《开关电源技术》实验指导书.docx
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《开关电源技术》实验指导书
开关电源技术实验指导书
电子工程系
龙岩学院
实验一MOS管的测量及驱动
一、实验目的
1.识别MOSFET的极性(源极、漏极、门极)。
2.学习焊接技术。
3。
验证MOSFET导通和不完全导通的条件及特点.
4。
学会用万用表来测量MOSFET是否正常.
5。
理解MOS管的上升时间和下降时间。
二、实验仪器及材料
1。
直流电源1台2.万用表1个(自备)
3。
电烙铁1把(自备)4.焊锡丝
5.信号发生器6。
示波器1台
7.元器件
MOS管IRF8401片
47ohm、47K、20K电阻各1个
快恢复二极管FR1071个
万用板1片
排针4个
芯片底座1个
导线若干
三、预习要求
1.复习MOSFET(场效应管)的结构.
2.了解如何用万用表来测量MOSFET是否正常。
四、实验内容
1.识别MOSFET的极性(门极、漏极、源极)。
根据图1.1在万能板上焊接电路.
图1.1MOS管的测量电路
2。
用万用表测量漏极和源极是否正常。
(档位调到二极管档位)
3。
把直流电源分别调到
V和
V,用万用表测量直流电源的输出电压是否在设定范围之类。
4.按电路图把直流电源分别接在门极、源极和漏极、源极之间。
5.关断直流电源20V,接通直流电源12V,把万用表的档位调到二极管的档位,测量漏极和源极是否导通;关断直流电源12V,用万用表测量漏极和源极是否截止。
6。
接通或关断直流电源V1和V2,用万用表测量D点的电压UDS。
完成表1-1。
表1-1MOS管工作状态测量
直流电压V1
直流电压V2
UDS
12V
20V
0V
20V
12V
0V
7。
把直流电源V1由零逐渐增加,测量D点电压UDS和DS之间的电阻(Ron,DS=UDS/IDS),完成表1-2。
问,MOS管的阈值电压VTH=?
。
表1—2MOS管阈值与导通电阻测量
V1(V)
V2(V)
VDS(V)
IDS(mA)
Ron,DS(Ω)
0
20
1
20
2
20
3
20
4
20
5
20
8.用信号发生器产生方波(Vpulse,p—p=12V,f=50Hz/500Hz/1kHz/5kHz/8kHz/10kHz/50kHz),驱动MOS管,用示波器测量Vds及驱动波形,并测出MOS管的上升时间和下降时间,以图为证,并完成表1-3。
表1-3MOS管不同频率的上升时间与下降时间测量
VP—p=12方波的频率f(Hz)
上升时间ton(μs)
下降时间toff(μs)
50
1k
5k
6k
7k
8k
10k
50k
五、记录实验数据
根据上面的测试内容,记录测量结果。
六、思考题
阅读的英文手册。
掌握MOS管的最大直流工作电压,最大直流电流,工作电流与温度之间的关系,以及MOS管的其它参数,如:
功率损耗、
,结温,门极驱动电压等等。
实验二UC3842输出引脚的测量
一、实验目的
1.掌握PWM控制芯片UC3842的工作原理;
2.理解PWM输出与引脚之间的关系;
3。
理解振荡频率与开关频率之间的关系.
二、实验仪器及材料
1.直流电源1台
2.UC3842芯片1块
3。
数字示波器1台
4。
万用板1块
5.150kΩ,10kΩ、20kΩ、1kΩ、27Ω的电阻各1个
6。
100p,0.0047uF,0。
047uF,0.01uF瓷片电容各1个
7。
芯片底座1个
8。
导线若干
9。
电烙铁(自备)1个
10。
万用表(自备)1个
三、实验要求
1。
测量UC3842在不同RTCT的PWM输出脉冲波形并制表。
2.观察UC3842在不同PIN脚输入信号下的PWM脉冲输出.
四、实验内容
1.UC3842的VCC脚分别加18V和24V直流电压,根据图2.1制作电路板,测量表2-1中不同的RT、CT下的PWM输出脉冲的工作频率,并与理论计算值进行比较。
表2—1不同RC下的频率测量
VCC(V)
RT(Ω)
CT(F)
f(HZ)测量值
f(HZ)理论值
18
10k
0.0047uF
24
10k
0.0047uF
18
1k
0.047uF
24
1k
0.047uF
2。
观察不同条件下的PWM输出脉冲波形。
(1)VCC=18V,2脚开路,3脚接地.观察并记录6脚的输出波形。
(1)VCC=18V,2脚开路,3脚接方波(f=1HZ、Vpulse=1。
1V、D=0。
5)。
观察并记录6脚的输出波形。
(2)VCC=18V,3脚接地,2脚的连接如图2。
1所示,并在2脚接正弦波(f=50HZ,Vp-p=3V)。
观察并记录6脚的输出波形。
图2。
1
五、记录实验数据
根据上面的测试内容,记录测量结果.
