直流稳压电源的制作ppt课件

1、安徽商安徽商贸职业贸职业技技术学术学院院电电子信息工程系子信息工程系工程工程1 1 直流稳压电源直流稳压电源的制造的制造 直流稳压电源的根本义务是将电力网交流电压变换为电子设备所需求的稳定的直流电源电压。 23义务一义务一 半导体器件的识别与检测半导体器件的识别与检测n义务目的：义务目的：n 1了解半导体的根底知识；讨论晶体二极管的了解半导体的根底知识；讨论晶体二极管的特性、参数和简单运用电路；特性、参数和简单运用电路；n 2学习二极管、三极管运用常识和万用表检测学习二极管、三极管运用常识和万用表检测方法方法n义务教学方式：义务教学方式：n教学建议：半导体根底知识的学习中，应结合多教学建议：半

2、导体根底知识的学习中，应结合多媒体课件演示二极管、三极管内部构造、媒体课件演示二极管、三极管内部构造、PN结构结构成机理和两者特性成机理和两者特性 n评价检测评价检测 ：教师与学生共同完成义务的检测与评：教师与学生共同完成义务的检测与评价，并能对出现的问题进展分析与处置价，并能对出现的问题进展分析与处置 4义务一义务一 半导体器件的识别与检测半导体器件的识别与检测1.本征半导体。纯真的单晶半导体称为本征半导体。本征半导体。纯真的单晶半导体称为本征半导体。 2. 杂质半导体。掺入杂质的半导体称为杂质半导体。杂质半导体。掺入杂质的半导体称为杂质半导体。1N型半导体。多数载流子是电子。型半导体。多数

3、载流子是电子。2P型半导体。多数载流子是空穴。型半导体。多数载流子是空穴。 3PN结结1PN结的构成结的构成2PN结的单导游电特性结的单导游电特性知识知识1 半导体根本知识半导体根本知识 在N型半导体中，虽然自在电子数远大于空穴数，但由于施主离子的存在，使正、负电荷数相等，即自在电子数等于空穴数加正离子数，所以整个半导体依然显电中性的。 5n1PN结加正向电压n2PN结加反向电压 给P区加高电位，同时N区加低电位，称PN结加正向电压或正向偏置简称正偏；给P区低电位、N区高电位，称为PN结加反向电压或反向偏置简称反偏。PN结具有单导游电特性。 6义务一义务一 半导体器件的识别与检测半导体器件的识

4、别与检测n1晶体二极管。二极管的中心是晶体二极管。二极管的中心是PN结。结。n 各种颜色的发光二极管常见晶体二极管实物外形及极性标志 知识知识2 晶体二极管、三极管晶体二极管、三极管7n通常按用途分为：整流二极管、开关二极管、检波二极管、变容二极管、稳压二极管、阻尼二极管、发光二极管、光电二极管等。n按构造又分为面接触和点接触二极管。n按任务原理分为隧道二极管、变容二极管、雪崩二极管等。 8二极管的伏安特性 在小功率二极管正常任务的电流范围内，管压降正向压降硅管约为0.60.8V，锗管约为0.10.3V 。 硅管的导通电压或死区电压UDON为0.50.6V，锗管的死区电压UDON为0.10.2

5、V。 9做一做：晶体二极管的识别与检测 负极负极正极正极10表1-4晶体二极管的检测数据记录表型号型号封装封装方式方式万用表挡位万用表挡位开关位置开关位置PN正向正向电阻电阻PN反向反向电阻电阻好好坏坏2AP91N40011N414811n2三极管及其组成的根本放大电路三极管及其组成的根本放大电路12n1晶体管放大偏置及电流分配关系n放大的外部电压条件放大偏置：发射结正偏、集电结反偏。13NPN管电流分配表示图 当晶体管处于发射结正偏、集电结反偏的放大形状下，由于发射结正偏，因此结两侧多子的分散占优势，这时发射区电子源源不断地越过发射结注入到基区，构成电子注入电流IEN。 注入基区的电子，成为

