直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計與實現(xiàn)

電子產(chǎn)品設(shè)計制作和故障診斷學(xué)習(xí)情境1：直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計和實現(xiàn)《電子產(chǎn)品設(shè)計制作和故障診斷》課程建設(shè)組2010年2月第一版學(xué)習(xí)情境1：直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計和實現(xiàn)1.1學(xué)習(xí)目標(biāo)(1)掌握線性直流穩(wěn)壓電源的器件選擇和設(shè)計制作方法。(2)掌握直流穩(wěn)壓電路的調(diào)試方法。1.2任務(wù)分析任務(wù)名稱：設(shè)計制作線性直流穩(wěn)壓電源。任務(wù)背景：直流穩(wěn)壓電源作為直流能量的提供者，在各種電子設(shè)備中，有著極其重要的地位，它的性能良好和否直接影響到電子產(chǎn)品的精度、穩(wěn)定性和可靠性。本次工作任務(wù)是為一小型溫度測控系統(tǒng)提供直流穩(wěn)壓電源。任務(wù)要求：(1)完成變壓器、整流二極管、濾波電容及集成穩(wěn)壓器的選型，實現(xiàn)輸入電壓為交流220V±10%，輸出電壓為±12V和5V，輸出電流大于0.5A的直流線性穩(wěn)壓電源(2)完成電路設(shè)計、計算機(jī)仿真、繪制電路原理圖，制作電路板、安裝調(diào)試。(3)撰寫設(shè)計報告、調(diào)試總結(jié)報告及使用說明書。工作任務(wù)所需要的設(shè)備、工具和材料：雙蹤示波器、萬用表（模擬或數(shù)字），制作電路板的各種工具一套及元器件若干。1.3任務(wù)知識點1.3.1直流穩(wěn)壓電源的組成圖1.1直流電源的方框圖直流電源的組成如圖1.1所示。其中，整流電路是將工頻交流電轉(zhuǎn)為具有直流電成分的脈動直流電。濾波電路是將脈動直流中的交流成分濾除，減少交流成分，增加直流成分。穩(wěn)壓電路對整流后的直流電壓進(jìn)一步穩(wěn)壓。1.3.2單相橋式整流電路1．工作原理單相半波整流電路（如圖1.2所示）是最簡單的將交流電轉(zhuǎn)換成直流的電路，輸出電壓是交流輸入電壓的0.45倍，效率低，脈動程度較大，在負(fù)載電流較小和允許脈動程度較大的場合可以用半波整流。圖1.2單相半波整流電路及波形圖為了克服單相半波整流電路的缺點，一般常采用單相橋式整流電路。單相橋式整流電路是最常用的將交流轉(zhuǎn)換為直流的電路，其電路如圖1.3所示。圖1.3單相橋式整流電路及波形圖整流電路中的二極管具有單向?qū)щ娦浴．?dāng)正半周時二極管D1、D3導(dǎo)通，在負(fù)載電阻上得到正弦波的正半周。當(dāng)負(fù)半周時二極管D2、D4導(dǎo)通，在負(fù)載電阻上得到正弦波的負(fù)半周。在負(fù)載電阻上正負(fù)半周信號經(jīng)過合成，得到的是同一個方向的單向脈動電壓2．參數(shù)計算輸出電壓是單相脈動電壓，通常用它的平均值和直流電壓等效。輸出平均電壓為流過負(fù)載的平均電流為流過負(fù)載的平均電流為流過二極管的平均電流為流過二極管的平均電流為二極管所承受的最大反向電壓二極管所承受的最大反向電壓3．單相橋式整流電路的負(fù)載特性曲線單相橋式整流電路的負(fù)載特性曲線是指輸出電壓和負(fù)載電流之間的關(guān)系曲線，該曲線如圖1.4所示，曲線的斜率代表了整流電路的內(nèi)阻。圖1.4負(fù)載特性曲線問題和思考：（1）畫出單向橋式整流電路一個周期的電流回路示意圖。（2）說明最大值、有效值和平均值的定義；對于正弦量，這三個值之間的換算關(guān)系是什么？。（3）用數(shù)字萬用表的交流電壓檔測量交流電的電壓，表上的顯示值是最大值、有效值還是平均值？（4）我們說市電的電壓為220V，指的是最大值、有效值還是平均值？