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串联式直流稳压电源设计目录一、半导体器件的简单识别1.二极管的简单识别与简单测试2.特殊二极管的简单识别与简单测试3.三极管的识别与简单测试二、串联型直流稳压电源组成及稳压原理1.直流稳压电源的基本组成及稳压原理2.稳压电源的性能指标三、串联式直流稳压电源设计方法1.确定变压器容量2．选择整流二极管3.滤波电容C的选择4.稳压电路设计1）电路选择2）确定对整流滤波电路的要求3）选择调整管4）计算取样电阻5）确定基准电压6）设计比较放大器四、串联反馈型晶体管稳压电源设计方法和步骤第一章导体器件的基本知识一、半导体器件的简单识别半导体二极管和三极管是组成分立元件电子电路的核心器件。二极管具有单向导电性，可用于整流、检波、稳压、混频电路中。三极管对信号具有放大作用和开关作用。它们的管壳上都印有规格和型号。1、二极管的简单识别与简单测试普通二极管一般为玻璃封装和塑料封装两种，如图1.1所示。它们的外壳上均印有型号和标记。标记箭头所指向为阴极。有的二极管上只有一个色点，有色点的一端为阳极。若遇到型号标记不清时，我们可以借助万用表的欧姆档简单识别。我们知道，指针式万用表正端（+）红笔接表内电池的负极，而负极（-）黑笔接表内电池的正极。根据PN结正向导通电阻值小，反向截止电阻值大的原理来简单确定二极管的好坏和极性。具体做法是，万用表欧姆档置100R或1KR处，将红、黑两表笔接触二极管两端，表头有一指示；将红、黑两表笔反过来再次接触二极管两端，表头又有一指示。若两次指示的阻值相差很大，说明该二极管单向导电性好，并且阻值大（几百千欧以上）的那次红笔所接为二极管的阳极；若两次指示的阻值相差很小，说明该二极管已失去单向导电性；若两次指示的阻值均很大，则说明该二极管已开路。2、特殊二极管的简单识别与简单测试特殊二极管的种类较多，在此我们只介绍四种常用的特殊二极管。①发光二极管（LED）发光二极管通常是用砷化镓、磷化镓等制成的一种新型器件。它具有工作电压低、耗电少、响应速度快、抗冲击、耐振动、性能好以及轻而小的特点，被广泛应用于单个显示电路或作成七段矩阵式显示器。而在数字电路实验中，常用做显示器。发光二极管图1.2发光二极管符号图1.3发光二极管的外形2AP92CP5a)玻璃封装b)塑料封装图1.1半导体二极管的电路符号如图1.2所示。发光二极管和普通二极管一样具有单向导电性，正向导通时才能发光。发光二极管发光颜色有多种，例如红、绿、黄等，形状有圆形和长方形等。发光二极管出厂时，一根引线做的比另一根引线长，通常，较长的引线表示阳极（+）、另一根为阴极（-），如图1.3所示。若辨别不出引线的长短，则可以用辨别普通二极管管脚的方法来辨别其阳极和阴极。发光二极管正向工作电压一般在1.5V~3V，允许通过的电流为2~20mA，电流的大小决定发光的亮度。电压、电流的大小依器件型号不同而稍有差异。若与TTL组件相连使用时，一般需要接一个470的降压电阻，以防止器件的损坏。②稳压管稳压管有玻璃、塑料和金属外壳封装两种。前者外形与普通二极管相似，如2CW7，后者外形与小功率管相似，但内部为双稳压二极管，其本身具有温度补偿作用，如2CW231。详见1.4。稳压管在电路中是反向连接的，它能使稳压管所接电路两端的电压稳定在一规定的电压范围内，称为稳压值。确定稳压管稳压值的方法有三种：根据稳压管的型号查阅手册得知；在CA4810A型晶体管测试仪上测出其伏案特性曲线获得；通过简单的实验电路可测得稳压管的稳压值，实验电路如图1.5所示。我们改变直流电源电压V，使之由零开始缓慢增加，同时稳压管两端用电流电压表监视。当电压增加到一定值，使稳压管反向击穿，直流电压表指示某一电压值。这时在增加直流电源电压，而稳压两端电压不再变化，则电压表所指示的电压值就是该稳压管的稳压值。③光电二极管光电二极管是一种将光信号转换成电信号的半导体器件，其符号如图1.6(a)所示。