直流穩(wěn)壓電源分析與調(diào)試

1、· 項(xiàng)目1 直流穩(wěn)壓電源分析與調(diào)試教學(xué)導(dǎo)航教知識重點(diǎn)1直流穩(wěn)壓電源的組成及工作原理； 2整流電路組成及工作原理；3三端集成穩(wěn)壓器； 4二極管的構(gòu)成及應(yīng)用知識難點(diǎn)1整流電路組成及工作原理；2三端集成穩(wěn)壓器的選擇與使用推薦教學(xué)方式將直流穩(wěn)壓電路分解為不同模塊的電路，通過制作與測試，讓學(xué)生掌握儀器設(shè)備的使用和元器件的識別，并通過測試結(jié)果引入理論分析，然后通過理論學(xué)習(xí)指導(dǎo)學(xué)生調(diào)試電路中出現(xiàn)的問題，加深對理論的認(rèn)識。建議學(xué)時16學(xué)時學(xué)推薦學(xué)習(xí)方法 從簡單任務(wù)入手，通過器件的檢測與識別、直流穩(wěn)壓電源各組成電路的制作、測試與調(diào)試，逐步掌握直流穩(wěn)壓電源各部分的工作原理，最終學(xué)會直流穩(wěn)壓電源的相關(guān)知識

2、，并能根據(jù)輸出電壓要求選擇合適的器件。必須掌握的理論知識1直流穩(wěn)壓電源電路的組成及工作原理；2二極管的特性及應(yīng)用；3三端集成穩(wěn)壓器必須掌握的技能1萬用表、示波器等儀器的使用；2二極管、變壓器、電解電容和集成穩(wěn)壓器的識別與檢測；3直流穩(wěn)壓電路各部分電路的分析與調(diào)試項(xiàng)目描述一般電子設(shè)備都采用直流供電，將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姷脑O(shè)備稱為直流穩(wěn)壓電源。本項(xiàng)目制作一個輸出電壓為+12V的直流穩(wěn)壓電源，原理圖如圖1-1所示，制作完成的電路如圖1-2所示。圖1-1 直流穩(wěn)壓電源電路圖變壓電路整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路圖1-2 直流穩(wěn)壓電源實(shí)物圖項(xiàng)目所用的元件清單如表1-1所示。表1-1 直流穩(wěn)壓電源元件清單序號元

3、件代號名稱型號及參數(shù)功能1CT電源輸入線5A/250V220V交流電輸入2T變壓器220V/12V變壓：220V變?yōu)?2V交流電3 VD1、VD2、VD3、VD4二極管1N4007構(gòu)成橋式整流電路：將12V交流電變換為脈動直流電4C1電解電容2200F/50V濾波：濾除脈動直流電中高頻交流成分5IC三端集成穩(wěn)壓器L7812CV穩(wěn)壓：將平滑直流電變換為穩(wěn)定直流電6C2瓷介電容0.33F濾波：濾除脈動直流電中高頻交流成分7C3瓷介電容0.1F濾波：減小輸出端電壓波動8C4電解電容100F/25V濾波：減小輸出端電壓波動9R電阻1k負(fù)載。限流：保護(hù)發(fā)光二極管10VD5二極管1N4007保護(hù)：防止過壓

4、，導(dǎo)致穩(wěn)壓器損壞11VD6發(fā)光二極管LED-3狀態(tài)指示12S1、S2、S3單刀單擲開關(guān)控制電路的通、斷，便于調(diào)試13排針、排母、杜邦線引出作為測試點(diǎn)，便于替換元器件u 項(xiàng)目分析本教程后續(xù)各個項(xiàng)目的電路中都需要直流穩(wěn)壓電源供電，而發(fā)電廠、變電站輸送的是交流電，這就需要將交流電變成直流電。本項(xiàng)目制作的是一種單相小功率直流穩(wěn)壓電源，能夠?qū)⒔涣麟娹D(zhuǎn)換成直流電。該直流穩(wěn)壓電源由變壓電路、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路四部分構(gòu)成，在制作和調(diào)試過程中按照信號流向，從二極管的識別與檢測、整流電路制作與分析、濾波電路制作與分析，到穩(wěn)壓電路制作與分析，逐步完成直流穩(wěn)壓電源的制作。在此過程中，對直流穩(wěn)壓電源電路各部分

5、的工作原理、參數(shù)計(jì)算、元件選取與識別、電路調(diào)試等方面進(jìn)行講解和介紹。u 知識目標(biāo)1理解直流穩(wěn)壓電源的基本組成、工作原理和電路中各元器件的作用；2掌握二極管的結(jié)構(gòu)、符號、分類和作用；3理解單相整流電路的組成及工作原理；4理解濾波電路的組成及工作原理；5熟悉常見集成穩(wěn)壓器特性及應(yīng)用電路。u 能力目標(biāo)1 能使用萬用表檢測變壓器、二極管、電解電容、整流橋堆等元器件；2 會查閱二極管、穩(wěn)壓器等器件用戶手冊資料，并根據(jù)要求選取適當(dāng)?shù)钠骷? 能按電路圖安裝、制作和調(diào)試直流穩(wěn)壓電源；4 能對電源參數(shù)進(jìn)行測量；5 能對直流穩(wěn)壓電路典型故障進(jìn)行分析、判斷和處理。直流穩(wěn)壓電源簡介單相小功率直流穩(wěn)壓電源一般由變壓、

6、整流、濾波、穩(wěn)壓四部分組成，如圖1-3所示。220V/50Hz的交流電經(jīng)過變壓器降壓到一定的大小后，通過整流電路將其輸出的交流電轉(zhuǎn)變?yōu)槊}動的直流電，然后通過濾波電路將脈動的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)檩^平滑的直流電，最后通過穩(wěn)壓電路，將平滑的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的直流電輸出。圖1-3 直流穩(wěn)壓電源組成框圖1. 變壓電路將220V/50Hz的交流電轉(zhuǎn)換為適當(dāng)大小的交流電，一般采用降壓變壓器電路。2. 整流電路將極性變化的交流電轉(zhuǎn)變?yōu)闃O性單一的脈動直流電，常采用二極管整流電路。3. 濾波電路濾除整流后脈動電壓中的交流成分，將脈動的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)槠交闹绷麟姡２捎秒娙?、電感及其組合電路。4. 穩(wěn)壓電路將平滑的直流電轉(zhuǎn)變

