可調直流穩(wěn)壓電源的制作與調試教案

課題學習任務1.3課型新課--可調直流穩(wěn)壓電源的制作與調試授課班級授課時數教學目標.了解三端集成穩(wěn)壓器件的種類、主要參數,以及典型應用電路.會識別三端集成穩(wěn)壓器件的引腳，能安裝與調試可調直流穩(wěn)壓電源。教學重點.三端集成穩(wěn)壓器件及其應用.直流穩(wěn)壓電源的安裝、調試與測量教學難點直流穩(wěn)壓電源的安裝和調試學情分析教學效果教后記實物展示：穩(wěn)壓二極管實物展示：穩(wěn)壓二極管實物展示：三端集成穩(wěn)壓器實物展示結合演示講解結合演示講解，并開展實訓相關鏈接興趣發(fā)展實物展示結合演示講解實物展示實物展示觀看視頻結合演示講解，并開展實訓相關鏈接興趣發(fā)展課外閱讀知識拓展基礎知識集成穩(wěn)壓電路㈠穩(wěn)壓電路概述交流電經過整流、濾波后轉換為平滑的直流電，但由于電網電壓或負載的變動，使輸出的平滑直流電也隨之變動，因此，仍然不夠穩(wěn)定。為適用于精密設備和自動化控制等，有必要在整流、濾波后再加入穩(wěn)壓電路，以確保當電網電壓發(fā)生波動或負載發(fā)生變化時，輸出電壓不受影響，這就是穩(wěn)壓的概念。完成穩(wěn)壓作用的電路稱為穩(wěn)壓電路或穩(wěn)壓器。㈡集成穩(wěn)壓電路1.固定輸出式三端集成穩(wěn)壓器固定輸出式三端集成穩(wěn)壓器有三個引出端，即接電源的輸入端、接負載的輸出端和公共接地端，其電路符號和外形如圖1—18所示。常用的固定輸出式三端集成穩(wěn)壓器有 CW78xx和CW79xx等兩個系列,78系列為正電壓輸出,79系列為負電壓輸出，其電路如圖1-19所示.固定輸出式三端集成穩(wěn)壓器型號由五個部分組成，其意義如下：0WXX□XXIIII1 輸出電壓，如“06”表示輸出電壓為6V|II」輸出電流：L為0.1A,M為0.5A,無字母為1.5A|I L-產品序號：78為正電壓輸出,79為負電壓輸出IL-穩(wěn)壓器L-國標圖1—18固定輸出式三端集成穩(wěn)壓器圖1-19固定輸出式集成穩(wěn)壓電路接線圖2.可調式三端集成穩(wěn)壓器可調式三端集成穩(wěn)壓器不僅輸出電壓可調節(jié)，而且穩(wěn)壓性能要優(yōu)于固定式，被稱為第二代三端集成穩(wěn)壓器?？烧{式三端集成穩(wěn)壓器也有正電壓輸出和負電壓輸出兩個系列：CW117X/CW217X/CW317X系列為正電壓輸出，CW137X/CW237X/CW337X系列為負電壓輸出，其外形和引腳排列如圖1—20所示.可調式三端集成穩(wěn)壓器型號也是由五個部分組成，其意義如下：C~|W幻際I彳~||| || 1 輸出電流：L為0。1A,M為0.5A，無字母為1.5A| | |L-產品序號：17為正電壓輸出，37為負電壓輸出| |L-產品序號：1為軍工，2為工業(yè)、半軍工，3為一般民用|L-穩(wěn)壓器I—國標圖1-20可調式三端集成穩(wěn)壓器外形和引腳排列圖可調式集成穩(wěn)壓電路如圖1-21所示。圖中電位器Rp和電阻R1組成取樣電阻分壓器，接穩(wěn)壓電源的調整端（公共端）①腳，改變Rp可調節(jié)輸出電壓UO的高低，?？稍?.25?37V范圍內連續(xù)可調。在輸入端并聯(lián)電容q,旁路整流電路輸出的高頻干擾信號；電容C2可以消除Rp上的紋波電壓，使取樣電壓穩(wěn)定;電容C3起消振作用.圖1-21可調式集成穩(wěn)壓電路接線圖工作步驟步驟一:電路制作與調試在單孔印制電路板上正確焊接如圖1—22所示的可調集成穩(wěn)壓電源電路，完成電路安裝與焊接的電路實物圖如圖1-23所示。圖1-22可調集成穩(wěn)壓電源電路原理圖

