项目1 简易直流电源制作

1、项目1简单直流电源制作学习目标通过本项目的练习了解半导体二极管结构和特性；掌握稳压二极管的使用方法和发光二极管的电路设计方法。了解桥式整流电路和电容器滤波电路的工作原理。设计和制作印刷电路板(PCB板)，熟练地执行简单电子产品的电路安装、部件焊接和仪器仪表的部件测试和电路调试工作。操作将创建带有电源标记的简单直流电源，输入电压为单相AC 220V栅格电压(即市电)，输出为直流电压12V，电流0.3A，并创建项目制作报告。图中显示了带有电源标记的参考电路图中的简单12V直流电源电路。技术教育1二极管检测，(a)模拟万用表测量，(b)数字万用表测量图1.3二极管测量方法，1。使用模拟万用表测量时，

2、设置在测量电阻的R1K块上；如果使用数字万用表，请设置在专用测量齿轮上。2.左手拿着二极管，右手拿着红、黑两个表盘，与二极管两端电极引线接触，观察模拟万用表的指针是否有变化，或者数字万用表的显示值是否有变化。3 .交换两支钢笔的位置，再次接触电极引线，观察。4.二极管的好坏判断意味着在模拟多用表的情况下，指针两次都没有偏转，或者都有大偏角，那么二极管就损坏了。如果观察到的指针一次没有偏转，另一次有更大的偏转，二极管就完整了。对于数字多用表，如果两次都观察到无限或蜂鸣声较小，则表明二极管已损坏。一次是无限的，另一次是小的，警报声响了，二极管是好的。二极管的正负判别在模拟多用表的情况下，如果指针有

3、很大的偏转，就有黑笔的两极，而在红笔的情况下则是阴极。对于数字万用表，显示值小，警报音响时，红色笔接触阳极，黑色笔接触阴极。知识点郑秀晶二极管1。二极管符号半导体通常由硅(Si)或锗(Ge)材料制成，子n型半导体和p型半导体。n型半导体主要依赖有负电的电子传导，而p型半导体主要依赖有正电荷的共传导。如果将n型半导体和p型半导体组合在一起，则电子和空腔的组合将形成PN结，PN结具有单向导电特性。用外壳和管子包裹PN结，并与相应的电极引线一起构成郑秀晶二极管，即二极管。p区的引线称为二极管的正极，n区的引线称为二极管的负极。电气符号如图所示。2 .二极管的电压-电流特性二极管的电压-电流特性表示二

4、极管两端的电压和通过二极管的电流之间的关系曲线。积极特性OA部分：也称为“死区”。添加到二极管两端的正向电压很小，正向电流也几乎为零。开始传导二极管的临界电压称为临界电压UT。UT的大小与管道的材质和温度相关。AB段：称为正向传导区域。在二极管两端添加的电压超过阈值电压UT时，正向电流随着电压的增加而急剧增加，表明AB段是更陡的段。反向特性OC段：称为反向截止区。如果二极管两端添加的反向电压增加，则反向电流很小，几乎没有变化，通常可以忽略。CD部分：称为反向故障区域。如果反向电压增加到一定值以上，反向电流急剧增加的现象称为反向破坏。反向击穿时添加的电压称为反向击穿电压，以UBR记录。如果反向击

5、穿电流通过总会，普通二极管就会燃烧，称为故障短路。3 .二极管的主要参数二极管的主要参数如下：(1)最大整流电流中频。指示二极管长期安全运行时通过管的最大正向平均电流。IF值仅限于二极管允许的温度上升。(2)最大反向操作电压UR。操作时添加到二极管两端的反向电压不能超过此值，为了保持馀地，UR通常采用反向击穿电压UBR的一半。(3)反向电流为IS。表示在室温条件下向二极管两端添加指定的反向电压时流经管的反向电流值。IS越小，管道的单向传导性越好。技术教育2调节器二极管电压调节器电路测试、测量电路图、知识点调节器二极管电压调节器是由在反向击穿区域工作的特殊工艺制作的二极管。电压-电流属性曲线和电

