电子技术与应用 课件 项目一任务4分析部分电路的功能特性

电子技术基础项目一正负12V直流稳压电源的设计与实现活动1：认领本次教学的目标任务任务4分析部分电路的功能特性01任务四的目标任务03内容总结02任务四的知识内容目录/CONTENTS课程导入电路的功能结构认识每一部分功能电路的元件进行了功能、特性、参数理解整个电路的作用过程分析制作测试降压电路整流电路滤波电路稳压电路方法目的一、任务四的目标任务任务4分析部分电路的功能特性能根据要求选择合适的整流电路并估算电路中元件参数，选择元件型号能迸行整流电路搭接、测试，验证设计电路能根据要求选择合适的滤波电路并选择元件型号能进行滤波电路搭接、测试，验证设计电路掌握稳压电路在直流电源中的作用能根据需要选择稳压电路的结构能正确选用合适的三端集成稳压器二、任务四的知识内容任务4分析部分电路的功能特性活动2：熟练焊接技能活动3：解析整流电路特性活动4：解析滤波电路的特性活动5：制作并测试桥式全波整流电路任务小结测试活动1：认领本次教学的目标任务项目一电路图1理解每一部分电路特性；2焊接制作对应电路；3学习焊接的技能；4指针式万用表来完成相应的电路对应数据的测试；5三端稳压器的认识。三、内容总结课程小结会焊接电路01学会对三端稳压器的识别应用02使用指针式万用表测试对应电路的参数03完成工作页上的对应内容04思考题项目一的任务四我们需要掌握哪些技能？01活动2：熟练焊接技能任务4分析部分电路的功能特性01焊接的工艺要求03焊接的注意事项02焊接元器件的顺序目录/CONTENTS04焊点锡量及焊点要求一、焊接的工艺要求面包板+元器件工艺准备物料整理插件焊接修整检验检测入库故障无故障焊接流程图01一、焊接的工艺要求02焊接时焊缝要求平滑，不得有气孔夹渣等焊接缺陷，发现缺陷及时修补。焊缝高度一般与钢板接近，采用断续焊时，焊缝长度及间隔应均匀一致。一、焊接的工艺要求03布线排布一定要规范一、焊接的工艺要求04焊接时要求焊缝高度不能小于母材（焊件）的厚度。不同厚度的母材（焊件）焊接时，焊缝高度不能小于最薄母材（焊件）厚度。二、焊接元器件的顺序01先低后高，先小后大，先轻后重，先易后难，先一般元器件后特殊元器件，且上道工序安装后不能影响下道工序的安装。02元器件插装后，其标志应向着易于认读的方向，并尽可能从左到右的顺序读出。03有极性的元器件极性应严格按照图纸上的要求安装，不能错装。04元器件在电路板上的插装应分布均匀，排列整齐美观，不允许斜排、立体交叉和重叠排列；不允许一边高、一边低，也不允许引脚一边长、一边短。三、焊接的注意事项01注意不要有虚焊、漏焊和焊错阻值。02注意不要有虚焊、漏焊和焊错容值。03注意不要有虚焊、漏焊，同时还要注意极性，不要装反。04注意不要有连锡（短路）和焊错方向。三、焊接的注意事项05在焊接时，要有足够的热量和温度。如温度过低，焊锡流动性差，很容易凝固，形成虚焊；如温度过高，将使焊锡流淌，焊点不易存锡，焊剂分解速度加快，使金属表面加速氧化，并导致印制电路板上的焊盘脱落。尤其在使用天然松香作助焊剂时，锡焊温度过高，很易氧化脱皮而产生炭化，造成虚焊、假焊。06合理把握焊接时间，焊接微型零件加热时间不超过一秒；焊接插机零件加热时间不超过三秒。三、焊接的注意事项07烙铁嘴要干净，不要有杂质。08使用规定的锡丝及用量。09冷却前不可移动被焊物。四、焊点锡量及焊点要求电路板一个焊点需要锡大约是0.02g~0.04g。焊点要求：表面润湿程度：熔融焊料在被焊金属表面上应铺展，并形成完整、均匀、连续的焊料覆盖层，其接触角应不大于90度。焊料量：焊料量应适中，避免过多或过少。焊点表面：焊点表面应完整、连续和圆滑，但不要求极光亮的外观。