1、学习情境一直流稳压电源安接与调试能力目标：能力目标：1、学会单相半波、桥式整流电路、桥式电容滤波电路分析方法 2、掌握以上三种电路输出与输入之间电压、电流关系 3、会分析并联稳压电路的工作原理及作用 4、会分析集成稳压电源的工作原理 5、独立完成稳压电源电路的接线、调试任务。方法能力：方法能力：1.具备自学、分析、语言表达能力。2.具有电子线路分析、实施、评价能力。3.具有知识的综合运用能力。社会能力：社会能力：1.具有团队协作、计划、组织管理能力。2.具有团队意识和处理人际关系能力。教学做一体化教学布置任务布置任务教师制作任务工作单，并向各班组布置工作任务，说明任务要求与能力目标。资讯决策资
2、讯决策整流、滤波、稳压电路的分析与器件选型稳压电路的连线与测试集成稳压电源电路的连线与测试参考资料：课件、电工手册、网站资料、晶体管手册、实训指导书、教材等。计划计划学生根据任务书及工作任务，制定工作任务步骤，设计设备明细表，装接调试分工计划、时间分配、填写工作计划单。实施实施按照制定设备元器件检修工作步骤，设计的检修明细表、分工计划实施，做出实施记录。检查评价检查评价学生自评：任务完成后，学生相互检查判断，寻找不足，记录问题，再根据任务评分标准进行自评打分，训练学生评价能力与诚实、协同沟通能力。教师评价：根据协作精神、工作方法、分析结果、安全意识、任务实施过程考核、结果等给出学生该任务成绩。
3、汇报总结汇报总结抽查两个小组汇报任务完成情况、总结出现的问题与解决办法。训练学生语言组织、表达与成果展示能力。教师总结。教学环节一教学环节一任任 务务 2 2集成稳压电源电路装接与调试能力目标能力目标1.会用万用表测试交流电压与直流电压的方法。2.能够正确完成并联稳压电路接线、调试与故障分析、排查。3.能够根据集成稳压电源电路图正确接线、调试与故障分析、排查。4.能够进行经济成本预算。5.具有安全意识，具备自学、分析、语言表达能力。6.能够分析并作出两种稳压电路的稳压性能分析报告 知识目标知识目标1.学会单相半波、桥式整流电路、桥式电容滤波电路分析方法。2.掌握以上三种电路输出与输入之间电压、
4、电流关系。3.会分析并联稳压电路的工作原理及作用。4.能够正确理解限流电阻的作用。5.会分析集成稳压电源的工作原理 布置工作任务，说明任务目标布置工作任务，说明任务目标教学环节二教学环节二半导体二极管的认识、测试、选型二极管应用电路分析整流、滤波、稳压电路分析直流稳压电源电路连线测试集成稳压电源的连线与测试集成稳压电源的连线与测试咨询引导性知识咨询引导性知识整流滤波电路的接线与测试任务二目录1.概述概述 2.整流电路的分析与计算整流电路的分析与计算 3.滤波电路的分析与计算滤波电路的分析与计算4.稳压电路的分析与计算稳压电路的分析与计算 训练项目训练项目2 2直流稳压电源电路接线与测试直流稳压
5、电源电路接线与测试 一、概述 一般电子设备所需的直流稳压电源都由电网中的50 Hz/220 V交流电转化而来。图2-1为线性直流稳压电源的结构框图。可见50 Hz/220 V交流电经变压器变压后，被由二极管组成的电路整流成脉动的直流电，再经滤波网络平滑成有一定纹波的直流电压，对于性能要求不高的电子电路，滤波后的直流电压就可以应用了，但对于稳压性能要求较高的电子电路，滤波后再加一级集成稳压环节。这样加到负载上的直流电压纹波就非常低了。图2-1 直流稳压电源框图 二、整流电路2.1 单相半波整流电路2.2 单相全波整流电路2.3 单相桥式整流电路2.1 单相半波整流电路 图2-2（a）为电阻性负载
