制作直流穩(wěn)壓電源

1、項目二項目二 制作直流穩(wěn)壓電源制作直流穩(wěn)壓電源任務(wù)任務(wù)1 連接整流電路連接整流電路任務(wù)任務(wù)2 認(rèn)識濾波電路認(rèn)識濾波電路任務(wù)任務(wù)3 認(rèn)識穩(wěn)壓電路認(rèn)識穩(wěn)壓電路操作指導(dǎo)操作指導(dǎo)看一看看一看認(rèn)識電源認(rèn)識電源 學(xué)生電源學(xué)生電源 （一）（一） 復(fù)讀機(jī)電源復(fù)讀機(jī)電源 電腦主機(jī)電源電腦主機(jī)電源 學(xué)生電源（二）學(xué)生電源（二） 復(fù)讀機(jī)及電源復(fù)讀機(jī)及電源 手機(jī)充電電源手機(jī)充電電源自制直流穩(wěn)壓電源實物示意圖自制直流穩(wěn)壓電源實物示意圖自制直流穩(wěn)壓電源電路組成框圖自制直流穩(wěn)壓電源電路組成框圖 變壓器變壓器 將220V交流電變成所需大小的交流電。 整流電路整流電路將交流電轉(zhuǎn)變成單向脈動直流電。 濾波電路濾波電路將脈動直流電

2、中的交流成分濾除，獲得 比較平滑的直流電。 穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路當(dāng)電網(wǎng)電壓波動或負(fù)載發(fā)生變化時，保持 輸出直流電壓穩(wěn)定。各各組組成成部部分分作作用用元器件選擇元器件選擇序號序號分類分類名稱名稱型號規(guī)格型號規(guī)格數(shù)量數(shù)量1 1T T變壓器變壓器220V/18V220V/18V1 12 2VDVD1 1VD4二級管二級管IN4007IN40074 43 3VSVS穩(wěn)壓管穩(wěn)壓管7.5V7.5V1 14 4C C電解電容電解電容220F/25V220F/25V1 15 5VTVT1 1、VT2三極管三極管901390132 26 6R R1 1 、R3電阻電阻1K1K2 27 7R R2 2電阻電阻2.2

3、K2.2 K1 18 8R R4 4電阻電阻4.7K4.7K1 19 9RPRP電位器電位器2 K2 K1 1 元器件明細(xì)表元器件明細(xì)表任務(wù)任務(wù)1 連接整流電路連接整流電路一、連接單向半波整流電路連接單向半波整流電路 電路原理圖電路原理圖 實物示意圖實物示意圖 電路組成包括三部分：電路組成包括三部分：電源變壓器電源變壓器T 、整流二極管、整流二極管VD、負(fù)載電阻、負(fù)載電阻RL二、負(fù)載兩端電壓及波形 （1）在變壓器一次側(cè)接入220V交流電壓，用示波器觀察變壓器二次側(cè)電壓u2和RL兩端電壓uO的波形。 （2）用萬用表測變壓器二次側(cè)交流電壓有效值U2 v。 （3）用萬用表測負(fù)載兩端直流輸出電壓UO

4、v。用萬用表用萬用表檢測：檢測：U2 vUO v?三、分析工作原理 設(shè)設(shè)u2為正弦波，波形如圖所示。為正弦波，波形如圖所示。（1）在）在u u2的正半周：的正半周： VD 因外加正向電壓而導(dǎo)通，相當(dāng)于開關(guān)閉合， RL上得到正半周電壓uO。（2）在）在u2的負(fù)半周：的負(fù)半周：二極管 VD 因外加反向電壓而截止，相當(dāng)于開關(guān)斷開，RL 上無電流流過，uO=0 a）u2正半周正半周 b）u2負(fù)半周負(fù)半周 c）工作波形圖）工作波形圖四、計算負(fù)載電壓、電流值數(shù)學(xué)理論證明： 1負(fù)載兩端電壓的平均值UO為變壓器二次電壓有效值U2的0.45倍： 流過負(fù)載的直流電流： 流過二極管的正向電流： 4二極管承受的最高反

5、向工作電壓：245. 0UUOLORUI245. 0OVDII22UURM 器件選擇要注意器件選擇要注意1）變壓器的選擇：）變壓器的選擇： 二次繞組的電壓 ，變壓器功率P應(yīng)大于負(fù)載功率。2）二極管的選擇：）二極管的選擇： 最高反向工作電壓應(yīng)大于或等于 ，最大整流電流應(yīng)不小于 。 電路特點電路特點 電路簡單、元件少、電源利用率低、輸出電壓脈動大。0.45UO2U22 UOI五、連接單相橋式整流電路 1.單相橋式整流電路的三種畫法 如圖所示電路組成包括：電路組成包括：電源變壓器電源變壓器T、整流二極管、整流二極管VD1VD4、負(fù)載電阻、負(fù)載電阻RL1.按電路原理圖連接電路實物示意圖實物示意圖六、負(fù)