6、气符号如图所示。从特性曲线来看，稳定管与普通二极管非常相似，但是稳定管的反向击穿特性曲线更陡，调节器二极管反转，通过管的电流在大范围内发生变化时，管道两端的电压基本保持不变，充当电压调节器。稳定器管的主要参数如下：(1)稳定电压。反向击穿电压是选择稳压器二极管时要考虑的主要参数。(2)稳定电流。稳定器管正常工作时的电流值、范围之间、时间、电压调节效果不好；太大的话，管子的功率也会增加，超过管子允许值的话，管子就不够安全了。(3)耗散功率。管道允许的最大功耗。管子超过最大允许功耗时，管子因热破坏而受损。技术教育3发光二极管电路测试测量电路图，1 .使用万用表判断发光二极管的正负；选择其他R1值。

7、1k、470、100；3.多功能PCB板图形焊接，组件连接，故障检查后连接5V电源；观察R1不同电阻下发光二极管的亮度。使用万用表测量并记录发光二极管两端的电压值。如果发光二极管工作正常(正向/反向)，则必须在状态下工作。在特定电压下发光二极管的亮度由确定。知识点发光二极管发光二极管在正向状态下工作，正向传导时压降一般为1.5-2.3 V，工作电流一般为10-20 mA。LED工作电流由电源电压u和电流限制电阻r提供，因此必须相应地选择u和r，以使LED在额定工作电流下工作。如图1.9所示，在u恒定的情况下，电流限制电阻可以在图1.9发光二极管直流驱动电路、技术培训4桥整流电路模拟测量电路、多

8、个sim 10软件中按图绘制电路图。变压器主线圈输入电压设定单相220V、50Hz AC、变压器T1的灯比率n1/n2=9/220=0.04。断开二极管D2，D3与变压器副侧的连接，运行模拟电路，观察示波器XSC1的输出波形。断开二极管D1，D4与变压器副侧的连接，运行模拟电路，观察示波器XSC1的输出波形。二极管D1、D2、D3、D4均与变压器副变相连接，运行模拟电路，观察示波器XSC1的输出波形并分析波形。分析：(1)分离二极管D2、D3、二极管D1、D4对应于电源的正弦整流电路，从而获得图1.11(a)所示的波形。(2)分离二极管D1、D4、二极管D2、D3对应于电源的负半周中的半波整流

9、电路，因此获得图1.11(b)所示的波形。(3)电源直接半周，D1，D4整流；电源的负半周，D2，D3整流；二极管D1、D2、D3、D4均与变压器副变连接后，电源的正负伴奏将通过叠加上述两个半波整流波形生成，如图1.12所示。(a)正半周期整流波形，(b)负半周期整流波形图1.11全波整流波形分解，图1.12全波整流模拟波形，知识点桥式整流电路1。半波整流电路电网电压(即市电)是频率为50HZ、有效值为220V的单相正弦交流电压，以万用表测量的电压是此有效电压220V。峰值电压Um与有效值电压u的关系如下：有效值为220V的主电力的峰值大小为310V。，图1.13(a)由于纯粹电阻负载的半波整

10、流电路、(a)半波整流电路、二极管单向导电的作用，在电源电压为正伴奏时，电流通过电流和电流通过电流的流动、负载电阻RL获得自下而上负电压，在忽略二极管的电压降的情况下，负载电阻RL的电压uL为电源变压器副侧的电压U2、以及图1.13(b)中显示了U1、U2和uL电压波形。如图1.13(b)波形图所示，使用单个二极管，负载在一个电源周期内只有电压波形输出的一半。(b)半波整流输入输出的电压波形图1.13二极管半波整流电路检测，2 .桥整流电路桥整流电路图1.14所示。图1.14桥接整流电路，VD1、VD4在0.5周内通过正向电压，VD2、VD3以反向电压关闭，导电通道为aVD1RLVD4b，此时

11、电路简化，如图1.15(a)所示。如果电源为负伴奏，则VD2、VD3在正向电压下传导，VD1、VD4在反向电压下闭合，传导电路为bVD2RLVD3a，电路简化，如图1.15(b)所示。忽略传导管的压降，在整个周期中，负载电阻RL通过电流，在两端，电源的正负伴奏的总电压在上下负方向上获得。(a)正半无伴奏整流电路(b)负半无伴奏整流电路图1.15桥式整流电路分解，在变压器半侧电压有效值为U2的情况下，负载电阻RL的直流电压平均值为：负载电阻RL父直流电流平均值由整流元件VD1、VD2、VD3、VD4通过的电流平均值由VD1、VD2、VD3、VD4接收的最大反向电压，由技术培训5滤波电路模拟测量电

