直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計與實現(xiàn)

學(xué)習(xí)情境1：直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計與實現(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。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，它的性能良好與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、計算機仿真、繪制電路圖，自制電路板、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），自制電路板的各種工具一套及元器件若干。這個情境同學(xué)們要做什么，將學(xué)到什么技能？

1.在老師的引導(dǎo)下，以同學(xué)們?yōu)橹黧w，以小組團隊協(xié)作的方式，設(shè)計、動手制作一個有實用價值的直流穩(wěn)壓電源。（1）學(xué)習(xí)直流穩(wěn)壓電源的基本知識（2）直流穩(wěn)壓電源的電路原理圖和PCB版圖設(shè)計（3）電路仿真（4）元器件選型（5）電路板焊接與調(diào)試（6）故障診斷與排查2.突破以往的知識獲取模式，由被動接受向主動獲取轉(zhuǎn)變，逐步適應(yīng)教學(xué)做一體的教學(xué)方式。3.樹立團隊協(xié)作精神。1.3任務(wù)知識點直流穩(wěn)壓電源的組成*穩(wěn)壓電路對整流后的直流電壓采用負(fù)反饋進(jìn)一步穩(wěn)定直流電壓。*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。單相橋式整流電路特點：單向半波整流電路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。單相半波整流電路v2：變壓器副邊交流輸出的瞬時值V2：有效值2．樸參數(shù)徹計算輸出騎電壓粗是單胃相脈洽動電渴壓。蓮?fù)ǔＯ売盟竦钠今Y均值壯與直牌流電壓壓等憂效。3．輔單相區(qū)橋式確整流及電路呢的負(fù)疊載特輪性曲顆線曲線塑的斜治率代侍表了伏整流姨電路黃的內(nèi)坐阻。問題斤與思不考：（1邀）畫出判單向爭橋式疊整流禁電路求一個能周期不的電嚷流回北路示仁意圖駁。（2尖）說明掩最大危值、隙有效解值和綿平均搜值的嘗定義筐；對湯于正社弦量燭，這皺三個禁值之倚間的畢換算廟關(guān)系臂是什汁么？誕。（3兆）用數(shù)勢字萬僻用表臥的交管流電六壓檔滴測量瘡交流陳電的香電壓榮，表井上的論顯示倒值是戒最大叛值、腰有效程值還量是平教均值幫？（4奶）我們挽說市尺電的面電壓麻為2劍20終V，邪指的旺是最龜大值趕、有羊效值同還是暖平均劑值？濾波泳電路1.臣濾波址的基汁本概裹念濾波字電路鬼利用養(yǎng)電抗裕性元壓件對艘交、園直流兩阻抗旗的不湊同，潛實現(xiàn)譽濾波暑。電容何濾波電容勝濾波豈適合讀輸出純電流暫較小延的場廳合。3.郊電容仰濾波賞的計舞算電容濫濾波男的計奧算比消較麻彩煩，必因為月決定話輸出壇電壓眼的因闖素較均多。誦工程種上有馬詳細(xì)性的曲僚線可鄰供查吃閱。躁一般李常采符用以文下近婦似估炎算法須：一種開是用蜂鋸齒撞波近贊似表且示，荷即另一聾種是海在RLC=(陽35)T/2的業(yè)條件洗下，衫近似蠅認(rèn)為VL=VO=1萬.2V2。問題糟與思浩考：（1停）濾波差電容考越大耀濾波嚇效果匠越好輩，這即種說敲法對樂嗎？（2姥）橋式治整流雷輸出浸的最靠大值齡為1盡5V紋，經(jīng)央過電餐容濾具波后滔，空逐載時陽直流姻電壓幣值大敲概是易多少泊？1.絞3.元4澆穩(wěn)壓怨電路1.宴穩(wěn)壓司管穩(wěn)陪壓電蜓路2.姑穩(wěn)壓觸管擴色流穩(wěn)李壓電遍路3.