7、為穩(wěn)定的直流電，使其基本不受電網(wǎng)電壓波動和負(fù)載電阻變化的影響，小功率穩(wěn)壓電源常采用集成三端穩(wěn)壓器電路。1.1 二極管識別與檢測在直流穩(wěn)壓電源的整流電路中，實(shí)現(xiàn)整流功能的器件是二極管。在分析和測試整流電路之前，先學(xué)習(xí)二極管相關(guān)的知識。1.1.1 器件認(rèn)知與測試1二極管器件認(rèn)知半導(dǎo)體二極管又稱晶體二極管，簡稱二極管。根據(jù)功能和結(jié)構(gòu)分為不同的類型，常用二極管器件的外形及封裝形式如圖1-4所示。整流二極管穩(wěn)壓二極管開關(guān)二極管變?nèi)荻O管發(fā)光二極管光電二極管圖1-4 常見的二極管由于功能不同，二極管外形各異，但內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本相同，二極管結(jié)構(gòu)示意圖如圖1-5（a）所示。將PN結(jié)用外殼封裝起來，并在兩端加上電極

8、引線就構(gòu)成了半導(dǎo)體二級管。其中，從P區(qū)引出的電極稱為陽極（或正極），用“a”表示（或用“+”表示），從N區(qū)引出的電極稱為陰極（或負(fù)極），用“k”表示（或用“”表示）。電路符號如圖1-5（b）所示。 （a）二極管結(jié)構(gòu)示意圖 （b）二極管電路符號圖1-5 二極管結(jié)構(gòu)及電路符號2二極管極性識別與質(zhì)量檢測二極管極性的識別可通過以下三種方法來判斷：1） 通過標(biāo)記來識別極性。如果外殼上有二極管的符號標(biāo)記，則標(biāo)有三角形箭頭的一端為正極，另一端為負(fù)極.。如果二極管有色環(huán)或色點(diǎn)標(biāo)志，則色環(huán)或色點(diǎn)的一端為陰極，另一端為陽極，如圖1-6所示。該方法簡單，但是無法判斷二極管的質(zhì)量好壞。 圖1-6 二極管識別2） 用數(shù)

9、字萬用表判斷極性與好壞。將數(shù)字萬用表測量檔位選擇“二極管”檔（萬用表的使用方法可以參照本章附錄），將紅、黑表筆分別接二極管的兩個引腳。若顯示為“| .”或“0L”（溢出），如圖1-7（b）所示，說明測得是反向特性。交換測試筆再次測試，則應(yīng)出現(xiàn)數(shù)值，此數(shù)值是以小數(shù)表示的二極管正向壓降值，如圖1-7（a）所示。由此，可判斷二極管的極性和二極管的材料。顯示正向壓降值時紅表筆所接引腳為二極管的陽極，黑表筆所接引腳為二極管的陰極，正向壓降為0.2V左右為鍺二極管，0.7V左右為硅二極管。若正、反向測量所得壓降值均顯示“0V”，說明二極管內(nèi)部短路；若正、反向測量所得壓降值均顯示“|.”，說明二極管開路失效

10、。測試你當(dāng)前所用的二極管相關(guān)值并填入表1-2中。二極管檔位二極管檔位 （a）正向測量 （b）反向測量圖1-7 數(shù)字萬用表判別二極管極性與質(zhì)量表1-2 二極管檢測數(shù)據(jù)電壓 型號正向壓降反向壓降材料判斷（硅/鍺）質(zhì)量判斷1N40073）用指針式萬用表判斷極性與好壞將指針式萬用表置于電阻檔的R´100或者R´1k檔位（指針式萬用表的使用方法可以參照本章附錄），兩表筆交換測量二極管的電阻值。如果二極管性能良好，則兩次測量電阻值必然出現(xiàn)一大一小的顯著區(qū)別，且大的一次趨于無窮大，小的為正向電阻，大的為反向電阻。由此可斷定二極管兩端的極性，即當(dāng)測得阻值較小時，黑表筆接的那一端為二極管的正

11、極（注意：指針式萬用表電阻檔的紅表筆接內(nèi)電池的負(fù)極，黑表筆接內(nèi)電池的正極），如圖1-8所示。如果測得的二極管正、反向電阻都很小，說明二極管已經(jīng)失去了單向?qū)щ娮饔?。如果正、反向電阻都很大，則說明二極管內(nèi)部已經(jīng)斷路。 圖1-8 指針式萬用表判別二極管極性與質(zhì)量表1-3 二極管檢測數(shù)據(jù)阻值 型號正向電阻反向電阻電阻檔位質(zhì)量判斷1N40073二極管特性測試接直流電源測試用排針1）單向?qū)щ娦詼y試電路排針電阻排母 （a）原理圖 （b）測試實(shí)物圖圖1-9 二極管特性測試電路圖首先按照前面所講的方法對本次測試所用的二極管的極性和質(zhì)量進(jìn)行判斷，然后在萬能板上按圖1-9（a）原理圖進(jìn)行電路焊接。為了按直流穩(wěn)壓電源

12、四部分電路逐步增加完成，在焊接前要注意電路的布局，二極管與電阻之間的距離要遠(yuǎn)一些，為濾波電路和穩(wěn)壓電路預(yù)留空間，并通過使用排母和排針來增加電路板的擴(kuò)展性，方便串入或并入萬用表，測量電流或電壓，具體測試電路實(shí)物如圖1-9（b）所示。2）二極管單向?qū)щ娦詼y試（1）打開直流電源，設(shè)置電源輸出為5V，關(guān)閉電源。用杜邦線連接圖1-9（b）中的兩個排針，然后將直流電源輸出端接到測試電路輸入端，再接通電源。此時UI = 5V，二極管兩端所加的電壓為正向電壓，用萬用表直流電壓檔測量輸出電壓的大小UO= _V，測量二極管兩端的電壓UVD=_V。結(jié)論：當(dāng)二極管兩端所加電壓為正向電壓時，二極管將_（導(dǎo)通/截止）。（

13、2） 保持步驟（1），關(guān)閉電源，將電源反接到電路輸入端，即電源正極結(jié)電路的負(fù)極輸入端，電壓負(fù)極接電路正極輸入端，再打開電源。此時二極管兩端所加的電壓為反向電壓UI = -5V，用萬用表測得UO=_V，UVD=_V。從以上測試結(jié)果知：當(dāng)二極管兩端所加電壓為反向電壓時，二極管將_（導(dǎo)通/截止）；當(dāng)二極管兩端所加電壓為反向電壓時，二極管將_（導(dǎo)通/截止）；二極管具體_性，且正向?qū)〞r，導(dǎo)通電壓降約為_V。 思考：（1）二極管的導(dǎo)通與截止?fàn)顟B(tài)與開關(guān)器件有何異同？（2）二極管為什么具有單向?qū)щ娦?？?）利用該焊接完成的電路能否測量二極管的伏安特性？1.1.2 二極管相關(guān)知識在前面的測試中我們可以得出二極

