《电子测量仪器》直流稳压电源（讲义）重庆市电子技术类 考点讲练测

编写说明：《电子技术类专业考点讲练测》专辑，是依据重庆市高等职业教育分类考试专业综合理论测试电子技术类考试说明编写的。紧密围绕电子技术类专业考纲所涉及的三门高考课程的13个考点，精心编撰了33套讲练测。每套讲练测的内容均涵盖考点解读、思维导图、知识梳理、师生互动、概念强化题、高考模拟、课堂练习、课堂小结以及课后自测等九个环节。 本讲属于《电子技术类专业考点讲练测》的第31套，包含讲义、课件以及课后自测这三个教学文件，且与之配套使用的还有重庆市《电子技术类考纲百套卷》。欢迎各位老师下载使用，并敬请给予宝贵建议。 重庆市《电子技术类专业考点讲练测》第31套 【电子测量仪器】 直流稳压电源 讲义 [考纲要求] 了解直流稳压电源的主要性能指标，掌握其使用方法。 [思维导图] [知识梳理] 一、直流稳压电源的基本类型和特点 直流稳压电源从电路结构、稳压形式和控制模式等方面有各种不同的结构，其品种类型繁多，分类的方法也各不相同。一般几种基本类型。 （一）线性电源： 1.根据稳压管与负载的连接形式： （1）并联型稳压电源：稳压管与负载并联，一般采用稳压二极管进行稳压。 （2）串联调整型稳压电源：稳压调整管与负载串联，调整管调节输出稳压电压。 （二）开关稳压电源： 2.根据储能元件与负载的连接形式： （1）并联型开关稳压电源：储能电感与负载并联。 （2）串联型开关稳压电源：储能电感与负载串联。 3.根据振荡方式： （1）自激式开关稳压电源：由开关管与开关变压器组成正反馈环路来完成振荡。 （2）他激式开关稳压电源：由另外振荡器产生振荡脉冲，加在开关管上控制开关管导通和截止，实现稳压。 4.脉冲控制方式： （1）脉冲调宽式开关稳压电源（PWM）：调节控制脉冲的宽度，调整输出电压高低，实现稳压。 （2）脉冲调频式开关稳压电源：通过调节控制脉冲的频率，从而调整输出电源的高低，实现稳压 二、常用的直流稳压电源 直流稳压电源种类型号繁多，电路结构千姿百态。特别是开关电源，不断向高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化等方向发展。实验室所用的直流稳压电源，从输出形式上一般分为单路、双路和多路，如图所示。 三、使用直流稳压电源 1. 认识 APS3003S 直流稳压电源 APS3003S属于单路输出高精度直流稳压电源，具有输出电压电流额定范围内连续可调，恒压恒流(CV/CC) 自动转换工作模式，双数显表头独立显示输出电压和输出电流，多种保护功能包括限流降压、短路保护，过温保护等。APS3003S 设计应用于工厂生产线、维修、调试、实验室等场所，也是通信行业的必备仪器。 (1)APS3003S直流稳压电源前面板 图1 APS3003S直流稳压电源前面板 1—规格型号标签；2—输出电压表；3—恒压模式指示灯；4—电压调节旋钮(粗调/细调);5—输出接线柱； 6—接地接线柱；7—电源开关；8—限流调节旋钮(粗调/细调);9—恒流模式指示灯；10—输出电流表 (2)APS3003S直流稳压电源后面板 图2 APS3003S直流稳压电源后面板 1—散热风扇；2—保险丝规格标签；3—一体化保险丝电源插座 （3）直流稳压电源的性能指标 在使用直流稳压电源以前，应充分了解其主要性能指标(见表1)。应特别注意，它的输出是单路还是双路，各路输出是否独立，极性可变不可变。其次要了解它的各项指标，它的最大输出功率、最高输出电压以及最大输出电流等基本情况。以便在使用中能保 证负载电路正常工作和稳压电源的稳定度。 表1 APS3003S型直流稳压电源的主要性能指标 名 称 数 据 名 称 数 据 输出电压 0~30 V 最大输出功率 260 W 输出电流 0~3 A 电源稳定度 电压：≤0.01%±2 mV 电流：≤0.2%±3 mA 输入电源电压 AC220V±5%,50 Hz 负载稳定度 电压：≤0.01%±2 mV 电流：≤0.2%±3 mA 2. 使用直流稳压电源 直流可调稳压电源的使用比较简单，主要操作是对电源进行对应的设定，其操作步骤如下： ①开始：接通电源→ 电流/电压设置与调节→设定过压保护→连接负载→试机。 第一步，将稳压电源连接上市电，开启电源。 在不接负载的情况下，按下电源总开关，然后开启电源直流输出开关，使电源正常输出工作(一些简单的可调稳压电源只有总电源开关，没有独立的直流输出开关)。此时，表盘上即显示出当前工作电压和输出电流。 第二步，设置电流。 按下电源面板上“Limit”键不放，此时电流表会显示电流数值，调节电流旋钮，使电流数值达到预定水平。一般限流可设定在常用最高电流120%。