謹(jǐn)串聯(lián)演型穩(wěn)失壓電校路一般航把上雀述電疏路做爪成7厲8、閃79涉集成檔電路話，稱盤為直含流線蹲性穩(wěn)炕壓集虛成電弱路。器件閉選型1．謊變壓讀器選貪型（1糠）劇變壓遣器分刷類按冷森卻方澇式分奸類：咽干式痰（自碧冷）膽變壓膽器、篩油浸澤（自宰冷）惜變壓奪器、裹氟化荷物（環(huán)蒸發(fā)跡冷卻腎）變統(tǒng)壓器沒。按防繩潮方襪式分坡類：牧開放摧式變湊壓器歡、灌誤封式撫變壓億器、棄密封寺式變弟壓器毯。按鐵桂芯或殊線圈狼結(jié)構(gòu)碎分類炸：芯丑式變儀壓器策（插部片鐵禾芯、討C型今鐵芯參、鐵魚氧體戲鐵芯概）、魯殼式累變壓笨器（困插片術(shù)鐵芯素、C耀型鐵副芯、時鐵氧在體鐵勢芯）糕、環(huán)陸型變也壓器凍、金暗屬箔土變壓玻器。按電兆源相超數(shù)分幸類：蟲單相猾變壓喬器、宅三相著變壓贊器、漲多相娛變壓描器。按用鉛途分線類：舟電源張變壓釘器、嫁調(diào)壓瞞變壓垃器、簽音頻渴變壓捆器、稈中頻紐奉變壓當(dāng)器、侮高頻聞變壓咸器、舌脈沖嘗變壓副器。（2概）電蹈源變怕壓器元的特唯性參駕數(shù)①工哪作頻備率變壓旗器鐵妨芯損躁耗與劣頻率怒關(guān)系芒很大裁，故態(tài)應(yīng)根察據(jù)使坑用頻卻率來不設(shè)計字和使叼用，六這種敢頻率做稱工卷作頻蜻率。②額個定功齊率在規(guī)殖定的龜頻率岡和電廈壓下頂，變夏壓器導(dǎo)能長抄期工促作，綿而不苦超過茶規(guī)定填溫升牢的輸桌出功例率。③額屯定電狡壓指在呆變壓砍器的騾線圈端上所蒜允許潮施加追的電京壓，型工作背時不州得大紋于規(guī)始定值檔。④電繪壓比指變銷壓器線初級槽電壓拿和次崇級電南壓的祖比值堅，有益空載貝電壓售比和輔負(fù)載玩電壓課比的廳區(qū)別鈔。（3廚）變湊壓器稱選型①工滅作頻脊率作為禾電源鑰變壓研器應(yīng)納根據(jù)真電網(wǎng)剩頻率越選擇松，通斷常電昨網(wǎng)頻干率有圾50倍Hz粱和6際0H罪z兩刺種。②額偽定功紹率通常亞選擇紀(jì)變壓深器的珍功率豪應(yīng)稍銳大于蟻負(fù)載哈的額圈定功救率。③額胃定電盒壓作為繭電源康變壓挨器應(yīng)槽根據(jù)深電網(wǎng)屬的電襖壓選眼擇。④電范壓比根據(jù)嘆負(fù)載臘電壓跳要求格選擇拐變壓室器的蛇變比揪。問題拘與思描考：單向蠢橋式滑整流駐和電輝容濾初波電梅路要逆求得觀到1編5V闖電壓謙，變倡壓器的（2脾20勉V輸陜?nèi)耄┚愕淖儩潮葢?yīng)術(shù)如何洽選擇披？2.緩整旗流二畜極管膝選型（1徒）二傘極管澤分類①根互據(jù)所腎用的貝半導(dǎo)竊體材漸料，配可分千為鍺二極李管（G她e管集）和遷硅二極番管（S榴i管古）②根儲據(jù)結(jié)屠構(gòu)分撤類：昏點接字觸型雄二極稻管、箭面接削觸型二極廊管、平允面型異二極梳管等鞠。③根梢據(jù)用附途分謎類：少可分傳為檢眨波二極農(nóng)管、整風(fēng)流二極稱管、穩(wěn)慎壓二極歉管、開佩關(guān)二極顏管、發(fā)捉光二房誠極管緩等。（2沃）二極賤管的導(dǎo)肯電特爐性①正陽向特施性只有度當(dāng)正疑向電報壓達(dá)季到某添一數(shù)孩值（肯這一支數(shù)值湊稱為別“門友檻電爐壓”剪，鍺液管約謹(jǐn)為0能.2我V，貪硅管民約為精0.毀6V鵲）以篇后，二極閣管才能德直正滅導(dǎo)通絲式。導(dǎo)室通后二極財管兩端均的電尼壓基群本上納保持樣不變晴（鍺贈管約器為0老.3樂V，簡硅管講約為中0.趕7V手），記稱為二極鋒管的“復(fù)正向蛇壓降雹”。②反范向特矛性當(dāng)二極寇管兩端閃的反屑向電害壓增部大到脖某一掘數(shù)值齒，反嬌向電亞流會拼急劇朵增大施，二極弦管將失聞去單即方向否導(dǎo)電賭特性溉，這適種狀積態(tài)稱術(shù)為二極仔管的擊柳穿。（3就）二極戶管的主膏要參數(shù)①額富定正需向工磨作電庸流是指二極脫管長期吉連續(xù)急工作粱時允不許通畝過的則最大矛正向蕩電流勇值。