直流稳压电源制作与调试.ppt

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1、直流稳压电源的组成直流稳压电源的组成黑龙江农业工程职业学院黑龙江农业工程职业学院 自动化系自动化系1 在电子电路及电子设备中，一般都需要稳定的在电子电路及电子设备中，一般都需要稳定的直流电源供电，在这里我们主要介绍单相的功率直流电源供电，在这里我们主要介绍单相的功率稳压电源。稳压电源。这类电源可以将频率为这类电源可以将频率为50H50HZ Z、有效值为、有效值为220V220V的的单相交流电压转换为幅值稳定、输出电流为几百单相交流电压转换为幅值稳定、输出电流为几百毫安以下的直流电压。毫安以下的直流电压。23电源变压器电源变压器:将交流电网电压将交流电网电压u u1 1变为合适的交流电压变为合适

2、的交流电压u u2 2。整整 流流 电电 路路滤滤 波波 电电 路路稳稳 压压 电电 路路u u1 1u u2 2u u3 3u u4 4u uo o整流电路整流电路:将交流电压将交流电压u u2 2变为脉动的直流电压变为脉动的直流电压u u3 3。滤波电路滤波电路:将脉动直流电压将脉动直流电压u u3 3转转变为平滑的直流电压变为平滑的直流电压u u4 4。稳稳压电路压电路:清除电网波动及负载变化的影响清除电网波动及负载变化的影响,保持输出电保持输出电压压u uo o的稳定。的稳定。4单相整流电路单相整流电路6 单相整流电路单相整流电路 整流电路的任务：整流电路的任务：把交流电压转变为直流脉

3、动的电压。把交流电压转变为直流脉动的电压。常见的小功率整流电路，有常见的小功率整流电路，有:单相半波、全波、桥单相半波、全波、桥式和倍压整流等。式和倍压整流等。为分析简单起见，把二极管当作理想元件处理，即二极管为分析简单起见，把二极管当作理想元件处理，即二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。7单相半波整流电路的工作原单相半波整流电路的工作原理理u u2 2 0 0 时，二极管时，二极管导通。导通。iLu1u2aTbDRLuo忽略二极管正忽略二极管正向压降：向压降：u uo o=u u2 2u1u2aTbDRLuoiL=0u u2 200 时时D1,D

4、3导通导通D2,D4截止截止电流通路电流通路:A D1RLD3Bu20 时时D2,D4导通导通D1,D3截止截止电流通路电流通路:B D2RLD4Au2桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形uD4,uD2uD3,uD1uou2D4D2D1D3RLuoAB滤波电路滤波电路14 滤波电路滤波电路滤波电路的结构特点滤波电路的结构特点:电容与负载电容与负载 R RL L 并联，并联，或电感与负载或电感与负载R RL L串联。串联。交流交流电压电压脉动脉动直流电压直流电压整流整流滤波滤波直流直流电压电压原理：原理：利用储能元件利用储能元件电容电容两端的电压两端的电压

5、或通过或通过电电感感中的电流中的电流)不能突变的特性不能突变的特性,滤掉整流滤掉整流电路输出电压中的交流成份，保留其直流电路输出电压中的交流成份，保留其直流成份，达到平滑输出电压波形的目的。成份，达到平滑输出电压波形的目的。15 电容滤波电路电容滤波电路以单向桥式整流电容滤波为例进行分析，以单向桥式整流电容滤波为例进行分析，其电路如图所示。其电路如图所示。一、滤波原理一、滤波原理桥式整流电容滤波电路桥式整流电容滤波电路au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC+161.1.R RL L未接入时未接入时(忽略整流电路内阻忽略整流电路内阻)u2tuot设设t1时刻接时刻接通电源通电源t1整流电

6、路为整流电路为电容充电电容充电充电结束充电结束没有电容没有电容时的输出时的输出波形波形au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC+172.2.R RL L接入（且接入（且R RL LC C较大）时较大）时 (忽略整流电路内阻忽略整流电路内阻)u2tuot电容通过电容通过RL放电，放电，在整流电路电压小在整流电路电压小于电容电压时，二于电容电压时，二极管截止，整流电极管截止，整流电路不为电容充电，路不为电容充电，uo会逐渐下降。会逐渐下降。au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC+18u2tuot整流电路的整流电路的输出电流输出电流iDau1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC+iD 只

