《電工與電子技術(shù)》項(xiàng)目三

電工與電子技術(shù)項(xiàng)目三直流穩(wěn)壓電源充電器的組裝及調(diào)試充電器的組裝及調(diào)試任務(wù)二任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試知識目標(biāo)了解直流穩(wěn)壓電源的組成和工作原理；理解整流、濾波電路的工作原理；理解串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電路、開關(guān)直流穩(wěn)壓電路的組成和工作原理；理解充電器的工作原理。項(xiàng)目三直流穩(wěn)壓電源充電器的組裝及調(diào)試能力目標(biāo)能夠讀懂電路圖，能夠完成直流穩(wěn)壓電源充電器的安裝與檢測；會使用儀表測試電路；會調(diào)試電路及排除直流穩(wěn)壓電源的常見故障。項(xiàng)目三直流穩(wěn)壓電源充電器的組裝及調(diào)試任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試任務(wù)導(dǎo)入在日常生活及生產(chǎn)中常需要直流穩(wěn)壓電源，如電鍍、計(jì)算機(jī)、測量儀器、自動控制裝置、錄音機(jī)、收音機(jī)、電子琴等。這些設(shè)備所需要的直流電源都是由交流電經(jīng)過整流得到的。因此，直流穩(wěn)壓電源被廣泛應(yīng)用于多個領(lǐng)域的各種電子設(shè)備中。任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試知識準(zhǔn)備整流與濾波電路一、直流穩(wěn)壓電源的組成（一）直流穩(wěn)壓電源由變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四部組成，是一種將大小和方向不停在變化的交流電轉(zhuǎn)變?yōu)榇笮『头较虿浑S時(shí)間而變化的直流電，為直流電路供電的電器設(shè)備的組成原理框圖如圖3-1所示。任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試圖3-1直流穩(wěn)壓電源的組成原理框圖任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試電源變壓器的作用是變壓，將正弦工頻交流電源的電壓大小加以改變，為整流電路提供大小符合用電設(shè)備要求的交流輸入電壓。整流電路的作用是通過具有單向?qū)щ娦缘钠骷⒔涣麟妷鹤儞Q為單向脈動的直流電壓。濾波電路的作用是降低單向脈動直流電壓的脈動程度，使輸出電壓趨向平滑，近似于直流電壓。穩(wěn)壓電路主要起到穩(wěn)壓的作用，由于多種因素造成供電電源電壓的波動或負(fù)載改變，會影響整個電路的穩(wěn)定性，須加入穩(wěn)壓電路進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，使輸出電壓保持相對恒定。小組討論生活中哪些地方用到直流穩(wěn)壓電源；畫出它的原理框圖，并給小組成員講解各部分的作用。任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試活動利用具有單向?qū)щ娮饔玫亩O管，把交流電壓變?yōu)槊}動直流電的過程，稱為整流。整流電路可根據(jù)輸入電源的相數(shù)分為單相整流、三相整流和多相整流。從整流后對交流電的利用率看，又可將整流分為半波整流和全波整流。單相整流多用于小容量整流裝置中，而三相整流多用于大容量整流裝置中。任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試單相整流電路（二）任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試常用的單相整流電路有單相半波整流電路、單相全波整流電路和橋式全波整流電路。半波整流電路結(jié)構(gòu)簡單，能量利用率低，只適用于一些小負(fù)載且要求不高的場合，實(shí)際使用很少；單相全波整流電路輸出效率比半波整流電路高，但是變壓器利用率不高，而且二極管承受的最大反向電壓增加了一倍；單相橋式全波整流電路克服了單相半波整流電路和單相全波整流電路的缺點(diǎn)，利用率較高，因而得到了廣泛的應(yīng)用。任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試單相半波整流電路1.如圖3-2(a)所示為單相半波整流電路的原理圖。其中，T是變壓器，VD是二極管，RL是負(fù)載(電阻)。變壓器T起變換電壓和隔離的作用；二極管利用自身的單向?qū)щ娦?，可將交流電變?yōu)橹绷麟?，起到了整流的作用。作為整流電路的交流輸入電壓的變壓器次級電壓u2，加在二極管與負(fù)載相串聯(lián)的電路上。當(dāng)u2處于正半周時(shí)，二極管VD導(dǎo)通，電流iL自A端經(jīng)二極管VD自上而下的流過負(fù)載RL到B端，因?yàn)槎O管正向壓降很小，可認(rèn)為負(fù)載兩端電壓uL與u2幾乎相等，即uL≈u2；當(dāng)u2處于負(fù)半周時(shí)(B端為正，A端為負(fù)，即B端電位高于A端電位)，二極管VD截止，則負(fù)載RL上的電流iL=0，負(fù)載上的電壓uL=0。任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試圖3-2單相半波整流電路原理圖和波形圖任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試在交流電壓u2工作的全周期內(nèi)，RL得到的是半個正弦波，只在正半周期導(dǎo)電。負(fù)半周時(shí)，二極管VD承受反向電壓不導(dǎo)通。單相半波整流電路輸出波形如圖3-2(b)、圖3-2(c)和圖3-2(d)所示。由uL的波形可見，這種電路僅利用了電源電壓u2的半個波，故稱為半波整流電路。任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試單相半波整流電路結(jié)構(gòu)簡單，使用整流器件少；但半波整流效率低，而且輸出電壓脈動較大，一般僅適用于整流電流比較小(小于幾十毫安)或?qū)﹄妷好}動要求不高的設(shè)備，如蓄電池充電器等。任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試活動畫出單相半波整流電路圖，給小組成員講解原理，畫出并分析波形圖。任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試單相全波整流電路2.圖3-3所示為單相全波整流電路。與單相半波整流相比，其輸出電壓增大一倍，即輸出電壓的平均值UO為

