1.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
基于“外部旁路晶體管擴(kuò)流”原理，以線性集成穩(wěn)壓芯片為核心，設(shè)計(jì)一能夠輸出大電流的直流穩(wěn)壓電路。假設(shè)該穩(wěn)壓電路輸入電壓為30V，輸出電壓為24V，負(fù)載電阻為10Ω。
實(shí)驗(yàn)具體要求如下：
（1）確定電路形式，說(shuō)明晶體管擴(kuò)流的原理。
（2）查閱選擇的集成穩(wěn)壓芯片和擴(kuò)流晶體管數(shù)據(jù)手冊(cè)，記錄集成穩(wěn)壓芯片的最大輸出電流，說(shuō)明擴(kuò)流晶體管的額定功率選擇依據(jù)。
查閱手冊(cè)得LM117最大輸出電流為1.5A
（3）確定電路其它元件參數(shù)。
（4）利用Altium Designer繪制原理圖。
2.實(shí)驗(yàn)結(jié)果
（1）在下方列出所設(shè)計(jì)電路的原理圖（Altium Designer完成，確定電路中所有器件的型號(hào)和參數(shù)）
C1：防止自激，一般取0.1uF。
C2：減小輸出紋波，一般取10uF。
C3：減小阻尼振蕩和改善瞬態(tài)特性，可取1μF鉭電容。
D1、D2：為C3、C2提供放電通路，防止穩(wěn)壓器承受反向電壓，保護(hù)穩(wěn)壓器。
R2、R3：調(diào)節(jié)輸出電壓，通常R2取240Ω，R3為可調(diào)電阻，一般取5K
所設(shè)計(jì)電路的原理圖
（2）結(jié)合所設(shè)計(jì)的電路圖說(shuō)明該電路的工作原理及晶體管的擴(kuò)流原理。（具體包括如何實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓、如何實(shí)現(xiàn)大電流輸出）
穩(wěn)壓原理：
功率器件（調(diào)整管）與負(fù)載串行連接，功率器件工作在線性區(qū)，靠改變調(diào)整管上的壓降來(lái)穩(wěn)定輸出。
擴(kuò)流原理：
IN接直流輸入電源，其輸入電壓的范圍跟選用的芯片有關(guān)，OUT為線性穩(wěn)壓電源的輸出端接負(fù)載。流過負(fù)載的電流為Io，Io由源LM117的輸出電流I2和PNP的輸出電流I1兩部分。IR為流過電阻的電流，Ib為PNP的基極電流，Iin為源LM117的輸出電流。分析時(shí)忽略源LM117的靜態(tài)工作電流。假設(shè)晶體管的放大倍數(shù)為β，晶體管基極導(dǎo)通電壓為Ueb。如圖所示。
Io=I1+I2(1-1)
Iin=IR+Ib(1-2)
I1=βIb(1-3)
I2=Iin=IR+Ib(1-4)
IR=Ueb/R1(1-5)
Io=I1+I2=βIb+Iin=βIb+IR+Ib=(1+β)Ib+Ueb/R1(1-6)
由式(1-6)可知是，輸出電流和晶體管的放大倍數(shù)以及電阻R1的值相關(guān)，由于晶體管輸出電流與基極的電流成正比，晶體管的放大倍數(shù)為β，當(dāng)晶體管處于線性放大區(qū)工作時(shí)，只要較小的Ib電流，就能獲得較大的I2輸出，當(dāng)參數(shù)選取合適時(shí)，I2的電流將是Io輸出電流的主要部分，從而實(shí)現(xiàn)了擴(kuò)流。
（3）給出所選穩(wěn)壓芯片的最大輸出電流參數(shù)，根據(jù)題目要求，列出擴(kuò)流晶體管額定功率的計(jì)算過程。
因?yàn)橐阎篣o=1.25×(1+R2/R1)+Iadj×R2
Io=I1+I2=βIb+Iin=βIb+IR+Ib=(1+β)Ib+Ueb/R1
所以Po=Io×Uo=[1.25×(1+R2/R1)+Iadj×R2]×[(1+β)Ib+Ueb/R1]即為所求。
三、實(shí)驗(yàn)思考題
1、線性穩(wěn)壓電路的優(yōu)點(diǎn)有哪些？
答：輸出電壓穩(wěn)定、紋波小、電路簡(jiǎn)單。
2、造成三端集成線性穩(wěn)壓芯片轉(zhuǎn)換效率不高的原因是什么？
答：由于調(diào)整管始終工作在線性狀態(tài)，由此產(chǎn)生的損耗比較大，從而導(dǎo)致電源的效率不高，通常只有35%～60%。
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