可調(diào)集成直流穩(wěn)壓電源裝配與測量

電子裝配工藝與測量課程案例1：可調(diào)集成直流穩(wěn)壓電源裝配與測量制作老師：姚勇全國職業(yè)教育電子與信息技術(shù)專業(yè)數(shù)字化資源共建共享陜西省電子信息學(xué)校SHAANXISHENG

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SCHOOL案例1：可調(diào)集成直流穩(wěn)壓電源安裝一、教學(xué)目標(biāo)知識目標(biāo)：選擇變壓器、整流二極管、濾波電容及集成穩(wěn)壓器來設(shè)計(jì)直流穩(wěn)壓電源。掌握直流穩(wěn)壓電源的調(diào)試及主要技術(shù)指標(biāo)的測試方法。能力目標(biāo)：能夠正確合理的選擇元器件，包括電阻電容等器件；會使用電烙鐵來焊接電路；掌握直流穩(wěn)壓電源的調(diào)試以及指標(biāo)測試；能夠判斷直流穩(wěn)壓電源常見故障，并能進(jìn)行排除故障。素質(zhì)目標(biāo)：組裝電路過程中嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)程，時刻注意安全用電。培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)量第一的理念，懂得使用質(zhì)量管理中5S管理法進(jìn)行操作，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作、互利互惠的精神。二、教學(xué)重點(diǎn)：元器件的正確選擇；直流穩(wěn)壓電源的調(diào)試與指標(biāo)測試；故障的排除。三、教學(xué)難點(diǎn)：直流穩(wěn)壓電源的調(diào)試與指標(biāo)測試；故障的排除。四、教學(xué)過程教學(xué)活動一：明確工作任務(wù)圖２－２2.電路元器件明細(xì)表安全教育：第一，是人身安全，比如使用到220V交流電時防止觸電，電烙鐵防止?fàn)C傷等。第二，設(shè)備安全，防止損壞設(shè)備，一定按操作步驟實(shí)施操作等。第三，操作安全，比如電路安裝好后進(jìn)行電路調(diào)試前，要進(jìn)行電路檢查，檢查無誤后再通電測試；第四，關(guān)于變壓器的裝接，要區(qū)分輸入輸出端，防止誤接，觸電。圖，填寫以下表格。序號名稱型號規(guī)格數(shù)量備注根據(jù)任務(wù)單內(nèi)容中電路元器件及材料清單教學(xué)活動二：分析電路原理1.學(xué)習(xí)過程：識讀電路原理圖，分析電子鐘的工作原理。2.電路原理直流穩(wěn)壓電源是一種將220V工頻交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)壓輸出的直流電壓的裝置，它需要變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四個環(huán)節(jié)才能完成，見圖2-1:圖２－１電源變壓器電源變壓器：是降壓變壓器，它將電網(wǎng)220V交流電壓變換成符合需要的交流電壓，并送給整流電路，變壓器的變比由變壓器的副邊電壓確定。整流電路整流電路：是利用整流二極管的導(dǎo)通特性將交流電壓轉(zhuǎn)換為單一方向的半波電壓。根據(jù)整流二極管連接形式的不同，又可半波整流電路和橋式整流電路。圖２－２（3）濾波電路濾波電路：可以將整流電路輸出電壓中的交流成分大部分加以濾除，從而得到比較平滑的直流電壓。