UO≈0.9U2(3-5)流過每個二極管的電流平均值為負(fù)載平均電流的一半，即任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試圖3-3單相全波整流電路任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試在單相全波整流電路中，變壓器二次繞組有中心抽頭，當(dāng)二極管VD2截止時(shí)，u21和u22串聯(lián)通過VD1加在VD2上；當(dāng)VD1截止時(shí)，u21和u22串聯(lián)通過VD2加在VD1上。如圖3-4所示，其峰值為u21和u22峰值的兩倍，與半波整流電路相比，全波整流電路中的二極管所承受的最大反向電壓增大了一倍。由以上分析可知，全波整流電路的輸出電壓UO得到了提高，減小了脈動；但變壓器二次繞組的匝數(shù)增加了一倍，而且對于每半個繞組而言，只有一半時(shí)間通過電流。因此，變壓器的利用率仍不高。任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試圖3-4單相全波整流波形任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試活動畫出單相全波整流電路圖，給小組成員講解原理，并畫出和分析波形圖。任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試單相橋式全波整流電路3.如圖3-5所示，單相橋式全波整流電路中采用了4個二極管接成一個電橋，故稱為橋式整流電路。電橋的一組對角接變壓器二次側(cè)交流電壓，另一組對角接直流負(fù)載RL。圖3-5單相橋式全波整流電路任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試如圖3-6(a)所示，當(dāng)u2為正半周時(shí),二極管VD1和VD3導(dǎo)通，VD2和VD4截止，電流i1自A端流過VD1、RL、VD3到B端，它是自上而下流過RL。如圖3-6(b)所示，當(dāng)u2為負(fù)半周時(shí)，二極管VD2和VD4導(dǎo)通，VD1和VD3截止，電流i2自B端流過VD4、RL、VD2，也是自上而下流過RL。這樣，在u2的整個周期內(nèi)，都有方向不變的電流通過RL，且i1和i2疊加形成iL。任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試圖3-6單相橋式全波整流電路的工作過程任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試如圖3-7所示，可看出電路中u2、i1、i2、iL和uL的波形對應(yīng)關(guān)系，通過負(fù)載RL的電流iL是全波脈動直流，RL兩端電壓是全波脈動直流電壓uL。把該電路稱為單相橋式整流電路，它屬于全波整流類型。圖3-7單相橋式全波整流電路的波形任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試單相橋式全波整流電路的4個二極管的正負(fù)極不能接反，交流電壓和直流負(fù)載分別應(yīng)接的對角頂點(diǎn)也不許接錯。否則，可能導(dǎo)致電源短路，不僅燒壞整流管，甚至燒壞電源變壓器。任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試單相橋式全波整流電路的4個二極管連接小常識任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試活動畫出單相橋式全波整流電路圖，給小組成員講解原理，畫出并分析波形圖。任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試濾波電路（三）整流電路把交流電轉(zhuǎn)變?yōu)槊}動直流電，對一些對直流電源有一定要求的電子設(shè)備將產(chǎn)生不良影響。因此，需要利用濾波電路減小整流電路輸出電壓的脈動部分，得到想要的直流電源。濾波電路有電容濾波、電感濾波和其他濾波等形式，它們分別適用于不同場合。電容濾波適用于負(fù)載電流較小且負(fù)載基本不變的場合，電感濾波適用于負(fù)載電流變化較大的場合。任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試電容濾波1.(1)單相半波整流電容濾波電路。如圖3-8所示，假設(shè)起始時(shí)電容器兩端電壓為0。當(dāng)u2為正半周時(shí)，二極管導(dǎo)通，電容C被充電，其兩端電壓uC=uL≈u2，將隨u2的上升而逐漸增大，直至達(dá)到u2的最大值。當(dāng)u2從最大值開始下降時(shí)，u2<uC，這時(shí)，二極管VD因反向偏置而截止，電容C通過R

