任務(wù)一 集成穩(wěn)壓直流電源的制作_第1頁
任務(wù)一 集成穩(wěn)壓直流電源的制作_第2頁
任務(wù)一 集成穩(wěn)壓直流電源的制作_第3頁
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文檔簡介

第一頁,共四十七頁,2022年,8月28日1.器件選型4.繪制電路圖模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)電子工藝設(shè)計器件識別電子產(chǎn)品裝配典型工作任務(wù)行動領(lǐng)域?qū)W習(xí)領(lǐng)域5.焊接組裝6.調(diào)試測試電路板設(shè)計PCB繪圖2.設(shè)計電路3.編寫程序單片機軟件設(shè)計單片機硬件設(shè)計單片機技術(shù)及應(yīng)用單片機接口技術(shù)課程定位第二頁,共四十七頁,2022年,8月28日任務(wù)一

集成穩(wěn)壓直流電源的制作1.1任務(wù)描述1.2任務(wù)資訊1.3任務(wù)分析1.4任務(wù)實施1.5評價總結(jié)第三頁,共四十七頁,2022年,8月28日1.1任務(wù)描述問

題:舉例說明日常生活中用電設(shè)備?強

電:強電一般是指交流電電壓在24V以上。如家庭中的電燈、插座等,電壓在110V-220V。弱電:交流電電壓在24V以下。

交流電:電壓(電流)大小、方向隨時變化。日光燈、電扇……直流電:電壓(電流)大小可能變化,但方向不變。如:計算機、電視機、影碟機……第四頁,共四十七頁,2022年,8月28日知識點:

1.直流穩(wěn)壓電源的基本組成及其主要性能指標(biāo)2.二極管的結(jié)構(gòu)、符號、分類與特性3.電容濾波電路原理4.固定輸出穩(wěn)壓電路和可調(diào)穩(wěn)壓電路

技能:

1.二極管識別與選取2.電容的識別與選取3.發(fā)光二極管、集成穩(wěn)壓電路的識別4.直流穩(wěn)壓電源的安裝、調(diào)試與檢測5.電源參數(shù)的測量6.直流穩(wěn)壓電源的故障分析與檢修1.1.1任務(wù)目標(biāo)第五頁,共四十七頁,2022年,8月28日1.1.2任務(wù)學(xué)習(xí)情境學(xué)習(xí)情境1:

12V/1A單路固定輸出直流穩(wěn)壓電源的制作。學(xué)習(xí)情境2:

1.5-30V可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的制作。學(xué)習(xí)情境3:

±15V/3A固定輸出直流穩(wěn)壓電源的制作。第六頁,共四十七頁,2022年,8月28日第七頁,共四十七頁,2022年,8月28日1.2任務(wù)資訊1.2.1直流穩(wěn)壓電源簡介

類型—線性直流穩(wěn)壓電源、開關(guān)直流穩(wěn)壓電源。

組成—變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓。第八頁,共四十七頁,2022年,8月28日1.變壓電路220V的交流電適當(dāng)大小的交流電,采用降壓變壓器電路。2.整流電路交流電脈動的直流電,采用二極管整流電路。3.濾波電路脈動的直流電平滑的直流電,采用電容、電感及其組合電路。4.穩(wěn)壓電路平滑的直流電穩(wěn)定的直流電,采用集成三端穩(wěn)壓器第九頁,共四十七頁,2022年,8月28日直流穩(wěn)壓電源的主要性能指標(biāo):1.特性指標(biāo)—表征直流穩(wěn)壓電源的主要特性輸入電壓輸出電壓輸出電流輸出電壓調(diào)節(jié)范圍2.質(zhì)量指標(biāo)—用來衡量輸出直流電壓的穩(wěn)定程度穩(wěn)壓系數(shù)輸出電阻紋波電壓溫度系數(shù)第十頁,共四十七頁,2022年,8月28日1.2.2半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識自然界中的物質(zhì),按其導(dǎo)電能力可分為三大類:

導(dǎo)體—導(dǎo)電能力最強半導(dǎo)體—介于導(dǎo)體和絕緣體之間絕緣體—導(dǎo)電能力最弱半導(dǎo)體是導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的一類物質(zhì),常用的半導(dǎo)體材料有硅、鍺、硒、砷化鎵。第十一頁,共四十七頁,2022年,8月28日一、半導(dǎo)體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)SiGe1.半導(dǎo)體的原子結(jié)構(gòu)第十二頁,共四十七頁,2022年,8月28日2.半導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu)

