最新-學(xué)習(xí)指南：項(xiàng)目1電源產(chǎn)品的分析與制作-PPT課件

1、項(xiàng)目1 電源產(chǎn)品的分析與制作學(xué)習(xí)指南電子元件的識(shí)別與測(cè)試1、電阻器2、電容器3、二極管4、三極管電阻器色環(huán)電阻水泥電阻光敏電阻壓敏電阻熱敏電阻貼片電阻線繞電阻幾種電位器電阻器的標(biāo)識(shí)： 直標(biāo)法用阿拉伯?dāng)?shù)字和文字符號(hào)兩者有規(guī)律的組合來表示標(biāo)稱阻值，額定功率、允許誤差等級(jí)等 。 色標(biāo)法電阻器、電位器的測(cè)量 通常可用萬用表對(duì)電阻擋進(jìn)行測(cè)量，值得注意的是拿固定電阻器時(shí)，兩只手的手指不要觸碰在被測(cè)固定電阻器的兩根引出端上，否則人體電阻與被測(cè)電阻器并聯(lián)，影響測(cè)量精度。電位器的質(zhì)量判別將表筆接中間焊片及電位器的任何一端，旋轉(zhuǎn)電位器軸柄，如表針平穩(wěn)移動(dòng)而無跌落、跳躍或抖動(dòng)等現(xiàn)象，則說明電位器正常。電容值的標(biāo)志方

2、法直標(biāo)法、色標(biāo)法和數(shù)標(biāo)法體積比較大的電容，多采用直標(biāo)法。如：10F/16V。色標(biāo)法是從頂端沿引線方向，用不同的顏色表示不同的數(shù)字，第一、二種環(huán)表示電容量，第三環(huán)表示有效數(shù)字后零的個(gè)數(shù)（單位為pF）。顏色代表的數(shù)值與色環(huán)電阻相同。數(shù)標(biāo)法一般用三位數(shù)字表示容量大小，前兩位表示有效數(shù)字，第三位數(shù)字是10的多少次方（單位為pF）。如：102表示10102 pF=1000pF，203表示20103 pF=0.01F。數(shù)標(biāo)法中還有一種字母表示法，電容的單位除基本單位法拉（F）外，其它單位還有毫法（mF）、微法（F）、納法（nF）、皮法（pF）。其中1法拉=103毫法=106微法=109納法=1012皮法。

3、借用數(shù)量級(jí)的字母，可將電容標(biāo)志如下：1m=1000F，1p2=1.2pF。二極管的檢測(cè)： 極性判別；功能判別。“見教材”三極管的檢測(cè)： 三極的區(qū)分；類型區(qū)分； 硅管鍺管區(qū)分。 “見教材”常用器件檢測(cè)方法見“常用電子元件測(cè)試方法”四、PN結(jié)的伏安特性i = f (u )之間的關(guān)系曲線。604020 0.002 0.00400.51.02550i/ mAu / V正向特性死區(qū)電壓擊穿電壓U(BR)反向特性圖 1.1.10PN結(jié)的伏安特性反向擊穿齊納擊穿雪崩擊穿 1.2 半導(dǎo)體二極管在PN結(jié)上加上引線和封裝，就成為一個(gè)二極管。二極管按結(jié)構(gòu)分有點(diǎn)接觸型、面接觸型和平面型圖1.2.1二極管的幾種外形 1

4、.2.2二極管的伏安特性二極管的伏安特性曲線可用下式表示硅二極管2CP10的伏安特性正向特性反向特性反向擊穿特性開啟電壓：0.5V導(dǎo)通電壓：0.7一、伏安特性鍺二極管2AP15的伏安特性UonU(BR)開啟電壓：0.1V導(dǎo)通電壓：0.2V 1.2.3 二極管的參數(shù)(1) 最大整流電流IF(2) 反向擊穿電壓U（BR）和最高反向工作電壓URM(3) 反向電流IR(4) 最高工作頻率fM(5) 極間電容Cj在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)管子所用的場(chǎng)合，按其所承受的最高反向電壓、最大正向平均電流、工作頻率、環(huán)境溫度等條件，選擇滿足要求的二極管。1.2.4 穩(wěn)壓二極管一、穩(wěn)壓管的伏安特性(a)符號(hào)(b)2CW1