6、基区中的非平衡少子，它在发射结处浓度最大，而在集电结处浓度最小。在分散过程中，非平衡电子会与基区中的空穴相遇，使部分电子因复合而失去。但由于基区很薄且空穴浓度又低，所以被复合的电子数极少，而绝大部分电子都能分散到集电结边沿。基区中与电子复合的空穴由基极电源提供，构成基区复合电流IBN，它是基极电流IB的主要部分。 由于集电结反偏，在结内构成了较强的电场，因此，使分散到集电结边沿的电子在该电场作用下漂移到集电区，构成集电区的搜集电流ICN。 14n例1.1知某晶体管处于放大形状，试判别各管脚对应的电极、管类型及管资料。 解：放大形状时，根据管子b极处于中间电极电位的特点，可确定b极；再由与Ub相

7、差零点几伏电位对应的电极为e极；最后即为c极。根据三个电极电位关系判别管类型，发射结电压值判别管资料。此题中，该管为PNP型管，脚为b、脚为e、脚为c。15n2晶体管伏安特性曲线a共基接法 b共射接法 c共集接法 根据输入、输出回路公共端所接的电极不同，实践有共射极、共集电极和共基极三种根本组态放大器。 16共射输入特性曲线 共射输出特性曲线 输出特性曲线是反映三极管输出回路电压与电流关系的曲线，是指基极电流IB为某一定值时，集电极电流IC与集电极电压UCE之间的关系。 输入特性曲线是反映三极管输入回路电压和电流关系的关系，是表示输出电压UCE为定值时，IB与UBE对应关系的曲线。 17n2饱

8、和区。发射结和集电结均处于正偏的区域为饱和区。 n3截止区。发射结和集电结均为反偏，且iB-ICBO对于大功率管，由于ICBO很大，不能忽略其影响的区域为截止区。 n1放大区。发射结为正偏，集电结反偏的任务区域为放大区。 18做一做：晶体三极管的识别与检测 a塑封管b金属壳封装管c片状管19t NPN管三极管集电极、发射极判别表示图 20表1-6 晶体三极管检测数据记录表三极管型号三极管型号封装方式封装方式万用表挡位开关位置万用表挡位开关位置管型管型管脚陈列顺序画图管脚陈列顺序画图3AX313DG2012SC181521义务二义务二 整流滤波电路的运用整流滤波电路的运用n义务目的：义务目的：n

9、 1掌握单相半波整流电路、单相全波整流电掌握单相半波整流电路、单相全波整流电路、桥式全波整流电路、电容滤波电路、电感滤路、桥式全波整流电路、电容滤波电路、电感滤波电路的构造，能对原理进展简单的分析。波电路的构造，能对原理进展简单的分析。n 2了解倍压整流原理和运用电路。了解倍压整流原理和运用电路。n义务教学方式：义务教学方式：n教学建议：采用仿真技术，对各类整流滤波电路教学建议：采用仿真技术，对各类整流滤波电路仿真过程进展投影，经过仿真结果，重点比较它仿真过程进展投影，经过仿真结果，重点比较它们之间的构造和特点，并进展总结们之间的构造和特点，并进展总结 22义务二义务二 整流滤波电路的运用整流

10、滤波电路的运用n知识知识1 整流电路之一整流电路之一单相半波整流单相半波整流n电路电路iLu1u2aTbDRLuo2245. 02UUUULOuo=uLD导通导通时产生时产生a b23n电压极性如图a所示，在变压器次级电压u2为正半周ab时，整流二极管D正向偏置而导通，电流经二极管流向负载RL。而在次级电压u2为负半周时，二极管D反向偏置而截止，电流根本上等于零。所以，在负载电阻RL两端得到的电压极性是单向的，由于这种电路只需在交流电压半个周期内才有电流流过负载，即负载上得到一个单向的半波脉动电流，故称半波整流电路。LLVRUII245.0224n例12 知某单相半波整流电路的负载RL=25，

11、假设要求输出电压UL=110V，应选何种型号的整流二极管？n 解：由式UL=0.45U2可得：n U2=UL/0.45=110/0.45244.4Vn Iv=UL/RL=110/25=4.4AnUvfm= U2= 244.4345.6Vn根据以上数据，查二极管任务手册，可选择最大整流电流为5A，最高反向任务电压为400V的整流二极管2CZ57F。25做一做：半波整流电路的仿真测试做一做：半波整流电路的仿真测试LLRUI29 . 026n知识知识2 整流电路之二整流电路之二单相全波整流单相全波整流n电路电路u1u2aTbD1RLuo=uLD2u2iLu2u22245. 02UUUULOuo=uL

