項目1 直流穩(wěn)壓電源的制作與檢測

項目1直流穩(wěn)壓電源的制作、調(diào)試與檢測

直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路等四部分組成，其框圖如圖1-1所示。項目1直流穩(wěn)壓電源的制作、調(diào)試與檢測

任務(wù)1.1電源指示電路的制作、調(diào)試與檢測

任務(wù)1.2整流濾波電路的制作、調(diào)試與檢測

任務(wù)1.3串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的制作、調(diào)試與檢測

任務(wù)1.4集成直流穩(wěn)壓電源制作、調(diào)試與檢測

項目1直流穩(wěn)壓電源的制作、調(diào)試與檢測

在實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)常用一個指示電路來指示220V市電的有無，圖1-4為一實(shí)用市電指示電路。

任務(wù)1.1電源指示電路的制作、調(diào)試與檢測1.1.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識物體按導(dǎo)體性質(zhì)分為導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體。半導(dǎo)體具有熱敏特性、光敏特性和摻雜特性。

在電子器件中，用得最多的材料是硅和鍺，硅和鍺都是四價元素，最外層原子軌道上具有4個電子，稱為價電子。每個原子的4個價電子不僅受自身原子核的束縛，而且還與周圍相鄰的4個原子發(fā)生聯(lián)系：一方面圍繞自身的原子核運(yùn)動；另一方面也時常出現(xiàn)在相鄰原子所屬的軌道上。這樣，相鄰的原子就被共有的價電子聯(lián)系在一起，稱為共價鍵結(jié)構(gòu)，如圖1-5所示。任務(wù)1.1電源指示電路的制作、調(diào)試與檢測任務(wù)1.1電源指示電路的制作、調(diào)試與檢測1.本征半導(dǎo)體純凈的半導(dǎo)體稱為本征半導(dǎo)體。任務(wù)1.1電源指示電路的制作、調(diào)試與檢測2.雜質(zhì)半導(dǎo)體（1）P型半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體（鍺或硅）中摻入三價元素硼，構(gòu)成P型半導(dǎo)體。任務(wù)1.1電源指示電路的制作、調(diào)試與檢測

（2）N型半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體(鍺或硅)中摻入元素磷，

構(gòu)成N型半導(dǎo)體。任務(wù)1.1電源指示電路的制作、調(diào)試與檢測3．PN結(jié)在一塊完整的晶片上，通過摻雜工藝，使晶片的一邊為P型半導(dǎo)體，另一邊為N型半導(dǎo)體，將在兩者交界處形成PN結(jié)，如圖1-9所示。任務(wù)1.1電源指示電路的制作、調(diào)試與檢測PN結(jié)具有單向?qū)щ娦?，即加正向電壓（P區(qū)接正，N區(qū)接負(fù)）導(dǎo)通，加反向電壓（P區(qū)接正，N區(qū)接負(fù)）截止，如圖1-10所示。任務(wù)1.1電源指示電路的制作、調(diào)試與檢測1.1.2半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)和類型

1．結(jié)構(gòu)、符號及外形在PN結(jié)上加上引線和封裝，就構(gòu)成一個二極管。任務(wù)1.1電源指示電路的制作、調(diào)試與檢測2．二極管的類型（1）按材料分:有硅二極管、鍺二極管和砷化鎵二極管等，硅二極管的熱穩(wěn)定性比鍺二極管好得多。（2）按用途分:有整流、穩(wěn)壓、開關(guān)、發(fā)光、光電、變?nèi)?、阻尼等二極管。（3）按封裝形式分:有塑封、金屬封等二極管。（4）按功率分:有大功率、中功率及小功率等二極管。任務(wù)1.1電源指示電路的制作、調(diào)試與檢測1.1.3半導(dǎo)體二極管的伏安特性二極管兩端的電壓U及其流過二極管的電流I之間的關(guān)系，稱為二極管的伏安特性。

1．正向特性

2．反向特性任務(wù)1.1電源指示電路的制作、調(diào)試與檢測3．半導(dǎo)體二極管的主要參數(shù)

（1）最大整流電流IFM

（2）最高反向工作電壓URM

（3）反向飽和電流IR

（4）最高工作頻率fM任務(wù)1.1電源指示電路的制作、調(diào)試與檢測1.1.4半導(dǎo)體二極管的簡易測試

1.二極管極性的判定

(1)觀察外殼上的符號標(biāo)記

(2)觀察外殼上的色點(diǎn)任務(wù)1.1電源指示電路的制作、調(diào)試與檢測(3)用萬用表進(jìn)行測量判定

(4)用電池和喇叭來判別二極管的正、負(fù)極任務(wù)1.1電源指示電路的制作、調(diào)試與檢測2.二極管質(zhì)量的判定用機(jī)械式萬用表判別。（1）若測得的正向電阻很小（幾千歐以下），反向電阻很大（幾百千歐以上），表明二極管性能良好。（2）若測得的正向電阻和反向電阻都很小，表明二極管短路（擊穿），已損壞。（3）若測得的正向電阻和反向電阻都很大，表明二極管斷路（開路），已損壞。（4）若測得反向電阻變?。从幸欢ǖ淖柚?，稱為漏電電阻），表明二極管單向?qū)щ娦阅苄阅茏儾睢Ｈ蝿?wù)1.1電源指示電路的制作、調(diào)試與檢測1.1.5單相半波整流電路

