可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的制作與調(diào)試教案

1、學(xué)習(xí)任務(wù) 可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的制作新課課題與調(diào)試課型授課班級授課時數(shù)教學(xué)目標(biāo)1. 了解三端集成穩(wěn)壓器件的種類、主要參數(shù)，以及典型 應(yīng)用電路2. 會識別三端集成穩(wěn)壓器件的引腳，能安裝與調(diào)試可調(diào) 直流穩(wěn)壓電源。教學(xué)重點(diǎn)1. 三端集成穩(wěn)壓器件及其應(yīng)用2. 直流穩(wěn)壓電源的安裝、調(diào)試與測量教學(xué)難點(diǎn)直流穩(wěn)壓電源的安裝和調(diào)試學(xué)情分析教學(xué)效果教后記基礎(chǔ)知識集成穩(wěn)壓電路實(shí)物展示：穩(wěn)壓二極穩(wěn)壓電路概述交流電經(jīng)過整流、濾波后轉(zhuǎn)換為平滑的直流電，但由于 電網(wǎng)電壓或負(fù)載 的變動，使輸出的平滑直流電也隨之變動 ，因此，仍然不夠穩(wěn)定。為適用于 精密設(shè)備和自動化控制等，有必要在整流、濾波后再加入 穩(wěn)壓電路 ，以確保 當(dāng)電網(wǎng)電壓

2、發(fā)生波動或負(fù)載發(fā)生變化時，輸出電壓不受影響 ，這就是穩(wěn)壓的完成穩(wěn)壓作用的電路稱為穩(wěn)壓電路或穩(wěn)壓器。集成穩(wěn)壓電路實(shí)物展示：三端集成穩(wěn)壓器固定輸出式三端集成穩(wěn)壓器固定輸出式三端集成穩(wěn)壓器有 三個引出端 ，即 接電源的輸入端、接負(fù)載 的輸出端和公共接地端 ，其電路符號和外形如圖 1-18 所示。常用的固定輸出式三端集成穩(wěn)壓器有 CW7×8 ×和 CW7×9 ×等兩個系列，6V78 系列為正電壓輸出 ， 79 系列為負(fù)電壓輸出 ，其電路如圖 1-19 所示 固定輸出式三端集成穩(wěn)壓器型號由五個部分組成，其意義如下： C W XX L XX 輸出電壓，如“ 06”表

3、示輸出電壓為 輸出電流： L 為 0.1A ，M為 0.5A ，無字母為 1.5A 產(chǎn)品序號： 78 為正電壓輸出， 79 為負(fù)電壓輸出 穩(wěn)壓器 國標(biāo)圖 1-18 固定輸出式三端集成穩(wěn)壓器圖 1-19 固定輸出式集成穩(wěn)壓電路接線圖實(shí)物展示結(jié)合演示可調(diào)式三端集成穩(wěn)壓器 可調(diào)式三端集成穩(wěn)壓器不僅輸出電壓可調(diào)節(jié)， 而且穩(wěn)壓性能要優(yōu)于固定 式，被稱為第二代三端集成穩(wěn)壓器?？烧{(diào)式三端集成穩(wěn)壓器也有正電壓輸出和負(fù)電壓輸出兩個系列： CW11×7 / CW217 × / CW317 ×系列為正電壓輸出， CW13×7 / CW237 × / CW33

4、5;7 系列為負(fù)電壓輸出 ，其外形和引腳排列如圖 1-20 所示。可調(diào)式三端集成穩(wěn)壓器型號也是由五個部分組成，其意義如下：C W X XX X 輸出電流： L 為 0.1A ， M為 0.5A ，無字母為 1.5A 產(chǎn)品序號： 17 為正電壓輸出， 37 為負(fù)電壓輸出 穩(wěn)壓器 國標(biāo)產(chǎn)品序號：1 為軍工， 2 為工業(yè)、半軍工， 3 為一般民用講解圖 1-20 可調(diào)式三端集成穩(wěn)壓器外形和引腳排列圖可調(diào)式集成穩(wěn)壓電路如圖 1-21 所示。圖中電位器 RP 和電阻 R1組成取樣電阻分壓器，接穩(wěn)壓電源的調(diào)整端（公共端）腳，改變 RP可調(diào)節(jié)輸出電壓UO的高低，?？稍?37V 范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。在輸入端并聯(lián)電

5、容 C1，旁路整流電路輸出的高頻干擾信號； 電容 C2 可以消除 RP上的紋 波電壓，使取樣電壓穩(wěn)定；電容 C3 起消振作用。圖 1-21 可調(diào)式集成穩(wěn)壓電路接線圖工作步驟步驟一：電路制作與調(diào)試結(jié)合演示講解，并開展實(shí)訓(xùn)在單孔印制電路板上正確焊接如圖 l-22 所示的可調(diào)集成穩(wěn)壓電源電路，完成電路安裝與焊接的電路實(shí)物圖如圖 1-23 所示。圖 l-22 可調(diào)集成穩(wěn)壓電源電路原理圖相關(guān)鏈接圖 l-23 可調(diào)集成穩(wěn)壓電源實(shí)物圖相關(guān)鏈接興趣發(fā)展實(shí)物展示焊接工具和材料電烙鐵電烙鐵可分為 外熱式和內(nèi)熱式 兩種，如圖 1-24 所示按電烙鐵的功率來分類， 通常有 15W、20W、25W、35W、50W、75

