电子技术基础技能实训教程 课件 第7章 稳压电源的制作与电路分析

第7章稳压电源的制作与电路分析第7章稳压电源的制作与电路分析实训

7.1直流集成稳压电源的制作稳压电路工作原理介绍电子线路图读图基本知识介绍焊接技术调试与诊断技术实训

7.2指针式万用表的制作

本章小结第7章稳压电源的制作与电路分析实训7.1直流集成稳压电源的制作1.实训目的(1)了解直流稳压电源的基本结构。(2)训练查阅手册、读图、组装、焊接及调试的能力。(3)熟悉和正确使用三端集成稳压器。(4)掌握稳压电源技术指标的测试方法。第7章稳压电源的制作与电路分析2.实训设备与器件实训设备:示波器1台,万用表1块,电烙铁等常用电工工具1套。实训器件:电源变压器1台(220V/18V×2,1A),二极管IN40044只,三端集成稳压器W7815和W7915各1块,万能焊接板1块,电阻,电容,导线若干。第7章稳压电源的制作与电路分析3.实训电路与说明图7.1所示为直流集成稳压电源电路,它主要由电源变压器、单相桥式整流器、电容滤波器、三端集成稳压器等组成。第7章稳压电源的制作与电路分析图7.1双路输出直流稳压电源原理图第7章稳压电源的制作与电路分析4.实训内容与步骤1)识别和检测元器件对照电路图认真核对各个元器件的型号、参数,用万用表等工具对重要元器件进行初步的检测,以确保元器件性能符合要求。第7章稳压电源的制作与电路分析2)连接线路(1)装配图的布局。元器件在装配图上的实际位置与电路原理图上的位置可能会有所不同,这主要是从元器件的散热、彼此干扰的减少、便于在设备外部调整等方面考虑所致,装配图的总体布局原则是:①电路所用元器件要尽量集中放置,使元器件间连线尽量缩短。②发热元件,如变压器、大功率集成电路等要放在便于通风的位置。③尽量减少元件间的相互有害干扰,如受温度影响性能变化比较大的元器件要远离发热元器件等。④便于操作、调整和检修。第7章稳压电源的制作与电路分析(2)安装与焊接。根据装配图总体布局的原则,确定本电路图中各部分元器件在电路板上的具体位置,将待焊接的元器件预先处理后焊接在电路板上。第7章稳压电源的制作与电路分析3)电路调试电路的调试过程一般是先分级调试,再联级调试,最后进行整机调试与性能指标的测试。本电路具体调试过程为:通电前,用万用表测试是否有断路和短路的情况,共地点是否可靠共地,二极管、电容器、稳压块在焊接过程中是否有损坏等,在排除了可能存在的问题后,就可进行通电调试了;通电后,观察各元件是否存在异常,如出现元件发热过快、冒烟、打火花等现象,应立即断电检查,直至排除故障。用万用表测试稳压块各管脚的电压值是否正常,然后再用示波器观察各部分的输出波形是否正常。第7章稳压电源的制作与电路分析在完成了以上调试后,可以通过改变输入的电压值和负载值来测量稳压电源输出的电压值是否稳定在设计要求范围内,以此来评价这一稳压电源性能的优劣,即稳压性能试验。第7章稳压电源的制作与电路分析5.实训总结与分析直流稳压电源的作用是将交流电转换为平稳的直流电,其核心部分就是整流电路和稳压电路。常用的整流电路有半波整流和全波整流两种,其中桥式整流是最典型的全波整流方式。整流输出的脉动直流电经滤波电路处理后能得到较为平稳的直流电,再经过稳压电路的作用可以得到较好的直流电,在电子电路中常采用由W78系列和W79系列三端集成稳压器构成的稳压电路。第7章稳压电源的制作与电路分析7.1稳压电路工作原理介绍7.1.1三端集成稳压器的引脚识别与性能检测1.引脚识别三端集成稳压器的封装有金属封和塑封两种,外形如同一只大功率晶体管,管脚排列如图7.2所示。第7章稳压电源的制作与电路分析图7.2三端稳压器的引脚排列第7章稳压电源的制作与电路分析2.质量鉴别对于78××和79××系列的三端稳压器,鉴别其质量可使用万用表的R×100挡,分别检测其输入端与输出端的正、反向电阻值。正常时,阻值相差在数千欧以上;若阻值相差很小或近似为零,说明其已损坏。第7章稳压电源的制作与电路分析3.性能检测最常用的正三端稳压器是W78××系列,具有5~24V不同的稳压值,其值由78后面的两位数××示出。常见三端稳压器的外形图如图7.3所示。第7章稳压电源的制作与电路分析图7.3常见三端稳压器的外形图第7章稳压电源的制作与电路分析7.1.2稳压电源的基本工作原理直流稳压电源是一种通用的电源设备,它能为各种电子仪器和电路提供稳定的直流电源。当电网电压波动、负载变化和环境温度在一定范围内变化时,其输出电压能维持相对稳定。直流稳压电源一般由电源变压器、整流器、滤波器、稳压器四个部分组成,如图7.4所示。第7章稳压电源的制作与电路分析图7.4直流稳压电源基本组成及稳压过程示意图第7章稳压电源的制作与电路分析集成三端稳压器内部由“取样电路”、“基准电压”、