5、7 伏安特性 利用二極管反向擊穿特性實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓。穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓時(shí)工作在反向電擊穿狀態(tài)，反向電壓應(yīng)大于穩(wěn)壓電壓。DZ(1) 穩(wěn)定電壓UZ(2) 動(dòng)態(tài)電阻rZ 在規(guī)定的穩(wěn)壓管反向工作電流IZ下，所對(duì)應(yīng)的反向工作電壓。rZ =VZ /IZ(3)最大耗散功率 PZM(4)最大穩(wěn)定工作電流 IZmax 和最小穩(wěn)定工作電流 IZmin(5)溫度系數(shù)VZ二、穩(wěn)壓管的主要參數(shù)一、發(fā)光二極管 LED (Light Emitting Diode)1. 符號(hào)和特性工作條件：正向偏置一般工作電流幾十 mA， 導(dǎo)通電壓 (1 2) V符號(hào)u /Vi /mAO2特性1.2.6其它類型的二極管發(fā)光類型：可見光：紅、黃、綠顯示

6、類型： 普通 LED ，不可見光：紅外光點(diǎn)陣 LED七段 LED ,二、光電二極管符號(hào)和特性符號(hào)特性u(píng)iOE = 200 lxE = 400 lx工作原理：三、變?nèi)荻O管四、隧道二極管五、肖特基二極管無光照時(shí)，與普通二極管一樣。有光照時(shí)，分布在第三、四象限。1.3雙極型晶體管(BJT)又稱半導(dǎo)體三極管、晶體三極管，或簡(jiǎn)稱晶體管。(Bipolar Junction Transistor)三極管的外形如下圖所示。三極管有兩種類型：NPN 型和 PNP 型。主要以 NPN 型為例進(jìn)行討論。圖 1.3.1三極管的外形X：低頻小功率管D：低頻大功率管G：高頻小功率管A：高頻大功率管1.3.1晶體管的結(jié)構(gòu)

7、及類型常用的三極管的結(jié)構(gòu)有硅平面管和鍺合金管兩種類型。圖1.3.2a三極管的結(jié)構(gòu)(a)平面型(NPN)(b)合金型(PNP)NecNPb二氧化硅becPNPe 發(fā)射極，b基極，c 集電極。發(fā)射區(qū)集電區(qū)基區(qū)基區(qū)發(fā)射區(qū)集電區(qū)圖 1.3.2(b)三極管結(jié)構(gòu)示意圖和符號(hào)NPN 型ecb符號(hào)集電區(qū)集電結(jié)基區(qū)發(fā)射結(jié)發(fā)射區(qū)集電極 c基極 b發(fā)射極 eNNP集電區(qū)集電結(jié)基區(qū)發(fā)射結(jié)發(fā)射區(qū)集電極 c發(fā)射極 e基極 bcbe符號(hào)NNPPN圖 1.3.2三極管結(jié)構(gòu)示意圖和符號(hào)(b)PNP 型1.3.2晶體管的電流放大作用以 NPN 型三極管為例討論cNNPebbec表面看三極管若實(shí)現(xiàn)放大，必須從三極管內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部所

8、加電源的極性來保證。不具備放大作用三極管工作狀態(tài)的判斷例1：測(cè)量某NPN型BJT各電極對(duì)地的電壓值如下，試判別管子工作在什么區(qū)域？（1） VC 6V VB 0.7V VE 0V（2） VC 6V VB 4V VE 3.6V（3） VC 3.6V VB 4V VE 3.4V解：原則：正偏反偏反偏集電結(jié)正偏正偏反偏發(fā)射結(jié)飽和放大截止對(duì)NPN管而言，放大時(shí)VC VB VE 對(duì)PNP管而言，放大時(shí)VC VB VE （1）放大區(qū)（2）截止區(qū)（3）飽和區(qū)直流電源1直流電源的組成及各部分作用2整流電路3濾波電路4穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路5串聯(lián)型穩(wěn)壓電路引導(dǎo)問題：1.如何將50Hz、220V的交流電壓變?yōu)?V的直流