14、管具有單向?qū)щ娦缘慕Y(jié)論，即二極管陽極接電源正極，陰極接電源負(fù)極，此時二極管導(dǎo)通，反之，則二極管截止。二極管為何有這個特性？這要從制造二極管的材料開始講起。1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識二極管是由半導(dǎo)體材料構(gòu)成。半導(dǎo)體是導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間的一類物質(zhì)。半導(dǎo)體具有熱敏性、光敏性和摻雜性。常用的半導(dǎo)體材料有硅（Si）、鍺（Ge）、硒（Se）和砷化鎵（GaAs）等，半導(dǎo)體可以分為本征半導(dǎo)體和雜質(zhì)半導(dǎo)體。1）本征半導(dǎo)體純凈的具有晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體。當(dāng)溫度上升或受到光照時，部分價電子獲得足夠的能量，從而掙脫共價鍵的束縛變成自由電子，電子帶負(fù)電。與此同時，失去價電子的原子在該共價鍵上留下一個空位，這個

15、空位稱為空穴，空穴帶正電。在“熱激發(fā)”條件下，本征半導(dǎo)體中的電子和空穴是成對產(chǎn)生的；當(dāng)電子和空穴相遇“復(fù)合”時，也成對消失；電子和空穴均能自由移動，電子和空穴都是載流子。如圖1-10所示。 圖1-10 本征半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)圖2）雜質(zhì)半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中摻入少量合適的雜質(zhì)元素，使其導(dǎo)電性能發(fā)生顯著變化后所形成的半導(dǎo)體稱為雜質(zhì)半導(dǎo)體。根據(jù)摻入雜質(zhì)元素的不同，雜質(zhì)半導(dǎo)體可分為P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體。（1）P型半導(dǎo)體P型半導(dǎo)體是在本征半導(dǎo)體中摻入微量的三價元素（如硼、銦等）而形成的。P型半導(dǎo)體的示意圖如圖1-11所示。由于雜質(zhì)的摻入，使得空穴的數(shù)目遠(yuǎn)大于自由電子數(shù)目，成為多數(shù)載流子（簡稱多子），自由電子則為

16、少數(shù)載流子（簡稱少子）。 圖1-11 P型半導(dǎo)體圖1-12 N型半導(dǎo)體（2）N型半導(dǎo)體 N型半導(dǎo)體是在本征半導(dǎo)體中摻入微量的五價元素（如磷、砷等）而形成的。N型半導(dǎo)體的示意圖如圖1-12所示。由于雜質(zhì)的摻入，使得自由電子的數(shù)目遠(yuǎn)大于空穴數(shù)目，成為多數(shù)載流子，空穴為少數(shù)載流子。半導(dǎo)體中多子的濃度取決于摻入雜質(zhì)的多少，摻入雜質(zhì)越多，濃度越高，導(dǎo)電性能越強(qiáng)，少子的濃度與溫度密切相關(guān)。3）PN結(jié)單純的一塊P型半導(dǎo)體或N型半導(dǎo)體，只能作為一個電阻元件。但如果采用不同的摻雜工藝，將P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體制作在同一塊硅片上，在它們的交界面就形成PN結(jié)。PN結(jié)具有單向?qū)щ娦裕O管的核心就是一個PN結(jié)。（1）

17、PN結(jié)的形成P區(qū)和 N區(qū)中的多數(shù)載流子存在一定的濃度差，濃度差使多子向另一邊擴(kuò)散，如圖1-13（a）所示；擴(kuò)散中當(dāng)電子與空穴相遇時，會發(fā)生復(fù)合而消失，必然在交界面兩側(cè)留下不能移動的正、負(fù)電荷區(qū)，從而產(chǎn)生了內(nèi)電場；內(nèi)電場將阻止多子擴(kuò)散而促進(jìn)少子漂移；當(dāng)擴(kuò)散與漂移達(dá)到動態(tài)平衡時，交界面上就會形成穩(wěn)定的空間電荷區(qū)（或勢壘區(qū)、耗盡層），PN結(jié)就形成。如圖1-13（b）所示。（a）載流子的擴(kuò)散運(yùn)動（b）平衡狀態(tài)下的PN結(jié)圖1-13 PN結(jié)的形成（2）PN結(jié)單向?qū)щ娦匀鐖D1-14（a）所示，P區(qū)接高電位，N區(qū)接低電位，稱為正向偏置，此時空間電荷層變窄，內(nèi)電場變?nèi)酰瑪U(kuò)散運(yùn)動大于漂移運(yùn)動，正向電流很大（多子擴(kuò)

18、散形成）， PN 結(jié)呈現(xiàn)為低電阻，稱為正向?qū)?。如圖1-14（b）所示，P區(qū)接低電位，N區(qū)接高電位，稱為反向偏置，此時空間電荷層變寬，內(nèi)電場增強(qiáng)，漂移運(yùn)動大于擴(kuò)散運(yùn)動，反向電流很?。ㄉ僮悠菩纬桑?PN 結(jié)呈現(xiàn)為高電阻，稱為反向截止。反偏電壓在一定范圍內(nèi)，反向電流基本不變（也稱為反向飽和電流）。（a）PN結(jié)加正向電壓 （b）PN結(jié)加反向電壓圖1-14 PN結(jié)的單向?qū)щ娦栽赑N結(jié)的的兩端引出金屬電極，外加玻璃、金屬或用塑料封裝，就做成了二極管，所以二極管具有單向?qū)щ娦浴?二極管的伏安特性二極管的伏安特性就是流過二極管的電流I與加在二極管兩端的電壓U之間的關(guān)系曲線，用I-U直角坐標(biāo)系描述出來，就

19、是二極管的伏安特性曲線，普通二極管的伏安特性曲線如圖1-15所示。死區(qū)：當(dāng)正向電壓很小時，正向電流幾乎為零死區(qū)（OA段）。使二極管開始導(dǎo)通的臨界電壓稱為開啟電壓Uth。一般，硅管Uth0.5V，鍺管Uth0.1V。反向擊穿區(qū)：當(dāng)反向電壓增大到某一數(shù)值時UBR，反向電流急劇增加。反向截止區(qū)：在一定的反向電壓范圍內(nèi)，反向飽和電流幾乎為零。正向?qū)▍^(qū)：當(dāng)正向電壓大于開啟電壓Uth且通過非線性區(qū)（AB段）后，電流隨著電壓近似指數(shù)規(guī)律變化。硅管的導(dǎo)通壓降為0.7V，鍺管的導(dǎo)通壓降為0.3V。圖1-15 二極管伏安特性曲線在二極管的伏安特性曲線圖中，可以分為正向特性和反向特性。其中正向特性分為兩個區(qū)間，即

