串联型稳压电源的安装与调试

任务二、串联型稳压电源的装配与调试任务描述：随着人们生活水平的日益提高，通信技术不断的发展，同学们天天使用手机，手机的充电器就是一个稳压电源。

在我们电子生产实习中，经常需要用到稳压电源，为后一级电路提供稳定的直流电压，图2-2-1 为串联型稳压电源的原理图。

图2-2-1 串联型稳压电源原理图活动1 识读电路元件，实施元件检测技能目标1、能够识读和检测常用电子元器件2、能够识读和检测稳压二极管3、能够用MF-47型万用表检测各元器件知识储备一、稳压二极管（一）简介稳压二极管，英文名称Zener diode，又叫齐纳二极管。

利用pn结反向击穿状态，其电流可在很大范围内变化而电压基本不变的现象，制成的起稳压作用的二极管。

此二极管是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件.在这临界击穿点上，反向电阻降低到一个很小的数值，在这个低阻区中电流增加而电压则保持恒定，稳压二极管是根据击穿电压来分档的，因为这种特性，稳压管主要被作为稳压器或电压基准元件使用。

稳压二极管可以串联起来以便在较高的电压上使用，通过串联就可获得更高的稳定电压。

其图形符号和封装形式如图2-2-2。

图2-2-2 稳压二极管的图形符号及其封装形式（二）原理稳压二极管的伏安特性曲线的正向特性和普通二极管差不多如图2-2-3，反向特性是在反向电压低于反向击穿电压时，反向电阻很大，反向漏电流极小。

但是，当反向电压临近反向电压的临界值时，反向电流骤然增大，称为击穿，在这一临界击穿点上，反向电阻骤然降至很小值。

尽管电流在很大的范围内变化，而二极管两端的电压却基本上稳定在击穿电压附近，从而实现了二极管的稳压功能。

图2-2-3 稳压二极管特性曲线（三）主要参数1、Uz—稳定电压指稳压管通过额定电流时两端产生的稳定电压值。

该值随工作电流和温度的不同而略有改变。

由于制造工艺的差别，同一型号稳压管的稳压值也不完全一致。

例如，2CW51型稳压管的Vzmin为3.0V, Vzmax则为3.6V。

2、Iz—额定电流指稳压管产生稳定电压时通过该管的电流值。

低于此值时，稳压管虽并非不能稳压，但稳压效果会变差;高于此值时，只要不超过额定功率损耗，也是允许的，而且稳压性能会好一些，但要多消耗电能。

3、Rz—动态电阻指稳压管两端电压变化与电流变化的比值。

该比值随工作电流的不同而改变，一般是工作电流愈大，动态电阻则愈小。

例如，2CW7C稳压管的工作电流为5mA时，Rz为18Ω;工作电流为1OmA时，Rz为8Ω;为20mA时，Rz为2Ω ; > 20mA 则基本维持此数值。

4、Pz—额定功耗由芯片允许温升决定，其数值为稳定电压Vz和允许最大电流Izm的乘积。

例如2CW51稳压管的Vz为3V，Izm为20mA，则该管的Pz为60mWo5、α---温度系数如果稳压管的温度变化，它的稳定电压也会发生微小变化，温度变化1℃所引起管子两端电压的相对变化量即是温度系数（单位：﹪/℃）。