6、載兩端電壓及波形 （1）在變壓器一次側(cè)接入220V交流電壓，用示波器觀察u2和uO的波形。 （2）用萬用表測變壓器二次側(cè)交流電壓有效值U2 v。 （3）用萬用表測負(fù)載兩端直流輸出電壓UO v。牢記！牢記！七、分析工作原理 （1）在）在u2的正半周：的正半周：VD1、VD3導(dǎo)通，VD2、VD4截止； （2）在）在u2的負(fù)半周：的負(fù)半周：VD1、VD3截止，VD2、VD4導(dǎo)通。 所以在交流電的整個周期內(nèi)都有相同方向的電流流過負(fù)載，其兩端得到極性一定、大小變動的“全波”脈動直流電壓。橋式整流電流通路及工作波形圖如下橋式整流電流通路及工作波形圖如下u2正半周時正半周時 u2負(fù)半周時負(fù)半周時橋式整流工作

7、波形圖橋式整流工作波形圖 電路特點：電路特點：提高了交流電源和變壓器的利用率，輸出電壓高、波動小八、負(fù)載電壓與電流的關(guān)系 1）橋式整流電路輸出直流電壓平均值比半波整流電路增加一倍，即： 2）流過負(fù)載的直流電流 ： 3）流過每個二極管的電流IVD是負(fù)載電流IO的 ，即： 4）每只二極管承受的最高反向工作電壓 ：正確選用二極管，必須滿足正確選用二極管，必須滿足： ； 29 . 0 UUOLORUI29 . 021OVDII2122UURM22UURMOFMII21 整流橋堆的識別與檢測注意：注意： 標(biāo)“”、“”的引腳是整流輸出直流電壓的正、負(fù)端； 標(biāo)“”端要與輸入的交流電相連接認(rèn)識半橋堆和全橋堆認(rèn)

8、識半橋堆和全橋堆全橋的檢測用萬用表歐姆擋用萬用表歐姆擋測輸入端電阻測輸入端電阻用萬用表歐姆擋用萬用表歐姆擋測輸出端電阻測輸出端電阻任務(wù)任務(wù)2 認(rèn)識濾波電路認(rèn)識濾波電路一、認(rèn)識常見濾波電路一、認(rèn)識常見濾波電路 a）電容濾波）電容濾波 b）電感濾波）電感濾波 c）倒）倒L型濾波型濾波 d）LC 型濾波型濾波 e）RC 型濾波型濾波二、連接電容濾波電路二、連接電容濾波電路 下圖所示為電路原理圖注意：新增元件注意：新增元件濾波電容，濾波電容，這可是個有極性的電解電容這可是個有極性的電解電容橋式整流電路實物示意圖橋式整流電路實物示意圖三、負(fù)載兩端電壓及波形三、負(fù)載兩端電壓及波形1用示波器用示波器觀察負(fù)載

9、兩端觀察負(fù)載兩端電壓的波形，電壓的波形，比較并接電容比較并接電容前、后的變化。前、后的變化。2用萬用表用萬用表測試負(fù)載兩端測試負(fù)載兩端電壓，并接電電壓，并接電容前容前UO V，并接電容后并接電容后UO V。四、分析電容濾波原理四、分析電容濾波原理 在加入濾波電容后，整流輸出的電壓在向負(fù)載RL供電的同時，也給電容C充電。當(dāng)充電電壓達(dá)到最大值 U2后，u2開始下降，電容C開始通過負(fù)載電阻放電，維持負(fù)載兩端電壓緩慢下降，直到下一個整流電壓波形到來；當(dāng)u2uC時，電容器又開始充電。工作波形如下圖所示。濾波后濾波后濾波前濾波前 結(jié)果：結(jié)果：輸出電壓的脈動程度大大減小的同時也使其平均值增大。 1電容濾波后

10、的輸出電壓：UO1.2U2； 負(fù)載開路時，UO U2。 2選擇濾波電容：（1）估算：容量 （T為脈動電壓周期）； 耐壓 （2）根據(jù)負(fù)載電流選取濾波電容器容量：見下表。 LRT53）（C22UUC輸出電流IO（A）210.510.10.50.050.15 0.05以下電容器容量（F）330022001000470220470220 電感濾波原理 利用通過電感的電流不能突變的特性也可以實現(xiàn)濾波：當(dāng)電流增加時電感線圈產(chǎn)生自感電動勢阻止電流的增加，同時將一部分電能轉(zhuǎn)化為磁場能量儲存；當(dāng)電流減小時，電感線圈便釋放能量，阻止電流減小，所以使通過負(fù)載RL的電流脈動受到抑制，從而變得平滑了許多。如圖所示。幾種