商因為襖電流愉通過爪管子院時會悶使管驕芯發(fā)醬熱，適溫度房誠上升吐，溫皆度超讀過容拴許限蹲度（怖硅管爸為1管40尋左右雄，鍺扔管為別90廈左右戒）時泉，就殲會使傲管芯威過熱捷而損默壞。武所以訴，二極雨管使用仔中不偵要超顏過二極耕管額定離正向凝工作孩電流流值。沖例如促，常防用的痛IN丟40究01室－4澆00悠7型退鍺二極教管的額攏定正寺向工箏作電填流為震1A餃。②最臨高反吵向工膠作電遵壓加在二極演管兩端曉的反然向電陳壓高殖到一賄定值疏時，鑒會將江管子稠擊穿宿，失融去單芳向?qū)УV電能釣力。痕為了重保證鄰使用肥安全篩，規(guī)勸定了搞最高攝反向鋤工作耳電壓滔值。進(jìn)例如任，I雞N4交00軍1二極期管反向礎(chǔ)耐壓糞為5翼0V結(jié)，I蘭N4袍00仙7反臭向耐騰壓為赤10蘭00坑V。（4夠）整捆流二票極管狼的選傳擇普通殊串聯(lián)樸穩(wěn)壓米電源導(dǎo)電路洲中使鐘用的肝整流今二極胳管，善對截抗止頻鼓率的闖反向費恢復(fù)咳時間蕉要求截不高遵，只冊要根陽據(jù)電刊路的略要求萬選擇直最大躲整流舒電流仇和最盾大反化向工話作電剛流符亂合要皮求的羨整流踩二極犧管即祖可。（5默）關(guān)崇于發(fā)勺光二觀極管它是碧半導(dǎo)漂體二拆極管織的一家種，雜可以析把電蘭能轉(zhuǎn)該化成繼光能滿；常征簡寫匪為L世ED閉。發(fā)光室二極陷管工市作時德正向夕飽和多壓降民1.芝6～萬2V岔，電爸流一娃般為撈5-夕-2疊0m坦A。險通常況與限蜓流電乏阻串增聯(lián)使略用。例如售：垂一道個發(fā)夢光二吧極管廊用作陰直流惜24塑V電騎源的佛指示捧燈，霧希望寄發(fā)光搏二極文管的嘉電流涂為1件0m途A（電流沿決定干了它錦的亮挑度，性電流歐越大村，亮笑度越著高，屋反之鞋亦反才然，惡但不幅能過腸小或塵過大），石則與誦其串造接的串限流些電阻檔應(yīng)這踏樣選再擇：（2對4-亭2）黃V/勇10磚mA叛=2拖.2完KΩ組，功特率為吳2.范2K午*1撒0m脾A*沾10扁mA伙=2彼.2遼mW冊,取繳1/單4W六。問題病與思曉考：（1畢）上薄網(wǎng)查冷詢“典常用饅整流助二極數(shù)管參旱數(shù)表鈔”。（2件）如控果使貧用L煩ED斜作為盯+1視2V斥、-菊12便V、慘+5菜V直消流電束源指盟示燈朱，畫淘出電箭路圖伏，計逆算限湖流電仔阻的發(fā)阻值杏和功約率，視并選賊擇型鏈號。3.勻濾頭波電抽容選順型（1夠）電少容的煮分類（2茶）電芬容的嶼標(biāo)識（3寺）電跑容選黨型參煌考電容昂額定侄電壓竿：6無.3愁V、宅10坦V、帖16嘴V、賊25禾V、揚32廉V、顧50躁V、誘63浮V、善10稻0V碗、1春60廢V、遙25潔0V激、4忌00芝V、苗45誤0V怕、5披00灘V、既63故0V艇、1躲00頌0V陳。在實認(rèn)際應(yīng)央用中梢，加瓦在電獻(xiàn)解電沿容兩宰端的近電壓燭不能既超過啟其允得許工轉(zhuǎn)作電宰壓，遞在設(shè)襖計實獅際電躺路時暴應(yīng)根帖據(jù)具槍體情陪況留盼有一坐定的美余量是，在派設(shè)計岔穩(wěn)壓亦電源束的濾劇波電償容時既，如灣果交報流電市源電嗓壓為泥2纏20聾V時每，變禾壓器趣次級遺的整補流電色壓達(dá)劣到2沙2V分，此坦時選愉擇耐妹壓為紐奉25譽V的昏電解爸電容秤一般艱可以胞滿足備要求鄙．但夜是，禾假如定交流跪電源哲電壓名波動獄很大挎且有晝可能讀上升市到2訂50私V以討上時吩，則脖電容懇可能薄被擊叔穿，若此時吩最好扭選擇鵲耐壓夜30足V以油上的閱電解揮電容窗。4.暗三百端穩(wěn)舌壓器究件選塔型三端活穩(wěn)壓鹿集成雁電路銳有正富電壓需輸出抗的7生8×敢×凈系列才和負(fù)宗電壓援輸出康的7逃9×瘦×系村列節(jié).三端虧IC踏是指候這種燦穩(wěn)壓魔用的蒙集成碧電路代只有倆三條腹引腳筐輸出旁，分底別是戰(zhàn)輸入血端、維接地雁端和珠輸出揭端TO擺-帆22鉗0隨的標(biāo)厚準(zhǔn)封獄裝，衣也有頓TO紡-9悉2鋒