任务1 直流稳压电源的制作 (2)

1、模模拟电拟电子技子技术与实践术与实践 电电子工程系子工程系 东莞职业技术学院东莞职业技术学院 理论指导实践，实践中学习技能理论指导实践，实践中学习技能 项目任务式学习项目任务式学习 实践实践-理理论论实践实践 实践实践考核标准考核标准 50% 50% 1. 正确连接各基本电路， 并将电路调整至正常工 作状态，占50%； 2. 掌握各基本电路参数 的测量方法，并测量出 相应的参数，占30%； 3. 能对基本电路的常见 故障进行分析，并能够 排除一些基本的故障， 占20%。 理论考核标准理论考核标准 50%50% 1.理论学习，掌握基本 知识，教学中的问答。 80% 2. 作业及实践报告，考 勤，

2、20% 项项目任目任务实现过务实现过程程 教师介绍项目基本任务 1.1.任务介绍任务介绍 学生动手制作，完成基本调试 2.2.任务制作及调试任务制作及调试 教师讲解电路原理，知识点详细讲解 3.3.原理及相关知识讲解原理及相关知识讲解 学生掌握原理，消化知识，完成参数测量，排除 电路故障 4.4.参数测量及故障排除参数测量及故障排除 项目任务一项目任务一 稳压直流电源的制作稳压直流电源的制作 l：掌握直流稳压电源的结构框图，了解其参数指标 2：掌握二极管的结构、符号、分类，识别与选取方法；掌握二极管 整流电路的构成原理，了解变压器识别与选取 3：掌握电容滤波电路的构成原理，电解电容识别与选取

3、4：掌握固定输出集成稳压电路与可变输出集成稳压电路的组成，发 光二极管、集成稳压电路的识别与选取 1.11.1直流稳压电源的作用直流稳压电源的作用 将交流电网电压转换为直流电压，提供直流工作电源。将交流电网电压转换为直流电压，提供直流工作电源。 1.21.2 组成框图组成框图 1.1.任务介绍任务介绍 1、交流电网电压的波动；、交流电网电压的波动； 2、负载的变化（由于整流滤波电路存在内阻）；、负载的变化（由于整流滤波电路存在内阻）； 3、温度的影响；、温度的影响； 1.31.3 引起电压不稳定的原因引起电压不稳定的原因 1.4 1.4 原理图原理图 12V/1A 单路固定输出直流稳压电源单路

4、固定输出直流稳压电源 序序 号号 器件器件 代号代号 名称名称型号参数型号参数功能功能 1CT电源输入线5A/250V220V电源输入 2S电源开关5A/250V开关，电源通断 3F熔断器0.2A过流保护 4T变压器220V/15V变压:220V变为15V交流电 5Q整流桥KBP2A整流:15V交流变换为脉动直流电 6IC集成稳压器7812稳压：将平滑直流电变换为稳定直流电 7C1电解电容2200uF/50V滤波：滤除脉动直流电中高频交流成分 8C2电容0.33uF滤波：滤除脉动直流电中高频交流成分 9C3电容0.1uF滤波：减小输出端电压波动 10C4电解电容100uF/50V滤波：减小输出

5、端电压波动 11R1电阻5.1K限流。限制流过VD1的电流 12R2电阻470限流，限制流过VD2的电流 13VD1, VD2 发光二极管LED-3电流转光信号 14VD3二极管IN4001保护：防止过压导致IC损坏 2.2.任务制作及调试任务制作及调试 2.3 使用万用表、示波器使用万用表、示波器等测量工具完等测量工具完 成基本调试成基本调试 2.2 完成电子电路的安装、焊接完成电子电路的安装、焊接 2.1 领料，清点元器件，测量元件领料，清点元器件，测量元件 注意注意1 1 使用万能版焊接走线参考使用万能版焊接走线参考 注意注意2 2二极管引脚及万用表检测二极管引脚及万用表检测 用数字式万