9、電壓？2.220V的交流電壓經(jīng)整流后是否輸出220V的直流電壓？3.將市場(chǎng)銷售的6V直流電源接到收音機(jī)上，為什么有的聲音清晰，有的含有交流聲？4.對(duì)于同樣標(biāo)稱輸出電壓為6V的直流電源，在未接收音機(jī)時(shí)，為什么測(cè)量輸出端子的電壓，有的為6V，而有的為78V？5.為什么有的直流電源在電網(wǎng)電壓變化和負(fù)載變化時(shí)輸出電壓不變，而有的隨之變化？6.一個(gè)5V交流電壓是否可能轉(zhuǎn)換為6V直流電壓？一個(gè)3V電池是否可以轉(zhuǎn)換成為6V的直流電壓？7.對(duì)于一般直流電源，若不慎將輸出端短路，則一定會(huì)使損壞嗎？8.線性電源和開關(guān)型電源有和區(qū)別？它們分別應(yīng)用在什么場(chǎng)合？引導(dǎo)問題：1直流電源的組成及各部分的作用圖 1.1直流穩(wěn)壓

10、電源的方框圖電網(wǎng)電壓電源變壓器整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路負(fù)載整流：將交流變?yōu)橹绷鞯倪^程。濾波：將脈動(dòng)的直流電壓變?yōu)槠交闹绷麟妷骸?整流電路2.1整流電路的分析方法及其基本參數(shù)優(yōu)點(diǎn)：使用元件少。缺點(diǎn)：輸出波形脈動(dòng)大；直流成分?。蛔儔浩骼寐实?。圖 2.2一、工作原理圖2.1單相半波整流電路二、主要參數(shù)1.輸出電壓平均值 UO(AV)輸出電壓平均值就是負(fù)載電阻上電壓的平均值2.負(fù)載電流的平均值3.脈動(dòng)系數(shù)三、二極管的選擇根據(jù)流過二極管電流的平均值和它所承受的最大反向電壓來選擇二極管的型號(hào)。二極管的正向電流等于負(fù)載電流平均值二極管承受的最大反向電壓等于變壓器副邊的峰值電壓對(duì)于二極管最大整流平均電流I

11、F和最高反向工作電壓UR均應(yīng)留10%的余地，以保證二極管安全工作。2.2單相橋式整流電路圖 2.4單向橋式整流電路圖 2.5單向橋式整流電路的習(xí)慣畫法一、單向橋式整流電路的組成在實(shí)用電路中，多采用全波整流電路，最常用的是單向橋式整流電路二、工作原理1. u2 0時(shí)，電流由+流出，經(jīng)D1、RL、D2流入-。2. u2 0時(shí)，電流由-流出，經(jīng)D3、RL、D4流入+。iD1 iD2iD3 iD4uD3 uD4uD1 uD2圖 2.6單相橋式整流電路的波形圖三、輸出電壓平均值 UO(AV) 和輸出電流的平均值IO(AV) 脈動(dòng)系數(shù)：四、二極管的選擇每只二極管只在變壓器副邊電壓的半個(gè)周期通過電流，所以每

12、只二極管的平均電流只有負(fù)載電阻上電流平均值的一半。二極管承受的最大反向電壓等于變壓器副邊的峰值電壓對(duì)于二極管最大整流平均電流IF和最高反向工作電壓UR均應(yīng)留10%的余地，以保證二極管安全工作。如何實(shí)現(xiàn)正、負(fù)電源？將橋式整流電路變壓器副邊中點(diǎn)接地，并將二個(gè)負(fù)載電阻相連接，且連接點(diǎn)接地。三相整流電路圖2.7利用橋式整流電路實(shí)現(xiàn)正、負(fù)電源圖2.8三相整流電路uO1 為正； uO2為負(fù)變壓器副邊的三個(gè)端均應(yīng)接二只二極管，一只接陽極，另一只 接陰極。D1 D2 D3輪流導(dǎo)通，陽極電位高的D先導(dǎo)通； D4D5D6輪流導(dǎo)通，陰極電位低的D先導(dǎo)通。濾波電路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn): 電容與負(fù)載 RL 并聯(lián)，或電感與負(fù)載RL