6、，单相半波整流电路。图2-2（b）为电路中电压、电流的波形。电路中T为电源变压器，VD为整流二极管，RL为负载电阻。图2-2 单相半波整流电路（a）电路；（b）工作波形 参数计算如下：(1)输出平均电压Uo（av）。这是指输出电压uo在一个周期中的平均值，即220)(45.02)(sin221uttdUUavo（2-1）(2)输出电流平均值Io（av）。输出电流等于流过二极管的电流，两者的平均值也相等，为LavoavDavoRUII)()()(（2-2）(3)二极管承受的最高反向峰值电压URM。u2负半周时二极管截止，uD=u2，因此22uURM（2-3）(4)脉动系数S。由于输出是脉动的直流
7、电压，即直流分量上还叠加着许多交流分量。脉动系数S定义为输出基波幅值UO1M与输出平均电压Uo（av）之比，即)(1avoMOUUS（2-4）半波整流电路虽然电路结构简单，但效率低，输出脉动大，因此很少单独用作直流电源。观看动画2.2 单相全波整流电路 图2-3（a）为电阻性负载单相全波整流电路。2-3（b）为电路中电压、电流波形。电路中T为带中心抽头的变压器，VD1、VD2为整流二极管，RL为负载电阻。图2-3 单相全波整流电路（a）整流电路图;（b）电路中电压、电流波形 图2-3 单相全波整流电路（a）整流电路图;（b）电路中电压、电流波形 按单相半波整流电路的分析方法，可得输出电压平均值
8、、输出电流平均值为单相半波整流的2倍，二极管中的平均电流值为LavoavoavDRUII221)()()(（2-5）二极管承受的最大反相电压为 222UURM（2-6）2.3 单相桥式整流电路图2-4（a）为单相桥式整流电路，图2-4（b）为习惯画法，其中VD1 VD4为四个整流二极管，也常称之为整流桥。图2-4 单相桥式整流电路（a）电路图;（b）简化画法;（c）电压、电流波形 图2-4 单相桥式整流电路（a）电路图;（b）简化画法;（c）电压、电流波形 桥式整流电路各参数计算如下：(1)输出平均电压Uo（av）。由uo波形可知，桥式整流是半波整流的2倍，即22)(9.022uUUavo（2
9、-7）(2)流过二极管的平均电流ID(av)。由于VD1、VD3和VD2、VD4轮流导通，因此流过每个二极管的平均电流只有负载电流的一半，即LavoavoavDRUII)()()(2121（2-8）(3)二极管承受的最高反向峰值电压URM。当u2上正下负时，VD1、VD3导通，VD2、VD4截止，VD2、VD4相当于并联后跨接在u2上，因此反向最高峰值为 22UURM（2-9）单相桥式整流电路只比全波整流电路多用了两个二极管，由于二极管的反向耐压值要求较低，因此电路的效率较高。观看动画三、滤波电路3.1 电容滤波电路3.2 其他形式的滤波电路3.1 电容滤波电路在整流电路中，把一个大电容C并接
10、在负载电阻两端就构成了电容滤波电路，其电路和工作波形如图2-5所示。图2-5 桥式整流电容滤波电路及波形（a）电路;（b）电压、电流工作波形 经上述分析可知，由于在二极管截止期间电容向负载电阻缓慢放电，使得输出电压的脉动减小，结果平滑了许多。输出电压平均值也得到了提高。显然RLC的值越大，滤波效果越好，当负载开路时（RL=），。2)(2UUavo2)53(TCRL(2-10)式中，T为交流电源的周期。此时的输出电压平均值为 Uo（av）1.2 U2 (2-11)例2-1 在单相桥式整流电容滤波电路中，已知交流电源的频率f=50 Hz，要求输出直流电压40 V，输出电流40 mA。试选择整流二极
11、管及滤波电容。观看动画3.2 其他形式的滤波电路1 RC 型滤波器图2-6所示是RC型滤波器。图中C1电容两端电压中的直流分量，有很小一部分降落在R上，其余部分加到了负载电阻RL上；而电压中的交流脉动，大部分被滤波电容C2衰减掉，只有很小的一部分加到负载电阻RL上。此种电路的滤波效果虽好一些，但电阻上要消耗功率，所以只适用于负载电流较小的场合。3.2 其他形式的滤波电路 1 RC 型滤波器 图8-6所示是RC型滤波器。图中C1电容两端电压中的直流分量，有很小一部分降落在R上，其余部分加到了负载电阻RL上；而电压中的交流脉动，大部分被滤波电容C2衰减掉，只有很小的一部分加到负载电阻RL上。此种电