7、有整流电路输出电压大于只有整流电路输出电压大于u uo o时，才有时，才有充电电流充电电流i iD D 。因此整流电路的输出电流。因此整流电路的输出电流是脉冲波。是脉冲波。可见，采用电容滤波时，整流管的导通角较小。可见，采用电容滤波时，整流管的导通角较小。1920u2tuot电容充电时，电容电容充电时，电容电压滞后于电压滞后于u2。整流电路的整流电路的输出电流输出电流RLC越小，输出电越小，输出电压越低。压越低。3.RL接入（且接入（且RLC较大）时较大）时 (考虑整流电路内阻考虑整流电路内阻)au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC+21一般取一般取(T T:电源电压的周期电源电压的周期

8、)近似估算近似估算:U Uo o=1.2=1.2U U2 2。(2)(2)流过二极管瞬时电流很大。流过二极管瞬时电流很大。R RL LC C 越大越大 U Uo o越高越高 负载电流的平均值越大负载电流的平均值越大 ;整流管导电时间越整流管导电时间越短短 i iD D的峰值电流越大的峰值电流越大故一般选管时，取故一般选管时，取二、电容滤波电路的特点二、电容滤波电路的特点(1)(1)输出电压输出电压 U Uo o与放电时间常数与放电时间常数 R RL LC C 有关。有关。R RL LC C 愈大愈大 电容器放电愈慢电容器放电愈慢 U Uo o(平均值平均值)愈大愈大22输出波形随负载电阻输出波

9、形随负载电阻 R RL L 或或 C C 的变化而改变的变化而改变,U Uo o 和和S S 也随之改变。也随之改变。如如:R RL L 愈小愈小(I IL L 越大越大),),U Uo o下降多下降多,S S 增大。增大。结论：结论：电容滤波电路适用于输出电压较高，负载电流电容滤波电路适用于输出电压较高，负载电流较小且负载变动不大的场合。较小且负载变动不大的场合。(3)(3)输出特性输出特性(外特性外特性)u uo o电容电容滤波滤波纯电阻负载纯电阻负载1.41.4U U2 20.90.9U U2 20 0I IL L稳压电路稳压电路24 稳压电路稳压电路稳压管稳压管稳压电路稳压电路开关型开

10、关型稳压电路稳压电路线性线性稳压电路稳压电路常用稳压电路常用稳压电路(小功率设备小功率设备)以下主要讨以下主要讨论线性稳压论线性稳压电路。电路。电路最简单，电路最简单，但是带负载能但是带负载能力差，一般只力差，一般只提供基准电压，提供基准电压，不作为电源使不作为电源使用。用。效率较高，效率较高，目前用的也目前用的也比较多，但比较多，但因学时有限，因学时有限，这里不做介这里不做介绍。绍。25 串联反馈式稳压电路串联反馈式稳压电路一、电路结构的一般形式一、电路结构的一般形式1.1.串联式直流稳压电路的基本形式串联式直流稳压电路的基本形式负载电流的变化量可以比稳压管工作电流的变负载电流的变化量可以比

11、稳压管工作电流的变化量扩大（化量扩大（1+1+）倍。）倍。T TU UO OR RL L+U UZ ZU UI Ii iR Ri iZ Zi iL L实际上是射极输出实际上是射极输出器，器，U Uo o=U UZ Z-U UBEBE 。但。但带负载的能力比稳带负载的能力比稳压管强。压管强。26T TU UO OR RL L+U UZ ZU UI Ii iR Ri iZ Zi iL L串联式直流稳压电路的基本形式串联式直流稳压电路的基本形式两个主要缺点：两个主要缺点：(1)(1)稳压效果不好。稳压效果不好。U Uo o=U UZ Z U UBEBE(2)(2)输出电压不可调。输出电压不可调。改进

12、的方法：改进的方法：在稳压电路中引入带电压负在稳压电路中引入带电压负反馈的放大环节。反馈的放大环节。27串联式稳压电路由基准电压、比较放大、取样串联式稳压电路由基准电压、比较放大、取样电路和调整元件四部分组成。电路和调整元件四部分组成。T T+_ _U UI IU UO O比比较较放放大大基基 准准取取 样样U UR RFUFUO O+_ _C C2 2R RL L调整元件调整元件+2.2.具有放大环节的串联型稳压电路具有放大环节的串联型稳压电路28T T+_ _U UI IU UO O比比较较放放大大基基 准准取取 样样U UR RFUFUO O+_ _C C2 2R RL L调整元件调整元

13、件+调整元件调整元件T T：与负载串联，通过全部负载电流。可以与负载串联，通过全部负载电流。可以是单个功率管，复合管或用几个功率管并联。是单个功率管，复合管或用几个功率管并联。比较放大器：比较放大器：可以是可以是单管放大电路单管放大电路，差动放大电路差动放大电路，集成运算放大器集成运算放大器。基准电压：基准电压：可由稳压管稳压电路组成。取样电路取出可由稳压管稳压电路组成。取样电路取出输出电压输出电压U UO O的一部分和基准电压相比较。的一部分和基准电压相比较。29T+_UIUO比比较较放放大大基基 准准取取 样样URFUO+_C2RL调整元件调整元件+因调整管与负载接成射极输出器形式，因调整

