模擬電子技術(shù)項(xiàng)目化項(xiàng)目一直流穩(wěn)壓電源的制作與調(diào)試直流穩(wěn)壓電源的種類(lèi)很多，本項(xiàng)目只涉及單相小功率(通常在1000W以下)直流穩(wěn)壓電源，它的任務(wù)是將200V/50Hz的交流市電轉(zhuǎn)換為幅值穩(wěn)定的直流電壓，這種電源一般主要由變壓環(huán)節(jié)、整流環(huán)節(jié)、濾波環(huán)節(jié)和穩(wěn)壓環(huán)節(jié)四部分組成，其組成框圖如圖1-1所示。在框圖的每一部分下方畫(huà)出了信號(hào)經(jīng)各環(huán)節(jié)處理過(guò)的波形，這些波形只是為了便于說(shuō)明各部分的功能，在實(shí)際電路中有的波形可能與圖中不同。1.1項(xiàng)目描述圖1-1直流穩(wěn)壓電源組成框圖直流穩(wěn)壓電源各部分作用如下：

①變壓環(huán)節(jié)：利用工頻變壓器，將電網(wǎng)電壓變換為所需要的交流電壓，一般采用降壓變壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)。

②整流環(huán)節(jié)：利用二極管或晶閘管的單向?qū)щ娦裕呀涣麟娮儞Q為單一方向的脈動(dòng)直流電，常采用二極管整流電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。

③濾波環(huán)節(jié)：將脈動(dòng)直流電壓中的脈動(dòng)成分加以濾除，得到比較平滑的直流電壓，常采用電容、電感或其組合電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。

④穩(wěn)壓環(huán)節(jié)：在電網(wǎng)電壓波動(dòng)和負(fù)載變化時(shí)，保持直流輸出電壓的穩(wěn)定，小功率穩(wěn)壓電源常采用集成三端穩(wěn)壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)。1.1.1項(xiàng)目學(xué)習(xí)情境：1.5V~30V可調(diào)直流穩(wěn)壓電源電路的制作與調(diào)試

圖1-2所示為1.5V~30V可調(diào)直流穩(wěn)壓電源電路的原理圖，該電路由變壓環(huán)節(jié)、整流環(huán)節(jié)、濾波環(huán)節(jié)和穩(wěn)壓環(huán)節(jié)四部分組成。

本項(xiàng)目需要完成的主要任務(wù)是：

①搭接、測(cè)試整流電路；

②搭接、測(cè)試濾波電路；

③搭接、測(cè)試穩(wěn)壓電路；

④整機(jī)調(diào)試。圖1-21.5V~30V可調(diào)直流穩(wěn)壓電源電路原理圖1.1.2電路元器件參數(shù)及功能

1.5V~30V可調(diào)直流穩(wěn)壓電源電路元器件參數(shù)及功能如表1-1所示。表1-11.5V~30V可調(diào)直流穩(wěn)壓電源電路元器件參數(shù)及功能表要完成項(xiàng)目任務(wù)需要具備一定的理論基礎(chǔ)知識(shí)，表1-2列出了項(xiàng)目一各項(xiàng)任務(wù)對(duì)應(yīng)的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。變壓器的相關(guān)知識(shí)在電路分析基礎(chǔ)中已經(jīng)學(xué)過(guò)，因此變壓環(huán)節(jié)在這里不作太多的涉及，而整流環(huán)節(jié)的核心元件是半導(dǎo)體二極管，因此下面將從半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)開(kāi)始展開(kāi)直流穩(wěn)壓電源相關(guān)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)。1.2知識(shí)鏈接表1-2項(xiàng)目一各項(xiàng)任務(wù)鏈接知識(shí)點(diǎn)1.2.1半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識(shí)

自然界的物質(zhì)按導(dǎo)電性能來(lái)分，可分為導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體，其中我們常見(jiàn)的銅、鐵、鋁等金屬材料都是良好的導(dǎo)體，而陶瓷、水泥、橡膠等都是良好的絕緣體。半導(dǎo)體是導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體與絕緣體之間的一類(lèi)物質(zhì)，常用的半導(dǎo)體材料有硅(Si)和鍺(Ge)等。

一、半導(dǎo)體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

常用的半導(dǎo)體材料硅(Si)和鍺(Ge)的原子及一般半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)示意圖如圖1-3所示，其原子最外層都只有4個(gè)價(jià)電子。純凈的半導(dǎo)體材料為了達(dá)到原子外層有8個(gè)價(jià)電子的穩(wěn)定狀態(tài)，原子與原子之間采用外層電子共享的方式構(gòu)成共價(jià)鍵，形成按一定規(guī)則整齊排列的半導(dǎo)體晶體結(jié)構(gòu)，其晶體結(jié)構(gòu)示意圖如圖1-4所示。

圖1-3硅和鍺原子及一般半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)示意圖圖1-4半導(dǎo)體晶體結(jié)構(gòu)示意圖二、半導(dǎo)體的類(lèi)型及其特征

1.本征半導(dǎo)體

純凈的不含任何雜質(zhì)、晶體結(jié)構(gòu)排列整齊的半導(dǎo)體稱(chēng)為本征半導(dǎo)體。本征半導(dǎo)體在不受外界激發(fā)以及在絕對(duì)零度(T=0K)時(shí)不導(dǎo)電，但當(dāng)受到陽(yáng)光照射或溫度升高時(shí)，將有少量?jī)r(jià)電子獲得足夠的能量，從而克服共價(jià)鍵的束縛而成為自由電子，并在原來(lái)共價(jià)鍵的位置上留下一個(gè)空位，稱(chēng)為空穴。

自由電子帶負(fù)電，空穴帶正電，自由電子和空穴像一對(duì)孿生姐妹一樣相伴而生，被稱(chēng)為半導(dǎo)體內(nèi)部的兩種載流子，本征半導(dǎo)體會(huì)在這兩種載流子的作用下導(dǎo)電。我們把這種產(chǎn)生電子-空穴對(duì)的過(guò)程稱(chēng)為本征激發(fā)，如圖1-5所示。

圖1-5半導(dǎo)體本征激發(fā)示意圖

2.雜質(zhì)半導(dǎo)體

1)N型半導(dǎo)體

N型半導(dǎo)體指在本征硅(或鍺)中摻入少量的五價(jià)元素，如磷、砷、銻等。由于五價(jià)元素外層有5個(gè)價(jià)電子，它與四價(jià)元素形成共價(jià)鍵時(shí)，多出一個(gè)價(jià)電子，該價(jià)電子只受到本身原子核的束縛，很容易擺脫原子核的束縛而成為自由電子，因此N型半導(dǎo)體內(nèi)部自由電子的數(shù)目大于空穴的數(shù)目。