L放電，為負(fù)載提供電流，通過負(fù)載的電流方向與二極管導(dǎo)通時(shí)的電流方向相同。在RL和C足夠大的情況下，放電過程持續(xù)時(shí)間較長，直至交流電壓u2正向上升至u2>uC時(shí)，二極管再次導(dǎo)通，重復(fù)上述過程。任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試圖3-8單相半波整流電容濾波電路任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試由于二極管的正向?qū)娮韬苄?，所以電容充電很快。RL較大，電容器放電較慢，負(fù)載兩端的電壓幾乎保持不變。因此，輸出電壓脈動程度減小，其平均值也可得到提高。輸出電壓的波形如圖3-9所示。圖3-9單相半波整流電容濾波電路輸出電壓波形圖任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試(2)單相橋式整流電容濾波電路。如圖3-10所示為單相橋式整流電容濾波電路，其工作原理類似于單相半波整流電容濾波電路，不同的是在一個周期內(nèi)電容充放電各2次，其輸出波形更加平滑，輸出電壓也有所提高，如圖3-11所示。圖3-10單相橋式整流電容濾波電路任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試圖3-11單相橋式整流電容濾波電路輸出波形任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試(3)電容的選擇。利用來選擇濾波電容，其中T為交流電的周期。電容濾波輸出電壓隨輸出電流變化較大，所以電容濾波只適用于負(fù)載電流較小且負(fù)載基本不變的場合。一般地，電容濾波電路輸出電壓平均值約為：半波時(shí)，UO=U2，全波時(shí)，UO=1.2U2。任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試電感濾波2.電感濾波電路如圖3-12(a)所示，電感L與負(fù)載電阻R

L串聯(lián)，當(dāng)通過電感中的電流增大時(shí)，自感電動勢阻礙了電流的增加，使電流變化率減小；反之，當(dāng)通過電感中的電流減小時(shí)，自感電動勢的作用又阻礙了電流的減小，使電流變化率減小，在負(fù)載上得到平滑的電壓。另外，當(dāng)負(fù)載變化引起輸出電流變化時(shí)，電感線圈也能抑制負(fù)載電流的變化，因而電感濾波適用于一些大功率整流設(shè)備和負(fù)載電流變化較大的場合。電感濾波電路的輸出波形如圖3-12(b)所示。任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試圖3-12電感濾波電路及輸出波形任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試復(fù)式濾波電路3.除了以上介紹的電容濾波電路和電感濾波電路外，常見的濾波電路還有LC型和Π型兩種，稱為復(fù)式濾波電路。LC型濾波電路如圖3-13(a)所示，先經(jīng)過L濾波后，串接電容阻止交流成分，濾波效果較好。Π型濾波電路如圖3-13(b)所示，它在LC型濾波電路的基礎(chǔ)上再并聯(lián)一個電容器，濾波性能更好，適用于小電流電路。對于負(fù)載比較穩(wěn)定且電流較小的場合，常采用適當(dāng)?shù)碾娮鑂代替電感L組成Π型RC濾波電路，如圖3-13(c)所示。RC濾波電路結(jié)構(gòu)簡單，其中電阻R起降壓、限流作用，濾波效果較好，是一種比較實(shí)用的濾波方式。任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試圖3-13復(fù)式濾波電路任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試活動小組成員討論有哪些濾波電路。任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試直流穩(wěn)壓電路二、穩(wěn)壓電路把電網(wǎng)中的交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓后，抑制由于電網(wǎng)的電壓波動或負(fù)載的變化引起的直流輸出電壓的波動。直流穩(wěn)壓電路有并聯(lián)型穩(wěn)壓電路、串聯(lián)型穩(wěn)壓電路和開關(guān)型穩(wěn)壓電路等。并聯(lián)型穩(wěn)壓電路適用于功率較小和負(fù)載電流變化不大的場合，串聯(lián)型穩(wěn)壓電路適用于穩(wěn)壓精度要求高且對效率要求不高的場合，開關(guān)型穩(wěn)壓電路則在中、大功率穩(wěn)壓電源中得到廣泛應(yīng)用。任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試穩(wěn)壓管并聯(lián)型穩(wěn)壓電路（一）如圖3-14所示，穩(wěn)壓管并聯(lián)型穩(wěn)壓電路是最簡單的穩(wěn)壓電路，因穩(wěn)壓管VDZ與負(fù)載RL并聯(lián)而得名。圖3-14穩(wěn)壓管并聯(lián)型穩(wěn)壓電路任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試穩(wěn)壓管并聯(lián)型穩(wěn)壓電路的工作原理為：若電網(wǎng)電壓波動或負(fù)載改變，根據(jù)穩(wěn)壓管的反向擊穿特性，即反向?qū)ê笃鋬啥穗妷夯静蛔?，引起電路中的電流、電壓變化都體現(xiàn)在電阻R兩端，使得負(fù)載兩端電壓基本保持不變。抑制輸入電壓或負(fù)載變小引起的輸出變化。其工作過程如下：UI↑→IZ↑→I↑→IR↑→UR↑→UO↓反之，輸入電壓降低時(shí)，其工作過程與上述相反，通過穩(wěn)壓管VDZ與限流電阻R的調(diào)節(jié)作用，將使電阻R上的電壓減小，以抑制輸出端電壓的降低而使負(fù)載電壓基本不變。