13、串聯(lián)。交流電壓脈動(dòng)直流電壓整流濾波直流電壓RLLRLC3濾波電路濾波：將脈動(dòng)的直流電壓變?yōu)槠交闹绷麟妷骸?.1電容濾波電路圖 3.1(a)濾波電路濾波電路濾波電容容量較大，一般采用電解電容器。電容濾波電路利用電容的充放電作用，使輸出電壓趨于平滑。濾波電路輸出電壓波形(b)理想情況下的波形 (c)考慮整流電路內(nèi)阻時(shí)的波形以單向橋式整流電容濾波為例進(jìn)行分析，其電路如圖所示。一、濾波原理a橋式整流電容濾波電路u1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC（電容器的充、放電）RL未接入時(shí)(忽略整流電路內(nèi)阻)u2tuot設(shè)t1時(shí)刻接通電源t1整流電路為電容充電充電結(jié)束沒有電容時(shí)的輸出波形au1u2u1bD

14、4D2D1D3RLuoSCucRL接入（且RLC較大）時(shí) (忽略整流電路內(nèi)阻)u2tuot無濾波電容時(shí)的波形加入濾波電容時(shí)的波形充電放電au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSCuotu2上升， u2大于電容上的電壓uc，u2對(duì)電容充電，uo= uc u2時(shí)間常數(shù) = (RL / Rint ) Cu2下降， u2小于電容上的電壓。二極管承受反向電壓而截止。電容C通過RL放電， uc按指數(shù)規(guī)律下降，時(shí)間常數(shù) = RL C放電時(shí)間常數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于充電時(shí)間常數(shù)，濾波效果取決于放電，其值愈大，濾波效果愈好。二、輸出電壓平均值當(dāng)負(fù)載開路時(shí)當(dāng)RLC（35)T/2時(shí)考慮電網(wǎng)電壓波動(dòng)，電容的耐壓值應(yīng)大于三、脈動(dòng)

15、系數(shù) S 約為 10% 20%u2tuot只有整流電路輸出電壓大于uc時(shí)，才有充電電流。因此二極管中的電流是脈沖波。二極管中的電流充電電流au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC四、整流二極管的導(dǎo)通角二極管的導(dǎo)通角 五、電容濾波電路的輸出特性和濾波特性1.輸出特性當(dāng)濾波電容選定后，輸出電壓平均值UO（AV）和輸出電流平均值IO（AV）的關(guān)系。2.濾波特性脈動(dòng)系數(shù)S和輸出電流平均值IO（AV）的關(guān)系。圖3.5a電容濾波電路的輸出特性圖3.5b電容濾波電路濾波的特性4穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路4.1穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的組成整流濾波電路輸出電壓不穩(wěn)定的主要原因：負(fù)載變化； 電網(wǎng)電壓波動(dòng)。圖4.1穩(wěn)壓二極管組

16、成的穩(wěn)壓電路兩個(gè)基本公式UIUR+UOIRIDZ+IL穩(wěn)壓管的伏安特性圖.4.2穩(wěn)壓管的伏安特性在穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路中，只要使穩(wěn)壓管始終工作在穩(wěn)壓區(qū)，保證穩(wěn)壓管的電流：IZIDZIZM 輸出電壓UO就基本穩(wěn)定。4.2穩(wěn)壓原理1. UI 不變，RL 減小RLILURUOIZIR=IL+IZ基本不變2. RL 不變， UI 升高UIUOIZURUO=UI - UR基本不變UOUO電網(wǎng)電壓波動(dòng)；負(fù)載變化。穩(wěn)壓電路應(yīng)從以下二個(gè)方面考察其穩(wěn)壓特性IL綜上所述，在穩(wěn)壓二極管所組成的穩(wěn)壓電路中，利用穩(wěn)壓管所起的電流調(diào)節(jié)作用，通過限流電阻R上電壓或電流的變化進(jìn)行補(bǔ)償，來達(dá)到穩(wěn)壓的目的。4.3穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的性能指

17、標(biāo)一、內(nèi)阻 Ro二、穩(wěn)壓系數(shù) Sr三、電壓調(diào)整率四、電流調(diào)整率內(nèi)阻和穩(wěn)壓系數(shù)的估算1. 內(nèi)阻 Ro2. 穩(wěn)壓系數(shù) Sr當(dāng) rZ RL ， rZ ILmaxILminIZM ILmax+ IZ3.限流電阻R的選擇（1）. 當(dāng)電網(wǎng)電壓最高和負(fù)載電流最小時(shí)，穩(wěn)壓管IZ 的值最大，此時(shí) IZ 不應(yīng)超過允許的最大值，即或：（2）. 當(dāng)電網(wǎng)電壓最低和負(fù)載電流最大時(shí)，穩(wěn)壓管IZ 的值最小，此時(shí) IZ 不應(yīng)低于其允許的最小值，即或：5串聯(lián)型穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路輸出電流較小，輸出電壓不可調(diào)。串聯(lián)型穩(wěn)壓電路以穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路為基礎(chǔ)，利用晶體管的電流放大作用，增大負(fù)載電流；在電路中引入電壓負(fù)反饋使輸出電壓穩(wěn)定；