在N型半導(dǎo)體內(nèi)部，由于自由電子是多數(shù)載流子，我們將其稱(chēng)為多子，空穴是少數(shù)載流子，我們將其稱(chēng)為少子，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1-6所示。圖1-6N型半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)示意圖2)P型半導(dǎo)體

P型半導(dǎo)體指在本征硅(或鍺)中摻入少量的三價(jià)元素，如硼、鋁、銦等。三價(jià)元素外層有3個(gè)價(jià)電子，它與四價(jià)元素形成共價(jià)鍵時(shí)，少了一個(gè)價(jià)電子，因此P型半導(dǎo)體內(nèi)部空穴的數(shù)目要大于自由電子的數(shù)目。在P型半導(dǎo)體內(nèi)部，由于空穴是多數(shù)載流子，我們將其稱(chēng)為多子，自由電子是少數(shù)載流子，我們將其稱(chēng)為少子，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1-7所示。圖1-7P型半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)示意圖

三、PN結(jié)

1.PN結(jié)的形成

將一塊P型半導(dǎo)體和一塊N型半導(dǎo)體利用特殊工藝緊密的有機(jī)結(jié)合在一起時(shí)，因?yàn)镻區(qū)一側(cè)空穴多，N區(qū)一側(cè)自由電子多，所以在它們的交界面處存在空穴和自由電子的濃度差；于是N區(qū)中的自由電子會(huì)向P區(qū)擴(kuò)散，并在P區(qū)與空穴復(fù)合，而P區(qū)中的空穴也會(huì)向N區(qū)擴(kuò)散，并在N區(qū)被自由電子復(fù)合，即產(chǎn)生了多子的擴(kuò)散；結(jié)果在交界面的兩側(cè)就形成了由等量正、負(fù)離子組成的空間電荷區(qū)，建立了內(nèi)電場(chǎng)，內(nèi)電場(chǎng)的方向是由N區(qū)指向P區(qū)。在內(nèi)電場(chǎng)的作用下，促使P區(qū)的自由電子向N區(qū)漂移，N區(qū)的空穴向P區(qū)漂移，同時(shí)，抑制N區(qū)的自由電子向P區(qū)擴(kuò)散，P區(qū)的空穴向N區(qū)擴(kuò)散，即內(nèi)電場(chǎng)有阻礙多子擴(kuò)散、促進(jìn)少子漂移的作用。最后，因濃度差而產(chǎn)生的擴(kuò)散力被電場(chǎng)力所抵消，使擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和漂移運(yùn)動(dòng)在某一時(shí)刻達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，這時(shí)，雖然擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和漂移運(yùn)動(dòng)仍在不斷進(jìn)行，但通過(guò)交界面處的空穴數(shù)目和自由電子數(shù)目相等，使空間電荷區(qū)的寬度穩(wěn)定，即形成耗盡層，將其稱(chēng)為PN結(jié)。此時(shí)，PN結(jié)的內(nèi)電勢(shì)UB保持不變，對(duì)于硅材料來(lái)說(shuō)約為0.5V~0.7V，對(duì)于鍺材料來(lái)說(shuō)約為0.1V~0.3V。PN結(jié)的形成示意圖如圖1-8所示，其中圖1-8(a)為PN結(jié)的形成過(guò)程，圖1-8(b)為PN結(jié)的穩(wěn)定過(guò)程。圖1-8PN結(jié)的形成示意圖

2.PN結(jié)的特性

研究PN結(jié)的特性可以通過(guò)圖1-9所示的兩個(gè)測(cè)試電路分析得出。

(1)PN結(jié)加正向電壓。

使P區(qū)電位高于N區(qū)電位的接法，稱(chēng)為PN結(jié)加正向電壓或PN結(jié)處于正向偏置狀態(tài)(簡(jiǎn)稱(chēng)正偏)，如圖1-9(a)所示。測(cè)試發(fā)現(xiàn)，施加正向電壓，當(dāng)電壓很低時(shí)，正向電流很小，幾乎為零。當(dāng)正向電壓超過(guò)一定數(shù)值后，電流增長(zhǎng)得很快，這時(shí)我們認(rèn)為PN結(jié)正向?qū)?，這個(gè)一定數(shù)值的正向電壓稱(chēng)為PN結(jié)的死區(qū)電壓或開(kāi)啟電壓，用Uon表示，其大小與材料及環(huán)境溫度有關(guān)。通常，硅材料PN結(jié)的Uon約為0.5V，鍺材料PN結(jié)的Uon約為0.1V。圖1-9PN結(jié)的特性測(cè)試電路(2)PN結(jié)加反向電壓。

使P區(qū)電位低于N區(qū)電位的接法，稱(chēng)為PN結(jié)加反向電壓或PN結(jié)處于反向偏置狀態(tài)(簡(jiǎn)稱(chēng)反偏)，如圖1-9(b)所示。測(cè)試發(fā)現(xiàn)，當(dāng)施加反向電壓時(shí)，形成很小的反向電流，這時(shí)我們認(rèn)為PN結(jié)反向截止。反向電流有兩個(gè)特點(diǎn)：一是它隨溫度的上升而增大；二是在反向電壓不超過(guò)某一范圍時(shí)，反向電流的大小基本恒定，與反向電壓的高低無(wú)關(guān)，故通常稱(chēng)該電流為反向飽和電流。當(dāng)外加反向電壓過(guò)高時(shí)，反向電流急劇增大，這種現(xiàn)象稱(chēng)PN結(jié)被反向擊穿，擊穿時(shí)加在PN結(jié)上的反向電壓稱(chēng)為反向擊穿電壓。當(dāng)反向擊穿電壓較小時(shí)，若加在PN結(jié)兩端的反向電壓降低后，PN結(jié)仍可恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)而不會(huì)造成永久損壞；但當(dāng)反向擊穿電壓較大時(shí)，就可能永久損壞PN結(jié)。

1.2.2半導(dǎo)體二極管

一、半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)

半導(dǎo)體二極管是由PN結(jié)加上電極引線(xiàn)和管殼構(gòu)成的，其外形多種多樣，幾種常見(jiàn)的二極管如圖1-10所示。二極管的結(jié)構(gòu)通常有點(diǎn)接觸型、面接觸型及平面型等幾種類(lèi)型，不同類(lèi)型二極管的結(jié)構(gòu)示意圖及二極管的圖形符號(hào)如圖1-11所示，其中圖(a)為點(diǎn)接觸型，圖(b)為面接觸型，圖(c)為平面型，圖(d)為二極管圖形符號(hào)，圖形符號(hào)中由P區(qū)接出的引線(xiàn)稱(chēng)為二極管的正極(或陽(yáng)極)，由N區(qū)接出的引線(xiàn)稱(chēng)為二極管的負(fù)極(或陰極)。圖1-10幾種常見(jiàn)晶體二極管的外形圖1-11不同類(lèi)型二極管的結(jié)構(gòu)示意圖及圖形符號(hào)

