直流稳压电源制作与调试.ppt

直流稳压电源的组成,黑龙江农业工程职业学院 自动化系,1,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稳压电源。 这类电源可以将频率为50HZ、有效值为220V的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。,2,3,电源变压器: 将交流电网电压u1变为合适的交流电压u2。,整流电路: 将交流电压u2变为脉动的直流电压u3。,滤波电路: 将脉动直流电压u3转变为平滑的直流电压u4。,稳压电路: 清除电网波动及负载变化的影响,保持输出电压uo的稳定。,4,单相整流电路,6,单相整流电路,整流电路的任务： 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:单相半波、全波、桥式和倍压整流等。,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理,u2 0 时，二极管导通。,忽略二极管正向压降： uo=u2,u20时，二极管截止,输出电流为0。,uo=0,8,(4)输出电压平均值（Uo）：,(1) 输出电压波形：,(3)二极管上承受的最高电压：,(2)二极管上的平均电流：,ID = IL,9,单相全波整流电路的工作原理,(4) uo平均值Uo：,Uo=0.9U2,(1) 输出电压波形：,(2) 二极管上承受的最高电压：,(3) 二极管上的平均电流：,10,单相桥式整流电路的工作原理,桥式整流电路,u2正半周时电流通路,11,桥式整流电路,u0,u2负半周时电流通路,12,u20 时,D1,D3导通 D2,D4截止 电流通路: A D1 RLD3B,u20 时,D2,D4导通 D1,D3截止 电流通路: B D2 RLD4A,桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形,滤波电路,14,滤波电路,滤波电路的结构特点: 电容与负载 RL 并联，或电感与负载RL串联。,交流 电压,脉动 直流电压,直流 电压,原理：利用储能元件电容两端的电压(或通过电感中的电流)不能突变的特性, 滤掉整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。,15,电容滤波电路,以单向桥式整流电容滤波为例进行分析，其电路如图所示。,一、滤波原理,16,1. RL未接入时(忽略整流电路内阻),充电结束,没有电容时的输出波形,17,2. RL接入（且RLC较大）时 (忽略整流电路内阻),电容通过RL放电，在整流电路电压小于电容电压时，二极管截止，整流电路不为电容充电，uo会逐渐下降。,18,整流电路的输出电流iD,只有整流电路输出电压大于uo时，才有充电电流iD 。因此整流电路的输出电流是脉冲波。,可见，采用电容滤波时，整流管的导通角较小。,19,20,电容充电时，电容电压滞后于u2。,RLC越小，输出电压越低。,3. RL接入（且RLC较大）时 (考虑整流电路内阻),21,(2) 流过二极管瞬时电流很大。,RLC 越大 Uo越高 负载电流的平均值越大 ; 整流管导电时间越短 iD的峰值电流越大,故一般选管时，取,二、电容滤波电路的特点,(1) 输出电压 Uo与放电时间常数 RLC 有关。,RLC 愈大 电容器放电愈慢 Uo(平均值)愈大,22,输出波形随负载电阻 RL 或 C 的变化而改变, Uo 和S 也随之改变。,如: RL 愈小( IL 越大), Uo下降多, S 增大。,结论：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。,(3) 输出特性(外特性),稳压电路,24,稳压电路,稳压管,稳压电路,开关型,稳压电路,线性,稳压电路,常用稳压电路,(小功率设备),以下主要讨论线性稳压电路。,电路最简单，但是带负载能力差，一般只提供基准电压，不作为电源使用。,效率较高，目前用的也比较多，但因学时有限，这里不做介绍。,25,串联反馈式稳压电路,一、电路结构的一般形式,1. 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化量扩大（1+）倍。,实际上是射极输出器，Uo=UZ-UBE 。但带负载的能力比稳压管强。,26,两个主要缺点：,(1) 稳压效果不好。,Uo=UZ UBE,(2) 输出电压不可调。,改进的方法：在稳压电路中引入带电压负反馈的放大环节。,27,串联式稳压电路由基准电压、比较放大、取样电路和调整元件四部分组成。,2. 具有放大环节的串联型稳压电路,28,调整元件T：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。,比较放大器：可以是单管放大电路，差动放大电路，集成运算放大器。,基准电压：可由稳压管稳压电路组成。取样电路取出输出电压UO的一部分和基准电压相比较。,29,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。,30,一种实际的串联式稳压电源,二 、稳压原理,当 UI 增加或输出电流减小使 Uo升高时,31,三 、输出电压的确定和调节范围,32,四 、影响稳压特性的主要因素,2. 流过稳压管的电压随 UI 波动，使UZ 不稳定，降低了稳压精度。,1. 电路对电网电压的波动抑制能力较差。例：UIVC2 Uo ,3. 温度变化时，T2组成的放大电路产生零点漂移，时输出电压的稳定度变差。,33,五、改进措施,在运放理想条件下:,1. 选用差动放大器或运放构成的放大器代替T2管构成的放大器，可以解决零点漂移的问题。,34,采用辅助电源(比较放大部分的电源)。 用恒流源负载代替集电极电阻以提高增益。 4.调整管采用复合三极管以扩大输出电流的范围。,35,七、串联反馈式稳压电路缺点,损耗 (P=UCE IL) 大 电源的效率 ( =Po/Pi=UoIL/UiIi) 较低,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:,手工制作直流稳压电源方法,内 容,1、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）； 2、手工绘制印制板图（在坐标纸中完成）； 3、手工制作印制板（誊印、腐蚀、钻孔、上锡、焊接）； 4、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）。 5、按惯例撰写实习报告。,稳压,比较放大,Do you understand?,手工绘制印制板图,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、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。 手工绘制印刷电路板图的具体方法： 1、反复消化电路图的组成，熟悉实现电路器件的封装关系； 2、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，各元器件之间的正确连接至关重要。 3、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,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： 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； 2、用冲子在焊盘、过孔中心点敲一下，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）； 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； 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及时取出电路板，以防油漆脱落后腐蚀掉有用的线路）； 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）； 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。 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 试 电 路,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： 1、人为改变器件参数，如改变型号、固定参数值、电位器、耐