直流稳压电源的测试与制作.ppt

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1、模拟电子技术项目教程,项目1 直流稳压电源的制作,项目一 直流稳压电源的制作,项目一 直流稳压电源的制作,直流稳压电源系统的组成,220 V,合适的交流电压,单向脉动电压,滤 波,稳 压,项目剖析,项目一 直流稳压电源的制作,图1.2所示的电路为固定式输出的直流稳压电源的电路图，它的功能是将交流电转换成稳定输出的直流电。,项目剖析,图1.2 直流稳压电源,整流桥,电容滤波器,稳压器,+15V直流电,项目一 直流稳压电源的制作,本项目需要完成以下四个任务：,任务1 二极管的认识与选择 任务2 单相整流滤波电路的分析与应用 任务3 三端式集成稳压器的应用 任务4 直流稳压电源制作,项目一 直流稳压

2、电源的制作,1.半导体二极管类型与型号命名,构成：,PN 结+引线+管壳=二极管(Diode),符号：,阳(正)极 a,k 阴(负)极,分类：,按材料分,硅二极管锗二极管,按用途分,普通二极管整流二极管稳压二极管开关二极管,按结构工艺分,点接触型面接触型平面型,任务1 二极管的认识与选择,1.1 PN结及其单向导电性,一、PN结,在N型和P型两种半导体交界面形成的薄层即为PN结,任务1 二极管的认识与选择,二、PN结的单向导电性,1.外加正向电压(正向偏置)（P+、N）,PN结导通,PN 结具有结电容,2.外加反向电压(反向偏置)（P、N+）,PN结截止,PN 结的单向导电性：正偏呈低阻导通

3、正向电流IF较大;反偏呈高阻截止，反向电流为IR很小。,任务1 二极管的认识与选择,常用二极管外形图,2CZ54,2CZ13,2CZ30,2AP,1N4001,+,+,任务1 二极管的认识与选择,微型二极管（无引线或短引线的贴片元件，直接安装在印刷电路板表面）,圆柱形微型二极管,SOT 23矩形微型二极管,1.2 二极管的型号,国标GB24974 规定：,第一部分,阿拉伯数字表示器件电极数,第二部分,字母(汉拼)表示器件材料和极性,第三部分,字母(汉拼)表示器件类型,第四部分,阿拉伯数字表示器件序号,第五部分,字母(汉拼)表示规格号,如硅整流二极管 2 C Z 52 A,二极管,N型硅,整流管

4、,序号,规格号,任务1 二极管的认识与选择,1.3 二极管管脚极性及质量的判断,在 R 100或 R 1 k 档测量,红表笔是(表内电源)负极，黑表笔是(表内电源)正极。,正反向电阻各测量一次，测量时手不要接触引脚。,(1)用指针式万用表检测,*一般硅管正向电阻为几千欧，锗管正向电阻为几百欧；反向电阻电阻为几百千欧。*正反向电阻相差小为劣质管。,正反向电阻都是无穷大或零则二极管内部断路或短路。,任务1 二极管的认识与选择,(2)用数字式万用表检测,红表笔是(表内电源)正极，黑表笔是(表内电源)负极。,返回,任务1 二极管的认识与选择,1.稳压管,一、硅稳压管及其伏安特性,符号,工作条件：反向击

5、穿,a k,特性,特点：*正向特性与普通二极相同*反向击穿特性较陡*反向击穿电压 几 几十V，在允许范围内为电击穿,1.4、特殊二极管,任务1 二极管的认识与选择,任务2 整流滤波电路的分析与应用,【任务目标】1掌握单相桥式整流电路的原理和结论。2掌握整流二极管选择原则。3滤波电路的作用及选取原则。,2.1 单相桥式整流电路,2.工作原理,3.工作波形,uD2uD4,1.电路结构,u 正半周，VaVb，二极管 1、3 导通，2、4 截止。,u 负半周，VaVb，二极管 2、4 导通，1、3 截止。,uD1uD3,任务2 整流滤波电路的分析与应用,4.参数计算,(1)整流电压平均值 Uo,(2)

6、整流电流平均值 Io,(3)流过每管电流平均值 ID,(4)每管承受的最高反向电压 UDRM,(5)变压器副边电流有效值 I,任务2 整流滤波电路的分析与应用,(1)输出直流电压高；(2)脉动较小；(3)二极管承受的最大反向电压较低；(4)电源变压器得到充分利用。,目前，半导体器件厂已将整流二极管封装在一起，制成单相及三相整流桥模块，这些模块只有输入交流和输出直流引线。减少接线，提高了可靠性，使用起来非常方便。,桥式整流电路的优点：,任务2 整流滤波电路的分析与应用,单相桥式整流电路中的整流电桥可由四个整流二极管组成，也可直接用集成的整流桥块代替。,整流桥块,二极管桥,选择整流元件的主要指标：