二、半導(dǎo)體二極管的特性

半導(dǎo)體二極管的核心是PN結(jié)，因此二極管的特性與PN結(jié)的特性基本一致，即具有單向?qū)щ娦?。用?shí)驗(yàn)的方法，在二極管的陽(yáng)極和陰極兩端加上不同極性和不同數(shù)值的電壓，同時(shí)測(cè)量流過(guò)二極管的電流值，就可得到二極管的伏安特性曲線(xiàn)，該曲線(xiàn)是非線(xiàn)性的。普通二極管的典型伏安特性曲線(xiàn)如圖1-12所示。圖1-12普通二極管的典型伏安特性曲線(xiàn)正向曲線(xiàn)和反向曲線(xiàn)反映出來(lái)的特性如下：

(1)正向特性。

二極管加正向電壓，若開(kāi)始時(shí)正向電壓很小，則正向電流也很小(幾乎為零)，只有正向電壓超過(guò)某一數(shù)值時(shí)，才有明顯的正向電流，這時(shí)稱(chēng)二極管正向?qū)?。這一電壓稱(chēng)為二極管的導(dǎo)通電壓或死區(qū)電壓，用UT表示。在室溫下，硅管的UT約為0.5V，鍺管的UT約為0.1V。正向?qū)ㄇ译娏鞑淮髸r(shí)，硅管的正向壓降約為0.6V~0.8V，鍺管的正向壓降約為0.1V~0.3V。兩種管子的差別是由于硅材料PN結(jié)的死區(qū)電壓比鍺材料PN結(jié)的死區(qū)電壓大。(2)反向特性。

二極管加反向電壓，由于表面漏電流的影響，二極管的反向電流要比理想PN結(jié)的反向電流大得多。當(dāng)反向電壓加大時(shí)，反向電流也略有增大，但當(dāng)反向電壓增大到一定程度時(shí)，反向電流不再增大，稱(chēng)此時(shí)的反向電流為反向飽和電流。對(duì)于小功率二極管，其反向電流仍很小，硅管一般小于0.1μA，鍺管小于幾十微安。當(dāng)反向電壓繼續(xù)增大到一定值以后，反向電流會(huì)急劇增加，這種現(xiàn)象稱(chēng)二極管被反向擊穿。反向擊穿后有可能會(huì)造成PN結(jié)損壞(燒毀)，但只要反向擊穿電壓不超過(guò)一定值，PN結(jié)就不會(huì)損壞，穩(wěn)壓二極管就是利用這一特性制作的。

三、半導(dǎo)體二極管的主要參數(shù)

器件的參數(shù)是定量描述器件性能質(zhì)量和安全工作范圍的重要數(shù)據(jù)，是合理選擇和正確使用器件的依據(jù)。器件參數(shù)一般可以從產(chǎn)品手冊(cè)中查到，也可以通過(guò)測(cè)量得到。下面介紹二極管的3個(gè)主要參數(shù)。

1.最大整流電流IF

IF指二極管長(zhǎng)時(shí)間工作時(shí)，允許通過(guò)的最大正向平均電流。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，流過(guò)二極管的平均電流不能超過(guò)此值，否則發(fā)熱量過(guò)大會(huì)造成二極管損壞。

2.最高反向工作電壓URM

URM指為保證二極管不被反向擊穿所允許施加在二極管上的最高反向電壓。通常取其擊穿電壓的1/3~1/2作為最高反向工作電壓URM。

3.反向電流IR

IR指在常溫下，二極管兩端加上規(guī)定的反向電壓時(shí)出現(xiàn)的電流。其數(shù)值越小，表明二極管的單向?qū)щ娦栽胶谩?/p>

除了上述3個(gè)主要參數(shù)外，二極管還有一些其他的參數(shù)，如交流電阻rd、工作溫度ti、最高工作頻率fM等，使用時(shí)可以查閱電子元器件手冊(cè)。

四、其他類(lèi)型的二極管

1.穩(wěn)壓二極管

穩(wěn)壓二極管是利用PN結(jié)反向擊穿后具有穩(wěn)壓特性而制作的二極管，穩(wěn)壓二極管的圖形符號(hào)、伏安特性曲線(xiàn)和實(shí)物圖片如圖1-13所示。由圖1-13(b)可見(jiàn)，它的正、反向特性與普通二極管基本相同，區(qū)別僅在于擊穿后的特性曲線(xiàn)比普通二極管變得更加陡峭，即電流在很大范圍內(nèi)變化時(shí)(IZmin<I<IZmax)，其兩端電壓幾乎不變,因此，穩(wěn)壓二極管被反向擊穿后可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定電壓的作用。圖1-13穩(wěn)壓二極管的圖形符號(hào)、伏安特性曲線(xiàn)和實(shí)物圖

2.變?nèi)荻O管

給PN結(jié)加反向電壓時(shí)，PN結(jié)上會(huì)呈現(xiàn)出勢(shì)壘電容，該電容值隨著反向電壓的增大而減小。利用這一特性制作的二極管稱(chēng)為變?nèi)荻O管，變?nèi)荻O管的圖形符號(hào)和實(shí)物圖片如圖1-14所示。圖1-14變?nèi)荻O管圖形符號(hào)及實(shí)物圖片

3.光電二極管

光電二極管是一種將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的半導(dǎo)體器件。目前廣泛應(yīng)用于自動(dòng)探測(cè)、光電轉(zhuǎn)換和控制等裝置中，它的圖形符號(hào)和實(shí)物圖片如圖1-15所示。圖1-15光電二極管圖形符號(hào)及實(shí)物圖片

4.發(fā)光二極管

發(fā)光二極管是一種將電能轉(zhuǎn)換為光能的半導(dǎo)體器件。發(fā)光二極管和普通二極管一樣，管芯是由PN結(jié)組成的，具有單向?qū)щ娦?，它的圖形符號(hào)和實(shí)物圖如圖1-16所示。圖1-16發(fā)光二極管圖形符號(hào)及常見(jiàn)發(fā)光二極管實(shí)物圖片

五、二極管的命名

不同國(guó)家的二極管有不同的命名方法,表1-3給出了國(guó)產(chǎn)二極管的型號(hào)命名及含義。表1-3國(guó)產(chǎn)二極管的型號(hào)命名及含義

六、普通二極管的識(shí)別與檢測(cè)

