電工電子教案穩(wěn)壓電路

1、.課程指導(dǎo)方案 （首頁(yè)）學(xué)期課次課班級(jí)2013 機(jī)電3+2周次時(shí)日期資訊小組計(jì)劃或?qū)嵙?xí)實(shí)訓(xùn)上課教學(xué)示范討論實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)施地點(diǎn)實(shí)施學(xué)習(xí)情穩(wěn)壓電路境名稱能力 1、掌握串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的構(gòu)成及各元件的作用；目標(biāo) 2、會(huì)分析當(dāng)輸出電壓變化時(shí)的穩(wěn)壓過(guò)程。知識(shí)1、掌握串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的構(gòu)成及各元件的作用；目標(biāo)2、理解穩(wěn)壓電路的工作原理，會(huì)分析當(dāng)輸出電壓變化時(shí)的穩(wěn)壓過(guò)程。教學(xué)教材、學(xué)習(xí)資料資源教學(xué)討論法方法考核與教師評(píng)價(jià)評(píng)價(jià)作教研室主任意見(jiàn)：業(yè)課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)簽字：意見(jiàn)日期：;.教 師 授 課 教 案教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)：1、學(xué)習(xí)任務(wù)：穩(wěn)壓電路2、提出要求：（1）掌握串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的構(gòu)成及各元件的作用；（2）理解穩(wěn)壓電路的工

2、作原理，會(huì)分析當(dāng)輸出電壓變化時(shí)的穩(wěn)壓過(guò)程。知識(shí)準(zhǔn)備：【新課導(dǎo)入】通過(guò)整流濾波電路所獲得的直流電源電壓是比較穩(wěn)定的， 當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)或負(fù)載電流變化時(shí)，輸出電壓會(huì)隨之改變。電子設(shè)備一般都需要穩(wěn)定的電源電壓。如果電源電壓不穩(wěn)定，將會(huì)引起直流放大器的零點(diǎn)漂移，交流噪聲增大，測(cè)量?jī)x表的測(cè)量精度降低等。因此必須進(jìn)行穩(wěn)壓，目前中小功率設(shè)備中廣泛采用的穩(wěn)壓電源有并聯(lián)型穩(wěn)壓電路、串聯(lián)型穩(wěn)壓電路、集成穩(wěn)壓電路及開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓電路是利用調(diào)整元件調(diào)節(jié)整流輸出的直流電壓， 使得電網(wǎng)電壓波動(dòng)或負(fù)載變化時(shí)輸出的直流電壓穩(wěn)定?！臼谡n內(nèi)容】一、穩(wěn)壓二極管1. 作用：穩(wěn)定電壓2. 符號(hào)： vd3. 與普通二極管的區(qū)別：工作

3、在反向擊穿狀態(tài)，且反向擊穿電壓較小。4. 伏安特性見(jiàn)右圖5. 穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)1） vz 穩(wěn)定電壓。指穩(wěn)壓管通過(guò)額定電流時(shí)兩端產(chǎn)生的穩(wěn)定電壓值。該值隨工作電流和溫度的不同而略有改變。由于制造工藝的差別，同一型號(hào)穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值也不完全一致。例如， 2cw51型穩(wěn)壓管的 vzmin 為 3.0v, vzmax則為 3.6v。2 ） iz 穩(wěn)定電流。指穩(wěn)壓管產(chǎn)生穩(wěn)定電壓時(shí)通過(guò)該管的電流值。低于此值時(shí)，穩(wěn)壓管雖并非不能穩(wěn)壓，但穩(wěn)壓效果會(huì)變差 ; 高于此值時(shí)，只要不超過(guò)額定功率損耗，也是允許的，而且穩(wěn)壓性能會(huì)好一些，但要多消耗電能。;.教 師 授 課 教 案3）rz 動(dòng)態(tài)電阻。指穩(wěn)壓管兩端電壓變化與

4、電流變化的比值。該比值隨工作電流的不同而改變，一般勝作電流愈大，動(dòng)態(tài)電阻則愈小。例如， 2cw7c穩(wěn)壓管的工作電流為5ma時(shí)，rz 為 18; 工作電流為 1oma時(shí)，rz 為 8 ; 為 20ma時(shí)，rz為 2 ; 20ma 則基本維持此數(shù)值。4 ） pz 額定功耗。由芯片允許溫升決定，其數(shù)值為穩(wěn)定電壓 vz 和允許最大電流 izm 的乘積。例如 2cw51穩(wěn)壓管的 vz 為 3v，izm 為 20ma，則該管的 pz 為 60mwo5 ） ctv 電壓溫度系數(shù)。是說(shuō)明穩(wěn)定電壓值受溫度影響的參數(shù)。 例如 2cw58穩(wěn)壓管的 ctv 是+0.07%/ c，即溫度每升高 1c，其穩(wěn)壓值將升高 0

5、.07%。6 ） i r 反向漏電流。指穩(wěn)壓二極管在規(guī)定的反向電壓下產(chǎn)生的漏電流。例如2cw58穩(wěn)壓管的 vr=1v時(shí)， ir=o.1ua; 在 vr=6v時(shí)， ir=10ua。6. 選擇二極管的基本原則1 ）要求導(dǎo)通電壓低時(shí)選鍺管 ; 要求反向電流小時(shí)選硅管。2 ）要求導(dǎo)通電流大時(shí)選面結(jié)合型 ; 要求工作頻率高時(shí)選點(diǎn)接觸型。3 ）要求反向擊穿電壓高時(shí)選硅管。4 ）要求耐高溫時(shí)選硅管。二、并聯(lián)型穩(wěn)壓電路1. 電路組成及工作原理硅穩(wěn)壓管組成的并聯(lián)型穩(wěn)壓電路如下圖所示，經(jīng)整流濾波后得到的直流電壓作為穩(wěn)壓電路的輸入電壓ui ，限流電阻 r和穩(wěn)壓管 v 組成穩(wěn)壓電路，輸出電壓 uo=uz。 u1iri