1．電路的組成及工作原理任務(wù)1.1電源指示電路的制作、調(diào)試與檢測2．負(fù)載上的直流電壓和直流電流直流電壓是指一個周期內(nèi)脈動電壓的平均值，有

流過負(fù)載RL上的直流電流為

任務(wù)1.1電源指示電路的制作、調(diào)試與檢測3．對整流二極管的選用要求最大整流電流IFM

應(yīng)大于負(fù)載電流，最高反向工作電壓URM應(yīng)大于。

4．半波整流電路的特點(diǎn)半波整流電路結(jié)構(gòu)簡單，但輸出電壓較低，脈沖成分大，變壓器利用率低，只適應(yīng)于小電流、小功率對脈沖要求不高的場合。任務(wù)1.1電源指示電路的制作、調(diào)試與檢測1.1.6發(fā)光二極管

1．發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)、符號和伏安特性

任務(wù)1.1電源指示電路的制作、調(diào)試與檢測3．發(fā)光二極管的檢測

（1）觀察法

（2）用萬用表測量法普通發(fā)光二極管工作在正偏狀態(tài)。一般用萬用表R×10kΩ擋，方法和普通二極管一樣，一般正向電阻為15kΩ左右，反向電阻為無窮大，

任務(wù)1.1電源指示電路的制作、調(diào)試與檢測返回1.2.1單相橋式整流電路

1．電路組成任務(wù)1.2整流、濾波電路的制作、調(diào)試與檢測2．工作原理任務(wù)1.2整流、濾波電路的制作、調(diào)試與檢測2.負(fù)載上的直流電壓和直流電流負(fù)載上的直流電壓和直流電流為：任務(wù)1.2整流、濾波電路的制作、調(diào)試與檢測3．對整流二極管的選用要求任務(wù)1.2整流、濾波電路的制作、調(diào)試與檢測4．單相橋式整流電路的特點(diǎn)（1）整流效率高，變壓器結(jié)構(gòu)簡單，輸出脈動小。（2）整流二極管數(shù)量多，電路連接復(fù)雜，容易出錯。為解決這一問題，生產(chǎn)廠家常將整流二極管集成在一起構(gòu)成橋堆，如圖1-35所示。任務(wù)1.2整流、濾波電路的制作、調(diào)試與檢測1.2.2濾波電路

1．電容濾波電路它是利用電容兩端的電壓不能突變的特性，與負(fù)載并聯(lián)，使負(fù)載得到較平滑的電壓。圖1-36（a）所示的是單相橋式整流電容濾波電路。（1）工作原理任務(wù)1.2整流、濾波電路的制作、調(diào)試與檢測

（2）濾波電容和整流二極管的選擇①濾波電容的選擇與輸出電壓的估算

電容器的耐壓通常取(1.5～2)U2

。在橋式或全波整流情況，電容濾波電路輸出的直流電壓，可按下式估算UL≈1.2U2

。任務(wù)1.2整流、濾波電路的制作、調(diào)試與檢測②整流二極管的選擇任務(wù)1.2整流、濾波電路的制作、調(diào)試與檢測

2．電感濾波電路

任務(wù)1.2整流、濾波電路的制作、調(diào)試與檢測3．復(fù)式濾波電路

任務(wù)1.2整流、濾波電路的制作、調(diào)試與檢測返回1.3.1穩(wěn)壓電源的主要技術(shù)指標(biāo)

1．特性指標(biāo)特性指標(biāo)指表明穩(wěn)壓電源工作特征的參數(shù)，具體如下：（1）輸入電壓及其變化范圍；（2）輸出電壓及輸出電壓調(diào)節(jié)范圍；（3）額定輸出電流（指電源正常工作時的最大輸出電流）以及過流保護(hù)電流值。任務(wù)1.3穩(wěn)壓電路的制作、調(diào)試與檢測2．質(zhì)量指標(biāo)質(zhì)量指標(biāo)指衡量穩(wěn)壓電源穩(wěn)定性能狀況的參數(shù)，如電壓調(diào)整率SU、電流調(diào)整率SI、輸出電阻及紋波電壓等。

（1）電壓調(diào)整率SU

（2）電流調(diào)整率SI

（3）輸出電阻RO（或內(nèi)阻）

(4)紋波電壓S

紋波電壓S指穩(wěn)壓電路輸出端中含有的交流分量，通常用有效值或峰值表示。

任務(wù)1.3穩(wěn)壓電路的制作、調(diào)試與檢測1.3.2硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路

