实验十七 集成稳压器
一、实验目的
1、 了解集成稳压器的特性和使用方法
2、 掌握直流稳压电源主要参数测试方法
二、实验仪器
1、 示波器        2、数字万用表
三、实验原理
    采用集成工艺，将调整管、取样电路、误差放大和保护电路等集成在一块芯片上，就构成了集成化稳压电源。如图1所示的外引脚图。
                   
      （a）W78XX外部引脚功能                （b）W117引脚图
        1输入端 2公共端 3输出端              1调整端 2输出端3输入端
图1常用三端稳压器的外引脚功能
1、 三端固定输出集成稳压器
    型号为W78XX系列的三端稳压器为固定式稳压电路，他有三个引出端：输入端、输出端和公共端。根据其输出电压极性可跟为固定正输出集成稳压器（W78系列）和固定负输出集成稳压器（W79系列）。根据输出电流的大小又可分为W78XX型（表示输出电流为1.5A）、W78MXX型（表示输出电流为0.5A）和CW78LXX型（表示输出电流为0.1A）。后面两位数字XX表示输出电压的数值，一般有5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V，固定负输出集成稳压器相应也有W79XX、W79MXX和W79LXX型。利用固定输出集成稳压器可组成各种应用电路，W78XX型集成稳压器的基本应用电路如图2所示。对三端固定集成稳压器，其输入电压的选取原则是：
式中， ----- 集成稳压器的固定输出电压值
      ----- 集成稳压器规定的最大允许输入电压值
      ----- 集成稳压器规定允许的最小输入输出电压值，一般为2V
图2 基本应用电路
    如果只有固定输出集成稳压器，又希望输出电压扩大或可调，可采用图3所示电路实用稳压电路来完成。图中电压跟随器的输出电压等于其输入电压，也等于三端稳压器的输出电压Uo，也就是说R1和R2上部分的电压之和为Uo，是一个常量。此时，以输出电压Uo的正端为参考点，当电位器滑动端的位置变化时，输出电压Uo将随之变化，其调节范围是：
图3 三端稳压器扩大输出电压的电路
    设，Uo=12V，则输出电压的调节范围为18~36V。可以根据输出电压的调节范围及输出电流的大小选择三端稳压器及取样电阻。电路中的C1，Co为频率补偿电容，防止自激震荡。
2、正、负输出稳压电路
    W79XX系列是一种输出负电压的固定式三端稳压器，输出有-5V、-6V、-9V、-12V、-15V、-18V和-24V七个档次，并且也有1.5A、0.5A、0.1A、三个电流档次，使用方法与W78XX系列稳压器相同，只是要特别注意输入电压和输出电压的极性。图4(a)为W79XX系列引脚图。W78XX与W79XX相配合，可以得到正、负输出稳压电路，如图4(b)所示。
   
（a）W79XX引脚图                      （b）实用电路
图4 正、负输出稳压电路
3、三端可调输出集成稳压器
    三端可调输出集成稳压器分为正可调输出集成稳压器（如W117）与负可调输出集成稳压器(如CW137)，正可调输出集成稳压器的输出电压范围为1.2~37V，输出电流可调范围为0.1~1.5A。它同样有三个端子，即输入端、输出端和调整端，在输出端与调整端之间为的基准电压，从调整端流出的电流Id=50uA。常用基本稳压电路如图5所示。
    为了保证稳压器空载时也能正常工作，要求流过R1的电流不能太小，一般可取Ir1=5~10mA，故，输出电压的表达式为：
调节R2，可改变输出电压的大小。
四、实验内容
1、 稳压器的测试
实验电路如图1所示。
测试内容：
（1） 稳定输出电压。
（2） 电压调整率：定义为在输出电流和环境温度保持不变时，由输入电压的变化引起的输出电压的相对变化量。以百分数表示。
（3） 输出电阻。
（4） 纹波电压（有效值或峰值）。
2、 稳压器性能测试
采用图2的电路，验证直流稳压性能。
（1） 保持稳定输出电压的最小输入电压。
（2） 输出电流最大值及过流保护性能。
3、三端稳压器灵活应用
（1）改变输出电压
    实验电路如图3所示。按图测量上述电路输出电压的变化范围。
（2）可调稳压器
（a）实验电路如图5所示。W317最大输入电压40V，输出1.2~37V可调，最大输出电流100mA（本实验只加15V输入电压）。
（b）按图接线，并测试：
  Ⅰ、电压输出范围。
  Ⅱ、按实验1测试各项指标。测试时将输出电压调到最高输出电压。
五、实验结果及分析
1、稳压器的测试
（1）稳定输出电压
    实验电路如图1所示，当输入电压Ui在7~10V范围变化时，输出电压基本保持稳定，用数字万用表测得其数值。
实验结果：Uo=5.06V
仿真结果：Uo=5.002V
（2）电压调整率
    在输出电流和环境温度保持不变时，改变输入电压，测量输出电压的相对变化量，即可得到电压调整率。
实验结果：
仿真结果：
结果如下表所示：
Ui
Ui
Ui
Uo
Uo
Uo
实验结果
7V
10V
3V
5.05V
5.06V
0.01V
0.06%
仿真结果
7V
10V
3V
5.001V
5.002V
0.001V
0.01%
（3）输出电阻
    固定输入电压Ui保持不变，改变负载RL，测量出输出电压的变化Uo及对应输出电流的变化Io，即可得到输出电阻的值。
实验结果：
仿真结果：
结果如下表所示：
Uo
Uo
Uo
Io
Io
Io
Ro
实验结果
5V
5.05V
0.05V
8.52mA
52.4mA
43.88mA
1.14
仿真结果
5.001V
5.002V
0.001V
33.34mA
20.01mA
13.34mA
0.07
2、 稳压器性能测试
（1）保持稳定输出电压的最小输入电压
    当输入电压Ui逐渐下降时，输出电压Uo一直保持稳定。当输入电压Ui下降到某一数值时，输出电压Uo发生改变，即不能保持稳定。记录此时的输入电压即为保持稳定输出电压的最小输入电压Uimin。
实验结果：Uimin=6.7V
仿真结果：Uimin=6.8V
（2）输出电流最大值及过流保护性能
    当输入电压Ui=10V时，调节负载电阻RL，记录输出电流最大值Iomax。
实验结果：Iomax=29.11mA
仿真结果：Iomax=34.343mA
    当电位器变化过程中，总负载电阻始终保持150，防止负载过小而导致输出电流过大。150是最小负载电阻值，对电路有保护作用。
3、三端稳压器灵活应用
（1）改变输出电压
    实验电路如图3所示。当输入电压Ui=10V时，改变电位器R2阻值，输出电压Uo随之变化，可测得变化范围。
实验结果：7.51~9.19V
仿真结果：7.503~8.534V
4、正、负输出稳压电路
    实验电路如图4（b）所示。改变输入电压Ui，使其在7~10V范围变化时，数字万用表测量输出电压Uo。
测量结果：Uo1=5.002V      Uo2=-4.934V
    由测量结果可知，输出电压基本保持稳定，且为正、负输出电压。
误差分析：
1、仪器自身误差
2、读数误差
3、操作误差
4、信号源干扰
         

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