12、路的滤波效果虽好一些，但电阻上要消耗功率，所以只适用于负载电流较小的场合。图2-6 RC型滤波器 2 LC 型滤波器 图2-7所示是LC型滤波器。可见只是将RC型滤波器中的R用电感L做了替换。由于电感具有阻交流通直流的作用，因此在增加了电感滤波的基础上，此种电路的滤波效果更好，而且L上无直流功率损耗，所以一般用在负载电流较大和电源频率较高的场合。缺点是电感的体积大，使电路看起来笨重。图2-7 LC型滤波器 四、稳压电路4.1 线性稳压电路4.2 串联反馈式稳压电路4.3 三端集成稳压器4.4 三端集成稳压器的应用4.1 线性稳压电路线性稳压电路 直流稳压电源的主要性能指标直流稳压电源的主要性能
13、指标 由于直流稳压电路的输出电压Uo是随输入电压及整流滤波电路的输出电压、负载电流Io和环境温度的变化而变化的。因此，可以用与上述因素有关的几个指标来衡量直流稳压电路的质量。1.电压调整率电压调整率SU 当负载电流和环境温度不变，输入电网电压波动10%时，输出电压的相对变化量被称之为电压调整率，即00oITUooUUUS(2-12)它反映了直流稳压电源克服电网电压波动影响的能力。2.电流调整率电流调整率SI00oITUooIUUS(2-13)当输入电压和环境温度不变，负载电流从零变到最大时，输出电压的相对变化量，叫电流调整率，即00oITUoooIUr(2-14)3.温度系数温度系数ST 当输
14、入电压和负载电流均不变时，输出电压的变化量与环境温度变化量之比，即00oIIUooTTUS(2-15)它反映了直流稳压电源克服温度影响的能力。4.2 串联反馈式稳压电路串联反馈式稳压电路图2-8为晶体管串联反馈式稳压电路。图中V1为调整元件，电阻R1和R2为取样电路，R4和VDZ组成标准参考电压。V2为比较放大元件，从反馈放大器的角度看，该电路属于电压串联负反馈电路，而且调整元件V1与负载电阻RL串联，因此也称之为串联反馈式直流稳压电路。其稳压过程如下：当负载电阻RL不变时，电网电压波动，波动后的电压Ui上升会导致输出电压向上波动，同时取样电压的增加使V2的基极电位UB2升高，造成V2管的基极
15、电流IB2和集电极电流IC2增大，导致V2管的集电极UC2也就是V1管的基极UB1电位的下降，使V1管的基极电流IB1和集电极电流IC1下降，而管压降UCE1增加。由于输出电压Uo等于输入电压Ui减V1管压降UCE1，因此抑制了输出电压的增加，起到了稳压作用。图2-8 晶体管串联反馈式稳压电路电路中的电压和电流调整过程如下：1111122221BEBCCEUUUoBCECBBoiUIIUUUUIIUUUCEio同理，当输入电压上下波动引起输出电压减小时，电路将产生与上述相反的稳压过程。观看动画4.3 三端集成稳压器三端集成稳压器1.三端固定输出线性集成稳压器三端固定输出线性集成稳压器有CW78
16、XX（正输出）和CW79XX（负输出）系列。其型号后两位XX所标数字代表输出电压值，有5、6、8、12、15、18、24 V。其中额定电流以78（或79）后面的尾缀字母区分，其中L表示0.1 A，M表示0.5 A，无尾缀字母表示1.5 A等。如CW78M05表示正输出、输出电压5 V、输出电流0.5 A。三端可调线性集成稳压器三端可调线性集成稳压器三端可调线性集成稳压器除了具备三端固定集成稳压器的优点外，在性能方面也有进一步提高，特别是由于输出电压可调，应用更为灵活。目前，国产三端可调正输出集成稳压器系列有CW117（军用）、CW217（工业用）、CW317（民品）；负输出集成稳压器系列有CW
