项目四直流稳压电源装配与调试

模拟电子技术与应用常州机电技术学院电气工程系钱金发常州机电职业技术学院模拟电子技术与应用模拟电子技术与应用项目一电子工艺基础训练项目二放大电路的装配与调试项目三信号发生器设计与制作项目四直流稳压电源装配与调试附录一半导体器件命名附录二ＥＷＢ仿真软件的使用常州机电职业技术学院模拟电子技术与应用项目四直流稳压电源安装与调试模块一单相整流滤波电路安装与调试模块二串联直流稳压电源设计与制作模块三集成稳压器应用常州机电职业技术学院模拟电子技术与应用项目四直流稳压电源安装与调试一、学习目标终极目标：能够按电源指标要求完成直流稳压电源的设计与制作。促成目标：1.了解直流稳压电源的性能指标2.能正确识读直流稳压电源原理图，明确其工作原理3.学会直流稳压电源的安装与调试4.具备直流稳压电源设计能力5.了解开关电源的工作原理，会对开关电源进行故障分析与排除常州机电职业技术学院模拟电子技术与应用二、工作任务1.单相整流滤波电路的装配与调试2.串联稳压电源的装配与调试3.集成稳压器应用4.开关稳压电源的装配与调试常州机电职业技术学院模拟电子技术与应用模块一单相整流滤波电路安装与调试一、学习目标终极目标：能够完成单相整流滤波电路设计与制作。促成目标：1．会正确使用变压器、桥堆、电解电容等元件，并能检测相关元器件性能。2．能正确识读整流滤波电路原理图，理解各元件的作用。3．能根据要求设计整流滤波电路，并能进行安装调试。常州机电职业技术学院模拟电子技术与应用二、工作任务1．利万用板装配图4-1-1所示电路。2．接入交流电压（12V），测试并记录输出波形（与输入波形相比较）及输出电压。3．接入滤波电容、负载电阻（自行组合列表），记录输出波形及电压值；并归纳、比较分析。常州机电职业技术学院模拟电子技术与应用图4-1-1单相整流滤波试验电路1234C11ufC2100ufRL1100RL21k~~+_Uou2D4D1D2D3常州机电职业技术学院模拟电子技术与应用三、理论知识1.整流电路的组成常州机电职业技术学院模拟电子技术与应用OtuOtuOtuOtuOtu220V单向脉动电压合适的交流电压滤波稳压常州机电职业技术学院模拟电子技术与应用2.单相半波整流电路(1)单相半波整流电路的工作原理单相半波整流电路如图4-1-2（a）所示。利用二极管的单向导电性，在变压器副边电压为正的半个周期内，二极管正向偏置，处于导通状态，负载上得到半个周期的直流脉动电压和电流；而在为负的半个周期内，二极管反向偏置，处于关断状态，电流基本上等于零。由于二极管的单向导电作用，将变压器副边的交流电压变换成为负载两端的单向脉动电压，达到整流目的，其波形如图4-1-2（b）。因为这种电路只在交流电压的半个周期内才有电流流过负载，所以称为单相半波整流电路。常州机电职业技术学院模拟电子技术与应用图4-1-2半波整流电路OωtOωtOωtOωt22U22U22URLu1u2uDiDuORLiOu2iO=iDuOuD3π4ππ2π22U(a)(b)常州机电职业技术学院模拟电子技术与应用(2)性能参数1）输出电压平均值U0π2ωπ0πω0ωsin22otttUu2220122sin()0.452OUUtdtUU瞬时值平均值常州机电职业技术学院模拟电子技术与应用2）整流二极管正向平均电流ID2220.45ODOLLLUUUIIRRR当负载电流平均值已知时，可以根据上式来选定整流二极管的平均电流常州机电职业技术学院模拟电子技术与应用3）最大反向电压URM整流二极管所承受的最大反向电压就是变压器副边电压的最大值22RMUU缺点:半波整流电路的结构简单，输出波形脉动系数大，直流成分低，并且电源变压器有半个周期不导电，利用效率低。常州机电职业技术学院模拟电子技术与应用3.