電源實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(綜合版)

1、電源實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書一、實(shí)驗(yàn)箱體介紹1、直流電壓表：顯示直流電壓，顯示電壓范圍：019.99V2、直流電流表：顯示直流電流，顯示電流范圍：01.999。3、交流功能表：該表交流輸入端接入交流電源，負(fù)載端接入工作電路或交流負(fù)載。按壓“功能切換”可切換顯示交流電壓值U、電流值I、功率值P、功率因素值PI4、直流穩(wěn)壓電源：包含3組電源，一組016V可調(diào)，最大電流2A，用作各電源模塊的直流輸入。另外兩組為±12V，最大電流200mA，通常作為輔助電源。5、交流電源：提供隔離變壓器輸出75V交流電源，最大電流1A。12V012V交流電源，最大電流0.5A。6、交流電源開關(guān)：用于ACDC模塊實(shí)驗(yàn)時(shí)切斷

2、交流電源。7、保險(xiǎn)絲：可串入實(shí)驗(yàn)電路保護(hù)模塊或負(fù)載。8、電阻：用于作為直流負(fù)載或取樣電阻，最大功率3W。9、實(shí)驗(yàn)?zāi)K插接區(qū)：用于插接各實(shí)驗(yàn)?zāi)K。實(shí)驗(yàn)須知，介紹了實(shí)驗(yàn)時(shí)必須知道的注意事項(xiàng)。二、串聯(lián)穩(wěn)壓電路 實(shí)驗(yàn)11、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）研究穩(wěn)壓電源的主要特性，掌握串聯(lián)穩(wěn)壓電路的工作原理。（2）學(xué)會(huì)穩(wěn)壓電源的調(diào)試及測(cè)量方法2、實(shí)驗(yàn)儀器（1）直流電壓表（2）直流毫安表（3）示波器（4）數(shù)字萬(wàn)用表3、預(yù)習(xí)要求（1）估算圖2.1電路中各三極管的Q 點(diǎn)（設(shè)：各管的100，電位器RP滑動(dòng)端處于中間位置）。（2）分析圖2.1電路，電阻R2和發(fā)光二極管LED 的作用是什么？（3）畫好數(shù)據(jù)表格。圖2

3、.1 分立元件構(gòu)成的直流線性穩(wěn)壓電源4、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1靜態(tài)調(diào)試(1)看清楚實(shí)驗(yàn)電路板的接線，查清引線端子。(2)按圖2.1接線，負(fù)載RL開路，即穩(wěn)壓電源空載。(3)將5V27V電源調(diào)到9V，接到Vi端，再調(diào)電位器Rp，使V0=6V?？蛰d調(diào)節(jié)輸入電壓從5V17V（每隔2V取一個(gè)點(diǎn)）, 測(cè)量并記錄調(diào)整組合管V1的集電極和發(fā)射極電壓,V2基極電壓, 以及V3的集電極、發(fā)射極和基極電壓，如表2.1。 表2.1 Vin （V）57911131517V1CEV2BV3BEC(4)調(diào)試輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍 （空載）。調(diào)節(jié)RP，觀察輸出電壓VO的變化情況。記錄VO的最大和最小值。2動(dòng)態(tài)測(cè)量(1)測(cè)量電源穩(wěn)壓特性。使

4、穩(wěn)壓電源處于空載狀態(tài)，調(diào)可調(diào)電源電位器，模擬電網(wǎng)電壓波動(dòng)±10%；即Vi由8V變到10V。測(cè)量相應(yīng)的V。根據(jù)S=計(jì)算穩(wěn)壓系數(shù)。表2.2Vi (V)88.59.09.510空載VoRL=500RL=1kRL=1.5k(2)測(cè)量穩(wěn)壓電源內(nèi)阻。穩(wěn)壓電源的負(fù)載電流IL由空載逐步加重（即負(fù)載電阻減小），測(cè)量輸出電壓V0的變化量即可求出電源內(nèi)阻。測(cè)量過程，使Vi8V保持不變，空載時(shí)Vo=5V。 表2.3RL()1.5k1k50025010050VOIO (3)測(cè)試輸出的紋波電壓。將圖2.1的電壓輸入端Vi接到圖2.2的整流濾波電路輸出端（即接通Aa，Bb），在負(fù)載電流IL=100mA條件下，用示

