交通灯控制器设计实验报告

1、 一、实习目的： 1. 通过实习让学生掌握开关电源整机电路； 2. 能够根据印制电路板画出整机电路图； 3. 能够识别检测开关电源的元器件； 4. 能够正确拆卸和焊接元器件； 5. 会测试主要工作点的阻值、电压和波形； 6. 能够根据故障现象判断故障部位； 7. 能够进行实际故障维修。 二、实训器材： 万用表、开关电源套件、电烙铁、焊锡、吸锡器。 三、实习原理与步骤：1. 认识拆卸、检测元器件。 电阻：5.6，270k，5.1k，270，2.7k，10k，15k。四个色环电阻的识别：第一、二环 分别代表两位有效数的阻值；第三环代表倍率；第四环代表误差。五个色环电阻的识别：第一、二、三环分别代表

2、三位有效数的阻值；第四环代表倍率；第五环代表误差。然后用万用表将两表笔（不分正负）分别与电阻的两端引脚相接测出实际电阻值进行比对。 为了提高测量精度，应根据被测电阻标称值的大小来选择量程。 电容：100uf/400wv，100uf/50，10uf/350，100uf/160，22uf/50v，57pf，47000pf。用万用表进行测量，只能定性的检查其是否有漏电，内部短路或击穿现象。测量时，可选用万用表r10k挡，用两表笔分别任意接电容的两个引脚，阻值应为无穷大。若测出阻值(指针向右摆动)为零，则说明电容漏电损坏或内部击穿。 二极管：1n4007，rg2，fr107。测试前先把万用表的转换开关

3、拨到欧姆档的rx1k档位（注意不要使用rx1档，以免电流过大烧坏二极管），再将红、黑两根表笔短路，进行欧姆调零。正向特性测试，把万用表的黑表笔（表内正极）搭触二极管的正极，红表笔（表内负极）搭触二极管的负极。若表针不摆到0值而是停在标度盘的中间，这时的阻值就是二极管的正向电阻，一般正向电阻越小越好。若正向电阻为0值，说明管芯短路损坏，若正向电阻接近无穷大值，说明管芯断路。短路和断路的管子都不能使用。 反向特性测试，把万且表的红表笔搭触二极管的正极，黑表笔搭触二极管的负极，若表针指在无穷大值或接近无穷大值，管子就是合格的。反之则不合格。 三极管：j9817，c1815(npn)，a1015(pn

4、p)。(a)判定基极。用万用表r100或r1k挡测量三极管三个电极中每两个极之间的正、反向电阻值。当用第一根表笔接某一电极，而第二表笔先后接触另外两个电极均测得低阻值时，则第一根表笔所接的那个电极即为基极b。这时，要注意万用表表笔的极性，如果红表笔接的是基极b。黑表笔分别接在其他两极时，测得的阻值都较小，则可判定被测三极管为pnp型管；如果黑表笔接的是基极b，红表笔分别接触其他两极时，测得的阻值较小，则被测三极管为npn型管。(b)判定集电极c和发射极e。(以pnp为例)将万用表置于r100或r1k挡，红表笔基极b，用黑表笔分别接触另外两个管脚时，所测得的两个电阻值会是一个大一些，一个小一些。

5、在阻值小的一次测量中，黑表笔所接管脚为集电极；在阻值较大的一次测量中，黑表笔所接管脚为发射极。2. 整机方框图（框图简介）市电经抗干扰、整流后由串联的c1 与c2 滤波后得到+310v 直流电压，在c1 与c2 上各形成对称的、约+155v的电压。辅助电源电路得到+310v电压后，开始工作产生辅助电压，并加到pwm脉冲产生电路。在开机电路控制下，pwm电路产生相位相反的两个脉冲，经驱动电路通过脉冲驱动变压器t3，在l1与l2中分别产生相位相反的两个驱动脉冲，分别驱动开关管1和开关管2轮流工作于开关状态。开关管1导通时，开关管2截止。c1上的+155v电压通过开关管1、t4初级绕组、c3回到c1

6、负极构成回路，在t4初级产生由上而下的电流。开关管2导通时，开关管1截止。c2上的+155v电压通过c3、t4初级绕组、开关管2、经地回到c2负极构成回路，在t4初级产生由下而上的电流。t4为功率变换变压器，是开关电源中体积最大的元件。t4初级中流过的相反方向的电流，由次级各绕组经整流得到不同的输出电压，为负载提供电源。稳压控制电路从输出电压中取出样品电压，与基准电压相比较，产生误差电压，经稳压控制电路送到pwm 脉冲产生电路，调整输出脉冲的宽度或频率；再经驱动电路调整两只开关管的导通时间或频率，使流过t4初级的电流改变，从而调整输出电压3. 整机电路原理图 整流滤波后的+310v电压，通过启

7、动电阻1r1加到开关管（场效应管）g12的栅极（控制极），使开关管微导通，产生一个微弱的漏极电流i d，这一电流是由整流滤波后的+310v通过开关变压器初级56绕组和开关管源极、漏极产生的。这个电流虽然很弱，但它是一个突变增大的电流，在56绕组两端必然产生5正6负的感应电动势，从而使反馈绕组78上也产生7正8负的感应电动势。这一感应电动势通过1r7、1c3、1d4反馈电路，加至开关管的栅极，使栅极电压进一步增大，又引起场效应管更大的漏极电流，又使78 绕组产生更大的反馈电压，并对1c3 进行充电，使1c3 产生左负右正的电压。这是一个正反馈过程。如此反复，很快会使开关管g12 由截止状态越过放

