《 电子技术及应用》课件-项目1 直流稳压电源的设计与制作

电子技术主编：徐超明李珍知识目标：熟悉二极管器件的外形和电路符号。熟悉二极管的主要特性和参数。理解二极管整流电路的组成及其工作原理。理解滤波电路的组成及工作原理。能分析二极管常用应用电路的工作原理。掌握并联型直流稳压电路的形式、稳压原理及电路特点。了解晶体管串联稳压电源的电路形式及稳压原理。熟悉常见的集成稳压器引脚排列及应用电路。了解直流稳压电源的功能和分类。项目1直流稳压电源的设计与制作技能目标：会使用万用表检测二极管的质量和判断电极。会查阅半导体器件手册，能按要求选用二极管。初步具有查阅集成稳压器手册和选用器件的能力。了解测量稳压器基本性能的方法。能按电路图安装和制作稳压电源，知道如何调整输出电压。初步具有检查、排除稳压电源故障的能力。掌握Multisim仿真软件的使用。项目1直流稳压电源的设计与制作工作任务：半导体二极管的识别和检测。二极管伏安特性的测试。二极管应用电路的制作。特殊二极管特性的测试。集成稳压器的分析与检测。直流稳压电源的设计与制作。项目1直流稳压电源的设计与制作1.1半导体二极管的识别和检测1.1.1二极管的认识实训1-1：二极管的检测1.1.2半导体基础知识实训任务1.1半导体二极管的识别和检测1.1.1二极管的认识整流二极管稳压二极管检波二极管发光二极管光电二极管桥式整流器结构二极管＝PN结＋管壳＋引线

1.1.1二极管的认识PN结具有单向导电性。由P端引出的电极是正极，由N端引出的电极是负极，箭头的方向表示正向电流的方向，VD是二极管的文字符号。符号1.二极管的结构及符号按半导体材料来分类，常用的有硅二极管、锗二极管和砷化镓二极管等。按工艺结构来分类，有点接触型、面接触型和平面型二极管三种。1.1.1二极管的认识点接触型二极管PN结面积小，结电容小，用于检波和变频等高频电路。外壳触丝N型锗片正极引线负极引线2.二极管的种类面接触型二极管平面型二极管PN结面积大，结电容大，用于低频大电流整流电路。PN结面积大小可控。结面积大，用于大功率整流；结面积小，用于高频电路。N型锗负极引线底座金锑合金PN结铝合金小球正极引线1.1.1二极管的认识2.二极管的种类

按封装形式来分类，常见的二极管有金属、塑料和玻璃三种。按照应用的不同，二极管分为整流、检波、开关、稳压、发光、光电、快恢复和变容二极管等。根据使用的不同，二极管的外形各异。1.1.1二极管的认识2.二极管的种类1）二极管极性的判定（1）根据二极管外部标志识别二极管管脚极性。1.1.1二极管的认识3.二极管的检测1）二极管极性的判定（2）用万用表检测1.1.1二极管的认识3.二极管的检测数字万用表一般用“二极管和蜂鸣通断”挡来检测二极管。【注意】用数字万用表测量二极管时，实测的是二极管的正向电压值，而指针式万用表则测的是二极管正、反向电阻的值。①将红表笔插入“V/Ω”插孔，黑表笔插入“COM”插孔②将开关挡位置于“二极管和蜂鸣通断”挡。③将红、黑表笔分别接二极管的两个电极。若按图所示接法测量，则被测二极管正向导通，万用表显示二极管的正向导通电压。实训1-1：二极管的检测1）二极管极性的判定（2）用万用表检测【注意】数字万用表的红表笔接万用表内部正电源，黑表笔接万用表内部负电源。此时红表笔接的是二极管正极，黑表笔接的是二极管负极。通常好的硅二极管正向导通电压应为500mV～800mV(0.5～0.8V)，好的锗二极管正向导通电压应为200mV～300mV(0.2～0.3V)。发光二极管正向导通电压约为1.8～2.3V。实训1-1：二极管的检测1）二极管极性的判定（2）用万用表检测如果显示溢出符号“1”或者“0L”，说明二极管处于反向截止状态，此时黑表笔接的是二极管正极，红表笔接的是二极管负极。实训1-1：二极管的检测1）二极管极性的判定（2）用万用表检测①若正向、反向测量值都小于0.1V，则说明二极管已击穿短路，正、反向都导通，二极管已损坏。②若测得的正向、反向都显示“1”，则说明正向、反向均开路，表明二极管断路，二极管也已损坏。实训1-1：二极管的检测2）二极管好坏的判定实训1-1：二极管的检测四、实训步骤1.二极管极性、管型和质量的识别（1）在元件盒中取出不同型号的二极管。（2）用数字万用表，测出二极管的正向和反向电压值，判断二极管的类型和极性，并鉴别二极管的质量。实训1-1：二极管的检测四、实训步骤2.电阻和二极管的正、反向电阻的测量（1）用适当的电阻挡，分别测量电阻器的正向电阻和反向电阻，填入表中。（2）用200k、2M电阻挡，分别测量整流二极管的正向电阻和反向电阻，填入表中。通过上述实训，可以得到下列结论：二极管正向电阻

