实验四电流控制型脉宽调制开关稳压电源研究I 实验目的 (1)掌握电流控制型脉宽调制开关电源的工作原理,特点与构成 (2)熟悉电流控制型脉宽调制芯片UC3842的工作原理与使用方法。 (3)掌握开关电源的调试方法与参数测试方法。 实验系统与工作原理 电源装置是电力电子技术应用的一个重要领域。其中高频开关式直流稳压电源由于具有效率高,体积小和重量轻等突出优点,获 得了广泛的应用。 开关电源的控制电路可分为电压控制型和电流控制型。前者是一个单闭环电压控制系统,后者是一个电压、电流双闭环控制系 统,电流控制型较电压控制型有不可比拟的优点。具体线路见图4-20 C2 20V C6 c 1213 ● 图4-20电流控制型脉宽调制开关电源的工作原理 三,实验内容 (1)芯片UC3842的波形与性能测试 (2)开关电源波形测试 (3)开关电源性能测试 四.实验设备和仪器 (1)MCL现代运动控制技术实验台主控屏 (2)直流斩波及开关电源实验挂箱 (3)双踪记忆示波器
一．实验目的 （1）掌握电流控制型脉宽调制开关电源的工作原理，特点与构成。 （2）熟悉电流控制型脉宽调制芯片UC3842的工作原理与使用方法。 （3）掌握开关电源的调试方法与参数测试方法。 二．实验系统与工作原理 电源装置是电力电子技术应用的一个重要领域。其中高频开关式直流稳压电源由于具有效率高，体积小和重量轻等突出优点，获 得了广泛的应用。 开关电源的控制电路可分为电压控制型和电流控制型。前者是一个单闭环电压控制系统，后者是一个电压、电流双闭环控制系 统，电流控制型较电压控制型有不可比拟的优点。具体线路见图4-20。 图4-20 电流控制型脉宽调制开关电源的工作原理 三．实验内容 （1）芯片UC3842的波形与性能测试 （2）开关电源波形测试 （3）开关电源性能测试 四．实验设备和仪器 （1）MCL现代运动控制技术实验台主控屏。 （2）直流斩波及开关电源实验挂箱。 （3）双踪记忆示波器
(4)数字式万用表 五.思考题 (1)缓冲电路中的电阻R=2.2kΩ,您能否根据不同缓冲电容所观察的GTR集射极波形,分析如何合理地选用缓冲电阻与电容值。 (2)有人为了简化电路,不用反馈绕组,而是将电容C6增大,这时候系统能否稳定工作,为什么? 六.实验方法 1、开启阀值电压测试 将10与11端、6与9端、12与13端、14与15端相连 12 lI 电位器RP和RP3都左旋到底。合上电源后,用示波器观察7与16端(锯齿波)及10与16端(UC3842电源电压)波形,将RP2顺时针 慢慢旋转,直到锯齿波刚产生为止,用万用表测出10与16端之间电压,该电压即为开启阀值电压U。 2、芯片UC3842的波形与性能测试 (1)测试7端锯齿波的周期T,幅值Vpp与占空比 (2)不同直流输入电压时的输出PWM波形 开关电源工作后,用万用表测1与16端间电压,该电压即为直流输入电压l,用示波器观察12与16端及7与16端之间波形,然后将 RP顺时针慢慢旋转,边旋转边观察,并记录输出PW波形的变化情况,一直观察到l约减小20%时止,同时测量l变化前后的8与16端 及10与16端间电压值。测试结束后,将RP1左旋到底 变化前 U变化后 L8.16 8.16 (3)不同负载变化时的输出PWM波形 RP3左旋到底,观察波形同上。RP3顺时针慢慢旋转,边旋转边观察,并记录输出PWM波形的变化情况,一直观察到该电位器顺时针 旋转到底为止,这时候负载增大了约25%,同时测量负载变化前后的8与16端及10与16端之间电压值 负载变化前 负载变化后 8.16 0.16 U10.16 (4)不同直流输入电压时的反馈电压端(8端)与电源端(10端)波形 减小直流输入电压,同时观察并记录8与16端及10与16端间波形,直到vd约减小20%时止,测试结束后,将RP左旋到底。 (5)输出PWM脉冲封锁方法测试 1)改变芯片3脚电压封锁输出脉冲,将14与15端断开,5与14端相连,电位器RP4左旋到底,用示波器观察7端锯齿波。将RP4顺时 针慢慢旋转,直到锯齿波完全消失时止,测出5与16端间电压,该电压即为3脚的输出脉冲封锁电压 2)改变芯片1脚电平封锁输出脉冲 与14端、6与9端断开,14与15端、5与9端相连,RP4右旋到底。观察波形同上,将RP4逆时针慢慢旋转,直到锯齿波完全消失时 止,测出5与16端间电压,该电压即为1脚的输出脉冲封锁电压