1.3.3濾波電路1.濾波的基本概念圖1.5單相橋式電容濾波整流電路濾波電路利用電抗性元件對交、直流阻抗的不同，實現(xiàn)濾波。電容器C對直流開路，對交流阻抗小，所以C應(yīng)該并聯(lián)在負(fù)載兩端。電感器L對直流阻抗小，對交流阻抗大，因此L應(yīng)和負(fù)載串聯(lián)。經(jīng)過濾波電路后，既可保留直流分量、又可濾掉一部分交流分量，改變了交直流成分的比例，減小了電路的脈動系數(shù)，改善了直流電壓的質(zhì)量。2.濾波原理現(xiàn)以單相橋式電容濾波整流電路為例來說明。電容濾波電路如圖1.5所示，在負(fù)載電阻上并聯(lián)了一個濾波電容C。若電路處于正半周，二極管D1、D3導(dǎo)通，變壓器次端電壓v2給電容器C充電。此時C相當(dāng)于并聯(lián)在v2上，所以輸出波形同v2是正弦形。圖1.6橋式整流、電容濾波時的電壓、電流波形電容濾波過程見圖1.6。當(dāng)v2到達(dá)90°時，v2開始下降。先假設(shè)二極管關(guān)斷，電容C就要以指數(shù)規(guī)律向負(fù)載RL放電。指數(shù)放電起始點的放電速率很大。在剛過90°時，正弦曲線下降的速率很慢。所以剛過90°時二極管仍然導(dǎo)通。在超過90°后的某個點，正弦曲線下降的速率越來越快，當(dāng)剛超過指數(shù)曲線起始放電速率時，二極管關(guān)斷。所以，在t1到t2時刻，二極管導(dǎo)電，C充電，vO=vC按正弦規(guī)律變化；t2到t3時刻二極管關(guān)斷，vO=vC按指數(shù)曲線下降，放電時間常數(shù)為RLC。需要指出的是，當(dāng)放電時間常數(shù)RLC增加時，t1點要右移，t2點要左移，二極管關(guān)斷時間加長，導(dǎo)通角減小，見圖1.6曲線3；反之，RLC減少時，導(dǎo)通角增加。顯然，當(dāng)RL很小，即IL很大時，電容濾波的效果不好。反之，當(dāng)RL很大，即IL很小時，盡管C較小,RLC仍很大,電容濾波的效果也很好，所以電容濾波適合輸出電流較小的場合。3.電容濾波的計算電容濾波的計算比較麻煩，因為決定輸出電壓的因素較多，工程上有詳細(xì)的曲線可供查閱。一般常采用以下近似估算法：一種是用鋸齒波近似表示，即另一種是在RLC=(3~5)T/2的條件下，近似認(rèn)為VL=VO=1.2V2。電容濾波要獲得較好的效果，工程上通常應(yīng)滿足fRLC≥6~10。4.外特性整流濾波電路中，輸出直流電壓VO隨負(fù)載電流IO的變化關(guān)系曲線如圖1.7所示。圖1.7純電阻和電容濾波電路的輸出特性問題和思考：（1）濾波電容越大濾波效果越好，這種說法對嗎？（2）橋式整流輸出的最大值為15V，經(jīng)過電容濾波后，空載時直流電壓值大概是多少？1.3.4穩(wěn)壓電路1.穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路圖1.8穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路如圖1.8所示，該電路雖然結(jié)構(gòu)簡單，但帶負(fù)載能力弱，一般用在小負(fù)載和電壓基準(zhǔn)等場合。為增大輸出電流的調(diào)節(jié)范圍可采用圖1.9所示的穩(wěn)壓管擴(kuò)流穩(wěn)壓電路。圖1.9穩(wěn)壓管擴(kuò)流穩(wěn)壓電路2.串聯(lián)型穩(wěn)壓電路圖1.10串聯(lián)型穩(wěn)壓電路一般把串聯(lián)型穩(wěn)壓電路（圖1.10）做成78、79系列集成電路，稱為直流線性穩(wěn)壓集成電路。1.3.5器件選型1．變壓器選型變壓器是變換交流電壓、電流和阻抗的器件，當(dāng)初級線圈中通有交流電流時，鐵芯（或磁芯）中便產(chǎn)生交流磁通，使次級線圈中感應(yīng)出電壓（或電流）。變壓器由鐵芯（或磁芯）和線圈組成，線圈有兩個或兩個以上的繞組，其中接電源的繞組叫初級線圈，其余的繞組叫次級線圈。