6、lu2ri zuicu zrlu ov;.教 師 授 課 教 案在這種電路中，不論是電網(wǎng)電壓波動(dòng)還是負(fù)載電阻 rl的變化，穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路都能起到穩(wěn)壓作用，因?yàn)?uz基本恒定，而 uo=uz。下面從兩個(gè)方面來(lái)分析其穩(wěn)壓原理：（1）設(shè) rl 不變，電網(wǎng)電壓升高使 ui 升高，導(dǎo)致 uo升高，而 uo=uz。根據(jù)穩(wěn)壓管的特性， 當(dāng) uz升高一點(diǎn)時(shí)， iz 將會(huì)顯著增加， 這樣必然使電阻 r上的壓降增大，吸收了 ui 的增加部分，從而保持 uo不變。反之亦然。（2）設(shè)電網(wǎng)電壓不變，當(dāng)負(fù)載電阻rl 阻值增大時(shí)， i l 減小，限流電阻r上壓降 ur將會(huì)減小。由于uo=uz=ui-ur，所以導(dǎo)致 uo升高

7、，即 uz 升高，這樣必然使 i z 顯著增加。由于流過(guò)限流電阻 r的電流為 i r=i z+i l，這樣可以使流過(guò) r 上的電流基本不變，導(dǎo)致壓降 ur 基本不變，則 uo 也就保持不變。;.反之亦然。在實(shí)際使用中 , 這兩個(gè)過(guò)程是同時(shí)存在的，而兩種調(diào)整也同樣存在。因而無(wú)論電網(wǎng)電壓波動(dòng)或負(fù)載變化，都能起到穩(wěn)壓作用。2. 穩(wěn)壓電路參數(shù)確定（1）限流電阻的計(jì)算。穩(wěn)壓電路要輸出穩(wěn)定電壓，必須保證穩(wěn)壓管正常工作。因此必須根據(jù)電網(wǎng)電壓和負(fù)載電阻rl的變化范圍 , 正確地選擇限流電阻r的大小。從兩個(gè)極限情況考慮，則有當(dāng) ui 為最小值， io 達(dá)到最大值時(shí)，即ui=uimin ， io=iomax, 這

8、時(shí)i r=(uimin-u z)/r 。則 i z=i r-iomax 為最小值。為了讓穩(wěn)壓管進(jìn)入穩(wěn)壓區(qū)，此時(shí)i z值應(yīng)大于 i zmin， 即 i z=(uimin-u z)/r-iomax i zmin, 則ruii minu zzi o max教 師 授 課 教 案;.當(dāng) ui 達(dá)最大值， io 達(dá)最小值時(shí)， ui=uimax， io=iomin, 這時(shí)i r=(uimax-uz)/r ，則 i z=i r-iomin 為最大值。為了保證穩(wěn)壓管安全工作，此時(shí)i z值應(yīng)小于 i zmax，即 i z=(uimax-uz)/r-iomin i zmax，則uimaxu zriomini z所

9、以限流電阻 r 的取值范圍為u i minu zuimaxu zi zi omaxriomini z在此范圍內(nèi)選一個(gè)電阻標(biāo)準(zhǔn)系列中的規(guī)格電阻。（ 2）確定穩(wěn)壓管參數(shù)一般取u zu oi z max (1.5 3) i o maxui(2 3)uo三、串聯(lián)型穩(wěn)壓電路并聯(lián)型穩(wěn)壓電路可以使輸出電壓穩(wěn)定，但穩(wěn)壓值不能隨意調(diào)節(jié)，而且輸出電流很小， iomax=（1/3 2/3 ）i zmax，而 i zmax一般只有 20 40ma。為了加大輸出電流，使輸出電壓可調(diào)節(jié)，常用串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電路, 如下圖所示。1. 電路組成uo=u z ube實(shí)際上是射極輸出器，uo=uz -u be 。調(diào)整管 t 工作

10、在放大區(qū)，即線性區(qū)，故稱為線性穩(wěn)壓電路，又因?yàn)檎{(diào)整管與負(fù)載相串聯(lián)，所以稱為串聯(lián)型穩(wěn)壓電源。兩個(gè)主要缺點(diǎn)： (1) 穩(wěn)壓效果不好。 (2) 輸出電壓不可調(diào)。改進(jìn)的方法：在穩(wěn)壓電路中引入帶電壓負(fù)反饋的放大環(huán)節(jié)。2. 具有放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路;.教 師 授 課 教 案v 1r4r3r1uiv 2rprurpolrpv3uzr2(a)上圖是由分立元件組成的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路，當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)或負(fù)載變化時(shí)，可能使輸出電壓uo上升或下降。為了使輸出電壓uo不變，可以利用負(fù)反饋原理使其穩(wěn)定。假設(shè)因某種原因使輸出電壓uo 上升，其穩(wěn)壓過(guò)程為uo ub2ub1（ uc2） uo。串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的輸出電壓可由rp 進(jìn)行調(diào)節(jié)。uou zr1 rpr2u zr2rpr2 rp式中， r=r1+rp