本設(shè)計(jì)選用一個2200μF的大容量電解電容C1和一個0.1μF的小電容量滌綸CL11型電容C2并聯(lián)濾波。圖２－３（4）穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路：穩(wěn)壓電路的功能是使輸出的直流電壓穩(wěn)定，不隨交流電網(wǎng)電壓和負(fù)載的變化而變化。一個LM317來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓。我們的該電路中，是用電阻R2-R7六個電阻串聯(lián)，在不同的位置，輸出所接電阻不同，電壓也就不同。串入電阻的個數(shù)由撥動開關(guān)位置而定。問答題1你能看懂直流穩(wěn)壓電路原理圖嗎？試寫出其工作原理。2

LM317是什么？它在電路中的作用是什么？教學(xué)活動三：元器件的認(rèn)知及工作準(zhǔn)備學(xué)習(xí)過程：根據(jù)可調(diào)集成直流穩(wěn)壓電源電路原理圖，領(lǐng)取完成這項(xiàng)工作所需的工具、儀器儀表、元器件和材料，學(xué)習(xí)查閱原器件手冊的方法；學(xué)習(xí)正確識別、篩選、檢測元器件的方法，為工作原理的分析奠定基礎(chǔ)。知識鏈接（1）電阻器電阻器阻值的識別。電阻器阻值的表示方法有字標(biāo)標(biāo)注法和色環(huán)表示法兩種。使用字標(biāo)標(biāo)注法標(biāo)注的電阻器比較直觀，但在電阻器的生產(chǎn)、裝配和電子設(shè)備維修時，都不太方便，特別是維修時的識別很不清晰。色環(huán)表示法的電阻器，無論是生產(chǎn)，還是裝配與維修中的識別都很方便，所以使用比較普遍。直接表示法的金屬膜電阻器，其外形顏色一般為綠色；直接表示法的碳膜電阻器，其外形顏色一般為米色；色環(huán)表示法的金屬膜電阻器，其外形顏色一般為淡藍(lán)色。（2）電位器合成碳膜電位器：是目前使用最多的一種電位器。其電阻體是用碳黑、石墨、石英粉、有機(jī)粘合劑等配制的混合物，涂在膠木板或玻璃纖維板上制成的。（3）電解電容有極性鋁電解電容器分別用兩層鋁箔作為電容器的正、負(fù)極板，在正、負(fù)極板上分別引出引腳，在兩鋁箔之間用絕緣紙隔開，使電容器的兩極板絕緣，將整個鋁箔緊緊地卷起來，浸漬電解質(zhì)，裝入外殼中；為了保持電解質(zhì)溶液不泄漏、不干涸，在鋁外殼的口部用橡膠塞進(jìn)行密封，如圖所示。電解電容器在電路圖中的圖形符號（4）變壓器變壓器是變換電壓、電流和阻抗的器件，它在電源和負(fù)載之間進(jìn)行直流隔離，以最大限度地傳輸能量。一般變壓器主要由鐵芯和線圈（也稱繞組）兩部分構(gòu)成。線圈有兩個或多個繞組，接交流電源（信號源）的線圈為初級線圈，與負(fù)載相連的線圈為次級線圈。（5）二極管二極管(diode)又稱晶體二極管,簡稱二極管。在半導(dǎo)體二極管內(nèi)部有一個PN結(jié)兩個引線端子，這種電子器件按照外加的電壓方向，具備單向?qū)щ娦?。以整流電流的大?。?00mA）作為界線通常把輸出電流大于100mA的叫整流。面結(jié)型，最高反向電壓從25伏至3000伏分A～X共22檔。分類如下：①硅半導(dǎo)體整流二極管2CZ型、②硅橋式整流器QL型、③用于電視機(jī)高壓工作頻率近100KHz的2CLG型。（6）晶體管三極管又稱“晶體三極管”或“半導(dǎo)體三極管”或“晶體管”，在電路中常用英文縮寫“Q”、“T”或“VT”來表示。三極管由兩個PN結(jié)組成，有三個電極，分別為基極（B）、發(fā)射極（E）和集電極（C），結(jié)構(gòu)圖和符號如下圖為NPN型管。