20、死區(qū)和正向?qū)▍^(qū)；反向特性分為兩個區(qū)間，即反向截止區(qū)和反向擊穿區(qū)。在反向擊穿區(qū)二極管會失去單向?qū)щ娦?，如果二極管沒有因電擊穿而引起過熱，則單向?qū)щ娦圆灰欢〞挥谰闷茐?，在撤除外加電壓后，其性能仍會恢?fù)。但是，如果對反向擊穿后的電流不加限制，PN結(jié)會因過熱而燒壞，這種情況稱為熱擊穿，熱擊穿后二極管將不能再使用。綜上所述，二極管的伏安特性是非線性的，因此二極管是一種非線性器件。在外加電壓取不同值時，就可以使二極管工作在不同的區(qū)域，從而充分發(fā)揮二極管的不同作用。3二極管的等效電路二極管的伏安特性具有非線性，這給二極管應(yīng)用電路的分析帶來一定困難。為了便于分析，常在一定的條件下，用線性元件所構(gòu)成的電路來

21、近似模擬二極管的特性。能夠模擬二極管特性的電路稱為二極管的等效電路。1）理想模型將二極管理想的等效為一個開關(guān)，導(dǎo)通時，管壓降為0V，相等于開關(guān)閉合；截止時，電阻無窮大，電流為0，相等于開關(guān)斷開，伏安特性及等效電路如圖1-16所示，其中虛線表示實(shí)際二極管的伏安特性。在實(shí)際的電路中，當(dāng)電源電壓遠(yuǎn)大于二極管的管壓降時，利用此法進(jìn)行近似分析是可行的。圖1-16 理想模型2）恒壓降模型將實(shí)際二極管等效為一個開關(guān)和一個0.7V的直流電壓串聯(lián)，該模型如圖1-17所示。即導(dǎo)通時認(rèn)為其管壓降UVD是恒定的，且不隨電流而變，典型值為0.7V，此時可等效為0.7V的直流電壓。不過，這只有當(dāng)二極管的電流近似等于或大于

22、1mA是才是可行的；截止時等效為開關(guān)斷開。該模型提供了合理的近似，因此應(yīng)用較廣。圖1-17 恒壓降模型【例題1-1】一個簡單的二極管電路如圖1-18所示，R=10k，VDD=5V，分別用理想模型、恒壓降模型，求電路的ID和VD的值。解： 使用理想模型 恒壓降模型：圖1-18 例題1-1電路圖 4二極管的主要參數(shù)對于任何一個器件，不僅要知道它是什么、有什么功能以及工作原理，還需要會選用不同型號的器件，選擇器件的一個重要依據(jù)是看它的參數(shù)是否滿足設(shè)計(jì)要求。二極管的參數(shù)是定量描述二極管的質(zhì)量和性能指標(biāo)，只有正確理解這些參數(shù)的意義，才能合理、正確的選擇和使用二極管。1）最大整流電流IF最大整流電流是指管

23、子長期運(yùn)行時，允許通過的最大正向平均電流。因?yàn)殡娏魍ㄟ^PN結(jié)時會引起管子發(fā)熱，電流太大，發(fā)熱量超過限度，PN結(jié)將燒壞。例如，二極管1N4007的IF = 1.0A，說明通過1N4007的正向平均電流不能持續(xù)超過1A，否則器件將燒壞。2）最高反向工作電壓URM反向擊穿電壓是反向擊穿時的電壓值。一般手冊上給出的最高反向工作電壓是反向擊穿電壓的一半，以確保二極管安全工作。例如，2AP1型二極管的最高反向工作電壓規(guī)定為20V，實(shí)際的反向擊穿電壓為40V。3）反向電流IR指在室溫下，二極管兩端加上規(guī)定的反向電壓時的反向電流，也叫反向飽和電流。反向電流越小，管子的單向?qū)щ娦栽胶谩Ｓ捎跍囟壬仙?，反向電流會?/p>

24、劇增加，因而在使用二極管時要注意環(huán)境溫度的影響。此外二極管還有結(jié)電容和最高工作頻率等許多參數(shù)。二極管的參數(shù)是正確使用二極管的依據(jù)，上面說講的二極管參數(shù)都可以在二極管的技術(shù)文檔中查到，技術(shù)文檔可在網(wǎng)上獲取。在使用時應(yīng)特別注意最大整流電流和最高反向工作電壓，如何選擇不合適，二極管很容易損壞。1.1.3 特殊二極管簡介二極管的種類非常豐富，可以滿足不同的功能需求，下面介紹幾種常用的特殊二極管。1穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管簡稱穩(wěn)壓管，其結(jié)構(gòu)與普通二極管相同，但是采用特殊的工藝制造。在反向擊穿區(qū)，穩(wěn)壓管電流變化很大而電壓基本不變，利用這一特性可實(shí)現(xiàn)電壓的穩(wěn)定。由于它工作在反向擊穿區(qū)的電擊穿區(qū)，所以在規(guī)定的電流

25、范圍內(nèi)使用時，不會形成破壞性的擊穿。穩(wěn)壓管的伏安特及電路符號如圖1-19所示。U/VI/mAOUZUBRIminImaxIZUZ反向擊穿狀態(tài)：在較大的電流變化范圍內(nèi)，兩端電壓UZ基本不變。陰極k陽極a圖1-19 穩(wěn)壓管的特性曲線及電路符號穩(wěn)壓管的主要參數(shù)有： 穩(wěn)定電壓UZ：穩(wěn)壓二極管在起作用的范圍內(nèi)，其兩端的反向電壓值稱為穩(wěn)定電壓。 穩(wěn)定電流IZ：也稱最小穩(wěn)壓電流，即保證穩(wěn)壓管具有正常穩(wěn)壓性能的最小工作電流，如圖1-19中的Imin。 最大耗散功率PM：穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓UZ和最大穩(wěn)定電流Imax的乘積。超過PM或Imax時，穩(wěn)壓管會因過熱而損壞。穩(wěn)壓管在電路中的主要作用是穩(wěn)定電壓。在使用穩(wěn)壓管