圖1-23可調集成穩(wěn)壓電源實物圖相關鏈接焊接工具和材料㈠電烙鐵電烙鐵可分為外熱式和內熱式兩種，如圖1—24所示。按電烙鐵的功率來分類，通常有15W、20W、25W、35W、50W、75W和100W等。一般焊接半導體及小型電子元件,應選用15W?25W的電烙鐵；對于焊接較特殊的器件（如MOS電路），應選用內熱式20W?25W的電烙鐵，且電烙鐵的外殼要有良好接地；焊接大型元件或焊接面積較大場合，可選用40W的電烙鐵；焊接金屬底板、粗地線等熱容量大的器件，則需用75W及以上的電烙鐵。圖1-24電烙鐵新電烙鐵使用前應將烙鐵頭鋰干凈，可按照工作需要鏗成一定形狀，如楔形、圓錐形、角錐形、斜面形、平頂形等。待通電加熱后，先上層松香，再掛一層錫，防止長時間加熱因氧化而被“燒死”，不再“吃錫”。長時間使用的電烙鐵，不焊接時可將電源電壓調低一些，避免烙鐵頭“燒死”。各種烙鐵架的外形如圖1-25所示。圖1-25各種烙鐵架㈡焊錫圖1-26焊錫和助焊劑㈢助焊劑焊接過程中常需要使用助焊劑。常用的助焊劑有松香、松香酒精溶液、焊油、焊錫膏等.松香（見圖1—26（b））和松香酒精溶液屬中性焊劑，不腐蝕電路元件和影響電路板的絕緣性能，助焊效果好，因此使用較多。為了去除焊點處的銹潰，確保焊點質量，有時也采用少量焊油或焊錫膏，因它們屬于酸性助焊劑。對金屬有腐蝕作用；因此，焊接后一定要用酒精將焊點擦洗干凈，以防損害印制電路板和元器件引線。多媒體資源演示元器件成形、焊接工具、材料和手工焊接技術。步驟二:電路的調試與測量完成電路的連接并經檢查無誤后，方能在輸入端接通16V交流電源，進行調試與測量。⑴萬用表選擇直流電壓50V擋，黑表筆接地（直流電源負端），紅表筆接LM317的3腳，將3腳的電位值記錄于表1—5中.⑵萬用表選擇直流電壓10V擋，黑表筆接地（直流電源負端），紅表筆接LM317的1腳，同時用螺絲刀調節(jié)電位器RP的電阻值，1腳的電位應均勻地變化；將1腳的電位變化范圍記錄于表1—5中.⑶萬用表選擇直流電壓50V擋，黑表筆接地，紅表筆接LM317的2腳，同時用螺絲刀調節(jié)電位器RP的電阻值，2腳的電位應在1.25?21V之間均勻地變化；將2腳的電位變化范圍記錄于表1—5中。表1—5可調集成穩(wěn)壓電路測量記錄測試項目測量值/V3腳電位值 1腳電位變化值2腳電位變化值 相關鏈接可調式三端集成穩(wěn)壓器使用注意事項可調式三端集成穩(wěn)壓器在使用時應注意以下幾點：⑴整流電路輸入的交流電壓不能過高或過低。當市電電壓波動出現(xiàn)高峰時，將使整流器出現(xiàn)高壓脈沖，容易損壞集成穩(wěn)壓器；當市電電壓波動出現(xiàn)最低值時，必須保證集成穩(wěn)壓器的輸入電壓高于輸出2?3V,否則不能保證穩(wěn)壓器正常工作.⑵可調式三端集成穩(wěn)壓器的引腳不能接錯，同時要注意接地端不能懸空，否則容易損壞穩(wěn)壓器.⑶可調式三端集成穩(wěn)壓器CW317在不加散熱片時功耗僅能承受1W左右，當加裝散熱片時功耗可承受20W,因此需在集成穩(wěn)壓器上加裝散熱片，面積為200mmx200mm即可。⑷當集成穩(wěn)壓器的輸出電壓大于25V或輸出端的濾波電容大于25PF時，穩(wěn)壓器需外接保護二極管（如圖1—22中的VD5）,以防止濾波電容放電，引起集成穩(wěn)壓器損壞。閱讀材料穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路㈠穩(wěn)壓二極管及其特性穩(wěn)壓二極管是用特殊工藝制造的硅二極管，工作在二極管伏安特性曲線的反向擊穿區(qū)域,其伏安特性曲線如圖1-27所示.從圖可見，當反向電壓U較小時，其反向電流I工很小;但若反向電壓U增加達到某一值（圖中的A點）時，反向電流》z開始急劇增加，進入反向擊穿區(qū)域；此時反向電壓U若有微小的增加。uz），就會引起反向電流Iz的急劇增大（Aiz），即反向電流大范圍的變化（Aiz）而反向電壓卻幾乎不變（Auz）。