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

（2）纹波电压的测量

在带载（RL=51Ω）情况下，用晶体管毫伏表分别测量电路中A 点、E 点和C 点的纹波电压，填入表3。

V

C V

E

V

O

0.9110V 30.83mV 0.22mV

（3）稳压系数测量

切断交流220V 电源，断开变压器及电路中J1、J2 短路线。用可调的直流稳压电源作为实验稳压电路的输入电压Vi，A 点接电源正极，B 点接负极，在带载（RL=51Ω）情况下，按下表要求调节Vi，分别测量Vi 和Vo 值，填入表4。

输入电压V i=14.9V V i1=16.4V V i2=13.4V 输出电压V O=9.061V V O2=9.086V V O2=9.039V

五、实验故障及解决办法

在用数字万用表测量电阻时，有时会没有读数（读数为零），但并不代表电阻阻值为零，而是量程选小了导致读数溢出，换大量程再次测量电阻阻值便能得出结果。

在焊接之中，经检查发现电容链接错误，电容正负极接反，导致交流短路，如果连接电路会导致电路烧坏与电容炸开，检查后，重新连接电容，正负极连接正确后得到测量读数。

在动态电路测量之中，发现测得的Vo∞示数偏大，经检查发现没有去除电路中的RL，导致测得的是Vol的值，检查后，去除电路中的RL，重新测量得到正确测量读数。

六、实验总结与心得体会

这次实验让我更好的了解晶体管串联型稳压电源的工作原理与安装和调试方法，学会了如何焊接，了解电容有正负极，如何正确连接电容，在焊接之中，如果经检查发现电容链接错误，电容正负极接反，导致交流短路，如果连接电路会导致电路烧坏与电容炸开，这种十分危险，老师说可以爆炸到天花板，所以一定要注意安全，避免这种情况发生，连电路要仔细，一定要接对电路后在施加电源，不能盲目行动。

七、思考题：

1.提高稳定度的措施？

由于输入电压不稳定会导致比较放大级的电源电压和调整管偏流不稳定。设置辅助电源可为比较放大管提供一个稳定的集电极电压，同时也为调整管提供稳定偏流。可以克服输入电压波动对两者的影响，提高了输出电压稳定度。

2.焊接应该注意的内容？

用电烙铁焊接元件是基本的装配工艺，它对保证电子产品的质量起着关键的作用。下面介绍一些元器件的焊接要点。

1)焊接最好是松香、松香油或无酸性焊剂。不能用酸性焊剂，否则会把焊接的

地方腐蚀掉。

2)焊接前，把需要焊接的地方先用小刀刮净，使它显出金属光泽，涂上焊剂，

再涂上一层焊锡。

3)焊接时电烙铁应有足够的热量，才能保证焊接质量，防止虚焊和日久脱焊，

烙铁在焊接处停留的时间不宜过长。

4)烙铁离开焊接处后，被焊接的零件不能立即移动，否则因焊锡尚未凝固而使

零件容易脱焊。

5)对接的元件接线最好先绞和后再上锡。

6)在焊接晶体管等怕高温器件时，最好用小平嘴钳或镊子夹住晶体管的引出

脚，焊接时还要掌握时间。

7)半导体元件的焊接最好采用较细的低温焊丝，焊接时间要短