极管与线性集成直流稳压电源设计与制作

电子技术与项目训练 I 项目 1 设计与制作 线性集成直流稳压电源 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 学习目标 能正确识别各种二极管，能正确测试各种二极管的基 本特性 会查阅电子元器件手册并会正确选用二极管 会利用等效模型正确分析二极管在其基本应用电路中 的作用 了解半导体二极管及其基本特性：二极管的结构与符 号、二极管的单向导电特性、二极管的反向击穿特性、 二极管的光电效应、二极管的温度特性 能正确测试直流稳压电源及其单元电路的基本特性 理解集成直流稳压电源的组成、工作原理及电路中各 元器件的作用 能利用二极管、电容、集成稳压器设计和制作直流电 源，并能通过测试得到正确结果 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 任务 1-1 半导体二极管的识别与基本特性的测试 任务 1-2 半导体二极管基本应用电路的测试与分析 任务 1-3 稳压电路的测试与分析 任务 1-4 线性集成直流稳压电源的设计与制作 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 它们有什么实际用途 ? 它们之间有什么关系呢？ 您能识别下面这些是 什么吗？ 上页 下页 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 直流电源已成为人们日常生活中不可缺少的一 部分。 直流稳压电源由变压器、整流电路、滤 波电路、稳压电路等环节组成。 可见，二极管在直流稳压电源电路 中具有重要的地位！ 变压器 :将交流电网电压 u1变为 合适的交流电压 u2 。 整流电路 :将交流电压 u2变为 脉动的直流电压 U3。 滤波 :将脉动直流电压 U3转变为 平滑的直流电压 U4 。 稳压 :清除电网波动及负载变化的影响 , 输出 直流电压 。 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 学习情境任务 能力（技能）目标 任务 1-1 半导体二 极管的识别与基本 特性的测试 会识别 、 测试各类半导体二极 管 ， 并能判断其好坏 。 任务 1-2 半导体二 极管基本应用电路 的测试与分析 会选用半导体二极管 ， 会对二 极管的基本应用电路进行分析 和计算 。 任务 1-3 稳压电路 的测试与分析 会合理选用稳压管 ， 会 分析各 类稳压电路 。 任务 1-4 线性集成 直流稳压电源的设 计与制作 会对线性集成直流稳压电源进 行设计 、 制作 、 调试 。 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 任务 1:半导体二极管的识别与基本特性的测试 能识别各类半导体二极管 整流、检波二极管的测试与分析 特殊二极管的测试与分析 任务目标 能力目标 会用万用表测量二极管（包括特殊二极管） 判别正负极及好坏 会选用二极管 知识目标 掌握半导体二极管的种类、结构与符号，二 极管的单向导电性； 掌握二极管的伏安特性； 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 （一） 二极管结构、符号和类型 *PN结 二极管 = PN结 + 管壳 + 引线 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 二极管类型 按材料分 硅二极管 锗二极管 按结构分 点接触型 面接触型 平面型 正极 引线 负极 引线 集成电路中平面型 p N P型支持衬底 砷化镓二极管 点接触型 正极 引线 触丝 N型锗片 外壳 负极 引线 PN结电容小，用于 检波和变频等电路。 PN结面积大，用 于工频大电流整流电路。 PN 结面积可大可小，用 于高频整流和开关电路中。 负极引线 正极引线 N 型硅 P 型硅 铝合金小球 底座 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 按用途分 :有整流、稳压、开关、发光、光电、 变容、阻尼等二极管 按封装形式分 :有塑封及金属封等二极管。 按功率分 :有大功率、中功率及小功率等二极 管。 附录 1 布置课堂操作任务 本次课堂训练操作将记录成绩 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 任务 1： 二极管的识别 第一步 把这几种二极管编号 1N4007 1 2AP9 1 2CW53 1 FG113003 1 第二步 第三步 观察这几种二极管的外形 根据二极管型号 查阅附录 2确定二极管的 名称、符号与用途 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 任务 2： 用指针万用表检测整流、检波二极管 第二步 首先假定 1N4007的一端为正极，用两表棒分别接触 1N4007的两引脚，测量电阻的大小 并记录 第三步 第四步 第五步 以同样的步骤测试 2AP9， 记录测量结果 交换红黑表棒的位置，再次测量并记录电阻的大小 将指针式万用表置于 R 1K()档 ，重复第二、三步 第一步 将指针万用表置于 R 100档 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 课堂交流 从二极管的外形能否判别其极性？ 