焊点位置：元器件的焊端或引脚在焊盘上的位置偏差，应在规定的范围内。课程小结元件布局合理、美观01焊接时不允许出现虚焊、脱焊、断线等问题02焊接电路板时，一定要控制好时间，不要太长电路板将被烧焦或造成铜箔脱落03焊点量要合理，焊点表面要完整、连续和圆滑04微课：熟练焊接技能活动3：解析整流电路特性任务4分析部分电路的功能特性01整流的概念03全波整流电路的结构02半波整流电路工作原理目录/CONTENTS04单相全波桥式整流器工作原理课程导入任务2电路绘制中知道正负12V直流稳压直流电源是由降压电路、整流电路、滤波电路、稳压电路四部分构成。降压变压器整流二极管降压电路整流电路实现半波整流全波整流实现一、整流的概念1整流就是将交流电转换成脉动直流电的过程。2交流电是指电流方向随时间做周期性变化的电流；直流电指电流的大小和方向都不变的直流电，而脉动直流电是指方向不变，但大小随时间的变化。结论：实现整流功能，就需要整流电路来动作。一、整流的概念脉动直流电交流电交流电波形图脉动直流电t0ut0u二、半波整流电路工作原理半波整流电路图二、半波整流电路工作原理半波整流电路图仿真视频二、半波整流电路工作原理半波整流电路图数据分析二、半波整流电路工作原理第一个是变压器，变压器在这里是起到将高压电变成低压电的作用，往右看是二极管，实现整流的作用，第三个是RL负载等效电阻。电流方向A点B点B+−A二、半波整流电路工作原理第一个是变压器，变压器在这里是起到将高压电变成低压电的作用，往右看是二极管，实现整流的作用，第三个是RL负载等效电阻。电流方向B点A点B-+A三、半波整流电路中电学参量关系1U2是变压器的输出电压，也就是变压器二次侧输出的电压。2UL负载上的电压是输出电压平均值，也就是输出电压在一个周期内的平均值。3UL=0.45U2，IL负载上的电流，也就是输出电流平均值。4由欧姆定律可以得到这样的关系IL=UL/RL。5

三、半波整流电路中电学参量关系UL=0.45U2IL=UL/RL

四、半波整流的优缺点1半波整流优点成本低，电路实现起来容易。优点1整流的效率低，比如我们输入正负半轴都有信号的交流电，但是经过整流只有正半轴被整流，而负半轴就被筛除掉了。缺点2难滤除杂质波，不能完全得到平滑、恒定、脉动很低的直流电；整流后的脉动信号后续需要电容的滤波，再经过稳压管进行稳压，这才能生成稳定的直流信号。四、半波整流的优缺点课程小结整流的概念01半波整流电路工作原理02半波整流电路中电学参量关系03半波整流的优缺点04思考题半波整流电路的工作过程是怎样的呢？01课程导入结论：半波整流电路输出电压只达到变压器二次侧的输出电压值的0.45倍有没有其它更高效率的电路来解决这个问题呢？在这里我要给大家介绍一位我国在整流电路升级改造中做出巨大贡献的学者，他就是首位在世界教科书中占有多个顶尖级教学基础电路的杰出华人科学家、发明家龚秋生。课程导入在他众多基础电路发明中有几项是世界电路之“最”的发明，比桥式更好的桥全和桥半可控整流电路的发明，是我国对全球科技、教育和文化等方面最具有影响力的发明。电子行业基础电路的设计开发都能为国家的发展乃至中国在国际的影响力做出如此大的贡献。杰出华人科学家、发明家龚秋声一、全波整流电路的结构2最典型的全波整流电路是由四个二极管组成的桥式整流电路，一般用于电源的整流。1全波整流电路是指能够把交流的整个周期转换成单一方向脉动直流电的电路，最少由两个整流二极管合并而成，一个负责正方向，一个负责反方向。3项目一正负12V直流稳压电源电路的核心结构。一、全波整流电路的结构二、单相全波桥式整流器工作原理单向全波整流电路仿真视频二、单相全波桥式整流器工作原理单向全波整流电路数据分析二、单相全波桥式整流器工作原理1电路特点是：两个二极管构成共阴极连接，另外两个二极管构成共阳极连接，最后把4个二极管直接连接即可。