12、D 1 导导通产通产生生D2导通导通产生产生D1导通导通产生产生27n当u2为正半周(即极性为上正下负)时，D1正向偏置而导通、D2接受反向偏压而截止，有电流IL流过负载RL，在负载上得到的输出电压极性为上正下负；当u2为负半周时，此时D1截止、D2导通，电流IL流过负载RL时产生的电压极性与正半周一样，因此在负载上得到一个单向的脉动电压。LLDRUII245. 02128做一做：做一做： 单相全波整流电路的仿真测试单相全波整流电路的仿真测试29n知识知识3 整流电路之三整流电路之三单相桥式整流单相桥式整流n电路电路桥式整流电桥式整流电路常用画法路常用画法30u2正半周时电流通路正半周时电流通

13、路u1u2TD4D2D1D3RLuo-+u1u2TD4D2D1D3RLu2负半周时电流通路负半周时电流通路uo=uL 负载的直流电流是由二极管D1 、D3和D2 、D4轮番提供的，因此二极管的整流电流应是负载直流电流的一半，但二极管接受的最大反峰电压与全波整流时不同，如正半周时，D1、D3导通，D2、D4截止，此时二极管反向峰值电压等于 U2。31例1.3 假设采用单相全波桥式整流电路来获得例题1.2一样数值的输出电压和电流，问变压器次级电压应为多大？应选何种型号的整流二极管。 解：变压器次级电压为：U2=UL/0.9=110/0.9122.2V二极管整流电流和反向耐压为IV=IL/2=4.4

14、/2=2.2A Uvfm= U2172.8V根据以上数据，查二极管任务手册，可选择最大整流电流为3A、最高反向任务电压为200V的整流二极管2CZ56D。桥式全波整流电路中的电流和电压桥式全波整流电路中的电流和电压 32a为电容滤波电路，b为电感电容滤波电路倒L型，c为RC - 型滤波电路 33做一做：做一做： 桥式全波整流电路的仿真测试桥式全波整流电路的仿真测试34n知识知识4 滤波电路之一滤波电路之一电容滤波电路电容滤波电路 思索到二极管正向内阻很小，变压器次级绕组电阻也很小，uc迅速充电时间很短跟随u2到峰值，u2达峰值后开场下降，而电压uc也将由于放电而逐渐下降。当u2uc，二极管又导

15、通，输出电压如图b中实线所示。 当电路接通电源，u2的正半周由零逐渐增大时，二极管D导通，流过D的电流一路流向负载RL， 一路向电容C充电贮能，电容端电压uc的极性为上正下负。35n知识知识4 滤波电路之一滤波电路之一电容滤波电路电容滤波电路u2tuot36n1参与电容滤波之后，输出电压的直流成份提高了，脉动成分降低了。n对半波整流来说，负载电压近似为 ULU2；n对桥式全波整流来说，负载电压近似为 UL1.2U2。n2假设电容放电时间常数越大，放电过程越慢，那么输出电压越高，同时脉动成分也越少，即滤波效果越好。所以滤波电容的容量应较大，且要求负载RL也大，因此，电容滤波适用于负载电流较小，且

16、负载电流变化不大的场所。n电解电容与负载并联时，留意极性不能接反。为平安起见，电解电容耐压值应大于 U2。n实践电路中，选择滤波电容时，RLC ，式中T为电网交流电压的周期。n3电容滤波电路中整流管的导通时间缩短了。当次级电压从峰值下降时，一旦小于变化中的电容端电压UC，二极管就截止，且电容放电时间常数越大，二极管导通时间越短，电流对整流管冲击越大，因此，必需选择最大整流电流较大的二极管。37RC-型滤波电路 有源滤波电路 38做一做：做一做： 电容滤波电路的仿真测试电容滤波电路的仿真测试39n知识知识5 滤波电路之二滤波电路之二电感滤波电路电感滤波电路u2u1RLuo=u.LL电感滤波特点1