无论是整流二极管或者检波二极管，在 R 100或者 R 1K档位，测量结果是否都是 一次测得的电阻值大，一次测得的电阻值小？ 根据测量的阻值能否判断二极管的好坏？ 同型号的整流二极管用不同的档位测出来的 电阻值是否相同？阻值不同的话能说明什么 道理？ 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 1. 目测判别极性 触丝 半导体片 （一） 二极管识别、检测及二极管的特性 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 2. 用万用表检测二极管 红 表笔是 (表内 )负极 , 黑 表笔是 (表内 )正极 1k 0 0 一般硅管正向电阻为几千欧， 锗管正向电阻为几百欧；反 向电阻均为无穷大。 正反电阻相差不大为劣质管 正反电阻都是无穷大或零 则二极管内部断路或短路 结论： 二极管具有单向导电性，二极管是非线性器件 电源的正极接阳极 , 负极接阴极 , 称二极管加正向偏置。 正偏时有较大的正向电流，较小的正向电阻，即二极管 导通；反接时有微小的反向饱和电流，几乎不导电，很 大的反向电阻，即反偏时二极管截止 。 即 结具有 单向导电性。 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 任务 3： 用数字万用表检测整流、检波二极管 第二步 用红表棒接触 1N4007的阳极，黑表棒接触 1N4007的阴极， 记录 数字 万用表的显示 值； 第三步 第四步 交换红黑表棒，再次测量并记录数字万用表的显示值； 以同样的步骤测试 2AP9， 记录测量结果。 第一步 将数字万用表置于标有二极管符号的档位； (注意： 数字表表棒输出正负与指针表相反 ) 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 课堂交流 您测得的 1N4007、 2AP9的导通压降分别是 多少？ 这个结果能说明什么道理？ 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 二极管的伏安特性是指二极管两端所加电压大小与流经 二极管电流大小之间的关系曲线。 （图中虚线为锗管的伏安特性、实线为硅管的伏安特性） 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 O 5 10 15 30 U (BR) C C D D I R A A B B 硅锗 i V / m A u V / V ( A) 5死区电压 硅管 0.5V,锗管 0.1V。 反向击穿电 压 UBR 。 导通压降 : 硅 管 0.60.7V,锗 管 0.20.3V。 小功率硅管的反向电流一般 小于 0.1A， 锗管通常为几十 A （二） 二 极 管的伏安特性 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 1. 最大整流电流 IF是二极管允许通过的最大正向 平均电流 。 超过 , 二极管将过热而烧毁。 2.最大反向工作电压 M： 二极管允许的最大工 作电压 。 当反向电压超过此值时 , 二极管可能 被击穿。为了留有余地 , 通常取击穿电压的一 半作为 M 3. 反向饱和电流 IR指二极管未击穿时的反向电 流值 。 （越小单向导电性越好） 4. 最高工作频率 fM（超过时单向导电性变差） 半导体二极管的主要参数（ P28） 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 温度对二极管特性的影响 正向压降减小，反向漂移电流增大 半导体器件特性：热敏性、光敏性、掺杂性 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 任务 4： 用指针万用表检测稳压、发光及光电二极管 第二步 指针万用表置 R 10K档，测量发光二极管的正、反向电阻值 测量正、反向电阻时，注意观察二极管的亮度有无变化 第一步 指针万用表置 R 1K档，测量稳压二极管的正、反向电阻值 第三步 第四步 指针万用表置 R 1K、 R 10K档，测量光电二极管的正、 反向电阻值 （无光照情况下） 指针万用表置 R 1K、 R 10K档，测量光电二极管的正、 反向电阻值 （有光照情况下） 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 课堂交流 当万用表置 R 10K档，您测量稳压管的正、 反向电阻值时，观察到什么现象？这个结果 能说明什么道理？ 当万用表置 R 10K档，您测量发光二极管的 正、反向电阻值时，观察到什么现象？这个 结果能说明什么道理？ 当万用表置 R 1K、 R 10K档，您测量光电 二极管的正、反向电阻值时，改变光照强度 观察到什么现象？这个结果能说明什么道理？ 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 1. 