5、波器觀察穩(wěn)壓電源輸入輸出中的交流分量uo，描繪其波形。用晶體管毫伏表，測(cè)量交流分量的大小。(4)觀察用示波器觀察整流濾波電路輸出端波形，描繪其波形，并與uo進(jìn)行比較。解釋產(chǎn)生uo的原因。圖22 整流濾波電路思考題：A：如果把圖2.1電路中電位器的滑動(dòng)端往上（或是往下）調(diào)，各三極管的Q點(diǎn)將如何變化？可以試一下。B：調(diào)節(jié)RL時(shí)，V3的發(fā)射極電位如何變化？電阻RL兩端電壓如何變化？可以試一下C：如果把C3去掉（開路），輸出電壓將如何？D：這個(gè)穩(wěn)壓電源哪個(gè)三極管消耗的功率大？按實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2 中（3）的接線。3輸出保護(hù)(1)在電源輸出端接上負(fù)載同時(shí)串接電流表。并用電壓表監(jiān)視輸出電壓，逐漸減小RL

6、值，直到短路，注意LED 發(fā)光二極管逐漸變亮，記錄此時(shí)的電壓、電流值。(2)從100逐漸加大RL值，觀察并記錄輸出電壓、電流值。注意：此實(shí)驗(yàn)內(nèi)容短路時(shí)間應(yīng)盡量短（不超過5 秒），以防元器件過熱。5、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1對(duì)靜態(tài)調(diào)試及動(dòng)態(tài)測(cè)試進(jìn)行總結(jié)。2計(jì)算各穩(wěn)壓電路的功率和效率。3計(jì)算穩(wěn)壓電源內(nèi)阻r0=及穩(wěn)壓系數(shù)Sr。4對(duì)部分思考題進(jìn)行討論，并解釋穩(wěn)壓電路的工作原理。三、集成穩(wěn)壓器 實(shí)驗(yàn)21、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）了解集成穩(wěn)壓器特性和使用方法。（2）掌握直流穩(wěn)壓電源主要參數(shù)測(cè)試方法。2、實(shí)驗(yàn)儀器（1）示波器（2）數(shù)字萬(wàn)用表3、預(yù)習(xí)要求（1）復(fù)習(xí)教材直流穩(wěn)壓電源部分關(guān)于電源主要參數(shù)及測(cè)試方法。（

7、2）查閱手冊(cè)，了解本實(shí)驗(yàn)使用穩(wěn)壓器的技術(shù)參數(shù)。（3）計(jì)算圖15.5電路中1RP 的值。估算圖15.3電路輸出電壓范圍。（4）擬定實(shí)驗(yàn)步驟及記錄表格。4、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（1）穩(wěn)壓器的測(cè)試實(shí)驗(yàn)電路如圖3.1所示 圖3.1 三端穩(wěn)壓器參數(shù)測(cè)試 圖 3-2 7805實(shí)驗(yàn)電路 測(cè)試內(nèi)容：(1)穩(wěn)定輸出電壓，VO。(2)電壓調(diào)整率，即S=（輸出電壓變化小于5%）。Vi (V)151311975空載VoRL=500RL=1kRL=1.5kRL=100圖33 (3)電流調(diào)整率，即，保持輸入電壓不變。 RL()1.5k1k50025010050VOIOIi(4)紋波電壓（有效值或峰值）2穩(wěn)壓器性能

