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 u2 0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 u2 0时 D1 D3导通D2 D4截止电流通路 A D1 RL D3 B u2 0时 D2 D4导通D1 D3截止电流通路 B D2 RL D4 A 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 UI VC2 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 Doyouunderstand 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1 1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