模拟电子技术项目教程课件

书名：模拟电子技术项目教程ISBN：978-7-111-35700-1作者：贺力克出版社：机械工业出版社本书配有电子课件模拟电子技术项目教程高职高专ppt课件项目二直流稳压电源制作与调试模拟电子技术项目教程高职高专ppt课件本项目学习载体是直流稳压电源制作与调试。本项目包含3个学习情境：认识整流与滤波电路、认识稳压电路和直流稳压电源的制作与调试。前2个子项目在电子技术实训室进行，直流稳压电源的制作与调试在仿真真实工厂生产环境进行。学生完成本项目的学习后，会制作与调试直流稳压电源、能排除直流稳压电源的常见故障。模拟电子技术项目教程高职高专ppt课件学习情境1认识整流与滤波电路任务1认识整流电路任务2认识滤波电路模拟电子技术项目教程高职高专ppt课件学习目标熟悉整流电路、滤波电路的组成；理解整流电路、滤波电路的工作原理；会计算单相半波、单相全波和单相桥式整流电路的电流、电压。模拟电子技术项目教程高职高专ppt课件工作任务识读整流电路、滤波电路的电路图；连接、测试整流电路、滤波电路；查阅手册及选用元器件。模拟电子技术项目教程高职高专ppt课件问题引入在日常生活中，空调、电冰箱、电视、电脑等家用电器用的是220伏的交流电源，而复读机、手机、增氧机等用的是直流电源，进户电源是交流电源，如何得到直流电源，这就是我们要讨论的问题。任务一认识整流电路模拟电子技术项目教程高职高专ppt课件看一看——日常生活中的电源实例在日常生活中，空调、电冰箱、电视、电脑等家用电器用的是220伏的交流电源，而复读机、手机、增氧机等用的是直流电源，进户电源是交流电源，如何得到直流电源，这就是我们要讨论的问题。任务1认识整流电路a)复读机专用电源b)手机充电电源图2.1电源实例模拟电子技术项目教程高职高专ppt课件任务1认识整流电路图2.2直流稳压电源的组成原理框图直流稳压电源是一种当电网电压波动或负载发生变化时，输出直流电压仍能基本保持不变的电源。电子设备中都需要有稳定的直流电源，功率较小的直流电源大多数都是将50Hz的交流电经过整流、滤波和稳压后获得的。上图为直流稳压电源的组成原理框图。模拟电子技术项目教程高职高专ppt课件变压器：将正弦工频交流电源电压变换为符合用电设备所需要的正弦工频交流电压。整流电路：利用具有单向导电性能的整流元件，将正负交替变化的正弦交流电压变换成单方向的脉动直流电压。滤波电路：尽可能地将单向脉动直流电压中的脉动部分（交流分量）减小，使输出电压成为比较平滑的直流电压。稳压电路：使输出直流电压在电源发生波动或负载变化时保持稳定的措施。变压器是将220v交流电变成所需大小的交流电。整流电路:是将工频交流电转换为脉动直流电。滤波电路:将脉动直流中的交流成分滤除，减少交流成分，增加直流成分。稳压电路:采用负反馈技术，对整流后的直流电压进一步进行稳定。任务1认识整流电路模拟电子技术项目教程高职高专ppt课件学一学——单相半波整流电路利用具有单向导电性能的整流元件如二极管等，将交流电转换成单向脉动直流电的电路称为整流电路。整流电路按输入电源相数可分为单相整流电路和三相整流电路，按输出波形又可分为半波整流电路和全波整流电路。目前广泛使用的是桥式整流电路。单相半波整流电路（如图）的输出电压在一个工频周期内，只是正半周导电，在负载上得到的是半个正弦波。负半周时，二极管D承受反向电压。任务1认识整流电路a)原理图b)实物示意图图2.3单相半波整流电路任务1认识整流电路单相半波整流电压的平均值为：(2.1)图2.4单相半波整流波形图流过负载电阻RL的电流平均值为：(2.2)流经二极管的电流平均值与负载电流平均值相等，即：上图单相全波整流波形图(2.3)二极管截止时承受的最高反向电压为u2的最大值，即：(2.4)特点：结构简单，使用元件少，但整流效率低，输出电压脉动大，因此，它只适用于要求不高的场合，如蓄电池充电器等，实际中不常用。