单相桥式整流电路二、单相全波桥式整流器工作原理二、单相全波桥式整流器工作原理二、单相全波桥式整流器工作原理三、单向全波整流电路电学参量的关系全波整流后各要素计算如下表单相桥式整流电路图析可知，全波整流滤波电路的输出电压Uo比半波整流提高了一倍，且有Uo=0.9U2四、单向全波整流电路的优缺点整流效率高，变压器结构简单，输出脉动小；优点缺点整流二极管数量多，电源内阻略大。在实际电路中，往往根据实际输出所带负载的大小和输出负载上电压的大小来确定选择整流二极管和电源变压器。全波整流电路一般适用于要求输出电压不太高的场合，整流电路的工业应用中,典型的就是充电机。另外，在电镀工业的应用也很广泛，电解槽的用电就是整流电源。五、制作并测试桥式全波整流电路微课：制作并测试桥式全波整流电路课程小结单相全波整流电路的组成，整流原理和以及电学参量的关系。Uo=0.9U201思考题请填写全波整流电路与半波整流电路异同01活动4：解析滤波电路的特性任务4分析部分电路的功能特性01滤波电路的作用03电感滤波电路的认识02电容滤波电路认识目录/CONTENTS04复式滤波电路的认识05滤波电路制作并测试分析课程导入半波整流电路桥式全波整流电路接下来我们就对滤波电路进行学习。一、滤波电路的作用1在电源电路中滤波的目的就是将整流输出的直流电中夹杂的交流电进行滤除，有效提升交流电源的转换效率。2所学的电子元件中电容、电感是典型的能够实现滤波功能的元件。一、滤波电路的作用3常用的滤波电路有电容滤波、电感滤波和复式滤波电路。二、电容滤波电路认识1电路组成及工作原理（1）滤波电路图二、电容滤波电路认识电容滤波电路工作过程仿真视频

二、电容滤波电路认识电容滤波电路工作过程仿真数据

二、电容滤波电路认识1电路组成及工作原理（1）滤波电路图（2）滤波电路图2负载上直流电压的计算经过滤波后，负载上的直流电压为二、电容滤波电路认识3电容滤波的特点电容滤波电路结构简单、输出电压高、脉动小。在接通电源的瞬时，将产生强大的充电电流，这种电流称为“浪涌电流”；同时，因负载电流太大，电容器放电的速度加快，会使负载电压变得不够平稳，所以电容滤波电路只适用于负载电流较小的场合。二、电容滤波电路认识4电容滤波电路的元件选择负载电流与滤波电容的对应关系输出电流/A2左右1左右0.5~10.1~0.50.05~0.10.05以下电容/µF400020001000500200~500200三、电感滤波电路的认识（1）电感滤波电路（2）电感滤波电路波形三、电感滤波电路的认识整流线圈L和负载的串联电路，同样具有滤波作用整流滤波输出的电压，由直流分量和交流分量叠加而成。因电感线圈的直流电阻很小，交流电抗很大，故直流分量顺利通过，交流分量几乎全部降到电感线圈上，这样在负载RL上得到比较平滑的直流电压。电感滤波电路输出的直流电压与变压器次级电压的有效值U2之间的关系为电感线圈的电感量越大，负载电阻越小，滤波效果越好。电感滤波器适用于负载电流较大的场合。其缺点是电感量大、体积大、成本高。形式电路优点缺点使用场合电容滤波1.输出电压高；2.在小电流时滤波效果较好。1.负载能力差；2.电源接通瞬间因充电电流很大，整流管要承受很大正向浪涌电流。负载电流较小的场合。四、复式滤波电路的认识常见的几种滤波电路形式电路优点缺点使用场合电感滤波1.负载能力较好；2.对变动的负载滤波效果较好；3.整流管不会受到浪涌电流伤害。1.负载电流大时扼流线圈铁心要很大才能有较好的滤波作用；2.输出电压较低；3.变动的电流在电感的反电势可能击穿半导体器件。适宜于负载变动大、负载电流大的场合。在可控整流电路中用得牧。