8、大状态进入饱和状态。开关管饱和导通之后，由于初级56绕组（储能绕组）的电感量很大，因此，开关管漏极和源极的电流仍将增长一段时间，开关变压器初级56绕组中的电流缓慢增大。当56绕组中的电流不再增加时，反馈绕组78绕组中的感应电动势为零，1c3由原来左负右正的充电状态通过1d4放电，为下一次充电做准备。这个放电过程将使开关管的栅极电压下降，引起开关管退出饱和状态，漏极电流开始减小，56绕组中就产生反向感应电动势5负6正，反馈绕组78间也将产生反向感应电动势7 负8 正，并通过1r7、1c3、1d4 加到开关管的栅极，使栅极电压进一步减小。减小的栅极电压使开关管源极电流变得更小，又使反馈绕组78产生

9、更大的反向反馈电压，并变为负电位（这正是当开关管进入振荡状态时，测控制极电位总有-0.3v的原因）。这个过程也是一个正反馈过程。如此反复，很快会使开关管g12由饱和状态越过放大状态进入截止状态。开关管截止之后，各绕组感应电动势也为零，电路变回到初始状态。+310v 直流电经1r1加到开关管控制极，使开关管控制极电位再次升高后再一次微导通，进入下一次饱和与截止过程。就这样，开关管周而复始地重复上述过程，反复导通与截止，形成自激振荡进行工作。这里特别说明一点，在开关管突然导通后，在开关变压器56 绕组中的电流不是突然增大的，因为56 绕组是一个电感量很大的线圈，在突然增大的电流作用下能产生较大的反

10、向感应电流（略比原电流小），这个电流与原电流互相抵消，使从56绕组中流过的电流不能突然增长。随着导通时间加长，56绕组中流过的电流将越来越大。当然这是一个瞬间的过程。在上图中开关管g12在导通期间，电流流过开关变压器56绕组，根据变压器原理可知,在次级21和24中也产生2正1负与2正4负的感应电动势，二极管d13和d19因反偏而截止，不向负载供电，56 绕组中流过的电流（电能）以磁场能的形式储存在开关变压器中。当开关管截止时，在次级21 和24 中产生的感应电动势反向，d13、d19 因正偏而导通，开关变压器初级56 绕组储存的磁能转换为电能泄放，经d13 和d19 高频整流，电容1c5 和1

11、c0 平滑滤波后，得到输出电压，并向负载供电。由于21和24绕组匝数不同，整流滤波后输出电压也不同。辅助电源只有两路输出。一路是由d19、1c0 整流滤波输出+b=+12v 的电压，用作主开关电源产生脉冲及驱动电路的工作电压；另一路是由d13、1c5整流滤波输出sb=+5v的电压，经1c5、1l1 和1c6组成的“ 型”滤波器进一步滤波后，通过插接线输送到电脑主板上，作为电脑主板开机电路使用。因sb=+5v是通过一根紫色线送到主板上的，所以也有人称为“紫5v”，又称“待机电源”.从变压器的工作原理来讲，输出电压的高低取决于开关变压器初级56 绕组中电流的大小和时间长短。56 绕组中电流越大，电

12、流流过的时间越长，次级绕组获得的感应电压越高（参考图2-7）。反之，次级绕组获得的感应电压越低。因此，通过控制56绕组中电流流过的时间长短，就可以控制输出电压的高低。g12 进入饱和导通后，导通时间（即脉宽）的长短由脉宽控制电路来控制。也就是说，g12从导通转入截止，是由控制电路实现的。控制电路由取样电路、比较放大电路、基准电压、脉宽调整元件等组成。取样比较电路根据输出电压的高低，与基准电压比较后输出不同的误差电压去控制脉宽调整电路，由脉宽调整电路来调节开关管的导通时间，实现输出电压的稳定。电路上主要采用了光电耦合器pc817和精密稳压器g10及脉宽调制三极管g11组成。脉宽调制由一只三极管g

13、11 来完成。严格来讲，脉宽调制电路是由整个稳压控制电路组成的。当从误差放大电路来的控制电流增大时，三极管g11 导通增强，对开关管g12 控制极的反馈电压分压增强，g12提前截止，电流流过开关变压器56绕组的时间变短，从而使输出电压降低；当从误差放大电路来的控制电流减小时，三极管g11导通减弱，对开关管g12控制极的反馈电压分压减弱，g12导通时间加长，电流流过开关变压器56绕组的时间增长，从而使输出电压升高。整个稳压控制过程可简述如下：当某种原因使sb=+5v升高时，sbu rau kai ka光耦中发光二极管发光光敏管导通g11基极电流g11导通g12提前截止sb，从而实现稳压。当某种原

14、因使sb=+5v降低时，其稳压过程与上述相反。电源中的保护电路主要包括浪涌电流限制电路、尖峰吸收电路、过流保护电路和过压保护电路等4. 主要工作点的测试5. 故障检修 故障现象：通电后没有输出电压，但有输入电压。 故障部位：输入到输出这一段电路。 故障判断：可能是元器件没有焊接好或者有损坏，再有可能是元器件装接有误。 检修方法和步骤：先看元器件外表是否有损坏，看电路连接是否有误，然后用万用表一一测量元件是否能正常工作。 检修结果：输出端二极管有两个接反了，水泥电阻内部已被烧坏。经过更换和改正后电路能正常工作。 四、实习收获和体会：待添加的隐藏文字内容2 经历了13周的焊接学基础实验，我觉得自己学到了很多东西，虽然大1的时候也