（大/小），反向电阻

（大/小），

（具有/不具有）单向导电性。二极管正向导通时，导通电压降硅二极管约为

伏，锗二极管约为

伏。小大具有项目1-1：二极管的检测思考题：1、不同挡位测量二极管和电阻时，为什么电阻的正向电阻与反向电阻相同，而二极管的正向电阻与反向电阻却不相同。2、同一个二极管，用不同的电阻挡测量二极管的正向电阻值或反向电阻值，所测量的值为什么不相同？1.导体、绝缘体和半导体

物质按其导电能力的强弱，可分为导体、绝缘体和半导体。

（1）导体：导电能力很强的物质，叫导体。如低价元素铜、铁、铝等。

（2）绝缘体：导电能力很弱，基本上不导电的物质,叫绝缘体。如高价惰性气体和橡胶、陶瓷、塑料等高分子材料等。

（3）半导体：导电能力介于导体和绝缘体之间的物质，叫半导体。如硅、锗等四价元素。1.1.2半导体基础知识半导体具有光敏性、热敏性和掺杂性的独特性能，因此在电子技术中得到广泛应用。1.1.2半导体基础知识光敏性——半导体受光照后，其导电能力大大增强；热敏性——受温度的影响，半导体导电能力变化很大；掺杂性——在半导体中掺入少量特殊杂质，其导电能力极大地增强；半导体材料的独特性能是由其内部的导电机理所决定的。本征半导体：纯净且呈现晶体结构的半导体。其导电能力很差，不能用来制造半导体器件。2P型半导体和N型半导体硅和锗的原子结构和共价键结构杂质半导体：在本征半导体中，掺入某些微量元素的半导体。其导电能力能大大提高。N型半导体：在硅或锗本征半导体中，掺入适量的五价元素（如磷），形成以电子为多数载流子的电子型半导体。P型半导体：在硅或锗本征半导体中，掺入适量的三价元素（如硼），形成以空穴为多数载流子的空穴型半导体。2P型半导体和N型半导体N型半导体P型半导体PN结：通过一定的工艺将P型半导体和N型半导体结合在一起，在它们的结合处会形成一个空间电荷区，即PN结。3PN结及单向导电性PN结具有单向导电性PN结外加正向电压时处于导通状态，外加反向电压时处于截止状态。PN结具有单向导电性

3PN结及单向导电性PN结P端接高电位，N端接低电位，称PN结外加正向电压，又称PN结正向偏置，简称为正偏。正偏时，PN结变窄，正向电阻小，电流大，PN结处于导通状态。PN结具有单向导电性

3PN结及单向导电性PN结P端接低电位，N端接高电位，称PN结外加反向电压，又称PN结反向偏置，简称为反偏。

反偏时，PN结变宽，反向电阻很大，

电流很小，PN结处于截止状态。1、常见的二极管；2、二极管的结构、符号、种类。重点掌握二极管的基本特性：单向导电性。3、二极管的检测：正、负极性判定；好坏判定。重点掌握用数字万用表判定极性和好坏的方法。4、半导体的三大特性：光敏性、热敏性和掺杂性。