0222o45.02)(sin221UUttdUUL2Loo45.0RURUIL2oD45.0RUII22MRM2UUU学一学——单相全波整流电路22009.0)()sin(21)(1UtdtUtduUooLOODDRUIII212121图2.5单相全波整流电路单相全波整流电路如上图所示，波形如图所示，输出电压的平均值UO为流过每个二极管的电流平均值为负载平均电流的一半，即任务一认识整流电路图2.6单相全波整流波形图与半波整流相比．全波整流电路中的二极管所承受的最大反向电压增大了一倍。这是因为，变压器副绕组有中心抽头，当二极管VD2截止时，u21和u22串联通过VD1加在VD2上；VD1截止时,u21和u22串联通过VD2加在VD1上，如图2.5所示，其峰值为u21或u22峰值的两倍，即（2.7）显然，全波整流的Uo提高了，脉动减小了。但变压器副绕组的匝数增加了一倍，而且对于每半个绕组而言，也是只有一半时间通过电流，故变压器利用率仍然不高；另外，二极管承受的最大反向电压增加一倍。为了克服这些缺点．实际应用中通常采用桥式整流电路。222UURM任务一认识整流电路练一练———单相半波整流电路1、连接单相半波整流电路由电源变压器T、整流二极管VD、负载电阻Rl组成，如图2.3示。2、测端电压及观察波形（1）在变压器一次侧接入220V交流电压，用示波器观察u2和RL两端电压u0的波形。（2）用万用表测变压器二次交流电压有效值U2=____________V。（3）用万用表测负载两端直流输出电压U0=_____________V。任务一认识整流电路任务一认识整流电路学一学——单相桥式整流电路a)原理电路b)简化画法图2.8单相桥式整流电路图2.8单相桥式整流波形图当正半周时，二极管D1、D3导通，在负载电阻上得到正弦波的正半周。当负半周时，二极管D2、D4导通，在负载电阻上得到正弦波的负半周。任务一认识整流电路在负载电阻上正、负半周经过合成，得到的是同一个方向的单向脉动电压。单相全波整流电压的平均值为：(2.8)流过负载电阻RL的电流平均值为：(2.9)流经每个二极管的电流平均值为负载电流的一半，即：(2.10)每个二极管在截止时承受的最高反向电压为u2的最大值：(2.11)整流变压器副边电压有效值为：(2.12)整流变压器副边电流有效值为：(2.13)由以上计算，可以选择整流二极管和整流变压器。特点：桥式整流电路提高了交流电源和变压器的利用率，输出电压高、波动小。任务一认识整流电路0222o9.022)(sin21UUttdUUL2Loo9.0RURUIL2oD45.021RUII22MRM2UUUoo211.10.9UUUo22211.111.1IRURUILL任务一认识整流电路2o9.0UU)(109.090.9o2VUU)(2.04.02121oDAII)(1.141041.1222RMVUUUMVUU1.1422RMAIIVDFM2.0【例2.1】有一直流负载需要直流电压9V，直流电流0.4A，若采用桥式整流电路，求电源变压器的二次电压，并选择二极管型号。解：因则流过二极管的平均电流二极管承受的最高反向工作电压选择二极管要求可选用最大整流电流为1A，最高反向工作电压为50V的IN4001四只。任务一认识整流电路学一学——常用整流组合元件（桥堆）将单相桥式整流电路的四只二极管制作在一起，封成一个器件称为整流桥。常用的整流组合元件有半桥堆（如图2.9所示）和全桥堆（如图2.10所示）。半桥堆的内部是由两个二极管组成，而全桥堆的内部是由四个二极管组成。图2.9半桥堆连接方式及电路符号图2.10全桥堆连接方式及电路符号任务一认识整流电路练一练——单相桥式整流电路1、连接单相桥式整流电路由电源变压器T、整流二极管VD1～VD4、负载电阻RL组成，如图2.5所示。2、测端电压及观察波形（1）在变压器一次侧接入220V交流电压，用示波器观察u2和RL两端电压u0的波形。