11、濾波電路比較濾波形式電容濾波電感濾波LC型濾波LC 型濾波RC 型濾波濾波效果較好（小電流時）較差（小電流時）較好好較好輸出電壓高低低高較高輸出電流較小大大較小小負(fù)載能力差好較好差差 任務(wù)3 認(rèn)識穩(wěn)壓電路一、認(rèn)識一、認(rèn)識最簡單的二極管并聯(lián)型穩(wěn)壓電路最簡單的二極管并聯(lián)型穩(wěn)壓電路 電路特點：電路特點：元件少且簡單、負(fù)載能力差、輸出電壓即穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓值，不可調(diào)。二極管穩(wěn)壓電路注意：是穩(wěn)壓二注意：是穩(wěn)壓二極管，它具有穩(wěn)極管，它具有穩(wěn)定輸出電壓的作定輸出電壓的作用。用。？學(xué)一學(xué)學(xué)一學(xué) 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管 （1）認(rèn)識常用穩(wěn)壓二極管實物）認(rèn)識常用穩(wěn)壓二極管實物 穩(wěn)壓二極管圖形符號 （2）穩(wěn)壓二極管的作

12、用）穩(wěn)壓二極管的作用 其伏安特性曲線如圖所示。穩(wěn)壓二極管正向特性與普通二極管相同，反向特性曲線在擊穿區(qū)比較陡直，這表明穩(wěn)壓管擊穿后，通過電流變化（ IZ）很大，而兩端電壓變化（ UZ）很小，可以說兩端電壓基本保持不變。利用它的這一特性，穩(wěn)壓管在電路中就能到起穩(wěn)壓作用。使用注意：使用注意：1）穩(wěn)壓二極管兩端必需加上大于其擊穿電壓的反向電壓。以保證穩(wěn)壓二極管工作在反向擊穿區(qū)。2）串聯(lián)適當(dāng)阻值的電阻，限制擊穿后的反向電流，使反向電流和反向功率均不超過其允許值 （3）穩(wěn)壓原理）穩(wěn)壓原理以負(fù)載電阻不變、交流電源電壓增加會使UO上升為例分析穩(wěn)壓過程如下：（4）穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)）穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù) 1

13、）穩(wěn)定電壓UZ：指穩(wěn)壓二極管在正常工作狀態(tài)下其兩端的電壓值。 2）穩(wěn)定電流IZ：指穩(wěn)壓二極管在穩(wěn)定電壓下的工作電流。其值在穩(wěn)壓區(qū)的最大電流IZmax與最小電流IZmin之間。 3）耗散功率PZM；指穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)定電壓與最大穩(wěn)定電流的乘積。 4）溫度系數(shù)k：反映溫度的變化會引起穩(wěn)定電壓的變化。（5）檢測）檢測 用萬用表檢測正、負(fù)電極的方法與普通二極管相同。二、晶體管串聯(lián)型穩(wěn)壓電源 1.晶體管串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的組成a）原理圖 b）組成框圖元件對應(yīng)各組成部分元件對應(yīng)各組成部分（2）穩(wěn)壓原理當(dāng)UI或RL變化時，穩(wěn)壓過程如下： UI升高或升高或RL變大變大 UO升高升高 UB2變大變大 UBE2變大變大

14、 IB2增大增大 UO下降下降 UCE1增大增大 IC1減小減小 UB1下降下降 IC2增大增大（3）輸出電壓的調(diào)節(jié) 按分壓關(guān)系：按分壓關(guān)系：OP21)下P(2B2URRRRRU)(BE2Z)下P(2P21OUURRRRRU 因 UZ UBE2，則 式中 為分壓比，用n表示，則結(jié)論：結(jié)論：只要改變RP的抽頭位置，即可改變電路分壓比，從而調(diào)整輸出電壓UO的大小。（4）提高電源穩(wěn)壓性能的措施）提高電源穩(wěn)壓性能的措施 1）取樣電阻：選用金屬膜的，使分壓比n更穩(wěn)定。 2）穩(wěn)壓二極管：選溫度系數(shù)小的硅穩(wěn)壓二極管，使Uz更穩(wěn)定。 3）比較放大管：選大的管子，使調(diào)壓靈敏，穩(wěn)壓性能好。 4）調(diào)整管：當(dāng)輸出功率

