《電工電子基本技能操作項(xiàng)目教程》課件項(xiàng)目二十二

項(xiàng)目二十二晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路能力目標(biāo)1．正確選擇萬用表、交流毫伏表、示波器對(duì)電壓幅值的測量；2．對(duì)串聯(lián)穩(wěn)壓電源出現(xiàn)的故障進(jìn)行分析判斷與維修；3．電路分析、邏輯思維能力、理論知識(shí)運(yùn)用能力得到提高；4．具有發(fā)現(xiàn)問題的能力。知識(shí)目標(biāo)1．知道晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路的構(gòu)成及工作原理；2．知道晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電源的性能參數(shù)；3．知道三端集成穩(wěn)壓電源的使用。晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路項(xiàng)目內(nèi)容與原理一、晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路

1、電路框圖

圖22-1是有更高穩(wěn)定度的晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電源方框圖，由調(diào)整元件、比較放大器、取樣電路、基準(zhǔn)電壓電路和過流保護(hù)電路及電阻等組成。晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路經(jīng)整流和濾波后的電壓往往會(huì)隨交流電源電壓的波動(dòng)和負(fù)載的變化而變化。電壓不穩(wěn)定時(shí)會(huì)導(dǎo)致測量和計(jì)算的誤差，引起控制裝置的工作不穩(wěn)定，甚至根本無法工作。精密電子測量儀器，自動(dòng)控制、計(jì)算裝置等都要求有很高穩(wěn)定度的直流電源。最簡單的直流穩(wěn)壓電源是采用二極管來穩(wěn)定電壓的，在要求稍高場合就達(dá)不到穩(wěn)壓效果且輸出電壓不可調(diào)。晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路圖22-1晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路方框圖晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路2、電路的構(gòu)成

晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電器的構(gòu)成見圖22-2。圖中，三極管V1為調(diào)整元件，工作于放大狀態(tài)；穩(wěn)壓管VDZ與R4提供基準(zhǔn)電壓；三極管V2、R3為比較放大器，三極管工作于放大狀態(tài)；電阻R1、R2及電位器RW為取樣電路；RL為負(fù)載電阻。3、工作原理整個(gè)穩(wěn)壓電路是一個(gè)具有電壓串聯(lián)負(fù)反饋的閉環(huán)系統(tǒng)，其穩(wěn)壓過程為：當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)或負(fù)載變動(dòng)引起輸出直流電壓發(fā)生變化時(shí)，取樣電路取出輸出電壓的一部分送入比較放大器，并與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，產(chǎn)生的誤差信號(hào)經(jīng)放大后送至調(diào)整管的基極，使調(diào)整管改變其管壓降，以補(bǔ)償輸出電壓的變化，從而達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路圖22-2晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路4、主要性能指標(biāo)

穩(wěn)壓電源的主要性能指標(biāo)如下：(1)輸出電壓Uo和輸出電壓調(diào)節(jié)范圍。調(diào)節(jié)RW可以改變輸出電壓Uo的大小。(2)最大負(fù)載電流IOM。(3)輸出電阻Ro。輸出電阻的定義為：當(dāng)輸入電壓Ui保持不變，由于負(fù)載變化而引起的輸出電壓變化量與輸出電流變化量之比，即晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路

(4)穩(wěn)壓系數(shù)S(電壓調(diào)整率)。穩(wěn)壓系數(shù)定義為：當(dāng)負(fù)載保持不變，輸出電壓相對(duì)變化量與輸入電壓相對(duì)變化量之比，即(5)紋波電壓US。輸出紋波電壓是指在額定負(fù)載條件下，輸出電壓中所含交流分量的有效值。晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路二、三端集成穩(wěn)壓電源隨著半導(dǎo)體工藝的發(fā)展，現(xiàn)在已生產(chǎn)并廣泛應(yīng)用的單片集成穩(wěn)壓電源具有體積小，可靠性高，使用靈活，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。最簡單的集成穩(wěn)壓電源只有輸入、輸出和公共引出端，故稱之為三端集成穩(wěn)壓器。以W7800系列三端集成穩(wěn)壓器為例，其內(nèi)部也是串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電路。

1、外形與封裝三端集成穩(wěn)壓電源的外形與封裝見圖22-3。

2、接線圖

三端集成穩(wěn)壓電源的接線圖如圖22-4所示。晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路圖22-3三端集成穩(wěn)壓電源外形晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路圖22-4三端集成穩(wěn)壓電源晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路三、汽車晶體管調(diào)壓模擬電路1、原理電路汽車晶體管調(diào)壓器模擬電路由取樣電路、基準(zhǔn)電路、開關(guān)電路構(gòu)成，如圖22-5所示。