任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試為使穩(wěn)壓電路正常工作，輸入電壓Ui必須高于穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓UZ；通過穩(wěn)壓管的工作電流也必須在最大穩(wěn)定電流與最小穩(wěn)定電流之間。因此，必須適當(dāng)選擇限流電阻R的阻值。在穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路中，UO的大小總等于VDZ的穩(wěn)壓值。為了提高電路帶負(fù)載的能力，減少輸出電壓的波動，常在穩(wěn)壓管上并聯(lián)一個濾波電容。在實(shí)際應(yīng)用中，如果選擇不到穩(wěn)壓值符合需要的穩(wěn)壓管，也可以使用穩(wěn)壓值較低的穩(wěn)壓管串聯(lián)后，來獲得所需的電壓值。穩(wěn)壓管并聯(lián)型穩(wěn)壓電路結(jié)構(gòu)簡單，但僅適用于功率較小和負(fù)載電流變化不大的場合。任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試晶體管串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的結(jié)構(gòu)（二）晶體管串聯(lián)型穩(wěn)壓電路克服了穩(wěn)壓管并聯(lián)型穩(wěn)壓電路的輸出電壓不能調(diào)節(jié)，負(fù)載電流變化不大的缺點(diǎn)，穩(wěn)壓效果較好，是一種常用的穩(wěn)壓電路。任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試晶體管串聯(lián)型穩(wěn)壓電路1.晶體管串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的基本結(jié)構(gòu)如圖3-15所示，電阻R作為穩(wěn)壓管VDZ的限流電阻，為晶體管VT的基極電流提供通路，保證其工作在放大狀態(tài)。VT在電路中是調(diào)整元件，當(dāng)輸出電壓UO發(fā)生變化時(shí)，它能及時(shí)地加以調(diào)節(jié)，使輸出電壓保持穩(wěn)定。由于晶體管VT與負(fù)載相串聯(lián)，所以稱為串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓管VDZ為晶體管提供基極電壓，因此晶體管的基極電壓等于穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓，基本保持不變，稱為基準(zhǔn)電壓。穩(wěn)壓電路的輸入電壓則是交流電經(jīng)過變壓、整流和濾波后得到的直流電壓UI。任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試圖3-15晶體管串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的基本結(jié)構(gòu)任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試其工作原理為：當(dāng)電網(wǎng)電壓降低或負(fù)載電阻減小使輸出端電壓UO有所下降時(shí)，發(fā)射極電壓UE下降，由于UB電壓固定不變(UB=UZ)，晶體管的發(fā)射結(jié)電壓UBE將增大，基極電流I

B隨之增大，集電極電流IC相應(yīng)增大，從而使管壓UCE降低，抵消UO的下降部分，使UO穩(wěn)定。上述穩(wěn)壓過程表述如下：UO↓→UE↓→UBE↑(=UB-UE)→IB↑→IC↑→UCE↓→UO↑反之，當(dāng)UO增加時(shí)，由于UB電壓固定，晶體管發(fā)射結(jié)電壓UBE將下降，IB隨著下降，IC相應(yīng)下降，UCE上升，輸出電壓Uo下降，保持輸出電壓穩(wěn)定不變。任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試從圖3-15可見，晶體管VT與負(fù)載電阻RL組成的是射極輸出器電路，所以具有穩(wěn)定輸出電壓的特點(diǎn)。要求晶體管在穩(wěn)壓電路的工作過程中始終處在放大狀態(tài)。本電路必須選用適當(dāng)?shù)拇蠊β示w管，并按規(guī)定安裝散熱裝置。在直流穩(wěn)壓器中一般還設(shè)有短路保護(hù)和過載保護(hù)等環(huán)節(jié)，用來防止短路或長期過載而燒壞調(diào)整管。任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試具有放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)穩(wěn)壓電路2.具有放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)穩(wěn)壓電路框圖如圖3-16所示，電路由四部分組成：采樣電路部分、基準(zhǔn)電壓部分、比較放大部分和調(diào)整器件部分。圖3-16具有放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)穩(wěn)壓電路框圖任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試(1)采樣電路部分。在電路中，取輸出電壓的全部或一部分。它由R1、R2和RP組成，與負(fù)載RL并聯(lián)，能夠反映輸出電壓UO的變化。也就是把輸出電壓UO分出一部分作為采樣電壓UF，送到比較放大部分，如圖3-17所示。圖3-17串聯(lián)穩(wěn)壓電路任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試(2)基準(zhǔn)電壓部分。作為調(diào)整、比較的標(biāo)準(zhǔn)，需要提供一個穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓，它由限流電阻R3與穩(wěn)壓管VDZ組成。