穩(wěn)壓二極管就是利用這一特性在電路中起穩(wěn)壓的作用.圖1-27硅穩(wěn)壓二極管的伏安特性曲線硅穩(wěn)壓二極管的電路符號如圖1—28所示，文字符號用“VZ"表示。圖1—28硅穩(wěn)壓二極管圖形符號㈡穩(wěn)壓二極管的主要參數和使用.穩(wěn)定電壓Uz--是指穩(wěn)壓二極管在正常工作狀態(tài)下兩端的反向擊穿電壓值。.穩(wěn)定電流Iz——是指穩(wěn)壓二極管在穩(wěn)定電壓Uz下的工作電流..最大耗散功率PzM--是指穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)定電壓Uz與最大穩(wěn)定電流12M的乘積。在使用中若超過PzM,穩(wěn)壓管將被燒毀。.溫度系數--通常穩(wěn)壓值Uz高于6V的穩(wěn)壓二極管是具有正溫度系數，穩(wěn)壓值低于6V的穩(wěn)壓二極管是具有負溫度系數，穩(wěn)壓值在6V左右的穩(wěn)壓管溫度系數最小.由于硅材料管的熱穩(wěn)定性比鍺材料管好，所以一般采用硅材料制作穩(wěn)壓二極管。㈢穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路?.電路結構圖1—29穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路基本的穩(wěn)壓電路如圖1-29所示。電路由穩(wěn)壓二極管VZ和電阻R組成。穩(wěn)壓二極管V的作用是穩(wěn)定輸出電壓UL，使UL限制在穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)定電壓值Uz上;限流電阻R的作用是限制通過穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)定電流Iz不超過最大的允許值，并使輸出電壓UL趨向穩(wěn)定。.工作原理

⑴當電網電壓升高時，使u1、u2、整流和濾波電路的輸出電壓都隨之升高，并引起穩(wěn)壓二極管V的兩端電壓Uz增加，輸出電壓UL也增加。根據穩(wěn)壓二極管的反向擊穿特性，當反向電壓U若有微小的增加（AUZ），就會引起反向電流IZ的急劇增大（AIZ）；因此IZ顯著增加，導致通過限流電阻R的電流及其壓降增大，從而使輸出電壓UL下降，保持穩(wěn)定.其過程可描述為：電網電壓T—u/Tu2T-電容C兩端電壓ucT—輸出電壓uJ—IJ—IT—電阻R兩端壓降urT—輸出電壓uJ。⑵當負載電阻RL增大時，使輸出電流IL減小,通過限流電阻R的電流及其壓降都減小，并引起穩(wěn)壓二極管VZ的兩端電壓UZ增加，輸出電壓UL也增加。根據穩(wěn)壓二極管的反向擊穿特性，反向電流IZ將迅速升高，即IZ增大；若IZ的增加量與IL減小量近似相等時，則通過限流電阻R的電流I及其壓降UR都基本維持不變，從而使輸出電壓UL保持穩(wěn)定。其過程可描述為：負載電阻RLT—IL1-11—電阻R兩端電壓urI—輸出電壓uLT—iZT—IT—urT—輸出電壓uL1O⑶當電網電壓下降或負載電阻RL減小變化時，其穩(wěn)壓過程與上述相反.該電路由于穩(wěn)壓二極管與負載并聯(lián)，所以稱為并聯(lián)型穩(wěn)壓電路（前面介紹的集成穩(wěn)壓電路由于集成三端器與負載串聯(lián)，所以稱為串聯(lián)式穩(wěn)壓電路）。其優(yōu)點是采用元件比較少，電路結構比較簡單，有一定的穩(wěn)壓效果；但輸出電壓不能任意調節(jié),穩(wěn)壓性能較差旭此適用于要求不高的場合。在實際使用中，若用一個穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓值達不到要求時，可以采研