廣西石化高級技工學(xué)校課堂教案任課教師劉朝雪008電氣技術(shù)6班科目《維修電工一體化》課題年月日至月日第周星期節(jié)課的類型教學(xué)方法教具小組討論，展示討論結(jié)果，巡回指導(dǎo)二極管，三極管，電阻，變壓器，萬用表，示波器內(nèi)Ⅰ、組織教學(xué)指出整流加濾波出來的直流電還不能滿足實際產(chǎn)品需要的事實，從抗干擾角度提出設(shè)計改進方案直流電源的方框圖如下圖所示第1頁共18頁1、整流電路是將工頻交流電轉(zhuǎn)為具有直流電成分的脈動直流電。23整流：將交流電變換為直流電的過程叫做整流。進行整流的設(shè)備叫1、整流變壓器：把輸入的交流電壓變?yōu)檎麟娐沸枰碾妷骸?、整流電路：由整流器件組成，它把交流電變成方向不變，但大小隨時間變化的脈動直流電。單相整流電路有單相半波和全波兩種形式。單相半波整流電路如圖10.1.4(a)所示，波形圖如圖10.1.4(b)所示。(a)電路圖圖10.1.4單相半波整流電路一、工作原理如圖所示是單相半波整流電路及其波形圖。利用電路圖和波形圖具體說明其工作原理。由圖可見，在交流電一個周期內(nèi)，二極管半個周期截止半個周期導(dǎo)通，以后周期重復(fù)上述過程，負(fù)載上電壓與電流波形如圖所示。由于該電路輸出的脈動直流電的波形是輸入的交流電波形的一半，故稱為半波整流電路。二、負(fù)載R上的直流電壓和電流的計算L第2頁共18頁1、單相半波整流電路中，輸出到負(fù)載R上的半波脈動直流電壓平均值LL2、流過負(fù)載R的直流電流平均值為：I=U/R=0.45U/RLLLLLLFLLL4、二極管所承受的最大反向電壓為：U=2U≈1.41URM22512）二極管額定整流電流應(yīng)大于流過二極管的實際工作電流。根據(jù)圖10.1.4在負(fù)載上得到的是半個正弦波。負(fù)載上輸出平均電壓為d()tOLπ202V0.45Vπ流過負(fù)載和二極管的平均電流為2222DRRLL二極管所承受的最大反向電壓VVRmax2二、單相全波整流電路圖10.1.2所示。（a）整流電路(b)波形圖圖10.1.2單相橋式整流電路第3頁共18頁具有單向?qū)щ娦浴８鶕?jù)圖10.1.2(a)的電路圖可知：當(dāng)正半周時二極管D1D3當(dāng)負(fù)半周時二極管D2D4在負(fù)載電阻上正負(fù)半周經(jīng)過合成，得到的是同一個方向的單向脈動電壓。單相橋式整流電路的波形圖見圖10.1.2(b)。設(shè)在輸入電壓正半周（0~tA端為正，B端為負(fù)，二極管V承受11正向電壓uVI通路為：2→V→R→0。在輸入電壓負(fù)半周（t~tB端為正，A端為負(fù)，1L12二極管VV承受反向電壓而截止，電流I通路212L在交流電的一個周期內(nèi)，二極管VV交替工作，負(fù)載電流I=I+I，12L因此負(fù)載上得到全波脈動直流電壓和電流，這種整流電路叫做全波整流電路。負(fù)載上的電壓和電流波形圖如上圖示。L全波脈動電壓平均值為：U=0.9UL2整流變壓器次級電壓是：U=U/0.9≈1.11U2LL流過負(fù)載的平均電流是：I=U/R=0.9U/RLLL2L三整流二極管上的電流和最大反向電壓在全波整流電路中，兩只二極管輪流導(dǎo)通，流過每只二極管的平均F1F2L2LRM22舉例1-2（P43頁）說明單相全波整流電路二極管的選擇方法。單相全波整流電路的特點是輸出電壓脈動小、整流效率高，但變壓器次三、單相橋式整流電路第4頁共18頁單相橋式整流電路如圖所示，電路中四只二極管接成電橋形式，所以稱為橋式整流電路。畫波形圖具體說明全波整流電路的工作原理。RL管中，兩個兩個輪流導(dǎo)通，I=I+I，在負(fù)載上得到全波脈動的直流電LL1L2（二）負(fù)載R上直流電壓和電流計算L輸出直流電壓為：U=0.9U2L2LLLLL2L4、整流二極管上的電流和最大反向電壓在橋式整流電路中，每只二極管只有半周是導(dǎo)通的，所以流過每只二極管的平均電流是：I=I/2=0.45U/RFL2L2U=2U=2U/0.9≈1.57URM2LL1πVVVsindtO2π220I22πRRL2流過二極管的平均電流為：D2πRRLL第5頁共18頁VV二極管所承受的最大反向電壓：2舉例說明橋式整流電路二極管參數(shù)的選擇。橋式整流電路的特點是，輸出電壓及波形都有與全波整流一樣，而且變壓器次級沒有中心抽頭，繞組減少一半，每只二極管承受的反向電壓降低一半，變壓器利用效率高。