电源电路基本结构(赞)

2002-10-10POWER-1版權聲明:內湖高工電子科-江賢龍老師製作電源電路基本結構電路功能：變壓器：具交流電的升壓或降壓功能。係利用電磁效應原理，將交流電(市電)升壓或降壓至所需的交流電。整流電路：係利用整流二極體具單向導電特性，將交流電轉變成脈動直流電。濾波電路：係利用電容器具充放電的特性，將整流後的脈動直流電壓轉變成純直流電壓。穩壓電路：為提供給負載一個不會受市電變動影響穩定的直流電源。整流電路濾波電路穩壓電路AC110V變壓器直流輸出2002-10-10POWER-2版權聲明:內湖高工電子科-江賢龍老師製作變壓器原理ΔΦV1=N1ΔΦΔtV2=N2ΔΦΔtV2V1I1I2漆包線矽鋼片一次線圈二次線圈變壓器符號變壓器結構P1=P2I1V1=I2V2I2I1V1V2=N1N2V1V2=I2I1=V2N2V1N1ΔΦΔt==N1N2V1V2=變壓器線圈匝數與電壓電流的關係2002-10-10POWER-3版權聲明:內湖高工電子科-江賢龍老師製作半波整流電路工作原理RLAC110V12V0VDAC110V12V0VRLVtt交流電壓脈動直流輸入與輸出波形關係正半週輸入負半週輸入2002-10-10POWER-4版權聲明:內湖高工電子科-江賢龍老師製作全波整流電路工作原理RLRLAC110V12V0VD112VD2AC110V12V0V12VD1D2Vtt交流電壓脈動直流輸入與輸出波形關係正半週輸入負半週輸入2002-10-10POWER-5版權聲明:內湖高工電子科-江賢龍老師製作橋式整流電路工作原理RLAC110V12V0VD1D2D4D3RLAC110V12V0VD1D2D4D3Vtt交流電壓脈動直流輸入與輸出波形關係正半週輸入負半週輸入2002-10-10POWER-6版權聲明:內湖高工電子科-江賢龍老師製作電容濾波電路工作原理VinttVOUTVDCΔV（漣波）充電放電RLAC110V12V0VD1D2D4D3C充電放電VOUT輸入與輸出波形關係2002-10-10POWER-7版權聲明:內湖高工電子科-江賢龍老師製作稽納二極體特性•結構與一般二極體完全一樣，只是摻雜濃較高提升為105：1。工作於逆向偏壓。當逆向偏壓大於崩潰電壓VZ時，促使稽納二極體崩潰。•稽納崩潰：崩潰電壓VZ在6伏特以下時。原因是由於外加電場使共價鍵斷裂而產生大量的逆向飽和電流。負溫度係數。•累積崩潰：崩潰電壓VZ在6伏特以上時。原因是由於熱能所產生的少數載子受到外加逆向偏壓的影響，獲得足夠的動能加速，與原子碰撞使共價鍵破壞產生更多的載子，如此循環，促使稽納二極體崩潰。正溫度係數。11234246246mAVVR765AK特性曲線基本結構電路符號P333333333333333333N5555555555555555555VzIZKIZMIS最小維持電流最大容許電流崩潰電壓逆向飽和電流2002-10-10POWER-8版權聲明:內湖高工電子科-江賢龍老師製作稽納二極體穩壓電路分析VOVZViRSRLISIZILVO=VZIL=IS=IZ=IS−ILPZ=IZ×VZVZRLVi−VZRSVO=Vi×IL=IS=IZ=0ViRS+RLRLRS+RLVOVZViRSRLISIZILVOViRSRLISIZIL等效電路等效電路判斷稽納二極體是否崩潰Vi×VzRLRS+RL是否基本電路限流電阻負載電阻2002-10-10POWER-9版權聲明:內湖高工電子科-江賢龍老師製作稽納二極體穩壓電路-限流電阻分析限流電阻的功能：限制流過稽納二極體的電流大小。限流電阻過小會使稽納二極體的電流過大導致燒毀。限流電阻過大會使稽納二極體的電流過小無法穩壓。限流電阻的最小值為限流電阻的最大值為VOVZViRSRLISIZIL基本電路限流電阻負載電阻RS=Vi−VZIZK+ILRS=Vi−VZIZM+IL2002-10-10POWER-10版權聲明:內湖高工電子科-江賢龍老師製作稽納二極體穩壓電路-負載電阻分析負載電阻的限制：負載電阻變動在一定範圍時由於稽納二極體的穩壓效果應使輸出電壓維持穩定現象。