“比较放大环节”和“调整环节”四个部分组成,如图7.5及图

7.6所示。第7章稳压电源的制作与电路分析图7.5

W78××系列稳压器电路框图第7章稳压电源的制作与电路分析图7.6

LM317系列稳压器电路框图第7章稳压电源的制作与电路分析7.1.3主要性能指标及其测试方法衡量直流稳压电源的性能指标有两种:特性指标和质量指标。1.特性指标分别测量稳压电源的交流输入电压ui、单相桥式整流电容滤波电路的输出电压UF(即集成稳压器的输入)、稳压电源的输出电压Uo

以及W7815和W7915的输入压差,分析测量结果是否符合原理说明中所叙述的数量关系。第7章稳压电源的制作与电路分析2.质量指标(1)稳压系数:操作时,利用单相自耦调压器可交流输入电压ui

分别增减10%,用万用表监测Uo

的变化。第7章稳压电源的制作与电路分析(2)输出电阻:Ro

愈小愈好。第7章稳压电源的制作与电路分析(3)纹波系数:r

愈小愈好。纹波电压uo

是指在稳压电路输出端叠加在直流输出电压Uo

上的交流分量的有效值,一般为mV数量级。操作时,用双踪示波器分别观测和比较W7815的输入端和输出端纹波电压的频率及其峰峰值。第7章稳压电源的制作与电路分析7.1.4安全使用注意事项尽管集成稳压器本身具有短路保护的电路装置,但是,如使用不慎,仍会造成集成稳压器的损坏。如集成稳压器输入端对地瞬时短路,或者在输入端的滤波电容开路情况下切断“全桥”的输出,都会使得集成稳压器输出端电压瞬时值高于输入端电压。一旦压差超过其调整管发射结所允许的反向击穿电压极限值,将导致器件损坏。为了避免上述事故的发生,可在集成稳压器输入端和输出端接入一只二极管VD,并在输出端接入负载RL

或一只泄放电阻R。第7章稳压电源的制作与电路分析7.2电子线路图读图基本知识介绍7.2.1电子线路图的分类电子线路图是用来描述电子设备、电子装置的电气原理、结构、安装和接线方式的图样。它是电子技术领域相互交流的共同技术语言,是指导电子产品生产、调试和维修的重要