(3)比較放大部分。比較放大部分用來比較采樣電壓與基準(zhǔn)電壓之間的變化，并進(jìn)行放大，從而影響晶體管的工作狀態(tài)，由晶體管VT2和R4組成。具體是將采樣電壓UF與基準(zhǔn)電壓UZ之差放大后去控制晶體管VT1。(4)調(diào)整器件部分。調(diào)整器件是指晶體管VT1，它是串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的核心元件。根據(jù)比較放大器輸出的信號，對輸出電壓進(jìn)行調(diào)整，使輸出電壓保持穩(wěn)定。VT1必須為大功率晶體管。任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試電網(wǎng)波動時(shí)，串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的自動穩(wěn)壓過程如下：UI↑→UO↑→UF↑→UBE2↑→IB2↑→IC2↑→UCE2↓→UBE1↓→IB1↓→UCE1↑→UO↓負(fù)載電阻變動時(shí)，串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的自動穩(wěn)壓過程如下：RL↓→UO↓→UF↓→UBE2↓→IB2↓→IC2↓→UCE2↑→UBE1↑→IB1↑→UCE1↓→UO↑從上述調(diào)整過程可以看出，該電路是依靠電壓負(fù)反饋來穩(wěn)定輸出電壓的。當(dāng)UI減小或RL增大時(shí)的調(diào)整過程與上述過程相反。任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的輸出電壓UO由采樣單元的分壓比和基準(zhǔn)電壓的乘積決定。因此，調(diào)節(jié)電位器RP的滑動端子，即可調(diào)節(jié)輸出電壓UO的大小。UO的調(diào)節(jié)范圍在忽略UBE2時(shí)可由以下公式算出：任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試串聯(lián)型穩(wěn)壓電路中的放大單元也可由集成運(yùn)放組成，如圖3-18所示。為了擴(kuò)大輸出電流，圖中用復(fù)合管代替了單獨(dú)的晶體管；基準(zhǔn)電壓UZ和采樣反饋電壓UF分別接于集成運(yùn)放的同相和反相輸入端。此電路的放大環(huán)節(jié)采用集成運(yùn)算放大器而不是晶體管。圖3-18采用集成運(yùn)放的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試如圖3-19所示是一個實(shí)際穩(wěn)壓電路框圖，電路中加入了保護(hù)電路。圖3-19實(shí)際穩(wěn)壓電路框圖任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試集成穩(wěn)壓器（三）集成穩(wěn)壓器的電路結(jié)構(gòu)絕大多數(shù)為串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。按照輸出電壓是否可調(diào)，可分為固定式集成穩(wěn)壓器和可調(diào)集成穩(wěn)壓器兩種形式。它具有性能好，使用方便，體積小，重量輕，價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，有過熱保護(hù)、短路電流保護(hù)等措施。任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試三端電壓固定式集成穩(wěn)壓器1.三端電壓固定式集成穩(wěn)壓器只引出三個引腳，即輸入端、輸出端和接地端。其封裝形式有金屬殼封裝和塑料封裝兩種。三端電壓固定式集成穩(wěn)壓器有W78××(正電壓輸出)和W79××(負(fù)電壓輸出)兩大系列，如圖3-20所示。輸出電壓值由型號中的后兩位數(shù)字表示。例如，W7806表示輸出電壓為+6V，W7910表示輸出電壓為-10V。任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試圖3-20三端電壓固定式集成穩(wěn)壓器任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試三端固定式集成穩(wěn)壓器的基本應(yīng)用電路如圖3-21所示。交流電壓經(jīng)變壓、整流、電容濾波后得到的不穩(wěn)定直流電壓加到集成穩(wěn)壓器上，其中電容C1用于減小輸入電壓的脈動，C2用于削弱電路的高頻噪聲。圖3-21三端固定式集成穩(wěn)壓器的基本應(yīng)用電路任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試三端固定式集成穩(wěn)壓器是為了穩(wěn)定輸出電壓，但是外接某些元器件后，也可以改變輸出電壓，并使輸出電壓可在一個范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)。輸出正、負(fù)電源的電路，其引腳排列及外形如圖3-22所示。圖3-22輸出正、負(fù)電源的穩(wěn)壓電源任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試可調(diào)穩(wěn)壓器2.可調(diào)穩(wěn)壓器的輸出電壓在小范圍內(nèi)是可調(diào)的，價(jià)格比固定式穩(wěn)壓器高得多。它也分正電壓穩(wěn)壓器系列(317、117、217)和負(fù)電壓穩(wěn)壓器系列（337、137、237)，如圖3-23所示。