伏安特性 iZ /mA uZ/V O UZ IZmin IZmax U Z IZ IZ 符号 特性 2.工作条件： 反偏 3. 主要参数 稳压二极管 （四） 特殊 二 极 管 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 1. 符号和特性 2. 工作条件： 正偏 符号 u /V i /mA O 2 特性 3. 发光类型： 可见光： 红、黄、绿 不可见光： 红外光 发光二极管 LED(Light Emitting Diode) 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 发光二极管 LED(Light Emitting Diode) 显示类型： 普通 LED 点阵 LED 七段 LED 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 输出电平指示 输入为高电平时，经过非门变成低 电平，发光二极管反向截止，不亮； 输入为低电平时，经过非门变成高 电平，发光二极管正向导通，亮。 输入为高电平时，经过非门变成 低电平，发光二极管正向导通， 亮； 输入为低电平时，经过非 门变成高电平，发光二极管反向 截止，不亮。 发 光二 极 管 应 用 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 1. 符号和特性 符号 特性 u i O 暗电流 E = 200 lx E = 400 lx 2. 工作条件： 反偏 光敏二极管 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 归纳小结 第一 二极管的单向导电性，二极管“好”“坏”判别 第二 二极管的伏安特性曲线 第三 二极管的应用 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 学习情境任务 能力（技能）目标 任务 1-1 半导体 二极管的识别与基 本特性的测试 会识别 、 测试各类半导体二极 管 ， 并能判断其好坏 。 任务 1-2 半导体 二极管基本应用电 路的测试与分析 会选用半导体二极管 ， 会对二 极管的基本应用电路进行分析 和计算 。 任务 1-3 稳压电 路的测试与分析 会合理选用稳压管 ， 会 分析各 类稳压电路 。 任务 1-4 线性集 成直流稳压电源的 设计与制作 会对线性集成直流稳压电源进 行设计 、 制作 、 调试 。 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 任务 1-2: 半导体二极管基本应用电路的测试与分析 能力目标 会分析和仿真二极管应用电路； 会用示波器测量整流滤波电路。 知识目标 掌握普通二极管的理想模型和恒压降模型； 掌握桥式整流电路及电容滤波电路的输出电压 与变压器副边电压的关系； 掌握桥式整流电路、电容滤波电路的组成及工 作原理。 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 任务 1：二极管 限幅电路 的仿真测试 第一步 打开 Multisim仿真软件 第二步 第三步 按下图连接电路，输入信号 5V、 1kHz的正弦信号 用示波器的双踪显示功能同时观察输入输出波形 V1 5 V 1 0 0 0 H z 0 D e g V2 2V R1 1 0 k o h m V D 1 A B T G X S C 1 A B 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 课堂交流 观察到了什么？ 通过观察现象，分析工作原理？ 本仿真实验中二极管起到什么作用？ 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 所谓理想二极管即： 1.正向导通时死区电压和导通压降均为零，正向导通电流为 2.反向截止时，反向电流为零，反向击穿电压为无穷大。 二极管： 死区电压 =0 .5V， 正向压降 0.7V(硅二极管 ) 理想二极管： 死区电压 =0 ，正向压降 =0 工程实践中，当二极管的正向压降远小于和它串联 的电压，反向电流远小于和它并联的电流时，认为二极 管是理想的。 特性 uD iD 符号及等 效模型 S S 正偏导通 ， uD= 0 ; 反偏截止 ， iD= 0 U(BR)= （一） 二 极 管 应 用 电 路分析 二 极 管的理想模型 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 uD iD UD(on) uD = UD(on) 0.7 V (Si) 0.2 V (Ge) UD(on) 二 极 管的恒 压 降模型 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 例 1. 1 硅二极管， R = 2k， 分别用二极管理想模型和恒 压降模型求出 VDD = 2V 、 10V 时 IO 和 UO UO VDD IO R UO VDD IO R UD(on) UO VDD IO R 结论： VDD 大采用理想模型 VDD 小用恒压降模型 二 极 管 电 路分析 举 例 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 例 1. 