6、W和 100W一般焊接半導(dǎo)體及小型電子元件，應(yīng)選用 15W25W的電烙鐵 ； 對于焊接較特殊的器件（如 MOS電路），應(yīng)選用內(nèi)熱式 20W25W的電烙 鐵，且電烙鐵的外殼要有良好接地；焊接大型元件或焊接面積較大場合，可選用 40W的電烙鐵；焊接金屬底板、粗地線等熱容量大的器件，則需用75W及以上的電烙鐵。圖 l-24 電烙鐵結(jié)合演示講解新電烙鐵使用前 應(yīng)將烙鐵頭銼干凈，可按照工作需要銼成一定形狀，如 楔形、圓錐形、角錐形、斜面形、平頂形等。待通電加熱后，先上層松香，再掛一層錫， 防止長時間加熱因氧化而被 “燒死”，不再“吃錫”。長時間使用的電烙鐵，不焊接時可將電源電壓調(diào)低一些，避免烙鐵頭 “燒

7、死”。實(shí)物展示各種烙鐵架的外形如圖 1-25 所示。圖 1-25 各種烙鐵架焊錫圖 1-26 焊錫和助焊劑助焊劑實(shí)物展示焊接過程中常需要使用助焊劑。常用的助焊劑有松香、松香酒精溶液、 焊油、焊錫膏等。松香（見圖 1-26（b） ）和松香酒精溶液屬中性焊劑，不腐蝕電路元件和 影響電路板的絕緣性能，助焊效果好，因此使用較多。多媒體資源觀看視頻為了去除焊點(diǎn)處的銹潰， 確保焊點(diǎn)質(zhì)量， 有時也采用少量焊油或焊錫膏， 因它們屬于酸性助焊劑。對金屬有腐蝕作用；因此，焊接后一定要用酒精將 焊點(diǎn)擦洗干凈，以防損害印制電路板和元器件引線。演示元器件成形、焊接工具、材料和手工焊接技術(shù)。結(jié)合演示 講解，并開 展實(shí)訓(xùn)步

8、驟二：電路的調(diào)試與測量完成電路的連接并經(jīng)檢查無誤后，方能在輸入端接通 16V 交流電源，進(jìn) 行調(diào)試與測量。萬用表選擇直流電壓 50V 擋，黑表筆接地（直流電源負(fù)端） ，紅表筆 接 LM317的 3 腳，將 3 腳的電位值記錄于表 1-5 中。萬用表選擇直流電壓 10V 擋，黑表筆接地（直流電源負(fù)端） ，紅表筆 接 LM317的 1 腳，同時用螺絲刀調(diào)節(jié)電位器 RP 的電阻值， 1 腳的電位應(yīng)均勻 地變化；將 1 腳的電位變化范圍記錄于表 1-5 中。萬用表選擇直流電壓 50V擋，黑表筆接地，紅表筆接 LM317的 2 腳， 同時用螺絲刀調(diào)節(jié)電位器 RP的電阻值， 2 腳的電位應(yīng)在 21V 之間

9、均勻地變相關(guān)鏈接興趣發(fā)展化；將 2 腳的電位變化范圍記錄于表 1-5 中表 1-5 可調(diào)集成穩(wěn)壓電路測量記錄測試項(xiàng)目測量值 / V的3腳電位值的1腳電位變化值的2腳電位變化值相關(guān)鏈接可調(diào)式三端集成穩(wěn)壓器使用注意事項(xiàng)可調(diào)式三端集成穩(wěn)壓器在使用時應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：整流電路輸入的交流電壓不能過高或過低。 當(dāng)市電電壓波動出現(xiàn)高峰 時，將使整流器出現(xiàn)高壓脈沖，容易損壞集成穩(wěn)壓器；當(dāng)市電電壓波動出現(xiàn) 最低值時， 必須保證集成穩(wěn)壓器的輸入電壓高于輸出 23V，否則不能保證穩(wěn) 壓器正常工作?？烧{(diào)式三端集成穩(wěn)壓器的引腳不能接錯，同時要注意接地端不能懸 空，否則容易損壞穩(wěn)壓器。可調(diào)式三端集成穩(wěn)壓器 CW317在不加

10、散熱片時功耗僅能承受 1W左右， 當(dāng)加裝散熱片時功耗可承受 20W，因此需在集成穩(wěn)壓器上加裝散熱片，面積 為 200mm× 200mm即可。當(dāng)集成穩(wěn)壓器的輸出電壓大于 25V 或輸出端的濾波電容大于 25 F 時，穩(wěn)壓器需外接保護(hù)二極管 （如圖 1-22 中的 VD5），以防止濾波電容放電， 引起集成穩(wěn)壓器損壞。課外閱讀閱讀材料知識拓展穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路 穩(wěn)壓二極管及其特性穩(wěn)壓二極管是用特殊工藝制造的硅二極管，工作在二極管伏安特性曲線 的反向擊穿區(qū)域，其伏安特性曲線如圖 1-27 所示。從圖可見，當(dāng)反向電壓 U較小時，其反向電流 I z很??；但若反向電壓 U增加達(dá)到某一值（圖中的 A