7、,1.平均整流电流,2.反向耐压,任务2 整流滤波电路的分析与应用,整流桥实物照片,任务2 整流滤波电路的分析与应用,例 1.3.1 一单相桥式整流电路，要求UO=40V，IO=2A，220V交流电源，试选择整流二极管。,解：,变压器副边电压有效值为,二极管承受最高反压为,二极管的平均电流为,可选择 2CZ56C,URM=100 V,IFM=3 A,表1.1.4 各种单相整流电路的比较,.、滤波电路,1.电容滤波,2.电感滤波,3.复式滤波,任务2 整流滤波电路的分析与应用,1.电容滤波,V 导通时给 C 充电，V 截止时 C 向 RL 放电；,（1）工作原理,滤波后 uo 的波形变得平缓，平

8、均值提高。,电容充电,电容放电,任务2 整流滤波电路的分析与应用,RC 越大 UO 越大,（2）波形及参数计算,当 RL=时：,当 RL 为有限值时：,RL=,输入交流电压的周期,当满足：,UO=(1.1 1.2)U2,I2=(1.5 2)IO,变压器副边绕组电流有效值,任务2 整流滤波电路的分析与应用,桥式整流电容滤波负载开路：UO=1.4U2,桥式整流电容滤波：UO=1.2U2,桥式整流无滤波电容：UO=0.9U2,半波整流无滤波电容：UO=0.45U2,半波整流电容滤波：UO=1.0U2,整流滤波电路输出电压计算及故障分析：,任务2 整流滤波电路的分析与应用,例 1.3.2要求直流输出电

9、压 UO=24 V，IO=120 mA，220V的交流电源频率 f=50 Hz，采用单相桥式整流电容滤波，选择元件。,解,1.电源变压器参数计算,变压器变比：,变压器副边电流：I2=2IO=2120 mA=240 mA,2.整流二极管选择,二极管平均电流：,承受最高反压：,2CZ53B:IF=0.3 AURM=50 V,硅堆QL3:0.2 A,50 V,3.选滤波电容,电解电容:220 F耐压 50 V,2.电感滤波,整流后的输出电压：,直流分量被电感 L 短路交流分量主要降在 L 上,优点：频率越高，L 越大，RL越小，滤波效果越好。缺点：电感铁心笨重、体积大。,适用于负载电流较大且负载变化

10、大的场合。,3.复式滤波,复式滤波,型,型,RC,LC,LC,技能训练1 桥式整流电容滤波电路的仿真及调试1训练目的（1）掌握桥式整流电容滤波电路的EWB仿真测试方法。（2）结合EWB的仿真测试，掌握桥式整流电容滤波电路调试方法。（3）研究负载电阻的变化对滤波的影响。2原理方法（1）电路图 实训电路如图所示。,（2）桥式整流滤波电路的的估算分析。无滤波时U0=0.9U2有滤波时 U0=1.2U2 调节负载电阻RL观察输出波形的变化。（3）预习要求 复习桥式整流、滤波电路的工作原理。复习示波器、万用表的使用方法。,（1）按图接线，取RL=200,不加滤波电容，用万用表测U2及UO。用示波器观察U

11、O的波形,并记录U 2=V UO=（2）取RL=200，C=470F，重复内容(1)的要求。U 2=V，UO=V（3）取RL=100，C=470F，重复内容1的要求。U 2=V，UO=V（4）取RL=，C=470F，重复内容1的要求U 2=V，UO=V。,4训练内容 1）EWB的仿真电路测试桥式整流滤波电路的测试。在EWB软件环境下，画出桥式整流滤波电路如图1.46所示.,图1.46 桥式整流滤波电路,（1）取RL=200，不加滤波电容。启动EWB仿真按钮，用万用表测Ui、U2及UO。用示波器观察UO的波形。,图1.47 桥式整流的测量电路,图1.48 桥式整流输出仿真波形,（2）取RL=20

