电子技术实验教程实验十二

实验十二晶体管直流稳压电源的安装与调试

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一、实验目的

1、了解晶体管串联型稳压电源的工作原理；

2、掌握晶体管稳压电源的焊接、调整和测试方法.

二、实验仪器

1、函数信号发生器 1 台

2、直流稳压电源 1 台

3、数字万用表 1 台

4、“三位半”数字多用表 1 台

三、实验原理

晶体管串联型稳压电源的组成框图如图1 所示。220V 交流市电经变压、整流、滤波后得到的脉动直流电压Vi，它随市电的变化或直流负载的变化而变化，所以，Vi 是不稳定的直电压。为此，必须增加稳压电路。稳压电路由取样电路、比较电路、基准电压和调整元件等部分组成。

1、稳压电路的工作原理

当输出电压Vo 发生变化时，取样电路取出部分电压nVo，加到比较放大器上与基准电压进行比较放大，通过控制调整元件，调节调整元件上的压降VCE1，使Vo 作相反的变化，从而达到使输出电压Vo 基本稳定。

本实验电路如图2 所示。图中，市电经变压器T、二极管D1~D4 和电容C2 组成的桥式整流和电容滤波电路；在A、B 两端得到不稳定的直流电压Vi；由BG1、BG2 组成的复合调整管作为调整元件，其基极偏流受比较放大器BG3 的输出控制；R5 和Dwz 组成的稳压管稳压电路，为BG3 的发射极提供一个基准电压Vz；R2 为BG3 集电极负载电阻；R1、C3 为滤波电路，它进一步减小Vi 的纹波，使经过R2 作用到调整管基极的纹波减小，则输

电压也减小；R3、R4 和BG4 组成限流型保护电路，当输出电流Io 超过额定值时，则检测电阻R3 上压降增大，使BG4 导通，导致集电极电压下降，从而使Vo 下降，Io 不再增大，起到限流保护作用；C4 为纹波短路电容，提高纹波电压的取样比；C5 为输出端滤波电容，可进一步减小输出纹波，并可向负载提供较大的脉冲电流。

2、稳压电源的主要技术指标：

（1）输出电压Vo：

Vo≈Vz/n式中，Vz 为基准电压，n 为取样电路分压比，一旦稳压管的Vz 选定后，只要改变n 就可调节输出电压Vo；

（2）输出最大电流Iomax：

稳压器最大允许输出电流的大小，主要取决于调整管的最大允许电流ICM 和功耗PCM。

要保证稳压器正常工作，必须满足：Iomax≤ICM 和Iomax（Vi-Vo）≤PCM （3）输出电阻Ro：

输出电阻表示负载变化时，输出电压维持稳定输出电压的能力。Ro 定义为输入电压不变是，输出电压变化量⊿Vo 和输出电流变化量⊿Io 之比，即：

（4）稳压系数S：

稳压系数S 表示输入电压Vi 变化时，输出电压Vo 维持稳定的能力。S 定义为负载RL保持不变时，输出电压Vo 的相对变化量与输入电压Vi 相对变化量之比，即：

显然，S 值越小，稳定性越好。

（5）输出纹波电压：

输出纹波电压是指在输出直流电压上所叠加的交流分量。的大小除了与滤波电容有关外，还与稳压系数S 有关。的最大值一般出现在Io 最大的时候，值可用

下式估算：式中为图中E点的纹波电压。

为了提高稳压性能，主要措施是提高放大器的增益。一般可选用β较大的晶体管。

3、本实验稳压电源的技术指标要求

（1）输出电压Vo = 9V

（2）最大允许输出电流Iomax = 200mA

（3）输出电阻Ro≤ 0.7Ω

（4）稳压系数S≤ 3.5×10-2

（5）输出纹波电压≤ 2mV（当Io = 176mA）

（6）具有限流保护功能，输出短路电流 < 400 mA

四、实验内容

1、稳压电源的安装与焊接

按图2 电路，对照印刷电路板版图安装、焊接晶体管稳压电源；焊接前应检查各元、器件质量及有源器件的管脚、极性，并做好元、器件焊接前的清洁、处理工作。安装时要求元、器件排列整齐，焊点牢靠美观。

稳压电源的调整∶

（1）仔细检查有无错焊、漏焊、虚焊和短路等现象，如有应排除之。

（2）接通交流220V 电源，测量稳压电源输出电压（空载）Vo，调节R7，使Vo = 9V，并测量各晶体管的静态工作点，填入表1；

晶体管各极电压BG1 BG2 BG3 BG4

基极电压VB （V）9.552 10.081 5.757 0.022

发射极电压VE（V）8.985 9.531 5.124 0.003

集电极电压VC（V）17.882 17.856 10.104 10.083

计算 VBE （V）0.567 0.550 0.633 0.019

若调节R7 时，Vo 不随之变化，则应通过测试各晶体管的工作状态（BG1、BG2、BG3应处于放大状态，BG4 应处于截止状态），找出故障原因，并排除之。（3）在稳压电源输出端接上51Ω（2W）电阻作负载，测量带载输出电压VOL，并与空载输出电压Vo 比较，一般情况下，变化应不大于0.2V 即可。否则，电路存在故障，应找出故障原因，并排除之。

（4）检查保护电路是否正常工作：将“三位半”数字表置直流电流20mA 档，直接与电源输出端C、D 并联，测量其短路电流。由于电流表内阻很小，电流很大，只要将电流表笔与C、D 端短时间接触，能读出短路电流数值即可。同时输出电压应从9V 下降到接近于0，否则应检查保护电路。

3、稳压电源性能指标的测量:

（1）输出电压和输出电阻测量

按表2 测量稳压电源空载（RL→∞）和带载（RL=51Ω）时的输出电压，计算输出电压的变化量ΔVo、输出电流的变化量ΔIo 和输出电阻Ro。

RL Vo Io △Vo △o Ro=△Vo/△o

∞8.983V 0 0.028V 0.176A 0.159Ω

51Ω8.955V 0.176A