11、 點(diǎn)）時，反向電流 i z 開始急劇增加，進(jìn)入反向擊穿區(qū)域；此時反向電壓U若有微小的增加（ uz），就會引起反向電流 I z的急劇增大（ i z），即反向 電流大范圍的變化（ i z）而反向電壓卻幾乎不變（ uz）。穩(wěn)壓二極管就是 利用這一特性在電路中起穩(wěn)壓的作用。圖 1-27 硅穩(wěn)壓二極管的伏安特性曲線硅穩(wěn)壓二極管的電路符號如圖 1-28 所示，文字符號用“ VZ”表示。圖 1-28 硅穩(wěn)壓二極管圖形符號穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)和使用穩(wěn)定電壓 Uz是指穩(wěn)壓二極管在正常工作狀態(tài)下兩端的反向擊穿 電壓值。穩(wěn)定電流 I z是指穩(wěn)壓二極管在穩(wěn)定電壓 Uz下的工作電流。最大耗散功率 PzM是指穩(wěn)壓二極管的

12、穩(wěn)定電壓 Uz 與最大穩(wěn)定電流 I zM的乘積。在使用中若超過 PzM ，穩(wěn)壓管將被燒毀。溫度系數(shù)通常穩(wěn)壓值 Uz高于 6V的穩(wěn)壓二極管是具有正溫度系數(shù)， 穩(wěn)壓值低于 6V 的穩(wěn)壓二極管是具有負(fù)溫度系數(shù)， 穩(wěn)壓值在 6V左右的穩(wěn)壓管 溫度系數(shù)最小。由于硅材料管的熱穩(wěn)定性比鍺材料管好，所以一般采用硅材 料制作穩(wěn)壓二極管。穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路. 電路結(jié)構(gòu)圖 1-29 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路基本的穩(wěn)壓電路如圖 1-29 所示。電路由穩(wěn)壓二極管 VZ和電阻 R 組成。 穩(wěn)壓二極管 V的作用是穩(wěn)定輸出電壓 UL ，使 UL 限制在穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)定電 壓值 Uz 上；限流電阻 R的作用是限制通過穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)定

13、電流 Iz不超過 最大的允許值，并使輸出電壓 UL 趨向穩(wěn)定。工作原理當(dāng)電網(wǎng)電壓升高時，使 u1、u2、整流和濾波電路的輸出電壓都隨之升高，并引起穩(wěn)壓二極管 V的兩端電壓 Uz增加，輸出電壓 UL 也增加。根據(jù)穩(wěn)壓 二極管的反向擊穿特性， 當(dāng)反向電壓 U若有微小的增加 （ UZ），就會引起反 向電流 I Z的急劇增大（ I Z）；因此 I Z顯著增加，導(dǎo)致通過限流電阻 R的電 流及其壓降增大，從而使輸出電壓 UL 下降，保持穩(wěn)定。其過程可描述為：電 網(wǎng)電壓 u1 u2電容 C兩端電壓 UC輸出電壓 ULI Z I 電阻 R 兩端壓降 UR輸出電壓 UL。當(dāng)負(fù)載電阻 RL 增大時，使輸出電流 I

14、 L 減小，通過限流電阻 R的電流 及其壓降都減小，并引起穩(wěn)壓二極管 VZ 的兩端電壓 UZ 增加，輸出電壓 UL 也增加。根據(jù)穩(wěn)壓二極管的反向擊穿特性，反向電流 IZ 將迅速升高，即 IZ 增大；若 I Z的增加量與 I L 減小量近似相等時，則通過限流電阻 R的電流 I 及其壓降 UR都基本維持不變，從而使輸出電壓 UL 保持穩(wěn)定。其過程可描述為： 負(fù) 載 電 阻 RL IL I 電 阻 R 兩 端電 壓 UR 輸 出 電 壓 UL I Z I UR 輸出電壓 UL。當(dāng)電網(wǎng)電壓下降或負(fù)載電阻 RL 減小變化時， 其穩(wěn)壓過程與上述相反。 該電路由于穩(wěn)壓二極管與負(fù)載并聯(lián)， 所以稱為并聯(lián)型穩(wěn)壓電路 （前面介 紹的集成穩(wěn)壓電路由于集成三端器與負(fù)載串聯(lián)， 所以稱為串聯(lián)式穩(wěn)壓電路） 。 其優(yōu)點(diǎn)是采用元件比較少， 電路結(jié)構(gòu)比較簡單， 有一定的穩(wěn)壓效果； 但輸出 電壓不能任意調(diào)節(jié)， 穩(wěn)壓性能較差， 因此適用于要求不高的場合。 在實(shí)際使 用中，若用一個穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓值達(dá)不到要求時， 可以采用兩個或兩個