六、思考题
根据以上实验波形以及图2。
2所示UC3842的内部结构图,分析UC38426脚的PWM脉冲与哪些信号有关系。
图2.2
实验三12V/3A开关电源裸板的测量及原理图绘制
一、实验目的
1.熟悉PCB与电路图之间的关系;
2.加深巩固所学的拓扑结构;
3.学会如何根据PCB画出原理图。
二、实验仪器及材料
1.36W开关电源裸板1块
2.示波器1台
3.100Ω大功率可调电阻1台
4.带线电源插头1个
5.电烙铁(自备)
6.万用表(自备)
7.导线、焊锡等
三、实验内容
1、将大功率可调电阻作为12V/3A开关电源裸板的负载,用万用表或者示波器测量开关电源在轻载(100mA)、中载(1.5A)和重载时(3A)的输出电压及其纹波。
记录波形并完成表3—1.
表3-1不同负载下的输出电压和纹波
输入电压Vin(V)
电源负载(A)
电源负载(Ω)
输出电压Vo(V)
纹波电源(mV)
AC220V
100m
AC220V
1。
5
AC220V
3
2、根据36W开关电源裸板的PCB电路板,画出对应的原理图。
四、记录实验结果
根据表3—1所示的实验结果,计算负载调整率.画出开关电源的电路原理图,描述电路工作原理,并给出电路图中的元器件参数值.
实验四高频变压器的制作及测试
一、实验目的
1.掌握变压器的工作原理;
2.掌握变压器的绕法;
3.理解变压器的电路符号与实物之间的对应关系;
4.掌握变压器参数的测试,如原边电感、漏感和匝比等。
二、实验仪器及材料
1.LCR电桥1台
2.EI40PC40材质磁芯及骨架1套
3.数字示波器1台
4.信号发生器1台
5.绕线机1台
6.游标卡尺1个
7.Φ0。
49mm漆包线(或其它线径漆包线)若干
8.高温胶带若干
三、预习要求
复习高频变压器的工作原理及理论知识。
四、实验内容
1。
根据已知的参数及变压器引脚平面分布图和结构示意图(如图4.1和图4.2所示)制作表4-1所示规格的高频变压器。
图4。
1变压器引脚平面分布图图4。
2变压器引脚示意图
表4-1电压器绕制规格
匝数
绕线规格
励磁电感
绕组1(原边)
45
0。
49mm
绕组2(副边)
9
0。
49mm
两股并绕
绕组3(辅助绕组)
5
0。
49mm
2。
用LCR电桥测量变压器的参数,如漏感、励磁电感。
完成表4-2。
求出实际的匝数之比N:
。
表4-2不同频率下励磁电感和漏感的测量
绕组匝数
测量频率(kHz)
励磁电感(μH)
漏感(μH)
45
1
10
100
9
1
不测
10
不测
100
不测
5
1
不测
10
不测
100
不测
3。
测量不同气隙时变压器的励磁电感,来判断气隙与励磁电感之间的关系。
完成表4-3.
表4—3不同气隙励磁电感测量
测量频率:
10kHz
气隙
绕组一(45匝)/μH
绕组二(9匝)/μH
绕组三(5匝)/μH
一层纸
二层纸
三层纸
4.用测量法验证变压器的同名端。
完成表4-4。
判断的电路接法如图4。
3所示。
判断原理为:
(1)同名端串联时:
异名端串联时:
(2)同一磁芯中的绕组如果同名端相连,电感量会小于两个绕组中的最大电感;异名端相连,电感量会大于两个绕组中的最大电感。
表4—4同名端判断
测量频率:
10kHz
绕组一电感
(45匝)/μH
绕组二电感
(9匝)/μH
绕组三电感
(5匝)/μH
2、6连接时的电感/μH
2、8连接时的电感/μH
同名端判断结果
五、记录实验数据
根据上面的测试内容,记录测量结果.