圖3-23三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器的引腳排列及符號任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試可調(diào)穩(wěn)壓器的三個引腳除輸入端和輸出端外，還有一個是電壓調(diào)整端，通過調(diào)整外接電阻R1和電位器RP組成調(diào)壓電路，如圖3-24所示。圖3-24三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器的應(yīng)用電路任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試活動(1)小組成員討論有哪些常見的穩(wěn)壓電路。(2)和組員討論不同的穩(wěn)壓器各適用于什么樣的場合。任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試基本運(yùn)算放大器三、把整個電路或部分電路制作在一塊半導(dǎo)體硅片上用來完成特定功能，這樣的電路稱為集成電路。集成電路可分為模擬集成電路和數(shù)字集成電路兩種。集成運(yùn)算放大器(簡稱集成運(yùn)放)的外形如圖3-25所示，主要有雙列直插式和圓殼式兩種，現(xiàn)在使用的多為雙列直插式。圖3-25集成運(yùn)放的外形任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試集成運(yùn)放的符號如圖3-26所示。圖中，“＋”端為同相輸入端，“-”端為反相輸入端。圖3-26集成運(yùn)放的符號任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試集成運(yùn)放的內(nèi)部電路一般由輸入級、中間級、輸出級和偏置電路4部分組成，其組成框圖如圖3-27所示。圖3-27集成運(yùn)放的組成框圖任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試輸入級通常采用差分放大器來保證直接耦合放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的穩(wěn)定。中間級一般采用共射極放大電路來保證高的輸出電壓放大倍數(shù)。輸出級通常采用互補(bǔ)對稱放大電路來提高電路的帶負(fù)載能力，并減小了輸出電阻。偏置電路的作用主要是給各級放大電路提供穩(wěn)定的直流偏置。集成運(yùn)放可以放大直流信號也可以放大交流信號，其特點(diǎn)是電壓放大倍數(shù)很大，功率放大能力很強(qiáng)，輸入電阻很大而輸出電阻很小。任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試集成運(yùn)放在實(shí)際應(yīng)用中必須連接電源才能正常工作。通常情況下，其工作時(shí)需要一組正、負(fù)電壓，但也有采用單個電源電壓工作的。根據(jù)運(yùn)放的三個特點(diǎn)，通常將其看成理想運(yùn)放進(jìn)行分析，理想條件如下：（1）開環(huán)電壓放大倍數(shù)Auo→∞。（2）輸入電阻ri→∞。（3）輸出電阻ro→0。任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試(2)理想集成運(yùn)放的兩輸入端電位相等，即

u+=u－(3-15)

兩個輸入端看作短路，通常稱為虛短。式(3-14)、式(3-15)是理想運(yùn)放的重要特性，也是分析運(yùn)算放大器工作情況的重要依據(jù)。式(3-14)適用于任意場合，式(3-15)只適用于運(yùn)算放大器的線性工作場合。根據(jù)使用時(shí)輸入信號方式的不同，集成運(yùn)放可以分為兩種：一種輸入信號從反相端輸入，同相端接地，稱為反相放大器；另一種是輸入信號從同相端輸入，反相端接地，稱為同相放大器。下面分別介紹這兩種基本運(yùn)算放大器的形式。任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試反相比例放大器1.反相比例放大器的電路結(jié)構(gòu)如圖3-28所示，信號由反相端輸入。電路輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系為圖3-28反相比例放大器的電路結(jié)構(gòu)任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試同相比例放大器2.同相比例放大器的電路結(jié)構(gòu)如圖3-29所示，信號由同相端輸入。電路輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系為式(3-17)中，若Rf=0，R1=∞，則uO=uI，此時(shí)輸入電壓、輸出電壓同相且幅度相同。任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試圖3-29同相比例放大器的電路結(jié)構(gòu)任務(wù)一直流穩(wěn)壓電源的組裝及調(diào)試活動畫出反相比例放大器電路和同相比例放大器電路，和小組成員討論電路輸出電壓與輸入電壓有什么樣的關(guān)系。子任務(wù)1直流穩(wěn)壓電源電路的識別與繪制如圖3-30所示，直流穩(wěn)壓電源充電器由兩部分組成：穩(wěn)壓電源和充電器。穩(wěn)壓電源輸出3V、6V直流穩(wěn)定電壓，可以作為計(jì)算機(jī)、收音機(jī)等小型電器的外部電源；充電器可以對5號、7號可充電電池進(jìn)行充電。圖3-30直流穩(wěn)壓電源及充電器原理圖子任務(wù)1直流穩(wěn)壓電源電路的識別與繪制如圖3-31所示，直流穩(wěn)壓電源輸入220V的交流電，輸出3V、6V直流電，需要把大小、方向都隨時(shí)間改變的交流電轉(zhuǎn)換為大小、方向都不隨時(shí)間改變的直流電，中間需要哪些轉(zhuǎn)換呢？