15、較大時，要選大功率晶體管，可用復(fù)合管做調(diào)整管，同時提高值。Z)下P(2P21OURRRRRUP21)下P(2RRRRRnUUZO 電源調(diào)整管的實際運用電源調(diào)整管的實際運用用復(fù)合管作調(diào)整管=12用多管并聯(lián)來增大ICM用多管串聯(lián)來增大UCEO三、集成穩(wěn)壓器 （1）特點）特點 體積小、外圍元件少、經(jīng)濟(jì)、性能穩(wěn)定、調(diào)整方便。1）三端固定式集成穩(wěn)壓器：）三端固定式集成穩(wěn)壓器：常用的有輸出正電壓的W78和負(fù)電壓的W79系列三端固定式集成穩(wěn)壓器外形及引腳功能三端固定式集成穩(wěn)壓器外形及引腳功能2）三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器：）三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器：常用的有正電壓的W117/W217/W317系列和負(fù)電壓的W337系

16、列，其調(diào)壓范圍為1.237 V，最大輸出電流為1.5A。 （2）三端穩(wěn)壓器常用系列型號介紹）三端穩(wěn)壓器常用系列型號介紹三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器及引腳功能 （3）三端集成穩(wěn)壓電源的典型實）三端集成穩(wěn)壓電源的典型實例 注意：注意：調(diào)節(jié)R1、R2阻值可使輸出電壓為3V， R3、LED構(gòu)成電源指示電路，顯示電源是否接通。 一、發(fā)光二極管 發(fā)光二極管（簡稱LED）， LED實物及內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示。 （1）種類）種類 分類方式多，種類多。 （2）特性）特性 LED的正向特性與普通二極管相似，但正向工作電壓比普通二極管高，約1.22.5V；而反向擊穿電壓一般比普通二極管低，約為5V左右。使用時必須加上適當(dāng)?shù)恼?/p>

17、工作電壓，才能使其正常工作。 （3）檢測）檢測 用萬用表“R10k”檔，測量LED的正、反向電阻值。正常時，正向電阻值（黑表筆接正極時）約為1020k，反向電阻值為250k。較高靈敏度的LED，在測量正向電阻值時，管內(nèi)會發(fā)微光。二、開關(guān)型穩(wěn)壓電源介紹 （1）開關(guān)型穩(wěn)壓電源的基本組成：）開關(guān)型穩(wěn)壓電源的基本組成：由開關(guān)調(diào)整管VT、開關(guān)變壓器T、控制電路和整流濾波電路等部分組成。 （2）開關(guān)型穩(wěn)壓電源的兩種控制方式）開關(guān)型穩(wěn)壓電源的兩種控制方式 調(diào)節(jié)開關(guān)脈沖的方法有兩種：調(diào)節(jié)開關(guān)脈沖的方法有兩種：一種是改變脈沖的寬度為調(diào)寬式開關(guān)型穩(wěn)壓電源；另一種是改變脈沖的頻率為調(diào)頻式開關(guān)型穩(wěn)壓電源。 （3）開關(guān)

18、型穩(wěn)壓電源的穩(wěn)壓原理舉例操作指導(dǎo)操作指導(dǎo) 一、串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源的電路結(jié)構(gòu)及工作過程 1. 電路結(jié)構(gòu)： 2. 工作過程：工作過程： 電源變壓器T二次側(cè)的低壓交流電，經(jīng)整流二極管VD1VD4構(gòu)成的橋式整流電路整流，電容器C濾波，獲得比較平穩(wěn)的直流電，送到穩(wěn)壓電路進(jìn)行穩(wěn)壓，在調(diào)整管的調(diào)壓作用下，能使輸出電壓基本保持不變。二、安裝電路二、安裝電路 （1）元件選擇）元件選擇 見表2-1。 （2）元件檢測）元件檢測 元件檢測情況記錄表如下測量變壓器線圈間電阻測量變壓器線圈間電阻/判別判別9013引腳引腳一次繞組一次繞組二次繞組二次繞組級間級間1:2:3: （3）元件整形、焊接與連線）元件整形、焊接與連線3. 調(diào)試與檢測電路調(diào)試與檢測電路 （1）通電前自檢）通電前自檢 1）電源變壓器一次繞組、二次繞組的判別：一次繞組直流電阻約為幾百歐幾千歐，變壓器二次繞組直流電阻約為幾歐幾十歐。 2）整流二極管及穩(wěn)壓二極管極性檢查 3）濾波電容及晶體管管腳及管型的檢查。 （2）調(diào)試與檢測）調(diào)試與檢測 將檢測結(jié)果記錄到表2-6中。 1）檢查元件及連線安裝正確無誤后接通電源。 2）用萬用表直流電壓擋測量C兩端電壓和