制作串联型直流稳压电源

【任务目标】

（1）理解串联稳压电路的工作原理；

（2）重点掌握串联稳压电路的检测方法；

（3）熟悉串联稳压电路中的主要元器件的参数要求；

（4）掌握根据仿真电路在万能电路板上进行元件布局的方法；

（5）熟练测量串联稳压电路的电压与电流参数；

（6）掌握根据测量数据分析电路的工作状态并进行故障判断的方法。

一、串联型可调直流稳压电源的工作原理

（1）串联型可调直流稳压电源工作框图如图1－39所示。

图1－39 串联型可调式直流稳压电源工作框图

（2）串联型可调直流稳压电源电路如图1－40所示。

图1－40 串联型可调直流稳压电源电路

（3）元器件清单见表1－8。

表1－8 元器件清单

二、任务实施步骤

1.检测元器件

1）检测变压器

（1）用万用表欧姆挡 “×10Ω”量程测量初级、次级绕组电阻；

（2）用万用表欧姆挡“×10kΩ”量程测量初、次级绕组之间的绝缘电阻。记录在表1－9中。

2）检测二极管

用万用表欧姆挡 “×1kΩ”量程测量二极管的正、反向电阻，记录在表1－9中。

3）检测电解电容

用万用表欧姆挡 “×100Ω”量程测量，记下指针偏转位置，记录在表1－9中。

4）检测三极管

用万用表欧姆挡 “×1kΩ”量程判别电极分布情况，测出各三极管的发射结、集电结的正、反向电阻，记录在表1－9中。

5）检测稳压二极管

用万用表欧姆挡 “×10kΩ”量程，初步判断 （挑选）稳压二极管；按如图1－41所示的电路检测稳压二极管的稳压值。

图1－41 测量稳压二极管的稳压值

表1－9 元器件检测记录

2.检测电路

1）半波整流电容滤波电路

按如图1－30所示连接电路，其中，C＝1000μF、RL＝2.2kΩ。

（1）测量变压器次级电压u2的有效值U2，整流滤波输出电压UO，记录在表1－10中。

（2）用示波器观察输入、输出波形。在表1－10中画出波形。

（3）验算UO＝0.9U2。

2）桥式整流滤波电路

按如图1－32所示连接电路，其中，C＝1000μF、RL＝2.2kΩ；

（1）测量变压器次级电压u2的有效值U2，整流滤波输出电压UO，记录在表1－10中。

（2）用示波器观察输入、输出波形，在表1－10中画出波形。

（3）将RL换成500Ω/2W电阻，重复（1）、（2）步骤。

（4）验算UO＝1.2～1.4U2。

表1－10 半波、桥式整流滤波电路测量记录

3.测量二极管稳压电路

电路如图1－42所示。

图1－42 测量二极管稳压电路

按如图1－42所示连接电路，调节直流电源电压 （8～14V）。

（1）当UI＝8V时用万用表测量电阻R两端电压和稳压管两端电压，记录在表1－11中；

（2）当UI＝10V时用万用表测量电阻R两端电压和稳压管两端电压，记录在表1－11中；

（3）当UI＝12V时用万用表测量电阻R两端电压和稳压管两端电压，记录在表1－11中。

表1－11 二极管稳压电路测量记录

4.测量三极管的直流放大电路

三极管直流放大电路如图1－43所示，按其连接电路。

图1－43 测量三极管直流放大电路

（1）将电位器滑动端置于中间位置，用万用表测量电路中B、C、E3点的电位；

（2）向某一方向调节电位器 （不要调满），用万用表测量电路中B、C、E3点的电位；

（3）向另一方向 （与 （2）相反方向）调节电位器 （不要调满），用万用表测量电路中B、C、E3点的电位，将三次测量数据记录在表1－12中。

表1－12 测量三极管直流放大电路记录表

注意：电路中的电位，即电路中某点对地的电压。测量时，黑笔应接参考点，红笔接被测量点。由于电位器调节位置不统一，所以每个人测得的数据也不一样，但电位变化的规律是一致的。

