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1、书名：模拟电子电路分析与应用 作者：潘春月 ISBN： 978-7-111-42701-8 定价：24.00 出版社：机械工业出版社 层次：高职高专项目1 简易充电器的制作与调试1.1 项目导入1.2 项目实施条件1.3 相关知识与技能1.4 项目制作与调试1.5 项目总结与评价1.6 习题1.1 项目导入图1-1 简易充电器电路图1.知识目标1.1 项目导入1)了解简易充电器的基本组成及其主要性能指标。2)熟悉二极管的结构、符号、分类及性能。3)熟悉二极管在实际电路中的应用。4)掌握二极管构成的桥式整流电路及电容滤波电路的参数测试方法。 5)了解电容滤波电路的工作原理。6)熟悉发光二极管的应
2、用。2.能力目标1)学会查阅整流二极管、电容及发光二极管等元器件的相关资料。2)能够对电阻、电容、二极管及小型电源变压器等元器件进行检测及质量判别。1.1 项目导入3)学会简易充电器的安装与调试。4)了解简易充电器指标的测量方法，能对简易充电器故障进行检修。1.2 项目实施条件表1-1 元器件清单1.3 相关知识与技能1.3.1 PN结的基本知识1.半导体的导电性能2.半导体的本征激发与复合现象3.N型半导体和P型半导体图1-2 N型半导体1.3 相关知识与技能图1-3 P型半导体4.PN结的形成及其单向导电性1.3 相关知识与技能图1-4 PN结的形成1.3 相关知识与技能图1-5 PN结的
3、单向导电性5.PN结的伏安特性6.PN结的温度特性7.PN结的电容效应1.3 相关知识与技能图1-6 二极管结构原理 图与图形符号1.3 相关知识与技能1.3.2 半导体二极管1.半导体二极管的结构和类型图1-7 二极管的结构2.二极管的伏安特性1.3 相关知识与技能图1-8 二极管的伏安特性曲线(1)正向特性 当UD0时，处于正向特性区域。1.3 相关知识与技能1)当0UDUon时，正向电流很小(几乎为零)，这个区称为死区，Uon称为死区电压或开启电压，硅管的死区电压约为0.5V，锗管的约为0.1V，参见图1-8中的OA(OA)段。2)当UDUon时，开始出现正向电流，并按指数规律增长，这个
4、区称为导通区。 (2)反向特性 当UD0时，即处于反向特性区域。1)当UBRUD0时，反向电流很小，且基本不随反向电压的变化而变化，此时的反向电流称为反向饱和电流，用IS表示。2)当UDUBR时，反向电流急剧增加，这个区域称为击穿区，UBR称为反向击穿电压。 3.温度对二极管伏安特性的影响1.3 相关知识与技能图1-9 温度对二极管特性 曲线的影响1.3 相关知识与技能4.二极管的主要参数1)最大整流电流IFM：二极管长期工作时允许通过的最大正向平均电流。 2)最高反向工作电压URM：二极管工作时允许外加的最大反向电压值(峰值)。3)反向电流IR：在室温下，二极管未击穿时的反向电流。4)最高工
5、作频率fM：二极管正常工作的上限频率。1.3 相关知识与技能表1-2 几种常见普通整流二极管和检波管5.二极管使用常识(1)二极管的型号 国家标准(GB/T 2491989)规定，国产半导体器件的型号由5部分组成。1.3 相关知识与技能图1-10 国产二极管的命名方法1.3 相关知识与技能表1-3 半导体器件型号组成部分的符号及其意义(2)二极管极性判别及质量检测 二极管的阳、阴极一般在二极管1.3 相关知识与技能管壳上有识别标志，有的印有二极管的电路符号；对于1N系列的塑料、玻璃封装的二极管，靠近色环(通常为白色)的引脚为阴极；对于变容二极管、发光二极管等，管脚引线较长的为阳极；对于极性不明