2 试求电路中电流 I1、 I2、 IO和 UO的值 。 解： 假设二极管断开 UP = 15V ( V ) 9 12 31 3N U UP UN 二极管导通 等效为 0.7 V 的恒压源 VDD1 VDD2 UO RL R 1k 3k IO I1 I2 15V 12V P N 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 思考 : 若要构成 “ 或 ” 逻辑关系，应该如何改变电路？ 例 1. 3 二极管构成“门”电路，设 V1、 V2导通压 降为 0.7V，当输入电压 UA、 UB为低电压 0V和高电 压 3V的不同组合时，求输出电压 UO的值。 输入电压 理想二极管 输出 电压 U A UB V1 V2 0V 0V 0V 3V 3V 0V 3V 3V UA UB U O R 3k 5V VDD V1 V2 B A Y 注意优先权！ 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 例 1. 4 ui = 2 sin t (V), 分析二极管的限幅作用。 ui 较小，宜采用恒压降模型 V1 V2 ui uO R 思考题 : V1、 V2支路各串联恒压源， 输出波形如何 ? O t uO/ V 0.7 O t ui / V 2 0.7 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 理想二极管 ： 正偏导通 电压降为零 相当开关合上 反偏截止 电流为零 相当开关断开 恒压降模型 ： 正偏电压 UD(on)时导通 等效为恒压源 UD(on) 否则截止，相当于二极管支路断开 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 任务 2：半波整流电路的测试 第一步 按下图连接电路，输入 220V、 50Hz的正弦交流信号 第二步 第三步 用示波器的双踪显示功能同时观察输入输出波形 万用表交流档测量变压器次级（即整流电路输入）电压大小 万用表直流档测量负载上（即整流电路的输出）电压大小 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 课堂交流 根据 测试结果 ，输入是双极性电压信 号时，输出是双极性还是单极性电压 信号？是半波还是全波波形？ 整流电路的输出电压最大值与输入电 压最大值是否近似相等？输出电压有 效值与输入电压有效值相比大约为多 少倍？ 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 t o 2 3 u2 22U t o 2 3 uO 22U t o 2 3 iD=iO D RL 220V + u u2 iD + uD 1) 整流输出电压平均值 2) 二极管平均电流 3) 二极管最大反向压 （二） 半波整流 电 路分析 uD 2 0 t URM 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 任务 3：桥式整流电路的测试 第一步 按下图连接电路，输入 220V、 50Hz的正弦交流 信号 第二步 第三步 用示波器的单通道分两次观察整流电路输入、输出波形 注意：不能用示波器的双踪功能同时观察输入输出波形 万用表交流档测量变压器次级（即整流电路输入）电压大小 万用表直流档测量负载上（即整流电路的输出）电压大小 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 课堂交流 根据 测试结果 ，输入是双极性电压信 号时，输出是双极性还是单极性电压 信号？是半波还是全波波形？ 整流电路的输出电压最大值与输入电 压最大值是否近似相等？输出电压有 效值与输入电压有效值相比大约为多 少倍？ 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 RL io V4 V3 V2 V1 + uo u2 u1 输入正半周 输入负半周 V 3 RL V4 V2 V1 u1 u2 + uo t o 2 3 t o 2 3 u2 22U t o 2 3 uO 22U t o 2 3 iD=iO uD 22U （三） 桥式 整流 电 路分析 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 参数估算 1) 整流输出电压平均值 2) 二极管平均电流 3) 二极管最大反向压 t o 2 3 t o 2 3 u2 22U t o 2 3 uO 22U t o 2 3 iD=iO uD 22U 根据 ID和 URM可以选择合适的整 流二极管： IF ID ； UR URM 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 桥式整流电路 简化图 + uo RL io + u2 整流桥 把四只二极管封装 在一起称为整流桥 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 集成硅整流桥： u2 u L + + - + 相同极性接在一起的一对顶 点接向直流负载 RL,不同极 性接在一起的一对顶点接向 交流电源。 