【外觀識(shí)別】一般情況下，二極管有標(biāo)志環(huán)的一端為陰極。圖1-17(a)為二極管的外觀圖。

【極性的判別】用萬(wàn)用表來(lái)檢測(cè)，如果是模擬式萬(wàn)用表，將萬(wàn)用表置于R×100擋或R×1k擋，兩表筆分別接二極管的兩個(gè)電極，測(cè)出一個(gè)結(jié)果后，對(duì)調(diào)兩表筆，再測(cè)出一個(gè)結(jié)果。兩次測(cè)量的結(jié)果中，有一次測(cè)量出的阻值較大(為反向電阻)，一次測(cè)量出的阻值較小(為正向電阻)。在阻值較小的一次測(cè)量中，黑表筆接的是二極管的正極，紅表筆接的是二極管的負(fù)極。測(cè)試示意圖如圖1-17(b)所示?！拘阅芎脡牡呐袛唷客ǔ＃N材料二極管的正向電阻值為1kΩ左右，反向電阻值為300MΩ左右;硅材料二極管的正向電阻值為5kΩ左右，反向電阻值為∞(無(wú)窮大)。二極管的正向電阻越小越好，反向電阻越大越好。正、反向電阻值相差越懸殊，說(shuō)明二極管的單向?qū)щ娞匦栽胶谩?/p>

若測(cè)得二極管的正、反向電阻值均接近0或阻值較小，則說(shuō)明該二極管內(nèi)部已擊穿短路或漏電損壞；若測(cè)得二極管的正、反向電阻值均為無(wú)窮大，則說(shuō)明該二極管已開(kāi)路損壞。圖1-17普通二極管的外觀及檢測(cè)示意圖

1.2.3整流電路

整流就是將交流電變換成單一方向的脈動(dòng)直流電，完成這一任務(wù)的電路稱(chēng)為整流電路。整流電路按其所使用的電源可分為單相整流電路和三相整流電路。常見(jiàn)的單相整流電路有單相半波、全波、橋式和倍壓整流電路等，其中單相橋式整流電路用的最為普遍，本項(xiàng)目使用的整流電路是利用二極管的單向?qū)щ娦詷?gòu)成的單相橋式整流電路。下面介紹由二極管構(gòu)成的幾種常見(jiàn)的單相整流電路。

一、單相半波整流電路

單相半波整流電路的原理圖如圖1-18(a)所示，它是最簡(jiǎn)單的整流電路,由變壓器T、整流二極管V及負(fù)載RL組成。設(shè)二極管為理想二極管，在u2正半周時(shí)，二極管V正偏導(dǎo)通，電流從a點(diǎn)經(jīng)過(guò)V和負(fù)載電阻RL至b點(diǎn)，構(gòu)成回路，RL兩端電壓uL=u2；在u2負(fù)半周時(shí)，二極管V反偏截止，電路中無(wú)電流通過(guò)，RL兩端電壓uL為零?？梢?jiàn)，在交流電壓u2的一個(gè)周期內(nèi)，負(fù)載RL上得到一個(gè)單一方向的脈動(dòng)直流電壓，由于流過(guò)負(fù)載電阻的電流和加在負(fù)載兩端的電壓只有半個(gè)周期的正弦波，故這種整流電路稱(chēng)做半波整流電路，電路中輸出電壓波形如圖1-18(b)所示。圖1-18單相半波整流電路原理圖及相關(guān)波形圖設(shè)，經(jīng)過(guò)二極管V整流后，加在負(fù)載電阻RL上的電壓和流過(guò)負(fù)載電阻RL的電流是脈動(dòng)的直流電。設(shè)UL是輸出電壓的瞬時(shí)值在一個(gè)周期內(nèi)的平均值，則單相半波整流的輸出電壓平均值為

(1-2)

整流電流的平均值為

(1-3)整流輸出電壓的脈動(dòng)系數(shù)定義為輸出電壓的基波最大值Uom與輸出直流電壓Uo之比，用字母S表示。半波整流電路的脈動(dòng)系數(shù)S為

(1-3)

即半波整流的脈動(dòng)系數(shù)為157%，所以，脈動(dòng)成分很大。選用整流電路中所用的二極管，一般要根據(jù)流過(guò)二極管的電流平均值IV和它在電路中所承受的最高反向峰值電壓UVM來(lái)確定，即

①二極管的最大正向平均電流

(1-4)

②二極管的最高反向峰值電壓

(1-5)

例1.1有一單相半波整流電路，如圖1-18(a)所示，已知負(fù)載電阻RL=750Ω，變壓器副邊電壓U2=20V，試求UL、IL及UVM，并選用二極管。

解：由公式(1-1)得

UL=0.45U2=0.45×20=9V

二、橋式整流電路

單相半波整流電路的缺點(diǎn)是只利用了交流電源的半個(gè)周期，電源利用率很低，且整流電路的輸出電壓脈動(dòng)較大。為了克服這些缺點(diǎn)，實(shí)際中常采用全波整流電路，其中最常用的是單相橋式整流電路。

單相橋式整流電路如圖1-19(a)所示，圖1-19(b)是橋式整流電路的另一種畫(huà)法，圖1-19(c)是其簡(jiǎn)化畫(huà)法。由變壓器T、四個(gè)整流二極管V1~V4及負(fù)載電阻RL組成，變壓器T把電網(wǎng)電壓u1變換成所需的交流電壓u2,四個(gè)二極管V1~V4構(gòu)成整流電路實(shí)現(xiàn)整流。圖1-19單相橋式整流電路的幾種常用畫(huà)法設(shè)。在u2正半周時(shí)，1端極性為正，2端極性為負(fù)，二極管V1、V3正向?qū)?，V2、V4反向截止，電流iL由1端經(jīng)V1→RL→V3→2端，RL上得到上正下負(fù)的電壓；在u2負(fù)半周時(shí)，2端極性為正,1端極性為負(fù)，二極管V2、V4正向?qū)ǎ琕1、V3反向截止，電流iL由2端經(jīng)V2→RL→V4→1端，RL上也得到上正下負(fù)的電壓。這樣在交流電壓u2的整個(gè)周期內(nèi)，負(fù)載電阻RL都有同方向的電流通過(guò)，負(fù)載兩端都有同極性的電壓輸出，故稱(chēng)為全波整流，輸出電壓波形如圖1-20所示。圖1-20單相橋式整流電路的相關(guān)波形由圖1-20可以看出，變壓器次級(jí)電壓u2按正弦規(guī)律變化。經(jīng)過(guò)整流后，負(fù)載電阻上的電壓和流過(guò)負(fù)載的電流方向不變，但其大小仍作周期性變化，其電壓的平均值為

(1-6)

電流的平均值為

(1-7)在橋式整流電路中，二極管V1、V3和V2、V4是兩兩輪流導(dǎo)通的，所以流經(jīng)每只二極管的平均電流為

(1-8)