1.输出电流较大；2.负载能力较好；3.滤波效果好。电感线圈体积大、成本高。适宜于负载变动大、负载电流较大的场合。四、复式滤波电路的认识形式电路优点缺点使用场合型LC滤波1.输出电压高；2.滤波数果好。1.输出电流较小；2.负教有住力差。适宜于负载电流较小、要求稳定的场合。型RC滤波1.虑波数果较好；2.结构简单经济；3.有住兼起降压限流作用。1.输出电流较小；2.负载能力差。适宜于负载电流小的场合。四、复式滤波电路的认识五、滤波电路制作并测试分析微课：滤波电路制作并测试分析

课程小结电容滤波电路01电感滤波电路02复式滤波电路03电容滤波电路其整流输出电压是输入电压的1.2倍04思考题在直流稳压电源电路结构中电容滤波电路的作用？01活动5：解析稳压电路的特性任务4分析部分电路的功能特性课程导入滤波电路滤除脉动直流电压中的交流成分可用电容或电感实现稳压电路稳压二极管集成三端稳压器课程导入三端稳压器种类特性的认识？一、集成三端稳压器的作用在线性稳压电路的基础上，在输入端增加启动电路，再增加调整管的保护电路，并把他们集成在一块硅片上就构成集成稳压电路，由于通常对外只有三个端，所以称为三端集成稳压器。1工艺制作方式一、集成三端稳压器的作用三端稳压器一般用于直流电路的保护电路，起到降压、稳压的作用。在线性集成稳压器中，由于三端稳压器只有三个引出端子，具有外接元件少，使用方便，性能稳定，价格低廉等优点，因而得到广泛应用。2应用二、集成三端稳压器的分类①固定输出电压型，该类集成三端稳压器的输出电压是由制造厂家预先调整好的，输出为固定值。例如，7805型集成三端稳压器的输出为固定＋5V。1根据输出电压能否调整分类二、集成三端稳压器的分类②可调输出电压型，该类集成三端稳压器的输出电压可通过改变少数外接元件值来实现在较大范围内调整。当调节外接元件时，可获得所需的输出电压。例如，LM317型集成三端稳压器的输出电压在12~37V连续可调。1根据输出电压能否调整分类二、集成三端稳压器的分类①输出正电压系列的集成稳压器（78xx），其输出端电压对公共端为负向电压2根据输出电压的正、负类型分类②输出负电压系列的集成稳压器（79xx），其输出端电压对公共端为负向电压二、集成三端稳压器的分类①输出为小电流，代号“L”。如图，最大输出电流为0.1A。②输出为中电流，代号“M”。如图，最大输出电流为0.5A。③输出为大电流，代号“S”。最大输出电流为2A。3根据输出电流分类78L15“二、集成三端稳压器的分类按输出电压是否可调分为固定式和可调式；按输出电压的正、负极性可分为正稳压器和负稳压器；按引出端子可分为三端和多端稳压器。“三、三端固定式集成稳压器外形及管脚排列三端固定式集成稳压器的外形和管脚排列如图所示。由于它只有输入、输出和公共地端三个端子，故称为三端稳压器。输入端地端输出端四、三端固定式集成稳压器的型号组成及意义国产的三端固定集成稳压器有CW78XX系列（正电压输出）和CW79XX系列（负电压输出），其输出电压有±5V、±6V、±8V、±9V、±12V、±15V、±18V、±24V，最大输出电流有0.1A、0.5A、1A、1.5A、2.0A等C国标W78(79)LXX稳压器用数字表示输出电压最大输出电流：L为0.1A，为0.5A，无字母表示1.5A（带散热片）78：输出固定正电压79：输出固定负电压五、三端固定式集成稳压器的性能特点输出电流超过1.5A（加散热器）。不需要外接元件。内部有过热保护。内部有过流保护。调整管设有安全工作区保护。输出电压容差为4%。输出电压额定值有5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V等。