有的电源没有限流专用调节键，操作者需要按照说明书要求短路输出端，然后根据短路电流配合限流旋钮设定限流水平。简易型的可调稳压电源没有电流设定功能，也没有对应的旋钮。 第三步，设置输出电压。 通过调节电压设定旋钮，使数字电压表显示出目标电压，完成电压设定。对于有可调限流功能的电源，有两套调节系统分别调节电压和电流。调节时要分清楚，一般调节电压的电位器有“VOLTAGE”字样，调节电流的电位器有“CURRENT”字样。很多入门级产品使用低成本的粗调/细调双旋钮设定，遇到双调节旋钮，我们先将细调旋钮旋到中间位置，然后通过粗调旋钮设定大致电压，再用细调旋钮精确修正。 第四步，设定过压保护OVP。 过压设定是指在电源自身可调电压范围内进一步限定一个上限电压，以免误操作时电源输出过高电压。一般来说，过压可以设置为平时最高工作电压的120%。过压设定需要用到一字螺丝刀，调节面板内凹的电位器，这也是一种防止误动的设计。设定OVP 电压时，先将电源工作电压调节到目标过压点上，然后慢慢调节OVP电位器，使电源保护 恰好动作，此时OVP设定完成。 注意：不同的电源设置 OVP 方式不同。 第五步，连接负载。 将负载与直流稳压电源对应的接线端子进行连接。直流稳压电源的红、黑两个输出端子中，红端子表示“+”,黑端子表示“-”。 ②结束：断开负载→关闭电源→拔出插头。 ③直流稳压电源的一般操作方法 直流稳压电源作稳压源输出电压时，应将电流调节旋钮顺时针旋到底并保持，调节电压调节旋钮控制输出的直流电压值。 作稳流源输出电流时，应将电压调节旋钮顺时针旋到底并保持，调节电流调节旋钮控制输出的直流电流值。 [师生互动] 1.在APS3003S稳压电源的面板上，标有“CV”的指示灯亮，表示______工作模式。 【答案】恒压 2.开关电源采用了高频技术，去掉了工频______,与相控整流器相比，在输出同等功率的情况下，开关整流器的体积是相控整流器体积的十分之一。 【答案】变压器 3.开关电源模块的寿命是由模块的内部工作温升所决定，温升高低主要是由模块的______高低所决定。 【答案】效率 4.电流的大小和方向不随时间变的电源称为______。交流电的电流大小和方向______ 【答案】直流电源 都随时间变化而变化 5.线性电源按稳压管与负载的连接方式不同，可分为______和______。 【答案】并联型稳压电源 串联型稳压电源 6.某同学在使用直流稳压电源时，出现“输出有电压而无电流，或者有电流而无电压”的现象，这是什么原因引起的? 【答案】无论是上述那一种情况，电源都已经正常工作，操作者应检查自己的负载是否接触良好，负载是否被短路或开路，负载是否符合规范等。从极端情况来讲，如果电源有电压输出（恒压状态），而负载线又断了，自然输出电流就等于零了。同样，如果电源有电流输出（恒流状态），而负载又短路了，自然输出电压就等于零了。 [概念强化题] 1.要用APS3003S型稳压电源给容量为1500 mA·h 的手机电池充电，试说明操作步骤及要领。 【答案】第一步：将电源开关置于“ON”位置，接通交流电源，指示灯亮，显示上次输出设置。 第二步：恒流电流的预置：先将电压调到3～10 V 任意值，然后将电流粗调旋和微调旋钮都调到“0”,即逆时针方向旋到低。然后用导线短路输出正、负端时针方向调节电流粗、微调旋钮，使指针指到所需要设定的电流值300 mA,拆除短接线。 第三步：调节输出电压输出粗调旋钮，使电压表指示值约高于预置值1~2 V, 再细调到4.2 V。 第四步：根据外部负载电源的极性，正确连接电源输端的“+”和“-”。 2. 某同学在使用直流稳压电源时，发现电源有电压输出也有电流输出，但是再调电压，电压就调不上去了。再想把电流调大点，电流就调不大了。请说明这是什么原因引起的?。 【答案】是由于操作者对“恒压”“恒流”的概念不甚清楚的原因。如果“恒压”灯亮，说明电源工作在恒压状态(可以认为电压占主动地位),这时的输出电流大小，是由负载决定的，而不是由操作者调出来的(可以说电流是占被动地位),如果这时去右旋“电流调节”旋钮，电流是不会增大的。但这时去右旋“电压调节”旋钮，输出电压是会升高，输出电流也会随之升高的(电压是主，电流是从)。 同理，如果“恒流”灯亮，说明电源工作在恒流状态，这时的输出电压也不是“调”出来的，而是由负载决定的。只有去调节“电流调节”旋钮，输出电流才会改变，输出电压也随之变化(这里电流是主，电压是从)。 总之，在使用直流稳压电源时，要弄清主从关系。电源处于“恒流”状态时去调电流，处于“恒压”状态时去调电压，才能改变负载上的电压和电流。 3. 开关电源的主要优点有哪些? 【答案】稳压范围宽、效率高（一般可达80%—90%）、体积小、重量轻等。 4. 如何使用直流稳压电源? 