變壓器結(jié)構(gòu)如圖1.11所示。圖1.11變壓器結(jié)構(gòu)示意圖（1）變壓器分類按冷卻方式分類：干式（自冷）變壓器、油浸（自冷）變壓器、氟化物（蒸發(fā)冷卻）變壓器。按防潮方式分類：開放式變壓器、灌封式變壓器、密封式變壓器。按鐵芯或線圈結(jié)構(gòu)分類：芯式變壓器（插片鐵芯、C型鐵芯、鐵氧體鐵芯）、殼式變壓器（插片鐵芯、C型鐵芯、鐵氧體鐵芯）、環(huán)型變壓器、金屬箔變壓器。按電源相數(shù)分類：單相變壓器、三相變壓器、多相變壓器。按用途分類：電源變壓器、調(diào)壓變壓器、音頻變壓器、中頻變壓器、高頻變壓器、脈沖變壓器。（2）電源變壓器的特性參數(shù)=1\*GB3①工作頻率變壓器鐵芯損耗和頻率關(guān)系很大，故應(yīng)根據(jù)使用頻率來設(shè)計和使用，這種頻率稱工作頻率。=2\*GB3②額定功率在規(guī)定的頻率和電壓下，變壓器能長期工作，而不超過規(guī)定溫升的輸出功率。=3\*GB3③額定電壓指在變壓器的線圈上所允許施加的電壓，工作時不得大于規(guī)定值。=4\*GB3④電壓比指變壓器初級電壓和次級電壓的比值，有空載電壓比和負(fù)載電壓比的區(qū)別。=5\*GB3⑤空載電流變壓器次級開路時，初級仍有一定的電流，這部分電流稱為空載電流?？蛰d電流由磁化電流（產(chǎn)生磁通）和鐵損電流（由鐵芯損耗引起）組成。對于50Hz電源變壓器而言，空載電流基本上等于磁化電流。=6\*GB3⑥空載損耗指變壓器次級開路時，在初級測得功率損耗。主要損耗是鐵芯損耗，其次是空載電流在初級線圈銅阻上產(chǎn)生的損耗（銅損），這部分損耗很小。=7\*GB3⑦效率指次級功率P2和初級功率P1比值的百分比。通常變壓器的額定功率愈大，效率就愈高。=8\*GB3⑧絕緣電阻表示變壓器各線圈之間、各線圈和鐵芯之間的絕緣性能。絕緣電阻的高低和所使用的絕緣材料的性能、溫度高低和潮濕程度有關(guān)。（3）變壓器選型=1\*GB3①工作頻率作為電源變壓器應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)頻率選擇，通常電網(wǎng)頻率有50Hz和60Hz兩種。=2\*GB3②額定功率通常選擇變壓器的功率應(yīng)稍大于負(fù)載的額定功率。=3\*GB3③額定電壓作為電源變壓器應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)的電壓選擇。=4\*GB3④電壓比根據(jù)負(fù)載電壓要求選擇變壓器的變比。問題和思考：（1）單相橋式整流和電容濾波電路要求得到15V電壓，變壓器（220V輸入）的變比應(yīng)如何選擇？2.整流二極管選型（1）二極管分類=1\*GB3①根據(jù)所用的半導(dǎo)體材料，可分為鍺二極管（Ge管）和硅二極管（Si管）②根據(jù)結(jié)構(gòu)分類：點接觸型二極管、面接觸型二極管、平面型二極管等。*點接觸型二極管是用一根很細(xì)的金屬絲壓在光潔的半導(dǎo)體晶片表面，通以脈沖電流，使觸絲一端和晶片牢固地?zé)Y(jié)在一起，形成一個“PN結(jié)”。由于是點接觸，只允許通過較小的電流（不超過幾十毫安），適用于高頻小電流電路，如收音機(jī)的檢波等。*面接觸型二極管的“PN結(jié)”面積較大，允許通過較大的電流（幾安到幾十安），主要用于把交流電變換成直流電的“整流”電路中。*平面型二極管是一種特制的硅二極管，它不僅能通過較大的電流，而且性能穩(wěn)定可靠，多用于開關(guān)、脈沖及高頻電路中。③根據(jù)用途分類：可分為檢波二極管、整流二極管、穩(wěn)壓二極管、開關(guān)二極管、發(fā)光二極管等。（2）二極管的導(dǎo)電特性二極管最重要的特性就是單方向?qū)щ娦?。在電路中，電流只能從二極管的正極流入，負(fù)極流出。下面通過簡單的實驗說明二極管的正向特性和反向特性。①正向特性在電子電路中，將二極管的正極接在高電位端，負(fù)極接在低電位端，二極管就會導(dǎo)通，這種連接方式，稱為正向偏置。