26、是要滿足兩個條件：一是管子工作反向擊穿狀態(tài)，即穩(wěn)壓管陽極接電源的負(fù)極，陰極接電源的正極；二是要有限流電阻配合使用，保證流過管子的電流在允許范圍內(nèi)（不超過Imax）。2發(fā)光二極管發(fā)光二極管（LED）是一種光發(fā)射器件，能把電能直接轉(zhuǎn)化為光能，它是由鎵（Ga）、砷（As）、磷（P）等元素的化合物制成。由這些材料構(gòu)成的PN結(jié)在加上正向電壓時，就會發(fā)光，光的顏色主要取決于制造所用的材料，目前有紅、黃、藍(lán)、綠、黃等顏色。如圖1-20所示是發(fā)光二極管的符號。圖1-20 發(fā)光二極管電路符號發(fā)光二極管工作在正偏狀態(tài)，也具有單向?qū)щ娦?。它的?dǎo)通電壓比普通二極管要大，一般在1.7V2.4V，工作電流一般為520mA

27、。應(yīng)用時，應(yīng)加上正偏電壓，且一定串接上限流電阻。發(fā)光二極管的應(yīng)用主要是信息指示與顯示、光源等。發(fā)光二極管的檢測與普通二極管相似，用數(shù)字萬用表正向測試時顯示導(dǎo)通壓降，并且會發(fā)出微弱的光，反向測試時，顯示“|.”（溢出）。3光電二極管光電二極管是將光信號變成電信號的半導(dǎo)體器件。目前廣泛應(yīng)用在自動探測、控制和光電轉(zhuǎn)換等裝置中，它的結(jié)構(gòu)和符號如圖1-21所示。光電二極管的封裝一般采用透明材料，有的管殼上開有一個透明的窗口，使外部光線能夠照射到PN結(jié)上，PN結(jié)型光電二極管充分利用PN結(jié)的光敏特性 。光電二極管與穩(wěn)壓管一樣，都是在反向電壓下工作，在無光照射時，它呈現(xiàn)很大的反向電阻，因而通過它的電流很小。當(dāng)

28、管中PN結(jié)受到光照時，光能被PN結(jié)吸收而產(chǎn)生反向電流，其反向電流隨著光照強(qiáng)度增大而增大，從而將光信號轉(zhuǎn)換成電信號。圖1-21 光電二極管結(jié)構(gòu)與電路符號1.2 整流電路分析調(diào)試 整流電路是構(gòu)成直流穩(wěn)壓電源的重要環(huán)節(jié)，它利用具有單向?qū)щ娦阅艿恼髟骷?，將正?fù)交替的交流電壓變成單方向的脈動電壓。1.2.1 電路制作與測試本次制作與調(diào)試的整流電路的電路圖如圖1-22所示。 圖1-22 橋式整流電路原理圖ABCD1元器件識別與檢測1）二極管的檢測用萬用表測量新增的二極管VD2VD4的極性與好壞。方法參照1.1.1節(jié)所述方法進(jìn)行。2）變壓器的檢測變壓器的作用是將220V的交流電變?yōu)?2V的交流電。電壓變

29、壓器的質(zhì)量及性能可以通過測量電阻和上電后測量輸出電壓來確定。設(shè)初級線圈的兩個引腳為A、B，次級線圈的兩個引腳為C、D，如圖1-23所示，將萬用表調(diào)到合適的電阻檔位，測量變壓器四個引腳的電阻值，并記錄： 初級線圈A、B間的電阻為_。 次級線圈C、D間的電阻為_。圖1-23 測試所用變壓器 A-C或B-D之間的電阻為_。 通常測得的A-B間的電阻較大，表明初級線圈的匝數(shù)多或使用的導(dǎo)線細(xì)。C-D間的電阻較小，表明次級線圈的匝數(shù)少或使用的導(dǎo)線粗。A-C或B-D間的正常情況電阻應(yīng)該為無窮大，表明兩個線圈相互絕緣。根據(jù)上面的測試數(shù)據(jù)對比變壓器正常時的數(shù)據(jù)，可判斷你當(dāng)前所用的這個變壓器是_(正常/不正常)。

30、如果不正常請更換變壓器并重新進(jìn)行測量。在判定變壓器沒有斷路或短路的問題后，可以上電測試其輸出的電壓值是否與標(biāo)稱值一致。將變壓器初級線圈的引腳與電源插頭鏈接好，并用絕緣膠帶封好，檢測無誤后將插頭插到電源插座接入220V交流電。使用數(shù)字萬用表的交流電壓檔，根據(jù)輸出電壓值的大小選擇合適檔位，分別將萬用表的紅、黑筆接變壓器的次級輸出引腳，并記錄：變壓器次級線圈引腳輸出的電壓值為_V，是否與變壓器銘牌上標(biāo)寫的基本一致_（是/否）。 3）橋堆的識別與檢測整流電路可以由由四個二極管構(gòu)成，也可以用整流橋堆來實(shí)現(xiàn)。整流橋堆由四只整流硅芯片作橋式連接，外用絕緣朔料或金屬封裝而成。常見的整流橋堆如圖1-24所示。圖

31、1-24 橋堆外形及內(nèi)部電路（1）引腳的識別與判斷整流橋堆由四個二極管組成，有四個引腳。兩只二極管負(fù)極的連接點(diǎn)是全橋直流輸出端的“正極”，兩只二極管正極的連接點(diǎn)是全橋直流輸出端的“負(fù)極”。大多數(shù)的整流全橋上，均標(biāo)注有“+”、“”、“”、“AC”符號 (其中“+”為整流后輸出電壓的正極，“”為輸出電壓的負(fù)極，“”或“AC”為交流電壓輸入端)，橋堆引腳標(biāo)識與內(nèi)部電路的關(guān)系如圖1-24所示，通過標(biāo)識可確定出橋堆各個引腳。此外，有些整流橋堆的4個引腳是長短不一的，通常整流輸出“+”極的引腳最長，“”極的次之，交流輸入引腳最短；而方形封裝的整流橋一般由于一個缺口，缺口對應(yīng)的引腳通常為“+”極。如果沒有標(biāo)

32、記或標(biāo)記模糊不清，可根據(jù)整流橋堆結(jié)構(gòu)，用數(shù)字萬用表來判斷。將數(shù)字萬用表打到二極管檔，通過測量二極管正向?qū)▔航祦砼袛?。?）整流橋堆好壞的判斷根據(jù)整流橋的結(jié)構(gòu)，在已知各個引腳的極性后，利用數(shù)字萬用表的二極管檔，分別測量正向?qū)▔航岛头聪驅(qū)▔航担菏紫葘⒓t表筆接“-”極，黑表筆分別接其他三個引腳，與交流輸入引腳“”之間的正向?qū)▔航禐?.5V左右，與“+”極的正向?qū)▔航禐?.0V左右；然后黑表筆接“+”極，紅表筆分別接其他三個引腳，測得反向?qū)▔航稻@示為溢出，表明該整流橋堆是良好的。如果測得數(shù)據(jù)與上述數(shù)據(jù)偏差較大，該整流橋堆可能損壞。2. 電路焊接（1）在二極管單向?qū)щ娦詼y試電路的基礎(chǔ)上，進(jìn)