二極管在截止時(shí)，管子兩端承受的最高反向電壓就是變壓器次級(jí)電壓u2的最大值，即

(1-9)

二極管的選管原則：

①二極管的平均電流

(1-10)

②最高反向峰值電壓

(1-11)

例1.2在圖1-19(a)所示單相橋式整流電路中，若變壓器次級(jí)電壓有效值U2=200V,負(fù)載電阻RL=100Ω,求整流輸出電壓的平均值UL，整流輸出電流平均值IL以及每個(gè)整流元件的平均電流IV和所承受的最大反向電壓UVM。

解：在單相橋式整流電路中，整流輸出電壓的平均值

UL=0.9U2=0.9×200=180V

整流輸出電流的平均值

流過(guò)每只整流二極管的平均電流

每只二極管所承受的最大反向電壓

三、全波整流電路

全波整流電路如圖1-21(a)所示，由兩個(gè)二極管V1和V2組成，變壓器次級(jí)線(xiàn)圈有三個(gè)抽頭。在u2的正半周，V1導(dǎo)通，V2截止，在負(fù)載上形成自上而下的電流，在u2的負(fù)半周，V2導(dǎo)通，V1截止，負(fù)載上電流方向不變，uL的波形圖如圖1-21(b)所示。圖1-21全波整流電路及相關(guān)波形圖電路參數(shù)計(jì)算公式如下：

直流輸出電壓

UL=0.9U2(1-12)

波動(dòng)系數(shù)

S=0.67(1-13)

流過(guò)二極管的電流平均值

(1-14)

每只二極管所承受的最大反向電壓

(1-15)

1.2.4濾波電路

經(jīng)過(guò)整流電路后的輸出電壓是直流電壓，但直流成分里含有較大的脈動(dòng)成分，這樣的直流電壓不能保證儀器儀表的正常工作，因此需要降低其輸出電壓中的脈動(dòng)成分，同時(shí)還要盡量保留其中的直流成分，從而使得輸出的電壓更加平滑，濾波電路可以實(shí)現(xiàn)這種功能。濾波電路一般由電容、電感、電阻等元件組成。常用的濾波電路有電容濾波電路、電感濾波電路、復(fù)式濾波電路等。

一、電容濾波電路

本項(xiàng)目采用的是電容濾波電路，將電容器與整流電路的負(fù)載并聯(lián)就構(gòu)成了電容濾波電路，如圖1-22所示。圖1-22電容濾波電路原理圖

1.工作原理分析

(1)未接入負(fù)載RL時(shí)的情況。

設(shè)電容器兩端初始電壓為零，接入交流電源后，在u2的正半周，u2通過(guò)V1、V3向電容器C充電；在u2的負(fù)半周，u2通過(guò)V2、V4向電容器C充電，充電時(shí)間常數(shù)為τ，τ=RnC,式中，Rn包括變壓器次級(jí)繞組的電阻和二極管V的正向電阻。由于Rn一般很小，因此電容器很快就充電達(dá)到交流電壓u2的最大值。由于未接入負(fù)載RL，電容器無(wú)放電回路，故輸出電壓UL(即電容器C兩端的電壓UC)保持為，輸出為一個(gè)恒定的直流電壓，如圖1-23中t＜0(即縱坐標(biāo)左邊)部分所示。(2)接入負(fù)載RL時(shí)的情況。

設(shè)變壓器次級(jí)電壓u2在t＝0時(shí)刻從0值開(kāi)始上升(即正半周開(kāi)始)，這時(shí)接入負(fù)載RL，且電容器在負(fù)載未接入前已充電至，故剛接入負(fù)載時(shí)u2<uC，二極管V1、V3承受反向電壓而截止，電容器C經(jīng)RL放電，隨著放電時(shí)間的推移，電容電壓兩端電壓下降，u2值在增加。當(dāng)u2>uC時(shí)，二極管導(dǎo)通，u2一方面經(jīng)過(guò)整流電路給負(fù)載供電，另一方面對(duì)電容C充電，充電電壓uC隨著正弦電壓u2增大而增大，而后u2增大至最大值再下降，當(dāng)u2再一次小于uC時(shí)，重復(fù)上述過(guò)程，這樣周而復(fù)始，在輸出端得到較為平滑的輸出電壓，輸出電壓波形如圖1-23所示。圖1-23電容濾波電路工作波形電容器放電過(guò)程的快慢程度取決于RL與C的乘積，即放電時(shí)間常數(shù)τd,τd越大,放電過(guò)程越慢，輸出電壓越平穩(wěn)。放電時(shí)間一般為

(1-16)

2.輸出電壓的計(jì)算

經(jīng)電容濾波后，負(fù)載RL上電壓平均值的大小與負(fù)載RL的阻值有關(guān)。當(dāng)RL為無(wú)窮大時(shí)(不接負(fù)載)，電容充電到最大值

后，無(wú)放電回路，故uL的平均值UL為,而無(wú)濾波電容時(shí)，uL的平均值UL為0.45U2或0.9U2，由此可得：

半波整流電容濾波的輸出電壓為

(1-17)

橋式整流電容濾波的輸出電壓為

(1-18)實(shí)際中，無(wú)論是哪種整流形式，經(jīng)電容濾波后，輸出電壓平均值UL均按下式計(jì)算，即

(1-19)

若RL較小，則按UL=1.0U2計(jì)算；若RL較大，則按UL=1.4U2計(jì)算，工程實(shí)際中，一般按下式計(jì)算

UL=1.2U2(1-20)

3.濾波電容的選擇

為了獲得較好的濾波效果，實(shí)際電路中可按τ的表達(dá)式選擇濾波電容的容量，一般電容容量較大時(shí)，應(yīng)選擇電解電容，其耐壓值應(yīng)大于，接入電路時(shí)應(yīng)注意電容極性。

4.電容濾波電路特點(diǎn)

電容濾波電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，但是當(dāng)要求輸出電壓的脈動(dòng)成分非常小時(shí)，則要求電容的容量非常大，這樣不但不經(jīng)濟(jì)，甚至不可能。另外，當(dāng)要求輸出電流較大或輸出電流變化較大時(shí)，電容濾波也不適用。此時(shí)，應(yīng)考慮其他形式的濾波電路。

例1.3有一單相橋式整流電容濾波電路，如圖1-22所示，已知交流電源頻率f=50Hz，負(fù)載電阻RL=200Ω，要求直流輸出電壓UL=30V，選擇整流二極管及濾波電容器。

