供料单元的安装与调试课程设计

《可调集成直流稳压电源装配与测量》课程设计课题可调集成直流稳压电源安装主讲教师知识目标：1.选择变压器、整流二极管、滤波电容及集成稳压器来设计直流稳压电源。2.掌握直流稳压电源的调试及主要技术指标的测试方法。能力目标：1．能够正确合理的选择元器件，包括电阻电容等器件；2．会使用电烙铁来焊接电路；教学目标3.掌握直流稳压电源的调试以及指标测试；4．能够判断直流稳压电源常见故障，并能进行排除故障。素质目标：1．组装电路过程中严格遵守安全操作规程，时刻注意安全用电。2．培养学生质量第一的理念，懂得使用质量管理中5S管理法进行操作，培养团队合作、互利互惠的精神。教学重点元器件的正确选择；直流稳压电源的调试与指标测试；故障的排除。教学难点直流稳压电源的调试与指标测试；故障的排除。教学活动课教时学分方配法与手段教1教学课室活时动讲一解：法明教学过程1确工作任务教学活动二：分析电路原理3多课媒时体教2室3教学活动三：元器件的认知及工作准备6实课训时室演示法实际操作法教学活动四：电路的安装8实课训时室演示4法实际操作法教学活动五：电路的调试与检测4实课训时室演示5法实际操作法教学活动六：交付验收、总结评价2教课室时6讲解法作业与布置作业：可调直流稳压电源其它的性能指标。论预习1.讲课解下法完板成书作设业计内容教学活动一：明确工作任务学习过程：请阅读工作任务单，查阅相关的元器件说明。列写电路图中所涉及到的元器件名称，简述元器件的使用方法及完成“可调集成直流稳压电源安装与调试”工作任务的步骤。一、给出电路图给任务“可调集成直流稳压电源安装与调试”工作任务单工程名称可调集成直流稳压电源安装工期4天接收单位接收人请按下面电路原理图实施可调集成直流稳压电源安装与调试的制作任务验收人二、列写完成“可调集成直流稳压电源的安装”工作任务所需元器件及材料清单元器件及材料清单序号名称型号规格数量备注知识链接1电路元器件明细表2.安全教育电气设备的绝缘电阻要勤检测；移动的电气设备，使用前要察看其绝缘是否良好；遇雷雨天气，不要在大树下躲雨，不要站在高处，不要接听手机，更不应手持金属物件；使用室外天线时，应装避雷器或防雷用的转换开关；任何电气设备在未确认无电以前，应一律视为有电，不要随便触及；尽量避免带电操作，尤其是手潮湿时；使电热器具时，人不要离开并防烫伤；“弱电”线路要与“强电”线路分开敷设，以防“强电”窜入“弱电”；不准乱拉乱接；禁止使用“一线一地”的安装方式；不盲目信赖开关或控制装置，只有拔下用电器才是最安全的。教学活动二：分析电路原理学习过程：识读电路原理图，分析电子钟的工作原理问答题1.你能看懂电子钟电路原理图吗？试写出其工作原理。知识链接直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出的直流电压的装置，它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成，见图2-1:图2-1直流稳压电源方框图电网供电电压交流220V（有效值）50Hz，要获得低压直流输出，首先必须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压。降压后的交流电压，通过整流电路变成单向直流电，但其幅度变化大（即脉动大）。由于此脉动的直流电压还含有较大的纹波，脉动大的直流电压须经过滤波从而得到平滑的支流电压。脉动小的直流电，即将交流成分滤掉，保留其直流成分。但这样的电压还随电网电压波动（一般有正负10%左右的波动），负载和温度的变化而变化。因而在整流、滤波电路之后，还需接稳压电路。稳压电路的作用是当电网电压波动、负载和温度变化时，维持输出直流电压的稳定。当负载要求功率较大，效率较高时，常采用开关稳压电源。滤波后的直流电压，再通过稳压电路稳压，便可得到基本不受外界影响的稳定直流电压输出，供给负载RL。（1）电源变压器电源变压器：是降压变压器，它将电网220V交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定。