本征半导体、杂质半导体。P型半导体、N型半导体的形成，多数载流子、少数载流子。5、PN结的形成、特性的含义。小结1.2二极管伏安特性的测试实训1-2：二极管伏安特性的测试1.2.1二极管的伏安特性1.2.2二极管的温度特性1.2.3二极管的主要参数实训任务1.2二极管伏安特性的测试实训1-2：二极管伏安特性的测试2026/1/529（2）调节可变电阻Rw，使二极管两端电压从0V开始缓慢增加。用电压表和电流表，分别测量二极管两端的电压值和电流值。根据表1-2所列的电压值或电流值，记录所对应的电流值或电压值，获得二极管正向特性测量值。二极管正向特性的测试实训流程：（1）根据图1.11（a）所示接线，其中R为限流电阻，阻值可定为200Ω；二极管如IN4007。实训1-2：二极管伏安特性的测试2026/1/530二极管反向特性的测试实训流程：（3）将二极管两接线端对调，如图1.11（b）所示接线。调节可变电阻Rw，用电压表和电流表，分别测量二极管两端的电压值和电流值。根据表1-9所列的电压值，记录所对应的电流值，获得二极管反向特性测量值。（4）根据表1-2和表1-3的电压与电流数值，画出二极管的伏安特性曲线。实训1-2：二极管伏安特性的测试2026/1/531结论：（1）二极管负载在正向电压作用下，电源电压从0缓慢增加，回路中的电流是：

（描述数值变化的现象）。（2）二极管负载在反向电压作用下，电源电压从0逐渐增加，回路中的电流是：

（描述数值变化的现象）。（3）二极管负载两端的电压与流过这个负载的电流的比值是

（常量/变量）。（4）绘制的二极管负载伏安特性曲线是

（直线/曲线）。1.2.1二极管的伏安特性2026/1/532

二极管两端的电压U及其流过二极管的电流I之间的关系曲线，称为极管的伏安特性。即：I＝f（U）测正向特性测反向特性二极管的伏安特性曲线

死区电压正向电压比较小时（0<U<Uth），二极管上流经的电流为0，管子仍截止，此区域称为死区，Uth称为死区电压（门坎电压）。硅二极管的死区电压约为0.5V，锗二极管的死区电压约为0.1V。二极管所加正向电压大于死区电压时，正向电流增加，管子导通，电流随电压的增大而上升，二极管呈现电阻很小，二极管处于正向导通状态。硅二极管的正向导通压降约为0.7V，锗二极管的正向导通压降约为0.3V。1.2.1二极管的伏安特性二极管的伏安特性曲线

死区电压反向饱和电流反向击穿电压二极管外加反向电压时，反向电流很小（I≈-IS），而且在相当宽的反向电压范围内，反向电流几乎不变，称此电流值为二极管的反向饱和电流。二极管呈现的电阻很大，管子处于截止状态。

反向电压的值增大到UBR时，反向电压值稍有增大，反向电流会急剧增大，称此现象为反向击穿（即电击穿），UBR为反向击穿电压。在路中采取适当的限压措施，就能保证电击穿不会演变成热击穿以避免损坏二极管。1.2.1二极管的伏安特性1.2.2二极管的温度特性二极管是对温度有一定的敏感性。在室温附近，温度每升高1℃，二极管的正向压降减小2～2.5mV，正向伏安特性左移；温度每升高10℃，反向电流大约增加一倍，反向伏安特性下移。显然，反向伏安特性受温度影响更大。温度对二极管伏安特性影响

练一练：判断二极管的工作状态【例1-1】电路如图1.14（a）所示，假设二极管正向导通电压为0.7V。试判断二极管的工作状态，并求出A、B两点间的输出电压UAB。

判断方法：假设二极管从电路中断开，看二极管两端正向开路电压是否大于其导通电压。若正向电压大于其导通电压，则二极管接入后必将导通；反之，二极管接入后必将处于截止状态。实训任务1.2二极管伏安特性的测试

练一练：判断二极管的工作状态【例1-1】电路如图1.14（a）所示，假设二极管正向导通电压为0.7V。试判断二极管的工作状态，并求出A、B两点间的输出电压UAB。实训任务1.2二极管伏安特性的测试解：（1）设想将二极管移去，如图所示，取B点为参考点。则：UC=-6V，UD=2V。因为UD-UC>0.7V，所以，二极管接入时正向偏置电压大于其导通电压，VD将导通。（2）因为二极管正向导通电压为0.7V，所以二极管导通后的管压降为0.7V。所以UAB=UDC+UCB=0.7-6=-5.3（V）。1.2.3二极管的主要参数（1）最大整流电流IF指二极管长期连续工作时，允许通过二极管的最大正向电流的平均值，它与PN结的材料、结面积和散热条件有关。电流流过PN结要引起发热，当平均电流超过IF时，管子将过热而烧坏。（2）反向击穿电压UBR指二极管击穿时的电压值。反向工作电压UR:是指二极管在使用时所允许加的最大反向电压。为了确保二极管安全工作，一般手册中的二极管的反向工作电压取反向击穿电压的一半。（3）反向饱和电流IS指管子没有击穿时的反向电流值。其值愈小，说明二极管的单向导电性愈好。1.3二极管应用电路的制作实训1-3：二极管半波整流电路制作及信号观测1.3.1二极管整流滤波电路实训1-4：单相桥式整流电路的仿真测试实训1-5：电容滤波电路的仿真测试实训1-6：电感滤波电路的仿真测试1.3.2二极管限幅电路实训1-7：二极管限幅电路的仿真测试1.3.3二极管开关电路实训1-8：二极管开关电路的仿真测试（一）实训1-9：二极管开关电路的仿真测试实训任务1.3二极管应用电路的制作2026/1/539二极管的运用基础，就是二极管的单向导电性，因此，在应用电路中，关键是判断二极管是导通还是截止。普通二极管的应用范围很广，可用于整流、限幅、开关、稳压等电路。实训任务1.3二极管应用电路的制作2026/1/540实训1-3：二极管伏安特性的仿真测试