解：(1)選擇整流二極管。

流過(guò)二極管的電流為

取UL=1.2U2，則變壓器次級(jí)電壓的有效值為

二極管承受的最高反向峰值電壓為

(2)選擇濾波電容器。

取

已知RL=200Ω，

二、電感濾波電路

在整流電路與負(fù)載電阻之間串接一個(gè)電感器L，就夠成了電感濾波電路。電感器的電感量越大，濾除交流成分的效果越好。電感濾波電路原理如圖1-24所示，由整流輸出的電壓波形可以看出整流輸出電壓是由直流分量和交流分量疊加而成，因電感線(xiàn)圈具有通直流阻交流的特性，故在整流電路后面串聯(lián)電感器，則整流輸出電壓的直流分量能順利通過(guò)，而交流分量大部分降落到電感線(xiàn)圈上，這樣在負(fù)載電阻RL上就得到比較平滑的直流電壓，電感濾波電路的輸出電壓一般取UL≈0.9U2。

圖1-24電感濾波電路原理圖

三、復(fù)式濾波電路

電容器和電感器是基本的電路元件，利用它們對(duì)直流量和交流量呈現(xiàn)出不同電抗的特點(diǎn)，只要合理地接入電路就可以達(dá)到濾波的目的。將R、L、C元件組合起來(lái)可以構(gòu)成各種復(fù)式濾波電路，以滿(mǎn)足不同的需求，常見(jiàn)的復(fù)式濾波電路有LC、LCπ形、RCπ形等，電路如圖1-25所示。圖1-25幾種常用的復(fù)式濾波電路原理圖

1.2.5穩(wěn)壓電路

一、穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路

穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路原理圖如圖1-26所示，由穩(wěn)壓管VZ和限流電阻R組成。穩(wěn)壓管在電路中應(yīng)為反向連接，它與負(fù)載電阻RL并聯(lián)后，再與限流電阻串聯(lián)，因此屬于并聯(lián)型穩(wěn)壓電路。下面簡(jiǎn)單分析該電路的工作原理。圖1-26穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路原理圖

1.負(fù)載電阻RL不變

當(dāng)負(fù)載電阻不變，電網(wǎng)電壓上升時(shí)，將使Ui增加，Uo隨之增加，由穩(wěn)壓管的伏安特性可知，穩(wěn)壓管的電流IZ就會(huì)顯著增加，結(jié)果使流過(guò)電阻R的壓降增大，以抵償U(kuò)i的增加，從而使負(fù)載電壓Uo的數(shù)值基本保持不變。

同理，如果交流電源電壓降低使Ui減小時(shí)，電壓Uo也減小，因此穩(wěn)壓管的電流IZ顯著減小，結(jié)果使通過(guò)限流電阻R的電流IR減小，IR的減小使R上的壓降減小，結(jié)果使負(fù)載電壓數(shù)值近似不變。

2.電源電壓不變

當(dāng)電網(wǎng)電壓保持不變，負(fù)載電阻RL減小時(shí)，將使IL增大，IR隨之增大，R上的壓降升高，使得輸出電壓Uo將下降。由于穩(wěn)壓管并聯(lián)在輸出端，當(dāng)穩(wěn)壓管兩端的電壓有所下降時(shí)，電流IZ將急劇減小，而IR=IL+IZ，故使IR基本維持不變，R上的電壓也就維持不變，從而得到輸出電壓基本維持不變。

當(dāng)負(fù)載電阻增大時(shí)，穩(wěn)壓過(guò)程相反，讀者可自行分析。

選擇穩(wěn)壓管時(shí)，一般可取

(1-21)

二、集成穩(wěn)壓電路

隨著電子技術(shù)以及半導(dǎo)體工藝的飛速發(fā)展，可以將構(gòu)成電路的所有元器件以及連接導(dǎo)線(xiàn)集中制作在一塊很小的半導(dǎo)體硅片上，然后加以封裝，只通過(guò)有限的引腳與外電路連接，構(gòu)成具有特定功能的集成電路。目前常見(jiàn)的集成穩(wěn)壓電路是三端集成穩(wěn)壓電路(簡(jiǎn)稱(chēng)三端穩(wěn)壓器)，三端穩(wěn)壓器有輸入端、輸出端和公共端(接地)三個(gè)接線(xiàn)端子，所需外接元件少，具有體積小、可靠性高、使用靈活、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，所以應(yīng)用較為廣泛，三端穩(wěn)壓器按輸出電壓是否可調(diào)，可分為固定式和可調(diào)式兩種。

1.固定輸出的三端穩(wěn)壓器

(1)固定正電壓輸出三端穩(wěn)壓器。

常用的三端固定正電壓輸出穩(wěn)壓器是78××系列，型號(hào)中的××兩位數(shù)表示輸出電壓的穩(wěn)定值，分別為5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V。例如，7812的輸出電壓為12V，7805的輸出電壓為5V。

按輸出電流大小不同，78××系列又分為：CW78××系列，最大輸出電流為1A~1.5A；CW78M××系列，最大輸出電流為0.5A；CW78L××系列，最大輸出電流為100mA左右。78××系列三端穩(wěn)壓器的外部引腳如圖1-27(a)所示，1腳為輸入端，2腳為輸出端，3腳為公共端。注意：在使用78××系列穩(wěn)壓器時(shí)，輸入端與輸出端之間的電壓不得低于3V。

圖1-27固定輸出的三端穩(wěn)壓器外形圖(2)固定負(fù)電壓輸出三端穩(wěn)壓器。

常用的三端固定負(fù)電壓輸出穩(wěn)壓器有79××系列，型號(hào)中的××兩位數(shù)表示輸出電壓的穩(wěn)定值，和78××系列相對(duì)應(yīng)，分別為－5V、－6V、－9V、－12V、－15V、－18V、－24V。

按輸出電流不同，79××系列也可分為CW79××系列、CW79M××系列和CW79L××系列。79××系列的管腳圖如圖1-27(b)所示，1腳為公共端，2腳為輸出端，3腳為輸入端。

(3)固定輸出的三端穩(wěn)壓器的典型應(yīng)用電路。

三端穩(wěn)壓器的穩(wěn)壓系數(shù)約為0.005%~0.02%，紋波抑制比為56dB～68dB。固定輸出的三端穩(wěn)壓器的接法如圖1-28所示(7805和7905的管腳接法不同，請(qǐng)?zhí)貏e注意)。圖1-28中C1可以防止由于輸入引線(xiàn)較長(zhǎng)帶來(lái)的電感效應(yīng)所產(chǎn)生的自激，其取值范圍在0.1μF~1μF之間(若接線(xiàn)不長(zhǎng)時(shí)可不用)。C2用來(lái)減小由于負(fù)載電流瞬時(shí)變化而引起的高頻干擾，C3為容量較大的電解電容，用來(lái)進(jìn)一步減小輸出脈動(dòng)和低頻干擾。圖1-28固定輸出的三端穩(wěn)壓器典型應(yīng)用電路當(dāng)需要正、負(fù)兩組電源輸出時(shí)，可使用78××系列和79××系列各一塊，按圖1-29接線(xiàn)，則可得到正負(fù)對(duì)稱(chēng)的兩組電源。圖1-29由三端穩(wěn)壓器構(gòu)成的正負(fù)對(duì)稱(chēng)的兩組電源