技术资料。电子产品的制造和装配过程中使用的图纸有许多种类型,电子线路图一般可分为示意图、方框图、原理图、印刷电路版图和装配图(安装图)等。第7章稳压电源的制作与电路分析1.示意图电子线路图最简单的一种是示意图或简图,也叫布置图,它表示元件如何装置在机壳内。示意图通常是分解图,表示元件装配的次序和各元件间的正确位置,为了便于查阅,各种元件和接头可以用字母或数字标注在图上。第7章稳压电源的制作与电路分析2.方框图将组成电子设备的单元电路用正方形或长方形的方框表示,并用线段和箭头把它们连接起来,表示整个设备各组成部分之间的相互关系。带箭头的单线表示电信号的走向,方框图也起信号流程图的作用。方框图对于最后测试和排除故障的技术人员来说是基本的参考图,测试人员通常使用标有参考值的方框图。第7章稳压电源的制作与电路分析3.电原理图电原理图也叫电路原理图。它是用来表示电子设备工作原理的,只能用元件符号、代号表示元件实物。不同的符号、代号表示不同的元件实物。大多数情况下,原理图都附加有关的电气参数和元件值、色标、元件代号等文字和数字标号。第7章稳压电源的制作与电路分析4.印制线路图印制线路图又称印刷电路板图、印制电路板图。实际上它是一种布线图,用来制作印制线路板的图纸。印制线路图是根据电路原理图设计的,该图只绘制线路(印制线路)和接点(焊盘),不绘出元件的符号和代号,如图7.7所示。第7章稳压电源的制作与电路分析图7.7-印制线路图第7章稳压电源的制作与电路分析5.安装图安装图是提供较直观的接线和组装工艺的图样。安装图又称焊接图、实物图、布置图和装配图等。图7.8就是安装图的一种。印刷线路板的安装图通常叫印制线路布线图或简称布置图。第7章稳压电源的制作与电路分析图7.8安装图第7章稳压电源的制作与电路分析7.2.2读图的一般方法所谓读图是指在认识图形符号和掌握电子技术基础理论知识的前提下,利用读图的一般方法,对图形所描述的功能、特点、工作原理等逐一分析与理解,掌握图中所给出的全部信息。读图的一般方法如下:(1)弄清功能,将图形划分成几个功能模块。(2)突出重点,找出核心单元电路和关键点。(3)明确电路的工作状态,逐级分析。(4)按信号流程归纳、总结全电路的工作原理和特性。第7章稳压电源的制作与电路分析7.3焊接技术7.3.1焊接工具1.电烙铁电烙铁是手工施焊的主要工具,选择合适的烙铁并合理地使用它是保证焊接质量的基础。由于用途、结构的不同,有各式各样的烙铁。按烙铁的功率分,有20

W、30

W…300W等。最常用的是单一焊接用的直热式电烙铁,它又可分为内热式和外热式两种,图7.9所示为典型直热式烙铁的结构示意图。第7章稳压电源的制作与电路分析图7.9典型直热式烙铁结构示意图第7章稳压电源的制作与电路分析2.其他常用工具除了电烙铁,焊接时常用的工具还有尖嘴钳、平嘴钳、斜嘴钳、剥线钳、平头钳(克丝钳)、镊子、螺丝刀和吸锡器等。第7章稳压电源的制作与电路分析7.3.2镀锡技术1.镀锡机理元器件引线一般都镀有一层薄的纤料,但时间一长,引线表面会产生一层氧化膜,影响焊接。所以,除少数有良好银、金镀层的引线外,大部分元器件在焊接前都要重新镀锡。镀锡,实际就是锡焊的核心。液态焊锡对被焊金属进行表面浸润,形成一层既不同于被焊金属又不同于焊锡的结合层。这一结合层将焊锡同待焊金属这两种性能、成分都不相同的材料牢固连接起来,如图7.10所示。第7章稳压电源的制作与电路分析图7.10镀锡机理第7章稳压电源的制作与电路分析2.镀锡要点(1)待镀面应清洁。

(2)温度要足够。(3)要使用有效的焊剂。第7章稳压电源的制作与电路分析7.3.3手工烙铁焊接技术1.焊接操作姿势电烙铁握法有三种,如图7.11所示。反握法动作稳定,长时间操作不易疲劳,适于大功率烙铁的操作。正握法适于中等功率烙铁或带弯头电烙铁的操作。一般在操作台上焊印制板等焊件时多采用握笔法。第7章稳压电源的制作与电路分析图7.11电烙铁的基本握法第7章稳压电源的制作与电路分析焊锡丝一般有两种拿法,如图7.12所示。图7.12焊锡丝的拿法第7章稳压电源的制作与电路分析2.焊接操作的基本步骤下面介绍的五步操作法有普遍意义,如图7.13所示。

(1)准备施焊。左手拿焊丝,右手握烙铁(烙铁头应保持干净并吃上锡),处于随时可施焊状态,见图7.13(a)。加热焊件。应注意加热整个焊件,例如图中的导线与接线往往要均匀受热,见图7.13(b)。送入焊丝。加热焊件达到一定温度后,焊丝从烙铁对面接触焊件(而不是烙铁),见图7.13(c)。移开焊丝。当焊丝熔化一定量后,立即移开焊丝,见图