课程小结集成三端稳压器是一种串联调整式稳压器，内部设有过热、过流和过压保护电路01有3个外引出端（输入端、输出端和公共地端）02将整流滤波后的直流电压接到集成三端稳压器输入端，在输出端就得到稳定的直流电压03思考题集成三端稳压器具备什么特性？01解析稳压电路的结构1（稳压二极管实现稳压）任务4分析部分电路的功能特性课程导入降压电路正负12V直流稳压电源电路认识由稳压二极管实现稳压的电源稳压电路完成分析整流电路滤波电路稳压电路课程导入2.这些元器件是怎样构成稳压电路的呢？1.能够实现稳压的元器件有哪些呢？一、稳压概念交流电经过整流、滤波之后，可以得到比较平滑的直流电。如果电源电压或负载出现波动，直流电压仍然会随之出现波动。在整流、滤波电路之后需要增加一个稳压电路，使输出的电压更加平滑、更稳定。稳压就是在电源电压或负载出现波动直流电压随之波动时使电源或供电设备保持稳定的措施。滤波较平滑的直流电整流降压交流电二、稳压电路原理结构认识（稳压二极管）稳压管处在击穿状态的时，尽管流过稳压管的电变化很大，而稳压管两端的电压却变化极小起，从而到稳压作用。二、稳压电路原理结构认识（稳压二极管）反向击穿区U(V)DBC稳压管的伏案特行曲线I(ma)0A二、稳压电路原理结构认识（稳压二极管）IRIzILIR不变IL↑IZ↓UZ不变UZ↑U1↑RZ↓IR↑UO不变三、稳压二极管实现稳压的电路优缺点缺点：效率较低。优点：电路简单。课程小结认识稳压的概念、稳压二极管实现的稳压电路01学习稳压电路的优点和缺点02清楚了在稳压电路中主要是我们的二极管在其中起调节电压的作用，使之保持稳定03思考题如何选择稳压电路中稳压二极管型号呢？01解析稳压电路的结构2（三端集成稳压器实现稳压）任务4分析部分电路的功能特性课程导入1.实现稳压的电路结构可以通过两种元件实现：（1）稳压二极管实现电压的稳定输出。（2）三端集成稳压器实现稳压的电路结构。课程导入一、电路构成当电网电压发生波动或负载电流变化比较大时，其输出电压仍会不稳定。为此，在整流滤波电路后面需要加上稳压电路，构成稳压电源。二、带有三端稳压器的电路分析仿真视频并测试二、带有三端稳压器的电路分析二、带有三端稳压器的电路分析1.在带有滤波、稳压结构的直流稳压电源电路中，整流输出的电压近似为整流输入电压的1.2倍，这点在仿真图第一块，第二块万用表的读数可以判别，而使用三端稳压器7812后，稳定输出正12V电压。2.三端稳压器的输入端1.2脚之间加磁片电容C1，3.2脚输出之间加磁片电容C3的目的是有效的滤除三端稳压器输入输出中交流电对稳压器输出电压的影响。在这里特别说明一下：三、三端集成稳压器的使用注意事项三端集成稳压器的输入、输出和接地端绝不能接错，不然容易烧坏。一般三端集成稳压器的最小输入、输出电压差约为2V，否则不能输出稳定的电压，一般应使电压差保持在2~5V，即经变压器变压、二极管整流、电容器滤波后的电压应比稳压值高一些。在实际应用中，应在三端集成稳压电路上安装足够大的散热器（当然小功率的条件下不用）。当稳压器温度过高时，稳压性能将变差，甚至损坏。当制作中需要输出电流1.5A以上电流的稳压电源时，可采用多块三端稳压电路并联起来，使其最大输出电流为N个1.5A。但并联的集成稳压器应采用同一厂家、同一批号的产品，以保证参数的一致性。也可选用大电流的三端稳压器，如LM350K（最大电流3A）、LM337K（最大电流5A）、LM396K（最大电流10A）等。课程小结三端集成稳压器够成稳压的直流稳压电源电路结构01注意稳压器的引脚连接02稳压器输入端电压与稳压器输出端电压的压差03思考题直流稳压电路中采用三端稳压器实现稳压的电路中，稳压器的使用注意事项有哪些呢？