制作直流稳压电源

1、项目二项目二 制作直流稳压电源制作直流稳压电源任务任务1 连接整流电路连接整流电路任务任务2 认识滤波电路认识滤波电路任务任务3 认识稳压电路认识稳压电路操作指导操作指导看一看看一看认识电源认识电源 学生电源学生电源 （一）（一） 复读机电源复读机电源 电脑主机电源电脑主机电源 学生电源（二）学生电源（二） 复读机及电源复读机及电源 手机充电电源手机充电电源自制直流稳压电源实物示意图自制直流稳压电源实物示意图自制直流稳压电源电路组成框图自制直流稳压电源电路组成框图 变压器变压器 将220V交流电变成所需大小的交流电。 整流电路整流电路将交流电转变成单向脉动直流电。 滤波电路滤波电路将脉动直流电

2、中的交流成分滤除，获得 比较平滑的直流电。 稳压电路稳压电路当电网电压波动或负载发生变化时，保持 输出直流电压稳定。各各组组成成部部分分作作用用元器件选择元器件选择序号序号分类分类名称名称型号规格型号规格数量数量1 1T T变压器变压器220V/18V220V/18V1 12 2VDVD1 1VD4二级管二级管IN4007IN40074 43 3VSVS稳压管稳压管7.5V7.5V1 14 4C C电解电容电解电容220F/25V220F/25V1 15 5VTVT1 1、VT2三极管三极管901390132 26 6R R1 1 、R3电阻电阻1K1K2 27 7R R2 2电阻电阻2.2

3、K2.2 K1 18 8R R4 4电阻电阻4.7K4.7K1 19 9RPRP电位器电位器2 K2 K1 1 元器件明细表元器件明细表任务任务1 连接整流电路连接整流电路一、连接单向半波整流电路连接单向半波整流电路 电路原理图电路原理图 实物示意图实物示意图 电路组成包括三部分：电路组成包括三部分：电源变压器电源变压器T 、整流二极管、整流二极管VD、负载电阻、负载电阻RL二、负载两端电压及波形 （1）在变压器一次侧接入220V交流电压，用示波器观察变压器二次侧电压u2和RL两端电压uO的波形。 （2）用万用表测变压器二次侧交流电压有效值U2 v。 （3）用万用表测负载两端直流输出电压UO

4、v。用万用表用万用表检测：检测：U2 vUO v?三、分析工作原理 设设u2为正弦波，波形如图所示。为正弦波，波形如图所示。（1）在）在u u2的正半周：的正半周： VD 因外加正向电压而导通，相当于开关闭合， RL上得到正半周电压uO。（2）在）在u2的负半周：的负半周：二极管 VD 因外加反向电压而截止，相当于开关断开，RL 上无电流流过，uO=0 a）u2正半周正半周 b）u2负半周负半周 c）工作波形图）工作波形图四、计算负载电压、电流值数学理论证明： 1负载两端电压的平均值UO为变压器二次电压有效值U2的0.45倍： 流过负载的直流电流： 流过二极管的正向电流： 4二极管承受的最高反

5、向工作电压：245. 0UUOLORUI245. 0OVDII22UURM 器件选择要注意器件选择要注意1）变压器的选择：）变压器的选择： 二次绕组的电压 ，变压器功率P应大于负载功率。2）二极管的选择：）二极管的选择： 最高反向工作电压应大于或等于 ，最大整流电流应不小于 。 电路特点电路特点 电路简单、元件少、电源利用率低、输出电压脉动大。0.45UO2U22 UOI五、连接单相桥式整流电路 1.单相桥式整流电路的三种画法 如图所示电路组成包括：电路组成包括：电源变压器电源变压器T、整流二极管、整流二极管VD1VD4、负载电阻、负载电阻RL1.按电路原理图连接电路实物示意图实物示意图六、负

6、载两端电压及波形 （1）在变压器一次侧接入220V交流电压，用示波器观察u2和uO的波形。 （2）用万用表测变压器二次侧交流电压有效值U2 v。 （3）用万用表测负载两端直流输出电压UO v。牢记！牢记！七、分析工作原理 （1）在）在u2的正半周：的正半周：VD1、VD3导通，VD2、VD4截止； （2）在）在u2的负半周：的负半周：VD1、VD3截止，VD2、VD4导通。 所以在交流电的整个周期内都有相同方向的电流流过负载，其两端得到极性一定、大小变动的“全波”脉动直流电压。桥式整流电流通路及工作波形图如下桥式整流电流通路及工作波形图如下u2正半周时正半周时 u2负半周时负半周时桥式整流工作