12、0，C=470F，重复内容(1)的要求。,图1.49 桥式整流滤波的测量电路 点击示波器，观察仿真波形。,图1.50 桥式整流滤波输出仿真波形,（3）取RL=100，C=470F，重复内容1的要求。,图1.51 桥式整流滤波的测量电路点击示波器，观察仿真波形。,任务3 三端式集成稳压器的应用,任务3 三端式集成稳压器的应用【任务目标】1.了解三端式集成稳压器的类型。2.掌握固定电压输出三端式集成直流稳压电路的设计方法。3.掌握可调电压输出三端式集成直流稳压电路的设计方法。,3.1 三端式集成稳压的类型 三端式集成稳压器的封装形式有金属壳封装和塑料壳封装，如图1.53所示。它们都有三个管脚，分别

13、是输入端、输出端和公共端，因此称为三端式稳压器。,图1.53 三端式集成稳压器的实物照片,任务3 三端式集成稳压器的应用,1.三端固定输出集成稳压器 1）固定输出的三端集成稳压器外形、封装及管脚排列及符号如图1.54、图1.55所示。,图1.54 三端式集成稳压器的封装（a）金属壳封装；（b）塑料壳封装,任务3 三端式集成稳压器的应用,单片集成稳压电源，具有体积小,可靠性高,使用灵活,价格低廉等优点，目前已广泛应用。最简单的集成稳压电源只有输入，输出和公共引出端,故称之为三端集成稳压器。,1.分类,XX两位数字为输出电压值,（1.25 37 V 连续可调）,2.外形及引脚功能,W7800系列稳

14、压器外形,W7900系列稳压器外形,塑料封装,图1.55 三端式集成稳压器的管脚排列、符号,任务3 三端式集成稳压器的应用,2）三端固定输出稳压器的特点（1）W7800系列是三端固定正压输出的集成稳压器。输出电压有5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V等档次。W7800系列的管脚如图1.55所示，不同类型，不同封装形式的三端集成稳压器的引脚排列不同，使用时请查阅手册。（2）W7900系列是三端固定负压输出的集成稳压器。在输出电压档次、电流档次等方面与78系列相同。【想一想】78系列与79系列的区别在哪？,任务3 三端式集成稳压器的应用,2.可调输出的三端集成稳压器 1）可调输出的三端

15、集成稳压器外形及电路符号。,图1.56 可调输出的三端集成稳压器外形及图形符号(a)W17;(b)W337,任务3 三端式集成稳压器的应用,任务4、项目制作,【项目制作】直流稳压电源的组装与调试 1.设计内容及要求及要求 1）设计三端双电源稳压电源具体指标如下：（1）输出电压Uo=15V；（2）最大输出电流Iomax=1A；（3）输出纹波小于5mV。2）直流稳压电源的制作要求：（1）画出实际设计电路原理图和印制板图（2）写出元器件及参数选择（3）元器件的检测（4）元器件的预处理（5）元器件焊接与电路装配（6）在制作过程中发现问题并能解决问题3）研究集成稳压器的特点和性能指标的测试方法,2.原理

16、图,任务4、项目制作,3.仿真输出波形,任务4、项目制作,4.元件安装焊接图,任务4、项目制作,5.实践制作过程1）识读三端稳压电源电路原理图。2）电路板上找到相对应的元器件的位置，将元器件成形。3）采用边插装边焊接的方法依次正确插装焊接好元器件（注意发光二极管、电解电容的正、负极）。4）安装变压器，再用电烙铁焊接好变压器（注意此时不要急于把变压器的初级和交流电源相连）。5）检查焊接的电路中元器件是否有假焊、漏焊，以及元器件的极性是否正确。6）通电试验，观察电路通电情况。,任务4、项目制作,6整机调测 1）测在路直流电阻在路直流电阻的测量，在不通电的情况下进行。用万用表电阻档测变压器初级电阻为

17、，次级电阻为；2）通电调测当测得各在路直流电阻正常时，即可认为电路中无明显的短路现象，可用单手操作法进行通电调测。它可以有效地避免因双手操作不慎而引起的电击等意外事故。（1）变压器部分 用万用表交流电压档，选择合适量程测电源变压器初级电压为 V，次级电压为 V。（2）整流滤波部分（断开C、D）用万用表直流电压档测C、G测试点之间电压，UCG V；测D、G测试点之间电压，UDG V。注意：G为测试的零电位参考点。（3）稳压部分（接上C、D）用万用表直流电压档搭接于输出端，测量稳压电路输出电压UEG V，UFG V【想一想】直流稳压电源常见故障及排除方法有哪些？,任务4、项目制作,直流稳压电源的设计与调试,任务4、项目制作,