6、用表检测用数字式万用表检测 红红表笔是表笔是( (表内电源表内电源) )正极正极， 黑黑表笔是表笔是( (表内电源表内电源) )负极负极。 2k 20k 200k 2M 20M 200 在在 挡进行测量，当挡进行测量，当 PN 结完好且正偏时，显示值为结完好且正偏时，显示值为 PN 结两端的正向压降结两端的正向压降 ( (V) )。 反偏时，显示反偏时，显示 。 在在 R 1 k 挡进行测量，挡进行测量， 红表笔是红表笔是( (表内电源表内电源) )负极，负极， 黑表笔是黑表笔是( (表内电源表内电源) )正极。正极。 测量时手不要接触引脚。测量时手不要接触引脚。 用指针式万用表检测用指针式万

7、用表检测 一般硅管正向电阻为几千一般硅管正向电阻为几千 欧，锗管正向电阻为几百欧。欧，锗管正向电阻为几百欧。 正反向电阻相差不大为劣正反向电阻相差不大为劣 质管。质管。 正反向电阻都是无穷大或正反向电阻都是无穷大或 零则二极管内部断路或短路。零则二极管内部断路或短路。 1k 0 0 0 集成硅整流桥外形及引脚功集成硅整流桥外形及引脚功 能能 u2 uL + +- + 注意注意3 3 稳压器外形及引脚功能稳压器外形及引脚功能 W7800系列稳压器外形系列稳压器外形 1 输入端输入端 2 公共端公共端 3 输出端输出端 W7900系列稳压器外形系列稳压器外形 1 公共端公共端 2 输入端输入端 3

8、 输出端输出端 塑料封装塑料封装 TO-220 注意注意4 4 稳定正电压稳定正电压 稳定负电压稳定负电压 注意注意5 5 电解电容极性判断电解电容极性判断 耐压值 负极性 电路中不要接错极性电路中不要接错极性 电路调试电路调试 所谓电子电路的调试，是以达到电路设计指标为目的而进行的 一系列的测量测量判断判断调整调整再测量再测量的反复进行过程。 任何复杂电路都是由一些基本单元电路组成的，因此，调试时 可以循着信号的流程，逐级调整各单元电路，使其参数基本符 合设计指标 把组成电路的各功能块（或基本单元电路）先调试好，并在此 基础上逐步扩大调试范围，最后完成整机调试。采用先分调， 后联调的优点是，

9、能及时发现问题和解决问题。 调试流程调试流程 测试前直观检查电路测试前直观检查电路 通电观察，通电观察， 电路正常电路正常？ 断电断电 故障定位故障定位 测试电路参数， 符合参考值？ 焊接完成焊接完成 调试完成调试完成 电路安装完毕电路安装完毕, ,不宜急于通电不宜急于通电, ,先要认真检查一下。检查内容包括：先要认真检查一下。检查内容包括： 1. 1. 检查元器件有无错装、漏装，连线是否正确。检查元器件有无错装、漏装，连线是否正确。 连线主要检查变压器接线、线排安装方向是否与线路板标识一致，连线主要检查变压器接线、线排安装方向是否与线路板标识一致， 线路板至输出端子连线有无接反。线路板至输出

10、端子连线有无接反。 此时要按照电路原理图按一定的顺序检查安装好的线路；此时要按照电路原理图按一定的顺序检查安装好的线路； 2. 2. 检查焊点焊接质量检查焊点焊接质量 主要检查焊点是否焊接牢靠主要检查焊点是否焊接牢靠 , , 有无虚焊、桥接、缺焊、脱焊有无虚焊、桥接、缺焊、脱焊 。 3. 3. 检查元器件的安装情况检查元器件的安装情况 主要检查二极管、电容极性有无接错，元器件引脚之间有无短路主要检查二极管、电容极性有无接错，元器件引脚之间有无短路 、接触不良。此时可以利用数字万用表、接触不良。此时可以利用数字万用表“二极管挡二极管挡”的蜂鸣器直接检的蜂鸣器直接检 测元件器的引脚。测元件器的引脚