6、的二极管，可用万用表检测判断。 1)用指针式万用表检测。图1-11 指针式万用表测二极管正、反向电阻1.3 相关知识与技能2)用数字式万用表检测。6.二极管的电路模型(1)理想模型 当二极管的正向压降远小于外接电路的等效电压，相比可忽略时，常用与坐标轴重合的折线近似代替二极管的伏安特性 ，如图1-12a所示，这样的二极管称为理想二极管。(2)恒压降模型 当二极管的正向压降与外加电压相比不能忽略时，可采用图1-12b所示的伏安特性曲线和模型来近似代替实际二极管，该模型由理想二极管与接近实际工作电压的电压源UF串联构成，UF不随电流而变。1.3 相关知识与技能图1-12 理想模型和恒压降模型1.3
7、 相关知识与技能图1-13 小信号模型的伏安特性1.3 相关知识与技能图1-14 例1-1图(3)小信号电路模型 在微小变化范围内可将二极管近似看成线性1.3 相关知识与技能器件，即可将它等效为一个动态电阻rd。(1)用理想模型(2)用恒压降模型1.3.3 特殊二极管1.稳压管(1)稳压管的结构及特性 稳压管是一种特殊的面接触型硅二极管，通过反向击穿特性实现稳压作用。图1-15 稳压管的伏安特性 及图形符号1.3 相关知识与技能(2)稳压管的主要参数1)稳定电压UZ：指稳压管通过规定的测试电流时，稳压管两端的电压值。 2)最大稳定工作电流IZM和最小稳定工作电流IZmin：稳压管的最大稳定工作
8、电流取决于最大耗散功率，即PZM=UZIZM,而IZmin对应UZmin。3)额定功耗PZM：PZM=UZIZM，超过此值，稳压管会因结温升太高而烧坏。 4)动态电阻rZ：稳压管两端电压变化量与相应电流变化量的比值，即rZ=UZIZ，rZ越小，则稳压管的击穿特性越陡，稳压效果越好。5)电压温度系数CTV：温度的变化将使UZ改变，CTV表示温度每增加1时UZ改变的百分数，即CTV=/T100%。1.3 相关知识与技能(3)稳压管稳压电路 稳压管在工作时应反接，并串入一只限流电阻。图1-16 稳压管应用电路1.3 相关知识与技能1)输入电压变化时如何稳压？根据图1-16可知1Z2.TIF2)负载电
9、流变化时如何稳压？负载电流Io的增加，必然引起IR的增加，即UR增加，从而使UZ=Uo减小，IZ减小。1Z3.TIF(4)限流电阻的计算 稳压管稳压电路的稳压性能与稳压管击穿特性的动态电阻有关，与限流电阻R的阻值大小有关。1)当输入电压最小，负载电流最大时，流过稳压管的电流最小。1.3 相关知识与技能2)当输入电压最大，负载电流最小时，流过稳压管的电流最大。2.光敏二极管图1-17 光敏二 极管的图形符号3.发光二极管1.3 相关知识与技能(1)发光二极管的特性与种类 普通发光二极管具有体积小、工作电压低、工作电流小、发光均匀稳定、响应速度快及寿命长等优点，可用各种直流、交流、脉冲等电源驱动点
10、亮。图1-18 发光二极管常见外形及图形符号1.3 相关知识与技能(2)发光二极管的主要参数 常用的型号有BT101、BT20l、BT301(红色)、BT104、BT204、BT304(黄色)、BT103、 BT203及 BT303 (绿色)等。1)电学参数主要有工作电流、最大工作电流、正向压降及反向耐压。 2)光学参数包括发光波长及发光亮度等。(3)发光二极管驱动电路 发光二极管可以用直流、交流、脉冲等电源驱动点亮。图1-19 电源驱动电路1.3 相关知识与技能1.3.4 半导体二极管的应用1.单相半波整流电路(1)单相半波整流电路图1-20 单相半波 整流电路1.3 相关知识与技能图1-2
11、1 单相半波整流波形(2)工作原理分析 设二极管为理想二极管，1.3 相关知识与技能即正向导通压降和正向电阻为零，反向电阻为无穷大；并且忽略变压器的内阻。 (3)单相半波整流电路参数计算1)输出电压平均值Uo：2)输出电流平均值Io：3)二极管的平均电流ID：4)二极管所承受的最大反向电压UDRM：2.单相桥式整流电路图1-22 单相桥式整流电路1.3 相关知识与技能(1)单相桥式整流电路组成 单相桥式整流电路如图1-22所示。图1-23 单相桥式整流波形1.3 相关知识与技能(2)工作原理分析 设二极管为理想二极管，即正向导通压降和正向电阻为零，反向电阻为无穷大；并且忽略变压器的内阻。 (3