濾波器和穩(wěn)壓器它通常由電容器、電感器和電阻器按一定的方式組合而成。常用的濾波器有：電容濾波器、電感濾波器、LC型濾波器、π型濾波器和RCπ型濾波器等等。如圖所示是單相橋式整流濾波電路，電容器C并聯(lián)在負(fù)載兩端。電容器在電路中有儲存和釋放電荷的作用，電源共給的電壓升高時，它把部分能量儲存起來，而當(dāng)電源電壓降低時，就把能量釋放出來，從而減少脈動成分，使負(fù)載電壓比較平滑，即電容器具有濾波的作用。（一）電容濾波工作原理在輸入電壓的正半周二極管V、V在正向電壓作用下導(dǎo)通，V、V反1324偏截止整流電流分兩路，一路經(jīng)二極管V、V向負(fù)載R提供電流，另13L第6頁共18頁一路向電容器Cu將如圖中的oa段。到t時刻，電容器上電壓c1u接近交流電壓u的最大值，極性上正下負(fù)。經(jīng)過t時刻后，u按正弦C212規(guī)律迅速下降直到t時刻，此時u<u，二極管VV受反向電壓作用22C13C經(jīng)Ru不能迅速下降，LC與此同時，交流電壓繼續(xù)按正弦規(guī)律變化，在u負(fù)半周，沒有電容器C2時，二極管V、V應(yīng)該在t時刻導(dǎo)通，但由于此時u>u，迫使V、243C22Vt時刻u上升到大于u時，VV才導(dǎo)通，442C24整流電流向電容器Vu2u<u時，二極管VV反偏截止，電容器又經(jīng)R放電。電容器如此周2C24L而復(fù)始進行充、放電，負(fù)載上便得到近似的鋸齒波的輸出電壓。電容濾波在全波整流電路的工作原理與橋式整流電路時一樣，它們的共同特點是電源電壓在一個周期內(nèi)，電容器C充放電各兩次。經(jīng)電容器濾波后，輸出電壓就比較平滑交流成分大大減少，而且輸出電壓平均值得到提高，這就是濾波的作用。濾波電容C的容量選擇與電路中的負(fù)載電流IL大后，要相應(yīng)增大電容量。還要選擇它的耐壓要大于負(fù)載開路的輸出電壓。此外，還有電子濾波電路、電感濾波電路和復(fù)式濾波電路等。小結(jié)：本次課介紹了橋式整流電容濾波電路的特點和工作原理。重點掌握電容濾波電路的工作原理及整流元件器件參數(shù)的簡單計算。硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路所謂穩(wěn)壓電路，就是當(dāng)電網(wǎng)電壓波動或負(fù)載發(fā)生變化時，能使輸出電壓穩(wěn)定的電路。主要介紹硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路、晶體管串聯(lián)型穩(wěn)壓電路和三端穩(wěn)壓集成塊等。一、硅穩(wěn)壓管的工作特性硅穩(wěn)壓管是晶體管穩(wěn)壓電路的基本元件，穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓效果往往2CW2DW第7頁共18頁系列。它的方字代號為“1.3.7（P29頁）所示。它是利用二極管擊穿效應(yīng)，只要限制擊穿電流，使其功率損耗不超過額定值，硅穩(wěn)壓管就可長期工作在反向擊穿區(qū)。穩(wěn)壓管正是利用其伏安特性中反向擊穿區(qū)AC段，反向電流大范圍變化而反向電壓幾乎不變的特性來進行穩(wěn)壓的。二、硅穩(wěn)壓管的參數(shù)和使用ZZZ3、最大穩(wěn)定電流I：指穩(wěn)壓管最大工作電流。超過這個電流，穩(wěn)ZM4、最大耗散功率P：指工作電流通過穩(wěn)壓管的PN結(jié)時產(chǎn)物最ZM大耗散功率允許值，近似為U與I的乘積。ZZM穩(wěn)壓管工作在反向擊穿區(qū)，作用時它的正極必須接電源的負(fù)極，它的負(fù)極接電源的正極。如果接反，相當(dāng)于電源短路，電流過大會使穩(wěn)壓管燒壞。三、簡單的硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路上圖所示是利用硅穩(wěn)壓管組成的簡單穩(wěn)壓電路。電阻R用來限制電流，使穩(wěn)壓管電流I不超過允許值，另一方面還利用它兩端電壓升降使輸出Z電壓U趨于穩(wěn)定。VL第8頁共18頁橋式整流和電容濾波后得到的直流電壓U，再經(jīng)過R和V組成的穩(wěn)壓O電路接到負(fù)載上。這樣負(fù)載上得到一個比較穩(wěn)定的電壓。