12、路，在multisim10软件中绘制为图表，变压器T1主绕组输入电压单相222运行模拟电路，观察示波器XSC1的输出波形和万用表XMM1的读数。变更R1的电阻(例如R1=100)，然后执行模拟电路，以观察多路复用器XMM1的读数。知识点滤波电路桥整流电路输出电压是脉动直流电压，交流组件比例较大。为了实现更平滑的直流供应，还必须根据电子设备的需要进行过滤。滤波电路的种类主要有电容滤波器、电感滤波器等。1.电容器滤波电路电容器滤波电路仅适用于结构简单、效果明显、电流小、变化范围不大的负荷。如图1.19(a)所示，使用电容的交流间隔直流功能，可以获得负载更平滑的直流电压。电容器滤波电路图，(b)变压

13、器半侧电压U2波形，负载电阻两端电压波形和二极管电流波形图1.19电容器滤波电路，负载RL=即空载时：通过负载RL的平均电流平均值：通过每个二极管的电流平均值：与桥式整流电路相比，连接电流量后，负载中直流电压的平均值大幅增加，交流元件减少，但整流器，2 .电感滤波电路电感滤波电路如图1.21(a)所示。我们知道电感线圈l阻碍通过它的电流的变化，当电流上升时，l可以阻止上升；当IL下降时，l不再下降，因此电流的变化变得更平缓。换句话说，电感过滤脉动电压。理论上，过滤器电感越大，效果越好，但l太大，成本增加的同时，直流损耗增加，输出电压和电流减少。，(a)电感滤波电路，(b) UL波形图1.21电

14、感滤波器，技术培训6印刷电路板制作电路图，图1.22 PCB板电路图制作，检查铜板是否变形，破坏等砂纸消除铜箔污染；根据回路原理图在空白纸上绘制元件阵列位置。特别是注解元件插孔位置，并使用铅笔简单布线。把白纸紧贴在铜箔正面(不是铜箔叠层面)，选择其他钻头，不要松白纸，钻孔。打孔的铜箔叠层板用砂纸打磨光滑，涂层面用涂料或标记根据元件孔参考布线原始白纸接线图，注意接线图此时翻转。确认布线正确后，将铜箔层压板放入氯化铁(FeCl3)溶液中腐蚀。腐蚀的PCB板用砂纸涂漆，清洁干燥后，使用万用表检查接线是否损坏。确认没有错误后，用焊剂涂抹接线面，就可以组装焊接。完成的参考印刷电路板如图1.23所示。图1

15、.23完成的参考PCB板制作，知识点印刷电路板设计常识印刷电路板设计确定印刷电路板的尺寸、形状、材料、外部连接和安装方法，布置导线和组件位置，确定印刷导线的宽度、间距和火炬的直径和光圈等。1.合理选择布局大小2。印刷电路板上组件布局组件的分布应尽可能均匀，密度均匀。组件排列要干净美观，一般水平垂直，电路安装小，密度大，尽量减少引线。安装组件的位置应徐璐不受影响，不允许组件之间进行三维交叉和重叠排列，组件的方向应与相邻的打印导体相交，电感设备将热量组件放置在有助于防止电磁干扰，并根据需要单独放置或安装散热器，以冷却和减少对相邻组件的影响。变压器、扼流圈、大型电容器、继电器等大型、笨重的组件可以安

16、装在主PCB以外的辅助背板上，并可以作为附件固定，以帮助加工和组装。组件的跨度s必须小于组件体长度l。单向引线的跨距必须小于主体直径d的1.25，如图1.24所示。如图1.25所示，组件的最小间隔d是相邻组件的半径加上安全间隔b(b等于1/200V)。图1.24组件的跨度，图1.25组件的间距，3 .导体的布局公用地线必须最大限度地放置在印刷电路板的边缘，以便于安装印刷电路板并连接到地面。要减少导线之间的寄生耦合，建议按信号顺序排列布线，将输入线和输出线尽可能远地放置，并使用接地线分隔两端。提供大信号的电源和提供小信号的电源必须断开，特别是地线最好在一点保持在一起。高频电路的高频导线、晶体管电极引线和信号输入输出