（2）整流电路整流电路：是利用整流二极管的导通特性将交流电压转换为单一方向的半波电压。根据整流二极管连接形式的不同，又可半波整流电路和桥式整流电路。整流电路中的二极管的选择。因为变压器的副边电压为15V，所以桥式整流电路中的二极管承受的最高反向电压15V，桥式整流电路中二极管承受的最高平均电流0.3A。查手册选整流二极管IN4001，其参数为：反向击穿电压,最大整流电流。（3）滤波电路滤波电路：可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压。交流电经整流电路后可变为脉动直流电流，其中含有较大的交流分量，为了使设备能用上纯净的直流电，还必须用滤波电路滤除脉动电压中的交流成分。滤波电路一般由电抗元件组成，如在负载电阻的两端并联上电容器C，或在负载中串联上电感器L，或由电容，电感组合而成的各种复式滤波电路。本设计选用一个2200μF的大容量电解电容C1和一个0.1μF的小电容量涤纶CL11型电容C2并联滤波。（4）稳压电路稳压电路：稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压和负载的变化而变化。经过整流和滤波后的直流电压，会由于交流电网电压的波动以及负载电阻的变动而发生变化。在绝大多数情况下，这种输出电压的变化波动显得太大，仍需要进一步对其稳定，这就需要采用稳压电路。因为要求输出电压可调，所以选择三端可调式集成稳压器。可调式集成稳压器，常见主要有CW317、CW337、LM317、LM337。317系列稳压器输出连续可调的正电压，337系列稳压器输出连可调的负电压，可调范围为1.2V～37V，最大输出电流为1.5A。稳压内部含有过流、过热保护电路，具有安全可靠，性能优良、不易损坏、使用方便等优点。LM317其特性参数：输出电压可调范围：1.2V～37V输出负载电流：1.5A输入与输出工作压差：3～40V能满足设计要求,故选用LM317组成稳压电路。教学活动三：元器件的认知及工作准备学习过程：根据可调集成直流稳压电源电路原理图，领取完成这项工作所需的工具、仪器仪表、元器件和材料，学习查阅原器件手册的方法；学习正确识别、筛选、检测元器件的方法，为工作原理的分析奠定基础。结合所领取的工具、仪器仪表、元器件和材料，试回答以下问题:一.请你写出所领取的元器件名称，画出所对应的元器件符号。序号元器件名称电气符号二.电阻的阻值的识别按发放的电阻识别板，识别板上的电阻阻值并且写记录纸中。三.电容识别按发放的电容识别板，识别板上的电容容值并且写记录纸中。知识链接（1）电阻器电阻器阻值的识别。电阻器阻值的表示方法有字标标注法和色环表示法两种。使用字标标注法标注的电阻器比较直观，但在电阻器的生产、装配和电子设备维修时，都不太方便，特别是维修时的识别很不清晰。色环表示法的电阻器，无论是生产，还是装配与维修中的识别都很方便，所以使用比较普遍。A.直接表示法的金属膜电阻器，其外形颜色一般为绿色；直接表示法的碳膜电阻器，其外形颜色一般为米色；色环表示法的金属膜电阻器，其外形颜色一般为淡蓝色。B.四道色环的电阻器一般为碳膜电阻器，其电阻器的底色为米色。C.底色为淡蓝色的四道色环的电阻器，则为金属膜材料的电阻器。D.五道色环的电阻器都为金属膜材料的电阻器，与电阻器的底色无关。电阻器的功率与电阻器的外形大小有直接关系，一般来说，电阻器的功率越大，其外形体积也越大。电阻器的功率是指：流过电阻器的平抱均电流与工作电压的乘积，单位为“瓦”，用字母“W”表示，即1W=1V·A。电阻器的功率止前分为1/16W、1/8W、1/4W、1/2W、1W、2W、3W、5W、8W、10W等。（2）电位器合成碳膜电位器：是目前使用最多的一种电位器。其电阻体是用碳黑、石墨、石英粉、有机粘合剂等配制的混合物，涂在胶木板或玻璃纤维板上制成的。优点：分辨率高、阻值范围宽；缺点：滑动噪声大、耐热耐湿性不好。品种：有普通合成碳膜电位器、带开关小型合成碳膜电位器、单联带开关（无开关）电位器、双联同轴无开关（带开关）电位器、双联异轴无开关（带开关）电位器、小型精密合成碳膜电位器、推拉开关合成碳膜电位器、直滑式合成碳膜电位器、精密多圈合成碳膜电位器等。