一般说来稳压值低于6V属于齐纳击穿，温度系数是负的；高于6V的属雪崩击穿，温度系数是正的。

温度升高时，耗尽层减小，耗尽层中，原子的价电子上升到较高的能量，较小的电场强度就可以把价电子从原子中激发出来产生齐纳击穿，因此它的温度系数是负的。

雪崩击穿发生在耗尽层较宽电场强度较低时，温度增加使晶格原子振动幅度加大，阻碍了载流子的运动。

这种情况下，只有增加反向电压，才能发生雪崩击穿，因此雪崩击穿的电压温度系数是正的。

这就是为什么稳压值为15V 的稳压管其稳压值随温度逐渐增大的，而稳压值为5V的稳压管其稳压值随温度逐渐减小的原因。

例如2CW58稳压管的温度系数是+0.07%/°C，即温度每升高1°C，其稳压值将升高0.07%。

对电源要求比较高的场合，可以用两个温度系数相反的稳压管串联起来作为补偿。

由于相互补偿，温度系数大大减小，可使温度系数达到0.0005%/℃。

6、IR—反向漏电流指稳压二极管在规定的反向电压下产生的漏电流。

例如2CW58稳压管的VR=1V时，IR=O.1uA;在VR=6V时，IR=10uA。

（四）识别判断1、正负极识别从外形上看，金属封装稳压二极管管体的正极一端为平面形，负极一端为半圆面形。

塑封稳压二极管管体上印有彩色标记的一端为负极，另一端为正极。

对标志不清楚的稳压二极管，也可以用万用表判别其极性，测量的方法与普通二极管相同，即用万用表R×1k档，将两表笔分别接稳压二极管的两个电极，测出一个结果后，再对调两表笔进行测量。

在两次测量结果中，阻值较小那一次，黑表笔接的是稳压二极管的正极，红表笔接的是稳压二极管的负极。

这里指的是指针式万用表。

2、色环稳压二极管识别色环稳压二极管国内产品很少见，大多数来自国外，尤其以日本产品居多。

一般色环稳压二极管都标有型号及参数，详细资料可在元件手册上查到。

而色环稳压二极管体积小、功率小、稳压值大多在10V以内，极易击穿损坏。

色环稳压二极管的外观与色环电阻十分相似，因而很容易弄错。

色环稳压二极管上的色环代表两个含义：一是代表数字，二是代表小数点位数（通常色环稳压二极管都是取一位小数，用棕色表示。

也可理解为倍率即：×10（的－1次方），具体颜色对应的数字同色环电阻）由于小功率稳压二极管体积小，在管子上标注型号较困难，所以一些国外产品采用色环来表示它的标称稳定电压值。

如同色环电阻一样，环的颜色有棕、红、橙、黄、绿、蓝、紫、灰、白、黑，它们分别用来表示数值1、2、3、4、5、6、7、8、9、0。

有的稳压二极管上仅有2道色环，而有的却有3道。

最靠近负极的为第1环，后面依次为第2环和第3环。

仅有2道色环的。

标称稳定电压为两位数，即“×× V”（几十几伏）。

第1环表示电压十位上的数值，第2环表示个位上的数值。

如：第1、2环颜色依次为红、黄，则为24V。

有3道色环，且第2、3两道色环颜色相同的。

标称稳定电压为一位整数且带有一位小数，即“×.× V”（几点几伏）。

第1环表示电压个位上的数值。

第2、3两道色环（颜色相同）共同表示十分位（小数点后第一位）的数值。

如：第1、2、3环颜色依次为灰、红、红，则为8.2V。

有3道色环，且第2、3两道色环颜色不同的。

标称稳定电压为两位整数并带有一位小数，即“××.× V”（几十几点几伏）。

第1环表示电压十位上的数值。

第2环表示个位上的数值。

第3环表示十分位（小数点后第一位）的数值。

不过这种情况较少见，如：棕、黑、黄（10.4V）和棕、黑、灰（10.8V）常用稳压二极管的型号对照表（注：后面的二极管型号是以1开头的，如1N4728,1N4729等）3、与普通整流二极管的区分首先利用万用表R×1K挡，按把被测管的正、负电极判断出来。

然后将万用表拨至R×10K挡上，黑表笔接被测管的负极，红表笔接被测管的正极，若此时测得的反向电阻值比用R×1K挡测量的反向电阻小很多，说明被测管为稳压管；反之，如果测得的反向电阻值仍很大，说明该管为整流二极管或检波二极管。