（2）用万用表测变压器二次交流电压有效值U2=____________V。（3）用万用表测负载两端直流输出电压U0=_____________V。任务一认识整流电路练一练——全桥整流桥堆的检测选用时应注意整流桥堆的额定工作电流和允许的最高反向工作电压应符合整流电路的要求。标“+”、“-”的引脚是整流输出直流电压的正、负端；标“~”端要与输入的交流点相连接。桥堆引脚的识别及质量检测在实际应用中有重要意义，如图2.11所示。图2.11全桥整流桥堆的检测任务二认识滤波电路看一看——电容滤波电路在整流电路的输出端与负载端之间并联一个电解电容C，如图所示。a）原理图b）实物示意图图2.12桥式整流电容滤波任务二认识滤波电路学一学——基本滤波电路在整流电路之后，需要加接滤波电路，尽量减小输出电压中交流分量，使之接近于理想的直流电压。a)电路b)电压、电流波形图2.13桥式整流电容滤波电路任务二认识滤波电路1、电容滤波电路（1）电容滤波电路的分析电容滤波电路如图2.13所示。整流电路接入滤波电容后，不仅使输出电压变得平滑、纹波显著减小，同时输出电压的平均值也增大了。输出电压的平均值近似为：UO≈1.2U2（2.14）二极管的导通时间缩短，一个周期的导通角θ＜π。由于电容C充电的瞬时电流很大，形成了浪涌电流，容易损坏二极管，故在选择二极管时，必须留有足够电流裕量。电容滤波电路简单，输出电压平均值UO较高，脉动较小，但是二极管中有较大的冲击电流。因此，电容滤波电路一般适用于输出电压较高、负载电流较小并且变化也较小的场合。（2）选择滤波电容1)估算：容量——C≥（3～5）T/RL(T为脉动电压周期)；耐压——UC≥U2。图2.15LC电感滤波电路任务二认识滤波电路2、电感滤波电路图2.14电感滤波电路上图所示电路是电感滤波电路，电感滤波适用于负载功率（电流）较大的场合。它的缺点是制做复杂、体积大、笨重且存在电磁干扰。3、其他形式滤波电路（1）LC型滤波电路电感滤波电路输出电压平均值UO的大小一般按经验公式计算。UO＝0.9U2（2.15）如果要求输出电流较大，输出电压脉动很小时，可在电感滤波电路之后再加电容C，组成LC滤波电路，如下图所示。练一练——滤波电路负载两端的电压及波形1）用示波器图2.12a)观察负载两端电压的波形，比较并联电容前后的变化。2）用万用表测试负载两端电压，并联电容前U0=_______V，并联电容后U0’=______V。任务二认识滤波电路学习情境2认识整流电路任务1串联型稳压电路任务2开关稳压电路学习目标了解稳压电源的组成；理解串联型稳压电路、开关稳压电路的组成和工作原理；会安装简单串联型直流稳压电路；能调试、测量简单串联型直流稳压电路。工作任务识读串联型稳压电路、开关稳压电路的电路图；安装简单串联型直流稳压电路；记录简单串联型直流稳压电路测试结果并分析。问题引入直流稳压电源是电子设备中的重要组成部分，用来将交流电网电压变为稳定的直流电压。一般小功率直流电源由电源变压器、整流滤波电路和稳压电路等部分组成。稳压电路用来在交流电源电压波动或负载变化时，稳定直流输出电压。目前广泛采用集成稳压器，在小功率供电系统中多采用线性集成稳压器，而中、大功率稳压电源一般采用开关稳压器。任务一串联型稳压电路看一看——直流稳压电源实物图图2.17直流稳压电源实物图任务一串联型稳压电路学一学——稳压管稳压电路的稳压原理在上图中，以负载电阻不变、交流电源电压增加(或电源电压不变，负载电阻增大(RL）会使输出电压U0上升为例，说明稳压二极管稳压过程如下：U0↑→IZ↑→I0↑U0↓←U0↑使用注意：1稳压二极管两端必须加上大于其击穿电压的反向电压，以保证稳压二极管工作在反向击穿区。2串联适当阻值的电阻，限制击穿后的反向电流，使反向电流和耗散功率均不超过其允许值。电路特点：元件少且简单、负载能力