单相桥式整流电路(1)工作原理V3RLV4V2V1u1u2ioRLV4V3V2V1+uou2u1输入正半周输入负半周+uo常州机电职业技术学院模拟电子技术与应用(2)波形tOtOtOtO2323Im2233uOuDiD=iO22U22UU2常州机电职业技术学院模拟电子技术与应用(3)性能参数1）输出电压平均值U022220.9OUUU2）整流二极管正向平均电流ID20.452ODLIUIR3）最大反向电压URM22RMUUtotototo2323Im2233uOu2uDiD=iO22U22UU2常州机电职业技术学院模拟电子技术与应用(4)桥式整流的优点:桥式整流电路与单相半波整流电路和单相全波整流电路相比，其明显的优点是输出电压较高，纹波电压较小，整流二极管所承受的最大反向电压较低，并且因为电源变压器在正负半周内都有电流流过，所以变压器绕组中流过的是交流，变压器的利用率高。在同样输出直流功率的条件下，桥式整流电路可以使用小的变压器，因此，这种电路在整流电路中得到广泛应用。常州机电职业技术学院模拟电子技术与应用(5)简化画法+uoRLio~+u2(6)整流桥把四只二极管封装在一起称为整流桥~~常州机电职业技术学院模拟电子技术与应用4.电容滤波电路(1)滤波电路的基本形式CRLLRL(a)电容滤波(b)电感滤波常州机电职业技术学院模拟电子技术与应用(2)电路和工作原理io+uo=ucRLV1V4V3V2+uV导通时给C充电，V截止时C向RL放电；滤波后uo的波形变得平缓，平均值提高。电容充电电容放电C常州机电职业技术学院模拟电子技术与应用(3)波形及输出电压2O2UU当RL=时：OtuO222U当RL为有限值时：2O229.0UUU通常取RC越大UO越大2)5~3(LTCR为获得良好滤波效果，一般取：(T为输入交流电压的周期)UO=1.2U2RL=常州机电职业技术学院模拟电子技术与应用5.其他形式滤波1)电感滤波RLL~+u2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上电感越大，滤波效果越好常州机电职业技术学院模拟电子技术与应用2)型滤波LC1RL~+u2C2C1、C2对交流容抗小L对交流感抗很大负载电流小时常州机电职业技术学院模拟电子技术与应用四、技能训练1.单相整流滤波电路仿真测试V110V50Hz0DegD11N5401RL1kXSC1ABExtTrig++__+_U1DC10M4.186V+-120图4-1-9单相半波整流电路仿真测试常州机电职业技术学院模拟电子技术与应用1)观察输出电压波形，解析电路工作过程2)改变输入交流电压值，寻找输出与输入的关系3)改变负载电阻阻值，观察输出电压平均值的变化情况4)用交流毫伏表测试输出电压（纹波电压）常州机电职业技术学院模拟电子技术与应用2.单相桥式整流电路仿真测试1243D11B4B42V210V50Hz0DegXSC1ABExtTrig++__+_RL1kU1DC10M7.973V+-图4-1-10单相桥式整流电路仿真测试常州机电职业技术学院模拟电子技术与应用1)观察输出电压波形，解析电路工作过程2)改变输入交流电压值，寻找输出与输入的关系3)改变负载电阻阻值，观察输出电压平均值的变化情况4)用交流毫伏表测试输出电压（纹波电压）常州机电职业技术学院模拟电子技术与应用3.单相桥式整流滤波电路仿真测试1243D11B4B42V210V50Hz0DegXSC1ABExtTrig++__+_RL1kU1DC10M10.193V+-C110uF图4-1-11单相桥式整流电容滤波电路仿真测试常州机电职业技术学院模拟电子技术与应用1)观察输出电压波形，解析电路工作过程2)保存持电容一定，改变负载电阻阻值，观察输出电压波形与平均值的变化情况3)保存持电阻一定，改变电容量，观察输出电压波形与平均值的变化情况4)测量上述不同情况下输出的纹波电压常州机电职业技术学院模拟电子技术与应用2.