01认识三端集成稳压器种类特性任务4分析部分电路的功能特性课程导入滤波电路滤除脉动直流电压中的交流成分可用电容或电感实现稳压电路稳压二极管集成三端稳压器课程导入三端稳压器种类特性的认识？一、集成三端稳压器的作用在线性稳压电路的基础上，在输入端增加启动电路，再增加调整管的保护电路，并把他们集成在一块硅片上就构成集成稳压电路，由于通常对外只有三个端，所以称为三端集成稳压器。1工艺制作方式一、集成三端稳压器的作用三端稳压器一般用于直流电路的保护电路，起到降压、稳压的作用。在线性集成稳压器中，由于三端稳压器只有三个引出端子，具有外接元件少，使用方便，性能稳定，价格低廉等优点，因而得到广泛应用。2应用二、集成三端稳压器的分类①固定输出电压型，该类集成三端稳压器的输出电压是由制造厂家预先调整好的，输出为固定值。例如，7805型集成三端稳压器的输出为固定＋5V。1根据输出电压能否调整分类二、集成三端稳压器的分类②可调输出电压型，该类集成三端稳压器的输出电压可通过改变少数外接元件值来实现在较大范围内调整。当调节外接元件时，可获得所需的输出电压。例如，LM317型集成三端稳压器的输出电压在12~37V连续可调。1根据输出电压能否调整分类二、集成三端稳压器的分类①输出正电压系列的集成稳压器（78xx），其输出端电压对公共端为负向电压2根据输出电压的正、负类型分类②输出负电压系列的集成稳压器（79xx），其输出端电压对公共端为负向电压二、集成三端稳压器的分类①输出为小电流，代号“L”。如图，最大输出电流为0.1A。②输出为中电流，代号“M”。如图，最大输出电流为0.5A。③输出为大电流，代号“S”。最大输出电流为2A。3根据输出电流分类78L15“二、集成三端稳压器的分类按输出电压是否可调分为固定式和可调式；按输出电压的正、负极性可分为正稳压器和负稳压器；按引出端子可分为三端和多端稳压器。“三、三端固定式集成稳压器外形及管脚排列三端固定式集成稳压器的外形和管脚排列如图所示。由于它只有输入、输出和公共地端三个端子，故称为三端稳压器。输入端地端输出端四、三端固定式集成稳压器的型号组成及意义国产的三端固定集成稳压器有CW78XX系列（正电压输出）和CW79XX系列（负电压输出），其输出电压有±5V、±6V、±8V、±9V、±12V、±15V、±18V、±24V，最大输出电流有0.1A、0.5A、1A、1.5A、2.0A等C国标W78(79)LXX稳压器用数字表示输出电压最大输出电流：L为0.1A，为0.5A，无字母表示1.5A（带散热片）78：输出固定正电压79：输出固定负电压五、三端固定式集成稳压器的性能特点输出电流超过1.5A（加散热器）。不需要外接元件。内部有过热保护。内部有过流保护。调整管设有安全工作区保护。输出电压容差为4%。输出电压额定值有5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V等。课程小结集成三端稳压器是一种串联调整式稳压器，内部设有过热、过流和过压保护电路01有3个外引出端（输入端、输出端和公共地端）02将整流滤波后的直流电压接到集成三端稳压器输入端，在输出端就得到稳定的直流电压03思考题集成三端稳压器具备什么特性？01课程导入（1）三端稳压器课程导入（1）三种分类输出电压能否调整分类输出电压的正负类型分类输出电流分类（2）功能划分固定式稳压器可调式稳压器今天这节课我们将学习可调式稳压器。一、三端可调集成稳压器的型号认识C国标W稳压器1产品序号：1为军工，2为工业，半军工，3为民品17产品序号：17输出为正电压：37输出为负电压L最大输出电流：L为0.1A；M为0.5A；无字母为1.5A二、三端可调集成稳压器的特点1输出电压稳定度2电压调整率高3电流调整率高4纹波抑制比高5电