（4）根据测量数据，对照如图1－43所示电路，分析直流放大电路的工作原理，总结三极管的基极、集电极电位的变化规律。（提示：根据三极管电流放大原理进行分析。）

（5）思考下列问题。

a．当放大管基极电位升高时，其集电极电位如何变化？请用渐变图来描述。

b．当放大管基极电位降低时，其集电极电位如何变化？请用渐变图来描述。

c．电路中哪几只元件构成二极管稳压电路，二极管稳压电路在本电路中起到怎样的作用？

5.测试复合调整管的电压调整功能

测试电路如图1－44所示，按图连接电路。从整体看复合管是一只三极管，其三个电极分布如图中虚线框内所示。

图1－44 测试调整管的电压调整功能

（1）电位器滑动端可在任意位置，通电后用万用表测量复合管基极电位UB、集电极－发射极间的电压UCE、RL两端电压UO，记录在表1－13中。

（2）调节电位器到另一位置，用万用表测量复合管基极电位UB、集电极－发射极间的电压UCE、RL两端电压UO，记录在表1－13中。

（3）向与（2）相反的方向调节电位器，用万用表测量复合管基极电位UB、集电极－发射极间的电压UCE、RL两端电压UO，记录在表1－13中。

表1－13 测试调整管电压调整功能记录 V

6.组装串联型可调式直流稳压电源

（1）根据稳压电源的基本用途及范围，确定稳压电源的输出电流、输出电压，并作为实验电路，可按如图1－40所示连接。

（2）设计元器件布局。在电路板上根据图1－40所示焊接电路，要求元器件排布整齐、无错焊及漏焊且焊点可靠。

（3）调试电路，使输出电压在10～14V连续可调，最大输出电流为1A。调节RP，使输出电压UO为12V。

（4）按表1－14测量电路并记录数据。

表1－14 串联型可调直流稳压电源测量记录 V

（5）将电位器RP分别逆时针（或顺时针）调满，然后测量电路中各点参数，测量稳压电路输出电压范围，并填入表1－15。

表1－15 稳压电路输出电压范围 V

（6）故障分析与排除故障练习。将电路中稳压二极管短路，模拟二极管击穿，测量电路输出电压UO、输入电压ui有效值Ui、调整电压UCE、基准电压UE、调整控制电压UC。将测量数据填入表1－16中并分析描述故障原因。

表1－16 检测故障测量记录表1 V

（7）断开稳压电路中的VT2的发射极，模拟S9013发射结开路。测量电路输出电压UO、输入电压ui有效值Ui、调整电压UCE、基准电压UE、调整控制电压UC。将测量数据填入表1－17中并分析描述故障原因。

表1－17 检测故障测量记录表2 V

项目测评

1.思考

根据测量数据，对照电路图分析直流放大电路的工作原理，总结三极管的基极电位、集电极电位的变化规律 （提示：根据三极管电流放大原理进行分析）。

（1）当三极管基极电位升高时，其集电极电位如何变化？请用渐变图来描述。

（2）当三极管基极电位降低时，其集电极电位如何变化？请用渐变图来描述。

（3）电路中哪几只元件构成二极管稳压电路，二极管稳压电路在本电路中起到怎样的作用？

2.实训报告要求

（1）叙述串联型可调式直流稳压电源电路的工作过程；

（2）测量串联型可调式直流稳压电源并记录测试数据。

3.撰写实训报告

（1）绘制电路图；

（2）分析电路工作原理；

（3）测量数据；

（4）分析数据。

4.项目评价

续表

实训

串联型可调直流稳压电源电路的仿真与调试

1.实训目的

（1）熟练使用Multisim10电路仿真软件；

（2）结合仿真测试，掌握串联型可调直流稳压电源电路的调试方法；

（3）分析测量数据，掌握各三极管的工作状态。

2.实训步骤

（1）在Multisim10软件环境中绘制如图1－45所示电路，注意元器件标号和各个元器件参数的设置。

图1－45 串联型可调直流稳压电源测量仿真电路

（2）双击如图1－45所示电路中的示波器XSC1图标，进行参数设置，打开仿真开关，观察输入电压波形、整流滤波电压波形、稳压输出电压波形，如图1－46所示。

图1－46 直流稳压电源输入、输出仿真波形

（3）调节RP的大小，打开仿真开关，观察输入电压波形、整流滤波电压波形、稳压输出电压波形。

3.说明

图中R3、RP、R4串联组成取样电路，与负载电阻RL相并联，所以该电阻两端电压的变化情况直接反映了输出电压的变化情况。限流电阻R2和稳压管DZ组成稳压电路的基准电压电路，其作用是为稳压电路提供所需的基准电压。三极管VT3、电阻R1和稳压管DZ等器件组成比较放大电路，该电路可将取样电路所采到的电压与基准电压进行比较，并产生与输出电压变化情况成正比的控制信号，控制信号经放大后产生控制电压，控制调整管VT1、VT2的输出电压，以保证稳压电源输出电压的稳定。三极管VT1、VT2和负载电阻RL组成调整电路，构成射极输出器。射极输出器是串联电压负反馈电路，因电压反馈可以稳定输出电压，所以稳压电源的输出电压将很稳定。

4.实训要求

（1）按照以上步骤绘制电路图，并正确设置元器件和仪器仪表的参数；

（2）仿真出正确的波形，并能够理解波形的含义；

（3）在熟悉电路原理的基础上，调节部分元件的值，比较仿真结果；

（4）保存仿真结果，完成实训报告。