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 任务 4： 电容滤波电路的测试 第一步 按下图连接电路，注意电解电容的极性 第二步 第三步 第四步 用万用表直流和交流档分别测量接入不同电容和负载时， 输出电压中所包含直流电压和交流电压的大小 RL先不接，分别接入 10、 470 F电容，用示波器观察波形 接入 RL =1K、 100， 再次用 示波器观察输出波形 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 课堂交流 根据测试结果 ，空载和有载两种情况下 输出电压有何区别？ 观察到滤波电路的输出电压是怎样的？ 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 1. 电容滤波电路 VD导通时给 C 充电 , VD截止时 C 向 RL放电 滤波后 uo 的波形变得平缓 ,平均值提高。 电容 充电 电容 放电 RL VD1 VD4 VD3 VD2 io C + uo= uc + u （四） 滤波电路分析 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 2O 2 U U 当负载为空载（ 即 RL= ）时 : 0 t uO 2 22U 2O2 29.0 UUU 通常取 RC越大 UO越大 RL= 为获得良好滤波效果 , 一般取 : (T为输入 交流电压 的周期 ) 电容滤波电路只适用于 的场合。 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 例 1.5 单相桥式 整流 电容滤波电路，交流电源频率 f = 50 Hz,负载电 阻 RL = 40 ,要求直流输出电压 UO = 20V, 选择整流二极管及滤波电容。 解 : 1. 选二极管 选二极管应满足 : 电流平均值 : 承受最高反压： 2. 选滤波电容 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 2. 电感滤波电路 RL L + u2 整流后的输出电压： 直流分量 被电感 L 短路 交流分量 主要 降在 L 上 电感越大，滤波效果越好 输出电压平均值 : 电感滤波适用于负载电流较大的场合 。 它的缺点 是制作复杂、体积大、笨重且存在电磁干扰。 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 3. 其它滤波电路 为进一步改善滤波特性，可将上述滤波电 路组合起来使用。 LC滤波电路 + + + u o + - L Cu - i + + + + + u + + u - i C - o R C 1 2 RC 型滤波电路 C1、 C2对交流 容抗小 L 对交流 感抗 很 大 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 归纳小结 第一 二极管的等效电路模型 第二 半波整流： UL=0. 45U2 URM=1.4U2 桥式整流： U L=0.9U2 URM=1.4U2 第三 电容滤波（桥式整流）： UL=1.2U2 电感滤波： U L=0.9U 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 学习情境任务 能力（技能）目标 任务 1-1半导体二 极管的识别与基本 特性的测试 会识别 、 测试各类半导体二极 管 ， 并能判断其好坏 。 任务 1-2半导体二 极管基本应用电路 的测试与分析 会选用半导体二极管 ， 会对二 极管的基本应用电路进行分析 和计算 。 任务 1-3 稳压电 路的测试与分析 会合理选用稳压管 ， 会 分析各 类稳压电路 。 任务 1-4线性集成 直流稳压电源的设 计与制作 会对线性集成直流稳压电源进 行设计 、 制作 、 调试 。 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 任务 1-3: 稳压电路的测试与分析 能力目标 会用万用表测量稳压二极管，判别正负极及好 坏，能合理选用稳压管及限流电阻； 会分析稳压管稳压电路； 能对三端稳压器电路进行分析和计算 。 知识目标 掌握稳压管稳压电路的稳压原理 ； 掌握三端集成稳压器的使用方法； 掌握三端集成稳压器电路的组成及工作原理。 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 门电路 与 门 或 门 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 直流稳压电源 把交流电变成直流电经过哪些环节？ 