必須說明，當(dāng)加在二極管兩端的正向電壓很小時，二極管仍然不能導(dǎo)通，流過二極管的正向電流十分微弱。只有當(dāng)正向電壓達(dá)到某一數(shù)值（這一數(shù)值稱為“門檻電壓”，鍺管約為0.2V，硅管約為0.6V）以后，二極管才能直正導(dǎo)通。導(dǎo)通后二極管兩端的電壓基本上保持不變（鍺管約為0.3V，硅管約為0.7V），稱為二極管的“正向壓降”。②反向特性在電子電路中，二極管的正極接在低電位端，負(fù)極接在高電位端，此時二極管中幾乎沒有電流流過，此時二極管處于截止?fàn)顟B(tài)，這種連接方式，稱為反向偏置。二極管處于反向偏置時，仍然會有微弱的反向電流流過二極管，稱為漏電流。當(dāng)二極管兩端的反向電壓增大到某一數(shù)值，反向電流會急劇增大，二極管將失去單方向?qū)щ娞匦?，這種狀態(tài)稱為二極管的擊穿。（3）二極管的主要參數(shù)用來表示二極管的性能好壞和適用范圍的技術(shù)指標(biāo)，稱為二極管的參數(shù)。不同類型的二極管有不同的特性參數(shù)。對初學(xué)者而言，必須了解以下幾個主要參數(shù)：①額定正向工作電流是指二極管長期連續(xù)工作時允許通過的最大正向電流值。因為電流通過管子時會使管芯發(fā)熱，溫度上升，溫度超過容許限度（硅管為140左右，鍺管為90左右）時，就會使管芯過熱而損壞。所以，二極管使用中不要超過二極管額定正向工作電流值。例如，常用的1N4001－4007型硅二極管的額定正向工作電流為1A。②最高反向工作電壓加在二極管兩端的反向電壓高到一定值時，會將管子擊穿，失去單向?qū)щ娔芰?。為了保證使用安全，規(guī)定了最高反向工作電壓值。例如，1N4001二極管反向耐壓為50V，1N4007反向耐壓為1000V。③反向電流反向電流是指二極管在規(guī)定的溫度和最高反向電壓作用下，流過二極管的反向電流。反向電流越小，管子的單方向?qū)щ娦阅茉胶?。值得注意的是反向電流和溫度有著密切的關(guān)系，大約溫度每升高10，反向電流增大一倍。例如2AP1型鍺二極管，在25時反向電流若為250uA，溫度升高到35，反向電流將上升到500uA，依此類推，在75時，它的反向電流已達(dá)8mA，不僅失去了單方向?qū)щ娞匦?，還會使管子過熱而損壞。又如，2CP10型硅二極管，25時反向電流僅為5uA，溫度升高到75時，反向電流也不過160uA。故硅二極管比鍺二極管在高溫下具有較好的穩(wěn)定性。（4）整流二極管的選擇普通串聯(lián)穩(wěn)壓電源電路中使用的整流二極管，對截止頻率的反向恢復(fù)時間要求不高，只要根據(jù)電路的要求選擇最大整流電流和最大反向工作電流符合要求的整流二極管即可。（5）關(guān)于發(fā)光二極管它是半導(dǎo)體二極管的一種，可以把電能轉(zhuǎn)化成光能；常簡寫為LED。發(fā)光二極管和普通二極管一樣是由一個PN結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦?。?dāng)給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子，在PN結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別和N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導(dǎo)體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當(dāng)電子和空穴復(fù)合時釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發(fā)出的光的波長越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。由鎵（Ga）和砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二極管，當(dāng)電子和空穴復(fù)合時能輻射出可見光，因而可以用來制成發(fā)光二極管，在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數(shù)字顯示。磷砷化鎵二極管發(fā)紅光，磷化鎵二極管發(fā)光，碳化硅二極管發(fā)黃光。發(fā)光二極管工作時正向飽和壓降1.6～2V，電流一般為5--20mA。通常和限流電阻串聯(lián)使用。例如：