整流电路就是利用具有单向导电性能的整流元件，将正负交替变化的正弦交流电压转换成单方向的脉动直流电压。这里介绍的整流元件采用具有单向导电性的二极管。（1）接好电路，用示波器观察输入、输出波形。（2）测量输入、输出信号有效值。半波整流：UI=（V）UO=（V）（3）画出输入、输出信号波形（注出波幅、周期）：

波形：输入输出实训1-3：二极管半波整流电路制作及信号观测2026/1/5411.3.1二极管整流滤波电路1.整流电路整流电路就是利用具有单向导电性能的整流元件，将正负交替变化的正弦交流电压转换成单方向的脉动直流电压。常用的二极管整流电路有单相半波整流电路和单相桥式整流电路等。1）二极管半波整流电路2026/1/5421.3.1二极管整流滤波电路1）二极管半波整流电路整流电路负载上的直流电压就是输出脉动电压的平均值。由傅里叶级数展开式可知，其输出电压可表示为：

2026/1/5431.3.1二极管整流滤波电路2026/1/544相关参数：①输出电压②输出电流③二极管最大反向电压④二极管电流2）单相桥式整流电路（1）电路1.3.1二极管整流滤波电路2026/1/545（2）工作原理在电压正半周（设a端为正，b端为负时为正半周）电流通路如图中实线箭头所示；电压的负半周，电流通路如图中虚线箭头所示。通过RL的电流iL以及RL上的电压uL的波形如图所示。iL、uL都是单方向的全波脉动波形。桥式整流电路波形图桥式整流电路1.3.1二极管整流滤波电路2026/1/546（3）相关参数①输出电压②输出电流③二极管最大反向电压④二极管电流（4）优点（与单向半波比较）输出电压提高，脉动成分减少。1.3.1二极管整流滤波电路2026/1/547实训1-4：单相桥式整流电路的仿真测试（1）按图画好仿真电路，其中3N246为4只二极管组成的整流桥。（2）仿真观察桥式整流电路的输入和输出电压波形，并画出波形图。（3）观察电路并记录：整流电路的输入电压是

（全波/半波），输出电压是

（全波/半波）；输出电压与输入电压的正向幅值

（基本相等/相差很大）。2026/1/5481.3.1二极管整流滤波电路2.滤波电路整流电路输出的直流电压脉动成分较大，含有较大的交流分量。这样的直流电压作为电镀、蓄电池充电的电源还是允许的，但作为大多数电子设备的电源，将会产生不良影响，甚至不能正常工作。为此，在整流电路之后，一般需要加接滤波电路，来减小输出电压中的交流分量，以输出较为平滑的直流电压。

2026/1/549实训1-5：电容滤波电路的仿真测试（1）按图画好仿真电路，其中电容的阻值为100μF，负载电阻RL为100Ω。（2）仿真观察电容滤波电路的输出电压波形，并记录：输出电压直流分量为

V波纹分量峰峰值为

V。（3）按表1-4所列C的容量改变电容，并记录仿真结果。2026/1/550实训1-5：电容滤波电路的仿真测试（4）按表1-5所列RL的阻值改变电阻，并记录仿真结果。2026/1/551通过上述实训，可以得到下列结论：（1）经过电容滤波电路后输出电压纹波