共價鍵共用電子對+4+4+4+4原子核第十三頁,共四十七頁,2022年,8月28日二、半導(dǎo)體的類型及特性+4+4+4+4自由電子空穴束縛電子1.本征半導(dǎo)體

定義:純凈的不含任何雜質(zhì)的、晶體結(jié)構(gòu)排列整齊的半導(dǎo)體。在常溫下,只有極少數(shù)的電子獲得能量,掙脫共價鍵的束縛,形成自由電子,同時留下一個空位,形成空穴。第十四頁,共四十七頁,2022年,8月28日結(jié)論(1)半導(dǎo)體中存在兩種載流子,一種是帶負(fù)電的自由電子,另一種是帶正電的空穴,它們都可以運載電荷形成電流。(2)本征半導(dǎo)體中,自由電子和空穴相伴產(chǎn)生,數(shù)目相同。利用這一特性可將半導(dǎo)體器件制作成溫敏器、光敏器件。如溫度報警器(3)一定溫度下,本征半導(dǎo)體中電子空穴對的產(chǎn)生與復(fù)合相對平衡,電子空穴對的數(shù)目相對穩(wěn)定。(4)溫度升高,激發(fā)的電子空穴對數(shù)目增加,半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力增強??昭ǖ某霈F(xiàn)是半導(dǎo)體導(dǎo)電區(qū)別導(dǎo)體導(dǎo)電的一個主要特征。第十五頁,共四十七頁,2022年,8月28日2.雜質(zhì)半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中加入微量雜質(zhì),可使其導(dǎo)電性能顯著改變。根據(jù)摻入雜質(zhì)的性質(zhì)不同,雜質(zhì)半導(dǎo)體分為兩類:電子型(N型)半導(dǎo)體和空穴型(P型)半導(dǎo)體。第十六頁,共四十七頁,2022年,8月28日+4+4+5+4多余電子磷原子N型半導(dǎo)體中的載流子是什么?1.由磷原子提供的電子,濃度與磷原子相同。2.本征半導(dǎo)體中成對產(chǎn)生的電子和空穴。摻雜濃度遠(yuǎn)大于本征半導(dǎo)體中載流子濃度,所以,自由電子濃度遠(yuǎn)大于空穴濃度。自由電子稱為多數(shù)載流子(多子),空穴稱為少數(shù)載流子(少子)。(1)N

型半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中摻入少量五價元素。第十七頁,共四十七頁,2022年,8月28日(2)P型半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中摻入少量的三價元素。三價元素與相鄰的半導(dǎo)體原子形成共價鍵時,產(chǎn)生一個空穴。這個空穴可以吸引束縛電子來填補,使得硼原子成為不能移動的帶負(fù)電的離子。P型半導(dǎo)體中空穴是多子,電子是少子。+4+4+3+4空穴硼原子第十八頁,共四十七頁,2022年,8月28日1.PN結(jié)的形成在一塊純凈的半導(dǎo)體上,采用摻雜工藝,使之一邊為P型,另一邊為N型,則在其交界面形成一個特殊的薄層,這個薄層稱為PN結(jié)。它是半導(dǎo)體器件的基礎(chǔ)。三、PN結(jié)形成及其單向?qū)щ娦缘谑彭摚菜氖唔摚?022年,8月28日P型半導(dǎo)體------------------------N型半導(dǎo)體++++++++++++++++++++++++擴散運動內(nèi)電場E漂移運動擴散的結(jié)果是使空間電荷區(qū)逐漸加寬。內(nèi)電場越強,漂移運動越強,而漂移使空間電荷區(qū)變薄。空間電荷區(qū),也稱耗盡層。第二十頁,共四十七頁,2022年,8月28日所以擴散和漂移這一對相反的運動最終達(dá)到平衡,相當(dāng)于兩個區(qū)之間沒有電荷運動,空間電荷區(qū)的厚度固定不變。------------------------++++++++++++++++++++++++空間電荷區(qū)N型區(qū)P型區(qū)第二十一頁,共四十七頁,2022年,8月28日(1)加正向電壓(正偏)——電源正極接P區(qū),負(fù)極接N區(qū)

外電場的方向與內(nèi)電場方向相反。→耗盡層變窄→擴散運動>漂移運動→多子擴散形成正向電流IF正向電流

2.PN結(jié)的單向?qū)щ娦酝怆妶鱿魅鮾?nèi)電場第二十二頁,共四十七頁,2022年,8月28日(2)加反向電壓——電源正極接N區(qū),負(fù)極接P區(qū)

