《電工電子基本技能操作項目教程》課件項目二十二

項目二十二晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路能力目標1．正確選擇萬用表、交流毫伏表、示波器對電壓幅值的測量；2．對串聯(lián)穩(wěn)壓電源出現(xiàn)的故障進行分析判斷與維修；3．電路分析、邏輯思維能力、理論知識運用能力得到提高；4．具有發(fā)現(xiàn)問題的能力。知識目標1．知道晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路的構成及工作原理；2．知道晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電源的性能參數(shù)；3．知道三端集成穩(wěn)壓電源的使用。晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路項目內(nèi)容與原理一、晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路

1、電路框圖

圖22-1是有更高穩(wěn)定度的晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電源方框圖，由調(diào)整元件、比較放大器、取樣電路、基準電壓電路和過流保護電路及電阻等組成。晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路經(jīng)整流和濾波后的電壓往往會隨交流電源電壓的波動和負載的變化而變化。電壓不穩(wěn)定時會導致測量和計算的誤差，引起控制裝置的工作不穩(wěn)定，甚至根本無法工作。精密電子測量儀器，自動控制、計算裝置等都要求有很高穩(wěn)定度的直流電源。最簡單的直流穩(wěn)壓電源是采用二極管來穩(wěn)定電壓的，在要求稍高場合就達不到穩(wěn)壓效果且輸出電壓不可調(diào)。晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路圖22-1晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路方框圖晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路2、電路的構成

晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電器的構成見圖22-2。圖中，三極管V1為調(diào)整元件，工作于放大狀態(tài)；穩(wěn)壓管VDZ與R4提供基準電壓；三極管V2、R3為比較放大器，三極管工作于放大狀態(tài)；電阻R1、R2及電位器RW為取樣電路；RL為負載電阻。3、工作原理整個穩(wěn)壓電路是一個具有電壓串聯(lián)負反饋的閉環(huán)系統(tǒng)，其穩(wěn)壓過程為：當電網(wǎng)電壓波動或負載變動引起輸出直流電壓發(fā)生變化時，取樣電路取出輸出電壓的一部分送入比較放大器，并與基準電壓進行比較，產(chǎn)生的誤差信號經(jīng)放大后送至調(diào)整管的基極，使調(diào)整管改變其管壓降，以補償輸出電壓的變化，從而達到穩(wěn)定輸出電壓的目的。晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路圖22-2晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路4、主要性能指標

穩(wěn)壓電源的主要性能指標如下：(1)輸出電壓Uo和輸出電壓調(diào)節(jié)范圍。調(diào)節(jié)RW可以改變輸出電壓Uo的大小。(2)最大負載電流IOM。(3)輸出電阻Ro。輸出電阻的定義為：當輸入電壓Ui保持不變，由于負載變化而引起的輸出電壓變化量與輸出電流變化量之比，即晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路

(4)穩(wěn)壓系數(shù)S(電壓調(diào)整率)。穩(wěn)壓系數(shù)定義為：當負載保持不變，輸出電壓相對變化量與輸入電壓相對變化量之比，即(5)紋波電壓US。輸出紋波電壓是指在額定負載條件下，輸出電壓中所含交流分量的有效值。晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路二、三端集成穩(wěn)壓電源隨著半導體工藝的發(fā)展，現(xiàn)在已生產(chǎn)并廣泛應用的單片集成穩(wěn)壓電源具有體積小，可靠性高，使用靈活，價格低廉等優(yōu)點。最簡單的集成穩(wěn)壓電源只有輸入、輸出和公共引出端，故稱之為三端集成穩(wěn)壓器。以W7800系列三端集成穩(wěn)壓器為例，其內(nèi)部也是串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電路。

1、外形與封裝三端集成穩(wěn)壓電源的外形與封裝見圖22-3。

2、接線圖

三端集成穩(wěn)壓電源的接線圖如圖22-4所示。晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路圖22-3三端集成穩(wěn)壓電源外形晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路圖22-4三端集成穩(wěn)壓電源晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路三、汽車晶體管調(diào)壓模擬電路1、原理電路汽車晶體管調(diào)壓器模擬電路由取樣電路、基準電路、開關電路構成，如圖22-5所示。