（已消失/仍存在），但滤波后的纹波要比滤波前

（大得多/小得多）；（2）滤波后输出电压的直流分量

（大于/等于/小于）滤波前输出电压的直流分量。（3）滤波电容的容量越大，输出电压纹波

（越大/越小），输出电压的直流分量

（越大/越小）；负载电阻RL越大，输出电压纹波

（越大/越小）。1.3.1二极管整流滤波电路2.滤波电路1）电容滤波电路假定在t=0时接通电路，u2为正半周，当u2由零上升时，VD1、VD3导通，C被充电，因此uO=uC≈u2，在u2达到最大值时，uO也达到最大值，见图中a点，然后u2下降，此时uC>u2，VD1、VD3截止，电容C向负载电阻RL放电，由于放电时间常数τ=RLC一般较大，电容电压uC按指数规律缓慢下降。当uO(uC)下降到图中b点后，u2>uC，VD2、VD4导通，电容C再次被充电，输出电压增大，以后重复上述充、放电过程。

2026/1/5521.3.1二极管整流滤波电路2.滤波电路1）电容滤波电路整流电路接入滤波电容后，不仅使输出电压变得平滑、纹波显著减小，同时输出电压的平均值也增大了。电容C和负载电阻RL的变化，影响着输出电压。RLC越大，电容放电速度越慢，负载电压中的纹波成分越小，负载平均电压越高。为了获得较平滑的输出电压，一般要求：

2026/1/5531.3.1二极管整流滤波电路2.滤波电路1）电容滤波电路

输出电压的平均值近似为：当RL→∞，即空载时，有

当C=0，即无电容时，有由于电容C充电的瞬时电流很大，形成了浪涌电流，容易损坏二极管，故在选择二极管时，必须留有足够电流裕量，一般取输出电流IO

的2～3倍。电容滤波电路简单，输出电压平均值UO较高，脉动较小，但是二极管中有较大的冲击电流。因此，电容滤波电路一般适用于输出电压较高、负载电流较小并且变化也较小的场合。2026/1/5541.3.1二极管整流滤波电路2.滤波电路2）电感滤波电路电感滤波适用于负载电流较大的场合。它的缺点是制做复杂、体积大、笨重且存在电磁干扰。电感滤波电路输出电压平均值UO的大小一般按经验公式计算：UO=0.9U22026/1/5551.3.1二极管整流滤波电路2.滤波电路3）LC滤波电路如果要求输出电流较大，输出电压脉动很小时，可在电感滤波电路之后再加电容C，组成LC滤波电路。为了进一步减小负载电压中的纹波，可采用π型LC滤波电路。LC滤波电路π型LC滤波电路2026/1/556实训1-6：电感滤波电路的仿真测试（1）按图画好仿真电路。（2）仿真观察电感滤波电路的输出电压波形，并记录：输出电压直流分量为

V波纹分量峰峰值为

V。（3）按表1-6所列L的电感量改变电感，并记录仿真。2026/1/557项目1-5：电容滤波电路的仿真测试（4）按表1-7所列RL的阻值改变电阻，并记录仿真结果。2026/1/558结果表明：（1）经过电感滤波电路后输出电压纹波

（已消失/仍存在），但滤波后的纹波要比滤波前

（大得多/小得多）；（2）滤波后输出电压的直流分量

（大于/等于/小于）滤波前输出电压的直流分量。（3）电感量越大，输出电压纹波

（越大/越小）；负载电阻RL越大，输出电压纹波

（越大/越小）。1.3.1二极管整流滤波电路虽然经整流、滤波已经将正弦交流电压变成较为平滑的直流电压，但是，当电网电压波动或负载变化时，负载上的电压还将发生变化。为了获得稳定性好的直流电压，必须采取稳压措施。稳压电路部分将在1.4.2节中介绍。2026/1/559

当输入信号电压在一定范围内变化时，输出电压也随着输入电压相应地变化；当输入电压超过该范围时，输出电压保持不变，这就是限幅电路。

输出电压开始不变的电压称为限幅电平。

当输入电压高于限幅电平时，输出电压保持不变的限幅称为上限幅电路；

当输入电压低于限幅电平时，输出电压保持不变的限幅称为下限幅电路；由上、下限幅电路合起来，则组成双向限幅电路。作用：限幅电路可应用于波形变换，输入信号幅度选择、极性选择和波形整形等。限幅电路也可以降低信号幅度，保护某些器件不受大的信号电压作用而损坏。1.3.2二极管限幅电路2026/1/560实训1-7：二极管限幅电路的仿真测试2026/1/561实训流程：（1）按图画好电路。接入信号源为最大值10V，频率100Hz的正弦波。（2）在电路中并接入虚拟示波器XSC1和XSC2，分别用以观察输入、输出波形。（3）仿真过程中，双击示波器图标XSC2，观察放大的示波器面板图，如图所示。在面板图中，调整时间基轴、通道A的设置，借助垂直光标，可得到二极管限幅电路的上、下限幅电平。上限幅电平：