滤波 整流 稳压 变压 交 流 电 源 负 载 O t u O t u O t u O t u O t u 220V 单向 脉动电压 合适的 交流电压 滤波 稳压 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 稳压管与三端稳压器 CW117 1 2 3 CW7805 1 2 3 CW7905 1 2 3 CW137 1 2 3 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 本次任务 稳压管稳压电路的测试与分析 固定式三端稳压器电路的测试与分析 可调式三端稳压器电路的测试与分析 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 任务 1： 稳压管稳压电路的测试 第一步 按图画好仿真电路（注意：电阻选用虚拟元件， 稳压管选用现实元件） 第二步 第三步 改变输入电压的值，观察 并记录 万用表 XMM1测量 的负载 RL（ 1K） 两端输出电压的值 ； 当输入电压 10V时， 改变负载大小， 记录 万用表 所测量的输出电压值 。 上页 下页 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 课堂交流 输入电源电压或者负载发生变化时， 稳压管稳压电路能否实现稳压作用？ 输出大约在多少 V左右？ 但稳压电路实现稳压作用时，对输入 电源电压和负载变化的范围有没有限 制？ 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 iZ /mA uZ/V O UZ IZmin IZmax IZ 1. 稳压原理（ R为限流电阻） I = IZ + IL UO= Ui I R 当 Ui 波动时 (RL不变 ) iU 反之亦然 当 RL 变化时（ Ui 不变） 反之亦然 （一） 硅稳压管稳压电路 + + + + UDz i L R z - o U - + R U I ZI L I 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 2.限流电阻的计算 （ 1） 当 Uimin， ILmax时 ， 则 IZ最小 。 由此可计算出 限流电阻的最大值 。 即 + + + + UDz i L R z - o U - + R U I Z I LI 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 （ 2） 当 Uimax， ILmin时 ， 则 IZ最大 。 由此可计 算出限流电阻的最小值 。 即 + + + + UDz i L R z - o U - + R U I Z I LI 所以： 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 思考 ： 选择 二 极 管限流 电 阻 步骤： 1. 设定工作电压（如 0.7 V; 2 V (LED); UZ） 2. 确定工作电流（如 1 mA; 10 mA; 5 mA） 3. 根据欧姆定律求电阻 R =（ Ui UV） / IV （ R要选择标称值） R Ui UV IV 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 C 16 V CC_C IRC L E D R T 9 R R 3 4 5 16 9 20 T 8 7 R 7 R 13 Z1 T R 13R T R 1 R T R 10 D 公共端 2 T R 12 11 1 3 6 V CC_C IRC L E 17 11 T 15 14 T R T R R 14 1 2 T R 2 19 T R T 15 10 V CC_C IRC L E T 4 R R R T 输入端 6 R T 18 Z2 T F U 5 T 输出端 8 12 17 三端固定式集成稳压器 调整管 过压保护 过热 保护 启动电路 取 样 电 路 基准电压源 过流保 护 放大比 较环节 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 任务 2： 固定式三端稳压器电路的测试 第二步 改变输入电压的值，观察 并记录 万用表 XMM1测量 的负载 RL （ 1K） 两端输出电压的值 ； 第三步 当输入电压 10V时， 改变负载大小， 记录 万用表 所测量的输出电压值 。 上页 下页 第一步 按图画好仿真电路（注意：电阻选用虚拟元件， 稳压器 MC7805） 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 任务 2： 固定式三端稳压器电路的测试 上页 下页 第四步 按图 画好仿真电路。用虚拟示波器分别观察 整流、滤波、稳压后的输出波形 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 课堂交流 输入电源电压或者负载在一定范围内 变化时，三端稳压器能否实现稳压作 用？输出大约在多少 V左右？ 与稳压管稳压电路的测量结果比较， 集成稳压器的稳压效果 如何？ 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 1. 