7.13(d)。移开烙铁。焊锡浸润焊盘或焊件的施焊部位后,移开烙铁,见图7.13(e)。第7章稳压电源的制作与电路分析图7.13锡焊五步操作法第7章稳压电源的制作与电路分析3.焊接操作的基本手法具体操作手法在达到优质焊点的目标下可因人而异,但长期实践经验的总结对于初学者的指导作用亦不可忽略。(1)保持烙铁头的清洁。

(2)采用正确的加热方法。还要注意,加热时应让焊件上需要焊锡浸润的各部分均匀受热,而不是仅加热焊件的一部分,如图7.14(a)、(b)、(c)所示。当然,对于热容量相差较多的两个部分焊件,热应偏向需

热较多的部分,这是顺理成章的。第7章稳压电源的制作与电路分析图7.14正确的加热方法第7章稳压电源的制作与电路分析加热要靠焊锡桥。所谓焊锡桥,就是指靠烙铁上保留少量焊锡作为加热时烙铁头与焊件之间传热的桥梁。由于金属液的导热效率远高于空气,因此焊件很快被加热到焊接温度。烙铁撤离有讲究。烙铁撤离要及时,而且撤离时的角度和方向对焊点形成有一定关系。图7.15所示为不同撤离方向对焊料的影响。第7章稳压电源的制作与电路分析图7.15烙铁撤离方向和焊锡量的关系第7章稳压电源的制作与电路分析在焊锡凝固之前不要使焊件移动或振动。在焊锡凝

固前,一定要保持焊件静止,用镊子夹住焊件时,一定要等焊锡凝固后再移去镊子。焊锡量要合适。焊锡量既不要过多,也不能过少,原因如图7.16所示。图7.16焊锡量的掌握第7章稳压电源的制作与电路分析不要用过量的焊剂。合适的焊剂量应该是松香水仅能浸湿将要形成的焊点,不要让松香水透过印刷板流到元件面或插座孔里(如IC插座)。不要用烙铁头作为运载焊料的工具。第7章稳压电源的制作与电路分析7.3.4焊点要求及质量检查1.对焊点的要求(1)可靠的电连接。(2)足够的机械强度。

(3)光洁整齐的外观。第7章稳压电源的制作与电路分析2.典型焊点的外观及检查图7.17是两种典型焊点的外观,其共同要求是:(1)外形以焊接导线为中心,匀称、成裙形拉开。焊料的连接面呈半弓形凹面,焊料与焊件交界处平滑,接触角尽可能小。表面有光泽且平滑。

(4)无裂纹、针孔、夹渣。第7章稳压电源的制作与电路分析图7.17-典型焊点外观第7章稳压电源的制作与电路分析外观检查除用目测(或借助放大镜、显微镜观测)焊点是否合乎上述标准外,还包括检查以下各点:①漏焊;②焊料拉尖;③焊料引起导线间短路(即所谓“桥接”);④导线及元器件绝缘的损伤;⑤布线整形;⑥焊料飞溅。检查时,除目测外,还要用指触、镊子拨动、拉线等,检查有无导线断线、焊盘剥离等缺陷。第7章稳压电源的制作与电路分析检验一个焊点是否虚焊最可靠的方法就是重新焊一下:用满带松香焊剂、缺少焊锡的烙铁重新熔融焊点,若有虚焊,其必然暴露无疑。第7章稳压电源的制作与电路分析3.通电检查通电检查必须是在外观检查及连线检查无误后才可进行的工作,也是检验电路性能的关键步骤。如果不经过严格的外观检查,通电检查不仅困难较多,而且有损坏设备仪器、造成安全事故的危险。例如,电源连线虚焊,那么通电时就会发现设备加不上电,当然无法检查。通电检查可以发现许多微小的缺陷,例如用目测观察不到的电路桥接、内部虚焊等。第7章稳压电源的制作与电路分析4.常见的焊点缺陷及分析造成焊接缺陷的原因很多,但主要可从焊料、焊剂、烙铁、夹具这四要素中去寻找。在材料(焊料与焊剂)与工具(烙铁、夹具)一定的情况下,采用什么方式方法以及操作者是否有责任心就是决定性的因素了。表7-1为常见焊点的缺陷与分析。第7章稳压电源的制作与电路分析第7章稳压电源的制作与电路分析第7章稳压电源的制作与电路分析第7章稳压电源的制作与电路分析第7章稳压电源的制作与电路分析7.4调试与诊断技术7.4.1调试技术1.目的和基本原则由于元器件参数的分散性、装配工艺的影响和干扰等各种因素的影响,使得安装完毕的电子装置不能达到设计要求的性能指标,需要通过调整和实验来发现、纠正和弥补,使其达到预期的功能和技术指标,这就是电子电路的调试。第7章稳压电源的制作与电路分析调试的一般步骤是:(1)经过初步调试,使电子装置处于正常工作状态。