17、137（军用）、CW237（工业用）、CW337（民用）等。几种三端集成稳压器外形及管脚排列如图2-9所示图2-9 三端集成稳压器外形及管脚排列4.4 三端集成稳压器的应用1 CW78XX、CW79XX器件的应用图2-10为CW78XX、CW79XX器件的应用电路原理图，为保证稳压器正常工作，其最小输入、输出电压差应为2 V。图中电容C1可以减小输入电压的纹波，也可以抵消输入线产生的电感效应，以防止自激振荡。输出端电容C2用以改善负载的瞬态响应和消除电路的高频噪声。三端集成稳压器当中的低压差器件，输入、输出之间的电压在0.6 V以下，有的在0.4 V以下也能正常工作，其静态工作电流也只有几毫安
18、至几十毫安，因此效率很高。电路与图8-14所示相同。图8-10 CW78XX、CW79XX器件的应用电路原理图 2 三端可调输出集成稳压器的应用三端可调输出集成稳压器的应用 如图2-11所示为输出可调的正电源，图中电容C1、C2的作用在前面的电路中讲过，电容C2用于抑制调节电位器时产生的纹波干扰。二极管VD1、VD2为保护电路。VD1用于防止输入短路时，C3通过稳压器的放电而损坏稳压器；VD2用于防止输出短路时，C2通过调整端放电而损坏稳压器。在输出电压小于7 V时，也可不接。图2-11三端可调输出正电源 常温下输出端和调整端电压的典型值为1.25 V，由图可知)1(25.1)1(25.111
19、RRRIRRUPPadjPo(2-16)Iadj为调整端的电流，因其值小,计算时可忽略。图2-12所示是以CW317、CW337为例的输出可调正负电源。其分析、计算方法和正电源相同。图2-12 可调正负电源 训练项目训练项目2 直流稳压电源装接与测试直流稳压电源装接与测试 能力要求任务描述任务要求任务评价和总结能力要求1学会集成稳压电源的测试方法。2会分析集成稳压电源的工作原理。3能够根据集成稳压电源的电路图接线。4能够正确完成集成稳压电源的功能测试。5.独立完成电路的查线与测试任务。6训练团结合作、组织能力与语言逻辑表 达能力。任务描述1按照集成稳压电源电路图连接好实物图，如下图所示。2.在
20、测试时注意开关和负载的切换。220VVD1VD2VD4VD3R2R1 510200A AB BC11000uF1K23CDEF1KR3C20.1uFC310uFC41uF240R4GHIFLM317LM317GNDGNDD11324148DW2CW15RW4.7K任务要求1做出任务计划分工表，选择任务中应使用的工具、仪器、仪表。2列出电路的设备明细表。3根据工作任务的实施步骤，将测试结果记录于工作单的表格中，并记录工作过程中出现的问题及解决办法。任务评价和工作总结完成小组任务评价。写出小组工作总结报告。n教学环节三教学环节三根据任务书及工作任务，制定工作步骤，设计设备明细表，制定分工计划、时间
21、分配、填写工作计划单。计计 划划n教学环节四教学环节四任务描述：任务描述：用三端稳压器完成集成稳压电源电路的接线、故障分析、调试等任务。完成整流、滤波、稳压电路的分析。按照任务单要求和制定的工作计划进行实施，按照任务单要求和制定的工作计划进行实施，做出实施过程出现的问题记录。做出实施过程出现的问题记录。实实 施施n教学环节五教学环节五学生自评：任务完成后，学生相互检查判断，记录实施过程出现的问题。根据任务评分标准进行自评。训练学生评价能力与诚实、协同沟通能力教师评价：根据协作精神、工作方法、分析结果、安全意识、任务实施过程考核、结果等评定出学生该任务成绩。综合能力方面考核评 价n教学环节六教学环节六抽查两个小组汇报任务完成情况，总结出现的问题与解决办法训练学生语言组织、表达与成果展示能力汇汇 报报 总总 结结n教学环节六教学环节六对任务完成情况做全面总结评出本次任务优秀团队作业：1.比较半波整流、全波整流和桥式整流电路的优缺点2.完成集成稳压器的功能分析3.完成集成稳压电源电路的连线、调试与分析。总总 结结