一個發(fā)光二極管用作直流24V電源的指示燈，希望發(fā)光二極管的電流為10mA（電流決定了它的亮度，電流越大，亮度越高，反之亦反然，但不能過小或過大），則和其串接的限流電阻應(yīng)這樣選擇：（24-2）V/10mA=2.2KΩ，功率為2.2K*10mA*10mA=2.2mW,取1/4W。問題和思考：（1）上網(wǎng)查詢“常用整流二極管參數(shù)表”。（2）如果使用LED作為+12V、-12V、+5V直流電源指示燈，畫出電路圖，計算限流電阻的阻值和功率，并選擇型號。3.濾波電容選型（1）電容的分類電容的分類如圖1.12所示。滌綸電容獨石電容瓷介電容鋁電解電容云母電容鉭電解電容圖1.12電容的分類（2）電容的標(biāo)識①容量單位：微法（μF）、納法(nF)、皮法（pF）。例如:1p2表示1.2pF1n表示1000pF10n表示0.01μF2μ2表示2.2μF簡略方式：9999≥有效數(shù)字≥1時，容量單位為pF；有效數(shù)字＜1時，容量單位為μF。②額定電壓：6.3V、10V、16V、25V、32V、50V、63V、100V、160V、250V、400V、450V、500V、630V、1000V。在實際使用中，加在電解電容兩端的電壓不能超過其允許工作電壓，在設(shè)計實際電路時應(yīng)根據(jù)具體情況留有一定的余量，在設(shè)計穩(wěn)壓電源的濾波電容時，如果交流電源電壓為220V時，變壓器次級的整流電壓達(dá)到22V，此時選擇耐壓為25V的電解電容一般可以滿足要求．但是，假如交流電源電壓波動很大且有可能上升到250V以上時，則電容可能被擊穿，此時最好選擇耐壓30V以上的電解電容。③數(shù)碼標(biāo)注法：單位pF，前兩位數(shù)碼為電容量的有效數(shù)字，第三位為倍乘數(shù)，但倍乘數(shù)是9時表示×10-1。例如：101表示10×101=100pF104表示10×104=0.1μF223表示22×103=0.022μF159表示15×10-1=1.5pF（3）電容選型參考名稱聚酯(滌綸)電容(CL)聚苯乙烯電容(CB)聚丙烯電容(CBB)云母電容(CY)高頻瓷介電容(CC)低頻瓷介電容(CT)玻璃釉電容(CI)電容量40p~4μ10p~1μ1000p~10μ10p~0.1μ1~6800p10p~4.7μ10p~0.1μ額定電壓63~630V100V~30KV63~2000V100V~7kV63~500V50V~100V63~400V主要特點小體積，大容量，耐熱耐濕，穩(wěn)定性差穩(wěn)定，低損耗，體積較大性能和聚苯相似但體積小，穩(wěn)定性略差高穩(wěn)定性，高可靠性，溫度系數(shù)小高頻損耗小，穩(wěn)定性好體積小，價廉，損耗大，穩(wěn)定性差穩(wěn)定性較好，損耗小，耐高溫(200度)使用對穩(wěn)定性和損耗要求不高的低頻電路對穩(wěn)定性和損耗要求較高的電路代替大部分聚苯或云母電容，用于要求較高的電路高頻振蕩，脈沖等要求較高的電路高頻電路要求不高的低頻電路脈沖、耦合、旁路等電路名稱鋁電解電容鉭電解電容(CA)鈮電解電容(CN)空氣介質(zhì)可變電容器薄膜介質(zhì)可變電容器薄膜介質(zhì)微調(diào)電容器陶瓷介質(zhì)微調(diào)電容器獨石電容電容量0.4710000μ0.11000μ1001500p15550p129p0.322p0.5p1μ額定電壓6.3450V6.3125V二倍額定電壓主要特點體積小，容量大，損耗大，漏電大損耗、漏電小于鋁電解電容損耗小，效率高；可根據(jù)要求制成直線式、直線波長式、直線頻率式及對數(shù)式等體積小，重量輕；損耗比空氣介質(zhì)的大損耗較大，體積小損耗較小，體積較小電容量大、體積小、可靠性高、電容量穩(wěn)定，耐高溫耐濕性好等。