（7）運(yùn)算放大器運(yùn)算放大器簡稱集成運(yùn)放，是具有高放大倍數(shù)的集成電路。它的內(nèi)部是直接耦合的多級放大器，整個電路可分為輸入級、中間級、輸出級三部分。輸入級采用差分放大電路以消除零點(diǎn)漂移和抑制干擾；中間級一般采用共發(fā)射極電路，以獲得足夠高的電壓增益；輸出級一般采用互補(bǔ)對稱功放電路，以輸出足夠大的電壓和電流，其輸出電阻小，負(fù)載能力強(qiáng)。通用型運(yùn)算放大器就是以通用為目的而設(shè)計(jì)的。這類器件的主要特點(diǎn)是價格低廉、產(chǎn)品量大面廣，其性能指標(biāo)能適合于一般性使用。例mA741（單運(yùn)放）、LM358（雙運(yùn)放）、LM324（四運(yùn)放）及以場效應(yīng)管為輸入級的LF356都屬于此種。（8）穩(wěn)壓器集成穩(wěn)壓器又叫集成穩(wěn)壓電路，將不穩(wěn)定的直流電壓轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電壓的集成電路，用分立元件組成的穩(wěn)壓電源，固有輸出功率大，適應(yīng)性較廣的優(yōu)點(diǎn)，但因體積大焊點(diǎn)多可靠性差而使其應(yīng)用范圍受到限制，近年來，集成穩(wěn)壓電源已得到廣泛應(yīng)用，其中小功率的穩(wěn)壓電源以三端式串聯(lián)型穩(wěn)壓器應(yīng)用最為普遍。三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器只需外接兩只電阻即可獲得各種輸出電壓。代表產(chǎn)品有LM317/LM337等。接下來的時間，同學(xué)們需要完成以下內(nèi)容。

1.電阻的阻值的識別按發(fā)放的電阻識別板，識別板上的電阻阻值并且寫記錄紙中。2.電容識別按發(fā)放的電容識別板，識別板上的電容容值并且寫記錄紙中。請你寫出所領(lǐng)取的元器件名稱，畫出所對應(yīng)的元器件符號。教學(xué)活動四：電路的安裝1.學(xué)習(xí)過程按電路圖所示，制作好電路板。安裝時，先安裝比較小的原件，所以先安裝整流電路，在安裝穩(wěn)壓電路，最后再裝上電路（電容）。安裝時要注意，二極管和電解電容的極性不要接反。2.知識鏈接１）．手工焊接操作的基本步驟下面介紹的五步操作法．２）．元器件引腳成形元器件在印刷板上的排列和安裝方式有兩種，一種是立式，另一種是臥式。元器件引腳成形步驟：①、用鑷子將元器件引腳鉚直；②、用鑷子或尖嘴鉗夾住引腳根部，將引腳彎曲成需要形狀；③、根據(jù)整形的整體效果，對折彎方向不一致的引腳進(jìn)行修整。成型后的元器件，在焊接時，盡量保持其排列整齊，同類元件要保持高度一致。各元器件的符號標(biāo)志向上（臥式）或向外（立式），以便于檢查。1.練習(xí)焊接五步法。（2課時）2.填寫印制板裝配工藝卡片。（同學(xué)們自己先討論）3.安裝記錄教學(xué)活動五：電路的調(diào)試與檢測1.知識鏈接（一）萬用表的實(shí)用直流電壓的測量將萬用表的一個轉(zhuǎn)換開關(guān)置于交、直流電壓檔，另一個轉(zhuǎn)換開關(guān)置于直流電壓的合適量程上，且“+”表筆（紅表筆）接到高電位處，“*”表筆（黑表筆）接到低電位處，即讓電流從“+”表筆流入，從“-”表筆流出。若表筆接反，表頭指針會反方向偏轉(zhuǎn)，容易撞彎指針。測電流測量直流電流時，將萬用表的一個轉(zhuǎn)換開關(guān)置于直流電流檔，另一個轉(zhuǎn)換開關(guān)置于50uA到500mA的合適量程上，電流的量程選擇和讀數(shù)方法與電壓一樣。