33、行電路布局與走線，為了方便后續(xù)濾波和整流電路的焊接，負(fù)載與整流輸出之間要適當(dāng)離得遠(yuǎn)一點(diǎn)，可參照圖1-25。（2）按電路圖1-22進(jìn)行器件裝配與電路焊接，注意修改輸入電源電路；（3）電路板檢查。檢查內(nèi)容包括： 檢查元器件有無錯裝、漏裝，連線是否正確，連線方向是否與電路圖一致，特別是電源輸入電路，不能直接在1.1.1節(jié)電路的基礎(chǔ)上直接加變壓器，需要對焊接電路進(jìn)行調(diào)整。 檢查焊點(diǎn)焊接，是否焊接牢靠，有無虛焊、缺焊、脫焊。 檢查元器件的安裝情況，主要檢查變壓器的初級與次級是否接反、四個二極管的極性是否接錯，元器件引腳之間有無短路、接觸不良。短路或斷路情況可以利用數(shù)字萬用表“二極管擋”的蜂鳴器檢查。 上

34、電前，仔細(xì)檢查電源線與穩(wěn)壓器之間的連線是否牢靠以及絕緣膠布纏繞是否完全包裹接線處，沒有問題后按圖1-25所示連接進(jìn)行相關(guān)的測試。圖1-25 測試連接指示圖3測試內(nèi)容使用示波器分別觀察橋式整流電路的輸入電壓和輸出電壓波形，并記錄在表1-4中：（1）觀察波形，輸出電壓是_（雙極性/單極性），且是_（全波/半波）波形。（2）橋式整流電路輸入電壓的正弦波頻率為_Hz，橋式整流電路輸出電壓的脈動頻率為_Hz。（3）用數(shù)字萬用表交流電壓檔測量變壓器輸出電壓的有效值U2 V，選擇數(shù)字萬用表的直流電壓檔，測量負(fù)載RL兩端輸出電壓U_V。表1-4 二極管整流輸出波形整流類型輸入電壓波形u2輸出電壓波形UO橋式整

35、流思考橋式整流電路是如何將極性正、負(fù)變化的交流電變?yōu)闃O性單一的脈動電壓？ 1.2.2 整流電路相關(guān)知識1半波整流電路（1）電路組成和工作原理最簡單的整流電路是半波整流電路，電路如圖1-26（a）所示。由變壓器T，一個為整流二極管VD以及負(fù)載電阻RL構(gòu)成。(a) 電路圖 （b）單相半波整流波形圖圖1-26 單相半波整流電路設(shè)變壓器次級交流電壓為，其中，U2是有效值，u2波形如圖1-26 (b)所示。當(dāng)u2處于正半周時，變壓器的次級繞組A端為正，B端為負(fù)。二極管VD因承受正向電壓而導(dǎo)通，有電流流過二極管和負(fù)載，并且iO=iD，忽略二極管導(dǎo)通時的正向壓降（通常小于1V），則uO=u2；當(dāng)u2處于負(fù)半

36、周時，變壓器的次級繞組A端為負(fù)，B端為正。二極管VD因反向偏置而截止，電路中電流為零，這時在RL上的輸出電壓uO=0。此時，u2全部加在二極管上，u=u2。電路的電流和電壓如圖1-26（b）所示。由于流過負(fù)載的電流和加在負(fù)載兩端的電壓只有半個周期的正弦波，故稱為半波整流。 （2）電路的指標(biāo)參數(shù)1）整流輸出電壓的平均值O(AV)。（輸出電壓uO在一個周期內(nèi)的平均值） （1-1） 2）輸出電壓的波動系數(shù)（基波峰值電壓與平均電壓之比） （1-2） 3）二極管正向平均電流。是指一個周期內(nèi)通過二極管的平均電流，二極管的正向平均電流與流過負(fù)載電流相對，故 （1-3） 4）二極管最大反向工作電壓。是指二極管

37、不導(dǎo)通時在它兩端承受的最大反向電壓。 （1-4）2. 橋式整流電路半波整流電路結(jié)構(gòu)簡單，使用元件少，但負(fù)載上只有半個周期的正弦電壓，整流效率低，為了提高整流的效率，采用四個二極管組成的電橋來進(jìn)行整流，電路如圖1-27（a）所示。它是由電源變壓器T、四個整流二極管VD1、VD2、VD3、VD4以及負(fù)載RL組成。在本節(jié)的測試中，觀察到全波整流電路的輸出波形與圖1-27（b）相似，為何整流電路的輸出波形是全波呢？我們來看一下橋式整流的工作原理： （1）工作原理當(dāng)u2處于正半周期，VD1和VD3正偏導(dǎo)通，VD2和VD4反偏截止，視作開路。電流按圖1-27（a）實(shí)線所示路線，由A端通過VD1流過負(fù)載RL

38、，再通過VD3回到B端，RL上形成至上而下的電流i+（圖中實(shí)線）流過，RL上的電壓uO = u2。當(dāng)u2處于負(fù)半周期，VD1和VD3反偏截止，視作開路，VD2和VD4正偏導(dǎo)通。電流按圖1-27（a）虛線所示路線，由B端通過VD2流過負(fù)載RL，再通過VD4回到A端，RL上形成至上而下的電流i-（圖中虛線）流過，RL上的電壓uO = -u2?？梢娫谡麄€周期中，4個二極管分兩組輪流導(dǎo)通，使負(fù)載上總有電流流過，可畫出整流波形如圖1-27（b）所示。（a）橋式整流電路圖 （b） 橋式整流波形圖圖1-27 橋式整流電路圖與波形圖（2）電路的指標(biāo)參數(shù)1）整流輸出電壓的平均值（平均電壓）。 （1-5）2）輸出

39、電壓的波動系數(shù) （1-6）3）二極管正向平均電流。是指每一個二極管上流過的平均電流，是流過負(fù)載的平均電流一半。 （1-7）4）二極管最大反向工作電壓 （1-8）（3）整流二極管的選擇整流電路在選擇整流二極管的時候，必須滿足以下兩個條件：1） 二極管的額定反向電壓應(yīng)該大于其承受的最高反向工作電壓，即UR > URM。2） 二極管的額定整流電流應(yīng)大于二極管的平均電流，即IF > ID。【例題1-2】在橋式整流電路中，要求直流輸出電壓UO=50V，負(fù)載為RL=25?，F(xiàn)有二極管2CZ56E，試判斷該電路中能否用2CZ56B作為整流二極管。解： 查閱資料可知，2CZ56B的最大整流電流為3A