17、滤波过程中，很大一部分交流分量降落在电感上，降低了负载电压的脉动成分，且电感量L越大，RL越大，滤波效果越好，因此电感滤波适用于负载电流较大的场所。但电感量大后不仅会使滤波器体积变大、分量增大，而且会使电路损耗增大。2全波整流电路中，电感L上的反电动势有助于延伸整流二极管导通时间，但四管中每两管交替导通时间仍不变，各占半个周期，这样抑制了电容滤波电路中对整流管冲击电流大的缺陷。3与电容滤波电路相比，全波整流滤波电路输出电压UL较低，UO=UL=0.9U2。4当输出电流给定时，为坚持有较好的滤波特性，选用的电感LRL/3为整流输出脉动电压的基波角频率。对交流电源为50Hz的全波整流电路来说，LR

18、L/942。40其它方式的滤波电路 a L-C型滤波电路 bLC-型滤波电路 41做一做：电感滤波电路的仿真测试做一做：电感滤波电路的仿真测试42知识知识6 小功率稳压电源的组成小功率稳压电源的组成n小功率稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分组成。43 做一做：整流滤波电路的检测做一做：整流滤波电路的检测变压器变压器次级次级二极管负极二极管负极电解电容电解电容上上+下下-红表笔红表笔黑表笔黑表笔半波整流电容滤波电路检测图 44变 压 器 次变 压 器 次级 边 绕 组级 边 绕 组接 二 极 管接 二 极 管正 极 。 这正 极 。 这是 中 间 抽是 中 间 抽头头并联在

19、整流二极管并联在整流二极管两端的高频滤波电两端的高频滤波电容容红表笔检测点红表笔检测点电解电容电解电容上上+下下黑表笔衔接点“地整流二极管整流二极管左左+右右全波整流电容滤波电路检测图 中间抽头中间抽头45整流二极管负极整流二极管负极整流二极管负极整流二极管负极变 压 器 次 级变 压 器 次 级绕 组 ， 中 间绕 组 ， 中 间绕组不用绕组不用红表笔红表笔接电解电接电解电容正极容正极黑表笔黑表笔桥式整流电容滤波电路检测图 46义务三义务三 比较放大电路的来源比较放大电路的来源n义务目的：义务目的：n掌握共射极根本放大器的组成、原理及性掌握共射极根本放大器的组成、原理及性能特点，认识比较放大

20、电路的来源能特点，认识比较放大电路的来源n义务教学方式：义务教学方式：n教学建议：结合与放大电路相关的多媒体教学建议：结合与放大电路相关的多媒体课件，在课件，在“放大器的组成及其分析的内容，放大器的组成及其分析的内容，重点讲授共射根本放大电路重点讲授共射根本放大电路 47义务三义务三 比较放大电路的来源比较放大电路的来源n知识知识1 放大器的组成及其分析放大器的组成及其分析n1共射极根本放大器构造和简单计共射极根本放大器构造和简单计算算n1元件作用元件作用48BBEQCCBQRUVIn图中V：晶体三极管，起电流放大作用。 nVCC：直流供电电源，为电路提供任务电压和电流。nRB：基极偏置电阻，

21、电源电压经过RB向基极提供适宜的偏置电流IB。nC1：输入耦合电容，耦合输入交流信号ui，并起隔离直流的作用。nC2：输出耦合电容，耦合输出交流信号uo，并起隔离直流的作用。nRC：集电极负载电阻，电源VCC经过RC为集电极供电，另一个作用是将放大的电流转换为放大的电压输出。n2放大电路的电压、电流符号规定n放大电路没有输入交流信号时，三极管的各极电压和电流都为直流。当有交流信号输入时，电路的电压和电流是由直流成分和交流成分叠加而成的，为了便于区分不同的分量，通常有以下规定：直流分量用大写字母和大写下标直流分量用大写字母和大写下标表示，如表示，如IB、IC、IE、UBE、UCE。交流分量用小写