单相桥式整流电容滤波电路装配与调试（1）单相桥式整流电路装配与调试图4-1-12单相桥式整流电路常州机电职业技术学院模拟电子技术与应用1)根据原理图（如图4-1-12）进行实际电路装配（二极管采用1N4001，电阻分别采用10、100、1K、10K)。2)分析电路工作过程。3)参数测试常州机电职业技术学院模拟电子技术与应用改变输入电压u2，将数据填入表4-1-1输入输出u2(V)（交流）Uo(V)（直流）Uo波形81215表4-1-1单相桥式整流电路调试数据表常州机电职业技术学院模拟电子技术与应用改变负载电阻，将数据填入表4-1-2表4-1-2单相半波整流电路调试数据表2负载电阻RL（Ω）输出Uo(V)10100100010000常州机电职业技术学院模拟电子技术与应用（2）单相桥式整流电容滤波电路测试1)在图4-1-12中依次接入不同的滤波电容和电阻（表4-1-3）进行测试（调试时输入电压u2始终保持有效值为10V），并将数据填入表4-1-3。2)总结单相桥式整流电容滤波的器件参数与输出输入关系的影响。常州机电职业技术学院模拟电子技术与应用表4-1-5单相桥式整流电容滤波电路测试数据表测量条件输出CRLUo(V)Uo波形47uF10kΩ1kΩ0.1kΩ470uF1kΩ47uF4.7uF常州机电职业技术学院模拟电子技术与应用五练习设计一个能输出电压为6V、输出最大电流为2A的整流滤波电源，试确定电路和器件。常州机电职业技术学院模拟电子技术与应用模块二串联直流稳压电源设计与制作一、学习目标终极目标：能够按参数要求完成串联直流稳压电源的设计与制作。促成目标：1、理解串联稳压电源的工作原理和各元件的作用。2、能根据电路原理图安装调试实际电路。3、理解稳压电源的性能指标常州机电职业技术学院模拟电子技术与应用二、工作任务设计一输出电压为固定12V、输出最大电流大于1A、稳压系数Sv小于0.005、输出电阻小于0.1欧姆,输出纹波电压小于5mV,串联稳压电源，并进行安装调试。常州机电职业技术学院模拟电子技术与应用三、理论知识1．稳压电源的主要性能指标（1）特性指标特性指标指稳压电源的输入电压、输出电压、输出电压调节范围、最大输出电流等。常州机电职业技术学院模拟电子技术与应用（2）质量指标1)稳压系数S(电压调整率)稳压系数定义为：当负载保持不变，输出电压相对变化量与输入电压相对变化量之比，即LROOII△U/USv常数△U/U常州机电职业技术学院模拟电子技术与应用2)输出电阻RO当输入电压UI（指稳压电路输入电压）保持不变，由于负载变化而引起的输出电压变化量与输出电流变化量之比，即常数IVOOoIVR输出电阻反映了稳压输出受负载变化的影响常州机电职业技术学院模拟电子技术与应用3)输出纹波电压指叠加在输出直流电压上的交流分量，可用交流毫伏表进行测量（略有误差），其数值一般很小（毫伏级）。常州机电职业技术学院模拟电子技术与应用2．稳压管稳压电路123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:25-May-2008SheetofFile:E:\ly\MyDesign1.ddbDrawnBy:RLRCVUzVSu2u1+__+_++_+_+UoUiURI0IRIZ温压原理温压电路图4－2－1常州机电职业技术学院模拟电子技术与应用3．串联型线性稳压电路串联式稳压电路的组成：（1）基准电压；（2）比较放大；（3）输出电压取样电路；（4）调整元件UOT+_UI比较放大基准电压Uo取样URFUORL调整元件+–+–(1)组成部分常州机电职业技术学院模拟电子技术与应用因调整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：串联反馈式稳压电路。若因输入电压变化或负载变化而使UO加大,比较放大电路使UB1变小,从而使UO降低.UB1+UIUoRLR3比较放大常州机电职业技术学院模拟电子技术与应用T1调整管R3、T2比较放大R1、RW、R2采样电阻R、UZ基准电压R3T1T2UZRR