这种识别方法的道理是，万用表R×1K挡内部使用的电池电压为1.5V，一般不会将被测管反向击穿，使测得的电阻值比较大。

而R×10K挡测量时，万用表内部电池的电压一般都在9V以上，当被测管为稳压管，切稳压值低于电池电压值时，即被反向击穿，使测得的电阻值大为减小。

但如果被测管是一般整流或检波二极管时，则无论用R×1K挡测量还是用R×10K挡测量，所得阻值将不会相差很悬殊。

注意，当被测稳压二极管的稳压值高于万用表R×10K挡的电压值时，用这种方法是无法进行区分鉴别的。

二、电位器电位器是具有三个引出端、阻值可按某种变化规律调节的电阻元件。

电位器通常由电阻体和可移动的电刷组成。

当电刷沿电阻体移动时，在输出端即获得与位移量成一定关系的电阻值或电压。

常见电位器如图2-2-4所示。

图2-2-4 常见的电位器作用：电位器在电路中的主要作用有以下几个方面1、用作分压器电位器是一个连续可调的电阻器，当调节电位器的转柄或滑柄时，动触点在电阻体上滑动。

此时在电位器的输出端可获得与电位器外加电压和可动臂转角或行程成一定关系的输出电压。

2、用作变阻器电位器用作变阻器时，应把它接成两端器件，这样花电位器的行程范围内，便可获得一个平滑连续变化的电阻值。

3、用作电流控制器当电位器作为电流控制器使用时，其中一个选定的电流输出端必须是滑动触点引出端。

实训操作一、电阻器的识读与测量利用万用表相应档位测量教师给出的若干电阻，确认电阻阻值大小，并从中选出二、电容器的识别与检测根据所学知识挑选本任务中所需电容，利用万用表判断挑选电容是否可以正常三、二极管的识别与检测四、三极管的识别与检测五、电位器的识别与检测活动2 分析工作原理，实施电路仿真技能目标：1、掌握串联型稳压电源控制电路各部分电路的功能及电路转换过程。

2、掌握模拟软件proteus的画图方法3、掌握模拟软件proteus的仿真方法4、能够对照工作原理，实现模拟仿真，并运用虚拟仪器进行测量。

知识储备：一、电路分析（一）整流电路12V交流电压通过整流电路变换成方向不变、大小随时间变化的脉动电压。

其整流部分采用了由四只1N4007组成的桥式整流器。

虽然桥式整流器需要用四只整流二极管，但是，桥式整流电路具有整流效率较高、脉动成份较少、变压器次级无需中心抽头的特点。

1、分类方式（1）按组成器件可分为不可控电路、半控电路、全控电路三种1）不可控整流电路完全由不可控二极管组成，电路结构一定之后其直流整流电压和交流电源电压值的比是固定不变的。

2）半控整流电路由可控元件和二极管混合组成，在这种电路中，负载电源极性不能改变，但平均值可以调节。

3）在全控整流电路中，所有的整流元件都是可控的（SCR、GTR、GTO等），其输出直流电压的平均值及极性可以通过控制元件的导通状况而得到调节，在这种电路中，功率既可以由电源向负载传送，也可以由负载反馈给电源，即所谓的有源逆变。

（2）按电路结构可分为零式电路和桥式电路1）零式电路指带零点或中性点的电路，又称半波电路。

它的特点所有整流元件的阴极(或阳极)都接到一个公共接点﹐向直流负载供电﹐负载的另一根线接到交流电源的零点。

2）桥式电路实际上是由两个半波电路串联而成，故又称全波电路。

（3）按电网交流输入相数分为单相电路、三相电路和多相电路1）对于小功率整流器常采用单相供电；单相整流电路分为半波整流，全波整流，桥式整2）三相整流电路是交流测由三相电源供电，负载容量较大,或要求直流电压脉动较小，容易滤波。

三相可控整流电路有三相半波可控整流电路，三相半控桥式整流电路，三相全控桥式整流电路。