2、工作原理圖22-5中，12V電壓代表發(fā)電機(jī)輸出電壓，燈泡代表發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組。當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出電壓低于14.5V時(shí)，取樣電路的電壓不足以使穩(wěn)壓二極管擊穿，所以第一個(gè)三極管9011截止，復(fù)合管9011與9013飽和導(dǎo)通，繼電器通電開關(guān)閉合，燈泡亮(發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組通電，發(fā)電機(jī)正常發(fā)電)。晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路圖22-5汽車晶體管調(diào)壓器模擬電路晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，輸出電壓升高，則取樣電路電壓隨之升高。當(dāng)電壓升高到能使穩(wěn)壓二極管擊穿時(shí)，則第一個(gè)三極管9011飽和導(dǎo)通，復(fù)合管9011與9013截止，繼電器斷電，開關(guān)斷開，燈泡滅(切斷發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組電源，發(fā)電機(jī)輸出電壓下降)。當(dāng)輸出電壓下降至取樣電壓低于穩(wěn)壓二極管擊穿電壓時(shí)，第一個(gè)三極管9011截止，后面復(fù)合管再次飽和導(dǎo)通，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組再次通電，發(fā)電機(jī)電壓又上升。如此循環(huán)，保持發(fā)電機(jī)輸出電壓在13.8～14.5V之間。項(xiàng)目訓(xùn)練準(zhǔn)備(1)示波器一臺(tái)；(2)交流毫伏表一塊；(3)萬用表一塊；(4)電路所需元件一套。晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路項(xiàng)目操作與測量(一)晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路1、連接電路圖18-6為變壓器降壓橋式整流電容濾波電路，圖22-2為晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路。2、測量電路各關(guān)鍵點(diǎn)電壓電路檢查無誤之后接通220V電源，用萬用表測量各關(guān)鍵點(diǎn)電壓填入表22-1中(萬用表注意換擋)。晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路被測電壓U1U2整流后濾波后V1V2UoUBUCUEUBUCUE測量值

狀態(tài)

表22-1晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路3、測量各關(guān)鍵點(diǎn)電壓波形用示波器測量各關(guān)鍵點(diǎn)波形，將所測數(shù)據(jù)與波形填入表22-2中。被測電壓U2UC1輸出Uo波形

表22-2晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路輸入電壓濾波后電壓UCE1UCE2負(fù)載RL輸出電壓穩(wěn)壓性能

空載12?V

30??

51??

75??

4、檢測穩(wěn)壓性能(1)檢測負(fù)載變化時(shí)的穩(wěn)壓性能。保持輸入交流電壓不變，空載時(shí)，將輸出電壓調(diào)至12V，然后接入負(fù)載電阻，測量輸出電壓，將結(jié)果記入表22-3中。表22-3晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路(2)檢測輸入電壓變化時(shí)的穩(wěn)壓性能。負(fù)載電阻為51?不變，調(diào)整RW使輸出電壓為12V，記錄數(shù)據(jù)。改變輸入電壓，測量輸出電壓穩(wěn)壓性能，并將結(jié)果填入表22-4中。輸入電壓濾波后電壓UCE1UCE2負(fù)載RL輸出電壓穩(wěn)壓性能

51?

51??

51??

51??

表22-4晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路(3)測量輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍，填入表22-5中。輸出電壓調(diào)節(jié)公式輸出電壓調(diào)節(jié)理論值輸出電壓實(shí)際調(diào)節(jié)范圍

表22-5晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路(4)測量紋波電壓。負(fù)載電阻為51?不變，調(diào)整RW使輸出電壓為12V，記錄數(shù)據(jù)。改變變壓器輸入電壓，用毫伏表檢測紋波電壓，將測量數(shù)據(jù)填入表22-6中。輸入電壓Ui濾波后電壓UC1負(fù)載RL輸出電壓Uo紋波電壓US

51?12?V

51??

51??

51??

表22-6晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路(二)三端集成穩(wěn)壓電源(1)按圖18-6與圖22-4(c)連接電路。(2)按表22-7要求將檢測數(shù)據(jù)填入其中。U1U2UC1URUZUoUS

表22-7晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路(三)故障排除與分析(1)將在上述操作測量中遇到的故障現(xiàn)象、檢測結(jié)果、故障排除等填入表22-8中。故障現(xiàn)象檢測點(diǎn)波形或電壓原因分析故障排除備

注

表22-8(2)故障分析檢測。按圖18-6與圖22-2連接電路，當(dāng)下列元件發(fā)生故障，請(qǐng)將檢測結(jié)果填入表22-9中。晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路元件故障UoUSV1V2UC1U2原因分析UBUCUEUBUCUER1開路

R2開路

V2B-E短路

V2C-E短路

VDZ極性裝反

VDZ擊穿

VDZ開路

R4開路

V1

B-E斷路

V1

C-E開路

V1C-E短路