六、思考题
用LCR电桥或者数字示波器和信号发生器来测试变压器的同名端和异名端。
图4。
3变压器同名端的判断接法
图4.4变压器实物图
实验五24W反激式开关电源的原理图设计
一、实验目的
1.进一步理解开关电源的组成结构;
2.掌握反激式开关电源的工作原理;
3.掌握元器件的选择;
二、实验仪器及材料
1.电脑(装有PCB绘制软件)1台
2。
热转印机1台
3.单面玻纤覆铜板(15cm*20cm)1块
4.腐蚀液若干
三、实验内容
1。
根据所学知识,设计一开关电源,在输入电压220V±25%、50Hz,其技术指标如下:
a。
输出功率Po=24W(12V/2A)
b.最大输出电流为2A
c.电压调整率≤1%(输入电压220VAC变化范围+25%~-25%下,中载)
d.负载调整率≤1%(输入电压220VAC下,满载)
e.纹波电压(峰-峰值)≤5mV(输入电压220VAC,满载)
f.效率≥90%(输出电压12V、输入电压AC220V,满载)
g.具有过流及短路保护功能
(备注:
也可以24V直流输入,5V/1A输出的电源,达到上述类似的技术指标)
2。
根据所设计的原理图,选择实验器材,绘制PCB图并制板。
特殊元器件如表5.1所示,仅供选择,实际以库房为准.
表5。
1可供选择的元器件表
电阻
3。
15A/250VAC保险丝(型号S501-3。
15A)
电容
0.1uF250V陶瓷电容
6.8Ω/1W、100Ω/1W、220Ω/1W、1Ω/2W、1Ω/2W、20k/1W、100k/2W、4。
7k、1k、10k、0。
5k、0。
1k、0。
02k
47uF400V、47uF50V、330uF35V、220uF35V、220uF400V、10uF400V、0。
01uF100V、10uF100V、470pF100V、4700pF100V、100pF100V电解电容
EVM3ESX50B13(1KΩ可调)
100W,0。
1Ω—100Ω大功率可调电阻
0。
1uF50V、1nF250VACY1/1nF1000V/470pF1000V瓷片电容
交流共模滤波电感
EE25型,2×22mH(1。
3A)
磁芯骨架
EI40磁芯骨架,铁氧体磁芯,卧式7+7
电感
3.3uH/4A
高频铁氧体磁芯骨架EI28立式9+9针
整流桥
KBP310(1000V/3A)
电子散热片
T220散热片(尺寸15*10.5-22mm)
稳压管
P6KE200、1N5241B
带线电源插头
两极/两芯插头(额定电压220VAC,额定电流10A,带1米线)
变压器
220VAC转24V80w
二极管
BYV26C/MUR420/FR305
/FR305
可调稳压管
TL431A
开关电源芯片
TOP224p、UC3842a
光耦
PC817A
功率MOS管
TP6N60/IRF840
漆包线
QZ—2/130,0.51mm、0.25mm漆包线
四、记录实验数据
给出开关电源的原理图及PCB图,制作PCB板,并完成实验报告.
实验六24W反激式开关电源的调试
一、实验目的
1.进一步理解开关电源的组成结构;
2.掌握反激式开关电源的工作原理;
3。
了解开关电源的性能指标;
4.学会调试电路和测试电路。
二、实验仪器及材料
1.学生自制的PCB板1块
2。
万用表1个
3。
变压器和调压器各1台
4。
数字示波器1台
5.40W水泥电阻1个
三、实验内容
1。
根据实验五制成的PCBLegend图和PCB板上标注的元件序号焊接元器件。
2。
检查有源器件的方向是否有错误和电解电容的极性是否接对了,用万用表测量输入和输出是否有短路的现象和有源器件是否正常.
3.按设计图连接好线,慢慢增加输入电压到25Vac,测量输入滤波电容C两端的电压
V.继续增加输入电压到85Vac,测量输出电压Vout,调节反馈电阻,使输出电压达到
.
4.测量输入电压的调整率:
Vin=110Vac,Vin=220Vac,负载为24W,测量输出电压.
5。
测量负载调整率:
在空载和满载时,输入电压为220Vac时,测量输出电压。
6。
测量输出电压的纹波(输入电压220Vac,负载为24W)。
7.测量输出电压的启动波形。
8.测量输出电压的动态响应(输入电压为220Vac,负载在25%的满载和75%的满载之间变化),记录超调量(overshoot)和负超调量(undershoot).
四、记录实验数据
记录测量的结果,整理成实验报告。
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