外電場的方向與內(nèi)電場方向相同?!谋M層變寬→漂移運動>擴散運動→少子漂移形成反向電流IRPN

在一定的溫度下,由本征激發(fā)產(chǎn)生的少子濃度是一定的,故IR基本上與外加反壓的大小無關(guān),所以稱為反向飽和電流。但I(xiàn)R與溫度有關(guān)。

外電場加強內(nèi)電場第二十三頁,共四十七頁,2022年,8月28日PN結(jié)加正向電壓時,具有較大的正向擴散電流,呈現(xiàn)低電阻,PN結(jié)導(dǎo)通;

PN結(jié)加反向電壓時,具有很小的反向漂移電流,呈現(xiàn)高電阻,PN結(jié)截止。

由此可以得出結(jié)論:PN結(jié)具有單向?qū)щ娦浴5诙捻?,共四十七頁?022年,8月28日半導(dǎo)體二極管一.二極管的結(jié)構(gòu)和類型PN結(jié)加上管殼和引線,就成為半導(dǎo)體二極管。引線外殼線觸絲線基片點接觸型PN結(jié)面接觸型PN二極管的電路符號:正極+負(fù)極–ak第二十五頁,共四十七頁,2022年,8月28日不同結(jié)構(gòu)的各類二極管第二十六頁,共四十七頁,2022年,8月28日二、二極管的基本特性——單向?qū)щ娦远O管的基本特性為單向?qū)щ娦约矗杭右欢ǖ恼螂妷簩?dǎo)通,加反向電壓截止。不同材料的二極管有一定的正向電壓硅材料二極管:0.5V左右鍺材料二極管:0.1~0.2V第二十七頁,共四十七頁,2022年,8月28日三、二極管的伏安特性及主要參數(shù)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)系曲線,稱為二極管的伏安特性。第二十八頁,共四十七頁,2022年,8月28日1)正向特性二極管外加正向電壓時,電流和電壓的關(guān)系稱為二極管的正向特性。如圖所示,當(dāng)二極管所加正向電壓比較小時(0<U<Uth),二極管上流經(jīng)的電流為0,管子仍截止,此區(qū)域稱為死區(qū),Uth稱為死區(qū)電壓(門坎電壓)。硅二極管的死區(qū)電壓約為0.5V,鍺二極管的死區(qū)電壓約為0.1V。2)反向特性二極管外加反向電壓時,電流和電壓的關(guān)系稱為二極管的反向特性。由圖可見,二極管外加反向電壓時,反向電流很?。↖≈-IS),而且在相當(dāng)寬的反向電壓范圍內(nèi),反向電流幾乎不變,因此,稱此電流值為二極管的反向飽和電流。3)反向擊穿特性從圖可見,當(dāng)反向電壓的值增大到UBR時,反向電壓值稍有增大,反向電流會急劇增大,稱此現(xiàn)象為反向擊穿,UBR為反向擊穿電壓。利用二極管的反向擊穿特性,可以做成穩(wěn)壓二極管,但一般的二極管不允許工作在反向擊穿區(qū)。

第二十九頁,共四十七頁,2022年,8月28日4)二極管的溫度特性

二極管是對溫度非常敏感的器件。實驗表明,隨溫度升高,二極管的正向壓降會減小,正向伏安特性左移,即二極管的正向壓降具有負(fù)的溫度系數(shù)(約為-2mV/℃);溫度升高,反向飽和電流會增大,反向伏安特性下移,溫度每升高10℃,反向電流大約增加一倍。如圖所示為溫度對二極管伏安特性的影響。

第三十頁,共四十七頁,2022年,8月28日二極管的主要參數(shù)(1)最大整流電流IDM最大整流電流IDM是指二極管長期連續(xù)工作時,允許通過二極管的最大正向電流的平均值。(2)最高反向工作電壓URM為了保證二極管不致反向擊穿所允許加在二極管上的最高反向電壓,通常為反向擊穿電壓的1/2~1/3。(3)反向飽和電流IR它是指管子沒有擊穿時的反向電流值。其值愈小,說明二極管的單向?qū)щ娦杂?。第三十一頁,共四十七頁?022年,8月28日1.2.4二極管整流電路一、整流電路的作用