其工作原理如下：1OLZU↓←———————LuU仍近似穩(wěn)1L穩(wěn)壓管的最大穩(wěn)定電流I大致應(yīng)比最大負(fù)載電流I大兩倍，即：ZMLMLM這種穩(wěn)壓電路結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)試方便，但輸出電壓受穩(wěn)壓管限制不能任意調(diào)整，穩(wěn)定性差，只適用于要求不高的小電流穩(wěn)壓電路中。1.引起輸出電壓不穩(wěn)定的原因引起輸出電壓變化的原因是負(fù)載電流的變化和輸入電壓的變化，參。負(fù)載電流的變化會在整流電源的內(nèi)VOI二、硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路的電路圖如圖10.3.2所示。圖10.3.2硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路第9頁共18頁它是利用穩(wěn)壓二極管的反向擊穿特性穩(wěn)壓的，由于反向特性陡直，較大的電流變化，只會引起較小的電壓變化。1.當(dāng)輸入電壓變化時如何穩(wěn)壓根據(jù)電路圖10.3.3可知OZIRIRI=I+ILRZ輸入電壓VI的增加，必然引起VO的增加，即VZ增加，從而使IZIR增加，使VR增加，從而使輸出電壓VO減小。這一穩(wěn)壓過程可概括如下：↑→↑→↑→↑→↑→↑→↓這里VO減小應(yīng)理解為，由于輸入電壓VI的增加，在穩(wěn)壓二極管的調(diào)節(jié)下，使VO的增加沒有那么大而已。VO還是要增加一點的，這是一個有差調(diào)節(jié)系統(tǒng)。負(fù)載電流ILIRVRVZ=VO減小，IZ減小。IZ的減小必然使IR減小，VR減小，從而使輸出電壓VO增加。這一穩(wěn)壓過程可概括如下：IIVVVIIVV↑→↑→↑→↓（↓）→↓→↓→↓→↑LRRZOZRRO第10頁共18頁圖10.3.4負(fù)載電流變化的穩(wěn)壓過程分析三、線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電源帶有放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電路如圖8-2-2（P113頁）是帶直流負(fù)反饋放大電路的穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓管V和電阻R組成穩(wěn)壓電路給V發(fā)射極提供穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓，RR12334UL直流放大管V的基極，將取樣電壓和基準(zhǔn)電壓比較后的電壓差經(jīng)V放33大后，加到V的基極上，使V自動調(diào)節(jié)管壓降U的大小，以保證輸22CE20LB3B3U↓←U↑←U↓←——————————LLL34Z4此式表明在一定條件下，UR和R的數(shù)值，L34L0串聯(lián)型穩(wěn)壓電路主要由準(zhǔn)電壓、取樣電路、比較放大電路和調(diào)整器件等組成。帶有放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電路如圖8-2-2（P113頁）是帶直流負(fù)反饋放大電路的穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓管V和電阻R組成穩(wěn)壓電路給V發(fā)射極提供穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓，RR12334第11頁共18頁UL直流放大管V的基極，將取樣電壓和基準(zhǔn)電壓比較后的電壓差經(jīng)V放33大后，加到V的基極上，使V自動調(diào)節(jié)管壓降U的大小，以保證輸220LB3B3U↓←U↑←U↓←——————————LLL34Z4此式表明在一定條件下，UR和R的數(shù)值，L34L0串聯(lián)型穩(wěn)壓電路主要由準(zhǔn)電壓、取樣電路、比較放大電路和調(diào)整器件等組成。穩(wěn)壓二極管的缺點是工作電流較小，穩(wěn)定電壓值不能連續(xù)調(diào)節(jié)。線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的工作電流較大，輸出電壓一般可連續(xù)調(diào)節(jié)，穩(wěn)壓性能優(yōu)越。