（4）数字式万用表。 五．思考题 （1）缓冲电路中的电阻R=2.2kΩ,您能否根据不同缓冲电容所观察的GTR集射极波形,分析如何合理地选用缓冲电阻与电容值。 （2）有人为了简化电路，不用反馈绕组，而是将电容C6增大，这时候系统能否稳定工作，为什么？ 六．实验方法 1、开启阀值电压测试 将10与11端、 6与9端、 12与13端、 14与15端相连。 10 11 6 9 12 13 14 15 电位器RP1和RP3都左旋到底。合上电源后，用示波器观察7与16端（锯齿波）及10与16端（UC3842电源电压）波形，将RP2顺时针 慢慢旋转，直到锯齿波刚产生为止，用万用表测出10与16端之间电压，该电压即为开启阀值电压UT。 2、芯片UC3842的波形与性能测试 （1）测试7端锯齿波的周期T，幅值Vp-p与占空比τ T（ms） Vp-p（V） τ （2）不同直流输入电压时的输出PWM波形 开关电源工作后，用万用表测1与16端间电压，该电压即为直流输入电压Ud，用示波器观察12与16端及7与16端之间波形，然后将 RP1顺时针慢慢旋转，边旋转边观察，并记录输出PWM波形的变化情况，一直观察到Ud约减小20%时止，同时测量Ud变化前后的8与16端 及10与16端间电压值。测试结束后，将RP1左旋到底。 Ud变化前 Ud变化后 Ud Ud U8.16 U8.16 U10.16 U10.16 （3）不同负载变化时的输出PWM波形 RP3左旋到底，观察波形同上。RP3顺时针慢慢旋转，边旋转边观察，并记录输出PWM波形的变化情况，一直观察到该电位器顺时针 旋转到底为止，这时候负载增大了约25%，同时测量负载变化前后的8与16端及10与16端之间电压值。 负载变化前 负载变化后 U8.16 U8.16 U10.16 U10.16 (4)不同直流输入电压时的反馈电压端（8端）与电源端（10端）波形 减小直流输入电压Ud，同时观察并记录8与16端及10与16端间波形，直到Vd约减小20%时止，测试结束后，将RP1左旋到底。 (5)输出PWM脉冲封锁方法测试 1）改变芯片3脚电压封锁输出脉冲，将14与15端断开，5与14端相连，电位器RP4左旋到底，用示波器观察7端锯齿波。将RP4顺时 针慢慢旋转，直到锯齿波完全消失时止，测出5与16端间电压，该电压即为3脚的输出脉冲封锁电压。 2）改变芯片1脚电平封锁输出脉冲 5与14端、 6与9端断开，14与15端、 5与9端相连，RP4右旋到底。观察波形同上，将RP4逆时针慢慢旋转，直到锯齿波完全消失时 止，测出5与16端间电压，该电压即为1脚的输出脉冲封锁电压
3、开关电源波形测试 将5与9端断开,6与9端相连 (1)用示波器观察15与16端及2与16端间波形。 (2)用示波器观察1与2端间波形。 (3)用示波器观察输出电压DO波形 4、开关电源性能测试 (1)电压调整率(抗电压波动能力)测试 调节P1使Vd减小20%,用万用表测量Vd改变前后的输出电压(O1和02,则电压调整率为ax100% L02(V) 电压调整率 (2)负载调整率(抗负载波动能力)测试 将RP3左旋到底,用万用表测量输出电压(设为U01),再将RP3右旋到底(负载增加约25%),测量输出电压(设为02),则负载 ×100% 调整率为o L01 (V) O2(V) 负载调整率 (3)缓冲电路性能测试 在开关S合上(C1+C7=0.101uF)与断开(C1=1000P)条件下,观察2与16端间波形变化。 七.实验报告 (1)列出开启阀值电压值以及3端与1端的脉冲封锁电压值。 (2)画出UC3842的4脚的锯齿波,并注明周期、幅值,占空比等 (3)画出所测的各点波形 4)根据实际测量值,计算出电压调整率与负载调整率,并就这两个指标对实验系统这种类型的开关电源所适用的场合作出评 (5)试分析直流输入电压l与负载变化时,开关电源的稳压调节过程 (6)你对实验中一些感兴趣现象的分析。 (7)实验收获、体会和意见
3、开关电源波形测试 将5与9端断开，6与9端相连 （1）用示波器观察15与16端及2与16端间波形。 （2）用示波器观察1与2端间波形。 （3）用示波器观察输出电压UO波形。 4、开关电源性能测试 （1）电压调整率（抗电压波动能力）测试 调节RP1使Vd减小20%，用万用表测量Vd改变前后的输出电压UO1和UO2，则电压调整率为 。 UO1（V） UO2（V） 电压调整率 （2）负载调整率（抗负载波动能力）测试 将RP3左旋到底，用万用表测量输出电压（设为UO1），再将RP3右旋到底（负载增加约25%），测量输出电压（设为UO2），则负载 调整率为 。 UO1（V） UO2（V） 负载调整率 （3）缓冲电路性能测试 在开关S1合上（C1+C7=0.101μF）与断开（C1=1000P）条件下，观察2与16端间波形变化。 七．实验报告 （1）列出开启阀值电压值以及3端与1端的脉冲封锁电压值。 （2）画出UC3842的4脚的锯齿波，并注明周期、幅值，占空比等。 （3）画出所测的各点波形。 （4）根据实际测量值，计算出电压调整率与负载调整率，并就这两个指标对实验系统这种类型的开关电源所适用的场合作出评 价。 （5）试分析直流输入电压Ud与负载变化时，开关电源的稳压调节过程。 （6）你对实验中一些感兴趣现象的分析。 （7）实验收获、体会和意见