2、工作原理圖22-5中，12V電壓代表發(fā)電機輸出電壓，燈泡代表發(fā)電機勵磁繞組。當發(fā)電機輸出電壓低于14.5V時，取樣電路的電壓不足以使穩(wěn)壓二極管擊穿，所以第一個三極管9011截止，復合管9011與9013飽和導通，繼電器通電開關閉合，燈泡亮(發(fā)電機勵磁繞組通電，發(fā)電機正常發(fā)電)。晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路圖22-5汽車晶體管調(diào)壓器模擬電路晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路當發(fā)動機高速運轉時，輸出電壓升高，則取樣電路電壓隨之升高。當電壓升高到能使穩(wěn)壓二極管擊穿時，則第一個三極管9011飽和導通，復合管9011與9013截止，繼電器斷電，開關斷開，燈泡滅(切斷發(fā)電機勵磁繞組電源，發(fā)電機輸出電壓下降)。當輸出電壓下降至取樣電壓低于穩(wěn)壓二極管擊穿電壓時，第一個三極管9011截止，后面復合管再次飽和導通，發(fā)電機勵磁繞組再次通電，發(fā)電機電壓又上升。如此循環(huán)，保持發(fā)電機輸出電壓在13.8～14.5V之間。項目訓練準備(1)示波器一臺；(2)交流毫伏表一塊；(3)萬用表一塊；(4)電路所需元件一套。晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路項目操作與測量(一)晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路1、連接電路圖18-6為變壓器降壓橋式整流電容濾波電路，圖22-2為晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路。2、測量電路各關鍵點電壓電路檢查無誤之后接通220V電源，用萬用表測量各關鍵點電壓填入表22-1中(萬用表注意換擋)。晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路被測電壓U1U2整流后濾波后V1V2UoUBUCUEUBUCUE測量值

狀態(tài)

表22-1晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路3、測量各關鍵點電壓波形用示波器測量各關鍵點波形，將所測數(shù)據(jù)與波形填入表22-2中。被測電壓U2UC1輸出Uo波形

表22-2晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路輸入電壓濾波后電壓UCE1UCE2負載RL輸出電壓穩(wěn)壓性能

空載12?V

30??

51??

75??

4、檢測穩(wěn)壓性能(1)檢測負載變化時的穩(wěn)壓性能。保持輸入交流電壓不變，空載時，將輸出電壓調(diào)至12V，然后接入負載電阻，測量輸出電壓，將結果記入表22-3中。表22-3晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路(2)檢測輸入電壓變化時的穩(wěn)壓性能。負載電阻為51?不變，調(diào)整RW使輸出電壓為12V，記錄數(shù)據(jù)。改變輸入電壓，測量輸出電壓穩(wěn)壓性能，并將結果填入表22-4中。輸入電壓濾波后電壓UCE1UCE2負載RL輸出電壓穩(wěn)壓性能

51?

51??

51??

51??

表22-4晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路(3)測量輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍，填入表22-5中。輸出電壓調(diào)節(jié)公式輸出電壓調(diào)節(jié)理論值輸出電壓實際調(diào)節(jié)范圍

表22-5晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路(4)測量紋波電壓。負載電阻為51?不變，調(diào)整RW使輸出電壓為12V，記錄數(shù)據(jù)。改變變壓器輸入電壓，用毫伏表檢測紋波電壓，將測量數(shù)據(jù)填入表22-6中。輸入電壓Ui濾波后電壓UC1負載RL輸出電壓Uo紋波電壓US

51?12?V

51??

51??

51??

表22-6晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路(二)三端集成穩(wěn)壓電源(1)按圖18-6與圖22-4(c)連接電路。(2)按表22-7要求將檢測數(shù)據(jù)填入其中。U1U2UC1URUZUoUS

表22-7晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路(三)故障排除與分析(1)將在上述操作測量中遇到的故障現(xiàn)象、檢測結果、故障排除等填入表22-8中。故障現(xiàn)象檢測點波形或電壓原因分析故障排除備

注

表22-8(2)故障分析檢測。按圖18-6與圖22-2連接電路，當下列元件發(fā)生故障，請將檢測結果填入表22-9中。晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路元件故障UoUSV1V2UC1U2原因分析UBUCUEUBUCUER1開路

R2開路

V2B-E短路

V2C-E短路

VDZ極性裝反

VDZ擊穿

VDZ開路

R4開路

V1

B-E斷路

V1

C-E開路

V1C-E短路