18、可通過改變反饋網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)使輸出電壓可調(diào)。5.1串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的工作原理一、基本調(diào)整管電路基本調(diào)整管電路加晶體管擴(kuò)大負(fù)載電流的變化范圍穩(wěn)壓電路常見畫法的穩(wěn)壓電路T的工作電源為UI ，不穩(wěn)定“輸入信號(hào)”為穩(wěn)定電壓UZ在UI變化或負(fù)載電阻RL變化時(shí)，輸出電壓基本不變。穩(wěn)壓原理：晶體管的調(diào)節(jié)作用，T應(yīng)工作在放大狀態(tài)。調(diào)整管與負(fù)載串聯(lián)串聯(lián)型穩(wěn)壓電源電路調(diào)整管工作在線性區(qū)線性穩(wěn)壓電源電路二、具有放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路基本調(diào)整管穩(wěn)壓電路輸出電壓仍不可調(diào)節(jié)，且輸出電壓將因UBE的變化而變化，穩(wěn)定性較差。1.電路的構(gòu)成 具有放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路(a)原理電路圖電路組成 (b)常見畫法采樣電路：R1、 R2

19、、 R3 ；比較放大電路：A；基準(zhǔn)電壓電路：由R 、VDZ 提供。調(diào)整管：VT；2.穩(wěn)壓原理UI UO UF UId UBE ICUCEUO 具有放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路3.輸出電壓的可調(diào)范圍由于 U+ = U- ，UF = UZ， 所以當(dāng) R2 的滑動(dòng)端調(diào)至最上端時(shí)，UO 為最小值當(dāng) R2 的滑動(dòng)端調(diào)至最下端時(shí)，UO 為最大值，則：串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電路4.調(diào)整管的選擇(一)集電極最大允許電流 ICM (二)集電極和發(fā)射極之間的最大允許電壓 U(BR)CEO(三)集電極最大允許耗散功率 PCM(四)穩(wěn)壓電路的輸入直流電壓(五)變壓器副邊電壓三、串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的方框圖實(shí)用的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路至少包括調(diào)

20、整管、基準(zhǔn)電壓電路、取樣電路、比較放大電路四個(gè)部分組成。此外為使電路安全工作，還常在電路中加保護(hù)電路。串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的方框圖5.2集成穩(wěn)壓器中的基準(zhǔn)電壓電路和保護(hù)電路一、基準(zhǔn)電壓電路串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的輸出電壓取決于基準(zhǔn)電壓。要求基準(zhǔn)電壓應(yīng)具有溫度系數(shù)為零，輸出電阻小，噪聲低。1.穩(wěn)壓管基準(zhǔn)電壓電路圖5穩(wěn)壓管基準(zhǔn)穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓管具有正溫度系數(shù)，而晶體管具有負(fù)溫度系數(shù)。能進(jìn)行溫度補(bǔ)償。電路采用射極輸出形式，引入電壓副負(fù)反饋。二、保護(hù)電路R4 很小，約為 1 。負(fù)載電流超過某一值后，VT2 導(dǎo)通，限制 VT1 中的電流，保護(hù)調(diào)整管。保護(hù)電路的輸出特性：UOILO正常穩(wěn)壓區(qū)限流保護(hù)1.過流保護(hù)電路（限流型）過流時(shí)，使調(diào)整管發(fā)射電流限制在某一數(shù)值的電路。圖 8(a)圖 8(c)在集成穩(wěn)壓器電路內(nèi)部有各種保護(hù)電路，如過流保護(hù)、短路保護(hù)、調(diào)整管安全區(qū)保護(hù)、芯片過熱保護(hù)。不適應(yīng)于大功率電路集成穩(wěn)壓器電路圖恒流源基準(zhǔn)電壓電路調(diào)整電路比較放大減流保護(hù)過