11、。 . . 电源供电是否正确、电源端对地是否存在短路。电源供电是否正确、电源端对地是否存在短路。 接通电源，观察电路是否出现异常接通电源，观察电路是否出现异常 现象。包括现象。包括有无冒烟有无冒烟，是否有异常气味是否有异常气味 ，手摸晶体管管壳是否发烫，集成电路，手摸晶体管管壳是否发烫，集成电路 是否温升过高是否温升过高，电解电容电解电容是否有爆裂等是否有爆裂等 。出现异常现象时应立即断电出现异常现象时应立即断电，并通过，并通过 相应的异常状况按下列检查方法找出产相应的异常状况按下列检查方法找出产 生故障的原因和位置。生故障的原因和位置。 变压器二次侧电压变压器二次侧电压U2大小大小 整流、滤

12、波后电压整流、滤波后电压U3大小大小 稳压后输出电压稳压后输出电压Uo大小大小 3. 用万用表测试以下电压值用万用表测试以下电压值 交流档位交流档位 直流档位直流档位 直流档位直流档位 用万用表取测试点处电压值用万用表取测试点处电压值 4 4 故障定位步骤故障定位步骤 U2 异常？U3 异常？ Uo 异常？ 检查220v电源输电源输 入入是否正常，空 开？保险？ 变压器T坏？ 检查整流桥整流桥，电电 容容输入，输出连 接是否正确， 整流桥坏？稳压器坏？ 检查稳压器，二极稳压器，二极 管、电容管、电容输入，输 出连接是否正确 器件、连线正确 ？焊接牢固？无 短路，断路 提示： VD1亮， VD2

13、不亮 ，排除极 性接错 提示：VD1、 VD2都不亮，排 除极性接错 简简 单单 到到 复复 杂杂 排排 除除 问问 题题 器件、连线正确 ？焊接牢固？无 短路，断路 器件、连线正确 ？焊接牢固？无 短路，断路 按信号流的方向顺向或逆向，分单元电路逐一判别按信号流的方向顺向或逆向，分单元电路逐一判别 降压单元降压单元整流滤波单元整流滤波单元稳压滤波单元稳压滤波单元 1. 测试测试电压电压法法 通过检测电路某测试点工作电压（直流电压、交流电通过检测电路某测试点工作电压（直流电压、交流电 压或信号电压），把所测得电压与标准电压值比较，根据压或信号电压），把所测得电压与标准电压值比较，根据 电压有或

14、无、偏大或偏小，判别产生电压变化的原因，这电压有或无、偏大或偏小，判别产生电压变化的原因，这 一原因就是故障原因。此法的难点是没有标准电压值时较一原因就是故障原因。此法的难点是没有标准电压值时较 难判别，要根据各种情况进行分析和判断。难判别，要根据各种情况进行分析和判断。 2.2.利用万用表二极管档判别排除断路，短路的异常情况利用万用表二极管档判别排除断路，短路的异常情况 3.3.示波器：看波形，与预估的波形相比较示波器：看波形，与预估的波形相比较 u 电源变压器电源变压器: : 将交流电网电压将交流电网电压u u1 1变为合适的交流电压变为合适的交流电压u u2 2。 u 整流电路整流电路:

15、 将交流电压将交流电压u2变为脉动的直流电压变为脉动的直流电压u3。 u 滤波电路滤波电路: 将脉动直流电压将脉动直流电压u3转转变为平滑的直流电压变为平滑的直流电压u4。 u 稳稳压电路压电路: 清除电网波动及负载变化的影响清除电网波动及负载变化的影响,保持输出电压保持输出电压uo的稳定的稳定 整整 流流 电电 路路 滤滤 波波 电电 路路 稳稳 压压 电电 路路 u1 u2u3u4 uo 3.3.原理及相关知识原理及相关知识 为什么采用半导体材料制作电子器件？为什么采用半导体材料制作电子器件？ 半导体半导体导电能力介于导体和绝缘体之间的物质导电能力介于导体和绝缘体之间的物质 典型的半导体有

16、硅Si和锗Ge以及砷化镓GaAs等 半导体有热敏、光敏和掺杂等导电特性。 杂质半导体杂质半导体 N N型半导体型半导体掺入五价元素(如磷) P型半导体掺入三价元素（如硼） 3.1 半导体半导体 3.2 PN结的形成结的形成 空间电荷区也称空间电荷区也称 PN 结结 多子的扩散运动多子的扩散运动 内电场内电场 少子的漂移运动少子的漂移运动 浓度差浓度差 扩散的结果使扩散的结果使 空间电荷区变宽。空间电荷区变宽。 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 形成空间电荷区形成空间电荷区 PN 结变窄结变窄 外电场外电场 IF 内电场内电场 PN