圖3-31直流穩(wěn)壓電源原理圖子任務(wù)1直流穩(wěn)壓電源電路的識別與繪制直流穩(wěn)壓電源是一種當(dāng)電網(wǎng)電壓波動或負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，輸出直流電壓仍能基本保持不變的電源。電子設(shè)備中都需要有穩(wěn)定的直流電源，功率較小的直流電源大多數(shù)都是將50Hz的交流電經(jīng)過整流、濾波和穩(wěn)壓后獲得的。如圖3-32所示，直流穩(wěn)壓電源由變壓、整流、濾波和穩(wěn)壓四部分組成。圖3-32直流穩(wěn)壓電源的組成框圖子任務(wù)1直流穩(wěn)壓電源電路的識別與繪制變壓器的作用是將220V的正弦工頻交流電源電壓變換為用電設(shè)備所需要的9V正弦工頻交流電壓。整流電路的作用是將工頻交流電轉(zhuǎn)換為脈動直流電。一般采用具有單向?qū)щ娦阅艿恼髟瑢⒄?fù)交替變化的正弦交流電壓變換成單方向的脈動直流電壓。濾波電路的作用是將單向脈動直流電壓中的脈動部分(交流分量)減小，使輸出電壓成為趨于平滑的直流電壓。子任務(wù)1直流穩(wěn)壓電源電路的識別與繪制活動討論直流穩(wěn)壓電源由哪幾個部分組成，并畫出各部分電路原理圖。給組員講解各部分的組成器件及作用。子任務(wù)1直流穩(wěn)壓電源電路的識別與繪制任務(wù)實(shí)施小組成員分工協(xié)作，對直流穩(wěn)壓電源電路進(jìn)行識別和測量，并完成工作計(jì)劃單的填寫工作。子任務(wù)1直流穩(wěn)壓電源電路的識別與繪制子任務(wù)1直流穩(wěn)壓電源電路的識別與繪制小組成員分工協(xié)作，根據(jù)工作計(jì)劃單進(jìn)行任務(wù)實(shí)施，并完成任務(wù)實(shí)施單的填寫工作。子任務(wù)1直流穩(wěn)壓電源電路的識別與繪制評價(jià)根據(jù)任務(wù)完成情況填寫考核評價(jià)表，見表3-1。子任務(wù)2直流穩(wěn)壓電源器件的識別與檢測要想裝配一個直流穩(wěn)壓電源，必須識別、正確選擇和檢測所用的器件。根據(jù)前面所學(xué)的理論知識選擇直流穩(wěn)壓電源的器件并判斷其好壞。子任務(wù)2直流穩(wěn)壓電源器件的識別與檢測活動小組成員一起識別、正確選擇和檢測直流穩(wěn)壓電源的相關(guān)器件。參考材料如圖3-33所示。圖3-33直流穩(wěn)壓電源的部分器件子任務(wù)2直流穩(wěn)壓電源器件的識別與檢測任務(wù)實(shí)施小組成員分工協(xié)作，對直流穩(wěn)壓電源的器件進(jìn)行識別和檢測，并完成工作計(jì)劃單的填寫工作。子任務(wù)2直流穩(wěn)壓電源器件的識別與檢測小組成員分工協(xié)作，根據(jù)工作計(jì)劃單進(jìn)行任務(wù)實(shí)施，并完成任務(wù)實(shí)施單的填寫工作。子任務(wù)2直流穩(wěn)壓電源器件的識別與檢測評價(jià)根據(jù)任務(wù)完成情況填寫考核評價(jià)表，見表3-2。子任務(wù)3直流穩(wěn)壓電源的裝配與調(diào)試和組員選擇器件，對直流穩(wěn)壓電源進(jìn)行裝配與調(diào)試。子任務(wù)3直流穩(wěn)壓電源的裝配與調(diào)試直流穩(wěn)壓電源印制電路板圖一、該直流電源輸出3V、6V直流穩(wěn)壓電壓，可以為小型電器提供穩(wěn)壓直流電源。直流穩(wěn)壓電源印制電路板圖如圖3-34所示。圖3-34直流穩(wěn)壓電源印制電路板圖子任務(wù)3直流穩(wěn)壓電源的裝配與調(diào)試活動對照原理圖和小組成員討論各個器件在直流穩(wěn)壓電源印制電路板圖中的位置。子任務(wù)3直流穩(wěn)壓電源的裝配與調(diào)試裝配直流穩(wěn)壓電源所需工具二、實(shí)驗(yàn)工具包括電烙鐵1把，焊錫絲若干，普通萬用表1只，示波器1臺，直流穩(wěn)壓電源1臺，鑷子，鋼筆等。子任務(wù)3直流穩(wěn)壓電源的裝配與調(diào)試裝配直流穩(wěn)壓電源所需器材和測試表三、裝配直流穩(wěn)壓電源所需器材和測試表見表3-3和表3-4。子任務(wù)3直流穩(wěn)壓電源的裝配與調(diào)試子任務(wù)3直流穩(wěn)壓電源的裝配與調(diào)試焊接四、焊接是利用電烙鐵加熱融化焊錫，再把被連接的兩種固體金屬連接在一起的技術(shù)。按照所使用的焊料熔點(diǎn)的不同，焊接可分為硬焊和軟焊。焊料熔點(diǎn)高于450℃的為硬焊，低于450℃的為軟焊。采用錫鉛焊料進(jìn)行焊接的稱為錫焊，是軟焊的一種。焊料一般為絲狀焊錫或純錫，常見的焊劑有松香、焊膏等。子任務(wù)3直流穩(wěn)壓電源的裝配與調(diào)試焊接方法（一）(1)清理。焊接前，將元器件引線或管腳刮凈，清理被焊物表面氧化物、銹斑、油污、灰塵等。(2)掛錫。取適量的焊劑對焊點(diǎn)進(jìn)行均勻的涂抹，放焊料加熱掛錫。(3)焊接。焊錫觸在烙鐵尖與被焊物之間，待焊點(diǎn)著錫并且潤濕后，再將烙鐵頭順著被焊元件管腳向上撤出。以免造成焊錫堆積；加熱時(shí)間不宜過長，也不能太短；焊接動作要準(zhǔn)確迅速，以免印制電路板上的銅箔翹起。焊接時(shí)被焊物要穩(wěn)定，不要晃動，以免造成虛焊。子任務(wù)3直流穩(wěn)壓電源的裝配與調(diào)試圖3-35焊接子任務(wù)3直流穩(wěn)壓電源的裝配與調(diào)試(4)冷卻。待形成圓潤、飽滿的焊點(diǎn)后迅速將電烙鐵撤離，讓焊點(diǎn)自然冷卻。(5)修整。待焊點(diǎn)冷卻后，用工具剪去元件過長的管腳。焊點(diǎn)形狀如圖3-36所示。焊點(diǎn)a比較牢固；焊點(diǎn)b為理想狀態(tài)，一般不易焊出；其他為形狀不正確的焊點(diǎn)，元件多數(shù)沒有焊接牢固，應(yīng)重焊。圖3-36焊點(diǎn)形狀子任務(wù)3直流穩(wěn)壓電源的裝配與調(diào)試焊接要求（二）（1）焊接時(shí)無漏焊、虛焊，漏焊會使電路斷路，虛焊會使電路中無電流或開始有電流，經(jīng)過振動后電路出現(xiàn)斷路。