使用電源濾波，低頻耦合，去耦，旁路等在要求高的電路中代替鋁電解電容電子儀器，廣播電視設(shè)備等通訊，廣播接收機(jī)等收錄機(jī)，電子儀器等電路作電路補(bǔ)償精密調(diào)諧的高頻振蕩回路小型電子設(shè)備作諧振、耦合、濾波、旁路4.三端穩(wěn)壓器件選型電子產(chǎn)品中常見到的三端穩(wěn)壓集成電路有正電壓輸出的78××系列和負(fù)電壓輸出的79××系列。三端IC是指這種穩(wěn)壓用的集成電路只有三條引腳輸出，分別是輸入端、接地端和輸出端。有TO-220的標(biāo)準(zhǔn)封裝，也有TO-92封裝和TO-3封裝。用78/79系列三端穩(wěn)壓IC來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件很少，電路內(nèi)部還有過流、過熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來可靠、方便，而且價格便宜。該系列集成穩(wěn)壓IC型號中的78或79后面的數(shù)字代表該三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓，如7806表示輸出電壓為正6V，7909表示輸出電壓為負(fù)9V。有時在數(shù)字78或79后面還有一個L、M或H。如78M12或79L24，用來區(qū)別輸出電流和封裝形式等。79系列除了輸出電壓為負(fù)，引出腳排列不同以外，命名方法、外形等均和78系列的相同。78、79系列三端線性穩(wěn)壓器（以78為例）按輸出電流分4個系列：78L055V100mA78M055V500mA78055V1.78H055V3.0A其中78H05為TO-3鐵封裝；7805,78M05為TO-220封裝；78L05為TO-92封裝。因為三端固定集成穩(wěn)壓電路的使用方便，電子制作中經(jīng)常采用，可以用來改裝分立元件的穩(wěn)壓電源，也經(jīng)常用作電子設(shè)備的工作電源，電路如圖1.13所示。注意：三端集成穩(wěn)壓電路的輸入、輸出和接地端絕不能接錯，不然容易燒壞。一般三端集成穩(wěn)壓電路的最小輸入、輸出電壓差約為2V，否則不能輸出穩(wěn)定的電壓，一般應(yīng)使電壓差保持在4~5V，即經(jīng)變壓器變壓，二極管整流，電容器濾波后的電壓應(yīng)比穩(wěn)壓值高一些。在實際使用中，應(yīng)在三端集成穩(wěn)壓電路上安裝足夠大的散熱器（當(dāng)然小功率的條件下不用）。當(dāng)穩(wěn)壓管溫度過高時，穩(wěn)壓性能將變差，甚至損壞。在78xx、79xx系列三端穩(wěn)壓器中最常使用的是TO-220和TO-202兩種封裝。這兩種封裝的圖形以及引腳序號、引腳功能如圖1.13和圖1.14所示。圖中的引腳號標(biāo)注方法是按照引腳電位從高到底的順序標(biāo)注的，這樣標(biāo)注便于記憶。引腳①為最高電位，③腳為最低電位，②腳居中。從圖中可以看出，不論正壓還是負(fù)壓，②腳均為輸出端。對于78xx正壓系列，輸入是最高電位，自然是①腳，地端為最低電位，即③腳，如附圖所示。對和79xx負(fù)壓系列，輸入為最低電位，自然是③腳，而地端為最高電位，即①腳，如附圖所示。此外，還應(yīng)注意，散熱片總是和最低電位的第③腳相連。這樣在78xx系列中，散熱片和地相連接，而在79xx系列中，散熱片卻和輸入端相連接。圖1.13三端穩(wěn)壓器TO-92封裝TO-3金屬封裝圖1.14三端穩(wěn)壓器的封裝5.保險絲管的選型：a)確定安全標(biāo)志：根據(jù)產(chǎn)品將銷售的市場要求，選定保險絲管的安全認(rèn)證標(biāo)志及安全標(biāo)準(zhǔn)（UL標(biāo)準(zhǔn)或IEC標(biāo)準(zhǔn)保險絲管）。