17、+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + 内电场被加强，内电场被加强， 少子的漂移加少子的漂移加 强，由于少子强，由于少子 数量很少，形数量很少，形 成很小的反向成很小的反向 电流。电流。 IR + 在在PN结上加上引线和封装结上加上引线和封装 P N阳极阳极 阴极阴极阳极阳极阴极阴极 VD 二极管按结构分有二极管按结构分有点接触型、面接触型和平面型点接触型、面接触型和平面型三大类。三大类。 3.3 二极管 反向击穿反向击穿 电压电压U(BR) 反向特性反向特性 U I P N + P N + 反向电流反向电流 在一定电压在一定电压 范围内保持范围内保持 常数

18、。常数。 硅管硅管0.7V, 锗管锗管0.3V PNPN结加正偏电压：结加正偏电压：正向导通正向导通。 相当于开关闭合。相当于开关闭合。压降为零压降为零 PNPN结加反偏电压：结加反偏电压：反向截止反向截止。 相当于开关断开相当于开关断开 + +- - U + + - - U 二极管基本特性-单相导电性 二极管的二极管的工作状态工作状态 导通导通 截止截止 二极管的参数 (1) 最大反向工作电压最大反向工作电压URM ：二极管运行时允许承受的最大反向二极管运行时允许承受的最大反向 电压（约为电压（约为UBR 的一半）。的一半）。 (2)最大整流电流最大整流电流 IDM：指管子长期运行时，允许通

19、过的最大正向指管子长期运行时，允许通过的最大正向 平均电流。平均电流。 (3)最大反向电流最大反向电流 IR：指管子未击穿时的反向电流，其值越小，则指管子未击穿时的反向电流，其值越小，则 管子的单向导电性越好。管子的单向导电性越好。 例：二极管1N4001： VBR ： 50VIDM： 1A IR ： 0.005mA 於 25C 時 整流电路的任务：整流电路的任务：利用二极管的单向导电性把交流电利用二极管的单向导电性把交流电 能转变为直流电能的过程，其输出是单向的脉动电压能转变为直流电能的过程，其输出是单向的脉动电压 常见小功率整流电路：单相半波、全波和常见小功率整流电路：单相半波、全波和 桥

20、式整流等。桥式整流等。 3.4 整流电路整流电路 1.1.半波整流电路半波整流电路 二极管导通，二极管导通， uO=u2 二极管截止二极管截止, uO=0 + io + u2 0 时时: u20时时: 单相整流电路单相整流电路 u2 uO uD t 2 3 4 0 主要参数：主要参数： IO= UO /RL =0.45 U2 / RL uO 2 0 t （2）输出电流平均值）输出电流平均值Io ： ）（ tduU OO 2 0 2 1 （1）输出电压平均值）输出电压平均值UO： ）（ ttdU sin2 2 1 0 2 2 45. 0U （3）流过二极管的平均）流过二极管的平均电流：电流： u

21、D 2 0 t UD ID = IO UD= 2 2U （4）二极管承受的最高反向电压：）二极管承受的最高反向电压： + + + + 12 L + u R - L1 u 2 u220V D IL 2.2.全波整流电路全波整流电路 + + 原理：原理： + + 变压器副边中变压器副边中 心抽头，感应心抽头，感应 出两个相等的出两个相等的 电压电压u2 当当u2正半周时，正半周时， D1导通，导通，D2截止。截止。 当当u2负半周时，负半周时， D2导通，导通，D1截止。截止。 全波整流电压波形全波整流电压波形 + + + + u2 uO uD1 t 2 3 4 0 uD2 uO 2 0 t IO