8、測(cè)試仍用圖3.1的電路，直流穩(wěn)壓電源性能:(1)測(cè)量并記錄保持穩(wěn)定輸出電壓的最小輸人電壓;3 三端穩(wěn)壓器靈活應(yīng)用(1)改變輸出電壓實(shí)驗(yàn)電路如圖3.2、3.3所示。按圖接線，測(cè)量并記錄圖3.2的輸出電壓。調(diào)節(jié)3.3的電位器，測(cè)量并記錄其輸出電壓及變化范圍。(2)組成恒流源實(shí)驗(yàn)電路如圖3.4所示。按圖接線，測(cè)試電路恒流作用。調(diào)節(jié)電阻RL從0100,記錄輸出電流和電壓的變化范圍。(3)可調(diào)穩(wěn)壓器實(shí)驗(yàn)電路如圖3.5所示圖34 圖35LM317L最大輸入電壓40V，輸出1.25V 37V可調(diào)最大輸出電流l00mA 。（本實(shí)驗(yàn)只加15V 輸入電壓）按圖接線，并測(cè)試：I測(cè)量并記

9、錄輸出電壓變化范圍。測(cè)試下列各項(xiàng)指標(biāo)。測(cè)試時(shí)將輸出電壓調(diào)到最高輸出電壓。(1)穩(wěn)定輸出電壓，VO。(2)電壓調(diào)整率，即S=（輸出電壓變化小于5%）。Vi (V)15空載VoRL=500RL=1kRL=1.5kRL=100 (3)電流調(diào)整率，即，取500mA為額定電流。 RL()1.5k1k50025010050VOIOIi5、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1整理實(shí)驗(yàn)報(bào)告，計(jì)算內(nèi)容1的各項(xiàng)參數(shù)。2畫出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2的輸出保護(hù)特性曲線。3計(jì)算各穩(wěn)壓電路的功率和效率。4總結(jié)本實(shí)驗(yàn)所用兩種三端穩(wěn)壓器的應(yīng)用方法。 四、直流斬波（Buck-Boost變換器）電路研究 實(shí)驗(yàn)31、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）熟悉Buck-Boost變換器工作原理（

10、2）熟悉Buck-Boost不同工作模式下波形圖（3）掌握Buck-Boost變換器調(diào)試方法2、實(shí)驗(yàn)儀器（1）示波器（2）數(shù)字萬(wàn)用表3、預(yù)習(xí)要求：（1）查找資料，了解buck/boost電路工作原理。（2）查閱手冊(cè)，了解555電路的使用方法, 擬定頻率和占空比，計(jì)算圖R1、R2、R3、C1的值。（3）查找資料，了解集成芯片構(gòu)成的buck/boos電路的應(yīng)用。（4）擬定實(shí)驗(yàn)步驟及記錄表格。4、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容圖41 buck/boost模塊圖（1）用模塊板上分立元器件搭建buck、boost及buck-boost電路模塊板DCIN端輸入312V直流電壓，方波發(fā)生器就可得電，輸出20KHz左右的矩形波，占

11、空比5%95%可調(diào)。T1的基極已串入1K的保護(hù)電阻，搭建電路時(shí)無需再接。通電時(shí)隨時(shí)監(jiān)測(cè)電流表，電流不宜超過0.5A，否則需要檢查電路是否接錯(cuò)或元器件有故障。（a）根據(jù)圖4（1）a搭建buck電路，調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)箱上可調(diào)穩(wěn)壓電源到10V，接入Vin,并做如下工作：·不帶負(fù)載的情況下，用示波器測(cè)量二極管D的負(fù)極波形，調(diào)節(jié)占空比，用電壓表觀察電路輸出端有無變化.記錄占空比為1/3,1/2和2/3時(shí)對(duì)應(yīng)的輸出電壓，. 表4.1占空比Vin(V)RLVO(V)1/35 5001/22/31.0k2/38500·輸出端接500電阻，用示波器測(cè)量二極管D的負(fù)極波形，調(diào)節(jié)占空比，用電壓表測(cè)量電路