(2)调整元器件参数以及装配工艺分布参数,使电子装置处于最佳工作状态。(3)在设计和元器件参数允许的条件下,改变内部、外部因素(如过压、过流、高温、连续长时间运行等)以检验电子装置性能的稳定性和可靠性。调试的一般原则是先静态调试后动态调试。调试流程图如图7.18所示。第7章稳压电源的制作与电路分析图7.18电子装置调试流程图第7章稳压电源的制作与电路分析2.静态调试所谓静态调试,是指在电路未加输入信号的直流工作状态下测试和调整其静态工作点和静态技术指标。可按如下步骤进行。(1)供电电源及总的静态电流的检查。

(2)各级静态工作电压及静态电流的测试。第7章稳压电源的制作与电路分析3.动态调试在检查各级静态参数基本正常的情况下,就可进行动态检查测试。对于静态工作点正常而又不能工作的电子装置,问题就出在与信号通路有关的电路。如级间耦合电容失效、振荡回路中的元件损坏、交流负反馈电路开路、旁路电容器断开等。动态测试是根据不同的电路,加入不同性质、不同幅度的信号进行测试。其测试方法与单级的动态测试基本相同。第7章稳压电源的制作与电路分析7.4.2电子装置的故障排除1.故障排除的基本方法问诊。所谓问诊,是询问使用者有关装置情况和发生故障的经过与故障现象。外观检查。每次检修电子装置,外观检查,包括脱去外壳的外观检查,都是必要的。通电观察,判断故障范围。将待检修的电子装置通电,以观察故障现象,判断故障的大致范围。第7章稳压电源的制作与电路分析2.故障排除的具体方法通路法。通路法就是用万用表的欧姆挡去测量通路的阻值,与正常值进行比较,来判断排除故障点。电阻法。电阻法就是用万用表的欧姆挡去测量电路中可疑处或被怀疑元器件的直流阻值,与正常值进行比较,来判断排除故障点。电压法。电压法就是用万用表的电压挡去测量电路

中某点的电压值,同正常的电压值相比较,来判断排除故障点。电流法。电流法就是用万用表的电流挡去测量电路中某点的电流值,同正常的电流值相比较,可确定此处有无短路。第7章稳压电源的制作与电路分析替代法。当怀疑某个元器件或单元出现故障时,可用

同类型号的元器件或单元去代换,若故障消失,说明判断正确。验证法。当怀疑某个元器件短路或开路时,可先将其短路或开路,若故障无变化,说明判断正确。对比法。在电子设备资料不全或对该设备不熟悉时,可用同一型号的好的设备对比测取对应的参数,从而发现故障的部位或故障点。第7章稳压电源的制作与电路分析实训7.2指针式万用表的制作1.实训目的(1)了解万用表的基本结构、特点、性能、工作原理和用途。(2)训练查阅手册、读图的能力。(3)学会焊接、组装和调试技术。(4)掌握各种技术指标的测试方法。第7章稳压电源的制作与电路分析2.实训设备与器件实训设备:直流稳压电源1台,标准电流表1块,标准电压表1块,电阻箱1个,滑线电阻1个,自耦变压器1台,电烙铁等常用电工工具1套。实训器件:万能焊接板1块,磁电式微安表1块,波段开关

1个,二极管,电位器,电阻,导线若干。第7章稳压电源的制作与电路分析3.实训电路与说明图7.19所示为简易型指针式万用表电路原理及安装图,它主要由直流电压挡、直流电流挡、交流电压挡、电阻挡等电路部分和磁电式微安表以及波段开关等组成。第7章稳压电源的制作与电路分析图7.19简易型指针式万用表电路原理及安装图第7章稳压电源的制作与电路分析4.实训内容与步骤(1)识别和检测器件。(2)安