1．穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管是一種用特殊工藝制成的面接觸型二極管，特殊之處在于它工作在反向擊穿狀態(tài)。它是利用管子反向擊穿時電流在很大范圍內(nèi)變化，而管子兩端的電壓幾乎不變的特性，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓的。穩(wěn)壓二極管的外形和符號如圖1-49所示。任務(wù)1.3穩(wěn)壓電路的制作、調(diào)試與檢測

（1）穩(wěn)壓二極管的伏安特性

任務(wù)1.3穩(wěn)壓電路的制作、調(diào)試與檢測

（2）穩(wěn)壓管的主要參數(shù)①穩(wěn)定工作電壓UZ

②穩(wěn)定工作電流IZ

③動態(tài)電阻rz

2．穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路任務(wù)1.3穩(wěn)壓電路的制作、調(diào)試與檢測3．硅穩(wěn)壓管和限流電阻的選擇（1）輸入電壓UI的確定考慮電網(wǎng)電壓的變化，UI可按UI=(2～3)UO選擇。（2）穩(wěn)壓管的選擇通常根據(jù)穩(wěn)壓管的UZ、IZM選擇穩(wěn)壓管的型號。一般取

（3）限流電阻的選擇

任務(wù)1.3穩(wěn)壓電路的制作、調(diào)試與檢測1.3.3三極管

1．三極管的結(jié)構(gòu)與分類（1）三極管的外形結(jié)構(gòu)任務(wù)1.3穩(wěn)壓電路的制作、調(diào)試與檢測

（2）三極管的結(jié)構(gòu)與電路符號任務(wù)1.3穩(wěn)壓電路的制作、調(diào)試與檢測

（3）三極管的分類按其結(jié)構(gòu)類型分為NPN型管和PNP型管；按其制作材料分為硅管和鍺管；按其工作頻率分為高頻管（工作頻率大于3MHz）和低頻管（工作頻率小于3MHz）；按其功率大小分為大功率管、中功率管和小功率管；按其工作狀態(tài)分為放大管和開關(guān)管。任務(wù)1.3穩(wěn)壓電路的制作、調(diào)試與檢測2．三極管的電流分配與放大作用要實(shí)現(xiàn)三極管的電流放大作用，必須給三極管提供一個合適的偏置電壓：即三極管的發(fā)射結(jié)加上正向偏置電壓，集電結(jié)加上反向偏置電壓。

IB+IC=IE

基極電流對集電極電流具有小量控制大量的作用，這就是三極管的電流放大作用，用β表示，即任務(wù)1.3穩(wěn)壓電路的制作、調(diào)試與檢測

3．三極管的特性曲線三極管的特性曲線主要包括輸入特性曲線和輸出特性曲線。（1）輸入特性曲線任務(wù)1.3穩(wěn)壓電路的制作、調(diào)試與檢測

（2）輸出特性曲線

任務(wù)1.3穩(wěn)壓電路的制作、調(diào)試與檢測

4．三極管的主要參數(shù)（1）電流放大系數(shù)β

（2）極間反向飽和電流①集—基極間反向飽和電流ICBO②集—射極間反向飽和電流—穿透電流ICEO

（3）極限參數(shù)①集電極最大允許電流ICM②集電極—發(fā)射極間的擊穿電壓U(BR)CEO③集電極最大耗散功率PCM任務(wù)1.3穩(wěn)壓電路的制作、調(diào)試與檢測

5．三極管的簡易測試（1）由管子外形初判管腳任務(wù)1.3穩(wěn)壓電路的制作、調(diào)試與檢測

（2）用萬用表檢測三極管的管腳和類型①判斷基極和管型的判別②集電極和發(fā)射極的判別任務(wù)1.3穩(wěn)壓電路的制作、調(diào)試與檢測1.3.4晶體管串聯(lián)型穩(wěn)壓電路

1.負(fù)載與可變電阻串聯(lián)穩(wěn)壓原理

任務(wù)1.3穩(wěn)壓電路的制作、調(diào)試與檢測

2.晶體管串聯(lián)型穩(wěn)壓電路（1）晶體管串聯(lián)型穩(wěn)壓電路原理框圖串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的組成框圖如圖1-63所示，它由調(diào)整元件、取樣電路、基準(zhǔn)電壓和比較放大等部分組成。（2）基本調(diào)整管穩(wěn)壓電路如圖1-64為基本調(diào)整管穩(wěn)壓電路。任務(wù)1.3穩(wěn)壓電路的制作、調(diào)試與檢測

（3）具有放大環(huán)節(jié)的晶體管串聯(lián)型穩(wěn)壓電路①電路組成任務(wù)1.3穩(wěn)壓電路的制作、調(diào)試與檢測

②穩(wěn)壓過程任務(wù)1.3穩(wěn)壓電路的制作、調(diào)試與檢測

③輸出電壓的計算輸出電壓的大