（3）电解电容有极性铝电解电容器分别用两层铝箔作为电容器的正、负极板，在正、负极板上分别引出引脚，在两铝箔之间用绝缘纸隔开，使电容器的两极板绝缘，将整个铝箔紧紧地卷起来，浸渍电解质，装入外壳中；为了保持电解质溶液不泄漏、不干涸，在铝外壳的口部用橡胶塞进行密封，如图2-7-4(b)所示。电解电容器在电路图中的图形符号，如。适用于电源滤波、低频耦合、去耦、旁路等场合。铝电解电容器价格低，常用于电源滤波、低频耦合、去耦和旁路等场合。但不宜长久存放。（4）变压器变压器是变换电压、电流和阻抗的器件，它在电源和负载之间进行直流隔离，以最大限度地传输能量。一般变压器主要由铁芯和线圈（也称绕组）两部分构成。线圈有两个或多个绕组，接交流电源（信号源）的线圈为初级线圈，与负载相连的线圈为次级线圈。变压比：变压器初、次级绕组的端电压之比为变压比，简称变比。变比大于1的变压器为降压变压器；变比小于1的变压器为升压变压器;变比等于1的变压器为隔离变压器。（5）二极管二极管(diode)又称晶体二极管,简称二极管。在半导体二极管内部有一个PN结两个引线端子，这种电子器件按照外加电压的方向，具备单向导电性。一般来讲，晶体二极管是一个由p型半导体和n型半导体烧结形成的p-n结界面。在其界面的两侧形成空间电荷层，构成自建电场。当外加电压等于零时，由于p-n结两边载流子的浓度差引起扩散电流和由自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态，这也是常态下的二极管特性。就原理而言，从输入交流中得到输出的直流是整流。以整流电流的大小（100mA）作为界线通常把输出电流大于100mA的叫整流。面结型，最高反向电压从25伏至3000伏分A～X共22档。分类如下：①硅半导体整流二极管2CZ型、②硅桥式整流器QL型、③用于电视机高压硅堆工作频率近100KHz的2CLG型。（6）晶体管三极管又称“晶体三极管”或“半导体三极管”或“晶体管”，在电路中常用英文缩写“Q”、“T”或“VT”来表示。三极管由两个PN结组成，有三个电极，分别为基极（B）、发射极（E）和集电极（C），结构图和符号如下图为NPN型管。（7）稳压器集成稳压器又叫集成稳压电路，将不稳定的直流电压转换成稳定的直流电压的集成电路，用分立元件组成的稳压电源，固有输出功率大，适应性较广的优点，但因体积大焊点多可靠性差而使其应用范围受到限制，近年来，集成稳压电源已得到广泛应用，其中小功率的稳压电源以三端式串联型稳压器应用最为普遍。三端可调式集成稳压器只需外接两只电阻即可获得各种输出电压。代表产品有LM317/LM337等。教学活动四：电路的安装学习过程按PCB图所示，制作好电路板。安装时，先安装比较小的原件，所以先安装整流电路，在安装稳压电路，最后再装上电路（电容）。安装时要注意，二极管和电解电容的极性不要接反。1.练习焊接五步法。（2课时）2.填写印制板装配工艺卡片。（同学们自己先讨论）3.安装记录序号布件焊接用时最终成绩工艺规范性工艺规范性用时知识链接1.电烙铁电烙铁的使用的具体的方法是：首先用锉刀把烙铁头按需要锉成一定的形状，然后接上电源，当烙铁头温度升至能熔锡时，将锡丝涂在烙铁头上即可。（1）、检查烙铁的电源线连接是否良好，是否有破损。（2）、检查烙铁芯是否能正常工作。具体的方法是，用万用表检测烙铁芯内阻值来判断其好坏。烙铁芯的功率不同，其内阻也不同。25W的烙铁芯的阻值约为2kΩ，35W的烙铁芯的阻值约为1.5kΩ,45W的烙铁芯的阻值约为1kΩ，75W的烙铁芯的阻值约为0.6kΩ，100W的烙铁芯的阻值约为0.5kΩ。（3）、焊盘处理有的焊盘由于长时间暴露在空气中已经氧化变色，这种焊盘在焊接时会形成“坏点”，需要进行处理后再进行焊接。处理方法：①可以用橡皮将其擦掉，②用烙铁头蘸些助焊剂涂抹在焊盘上，并用烙铁加热一段时间。2.焊料焊料是指易熔金属及其合金，它能使元器件引线与印制电路板的连接点连接在一起。焊料的选择对焊接质量有很大的影响。在锡(Sn)中加入一定比例的铅(Pb)和少量其它金属可制成熔点低、抗腐蚀性好、对元件和导线的附着力强、机械强度高、导电性好、不易氧化、抗腐蚀性好、焊点光亮美观的焊料，故焊料常称做焊锡。