2.可調(diào)輸出的三端穩(wěn)壓器

前面介紹的78××、79××系列集成穩(wěn)壓器，都屬于固定輸出的穩(wěn)壓電路。實(shí)際應(yīng)用中還需要輸出電壓可調(diào)的直流穩(wěn)壓電路，常見(jiàn)的可調(diào)輸出三端穩(wěn)壓器有CW117、CW217、CW317、CW337和CW337L系列。如圖1-30(a)所示為正可調(diào)輸出穩(wěn)壓器，圖1-30(b)為負(fù)可調(diào)輸出穩(wěn)壓器。三端可調(diào)集成穩(wěn)壓器的輸出電壓為1.25V~37V，輸出電流可達(dá)1.5A。圖1-30可調(diào)輸出的三端穩(wěn)壓器外形圖使用這種穩(wěn)壓器非常方便，只要在輸出端接兩個(gè)電阻，就可得到所要求的輸出電壓值，它的典型應(yīng)用電路如圖1-31所示，是可調(diào)輸出穩(wěn)壓器的標(biāo)準(zhǔn)電路。圖1-31可調(diào)輸出的三端穩(wěn)壓器典型應(yīng)用電路在圖1-31標(biāo)準(zhǔn)電路中，因CW117／217／317的基準(zhǔn)電壓為1.25V，這個(gè)電壓在輸出端3和調(diào)整端1之間，故輸出電壓只能從1.25V上調(diào)。輸出電壓表達(dá)式為

(1-22)

上式中的第二項(xiàng)，即50×10－6×R2，表示從CW117／217／317調(diào)整端流出的經(jīng)過(guò)電阻R2的電流為50mA。它的變化很小，所以在R2阻值很小時(shí)，可忽略第二項(xiàng)，即為

(1-23)

1.2.6直流穩(wěn)壓電源的主要技術(shù)指標(biāo)

穩(wěn)壓電源的主要指標(biāo)有兩類(lèi)：一類(lèi)是表示電源適用范圍的特性指標(biāo)，如允許輸入電壓、輸出電壓(或輸出電壓調(diào)節(jié)范圍)以及輸出電流等；還有一類(lèi)是衡量電源性能優(yōu)劣的質(zhì)量指標(biāo)，主要有以下幾個(gè)。

1.穩(wěn)壓系數(shù)Sr

穩(wěn)壓系數(shù)指負(fù)載一定時(shí)，穩(wěn)壓電路輸出電壓相對(duì)變化量與(穩(wěn)壓電路)輸入電壓相對(duì)變化量的比值，即

(1-24)

2.輸出電阻Ro

輸出電阻指當(dāng)直流穩(wěn)壓電路輸入電壓Ui及環(huán)境溫度不變時(shí)，輸出電壓變化量與輸出電流變化量之比，即

(1-25)

3.電壓調(diào)整率KU

電壓調(diào)整率指額定負(fù)載時(shí)，電網(wǎng)電壓波動(dòng)10%，輸出電壓的相對(duì)變化量，即

(1-26)

4.紋波電壓Ur

紋波電壓指輸出電壓Uo中交流分量的有效值，其大小除與穩(wěn)壓電路的性能有關(guān)外，還與穩(wěn)壓系數(shù)Sr有關(guān)。1.3.1常用儀器使用訓(xùn)練

一、訓(xùn)練目的

(1)了解低頻信號(hào)發(fā)生器、交流毫伏表及雙蹤示波器的性能和正確使用方法;

(2)初步掌握用示波器測(cè)量信號(hào)波形參數(shù)的方法。

1.3項(xiàng)目實(shí)施

二、訓(xùn)練說(shuō)明

在電子線(xiàn)路測(cè)試中，經(jīng)常使用的電子儀器包括示波器、信號(hào)發(fā)生器、交流毫伏表、直流穩(wěn)壓電源及頻率計(jì)等。它們和萬(wàn)用表或直流電壓表配合，可以完成對(duì)模擬電子電路的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)工作狀態(tài)的測(cè)試。本次訓(xùn)練著重學(xué)習(xí)示波器、信號(hào)發(fā)生器和交流毫伏表的使用方法,其在實(shí)驗(yàn)中的連接如圖1-32所示。

信號(hào)發(fā)生器選用XD22型，它可以產(chǎn)生正弦、矩形及TTL三種波形的信號(hào)，信號(hào)頻率范圍為1Hz～1MHz；交流毫伏表選用HZ1812型，它的用途是測(cè)量正弦信號(hào)電壓的大?。皇静ㄆ魇怯脕?lái)觀測(cè)各種周期電壓(或電流)波形的儀器，本訓(xùn)練中選用COS5020BF型號(hào)，它是一種自帶頻率計(jì)的通用雙蹤示波器。圖1-32用示波器觀測(cè)信號(hào)電壓波形及其測(cè)量幅值和周期

三、訓(xùn)練內(nèi)容

1.XD22型信號(hào)發(fā)生器和HZ1812交流毫伏表的使用

(1)信號(hào)頻率的調(diào)節(jié)。

根據(jù)表1-4中所列待調(diào)頻率的數(shù)值，正確選擇低頻信號(hào)發(fā)生器左下方“波段”和“頻率”旋鈕的位置，使數(shù)碼管顯示的頻率讀數(shù)與待調(diào)頻率一致，并將各旋鈕的位置記入表1-4中。讀數(shù)時(shí)要注意小數(shù)點(diǎn)位置和頻率單位。表1-4信號(hào)頻率的調(diào)節(jié)(2)“輸出衰減”各位置滿(mǎn)度輸出電壓的測(cè)量。

將XD22信號(hào)發(fā)生器頻率調(diào)至1kHz，并調(diào)節(jié)“輸出細(xì)調(diào)”旋鈕，使表頭指示保持為滿(mǎn)刻度(6.3V)。從0dB開(kāi)始依次改變“輸出衰減”旋鈕的位置，用交流毫伏表測(cè)量出對(duì)應(yīng)的滿(mǎn)度電壓值記入表1-5中(注意正確連線(xiàn)及合理選擇毫伏表的量程)。

(3)若需要一個(gè)f=1.0kHz，U=10mV的正弦信號(hào)時(shí)，如何正確選擇XD22信號(hào)發(fā)生器和HZ1812交流毫伏表的旋鈕位置，思考后實(shí)踐證明。表1-5“輸出衰減”各位置滿(mǎn)度輸出電壓的測(cè)量

