电工电子教案稳压电路

课程指导方案（首页）学期课次课时班级2013机电3+2周次日期上课地点教学实施资讯示范小组讨论计划或项目实施实验实习实训√学习情境名称稳压电路能力目标1、掌握串联型稳压电路的构成及各元件的作用；2、会分析当输出电压变化时的稳压过程。知识目标1、掌握串联型稳压电路的构成及各元件的作用；2、理解稳压电路的工作原理，会分析当输出电压变化时的稳压过程。教学资源教材、学习资料教学方法讨论法考核与评价教师评价作业教研室主任意见：签字：日期：课程学习指导意见教师授课教案教学过程设计：1、学习任务：稳压电路2、提出要求：（1）掌握串联型稳压电路的构成及各元件的作用；（2）理解稳压电路的工作原理，会分析当输出电压变化时的稳压过程。知识准备：【新课导入】通过整流滤波电路所获得的直流电源电压是比较稳定的，当电网电压波动或负载电流变化时，输出电压会随之改变。电子设备一般都需要稳定的电源电压。如果电源电压不稳定，将会引起直流放大器的零点漂移，交流噪声增大，测量仪表的测量精度降低等。因此必须进行稳压，目前中小功率设备中广泛采用的稳压电源有并联型稳压电路、串联型稳压电路、集成稳压电路及开关型稳压电路。稳压电路是利用调整元件调节整流输出的直流电压，使得电网电压波动或负载变化时输出的直流电压稳定。【授课内容】一、稳压二极管1.作用：稳定电压2.符号：VD3.与普通二极管的区别：工作在反向击穿状态，且反向击穿电压较小。4.伏安特性见右图5.稳压二极管的主要参数1）Vz—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—稳定电流。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。教师授课教案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，一般胜作电流愈大，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）Ctv—电压温度系数。是说明稳定电压值受温度影响的参数。例如2CW58稳压管的Ctv是+0.07%/°C，即温度每升高1°C，其稳压值将升高0.07%。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。6.选择二极管的基本原则1）要求导通电压低时选锗管;要求反向电流小时选硅管。2）要求导通电流大时选面结合型;要求工作频率高时选点接触型。3）要求反向击穿电压高时选硅管。4）要求耐高温时选硅管。二、并联型稳压电路1.电路组成及工作原理硅稳压管组成的并联型稳压电路如下图所示，经整流滤波后得到的直流电压作为稳压电路的输入电压Ui，限流电阻R和稳压管V组成稳压电路，输出电压Uo=Uz。u1u2RLUo～IRC＋UiVIZILUZR教师授课教案在这种电路中，不论是电网电压波动还是负载电阻RL的变化，稳压管稳压电路都能起到稳压作用，因为UZ基本恒定，而Uo=UZ。下面从两个方面来分析其稳压原理：（1）设RL不变，电网电压升高使Ui升高，导致Uo升高，而Uo=Uz。根据稳压管的特性，当Uz升高一点时，Iz将会显著增加，这样必然使电阻R上的压降增大，吸收了Ui的增加部分，从而保持Uo不变。反之亦然。（2）设电网电压不变，当负载电阻RL阻值增大时，IL减小，限流电阻R上压降UR将会减小。由于Uo=UZ=Ui-UR，所以导致Uo升高，即UZ升高，这样必然使IZ显著增加。由于流过限流电阻R的电流为IR=IZ+IL，这样可以使流过R上的电流基本不变，导致压降UR基本不变，则Uo也就保持不变。反之亦然。在实际使用中,这两个过程是同时存在的，而两种调整也同样存在。因而无论电网电压波动或负载变化，都能起到稳压作用。2.稳压电路参数确定（1）限流电阻的计算。稳压电路要输出稳定电压，必须保证稳压管正常工作。因此必须根据电网电压和负载电阻RL的变化范围,正确地选择限流电阻R的大小。从两个极限情况考虑，则有①当Ui为最小值，Io达到最大值时，即Ui=Uimin，Io=Iomax,这时IR=(Uimin-UZ)/R。则IZ=IR-Iomax为最小值。为了让稳压管进入稳压区，此时IZ值应大于IZmin，即IZ=(Uimin-UZ)/R-Iomax＞IZmin,则maxminoZZiIIUUR教师授课教案②当Ui达最大值，Io达最小值时，Ui=Uimax，Io=Iomin,这时IR=(Uimax-UZ)/R，则IZ=IR-Iomin为最大值。为了保证稳压管安全工作，此时IZ值应小于IZmax，即IZ=(Uimax-UZ)/R-Iomin＜IZmax，则所以限流电阻R的取值范围为在此范围内选一个电阻标准系列中的规格电阻。（2）确定稳压管参数一般取三、串联型稳压电路并联型稳压电路可以使输出电压稳定，但稳压值不能随意调节，而且输出电流很小，Iomax=（1/3～2/3）IZmax，而IZmax一般只有20～40mA。为了加大输出电流，使输出电压可调节，常用串联型晶体管稳压电路,如下图所示。1.电路组成实际上是射极输出器，Uo=UZ-UBE。调整管T工作在放大区，即线性区，故称为线性稳压电路，又因为调整管与负载相串联，所以称为串联型稳压电源。两个主要缺点：(1)稳压效果不好。(2)输出电压不可调。改进的方法：在稳压电路中引入带电压负反馈的放大环节。2.具有放大环节的串联型稳压电路ominimaxIIUURZZominimaxmaxminIIUURIIUUZZoZZioioZoZUUIIUU)3~2()3~5.1(maxmaxUo=UZ–UBE教师授课教案＋R4V1V2R3UZV3－UiR1RpR2Rp′RL＋－Uo(a)Rp″上图是由分立元件组成的串联型稳压电路，当电网电压波动或负载变化时，可能使输出电压Uo上升或下降。为了使输出电压Uo不变，可以利用负反馈原理使其稳定。假设因某种原因使输出电压Uo上升，其稳压过程为Uo↑→Ub2↑→Ub1（Uc2）↓→Uo↓。串联型稳压电路的输出电压可由Rp进行调节。式中，R=R1+Rp+R2,R′p是Rp的下半部分阻值。四、集成稳压器及应用集成稳压器将取样、基准、比较放大、调整及保护环节集成于一个芯片，按引出端不同可分为三端固定式、三端可调式和多端可调式等。三端稳压器有输入端、输出端和公共端（接地）三个接线端点，由于它所需外接元件较少，便于安装调试，工作可靠，因此在实际使用中得到广泛应用。pZppZoRRURRRRRUU2221