14、管与负载接成射极输出器形式，为深度串联电压负反馈，故称之为为深度串联电压负反馈，故称之为串串联反馈式稳压电路。联反馈式稳压电路。30一种实际的串联式稳压电源一种实际的串联式稳压电源二二 、稳压原理、稳压原理U Uo oU UB B2 2U UBEBE2 2(=(=U UB B2 2-U UZ Z）U UC C2 2U Uo o当当 U UI I 增加或输出电流减小使增加或输出电流减小使 U Uo o升高时升高时R R3 3T T1 1T T2 2U UZ ZR RR RW W1 1R RW W2 2R R1 1R RW WR R2 2R RL LU UO O+_ _+_ _U UI IU UB

15、 B2 231三三 、输出电压的确定和调节范围、输出电压的确定和调节范围R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UIUB232四四 、影响稳压特性的主要因素、影响稳压特性的主要因素 2.2.流过稳压管的电压随流过稳压管的电压随 U UI I 波动，使波动，使U UZ Z 不稳定，不稳定，降低了稳压精度。降低了稳压精度。1.1.电路对电网电压的波动抑制能力较差。例：电路对电网电压的波动抑制能力较差。例：U UI IV VC C2 2 U Uo o R R3 3T T1 1T T2 2U UZ ZR RR RW W1 1R RW W2 2R R1 1R RW WR R2 2R R

16、L LU UO O+_ _+_ _U UI IU UB B2 23.3.温度变化时，温度变化时，T T2 2组成的放大电路产生零点组成的放大电路产生零点漂移，时输出电压的稳定度变差。漂移，时输出电压的稳定度变差。33五、改进措施五、改进措施在运放理想条件下在运放理想条件下:1.1.选用差动放大器或运放构成的放大器代替选用差动放大器或运放构成的放大器代替T T2 2管管构成的放大器，可以解决零点漂移的问题。构成的放大器，可以解决零点漂移的问题。串联反馈式稳压电路串联反馈式稳压电路U UI IT TR R1 1R R2 2U UF FR RL LU Uo o A AV V+-R RW WR RU

17、UZ Z342.2.采用辅助电源采用辅助电源(比较放大部分的电源比较放大部分的电源)。3.3.用恒流源负载代替集电极电阻以提高增益。用恒流源负载代替集电极电阻以提高增益。4.4.调整管采用复合三极管以扩大输出电流的范围。调整管采用复合三极管以扩大输出电流的范围。R R3 3T T1 1T T2 2U UZ ZR RR RW W1 1R RW W2 2R R1 1R RW WR R2 2R RL LU UO O+_ _+_ _U UI IU UB B2 235七、串联反馈式稳压电路缺点七、串联反馈式稳压电路缺点损耗损耗 (P P=U UCE CE I IL L)大大电源的效率电源的效率 (=P

18、Po o/P Pi i=U Uo oI IL L/U Ui iI Ii i)较低较低 为了提高效率，可采用开关型稳压电源。为了提高效率，可采用开关型稳压电源。调整管工作在线性放大区，当负载电流较大时调整管工作在线性放大区，当负载电流较大时:手工制作直流稳压电源方法手工制作直流稳压电源方法内内 容容u1、消化线性直流稳压电源电路（电路结构、不同的实现方式或手段、工作原理）；u2、手工绘制印制板图（在坐标纸中完成）；u3、手工制作印制板（誊印、腐蚀、钻孔、上锡、焊接）；u4、调试电路（在人为改变参数、人为设置故障等过程中发现、分析各类现象）。u5、按惯例撰写实习报告。变压整流滤波稳压调整采样基准比

19、较放大Do you understand?序号代号名称型号或规格数量备注1N1桥堆（整流桥）RS20612FU1印制板熔断器1.5A11A、0.75A3V1调整三极管3DD207（配套对应散热片）13DD303A、D680、2N14894V2比较三极管3DG8A13DG6、MPS97005V3放大三极管3DG12A12SC1213、3DG130A、MPS94346V4稳压二极管2CW1512CW55、2CW567R1金属膜电阻2K/0.25W18R2金属膜电阻100/0.25W 19R3金属膜电阻1K/0.25W 110R4金属膜电阻120K/0.25W 111R5金属膜电阻560/0.25W