12、輸出端的變化及電路的帶載能力的變化。·輸出端分別接500和1.0k電阻，調(diào)節(jié)占空比，保持輸出電壓不變。記錄兩種負(fù)載電路所對(duì)應(yīng)的占空比，并分析此差別的原因。圖4（1）a buck斬波電路（降壓型）（b）根據(jù)圖4（1）b搭建boost電路，調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)箱上可調(diào)穩(wěn)壓電源到5V，接入Vin。重復(fù)（a）中的過程，填表4.1.圖4（1）b boost斬波電路（升壓型）表4.2占空比Vin(V)RLVO(V)1/35 5001/22/31.0k2/38500·根據(jù)圖4（1）c搭建buck-boost電路，調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)箱上可調(diào)穩(wěn)壓電源到5V，接入Vin。重復(fù)（a）過程，填表4.3。圖4（1）c b

13、uck/boost斬波電路（降/升壓型）表4.3占空比Vin(V)RLVO(V)1/35 5001/22/31.0k2/38500圖4（2）基于555可調(diào)占空比方波發(fā)生器圖4（2）為基于555可調(diào)占空比方波發(fā)生器，加5V電壓（即此模塊接電源5V），用此方波信號(hào)驅(qū)動(dòng)以上各斬波電路的開關(guān)管工作，實(shí)現(xiàn)降壓、升壓和極性反轉(zhuǎn)的直流輸出，調(diào)節(jié)電阻R2即可以調(diào)節(jié)方波發(fā)生器的輸出波形的占空比。（2）集成IC構(gòu)成Boost電路的實(shí)驗(yàn)查找LM2577芯片資料，VFB=1.23V，結(jié)合LM2577內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)，分析圖4（3）的穩(wěn)壓電路工作原理，完成下列實(shí)驗(yàn)。圖4（3）基于Boost的穩(wěn)壓電路 圖4（4）LM2577

14、內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)l 在不同工作條件下測(cè)試Buck-Boost變換器的相關(guān)電參數(shù):（1）、改變輸入電壓，觀察輸出電壓的變化情況，找出電路的啟動(dòng)電壓和凍結(jié)電壓并記錄。（2）、帶負(fù)載1.0k，保持輸出電壓不變（輸出電壓VO=5V），改變輸入電壓，測(cè)量輸入電流和輸入電壓（自擬表格記錄，取6組數(shù)據(jù)），計(jì)算輸入功率和輸出功率；帶負(fù)載500，重復(fù)上述過程，即填表4.4，并計(jì)算輸入功率和輸出功率。表4. 4Vin（V）5.07.09.011.016.0RL500IiVO占空比RL100IiVO占空比（3）、輸入電壓15V, 輸出電壓5V，負(fù)載100，觀測(cè)電感L1左側(cè)波形，并描繪波形。根據(jù)波形分析該電路的工作原理。

15、5、實(shí)驗(yàn)報(bào)告（1）整理實(shí)驗(yàn)報(bào)告。（2）根據(jù)上述記錄數(shù)據(jù)，計(jì)算電路在不同負(fù)載下的效率。（3）結(jié)合數(shù)據(jù)呈現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，驗(yàn)證buck、boost及buck-boost電路的輸出電壓和輸入電 壓的關(guān)系表達(dá)式，并解釋上述三種電路的工作原理（4）結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、電路圖以及波形圖，解釋圖4（3）穩(wěn)壓電路的工作原理五、電流控制型脈沖調(diào)制開關(guān)電源 實(shí)驗(yàn)41、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）掌握電流控制型脈沖調(diào)制開關(guān)電源的工作原理，特點(diǎn)與構(gòu)成（2）熟悉一種電流控制型脈寬調(diào)制芯片的工作原理與使用方法（3）掌握PWM型開關(guān)電源的調(diào)試方法與參數(shù)測(cè)試方法2、實(shí)驗(yàn)儀器（1）示波器（2）數(shù)字萬(wàn)用表3、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容51電流控制型PWM電路模塊圖圖52