22、= UO /RL =0.9 U2 / RL 主要参数：主要参数： （2）输出电流平均值）输出电流平均值IO ： ）（ tduU OO 2 0 2 1 （1）输出电压平均值）输出电压平均值UO： ）（ ttdU sin2 1 0 2 2 9 . 0 U uD 2 0 t （3）流过二极管的平均）流过二极管的平均电流：电流： ID = IO/2 （4）二极管承受的最高反向电压：）二极管承受的最高反向电压： 2 22UU D 3. 桥式整流电路 （1）组成：由四个二极管组成桥路）组成：由四个二极管组成桥路 u2正半周时正半周时: : D1 、D3导通导通， D2、D4截止截止 + （2）工作原理：）

23、工作原理： u2 t t uO - + u2负半周时：负半周时： D2、D4 导通导通， D1 、D3截止截止 u2 t t uO 输出电压平均值：输出电压平均值：UO=0.9U2 输出电流平均值输出电流平均值:IO= UO/RL =0.9 U2 / RL 流过二极管的平均电流：流过二极管的平均电流：ID=IO/2 u2 t t u O （3）主要参数：）主要参数： 二极管承受的最大反向电压：二极管承受的最大反向电压： UD= 2 2U 3.5 滤波电路滤波电路 滤波电路的结构特点滤波电路的结构特点: 电容与负载电容与负载 RL 并联。并联。 交流交流 电压电压 脉动脉动 直流电压直流电压 整

24、流整流 滤波滤波 直流直流 电压电压 原理：原理：利用储能元件利用储能元件电容电容两端的电压不能突变两端的电压不能突变 的特性的特性, 滤掉整流电路输出电压中的交流滤掉整流电路输出电压中的交流 成份，保留其直流成份，达到平滑输出电成份，保留其直流成份，达到平滑输出电 压波形的目的。压波形的目的。 以单向桥式整流电容滤波为例进行分析，以单向桥式整流电容滤波为例进行分析， 其电路如图所示。其电路如图所示。 滤波原理滤波原理 桥式整流电容滤波电路桥式整流电容滤波电路 a u1 u2 u1 b D4 D2 D1 D3 RL uo S C + 1. RL未接入时未接入时(忽略整流电路内阻忽略整流电路内阻

25、)（空载）（空载） u2 t uo t 设设t1时刻接时刻接 通电源通电源 t1 整流电路为整流电路为 电容充电电容充电 充电结束充电结束 没有电容没有电容 时的输出时的输出 波形波形 a u1 u2 u1 b D4 D2 D1 D3 RL uo S C + 2. RL接入（且接入（且RLC较大）较大）（带负载）（带负载）时时 (忽略整流电路内阻忽略整流电路内阻) u2 t uo t 电容通过电容通过RL放电，放电， 在整流电路电压小在整流电路电压小 于电容电压时，二于电容电压时，二 极管截止，整流电极管截止，整流电 路不为电容充电，路不为电容充电， uo会逐渐下降。会逐渐下降。 a u1 u

26、2 u1 b D4 D2 D1 D3 RL uo S C + 3.6 3.6 稳压电路稳压电路 作用：作用：使电网电压和负载在一定范围内发生变使电网电压和负载在一定范围内发生变 化时，输出电压保持不变。化时，输出电压保持不变。 原因：原因：1) 电网电压波动，整流、滤波输出的直电网电压波动，整流、滤波输出的直 流电压是不稳定的。流电压是不稳定的。 2)负载的变动也会使直流电源的输出电负载的变动也会使直流电源的输出电 压变化。压变化。 集成稳压电路：集成稳压电路：78xx、79xx LM7805 i u o u R iu ou R 不变不变 注：注：型号后型号后XX两位数字代表输出电压值两位数字代表输出电压值 输出电压额定电压值有输出电压额定电压值有: 5V、9V、12V 、18V、 24V等等 。 三端集成三端集成 稳压器稳压器 固定式固定式 可调式可调式 正稳压正稳压W78XX 负稳压负稳压W79XX 集成稳压电源的分类 输出为固定电压的电路输出为固定电压的电路 输出为固定正压时的接法如图所示输出为固定正压时的接法如图所示。 注意：注意：输入与输出端之间的电压不得低于输入与输出端之间的电压不得低于3V！ W7800系列稳压器系列稳压器 基本接线图基本接线图 Uo + _ Co W7800 CIUI + _ 13 2 输出正负电