【答案】第1步：将电源开关置于“ON”位置，接通交流电源，指示灯亮。 第2步：调节输出电压输出粗调旋钮，使电压表指示值约高于预置值1~2 V。 第3步：根据外部负载电源的极性，正确连接电源输端的“+”和“-”。 第4步：恒流电流的预置。先将电压调到3～10V 任意值，然后将电流粗调旋钮和微调旋钮都调到“0”,即逆时针方向旋到底。然后用导线短路，顺时针方向调节电流粗调、微调旋钮，使指针指到所需要设定的电流值。拆除短接线，然后再调节电压输出端旋钮，选择所需要的电压值即可。 [高考模拟] 一、判断题(请在说法正确的题后写√, 说法错误的题后写×) 1.串联可调式稳压电源的变压器工作在工频上，因而体积较大 。 ( ) 【答案】√ 2.在使用稳压电源时，先接入负载，再按负载要求调整电压。 ( ) 【答案】× 3.电流是一个既有大小，又有方向的量，所以它是矢量。( ) 【答案】× 4.对于稳压电源，只要市电电压稳定，则输出电压一定稳定。( ) 【答案】× 5.开关电源是靠改变开关管的占空比来实现稳压的。( ) 【答案】√ 二、选择题 6.串联调整型稳压电源不包括( )电路。 A.比较放大 B.取样电路 C.脉宽调制 D.基准稳压 【答案】C 7.在APS3003S稳压电源的面板上，标有“CC”的指示灯亮，表示( )工作模式。 A . 恒压 B . 恒流 C.电流可调 D.电压可调 【答案】B 8.串联可调式稳压电源的电源调整管工作在( )。 A.放大状态 B.开关状态 C.截止状态 D. 饱和状态 【答案】A 9.开关电源的电源调整管工作在( )。 A.放大状态 B.开关状态 C. 截止状态 D.饱和状态 【答案】B 10.开关电源按脉冲控制方式分为( )。 A. 串联型和并联型 B.自激式和他激式 C. 调频式和调宽式 D.以上都对 【答案】C 三、填空题 11.将电源开关置于“ON”位置，表示电源______,指示灯亮。 【答案】接通 12.开关稳压电源按储能元件与负载的连接方式不同，分为______和______ 【答案】并联型开关电源 串联型开关电源 13.串联可调式稳压电源的调整管工作在______状态，而开关电源的调整管工作在______状态。 【答案】线性放大 开关 14.实验室所用的直流稳压电源，从输出形式上一般分为______、______和______。 【答案】单电源 双电源 多路直流稳压电源 15.在如下图所示的电路中，调整管为______,采样电路由______组成，基准电压电路由______组成，比较放大电路由______组成。 【答案】V1 R1RPR2 R3V3 V2 [课堂练习] 一、填空题 1.直流稳压电源按调整管的工作方式可分为______稳压电源和______稳压电源。其中串联调整型稳压电源属于______稳压电源。 【答案】线性 开关 线性 2.串联稳压电源中变压器的作用是______,整流电路的作用是______ 【答案】降压 整流 3.串联稳压电源的优点是______、______和可靠性高。 【答案】稳定性好、纹波电压小 4.串联稳压电源的调整管工作在______,开关稳压电源的调整管工作在______ 【答案】放大状态 开关状态 二、判断题(请在说法正确的题后写√, 说法错误的题后写×) 1.开关稳压电源的输入电压范围宽，当输入电压低于输出电压时也能实现稳压。( ) 【答案】√ 2.在使用稳压电源时，应先调整需要的电压后，再接入负载。( ) 【答案】√ 3.当多个稳压电源串联使用，输出电压为各稳压电源的输出电压之各和。( ) 【答案】√ 4.APS3003S 的恒流电流值应小于负载的额定电流。 ( ) 【答案】× 5.APS3003S 可以输出幅度连续可调的交流电压。( ) 【答案】× 三、选择题 1.下列不属于串联稳压电源组成部分的是( )。 A. 变压器 B.采样电路 C.开关三极管 D. 比较放大器 【答案】C 2.串联调整型稳压电源的工作频率为( ),效率( ) 左右。 A.60Hz,50% B.50Hz,50% C.100Hz,50% D.100Hz,60% 【答案】B 3.下列关于串联稳压电源中基准电压部分的说法，错误的是( )。 A.基准电压在电源工作过程是不变的 B.基准电压一般由稳压二极管提供 C.调节稳压电源的输出电压就是调节电路的基准电压 D.基准电压的稳定性越高越好 【答案】C 4.如图所示，下列不属于串联可调式稳压电源的电路是( )。 A.降压变压器 B.整流滤波电路 C.稳压电路 D.扫描电路 【答案】D 【课堂小结】 直流稳压电源类型：线性电源、开关电源； 常用直流稳压电源； APS3003S直流稳压电源的组成、特性指标； 直流稳压电源使用方法。 6 学科网（北京）股份有限公司 $$