（2）焊點(diǎn)表面要飽滿、光滑、清潔、不拉尖，焊點(diǎn)要整齊，焊劑、焊料要適當(dāng)。（3）焊接前檢查每個元器件插放是否正確、整齊，二極管、電解電容極性是否正確，電阻讀數(shù)的方向是否一致，全部合格后方可進(jìn)行元器件的焊接。焊接完的元器件，要求排列整齊、高度一致，如圖3-37所示。子任務(wù)3直流穩(wěn)壓電源的裝配與調(diào)試圖3-37焊接元器件的正確排列（4）焊接中如發(fā)現(xiàn)錯焊，必須將焊件拆下來重焊。在調(diào)試與維修過程中，元器件需要更換，也必須拆焊，如果拆焊方法不當(dāng)將造成印制導(dǎo)線斷裂或焊盤脫落。子任務(wù)3直流穩(wěn)壓電源的裝配與調(diào)試焊接安裝的步驟及要求五、(1)邊插裝邊焊接，依次正確插裝焊接好的元器件(須注意二極管和電解電容器的正、負(fù)極，以及晶體管的電極)。插裝順序如下：①插裝電阻R1～R11。②插裝二極管VD1～VD6。③插裝電解電容器C1、C2、C3。④插裝發(fā)光二極管LED1～LED4。⑤插裝晶體管VT1、VT2、VT3。⑥插裝晶體管VT4、VT5。子任務(wù)3直流穩(wěn)壓電源的裝配與調(diào)試(2)安裝變壓器，再用電烙鐵焊接好變壓器。(3)檢查焊接電路中的元器件是否有假焊、漏焊，以及元器件的極性是否正確。(4)通電試驗(yàn)，觀察電路通電情況。(5)整機(jī)調(diào)試(調(diào)試過程記錄在表中)。①測在路直流電阻。②通電調(diào)試。提示：本項(xiàng)目選用的穩(wěn)壓電源和充電器焊接、安裝在同一塊電路板上，外殼待充電器安裝完畢后再裝配。子任務(wù)3直流穩(wěn)壓電源的裝配與調(diào)試調(diào)試小常識做該項(xiàng)實(shí)踐內(nèi)容時(shí)，須采用瞬時(shí)短路法。短路時(shí)間不能太長，否則會因短路電流太大導(dǎo)致調(diào)整管發(fā)熱而損壞。操作時(shí)，首先將萬用表搭在被測電壓的測試點(diǎn)上，然后用導(dǎo)線將輸出端短接一下，測出短路后的電壓后，立即拿開短接導(dǎo)線。子任務(wù)3直流穩(wěn)壓電源的裝配與調(diào)試任務(wù)實(shí)施小組成員分工協(xié)作，對直流穩(wěn)壓電源電路進(jìn)行裝配與調(diào)試，并完成工作計(jì)劃單的填寫工作。子任務(wù)3直流穩(wěn)壓電源的裝配與調(diào)試子任務(wù)3直流穩(wěn)壓電源的裝配與調(diào)試小組成員分工協(xié)作，根據(jù)工作計(jì)劃單進(jìn)行任務(wù)實(shí)施，并完成任務(wù)實(shí)施單的填寫工作。子任務(wù)3直流穩(wěn)壓電源的裝配與調(diào)試評價(jià)根據(jù)任務(wù)完成情況填寫考核評價(jià)表，見表3-5。任務(wù)二充電器的組裝及調(diào)試任務(wù)導(dǎo)入在日常生活中常會為可充電電池充電，我們可以利用已學(xué)的電子知識來制作一個可以給5號、7號充電電池充電的充電器。任務(wù)二充電器的組裝及調(diào)試充電電池和充電原理一、充電電池主要分為三大類：蓄電池，鎳鎘、鎳氫電池和鋰電池。鎳鎘電池容量小，有記憶效應(yīng)，每次充電前都需要先完全放電，使用起來不方便，目前已趨于淘汰。鎳氫電池屬于新一代充電電池，具有容量大、基本無記憶效應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)，使用起來非常方便。鎳鎘、鎳氫電池常以5號、7號電池為主。任務(wù)二充電器的組裝及調(diào)試本任務(wù)介紹的鎳鎘電池充電器主要由電源電路、電壓比較器及指示電路等組成。電路電源由變壓器T降壓，由二極管VD1～VD4整流，由三端穩(wěn)壓集成塊A1穩(wěn)壓及電容C1、C2濾波后供給，電路通電后可輸出穩(wěn)定的9V直流電壓供充電器使用。電壓比較器由晶體管組成，在它的b、c端有限壓電阻(合適的電壓使得晶體管導(dǎo)通給電池充電)，達(dá)到所充電壓后關(guān)斷。發(fā)光二極管為充電指示器。任務(wù)二充電器的組裝及調(diào)試拆焊二、在調(diào)試充電器時(shí)，經(jīng)常需要更換—些元器件。更換元器件前要把原來的元器件拆焊下來。任務(wù)二充電器的組裝及調(diào)試拆焊原則（一）拆焊的步驟一般與焊接的步驟相反，其主要原則如下：(1)不損壞拆除的元器件、導(dǎo)線及原焊接部位的構(gòu)件。(2)拆焊時(shí)，不可損壞印制電路板上的焊盤與印制導(dǎo)線。(3)對已損壞的元器件，可先剪斷引線再進(jìn)行拆除，以減小其他損傷的可能性。(4)在拆焊過程中，盡量避免拆除其他元器件或變動其位置。若確實(shí)需要，要對其復(fù)原。任務(wù)二充電器的組裝及調(diào)試拆焊要點(diǎn)（二）(1)嚴(yán)格控制加熱的溫度和時(shí)間，拆焊的加熱時(shí)間和溫度較焊接時(shí)間要長、要高，所以要嚴(yán)格控制溫度和加熱時(shí)間，以免將元器件燙壞或使焊盤翹起、斷裂。宜采用間隔加熱法來進(jìn)行拆焊。(2)拆焊時(shí)不要用力過猛，在高溫狀態(tài)下，元器件封裝的強(qiáng)度都會下降，過分的用力拉、搖、扭都會損壞元器件和焊盤。(3)拆焊前，用吸錫工具吸去拆焊點(diǎn)上的焊料，有時(shí)可以直接將元器件拔下。如果沒有吸錫工具，可以將印制電路板倒過來，用電烙鐵加熱拆焊點(diǎn)，利用重力作用，讓焊錫自動流向烙鐵頭，達(dá)到部分去錫的目的。任務(wù)二充電器的組裝及調(diào)試拆焊方法（三）對于電阻、電容、晶體管等引腳不多，且每個引線可相對活動的元器件可用烙鐵直接拆焊。把印制電路板豎起來夾住，一邊用烙鐵加熱待拆元件的焊點(diǎn)，一邊用鑷子或尖嘴鉗夾住元器件引線輕輕拉出。當(dāng)拆焊多個引腳的元器件時(shí)，一般有以下幾種方法：(1)采用吸錫烙鐵或吸錫器進(jìn)行拆焊。吸錫烙鐵既可以拆下待換的元件，又可以使焊孔