b)確定外型尺寸：根據(jù)安裝空間和確定的安全認(rèn)證標(biāo)志及安全標(biāo)準(zhǔn)，選定保險絲管的外型尺寸。c)確定型號：根據(jù)被保護(hù)回路的電流特性，選定保險絲管的型號。例如，被保護(hù)回路的電流特性為恒定電流，則選用快速熔斷型。d)確定額定電壓：根據(jù)被保護(hù)回路的輸入電壓及使用要求，確定保險絲管的額定電壓。例如，被保護(hù)回路的輸入電壓為220V，則須選用額定電壓220V以上的保險絲管，可選250V、300V、350V等；但考慮成本因素，不必選用過高的額定電壓。e)確定最小額定電流：根據(jù)被保護(hù)回路的穩(wěn)態(tài)工作電流及相關(guān)的使用折損系數(shù)，初步確定保險絲管的額定電流。例如，被保護(hù)回路的穩(wěn)太工作電流為1A，選用UL標(biāo)準(zhǔn)延時保險絲管，工作環(huán)境溫度約80℃，則保險絲管的額定電流最小選：1A×1.25÷0.5=2.5A。f)確定保險絲管的最小I2T：根據(jù)被保護(hù)回路的浪涌I2T，確定保險絲管的I2T。例如，被保護(hù)回路的浪涌I2T為1（A2S），為保證保險絲管能承受10萬次以上的沖擊，保險絲管的I2T應(yīng)大于：1÷0.2=5（A2S）。g)確定保險絲管的額定電流：根據(jù)最小額定電流和最小I2T值，查產(chǎn)品目錄中對應(yīng)型號規(guī)格，取既大于最小額定電流值且其I2T值也大于最小I2T值的初級額定電流規(guī)格為選用保險絲管的額定電流。例如，依據(jù)以上最小值，（1）如額定電流2.5A的I2T為4.3A2S，3A的I2T為5.4A2S，則取3A為選用保險絲管的額定電流；（2）如額定電流2A的I2T為5.3A2S，2.5A的I2T為7.6A2S，則取2.5A為選用保險絲管的額定電流。1.4任務(wù)實施1.用Protel設(shè)計電路原理圖，并對設(shè)計方案作出說明典型案例：2.選擇元器件型號，并說明元器件的選擇依據(jù)，同時填寫下表進(jìn)行成本核算。序號元件名稱參數(shù)數(shù)量單價（元）合計（元）1234567891011總計：3.用workbench軟件對電路進(jìn)行仿真，記錄并分析仿真結(jié)果。①交流電壓源：220V/50Hz；變壓器：220V/15V；整流橋：理想二極管；負(fù)載電阻：1Mohm計算：A，B，C點理論電壓值。測試并記錄：*A，B，C點的實際電壓值（想一想測得的是最大值，平均值還是有效值？）。*C點波形.*并分析C點實際電壓值的測試結(jié)果。②上述電路不變，將整流橋二極管改為1N4007；測試并記錄：*C點實際電壓值。*C點波形.*并分析C點實際電壓值的測試結(jié)果③整流橋二極管仍為1N4007，在負(fù)載電阻旁并聯(lián)濾波電容（2200uF）測試并記錄：*C點實際電壓值。*C點波形.*并分析C點實際電壓值的測試結(jié)果④第③步電路圖不變，通過改變負(fù)載電阻的阻值和濾波電容的電容值得到幾組不同的時間常數(shù)。分別為：RLC=1T/2RLC=2T/2RLC=3T/2RLC=5T/2注：T為50Hz交流電源的周期測試并記錄：*C點波形。*分析測試結(jié)果，并給出結(jié)論。4.電路板制作制作基本要求及注意事項：（1）區(qū)分電路板的元件面和焊接面，合理規(guī)劃電路板的布局：輸入輸出接口應(yīng)放在電路板的左右兩側(cè)；保險管應(yīng)盡可能的靠近輸入端子，整流電路盡量靠近保險管；三端穩(wěn)壓器應(yīng)安裝散熱片，并且保證接觸良好；三端穩(wěn)壓器應(yīng)盡量放在電路板的邊緣。（2）焊接元件。=1\*GB3①按照電路原理圖，依據(jù)模塊功能由前到后的順序焊接調(diào)試。=2\*GB3②焊接輸入引線端子，確定端子功能。=3\*GB3③焊接保險管座。=4\*GB3④焊接整流二極管和濾波電容（正確辨別電解電容的極性、耐壓值）并測試。