22、字母和小写下标交流分量用小写字母和小写下标表示，如表示，如ib、ic、ie、ube、uce。交直流叠加瞬时值用小写字母和交直流叠加瞬时值用小写字母和大写下标表示，如大写下标表示，如iB、iC、iE、uBE、uCE。49BCCBQRVI直流负载线与输出特性曲线交点就是Q点放大器直流负载线放大器直流负载线 根据晶体管的电流放大特性可得ICQ=IBQ根据基尔霍夫电压定律，经过直流通路可得出以下公式 UCEQ=VCC-ICQRCn3放大器的静态任务点50n2放大原理 电源VBB经过偏置电阻RB提供UBEQ，基-射极间电压为交流信号ui与直流电压UBEQ的叠加，如图a波形，基极电流iB产生相应的变化，如

23、图b所示。 iB电流经放大后获得对应的集电极电流iC，如图c所示。iC电流大时，负载电阻RC的压降也相应大，使集电极对地的电位降低；反之iC电流变小时，集电极对地的电位升高。因此集-射极间的电压uCE波形与iC变化情况正相反，如图d所示。集电极的信号经过耦合电容C2后隔离了直流成分UCEQ，输出的只是放大信号的交流成分，波形如图e所示。 综上所述，在共射极放大电路中，输出电压uo与输入信号电压ui频率一样，相位相反，幅度得到放大，因此这种单级的共发射极放大电路通常也称为反相放大器。51n3放大器的主要技术目的n衡量放大器性能的几个主要参数和目的有放大倍数、输入和输出电阻、频带宽度等。n1放大倍

24、数n放大倍数是在输出波形不失真情况下输出端电量与输入端电量的比值。有电压放大倍数Au、电流放大倍数Ai和功率放大倍数Ap。n2输入电阻和输出电阻n输入电阻反映了放大器对信号源所产生的负载效应。输出电阻是从放大器输出端向放大器看进去的等效交流电阻。输出电阻越小，放大器负载变化时，输出电压越稳定。n放大器还有最大输出幅度、通频带BW和最大输出功率与效率等参数。52n知识知识2 共基极和共集电极放大电路组共基极和共集电极放大电路组成及特点成及特点n1共基极放大电路共基极放大电路 共基极放大器的电压放大倍数与共共基极放大器的电压放大倍数与共射极电路一样，但为正值，即输出电压射极电路一样，但为正值，即输

25、出电压与输入电压同相。共基极放大器没有电与输入电压同相。共基极放大器没有电流放大才干。流放大才干。 共基极电路具有输入电阻小而输出共基极电路具有输入电阻小而输出电阻大的特点。电阻大的特点。53n2共集电极放大电路。又称射极输出器，简称射随器或跟随器。 RB+VCCC1C2RERLuiuoRB+ECRE直流通道直流通道IEIB 共集电极电路电压放大倍数共集电极电路电压放大倍数Au1，且输入与输出信号，且输入与输出信号同相，输出电压跟随输入电压，故称电压跟随器。而射极输同相，输出电压跟随输入电压，故称电压跟随器。而射极输出器的输出电阻很小，带负载才干强。因此，射极输出器常出器的输出电阻很小，带负载

26、才干强。因此，射极输出器常作中间级，起缓冲放大及匹配作用。作中间级，起缓冲放大及匹配作用。54做一做：共射极根本电路和射极输出器做一做：共射极根本电路和射极输出器仿真测试仿真测试单管放大仿真电路单管放大仿真电路 55射极输出器仿真电路 56 做一做：单管共射极放大电路测试6V电池夹电池夹680k的基的基极电阻极电阻电源正极电源正极电源电源负极负极红表笔红表笔黑表笔黑表笔2k基极电阻基极电阻与晶体管基极相连与晶体管基极相连57义务四义务四 基准稳压电路的来源基准稳压电路的来源n义务目的：义务目的：n 1了解稳压二极管的特性；了解稳压二极管的特性；n 2了解并联型硅二极管稳压电路构造与任务了解并联

27、型硅二极管稳压电路构造与任务特点，认识基准电路的来源；特点，认识基准电路的来源；n 3学会对并联型硅二极管稳压电路进展分析学会对并联型硅二极管稳压电路进展分析与检测与检测n义务教学方式：义务教学方式： n 教学建议：用多媒体课件展现稳压二极管击穿教学建议：用多媒体课件展现稳压二极管击穿特性；特性；“并联二极管并联二极管n稳压电路的讲授重点是在其构造和电路中限流稳压电路的讲授重点是在其构造和电路中限流电阻的作用电阻的作用 58义务四义务四 基准稳压电路的来源基准稳压电路的来源n知识知识1 稳压二极管特性稳压二极管特性 稳压二极管是一种特殊二极管，与普通二极管任务在正向、反向特性区不同，稳压管专门