單相交流電脈動直流電二、二極管單相整流電路

1.單相半波整流電路第三十二頁,共四十七頁,2022年,8月28日電路的特性

①輸出直流電壓(平均電壓)UO≈0.45U2②輸出電壓波動系數(shù)(峰值電壓/平均電壓)D≈1.57③二極管最大整流電流ID=IO≈0.45U2/RL④二極管最大反向工作電壓UD=1.414U2第三十三頁,共四十七頁,2022年,8月28日2.單相全波整流電路第三十四頁,共四十七頁,2022年,8月28日輸出平均電壓為:流過負(fù)載的平均電流為:

二極管所承受的最大反向電壓第三十五頁,共四十七頁,2022年,8月28日3.單相橋式整流電路橋式整流電路+-u2正半周時電流通路u1u2TD4D2D1D3RLuo第三十六頁,共四十七頁,2022年,8月28日橋式整流電路-+u0u1u2TD4D2D1D3RLu2負(fù)半周時電流通路第三十七頁,共四十七頁,2022年,8月28日u2>0時D1,D3導(dǎo)通D2,D4截止電流通路:A

D1RLD3Bu2<0時D2,D4導(dǎo)通D1,D3截止電流通路:BD2RLD4A輸出是脈動的直流電壓!u2橋式整流電路輸出波形及二極管上電壓波形uou2D4D2D1D3RLuoAB第三十八頁,共四十七頁,2022年,8月28日u2uou2D4D2D1D3RLuoAB主要參數(shù)(1)輸出電壓的平均值:(2)輸出電流的平均值:(3)二極管上承受的最高反向電壓:(4)二極管上的平均電流:第三十九頁,共四十七頁,2022年,8月28日幾種常見的硅整流橋外形:+AC-~+~-~+-~第四十頁,共四十七頁,2022年,8月28日一、發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)、電路符號

發(fā)光二極管是一種光發(fā)射器件,英文縮寫是LED。此類管子通常由鎵(Ga)、砷(As)、磷(P)等元素的化合物制成,管子正向?qū)?,?dāng)導(dǎo)通電流足夠大時,能把電能直接轉(zhuǎn)換為光能,發(fā)出光來。目前發(fā)光二極管的顏色有紅、黃、橙、綠、白和藍(lán)6種,所發(fā)光的顏色主要取決于制作管子的材料,例如用砷化鎵發(fā)出紅光,而用磷化鎵則發(fā)出綠光。其中白色發(fā)光二極管是新型產(chǎn)品,主要應(yīng)用在手機背光燈、液晶顯示器背光燈、照明等領(lǐng)域。二、發(fā)光二極管的主要參數(shù)峰值波長、正向電壓正向電流、反向電壓耗散功率

1.2.5發(fā)光二極管第四十一頁,共四十七頁,2022年,8月28日三、發(fā)光二極管的使用發(fā)光二極管工作時導(dǎo)通電壓比普通二極管大,其工作電壓隨材料的不同而不同,一般為1.7V~2.4V。普通綠、黃、紅、橙色發(fā)光二極管工作電壓約為2V;白色發(fā)光二極管的工作電壓通常高于2.4V;藍(lán)色發(fā)光二極管的工作電壓一般高于3.3V。發(fā)光二極管的工作電流一般在2mA~25mA的范圍。注意:二極管極性判定將紅、黑表筆分別接二極管的兩個電極,若測得的電阻值很小(幾千歐以下),則黑表筆所接電極為二極管正極,紅表筆所接電極為二極管的負(fù)極;若測得的阻值很大(幾百千歐以上),則黑表筆所接電極為二極管負(fù)極,紅表筆所接電極為二極管的正極,如圖所示。第四十二頁,共四十七頁,2022年,8月28日1.2.6電容濾波電路一、濾波電路的作用脈動直流電平滑直流電二、工作原理思考:電容的特點?工作原理:利用電容的儲能來減小輸出電壓的波動,將脈動直流電轉(zhuǎn)化為平滑直流電。第四十三頁,共四十七頁,2022年,8月28日一、穩(wěn)壓電路的作用平滑直流電穩(wěn)定直流電二、三端集成穩(wěn)壓器利用半導(dǎo)體集成工藝,將線性穩(wěn)壓電路、高精密基準(zhǔn)電壓源、過流保護(hù)電路集成在一塊硅片上。1個輸入端、1個輸出端、1個公共端。1.三端集成穩(wěn)壓器的特點體積小、外圍元件少、調(diào)整簡單、使用方便、性能

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