3.助焊剂助焊剂是一种不可缺少的材料，它有助于清洁被焊面，防止焊面氧化，增加焊料的流动型，使焊点易于成型。常用助焊剂分为：无机助焊剂、有机助焊剂和树脂助焊剂。焊料中常用的助焊剂是松香，在较高的要求场合下使用新型助焊剂—氧化松香。4.手工焊接操作的基本步骤下面介绍的五步操作法有普遍意义。①、准备施焊：首先把被焊件、锡丝和烙铁准备好，处于随时可焊的状态。即右手拿烙铁（烙铁头应保持干净，并吃上锡），左手拿锡丝处于随时可施焊状态。如图所示。②、加热焊件：把烙铁头放在接线端子和引线上进行加热。应注意加热整个焊件全体，例如，图中导线和接线都要均匀受热。③、送入焊丝：被焊件经加热达到一定温度后，立即将手中的锡丝触到被焊件上使之熔化适量的焊料，。注意焊锡应加到被焊件上与烙铁头对称的一侧，而不是直接加到烙铁头上。④、移开焊丝：当锡丝熔化一定量后（焊料不能太多），迅速移开锡丝，⑤、移开烙铁：当焊料的扩散范围达到要求，即焊锡浸润焊盘或焊件的施焊部位后移开电烙铁。撤离烙铁的方向和速度的快慢与焊接质量密切有关，操作时应特别留心仔细体会。5.元器件引脚成形元器件在印刷板上的排列和安装方式有两种，一种是立式，另一种是卧式。元器件引线弯成的形状是根据焊盘孔的距离及装配上的不同而加工成型。引线的跨距应根据尺寸优选2.5的倍数。加工时，注意不要将引线齐跟弯折，并用工具保护引线的根部，以免损坏元器件。⑴、元器件引脚成形步骤：①、用镊子将元器件引脚铆直；②、用镊子或尖嘴钳夹住引脚根部，将引脚弯曲成需要形状；③、根据整形的整体效果，对折弯方向不一致的引脚进行修整。成型后的元器件，在焊接时，尽量保持其排列整齐，同类元件要保持高度一致。各元器件的符号标志向上（卧式）或向外（立式），以便于检查。⑵、元器件引脚成形的要求：①、引脚成形后，元器件本身不能受伤，不可以出现模印、压痕和裂纹。②、引脚成形后，引脚直径的减小或变形不可以超过原来的10%。③、若引脚上有焊点，则在焊点和元器件之间不准有弯曲点，焊点到弯曲点之间应保持2 mm以上的间距。④、通常各种元器件的引脚尺寸都有不同的基本要求。教学活动五：电路的调试与检测调试记录1、初测稳压器输出端负载开路，测量整流电路输入电压U2，滤波电路输出电压Ur（稳压器输入电压）及输出电压Uo。调节电位器Rw，观察Uo的大小和变化情况，如果Uo能跟随Rw线形变化，这说明稳压电路各反馈环路工作基本正常。否则，说明稳压电路有故障，因为稳压器是一个深负反馈的闭环系统，只要环路中任一个环节出现故障（某管截止或饱和），稳压器就会失去自动调节作用。此时可分别检查基准电压Uz，输入电压Ur，输出电压Uo，以及比较放大器和调整管各电极的电位（主要是Ube和Uce），分析它们的工作状态是否都在线形区，从而找出不能正常工作的原因。排除故障以后就可以进行下一步测试。2、性能指标测量1）、使用万用表，调整拨动开关，测试输出电压值。拨动开关位置（V）输出电压值（V）3V4.5V6V7.5V9V12V2）、负载电流测试在输出端与接地端接入负载电阻，在负载回路中串入万用表测量负载电流，当负载阻值为75Ω是，此时输出电流为0.5A。3）.测量输出纹波电压在输入220V输入电压下，输出满载，用示波器观察波形，记录观察到的纹波电压信号。知识链接1.万用表的实用（1）直流电压的测量将万用表的一个转换开关置于交、直流电压档，另一个转换开关置于直流电压的合适量程上，且“+”表笔（红表笔）接到高电位处，“*”表笔（黑表笔）接到低电位处，即让电流从“+”表笔流入，从“-”表笔流出。若表笔接反，表头指针会反方向偏转，容易撞弯指针。（2）测电流测量直流电流时，将万用表的一个转换开关置于直流电流档，另一个转换开关置于50uA到500mA的合适量程上，电流的量程选择和读数方法与电压一样。测量时必须先断开电路，然后按照电流从“+”到“-”的方向，将万用表串联到被测电路中，即电流从红表笔流入，从黑表笔流出。如果误将万用表与负载并联，则因表头的内阻很小，会造成短路烧毁仪表。其读数方法如下：实际值=指示值×量程/满偏2.模拟示波器的使用1.1接上