三端固定集成稳压器 CW7800系列 (正电源 ) CW7900系列 (负电源 ) 5V/6V/9V/12V/15V/18V/24V 78、 79系列的型号命名 输出电流 78M / 79M 输出电流 500 mA 78 / 79 输出电流 1.5 A 输出电压 例如 : CW7805 输出 5 V， 最大电流 1.5 A CW78M05 输出 5 V， 最大电流 0.5 A CW78L05 输出 5 V， 最大电流 0.1 A （二） 固定式三端稳压器电路 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 三端固定集成稳压器封装与符号 封装 CW7805 1 2 3 UI UO GND CW7905 1 2 3 UI UO GND 符号 CW7800 + + 3 1 2 CW7900 1 2 _ 3 _ 塑料封装 金属封装 78 2 1 3 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 2. 基本应用电路 Uo = 12V W7812 1 3 2 C 2 + + Ui C1 C3 0.33 F 0.1 F 100 F RL 注意：输入电压 Ui一般应比输出电压端 Uo 高 3V以上。 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 3. 提高输出电压电路 W78 1 2 3 Ci C2 + UO + UI + U R1 R2 IQ I1 I2 静态电流 5 8 mA 要求 输出电压 UO U 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 4.输出正、负电压的电路 24V 24V 220V W7815 W7915 1 2 3 3 2 1 1000 F 220 F 0.33 F 0.33 F 0.1 F +15 V 15 V + + + + 1000 F 0.1 F 220 F 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 5. 恒流源电路 1 3 + UI = 10V W7805 2 + UO R RL IQ IO 0.1 F 0.33 F 10 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 任务 3： 可调式三端稳压器电路的测试 第二步 调节可变电阻 R2的值，观察 并记录 万用表 XMM1 测量的输出电压的值 ； 第三步 将整流桥 3端从变压器次级中心抽头改接到 变压器次级下端 ， 重复步骤二。 上页 下页 第一步 按图连接测试电路； 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 课堂交流 当调节可变电阻 R1的值时，输出电压怎样 变化 ？ 输出电压的最小值为多少？输出电 压的最大值为多少？ 当 R1与 R2的比值最大时， 整流桥 3端从变压 器次级中心抽头改接到 变压器次级下端， 输出电压有何变化？ 这个结果能说明什么道理？ 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 1. 三端可调输出集成稳压器 CW117/217/317系列（正电源） CW137/237/337系列（负电源） 工作温度 CW117(137) -55 150C CW217(237) -25 150C CW317(337) 0 125C 基准电压 1. 25 V（ 输出端和调整端之间 ） 输出电流 L型 输出电流 100 mA M型 输出电流 500 mA CW117 1 2 3 UI UO ADJ CW137 1 2 3 UI UO ADJ （三） 可调式三端稳压器电路 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 电容 C 1 ： 防止自激 。 电容 C 2： 减小电阻 R 2上的电压波动 。 D1、 D2： 保护二极管 。 2. W117的基本应用电路 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 1.25V是稳压器输出端与调整端间的固定参 考电压 UREF; R1一般取值 120 240( 此值保证 稳压器在空载时也能正常工作 ),调节 RP可改变 输出电压的大小 (RP取值视 RL和输出电压的大小 而确定 )。 2. W317的基本应用电路 Ui在 2 40V间 ,uo可在 1.25 37V间调整 。 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 3. 030V连续可调电路 Uo CW317 1 2 3 + + Ui C1 0.33 F 10 F R1 R2 C3 1 F V C2 R3 + 3 k 120 680 +32 V 10 V A 当 R2 = 0时， UO= 0V UA= 1.25 V 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 归纳小结 上页 下页 第一 直流稳压电源的组成及各组成部分作用 第二 稳压管稳压电路稳压原理及限流电阻的选择 第三 集成稳压器的类型、标识及正确选用 第四 固定式三端稳压电路组成及电路中各元器件的作用 第五 可调式三端稳压电路组成及电路中各元器件的作用 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 学习情境任务 能力（技能）目标 任务 1-1半导体二 极管的识别与基本 特性的测试 会识别 、 测试各类半导体二极 管 ， 并能判断其好坏 。 