V；下限幅电平：

V。实训1-7：二极管限幅电路的仿真测试2026/1/562放大的示波器面板图。上限幅电平：

V；下限幅电平：

V。画一画根据仿真结果，画出限幅电路的输入和输出波形，与理论的输入和输出波形进行比较。想一想分析电路的输出波形为什么能够限制在上、下限幅电平内？实训1-7：二极管限幅电路的仿真测试2026/1/563分析：（二极管D1、D2导通电压为0.7V。理想时，导通电压为0V）ui>8.7V，D1导通，D2截止，uo

被限制在8.7V；ui<-6.7V，D1截止，D2导通，uo被限制在-6.7V；-6.7V<ui<8.7V，D1、D2均截止，uo＝ui。1.3.3二极管开关电路2026/1/564实训流程：（1）按图画好电路。其中J1、J2为单刀双掷开关，开关控制按键分别设置为A和B；U1为电压表，用来测量输出电压。（2）根据表1-6顺序输入信号，观察电压表的数值，并记录填入表中，并分析二极管D1、D2的工作状态。实训1-8：二极管开关电路的仿真测试（一）实训1-8：二极管开关电路的仿真测试（一）2026/1/565输入电压UA

UB输出电压UO二极管工作状态D1

D20V0V0V5V5V0V5V5V表1-6输入、输出电压的关系和二极管的工作状态0.577V0.612V0.612V4.999V导通导通导通截止截止导通截止截止结论：（1）二极管导通时，其导通电压约为

。（2）当A、B两端的电位状态

时，输出为低电平（

V）；当A、B两端的电位状态

时，输出为高电平（

V）。这种关系就是数字电路中的“与”逻辑关系。二极管导通与截止相当于开关的闭合与打开。

0.6V有一个为0V0.6都为5V5练一练：实训流程：（1）按图画好电路。（2）根据表1-7顺序输入信号，观察电压表的数值，并记录填入表中，并分析二极管D1、D2的工作状态。实训1-9：二极管开关电路的仿真测试（二）2026/1/566输入电压UA

UB输出电压UO二极管工作状态D1

D20V0V0V5V5V0V5V5V结论：（1）当A、B两端的电位状态

时，输出为低电平（

V）；（2）当A、B两端的电位状态

时，输出为高电平（

V）。这种关系就是数字电路中的“或逻辑”关系。实训1-9：二极管开关电路的仿真测试（二）2026/1/567输入电压UA

UB输出电压UO二极管工作状态D1

D20V0V0V5V5V0V5V5V1.4特殊二极管特性的测试实训1-10：稳压管稳压电路的测试1.4.1稳压二极管1.4.2并联型稳压电路1.4.3发光二极管实训1-11：发光二极管特性的测试1.4.4光电二极管1.4.5变容二极管实训任务1.4特殊二极管特性的测试2026/1/568实训流程：（1）按图连接电路。（2）电源电压不变时，负载改变时电路的稳压性能。调节RP，使负载分别为100Ω、5.1kΩ、10.1kΩ、20.1kΩ，分别测量下列参数并填表。实训1-10：稳压管稳压电路的测试2026/1/569实训流程：（3）负载不变时，电源电压改变时电路的稳压性能。（按表中要求填表）。实训1-10：稳压管稳压电路的测试2026/1/570结论：（1）当输入电源电压和负载变化时稳压二极管稳压电路

（能够/不能够）实现稳压作用。（2）当稳压电路实现稳压作用时，对输入的电源电压和负载变化的范围

（有/没有）限制。实训1-10：稳压管稳压电路的测试2026/1/571稳压二极管又名齐纳二极管，简称稳压管，是一种用特殊工艺制作的面接触型硅半导体二极管。1.4.1稳压二极管2026/1/5721．稳压管的特点杂质浓度比较大，容易发生击穿，其击穿时的电压基本上不随电流的变化而变化，从而达到稳压的目的。当稳压二极管工作在反向击穿状态下，工作电流Iz在Izmax和Izmin之间变化时，其两端电压近似为常数。2．稳压管正常工作的条件（1）稳压管两端必须加上一个大于其击穿电压的反向电压。（2）必须限制其反向电流，使稳压管工作在额定电流内，如:加限流电阻。1.4.1稳压二极管2026/1/5731.4.1稳压二极管2026/1/5743．稳压管的主要参数（1）稳定电压UZ：在规定的稳压管反向工作电流下，所对应的反向工作电压。（2）稳定电流IZ：稳压管工作在稳压状态时，稳压管中流过的电流。稳压管的电流必须位于最小稳定电流IZmin和最大稳定电流IZmax之间。若IZ<IZmin