40、，最高反向工作電壓為50V。由于該二極管的最高反向工作電壓不能滿足電路要求的最低78.6V，因此此二極管不能作為該橋式整流電路的整流元件。1.2.3 整流電路故障調(diào)試在測試過程中不可避免地會出現(xiàn)各種各樣的故障，所以檢查和排除故障是電子工程人員必備的技能。面對一個電路，要從大量的元器件和線路中迅速、準(zhǔn)確地找出故障，要求掌握正確方法。一般來說，故障診斷過程是：從故障現(xiàn)象出發(fā)，通過不同的方法找到故障點(diǎn)，根據(jù)所掌握的知識做出分析判斷，最終找出故障原因并解決。1. 檢查排除故障常用的基本方法（1）觀測法：通電前檢查元器件引腳接線，有無錯接，短路，接反，斷線等情況，通電后觀察元器件有無發(fā)燙，冒煙，有焦糊味

41、等情況。（2）信號跟蹤法：在調(diào)試電路的輸入端接入適當(dāng)幅度與頻率的信號，利用示波器或萬用表按信號的流向，從前至后逐步觀察電壓波形及幅值變化情況。（3）對比法：懷疑某一電路存在問題，可將此電路參數(shù)和工作狀態(tài)與相同的正常電路進(jìn)行對比，從中分析故障原因。（4）部件替換法：利用與故障電路同類型的電路部件，元器件來替換故障電路被懷疑的部分，問題改善即可確認(rèn)故障點(diǎn)。2典型故障分析與排除變壓后的交流電在經(jīng)過整流電路后輸出的電壓波形應(yīng)該是如圖1-27（b）所示的全波波形，但由于某些原因一般會出現(xiàn)以下幾種故障：輸出端無波形、輸出端為半波波形、輸出端電壓值不正常。下面根據(jù)所講知識結(jié)合故障排除的技巧和方法來分析故障可

42、能產(chǎn)生的原因。（1）輸出端無任何波形若沒有任何波形輸出，可先采用信號跟蹤法，從變壓電路到整流電路依次排查，排查中主要使用數(shù)字萬用表和示波器來定位故障。排查的步驟可參考圖1-28。圖1-28 全波整流無波形輸出故障排查流程圖（2）輸出端為半波波形整流橋的四個二極管在輸入波形的正負(fù)半周是交替導(dǎo)通的，即在正半周VD1和VD3導(dǎo)通，在負(fù)半周VD2和VD4導(dǎo)通。因此，首先觀察當(dāng)前是輸出半波波形是正半周還是負(fù)半周，如果是只輸出正半周，則檢查二極管VD2和VD4的極性是否焊接錯誤，然后檢查電路焊接是否正確，如果沒有錯誤則斷電后，用萬用表分別檢測二極管是否損壞并更換。如果是僅輸出負(fù)半周，則檢查VD1和VD3。

43、另外可能的原因是：用了示波器的兩個通道同時觀察輸入波形和整流后的輸出波形導(dǎo)致的，因?yàn)閮蓚€通道同時測試時會由于共地的原因使得輸入信號的負(fù)半周電流并沒有流經(jīng)負(fù)載電阻，嘗試示波器用單通道重新進(jìn)行測試。（3）整流輸出電壓不正常橋式整流后輸出電壓的平均值為UO=0.9U2，測量值應(yīng)與理論值相差不大。如果出現(xiàn)較大差距，可從以下幾個方面排查。首先，檢查當(dāng)前輸出的波形是否為全波波形，如果是半波波形則輸出電壓的平均值UO=0.45U2；其次，公式中U2是有效值而不是最大值，用數(shù)字萬用表交流檔測量變壓器的輸出U2即是有效值，檢查測量電壓時檔位選擇是否正確，測量U2時選擇的是交流電壓檔，測量UO時選擇的是直流電壓檔

44、。1.2.4 二極管的其他應(yīng)用二極管除具有整流作用外，還有其他方面的應(yīng)用，最典型的有：1開關(guān)作用利用二極管兩端所加電壓的大小和極性，向開關(guān)一樣控制著電路的通、斷。用作開關(guān)使用的二極管稱為開關(guān)二極管。開關(guān)二極管要求正向?qū)▔航敌。聪蚧謴?fù)時間短，不同于一般的普通二極管和整流二極管。圖1-29中是一個LC并聯(lián)諧振電路，當(dāng)開關(guān)S1斷開時，二極管VD截止，此時，振蕩頻率由L和C1決定；當(dāng)開關(guān)S1閉合時，二極管VD導(dǎo)通，此時，振蕩諧振頻率由L、C1和C2決定。圖1-29 二極管開關(guān)應(yīng)用電路2檢波作用將低頻信號從高頻調(diào)幅信號上分離出來的過程，稱為檢波。檢波電路一般由檢波二極管、檢波電容和檢波負(fù)載電阻組成。

45、檢波電路利用二極管的單向?qū)щ娦?，只讓正半周的高頻調(diào)幅信號通過，再利用電容和電阻構(gòu)成的高頻濾波電路，將高頻載波信號旁路，留下直流分量和低頻信號輸出。如圖1-30所示。高頻調(diào)幅信號經(jīng)過二極管后信號檢波之后獲得信號 圖1-30 二極管的檢波應(yīng)用電路3限幅作用利用二極管導(dǎo)通后壓降很小且基本保持不變的特性，可以構(gòu)成信號限幅電路，使輸出電壓幅度限制在某一個電壓值內(nèi)，如圖1-31所示。00.7V-0.7V00.7V-0.7V圖1-31 二極管的限幅應(yīng)用電路當(dāng)輸入信號ui較小時，不足以讓二極管VD1或VD2導(dǎo)通，輸出信號uo等于輸入信號。當(dāng)輸入信號ui超過二極管導(dǎo)通壓降時，二極管VD1或VD2導(dǎo)通且保持導(dǎo)通電