當負載電阻過小會使流過稽納二極體的電流低於維持電流導致稽納二極體無法工作失去穩壓的功能。負載電阻的最小值為VOVZViRSRLISIZIL基本電路限流電阻負載電阻RL=VLIS−IZK若IZK=0時RL=×RSVLVi−VZVi−VZRSIS=2002-10-10POWER-11版權聲明:內湖高工電子科-江賢龍老師製作稽納二極體穩壓電路-範例分析VOVZ=6V12VRS400ΩRL1KΩISIZILVO=VZ=6VIL===6mAIS===15mAIZ=IS−IL=15mA−6mA=9mAPZ=IZ×VZ=9mA×6V=54mWVi−VZRSVZRL6V1K12V−6V0.4KVi×VzRLRS+RL12V×=10V6V1K0.2K+1K稽納二極體崩潰解答範例一VOVZ=12V20VRS2KΩRL2KΩISIZILVi×VzRLRS+RL20V×=10V12V2K2K+2K稽納二極體不崩潰解答範例二VO=Vi×==10VIL=IS===5mAIZ=0ViRS+RLRLRS+RL2K2K+2K20V2K+2K2002-10-10POWER-12版權聲明:內湖高工電子科-江賢龍老師製作稽納二極體與電晶體穩壓電路齊納二極體與電晶體組成的穩壓電路，可以提高輸出的電流，使負載得到較大的輸出功率。利用二個電晶體組成達靈頓電路，可以提供更大的電流輸出。VOVZViR1負載VBEILVOVZViR1達靈頓對小功率電晶體大功率電晶體負載ILVBE1VBE2VO=VZ-VBEVO=VZ-2VBE2002-10-10POWER-13版權聲明:內湖高工電子科-江賢龍老師製作穩壓電路電路結構主控制電晶體誤差比較放大器檢出分壓參考電壓非穩定直流電源穩定直流電壓輸出穩壓電路的功能為：提供給負載一個不會受市電變動影響穩定的直流電源主控電晶體：主控電晶體與負載串聯形成分壓作用。受誤差比較放大器控制，改變主控電晶體兩端壓降，進而使輸出電壓穩定。取樣分壓網路：取得輸出電壓的變化，饋送到誤差比較放大器。誤差比較放大器：由取樣網路取得輸出電壓的變化與參考電壓進行比較，將兩者之間誤差電壓放大，進而控制主控電晶體的兩端電壓降。參考電壓：係利用稽納二極體於逆向偏壓時，而在其元件兩端得到穩定電壓，以此作為參考的基準電壓。2002-10-10POWER-14版權聲明:內湖高工電子科-江賢龍老師製作穩壓電路的電路分析圖當輸出電壓受到外界影響而上升時：當輸出電壓受到外界影響而下降時：VO↑⇒VB1↑⇒VBE1↑⇒IC1↑⇒IB2↓⇒IC2↓⇒IB3↓⇒VCE3↑⇒VO↓抵消平衡VO↓⇒VB1↓⇒VBE1↓⇒IC1↓⇒IB2↑⇒IC2↑⇒IB3↑⇒VCE3↓⇒VO↑抵消平衡參考電壓誤差比較放大器R34.7KΩVR10KΩR44.7KΩQ12SC1815Q3TIP41Q22SC1815IC3VB3IB1IC1VOIB2VEC3VZ=5V主控電晶體取樣分壓IB3ViR14.7KΩR21KΩ2002-10-10POWER-15版權聲明:內湖高工電子科-江賢龍老師製作穩壓電路靜態電壓分析R34.7KΩVR10KΩR44.7KΩQ12SC1815Q3TIP41Q22SC1815VOVZ=5VViR14.7KΩR21KΩ5.7VVO5VABVO+0.7VVO+1.4VVi輸出電壓調整範圍本電路電壓的調整範圍為7.5V~23.5V之間當VR調到最高時（A點），此時穩壓電路有最小輸出電壓值。VMIN=VB1×=5.7V×=7.5VR3+VR+R4VR+R44.7K+10K+4.7K10K+4.7K當VR調到最低時（B點），此時穩壓電路有最大輸出電壓值。VMAX=VB1×=5.7V×=23.5V4.7K+10K+4.7K4.7KR3+VR+R4R42002-10-10POWER-16版權聲明:內湖高工電子科-江賢龍老師製作DCVQ3TIP41穩壓電路靜態電壓測量VOAC110V24V0VD1D2D4D3R34.7KΩVR10KΩR44.7KΩQ12SC1815Q22SC1815VZ=5VR14.7KΩR21KΩC150V470uF實習步驟：1.