任务 1-2半导体二 极管基本应用电路 的测试与分析 会选用半导体二极管 ， 会对二 极管的基本应用电路进行分析 和计算 。 任务 1-3 稳压电 路的测试与分析 会合理选用稳压管 ， 会 分析各 类稳压电路 。 任务 1-4线性集成 直流稳压电源的设 计与制作 会对线性集成直流稳压电源进 行设计 、 制作 、 调试 。 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 工作任务： 集成稳压电源的设计、制作与调试 设计指标： （ 1） 交流输入电压 220V 10 50Hz （ 2） 直流输出电流 500 A （ 3） 直流输出电压 1.25V 9V （ 4） 交流纹波 5 V 任务要求： 完成原理图的设计、元器件参数的 计算、元器件的选型、电路的制作与调试、电 路性能的检测、设计报告的编写。 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 能力目标 会正确识别二极管、电容 ， 会用万用表检测二 极管、电容； 会正确焊接 ； 会对组装的集成直流稳压电源中的故障现象进 行分析判断并加以排除。 知识目标 掌握整流二极管、电容等元件的测试方法； 掌握三端集成稳压器的使用方法； 进一步掌握集成直流稳压电源的电路构成、电路 中各元器件的作用及整流滤波部分工作原理。 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 线性直流稳压电源 组成框图 滤波 整流 稳压 变压 交 流 电 源 负 载 O t u O t u O t U O t U O t U 220V 单向 脉动电压 合适的 交流电压 滤波 稳压 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 三端可调式稳压器封装形式及管脚排列 CW337 1 2 3 UI UO ADJ CW317 1 2 3 UI UO ADJ 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 直流稳压电源的主要技术指标 常用以下参数来说明稳压电源的质量： 1、 稳压系数 2、 输出电阻 3、 温度系数 输出电压： 4、 纹波电压： 指稳压电路输出端中含有的交流 分量 ， 通常用有效值或峰值表示 。 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 任务 1： 直流稳压电源电路方案确定 第一步 学生代表汇报直流稳压电源设计方案 ； 第二步 第三步 运用已学知识，确定二极管、稳压器及电容等元件的型号 ； 讨论集成直流稳压电源制作方案 ； 上页 下页 第四步 教师对学生阐述方案情况作适当点评，确定可行性方案。 学生完成以下工作： 1） 制作集成直流稳压电源流程表 2） 制作实施自查表 3） 选择元件 ， 列写元件清单 4） 制定工具清单 5） 进行成本预算 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 任务 1： 直流稳压电源电路方案确定 上页 下页 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 任务 2： 集成直流电源电路焊接 第二步 根据电路原理图和装配图的对应关系， 找出各个元件的所在位置。 第三步 安装：根据装配图正确安装各元器件，进行焊接。 LM317需 加装散热片，在集成块与散热片之间要塗导热硅脂，以散热。 上页 下页 第一步 按装配清单清点元件，学生对元器件的数量 和好坏进行检测 ； 注意：元器件焊接、安装工艺要求！ 第四步 自行 检查元器件位置和极性是否正确， 焊点是否饱满，避免虚焊、 错焊、 漏焊现象 。 第五步 小组间相互 检查元器件位置和极性是否正确， 焊点是否饱满，避免虚焊、 错焊、 漏焊现象 。 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 任务 3： 集成直流电源电路 的测试 第二步 测稳压系数：直流电压源调到 10V,调电位器使输出电压为 6V； 改变直流电压源电压分别为 11V和 9V，测出对应 U O 。 第三步 测输出电阻 r0：空载下测开路电压 UOC，接 30/10W负载测电压 UOL， 根据公式计算出 r 0。 上页 下页 第一步 初步检测电路：把直流稳压电源调到 6V，电位器调到 0；把 6V 电压源加到整流电路输入端，用万用表测输出电压是否为 1.25V 。 测纹波电压： 借助实验箱上的 15V交流电压到整流输入端，调节电位 器使输出为 6V，用交流毫伏表测输出端纹波电压，计算纹波系数。 第四步 操作任务 教师分析 相关知识 归纳小结 学生操作 问题提出 版权所有：常信院电子技术与项目训练课程组 评估 上页 下页 自评 学生对本项目的整个实施过程进行评价 互评 以小组为单位，分别对其他组做的工作结果进行评价和建议 教师 评价 教师对互评结果进行评价，指出每个小组极其成员的优点， 并提出改进建议