目前這種穩(wěn)壓電源已經(jīng)制成單片集成電路，廣泛應(yīng)用在各種電子儀器和電子電路之中。線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的缺點是損耗較大，效率低。線性串聯(lián)穩(wěn)壓電源的工作原理可用圖10.3.4來說明。圖10.3.4線性串聯(lián)穩(wěn)壓電源的工作原理第12頁共18頁VO=VI-VR，當(dāng)VIR受控制而增加，使VR增加，從而在一定程度上抵消了VIIL增加，R受控制而減小，使VR減小，從而在一定程度上抵消了因IL增加，使VI減小，對輸出電壓減小的影響。R在實際電路中，可變電阻是用一個三極管來替代的，控制基極電VVV位，從而就控制了三極管的管壓降CE，CE相當(dāng)于R。要想輸出電壓穩(wěn)定，必須按電壓負(fù)反饋電路的模式來構(gòu)成串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。典型的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路如圖10.3.5所示。它由調(diào)整管、放大環(huán)節(jié)、比較環(huán)節(jié)、基準(zhǔn)電壓源幾個部分組成。VV輸入電壓I的增加，必然會使輸出電壓O有所增加，輸出電壓經(jīng)VV過取樣電路取出一部分信號f與基準(zhǔn)源電壓REF比較，獲得誤差信號VVVΔO1去控制調(diào)整管的管壓降CEVI(2)負(fù)載電流變化，輸入電壓保持不變負(fù)載電流ILVIVOVf與基準(zhǔn)源電壓VREF比較，獲得的誤差信號使VO1增加，從而使調(diào)整管的管壓降VCE下降，從而抵消因IL增加，使輸入電壓減小的影響。第13頁共18頁LIOfO1CEO(3)輸出電壓調(diào)節(jié)范圍的計算根據(jù)圖10.3.5可知：V≈VfREFV=+1O32調(diào)節(jié)2顯然可以改變輸出電壓。R串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的內(nèi)阻很小，如果輸出端短路，則輸出短路電流很大。同時輸入電壓將全部降落在調(diào)整管上，使調(diào)整管的功耗大大增加，調(diào)整管將因過損耗發(fā)熱而損壞，為此必須對穩(wěn)壓電源的短路進行保護。過載也會造成損壞。保護的方法溫度保護型截流型管旁制作PN結(jié)溫度傳感器。當(dāng)溫度超標(biāo)時，啟動保護電路工作，工作原理與反饋保護型相同。使之接近為零。截流特性見圖10.3.6。是當(dāng)發(fā)生短路時，通過電路中取樣電阻的反饋作用，輸出電流得以限制。限流特性見圖10.3.7。限流特性將串聯(lián)穩(wěn)壓電源和保護電路集成在一起就是集成穩(wěn)壓器。早期的集成穩(wěn)壓器外引線較多，現(xiàn)在的集成穩(wěn)壓器只有三個：輸入端、輸出端和公共端，稱為三端集成穩(wěn)壓器。它的電路符號見圖10.3.8，外形如圖10.3.9所示。(1)三端固定正輸出集成穩(wěn)壓器，國標(biāo)型號為CW78--/CW78M--/CW78L--(2)三端固定負(fù)輸出集成穩(wěn)壓器，國標(biāo)型號為CW79--/CW79M--/CW79L--第15頁共18頁(3)三端可調(diào)正輸出集成穩(wěn)壓器，國標(biāo)型號為CW117--/CW117M--/CW117L-CW217--/CW217M--/CW217L--CW317--CW317M--/CW317L(4)三端可調(diào)負(fù)輸出集成穩(wěn)壓器，國標(biāo)型號為CW137--/CW137M--/CW137L-(5)三端低壓差集成穩(wěn)壓器(6)大電流三端集成穩(wěn)壓器以上1---2---3---為民品級。軍品級為金屬外殼或陶瓷封裝，工作溫度范圍-55℃～150℃；工業(yè)品級為金屬外殼或陶瓷封裝，工作溫度范圍-25℃～150℃;民品級多為塑料封裝，工作溫度范圍0℃～125℃。三端固定輸出集成穩(wěn)壓器的典型應(yīng)用電路如圖10.3.10所示。圖10.3.101)調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)，功耗大大降低，電源效率大為提