，稳压管则不起稳压作用，相当于普通二极管；而IZ>IZmax，稳压管将因过流而损坏。（3）耗散功率PM：指稳压管正常工作时，管子上允许的最大耗散功率。超过此值，管子会因过热而损坏。

1．稳压原理当电网电压升高时，UI增大，U0也随之按比例增大，因为U0=UZ，因而，根据稳压管的伏安特性，UZ的增大将使IZ急剧增大，不难看出电压UO将减小。电网电压↑→

UI↑→UO(UZ)↑→IZ↑→IR↑→IRR↑

→UO↓同理，电网电压降低时，也能使输出电压UO基本稳定。1.4.2并联型稳压电路2026/1/575有：当负载电阻RL减小（即IL增大）时，会导致IR增加，UO（即UZ）下降，根据稳压管伏安特性，UZ的下降使ID急剧减小，从而使IR随之减小。如果参数选择恰当，则可以使ΔIZ≈-ΔIL，使IR基本不变，从而使UO基本不变。同理，负载电阻RL增大时，也能使UO基本不变。综上所述，在稳压二极管组成的稳压电路中，是利用稳压管所起的电流调节作用，通过限流电阻R上电压或电流的变化进行补偿，来达到稳压的目的。2026/1/5761.4.2并联型稳压电路有：2．限流电阻的选择IZmin<IZ<Izmax

2026/1/577（1）当输入电压UI为最大，而负载电流最小（负载开路，即IL=0）时:流过稳压管的电流最大，为不损坏管子，流过稳压管子的电流必须小于IZmax，因此限流电阻R不得过小，即下限值为1.4.2并联型稳压电路有：2026/1/578（2）当输入电压UI为最小，而负载电流为最大时流过稳压管的电流最小，为了保证稳压管工作在击穿区（即稳压区），IZ值不得小于IZmin，因此限流电阻R不得过大，即上限值为式中:2．限流电阻的选择IZmin<IZ<Izmax

1.4.2并联型稳压电路有：2026/1/5791.4.2并联型稳压电路【例1-4】有两只稳压管VD1和VD2，其稳定的工作电压分别为5.5V和8.5V，正向导通电压为0.5V。欲得到0.5V、3V、6V、9V和14V几种稳定电压值，这两只稳压管应如何连接？并画出各相应的电路图。解题方法：稳压管工作在反向击穿特性上。反向偏置时，外加的反向电压大于其稳压值时，稳压管两端电压为其稳压值；正向偏置时，管子两端电压为其正向压降，与普通二极管相似。2026/1/5801.4.2并联型稳压电路【例1-4】有两只稳压管VD1和VD2，其稳定的工作电压分别为5.5V和8.5V，正向导通电压为0.5V。欲得到0.5V、3V、6V、9V和14V几种稳定电压值，这两只稳压管应如何连接？并画出各相应的电路图。解：在组成的稳压电路中，稳压管必须串接限流电阻，否则将达不到稳压目的。限流电阻还能起到限流作用，使流过稳压管的电流在规定的范围内。0.5V3V6V2026/1/5811.4.2并联型稳压电路【例1-4】有两只稳压管VD1和VD2，其稳定的工作电压分别为5.5V和8.5V，正向导通电压为0.5V。欲得到0.5V、3V、6V、9V和14V几种稳定电压值，这两只稳压管应如何连接？并画出各相应的电路图。解：在组成的稳压电路中，稳压管必须串接限流电阻，否则将达不到稳压目的。限流电阻还能起到限流作用，使流过稳压管的电流在规定的范围内。9V14V实训流程：（1）直接用万用表测量发光二极管的正、反向电阻值，并记录：R正向=