28、任务于反向击穿区。 稳压二极管的主要参数有：稳定电压UZ、最小稳定电流Izmin、最大稳定电流Izmax、动态电阻rZ，还有额定功率和电压温度系数等参数。59n并联型硅稳压管稳压电路如左图所示。其任务过程如下：n1假设负载RL不变，输入电压Ui变化n1假设Ui升高，经R和RL分压，稳压管端电压增大，引起流过稳压管的电流急剧添加，流过限流电阻R的电流也相应添加，于是电阻R上压降增大，从而来抵消Ui 的升高，使输出电压根本不变。n2假设Ui减小，那么上述过程正好相反，其结果同样使输出电压Uo稳定。V120 V R320R110_LINKey = A 50%R24.3D11N4736AU1DC 10

29、M0.000V+-U2DC 10M0.000V+-R41.0kUi Uo IzUR IRUo=Ui-UR 60n2假设输入电压Ui不变，负载RL变化n1假设RL阻值减小如并入新负载瞬间，IL增大，因Ui不变，RL分压减小，输出电压下降，稳压管端电压减小，电流Iz急剧下降，即由Iz的减小来补偿IL的增大，从而抵消了负载电流变化在限流电阻上呵斥的电压变化，因此输出电压也根本维持稳定。V120 V R320R110_LINKey = A 50%R24.3D11N4736AU1DC 10M0.000V+-U2DC 10M0.000V+-R41.0k RLUoIzIRUR Uo=Ui-UR2假设RL阻值

30、增大，那么上述过程正好相反，同样能使输出电压Uo稳定。选择稳压管时，应挑选其动态内阻 rZ小的，由于rZ越小，稳压系数和输出电阻也越小，电路稳压性能越好。61做一做：并联型二极管稳压电路仿真测试做一做：并联型二极管稳压电路仿真测试62表1-10并联型二极管稳压电路仿真结果 电位器所处位置百分比直流电压表U1示值V直流电压表U2示值V 改动电位器中间抽头位置用字母A键或Shift+A键调高或调低百分比，经过电压表U2察看D1或R4两端电压，并将示值记录于表1-10中。 63n稳压二极管常见运用电路稳压二极管常见运用电路(1)浪涌维护电路 (2)过压维护电路 (3)电弧抑制电路 (4)并联稳压电源

31、电路 64义务五义务五 小功率直流稳压电源的制造与调试小功率直流稳压电源的制造与调试n义务目的：义务目的：n1掌握串联可调式稳压电路的组成构造，掌握串联可调式稳压电路的组成构造，并能简单分析其任务原理；并能简单分析其任务原理；n2学会小功率串联可调式稳压电路的装调学会小功率串联可调式稳压电路的装调和检测方法和检测方法n义务教学方式：义务教学方式：n 教学建议：串联型直流稳压电源电路仿教学建议：串联型直流稳压电源电路仿真时，特别要强调电路构造及元件间的相真时，特别要强调电路构造及元件间的相互关联性；小功率直流稳压电源在装配时互关联性；小功率直流稳压电源在装配时要留意电磁兼容问题，检测时，教师应采要留意电磁兼容问题，检测时，教师应采取示范演示检测过程取示范演示检测过程 65黑 胶 布绝缘电源变压器滤波电容66义务五义务五 小功率直流稳压电源的制造与调试小功率直流稳压电源的制造与调试n 知识：三极管串联型知识：三极管串联型可调式稳压电路的组成可调式稳压电路的组成与分析与分析VUORL+UZUiiRiZiLDR 图中R和D组成并联型稳压电路，为调整管V提供基准电压。由于负载RL和V串联，相当于一个射极输出器。 当输入电压Ui增大或RL阻值变大时，Ui经Uce与RL分压使Uo升高，由于Ub=Uz稳压管的稳压值不变