16、 UC3842內(nèi)部框圖（1） 查找UC3842資料，了解其工作原理，連接實(shí)驗(yàn)線路，構(gòu)成實(shí)用的開關(guān)電源；圖53 電流控制型PWM實(shí)驗(yàn)電路按圖53連接好電路，在in端輸入直流016V電壓，電壓表監(jiān)測(cè)DCOUT輸出端電壓，電流表監(jiān)測(cè)電流，空載電流2030mA。觀察集成電路的啟動(dòng)電壓，并做好記錄；逐步降低輸入電壓，直到電路停止工作，記錄電路“凍結(jié)”電壓。電路正常啟動(dòng)后，觀測(cè)RCTC端、場(chǎng)效應(yīng)管G端和D端、高頻變壓器次級(jí)的波形并繪圖，Vref電壓，并做好記錄。（2） 調(diào)節(jié)in，接負(fù)載500，觀察場(chǎng)效應(yīng)管G端波形及輸出電壓的變化，并繪波形圖并填表5.1，計(jì)算電源調(diào)整率。表5.1Vin579111315VO

17、Ii占空比（3）調(diào)試開關(guān)電源，并測(cè)試相關(guān)參數(shù)：·調(diào)節(jié)VR1，記錄輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍；·調(diào)節(jié)DC OUT固定于30V，在以下條件下測(cè)試：a. 接入不同負(fù)載（如1.5k、1.0k、500電阻），測(cè)量輸出電壓和輸入電流；測(cè)量場(chǎng)效應(yīng)管G端的波形并繪圖，記錄占空比，填表5.2，理解PWM的含義； 表5.2RL1.5k1.0k500VOIi占空比 b.測(cè)量不同負(fù)載情況下，取樣電阻R兩端電壓的變化，理解電流控制型PWM的原理； c.分別測(cè)量1.5、1.0、500電阻負(fù)載時(shí)，輸出電壓和輸入電流的變化情況，記錄數(shù)據(jù)填表5.2，計(jì)算負(fù)載調(diào)整率及輸入和輸出功率。d. 分別測(cè)量500電阻負(fù)載時(shí)，輸

18、出電壓的文紋波電壓及頻率。*以上電流控制型PWM電路模塊即是由下列附圖電路中除了輸入整流濾波電路外的其他部分組成。附圖：附圖：基于UC3842的電流控制型穩(wěn)壓電路4、實(shí)驗(yàn)報(bào)告（1）整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，根據(jù)記錄數(shù)據(jù)，計(jì)算電路效率?？偨Y(jié)本電路的工作原理。（2）假設(shè)取樣電阻R開路或短路會(huì)造成什么樣的故障，為什么？（3）思考如果輸入端接入市電，應(yīng)該加入哪些電路來構(gòu)成一個(gè)完整的開關(guān)電源。六、零電壓開關(guān)（ZVS）準(zhǔn)諧振電路模塊 實(shí)驗(yàn)51、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）熟悉零電壓開關(guān)（ZVS）準(zhǔn)諧振開關(guān)電源的工作原理，特點(diǎn)與構(gòu)成（3）掌握零電壓開關(guān)（ZVS）準(zhǔn)諧振開關(guān)電源的調(diào)試方法與參數(shù)測(cè)試方法2、實(shí)驗(yàn)儀器（1）示波器（2）數(shù)字萬(wàn)用表61零電壓開關(guān)（ZVS）準(zhǔn)諧振電路模塊圖（1）查找IRIS4015芯片資料，結(jié)合零電壓開關(guān)（ZVS）準(zhǔn)諧振電路的基本工作原理，了解圖6-2電路的工作原理。圖6-1為圖6-2的模塊結(jié)構(gòu)原理圖。在in端輸入直流016V電壓，電壓表監(jiān)測(cè)DCOUT輸出端電壓。觀察集成電路的啟動(dòng)電壓，并做好記錄；逐步降低輸入電壓，直到電路停止工作，記錄電路“凍結(jié)”電壓。電路正常啟動(dòng)后，觀測(cè)場(chǎng)效應(yīng)管D端和高頻變壓器次級(jí)的波形并繪圖，測(cè)量VFB電壓并做好記錄。6-2電壓開關(guān)（ZVS）準(zhǔn)諧振開關(guān)電源電路圖（2）調(diào)節(jié)in，接負(fù)載500，觀察場(chǎng)效應(yīng)管D端波形,測(cè)量輸入電流和輸出電壓的變化，填