7、波形图桥式整流工作波形图 电路特点：电路特点：提高了交流电源和变压器的利用率，输出电压高、波动小八、负载电压与电流的关系 1）桥式整流电路输出直流电压平均值比半波整流电路增加一倍，即： 2）流过负载的直流电流 ： 3）流过每个二极管的电流IVD是负载电流IO的 ，即： 4）每只二极管承受的最高反向工作电压 ：正确选用二极管，必须满足正确选用二极管，必须满足： ； 29 . 0 UUOLORUI29 . 021OVDII2122UURM22UURMOFMII21 整流桥堆的识别与检测注意：注意： 标“”、“”的引脚是整流输出直流电压的正、负端； 标“”端要与输入的交流电相连接认识半桥堆和全桥堆认

8、识半桥堆和全桥堆全桥的检测用万用表欧姆挡用万用表欧姆挡测输入端电阻测输入端电阻用万用表欧姆挡用万用表欧姆挡测输出端电阻测输出端电阻任务任务2 认识滤波电路认识滤波电路一、认识常见滤波电路一、认识常见滤波电路 a）电容滤波）电容滤波 b）电感滤波）电感滤波 c）倒）倒L型滤波型滤波 d）LC 型滤波型滤波 e）RC 型滤波型滤波二、连接电容滤波电路二、连接电容滤波电路 下图所示为电路原理图注意：新增元件注意：新增元件滤波电容，滤波电容，这可是个有极性的电解电容这可是个有极性的电解电容桥式整流电路实物示意图桥式整流电路实物示意图三、负载两端电压及波形三、负载两端电压及波形1用示波器用示波器观察负载

9、两端观察负载两端电压的波形，电压的波形，比较并接电容比较并接电容前、后的变化。前、后的变化。2用万用表用万用表测试负载两端测试负载两端电压，并接电电压，并接电容前容前UO V，并接电容后并接电容后UO V。四、分析电容滤波原理四、分析电容滤波原理 在加入滤波电容后，整流输出的电压在向负载RL供电的同时，也给电容C充电。当充电电压达到最大值 U2后，u2开始下降，电容C开始通过负载电阻放电，维持负载两端电压缓慢下降，直到下一个整流电压波形到来；当u2uC时，电容器又开始充电。工作波形如下图所示。滤波后滤波后滤波前滤波前 结果：结果：输出电压的脉动程度大大减小的同时也使其平均值增大。 1电容滤波后

10、的输出电压：UO1.2U2； 负载开路时，UO U2。 2选择滤波电容：（1）估算：容量 （T为脉动电压周期）； 耐压 （2）根据负载电流选取滤波电容器容量：见下表。 LRT53）（C22UUC输出电流IO（A）210.510.10.50.050.15 0.05以下电容器容量（F）330022001000470220470220 电感滤波原理 利用通过电感的电流不能突变的特性也可以实现滤波：当电流增加时电感线圈产生自感电动势阻止电流的增加，同时将一部分电能转化为磁场能量储存；当电流减小时，电感线圈便释放能量，阻止电流减小，所以使通过负载RL的电流脉动受到抑制，从而变得平滑了许多。如图所示。几种

11、滤波电路比较滤波形式电容滤波电感滤波LC型滤波LC 型滤波RC 型滤波滤波效果较好（小电流时）较差（小电流时）较好好较好输出电压高低低高较高输出电流较小大大较小小负载能力差好较好差差 任务3 认识稳压电路一、认识一、认识最简单的二极管并联型稳压电路最简单的二极管并联型稳压电路 电路特点：电路特点：元件少且简单、负载能力差、输出电压即稳压二极管的稳压值，不可调。二极管稳压电路注意：是稳压二注意：是稳压二极管，它具有稳极管，它具有稳定输出电压的作定输出电压的作用。用。？学一学学一学 稳压二极管稳压二极管 （1）认识常用稳压二极管实物）认识常用稳压二极管实物 稳压二极管图形符号 （2）稳压二极管的作

12、用）稳压二极管的作用 其伏安特性曲线如图所示。稳压二极管正向特性与普通二极管相同，反向特性曲线在击穿区比较陡直，这表明稳压管击穿后，通过电流变化（ IZ）很大，而两端电压变化（ UZ）很小，可以说两端电压基本保持不变。利用它的这一特性，稳压管在电路中就能到起稳压作用。使用注意：使用注意：1）稳压二极管两端必需加上大于其击穿电压的反向电压。以保证稳压二极管工作在反向击穿区。2）串联适当阻值的电阻，限制击穿后的反向电流，使反向电流和反向功率均不超过其允许值 （3）稳压原理）稳压原理以负载电阻不变、交流电源电压增加会使UO上升为例分析稳压过程如下：（4）稳压二极管的主要参数）稳压二极管的主要参数 1