2.示波器的使用

(1)示波器的調(diào)整。

先檢查幾個(gè)重要開(kāi)關(guān)旋鈕的位置。將觸發(fā)方式置“自動(dòng)”，觸發(fā)源置“內(nèi)”，內(nèi)觸發(fā)置“常態(tài)”，電平調(diào)節(jié)旋鈕逆時(shí)針鎖住，輸入耦合方式置“AC”或“DC”。

然后打開(kāi)電源，調(diào)節(jié)“輝度”、“聚焦”及X軸、Y軸位移，使熒光屏正中出現(xiàn)一條亮度適中而清晰的掃描基線(xiàn)。

(2)用示波器測(cè)量信號(hào)參數(shù)。

使信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)頻率分別為100Hz、1kHz、10kHz,電壓有效值均為1V(用毫伏表準(zhǔn)確測(cè)量)。適當(dāng)調(diào)節(jié)示波器Y軸靈敏度開(kāi)關(guān)“VOLT/DIV”及掃速開(kāi)關(guān)“TIME/DIV”的位置，使示波器屏上顯示合適高度的波形，則此時(shí)屏上垂直坐標(biāo)表示每格的電壓數(shù)值，水平坐標(biāo)表示每格的時(shí)間數(shù)值。根據(jù)被測(cè)波形在垂直方向及水平方向一個(gè)周期所占格數(shù)便可讀出被測(cè)信號(hào)電壓的數(shù)值及信號(hào)周期。結(jié)果記入表1-6中。表1-6示波器測(cè)量信號(hào)的參數(shù)1.3.2直流穩(wěn)壓電源測(cè)試訓(xùn)練

一、訓(xùn)練目的

(1)了解集成穩(wěn)壓器的特點(diǎn)和應(yīng)用;

(2)掌握直流穩(wěn)壓電源主要技術(shù)指標(biāo)的測(cè)試方法。

二、訓(xùn)練原理

電子設(shè)備都需要直流電源供電，獲得直流電源的方法絕大多數(shù)是采用把交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姷姆€(wěn)壓電源。

直流穩(wěn)壓電源一般由降壓、整流、濾波和穩(wěn)壓電路四部分組成，隨著半導(dǎo)體工藝的發(fā)展，現(xiàn)在穩(wěn)壓電路普遍采用各種集成穩(wěn)壓器件，本訓(xùn)練所用集成穩(wěn)壓器為三端固定正穩(wěn)壓W7812和三端可調(diào)正穩(wěn)壓W317，由W7812構(gòu)成的實(shí)驗(yàn)電路如圖1-33所示。

圖1-33由W7812構(gòu)成的串聯(lián)型穩(wěn)壓電源W317引腳接線(xiàn)簡(jiǎn)圖如圖1-34所示。圖1-34W317引腳接線(xiàn)簡(jiǎn)圖圖1-35所示為ICQ-48二極管整流橋堆管腳圖。圖1-35ICQ-4B二極管整流橋堆管腳圖

三、訓(xùn)練內(nèi)容

(1)按圖1-33連接實(shí)驗(yàn)電路，調(diào)整工頻電源輸出為U2=15V，用直流電壓表測(cè)量三端穩(wěn)壓器輸入電壓Ui和輸出電壓UL，用交流毫伏表測(cè)量紋波電壓Ur,同時(shí)用示波器觀察輸出電壓波形，把相應(yīng)數(shù)據(jù)及波形記入表1-7中。表1-7Y輸入、輸出、紋波電壓及輸出電壓波形(2)測(cè)量穩(wěn)壓系數(shù)Sr。

改變工頻電源輸入電壓分別為14V、15V及16V，用直流電壓表測(cè)出三端穩(wěn)壓器相應(yīng)的輸入及輸出電壓，記入表1-8中。表1-8測(cè)量穩(wěn)壓系數(shù)Sr(3)測(cè)量輸出電阻Ro。

改變負(fù)載電阻分別為∞、240Ω、120Ω，用直流電壓表測(cè)出不同負(fù)載電流條件下的輸出電壓Uo的值記入表1-9中。表1-9測(cè)量輸出電阻Ro(4)可調(diào)三端穩(wěn)壓器的測(cè)試。

用圖1-34所示W(wǎng)317應(yīng)用電路替代圖1-33中W7812，其余電路不變，可調(diào)工頻電源至U2=25V，調(diào)節(jié)R2并用直流電壓表測(cè)量穩(wěn)壓輸出范圍。

(5)按照以上四個(gè)步驟，用Mulitisim10.1仿真軟件對(duì)電路進(jìn)行仿真并與以上結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。1.3.3項(xiàng)目操作指導(dǎo)

一、電子線(xiàn)路裝調(diào)基本程序及要求

1.元器件的清點(diǎn)和檢測(cè)

(1)元器件的數(shù)量、規(guī)格應(yīng)符合工藝要求，如有差錯(cuò)，應(yīng)予以更換。

(2)電阻、電容等用萬(wàn)用表電阻擋可進(jìn)行一般性測(cè)量；對(duì)電源變壓器，除用萬(wàn)用表測(cè)量其一、二次直流電阻外，還可采用給一次側(cè)通電來(lái)測(cè)量二次開(kāi)路電壓的方法進(jìn)行檢查。(3)用萬(wàn)用表測(cè)量二極管，根據(jù)其單向?qū)щ娦詼y(cè)量極性和質(zhì)量好壞，正向電阻一般為幾百歐至幾千歐，反向電阻一般為幾百千歐，判定二極管質(zhì)量的方法如下：

a.若正向電阻很小，反向電阻很大，說(shuō)明該二極管的質(zhì)量很好。

b.若正、反向電阻相差不大，說(shuō)明該二極管為劣質(zhì)二極管。

c.若正、反向電阻都是無(wú)窮大或零，則說(shuō)明該二極管內(nèi)部斷路或短路。

2.元器件的預(yù)加工

對(duì)連接導(dǎo)線(xiàn)、電阻器、電容器等進(jìn)行剪腳、浸錫以及成形加工。

3.電路板的裝接要求及方法

若采用PCB板，可對(duì)照電路原理圖1-2將元器件一一插入，然后焊接安裝。若采用萬(wàn)用布線(xiàn)板，應(yīng)根據(jù)預(yù)先繪制的草圖進(jìn)行安裝，裝配工藝要求如下：

(1)電阻器、二極管(發(fā)光二極管除外)均采用水平緊貼電路板的安裝方式。電阻器的標(biāo)記朝上，色環(huán)電阻的色環(huán)標(biāo)志順序方向一致。

(2)電容器采用垂直安裝方式，底部離電路板2mm~5mm。(3)三端穩(wěn)壓器采用垂直安裝方式，底部離電路板5mm。