1、研究集成稳压器的特点和性能指标的测试方法。

　  2、了解集成稳压器扩展性能的方法。

    二、实验原理

　　随着半导体工艺的发展，稳压电路也制成了集成器件。由于集成稳压器具有体积小，外接线路简单、使用方便、工作可靠和通用性等优点，因此在各种电子设备中应用十分普遍，基本上取代了由分立元件构成的稳压电路。集成稳压器的种类很多，应根据设备对直流电源的要求来进行选择。对于大多数电子仪器、设备和电子电路来说，通常是选用串联线性集成稳压器。而在这种类型的器件中，又以三端式稳压器应用最为广泛。

W7800、W7900系列三端式集成稳压器的输出电压是固定的，在使用中不能进行调整。W7800系列三端式稳压器输出正极性电压，一般有5V、6V、9V、12V、15V、18V 、24V 七个档次，输出电流最大可达1.5A（加散热片）。 同类型78M系列稳压器的输出电流为0.5A，78L系列稳压器的输出电流为0.1A。若要求负极性输出电压，则可选用W7900 系列稳压器。

图7－1 为 W7800系列的外形和接线图。

它有三个引出端

　　输入端（不稳定电压输入端）  标以 “1”

　　输出端（稳定电压输出端）    标以 “3”

公共端                      标以 “2”

    除固定输出三端稳压器外，尚有可调式三端稳压器，后者可通过外接元件对输出电压进行调整，以适应不同的需要。

本实验所用集成稳压器为三端固定正稳压器W7812，它的主要参数有：输出直流电压 U₀＝＋12V，输出电流 L:0.1A，M:0.5A，电压调整率 10mV/V，输出电阻 R₀＝0.15Ω，输入电压U_I的范围15～17V 。因为一般U_I要比 U₀大3～5V ，才能保证集成稳压器工作在线性区。

 

图7-1  W7800系列外形及接线图

 

图7－2 是用三端式稳压器W7812构成的单电源电压输出串联型稳压电源的实验电路图。其中整流部分采用了由四个二极管组成的桥式整流器成品（又称桥堆），型号为2W06(或KBP306)，内部接线和外部管脚引线如图 7－3所示。滤波电容C₁、C₂一般选取几百～几千微法。当稳压器距离整流滤波电路比较远时，在输入端必须接入电容器C₃（数值为0.33μF ），以抵消线路的电感效应，防止产生自激振荡。输出端电容C₄(0.1μF)用以滤除输出端的高频信号，改善电路的暂态响应。

 

图7－2  由W7815构成的串联型稳压电源

 

 

 

 

 

 

图7-3(a) 圆桥2W06                   图7-3(b) 排桥KBP306

图7-3 　桥堆管脚图

              

图7－4 为正、负双电压输出电路，例如需要 U₀₁＝＋15V， U₀₂＝－15V，则可选用W7815和W7915三端稳压器，这时的U_I 应为单电压输出时的两倍。

 

 

 

 

 

 

图7-4  正、负双电压输出电路　　　  　图7-5  输出电压扩展电路

 

当集成稳压器本身的输出电压或输出电流不能满足要求时，可通过外接电路来进行性能扩展。图7－5是一种简单的输出电压扩展电路。 如W7812 稳压器的3、2 端间输出电压为12V，因此只要适当选择R 的值，使稳压管D_W工作在稳压区，则输出电压U₀＝12＋Uz，可以高于稳压器本身的输出电压。

图11－6是通过外接晶体管T 及电阻R₁来进行电流扩展的电路。电阻R₁的阻值由外接晶体管的发射结导通电压U_BE、三端式稳压器的输入电流I_i（近似等于三端稳压器的输出电流I₀₁ ）和T 的基极电流I_B来决定，即

 

 

式中：I_C 为晶体管T 的集电极电流，它应等于 I_C＝I₀－I₀₁ ；β为T 的电

流放大系数；对于锗管U_BE 可按0.3V估算，对于硅管U_BE 按0.7V估算。

图7－6  输出电流扩展电路

附：(1) 图7－7为W7900系列（输出负电压）外形及接线图

 

 

 

 

图7－7   W7900系列外形及接线图

 

(2) 图7－8为可调输出正三端稳压器W317外形及接线图。

 

 

                                        

 

 

 

 

图7－8  W317外形及接线图

 

输出电压计算公式 　　  

最大输入电压 　　　　 U_Im = 40V  

输出电压范围  　　　　U₀ = 1.2～37

 

    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、 三端稳压器W7812、W7815、W7915

    7、 桥堆 2WO6(或KBP306­)      电阻器、电容器若干

    四、实验内容

  　1、整流滤波电路测试

按图7－9连接实验电路，取可调工频电源14V电压作为整流电路输入电压u₂。接通工频电源，测量输出端直流电压U_L及纹波电压 _L，用示波器观察u₂，u_L的波形，把数据及波形记入自拟表格中。

 

图7－9  整流滤波电路

 

　  2、集成稳压器性能测试

    断开工频电源，按图7－2 改接实验电路，取负载电阻R_L＝120Ω。

 

　1) 初测

　　接通工频14V电源，测量U₂值；测量滤波电路输出电压U_I(稳压器输入电压）， 集成稳压器输出电压U₀，它们的数值应与理论值大致符合，否则说明电路出了故障。设法查找故障并加以排除。

　　电路经初测进入正常工作状态后，才能进行各项指标的测试。

  　2)各项性能指标测试

  　①输出电压U₀和最大输出电流I_omix的测量。

　　在输出端接负载电阻R_L＝120Ω，由于7812输出电压U₀＝12V，因此流过R_L的电流 。这时U₀应基本保持不变，若变化较大则说明集成块性能不良。

　  ②稳压系数S 的测量

  　③输出电阻R₀的测量

  　④输出纹波电压的测量

　　②、③、④的测试方法同实验十，把测量结果记入自拟表格中。

* 3)集成稳压器性能扩展

　　根据实验器材，选取图7－4 、图7－5或7－8 中各元器件，并自拟测试方法与表格，记录实验结果。

    五、实验总结

  　1、整理实验数据，计算S 和R₀，并与手册上的典型值进行比较。

  　2、分析讨论实验中发生的现象和问题。

    六、预习要求

  　1、复习教材中有关集成稳压器部分内容。

  　2、列出实验内容中所要求的各种表格。

3、在测量稳压系数S 和内阻R₀时，应怎样选择测试仪表？