13、）稳定电压UZ：指稳压二极管在正常工作状态下其两端的电压值。 2）稳定电流IZ：指稳压二极管在稳定电压下的工作电流。其值在稳压区的最大电流IZmax与最小电流IZmin之间。 3）耗散功率PZM；指稳压二极管的稳定电压与最大稳定电流的乘积。 4）温度系数k：反映温度的变化会引起稳定电压的变化。（5）检测）检测 用万用表检测正、负电极的方法与普通二极管相同。二、晶体管串联型稳压电源 1.晶体管串联型稳压电源的组成a）原理图 b）组成框图元件对应各组成部分元件对应各组成部分（2）稳压原理当UI或RL变化时，稳压过程如下： UI升高或升高或RL变大变大 UO升高升高 UB2变大变大 UBE2变大变大

14、 IB2增大增大 UO下降下降 UCE1增大增大 IC1减小减小 UB1下降下降 IC2增大增大（3）输出电压的调节 按分压关系：按分压关系：OP21)下P(2B2URRRRRU)(BE2Z)下P(2P21OUURRRRRU 因 UZ UBE2，则 式中 为分压比，用n表示，则结论：结论：只要改变RP的抽头位置，即可改变电路分压比，从而调整输出电压UO的大小。（4）提高电源稳压性能的措施）提高电源稳压性能的措施 1）取样电阻：选用金属膜的，使分压比n更稳定。 2）稳压二极管：选温度系数小的硅稳压二极管，使Uz更稳定。 3）比较放大管：选大的管子，使调压灵敏，稳压性能好。 4）调整管：当输出功率

15、较大时，要选大功率晶体管，可用复合管做调整管，同时提高值。Z)下P(2P21OURRRRRUP21)下P(2RRRRRnUUZO 电源调整管的实际运用电源调整管的实际运用用复合管作调整管=12用多管并联来增大ICM用多管串联来增大UCEO三、集成稳压器 （1）特点）特点 体积小、外围元件少、经济、性能稳定、调整方便。1）三端固定式集成稳压器：）三端固定式集成稳压器：常用的有输出正电压的W78和负电压的W79系列三端固定式集成稳压器外形及引脚功能三端固定式集成稳压器外形及引脚功能2）三端可调式集成稳压器：）三端可调式集成稳压器：常用的有正电压的W117/W217/W317系列和负电压的W337系

16、列，其调压范围为1.237 V，最大输出电流为1.5A。 （2）三端稳压器常用系列型号介绍）三端稳压器常用系列型号介绍三端可调式集成稳压器及引脚功能 （3）三端集成稳压电源的典型实）三端集成稳压电源的典型实例 注意：注意：调节R1、R2阻值可使输出电压为3V， R3、LED构成电源指示电路，显示电源是否接通。 一、发光二极管 发光二极管（简称LED）， LED实物及内部结构如图所示。 （1）种类）种类 分类方式多，种类多。 （2）特性）特性 LED的正向特性与普通二极管相似，但正向工作电压比普通二极管高，约1.22.5V；而反向击穿电压一般比普通二极管低，约为5V左右。使用时必须加上适当的正向

17、工作电压，才能使其正常工作。 （3）检测）检测 用万用表“R10k”档，测量LED的正、反向电阻值。正常时，正向电阻值（黑表笔接正极时）约为1020k，反向电阻值为250k。较高灵敏度的LED，在测量正向电阻值时，管内会发微光。二、开关型稳压电源介绍 （1）开关型稳压电源的基本组成：）开关型稳压电源的基本组成：由开关调整管VT、开关变压器T、控制电路和整流滤波电路等部分组成。 （2）开关型稳压电源的两种控制方式）开关型稳压电源的两种控制方式 调节开关脉冲的方法有两种：调节开关脉冲的方法有两种：一种是改变脉冲的宽度为调宽式开关型稳压电源；另一种是改变脉冲的频率为调频式开关型稳压电源。 （3）开关

18、型稳压电源的稳压原理举例操作指导操作指导 一、串联型直流稳压电源的电路结构及工作过程 1. 电路结构： 2. 工作过程：工作过程： 电源变压器T二次侧的低压交流电，经整流二极管VD1VD4构成的桥式整流电路整流，电容器C滤波，获得比较平稳的直流电，送到稳压电路进行稳压，在调整管的调压作用下，能使输出电压基本保持不变。二、安装电路二、安装电路 （1）元件选择）元件选择 见表2-1。 （2）元件检测）元件检测 元件检测情况记录表如下测量变压器线圈间电阻测量变压器线圈间电阻/判别判别9013引脚引脚一次绕组一次绕组二次绕组二次绕组级间级间1:2:3: （3）元件整形、焊接与连线）元件整形、焊接与连线3. 调试与检测电路调试与检测电路 （1）通电前自检）通电前自检 1）电源变压器一次绕组、二次绕组的判别：一次绕组直流电阻约为几百欧几千欧，变压器二次绕组直流电阻约为几欧几十欧。 2）整流二极管及稳压二极管极性检查 3）滤波电容及晶体管管脚及管型的检查。 （2）调试与检测）调试与检测 将检测结果记录到表2-6中。 1）检查元件及连线安装正确无误后接通电源。 2）用万用表直流电压挡测量C两端电压和