利用麵包板正確的裝配電源調整電路，並測試電路的輸出端直流電壓調整範圍為7.5V~23.5V之間。2.使用三用電表測量輸出端，並調整VR使輸出端直流電壓為12V。3.使用三用電表測量電源調整電路，如電路圖所標示各點電壓，並記錄於表中。ABDEC2002-10-10POWER-17版權聲明:內湖高工電子科-江賢龍老師製作穩壓電路-橋式整流電路測量Q3TIP41AC110V24V0VD1D2D4D3R34.7KΩVR10KΩR44.7KΩQ12SC1815Q22SC1815VZ=5VR14.7KΩR21KΩC150V470uFIWATSUOSCILLOSCOPEVOLTS/DIVPOSITIONVOLTS/DIVPOSITIONPOSITIONTIME/DIVTRIGLEVELFUNCTIONINTENFOCUSSCALE實習步驟：1.將裝配的電源調整電路，從整流電路後之連接線加以拆除，如上圖所示。2.使用示波器測量整流電路輸出端波形，並記錄其輸出波形。3.使用示波器測量整流電路輸入端波形，並記錄其輸出波形，比較其波形的差異。2002-10-10POWER-18版權聲明:內湖高工電子科-江賢龍老師製作穩壓電路-電容濾波電路測量Q3TIP41AC110V24V0VD1D2D4D3R34.7KΩVR10KΩR44.7KΩQ12SC1815Q22SC1815VZ=5VR14.7KΩR21KΩC150V470uFIWATSUOSCILLOSCOPEVOLTS/DIVPOSITIONVOLTS/DIVPOSITIONPOSITIONTIME/DIVTRIGLEVELFUNCTIONINTENFOCUSSCALE輸入信號耦合開關置於AC位置DCV實習步驟：1.使用三用電表測量濾波電路輸出端直流電壓值，並記錄。2.使用示波器測量濾波電路輸出端的漣波電壓峰對峰值，並記錄其輸出波形。3.試計算濾波電路的漣波百分比。2002-10-10POWER-19版權聲明:內湖高工電子科-江賢龍老師製作積體穩壓電路實作實習步驟：1.設計電路佈線圖並將電路焊接於檢定電路板上。2.接上電源測試電路功能：調整可變電阻則輸出直流電壓應可做0V~30V變化。3.調整可變電阻(VR1)使輸出電壓最大時，測量A、B、C、D、E各點電壓，記錄於表中。4.調整可變電阻(VR1)使輸出電壓最小時，測量A、B、C、D、E各點電壓，記錄於表中。Q1TIP41VR15KΩVR25KΩR9470KΩQ2SC1384R133KR22.2KΩC150V1000uFAC110V24V0VD1D21N4001D4D3μA723511127R33.9KΩR41KΩR112W0.3ΩR101/2W2.2KΩR818KΩR718KΩR68.2KΩR51.8KΩC30.1uFC250V100uFFUSE210643132002-10-10POWER-20版權聲明:內湖高工電子科-江賢龍老師製作穩壓積體電路-uA723特性：1.輸入最大電壓可達40V。2.輸出電壓為2V-37V，若採浮接式時輸出電壓為0V-30V。3.輸出電流為150mA左右，串聯外部電晶體可提升其輸出電流。4.提供一個參考電壓約為6.8V-7.5V。5.提供限流保護電路。接腳結構圖＋－參考電壓放大器誤差放大器定電流源溫度補償稽納二極體參考電壓輸出端反相輸入端非反相輸入端電源正端接腳電源負端接腳頻率補償接腳控制電壓接腳輸出端接腳稽納輸出端接腳電流限制接腳電流感測接腳912131110765432限流電晶體串聯控制電晶體1345672141211109813Vcc–Vcc+μA723VREFVi+Vi–freq.compNCNCNCVoutVcVzcrrentlimitcrrentsense內部結構圖