在光电二极管的管壳上备有一个玻璃口，以便于接受光。当有光照时，其反向电流随光照强度的增加而正比上升。光电二极管可用于光的测量。当制成大面积的光电二极管时，可作为一种能源，称为光电池。④变容二极管变容二极管在电路中能起到可变电容的作用，其结电容随反向电2CP52CW231图1.4稳压二极管（a）符号（b）塑料封装（c）金属外壳封装VR*3.3KOV2CW7图1.5测试稳压管稳压值的实验电路R*可调限流电阻阴极阳极阳极阴极（b）变容二极管图1.6光电二极管和变容二极管符号（a）光电二极管压的增加而减小。变容二极管的符号如图1.6(b)所示。变容二极管主要用于高频电路中，如变容二极管调频电路。二、三极管的识别与简单测试三极管主要有NPN型和PNP型两大类。通常我们可以根据命名法从三极管管壳上的符号识别出它的型号和类型。例如，三极管管壳上印的是3DG6，表明他是NPN型高频小功率硅三极管。同时，我们还可以从国生三极管管壳上色点的颜色来判断出管子的电流放大系数β值的大致范围。以3DG6为例，若色点为黄色，表示β在30～60之间；绿色表示β值在50～110之间；蓝色，便是β值在90～160之间；白色，表示β值在140～200之间。但是也有的厂家并非按此规定，使用时要注意。当我们从管壳上知道它们的类型和型号以及β值后，还应进一步辨别它们的三个电极。对于小功率三极管来说，有金属外壳封装和塑料封装两种。金属外壳封装的，如果管壳上无定位销，那么将管底朝上，从定位销起，按顺时针方向，三根电极一次为e、b、c。如果管壳上有定位销，且三根电极在半圆内，我们将有三根电极的半圆置于上方，按顺时针方向，三根电极依次为e、b、c，如图1.7所示。塑料外壳封装的，我们面对平面，三根电极置于下方，从左到右，三根电极依次为e、b、c，如图1-7（b）所示。对于大功率三极管，外形一般分为F型和G型两种，如图1.8所示。F型管，从外形上只能看到两根电极。我们将管底朝上，两根电极置于左侧，则上为e，下为b，底座为c。G型管的三个电极一般在管壳的顶部，我们将管底朝下，三根电极置于左方，从最下面的电极开始，顺时针方向，依次为e，b，c。三极管的管脚必须正确确认，否则，接入电路不但不能正常工作，还可能烧坏管子。当一个三极管没有任何标记时，我们可以用万用表来初步确定该三极管的好坏及其类型（NPN型还是PNP型），以及辨别出e，b，c三个电极。1、先判断基极b和三极管类型将万用表欧姆档置于“R×100”或“R×1K”处，先假设三极管的某极为“基极”，并将黑笔接在假设的基极上，再将红笔先后接在其余两个电极上，如果两次测得的电阻值都很大（或者很小），约为几千欧至几十千欧（或约为几百欧至几千欧），而对换表笔测得两个电阻值都很小（或都很大），则可确定假设的基极是正确的。如果两次测得的电阻值是一大一小的测试。最多重复两次就可找出真正的基极。当基极确定以后，将黑笔接基极，红笔分别接其他两级。此时，若测得的电阻值都很小，则该三极管为NPN型管；反之，bce定位销ebc3DG6ebc（a）金属外壳封装（b）塑料外壳封装图1.7半导体三极管电极的识别b底座为cebec（a）F型大功率管（b）G型大功率管图1.8F型和G型管脚识别则为PNP型管。2、再判断集电极c和发射极e。以NPN型管为例，把黑笔接到假设的集电极c上，红笔接到假设的发射极e上，并且用手捏住b和c极（不能使b、c直接接触），通过人体，相当于在b、c之间接入偏置电阻。读出表头所示c、e间的电阻值，然后将红、黑表笔反接重测。若第一次电阻值比第二次小，说明原假设成立，黑笔所接为三极管集电极c，红表笔所接为三极管发射极e。因为c、e间电阻值小，说明了通过万用表的电流大，偏置正常。以上介绍的是比较简单的测试，要想进一步精确测试可以借助与JT-1型晶体管图示仪，它能十分清晰地显示出三极管的输入特性曲线以及电流放大系数β等。第二章、串联型直流稳压电源组成及稳压原理1、直流稳压电源的基本组成1)直流稳压电源的基本组成直流稳压电源一般由电源变压器、整流滤波电路及稳压电路所组成，基本电路如图2.1所示。