，R反向=

。（2）连接电路，将滑动变阻器的阻值位于最大，合上开关J1，观察发光二极管的亮度情况。将滑动变阻器的阻值减小，观察发光二极管的亮度变化情况，并记录：

。用万用表测出发光二极管的正向压降ULED=

，正向电流ILED=

。（3）将发光二极管反接，观察此时发光二极管是否发光，并记录：

。1.4.3发光二极管2026/1/582实训1-11：发光二极管特性的测试结论：（1）发光二极管正常工作时，其偏置是

（正向偏置/反向偏置）。（2）发光二极管的正向电流愈大，发光

（愈强/基本不变/愈弱）。实训1-11：发光二极管特性的测试2026/1/583发光二极管是一种光发射器件，它通常由磷化稼、砷化稼等化合物半导体制成。当导通的电流足够大时，PN结内电光效应将电能转换为光能。发光颜色有红、黄、橙、绿、白和蓝等，取决于制作管子的材料。1.4.3发光二极管2026/1/584发光二极管工作时的导通电压比普通二极管要大，材料不同（发光颜色不同），其工作电压有所不同，一般在1.5V～2.3V之间；工作电流一般为几毫安至几十毫安，典型值为10毫安。正向电流愈大，发光愈强。符号外形发光二极管广泛应用电子设备中的指示灯、数码显示器和需要将电信号转化为光信号等场合。光电二极管又称光敏二极管，是利用二极管的光敏特性制成的光接受器件。光电二极管能将光能转换为电能。1.4.4光电二极管2026/1/585为了便于接受光照，光电二极管的管壳上有一个玻璃窗口。当窗口受到光照时，能形成反向电流IRL，实现光电转换。光电二极管的PN结工作在反偏状态，反向电流与照度成正比。符号外形光电二极管广泛应用于光测量、光电控制等领域，如：光纤通信，遥控接收器。基本电路1.4.5变容二极管2026/1/586变容二极管利用PN结的电容效应进行工作。变容二极管工作在反向偏置状态，当外加的反偏电压变化时，其电容量也随着改变。符号变容二极管可作为可变电容使用，如：电调谐电路，通过控制变容二极管的容量大小，来改变谐振电路的谐振频率而达到选频的目的。1.5集成稳压器的分析与检测1.5.1串联型稳压电路1.5.2三端集成稳压器实训1-12：三端式稳压器电路的仿真测试实训1-13：可调式三端稳压器电路的仿真测试实训任务1.5集成稳压器的分析与检测2026/1/587实训任务1.5集成稳压器的分析与检测电源变压器桥式整流电路电容滤波电路并联型稳压电路

稳压管稳压电路电路简单，使用方便，但该电路稳压值由稳压管的型号决定，调节困难，稳压精度不高，输出电流也比较小；而且，当输入电压和负载电流变化较大时，电路将失去稳压作用，适应范围小，很难满足输出电压精度要求高的负载的需要。为解决这一问题，可以采用串联型稳压电路。串联型稳压电路的调整管与负载串联；而稳压管稳压电路的调整管与负载并联，故也称为并联型稳压电路。实训任务1.5集成稳压器的分析与检测2026/1/589

输出电压的变化量由反馈网络取样，经过比较放大电路放大后去控制调整管的电压降，从而达到稳定输出电压Uo的目的。调整管比较放大基准电压取样电路1.5.1串联型稳压电路2026/1/5901、电路组成（1）基准电压（2）取样电路（3）比较放大（4）调整管2、稳压原理3、输出电压的可调范围调整管比较放大基准电压取样电路1.5.1串联型稳压电路2026/1/591三端式稳压器只有三个引出端子，具有应用时外接元件少、使用方便、性能稳定、价格低廉等优点，因而得到广泛应用。三端式稳压器有两种，一种输出电压是固定的，称为固定输出三端稳压器；另一种输出电压是可调的，称为可调输出三端稳压器。基本组成及工作原理都相同，均采用串联型稳压电路。三端稳压器的通用产品有78系列（正电源）和79系列（负电源），输出电压由具体型号中的后面两个数字代表，有5V，6V，8V，9V，12V，15V，18V，24V等档次。输出电流以78（或79）后面加字母来区分L表示0.1；AM表示0.5A，无字母表示1.5A，如78L05表示输出电压5V，输出电流0.1A。1.5.2三端集成稳压器2026/1/592CW7800和CW7900系列塑料封装和金属封装三端集成稳压器的外形及管脚排列。1.5.2三端集成稳压器2026/1/593固定输出三端稳压器的外形及管脚排列4.应用电路（1）基本应用电路

图所示为7800系列集成稳压器的基本应用电路。其中，输出电压为12V，最大输出电流为1.5A。7800系列基本应用电路1.5.2三端集成稳压器2026/1/594（2）提高输出电压的电路能使输出电压高于固定电压，图中的UXX为CW7800系列稳压器的固定输出电压数值，显然有：UO=UXX+UZ提高输出电压电路一1.5.2三端集成稳压器20