測量時必須先斷開電路，然后按照電流從“+”到“-”的方向，將萬用表串聯(lián)到被測電路中，即電流從紅表筆流入，從黑表筆流出。如果誤將萬用表與負(fù)載并聯(lián)，則因表頭的內(nèi)阻很小，會造成短路燒毀儀表。其讀數(shù)方法如下：實(shí)際值=指示值×量程/滿偏（二）模擬示波器的使用接上電源，打開電源開關(guān)，電源指示燈。注意：在正式測量之前，示波器需預(yù)熱約5分鐘。調(diào)節(jié)光跡，寬度和亮度適中，基本在中間位置處于水平狀態(tài)。調(diào)節(jié)方法：分別調(diào)節(jié)聚焦、灰度、垂直位置控制、水平位置控制和光跡傾斜調(diào)整旋鈕。選擇信號輸入通道（CH1或CH2）方法：調(diào)輸入通道選擇開關(guān)接上信號輸入線將信號輸入線接探頭接在標(biāo)準(zhǔn)信號輸出端子上輸入耦合方式選擇交流(AC)觸發(fā)極性(Slope)選擇“+”，擴(kuò)展開關(guān)彈出，不擴(kuò)展8)掃描方式(SweepMode)選擇自動(Auto)垂直偏轉(zhuǎn)因數(shù)選擇(VOLTS/DIV)選擇0.5V/DIV,此時垂直方向顯示應(yīng)為4格， 否則調(diào)微調(diào)旋鈕，使其顯示4格。時基選擇(TIME/DIV)選擇.0.5ms/div，此時在水平位置應(yīng)顯示2格，否則調(diào)微調(diào)旋鈕，使其顯示2格。完成校準(zhǔn)后，微調(diào)旋鈕不可再進(jìn)行調(diào)節(jié)。將示波器探頭接在待測信號端。選擇合適的檔位，通過調(diào)節(jié)觸發(fā)電平(Level)旋鈕，使測試波形穩(wěn)定。讀數(shù)讀數(shù)=格數(shù)*檔位2.調(diào)試記錄（一）初測穩(wěn)壓器輸出端負(fù)載開路，測量整流電路輸入電壓U2，濾波電路輸出電壓Ur（穩(wěn)壓器輸入電壓）及輸出電壓Uo。調(diào)節(jié)電位器Rw，觀察Uo的大小和變化情況，如果Uo能跟隨Rw線形變化，這說明穩(wěn)壓電路各反饋環(huán)路工作基本正常。否則，說明穩(wěn)壓電路有故障，因?yàn)榉€(wěn)壓器是一個深負(fù)反饋的閉環(huán)系統(tǒng)，只要環(huán)路中任一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障（某管截止或飽和），穩(wěn)壓器就會失去自動調(diào)節(jié)作用。此時可分別檢查基準(zhǔn)電壓Uz，輸入電壓Ur，輸出電壓Uo，以及比較放大器和調(diào)整管各電極的電位（主要是Ube和Uce），分析它們的工作狀態(tài)是否都在線形區(qū)，從而找出不能正常工作的原因。排除故障以后就可以進(jìn)行下一步測試。(二)性能指標(biāo)測量1）使用萬用表，調(diào)整撥動開關(guān)，測試輸出電壓值。2）負(fù)載電流測試在輸出端與接地端接入負(fù)載電阻，在負(fù)載回路中串入萬用表測量負(fù)載電流，當(dāng)負(fù)載阻值為75Ω是，此時輸出電流為0.2A。3）測量輸出紋波電壓在輸入220V輸入電壓下，輸出滿載，用示波器觀察波形，記錄觀察到的紋波電壓信號。教學(xué)活動六：交付驗(yàn)收、總結(jié)評價1.學(xué)習(xí)內(nèi)容問題1：請你簡要敘述在“可調(diào)集成直流穩(wěn)壓電源安裝”工作中學(xué)到了什么知識?問題2：請回顧