20、 112R6金属膜电阻390/0.25W 113R7金属膜电阻1.2K/0.25W 114RP1金属膜电位器470/0.25W、卧式115C1电解电容 3300F/25V 116C2电解电容 100F/25V 117C3电解电容 10F/16V 118C4电解电容 4.7F/16V 119C5电解电容 220F/16V 120XP插座 5.08mm双针插座 1手工绘制印制板图手工绘制印制板图 u手工绘制印刷电路板图是比较能体现电子制作水平的。印刷电路板简称印制板，工厂制作与业余制作有很大的不同。工厂一般根据客户提供的电路原理图用计算机设计出印刷板图，然后经过照相制版等技术做出印制板，然后上阻焊

21、印字等形成成品，需要一系列设备。而传统的业余制作中只能采用敷铜板加腐蚀液的土方法制作印制板。近年来推出的万用试验板、感光电路板等新型技术，解放了广大的电子 爱好者和电子产品开发者。加之PC机的普及，用CAD软件设计电路、自动生成PCB（印刷电路板）已经不算难事了。甚至直接打印在胶片上配合感光电路板做印刷板更是方便极了。u手工绘制印刷电路板图的具体方法：u1、反复消化电路图的组成，熟悉实现电路器件的封装关系；u2、建议在坐标纸上根据电路原理图按11比例用铅笔绘制印刷电路板图，在考虑器件封装关系的基础上合理布局，表现在：元器件的大小、排列位置、焊盘尺寸、过孔尺寸、安装孔尺寸、抗干扰等。当然，各元

22、器件之间的正确连接至关重要。u3、反复校对原理图，并找出元器件实物放到各自的位置，注意调整孔距、走线等。注意测量：1器件外形尺寸；2器件引脚之间尺寸；3相邻器件尺寸（保持与功率器件一定距离）；器件放置方式：立式、卧式；器件放置位置：1、功率性器件、接插件一般放置在板子边缘区域；2、同类型器件尽可能按同一方向布局；3、连接线以最短为原则，尽可能使过孔数最少。手工制作印制电路板手工制作印制电路板 u在正确绘制印刷电路板图的基础上可以实际制作印制板了，具体七步骤：u 1、把设计好的1：1图纸剪下来，用透明胶贴在单面敷铜板的铜面上，通过誊写纸把图誊写在单面覆铜板上；u 2、用冲子在焊盘、过孔中心点敲一

23、下，形成凹进去的小坑（保证钻孔时不打滑），然后打孔，全部打完后撕下图纸（本步也可以在腐蚀后执行）；u 3、用毛笔蘸油漆描线路（或用质量较好的记号笔描线路，或用修正液描）,描写时线条利索、转弯处平滑，力求美观，待阻溶剂干后就可以腐蚀了；u 4、腐蚀液一般用三氯化铁加水配置而成，三氯化铁为土黄色固体（易于吸收空气中的水份，应密封保存；三氯化铁具有一定的腐蚀性，最好不要弄在皮肤上和衣服上）。配置三氯化铁溶液时一般是用40%的三氯化铁和60%的温水（不是热水，以防油漆脱落），一般腐蚀液浓度稍高一点、晃动待腐蚀的覆铜板、水温适当时可使反应速度加快（注意：腐蚀是从边缘开始的，当未描油漆的铜箔被腐蚀完后应该

24、及时取出电路板，以防油漆脱落后腐蚀掉有用的线路）；u 5、用清水冲洗，同时用竹片等物刮去油漆（用力不要过猛，不要损坏铜箔线或盘）；u 6、擦干，用砂纸打磨干净，露出闪亮的铜箔，用松香溶液涂一遍打磨好的电路板（既可以助焊又可以防止氧化），至此印刷板完成。u 7、焊接器件（焊脚去氧化膜、烙铁温度适中而不要过度烙焊器件引脚），至此印刷电路板完成。调调 试试 电电 路路 u在认真分析电路图工作原理的基础上，开展调试工作，具体要求是：u1、人为改变器件参数，如改变型号、固定参数值、电位器、耐压等级等，分析正常或不正常的各种现象；u2、人为设置故障，如虚焊、短路、断路等，分析不正常的各种现象；u3、测量关键点的工作电压（说明：非直流信号还需要观察关键点的工作波形）。撰撰 写写 实实 习习 报报 告告 u按惯例格式撰写实习报告，要求报告内容突出体现在：u1、线性直流稳压电源的工作原理分析；u2、调试执行的全过程以及正常或不正常的各种现象分析；u3、实习全过程的体会。祝同学们实习全过程一帆风顺祝同学们实习全过程一帆风顺再再 见见