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实验四 整流滤波集成稳压电路电路的测试
一、实验目的
1、研究单相桥式整流、电容滤波电路的特性。 2、了解三端集成稳压器件的稳压原理及其应用。 3、了解三端集成稳压器性能指标的测试方法。
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。直流稳压电源框图如下：
图4-1 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4-1 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。
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、工作可靠和通用性广等优点，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4-2 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，以适应不同场合的需要。
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UI的范围15～17V 。因为一般UI要比 U0大3～5V ，才能保证集成稳压器工作在线性区。
图4-2 W7800系列外形及接线图
图4-3 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 4-4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4-3 由W7812构成的串联型稳压电源
(a) 圆桥2W06 (b) 排桥KBP306
图4-4 桥堆管脚图
三、实验设备与器件
1、 可调工频电源 1台 2、 双踪示波器 1台 3、 交流毫伏表 1台 4、 直流电压表 1台
5、 直流毫安表 1台 6、 三端稳压器W7812、W7815、W7915 7、 桥堆 2WO6(或KBP306) 8、电阻器、电容器若干
四、实验内容 1、 整流滤波电路测试
在实验箱上找出本实验所需的器件(三端稳压器W7812、桥堆2WO6、电阻、电容等), 并按图4-3 连接电路。取交流电压为14V，作为整流电路输入电压u2。 1) 取RL＝240Ω ，不加电容C1 ～C4及W7812，用数字万用表测量直流输出电压UL 用晶体管毫伏表测量纹波电压
L，并用示波器观察
uL的波形，记入表4-1。
2) 取RL＝240Ω ，C＝100μf ，去掉R和后一个100μf的电容C,接成图4-5，用数字万用表测量直流输出电压UL ，用晶体管毫伏表测量纹波电压
L，并用示波器观察
uL的波形，
记入表4-1。
3) 取RL＝240Ω ，C1＝100μf ，C2＝100μf，R=10Ω，按图4-6接线，用数字万用表测量直流输出电压UL ，用晶体管毫伏表测量纹波电压表4-1。
L，并用示波器观察
uL的波形，记入
图4-5 整流滤波电路
表4-1 U2＝14V 电 路 形 式 UL（V） L（V） uL波形 RL=240Ω RL=240Ω C=10Oμf RL=240Ω C1=100μf C2=100μf R=10Ω
图4-6 整流滤波电路
2、 集成稳压器性能测试
断开工频电源，按图4-3 接入W7812，并取负载电阻RL＝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UI(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。此时应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输量电压U0和最大输出电流Iomix 。
在输出端接负载电阻RL＝120Ω，由于W7812输出电压U0＝12V，因此流过RL的电流
Iomix?12?100mA。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。 120 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的测试方法同实验十四，把测量结果记入自拟表格中。
五、注意事项
①每次改接电路时，必须切断电源。 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。
六、实验总结
1、对表4-1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、在桥式整流电路实验中，能否用示波器同时观察U2 和UL的波形，为什么？
3、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？
4、整理实验数据，计算S 和R0，并与手册上的典型值进行比较。
七、预习要求
1、复习整流、滤波和稳压电路的工作原理。 2、了解有关三端集成稳压器件及其功能。
3、在测量稳压系数S 和内阻R0时，应怎样选择测试仪表？