46、壓（硅管為0.7V），輸出信號uo的幅度被限制在導(dǎo)通電壓上。如果限幅的電壓值較大，可以通過多個二極管串聯(lián)實(shí)現(xiàn)，例如要將高低電平限制在2.1V2.1V，此時可以在上圖中正向串聯(lián)三個硅二極管，反向串聯(lián)三個硅二極管。1.3 濾波電路分析調(diào)試整流電路的輸出電壓中含有較大的脈沖成分，一般不能作為電壓為電子電路供電，必須采取措施減少輸出電壓中的交流成分，使輸出電壓接近理想的直流電壓。這種措施就是采用濾波電路。濾波電路由具有儲能作用的電抗性元件構(gòu)成，常用的儲能元件有電容和電感。1.3.1 電路制作與測試本次制作與調(diào)試的整流電路的電路圖如圖1-32所示。 圖1-32 電容濾波測試電路1. 元器件識別與檢測1）

47、電解電容識別電容器按極性的有無可以分為有極性電容和無極性電容兩種。有極性電容一般為容量較大的電解電容，正常的有極性電容在外殼上有很清晰的極性標(biāo)志符號，如圖1-33所示，標(biāo)有“”的一側(cè)引腳為電解電容負(fù)極。使用時，正極性接高電位，負(fù)極性接低電位，不可接反。無極性電容引腳接法任意。當(dāng)標(biāo)志不清時，用指針式萬用表測量電容器兩端的正、反向電阻值，當(dāng)表針返回穩(wěn)定時，比較兩次所測電阻值讀數(shù)大小。在阻值較大的一次測量中，黑表筆所接為電容器的正極，紅表筆所接是電容器負(fù)極。圖1-33 電解電容2）檢測方法外觀判別：從外觀判別電容器的好壞，是指損壞特性較明顯的電容器，如爆裂、電解質(zhì)滲出、引腳銹蝕等情況，可以直接觀察到

48、損壞特征。萬用表判別：一般情況下，可以用指針式萬用表電阻檔測試的方法，對有極性電容器的質(zhì)量進(jìn)行判別。根據(jù)電解電容器容量大小，選擇指針式萬用表合適的電阻檔位。通常，1F2.2F電解電容器用R×10k檔，4.722F的用 R×1k檔，47220F 的用R×100檔，4704700F 的用R×10檔，大于4700F的用R×1檔。將萬用表紅表筆接負(fù)極，黑表筆接正極，在剛接觸的瞬間，萬用表指針即向右偏轉(zhuǎn)較大偏度，接著逐漸向左回轉(zhuǎn)，直到停在某一位置。此時的阻值便是電解電容的正向漏電阻，此值略大于反向漏電阻。在測試中，若正向、反向均無充電的現(xiàn)象，即表針不動，

49、則說明容量消失或內(nèi)部斷路；如果所測阻值很小或?yàn)榱?，說明電容漏電大或已擊穿損壞，不能再使用。注意：在每次調(diào)整萬用表檔位后要調(diào)零，同時電解電容要放電。根據(jù)上述方法對本次所用電解電容的質(zhì)量進(jìn)行判斷，測試數(shù)據(jù)填入表1-5中。表1-5 電解電容測試記錄表序號正向電阻檔位：R´反向電阻檔位：R´質(zhì)量判決122 電路制作及測試1）電路焊接（1）電路布局與走線，為了方便后面穩(wěn)壓電路的焊接，負(fù)載與濾波輸出之間要有適當(dāng)空間，同時為了觀察電容容量對濾波效果的影響，電解電容不直接焊接在萬能板上，而是插在焊好的排母上，焊接的布局可參考圖1-34中的電路板。（2）電路板檢查。檢查內(nèi)容包括：插在排母上的

50、電解電容極性是否正確以及新增連線是否存在短路、短路等問題。2）電路測試（1）按圖1-34接好測試儀器。上電后，先遠(yuǎn)距離觀察一下是否有電容爆裂、冒煙等異?，F(xiàn)象，如果出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，立刻斷電，并查找問題原因，解決后重新上電。插在排母上 （a）觀測濾波輸出波形和電壓 （b）觀測電容濾波波形圖圖1-34 濾波電路測試圖（2）用示波器觀察電容濾波電路的輸出電壓波形。將示波器的測試通道的耦合方式設(shè)置為“直流”，將輸出波形記錄在圖1-35（a）中。為了便于觀察到電容的充放電過程（即電路的紋波電壓），將示波器的通道的耦合方式設(shè)置為“交流”，并記錄在圖1-35（b）中。 U/Vt/msU/Vt/ms（a）輸出電壓

51、波形 （b）電容濾波充放電波形圖1-35 電容濾波輸出電壓波形圖（3）觀察該電路的輸出電壓波形，并記錄：濾波后輸出電壓直流分量為_V，紋波電壓峰-峰值（用示波器測量）為_mV。輸出電壓紋波仍存在，但濾波后的紋波要比濾波前_（大得多/小得多）。說明：紋波電壓，是指疊加在輸出電壓上的交流電壓分量。（4）保持負(fù)載電阻不變，利用焊接的排母，更換電解電容C1，觀察波形，并在表1-6中記錄測得的直流電壓和紋波電壓；（5）保持電解電容不變，利用焊接的排母，更換負(fù)載電阻RL，觀察波形，并在表1-7中記錄測得的直流電壓和紋波電壓；表1-6 電容C1變化的影響（RL=1k）C1=2200FC1=1000FC1=4

52、70F直流分量/V紋波電壓/mV表1-7 負(fù)載電阻RL變化的影響（C1=2200F）RL=500RL=2kRL=5k直流分量/V紋波電壓/mV結(jié)論：電容C越大，輸出電壓紋波_（越大/越?。?；負(fù)載電阻R越大，輸出電壓紋波_（越大/越小）。思考（1）為何經(jīng)過濾波電路后，輸出的直流電壓變得較為平滑？（2）電容和電阻的值為何會影響到電壓紋波分量的大?。?.3.2 濾波電路相關(guān)知識在前面的電容濾波電路的測試中，觀察到整流后輸出的脈動電壓在經(jīng)過濾波后其輸出的直流電壓變得較為平滑，并且發(fā)現(xiàn)改變電容和電阻的值會對濾波效果產(chǎn)生影響。那么，為什么脈動電壓經(jīng)過電容濾波電路后會變得較為平滑？電容濾波電路中的電容和電阻對濾波效果有何影響？ 1電容濾波（1）電路組成電路由橋式整流電路、大容量電容C1和負(fù)載RL組成，如圖1-32所示。其中電容和負(fù)載并聯(lián)，利用電容兩端的電壓不能突變的特性來實(shí)現(xiàn)濾波。在下面的分析中不考慮二極管的導(dǎo)通電壓。（2）工作原理當(dāng)設(shè)備剛上電時，u2處于正半周并且數(shù)值大于電容兩端的電壓UC時