=5\*GB3⑤焊接三端集成穩(wěn)壓器件并測試。=6\*GB3⑥焊接電源指示燈及其限流電阻。=7\*GB3⑦焊接電源輸出端子。=8\*GB3⑧安裝集成線性穩(wěn)壓電路的散熱片。參考案例：5.調(diào)試①調(diào)試方法及注意事項（1）電源板焊接完畢，對照原理圖認(rèn)真檢查一遍然后開始測試。（2）連接完畢后，打開調(diào)試臺電源遠(yuǎn)離電源板1~2分鐘，觀察電路板有無異味或異常響動，如果一切正?？梢蚤_始下一步測試。（3）用數(shù)字多用表按電源引出定義，檢測+5V、+12V、-12V輸出。（4）若+5V、+12V、-12V輸出不正常，需要重新檢查有無錯焊、漏焊、虛焊。②常見故障及其現(xiàn)象故障現(xiàn)象故障原因無整流輸出或輸出不正常整流橋接錯或損壞無穩(wěn)壓輸出或輸出不正常集成穩(wěn)壓電路引腳接錯或損壞±12V輸出不正常交流輸入中心抽頭漏接輸出紋波大濾波電容漏接保險管無輸入交流輸入漏接整流橋無輸入保險管損壞電解電容發(fā)熱或爆裂電解電容極性接反電解電容發(fā)熱或爆裂電解電容耐壓不夠無直流輸出直流輸出漏接③故障診斷流程1.5總結(jié)評價項目教學(xué)內(nèi)容名稱考核點評價說明好良好合格不合格考核分明確項目任務(wù)明確項目實現(xiàn)目標(biāo)、項目包含的主要任務(wù)以及項目技術(shù)指標(biāo)。10864資料收集、分工分組、制定工作計劃和實施程序項目涉及的技術(shù)理論要詳細(xì)了解，收集典型電路、元器件說明等技術(shù)資料。小組分工，進(jìn)行工具準(zhǔn)備，安全措施準(zhǔn)備等。10864確立項目整體方案參照工程實際，用比較法確立項目設(shè)計方案、實施方案、檢測方案。10322416項目具體實施按計劃組織實施情況，分析問題、解決問題能力，實踐動手能力，分工合作情況，工作態(tài)度。40864總結(jié)評價實施過程總結(jié)，所遇問題的具體分析，方案調(diào)整說明，收獲和體會。2016128提高和拓展按更高技術(shù)要求完成項目任務(wù)，新技術(shù)使用。10864合計1.6任務(wù)拓展1.6.1此電路是常見的一個線性三端穩(wěn)壓器擴(kuò)流電路。（1）電源的缺點:①此電源是線性穩(wěn)壓電路,所有有其特有的內(nèi)部功率損耗大,全部壓降均轉(zhuǎn)換為熱量損失了,效率低，所以散熱問題要特別注意。②由于核心的元件7805的工作速度不太高,所以對于輸入電壓或者負(fù)載電流的急劇變化的響應(yīng)慢。③此電路沒有加電源保護(hù)電路,7805本身有過流和溫度保護(hù)，但是擴(kuò)流三極管TIP32C沒有加保護(hù),所以存在一個很大的缺點。如果7805在保護(hù)狀態(tài)以后,電路的輸出會是Vin-Vce,電路輸出超過預(yù)期值,這點要特別注意。（2）電源的優(yōu)點：①電路簡單、穩(wěn)定，調(diào)試方便(幾乎不用調(diào)試)。②價格便宜，適合于對成本要求苛刻的產(chǎn)品。③電路中幾乎沒有產(chǎn)生高頻或者低頻輻射信號的元件，工作頻率低，EMI等方面易于控制。（3）電路工作原理：Io=Ioxx+IcIoxx=IREG–IQ(IQ為7805的靜態(tài)工作電流,通常為4-8mA)IREG=IR+Ib=IR+Ic/β(β為TIP32C的電流放大倍數(shù))IR=VBE/R1(VBE為TIP32的基極導(dǎo)通電壓)所以Ioxx=IREG–IQ=IR+Ib–IQ=VBE/R1+IC/β-IQ，由于IQ很小,可略去,則:Ioxx=VBE/R1+IC/β查TIP32C手冊,VBE=1.2V,其β可取10Ioxx=1.2/R+Ic/β=1.2/22+Ic/10=0.0545+Ic/10(R=22OHM)Ic=10*(Ioxx–0.0545)假設(shè)Ioxx=100mA,Ic=10*(100-0.0545*1000)=455(mA)則Io=Ioxx+Ic=100+455=555mA.再假設(shè)Ioxx