12、)单相桥式整流电路参数计算1)输出电压平均值Uo：2)输出电流平均值Io：3)二极管的平均电流ID：4)二极管所承受的最大反向电压UDRM：3.滤波电路(1)电容滤波电路 单相桥式整流电容滤波电路如图1-24所示，在负载电阻上并联了一个滤波电容C。1.3 相关知识与技能图1-24 单相桥式整流电容滤波电路1.3 相关知识与技能图1-25 电容滤波电路输出电压波形1)滤波原理。2)电容滤波电路参数的计算。1.3 相关知识与技能 输出电压Uo。为了获得良好的滤波效果，工程上一般要求放电时间常数满足 滤波电容的选择。为了获得较好的滤波效果，滤波电容的容量要选择大些，通常按照式(1-18)和式(1-1
13、9)来选滤波电容。 二极管的选择。当滤波电容进入稳态工作时，电路的充电电流平均值等于放电电流的平均值，因此二极管的最大整流电流应大于正向整流电流平均值： 3)外特性。图1-26 桥式整流电容 滤波电路的输出特性1.3 相关知识与技能(2)电感滤波电路 电感滤波主要利用电感中的电流不能突变的特点，使输出电流波形比较平滑，从而使输出电压的波形也比较平滑，故把电感与整流电路的负载L相串联，可以起到滤波的作用。 (3)复式滤波电路 为了进一步提高滤波效果，可将电感和电容组成复式滤波电路，常用的有RC-形、LC-形和LC-形复式滤波电路，如图1-29a、b、c所示。图1-27 电感滤波电路1.3 相关知
14、识与技能图1-28 电感滤波波形图1.3 相关知识与技能图1-29 复式滤波电路表1-4 各种滤波电路的性能比较4.半导体二极管限幅电路1.3 相关知识与技能(1)单向限幅图1-30 单向限幅电路1.3 相关知识与技能(2)双向限幅电路 图1-32所示的双向限幅电路中，交流输入电压ui和直流电压E1都对二极管VD1起作用；相应的VD2也同时受ui和E2的控制。图1-31 二极管单向限幅 电路输出波形1.3 相关知识与技能图1-32 二极管双向限幅电路1.3 相关知识与技能图1-33 二极管双向限幅 电路输出波形1.4 项目制作与调试1.4.1 项目原理分析1.4.2 元器件检测1.电源变压器的
15、检测 表1-5 直流电阻测试值(单位：)表1-6 绝缘电阻测试值(单位：)2.整流二极管的检测1.4 项目制作与调试表1-7 二极管测试数据(单位：)3.电容的检测 表1-8 电容检测4.电阻的检测 表1-9 电阻检测1.4.3 电路安装与调试1.电路组装的基本步骤1.4 项目制作与调试1)电路的组装一般按照信号的流程进行，本充电器可以按电源进线熔座整流电电容滤波电路发光二极管指示电路限流电阻输出的顺序来组装元器件。 2)电路板中各元器件的装配按照“先低后高、先内后外”的原则，先焊整流二极管，再焊电阻、电容、发光二极管，最后焊变压器、熔断器等，谨记电路所有元器件应正确装入通用电路板适当位置，焊
16、接时无错焊、漏焊、虚焊现象发生即可。 2.电路组装的工艺要求1)组装之前，应对元器件进行整形等工艺处理。2)电阻的组装可采用贴紧组装(无间隙组装方式)，电容器均采用直立组装方式，而对大容量的电容器，则应在其引脚处加衬垫以防止其歪斜。1.4 项目制作与调试3)对于整流二极管的组装：本项目所用二极管为1N4007，采用卧式有间隙组装方式，使二极管离开电路板0.51cm，以利于二极管工作过程中的散热。 4)电源变压器的组装：将电源变压器放在支架上，并用螺钉将其固定。 3.电路测试1)仔细检查、核对电路与元器件，确认无误后加入规定市电电压。2)用示波器观测变压器二次侧输出电压波形，看输出信号幅值是否符合要求，此时输出应是幅值为12V左右的交流电压。3)如变压器输出正常，则用示波器观测整流电路的输出情况，此时输出应为脉动的直流信号。1.4 项目制作与调试4)用示波器观测滤波电路输出是否为较为平滑的直流信号，用交流挡观察应为锯齿波。 5)测试输出电压是否符合技术要求。1.4.4 实训报告1.5 项目总结与评价1.5.1 项目总结