2）直流稳压电源各部分电路的作用①电源变压器电源变压器的作用是将电网V220的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压。②整流电路利用具有单向导电性能的整流元件如二极管，将交流电转换成单向脉动直流电的电路称为整流电路。在图2.1所示电路中，整流二极管14~DD组成单相桥式整流电路。③电容滤波电路整流电路可以将交流电转换为直流电，但脉动较大，在某些应用中如电镀、蓄电池充电等可直接使用脉动直流电源。但许多电子设备需要平稳的直流电源，这时在整流电路后面还需加滤波电路将交流成分滤除，以得到比较平滑的输出电压。滤波通常是利用电容或电感的能量存储功能来实现的。④稳压电路调整管1T与负载电阻相串联，组成串联式稳压电路，2T与稳压管ZD组成采样比较放大电路，当稳压器的输出负载变化时，输出电压oV基本保持不变。TT1CR4++V1V2D1D2D4D3+ViR3R1R2C3C1-T2+-Rp+-VoRL+-Vz+-VFIB2IB1IC2VC2+-VCE2+-2Dz图2.1单相桥式整流电路3）直流稳压电源各部分的工作原理①取样环节：由1R、PR及2R组成的分压电路构成，它将输出电压oV的一部分作为取样电压FV，送到比较放大环节。②基准电压：由稳压二极管ZD和电阻3R构成基准电压电路，为2T发射极提供一个稳定的基准电压ZV，作为调整、比较的标准。③比较放大环节：由2T和4R组成，其作用是将取样电压FV与基准电压ZV之差放大后控制调整管1T。④调整环节：由工作在线性放大区的功率管1T与负载电阻相串联，组成串联式稳压电路，1T的基极电流1BI受比较放大管2T集电极输出电压控制，改变2T集电极输出电压，可使1BI和1T管的集、射电压1CEV发生变化，从而达到自动稳定输出电压的目的。稳压过程如下：当输入电压iV不变而输出负载发生变化（负载电阻变化）引起输出电压oV减小时，取样电压FV相应减小，使2T管的基极电流2BI和集电极电流2CI随之减小，引起2T管的集电极电位2CV增加，于是1T管的基极电位增加，使得1CI增加，使oV保持基本稳定。电路的稳压过程为：222CCBBEFoVIIVVV11111BEBBCoVVIIV同理，当iV或负载发生变化使oV增加时，调整过程相反，使oV保持基本不变。从上述调整过程可以看出，该电路是依靠电压负反馈来稳定输出电压的。2、稳压电源的性能指标1）稳压系数指负载不变，稳压器输出直流电压oV的相对变化量oV与输入电网电压iV的相对变化量iV之比。即iiooVVVVS//2）电网调整率指输入电网电压由额定值变化%10时，稳压电源输出电压的相对变化量。一般稳压电源的网调整率小于或等于1%。3）负载调整率在额定电网电压下，负载电流由零变到最大时，输出电压的最大相对变化量，常用百分数表示。4）输出电阻在额定电网电压下，由于负载电流变化LI引起输出电压变化oV，输出电阻为LooIVR()5）最大纹波电压在额定输出电压和负载电流下，输出电压的纹波（包括噪声）的绝对值大小，通常以峰-峰值或有效值表示。6）纹波系数稳压电源在额定负载电流下，输出纹波电压的有效值~V与输出直流电压oV之比。即%100~oVV。第三章串联式直流稳压电源设计方法1.确定变压器容量电网上单相交流电的有效值为220V，而通常需要的直流电压值远低于此值（通常直流电源为5V6V9V12V、、、），因此，先用变压器进行降压，将220V的交流电变成合适的交流电后再进行交、直流转换，故在稳压电源设计中，变压器容量的选择是十分重要的。1)确定变压器次级线圈电流和次级电压有效值整流电路如图3-1所示，在设计整流电路时，为了合理的选用或绕制变压器，需对其容量进行计算，在纯电阻负载情况下，变压器副边电压的有效值LLVVV11.19.02变压器副边电流的有效值LLLLLIRVRVI11.111.12在如图3-2所