直流稳压电路印刷电路板的自制、焊接与调试

直流稳压电路印刷电路板的自制、焊接与调试一、实验目的1.自制印刷电路板.2.学习焊接与调试技术.3.熟悉直流稳压电路的主要技术指标的测试方法.二、实验电路用发光二极管作过截指示并带有短路保护的直流稳压电路如图13D.1所试.该电路与一般串联反馈式稳压电源相比,有以下四个特点:①用发光二极管LED2作过截指示和限流保护；②由TS管组成的短路保护电路且具有自动恢复功能；③采用有源滤波电路,增强滤波效果,同时也减小了直流压降的损失和滤波电容的容量；④由T4组成的可调模拟稳压管电路,电路的稳压特性好.图13D.1直流稳压电路该电路由取样环节、基准环节、比较放大环节、调节环节、保护环节五大部分组成，取样环节由R6、Rp、R7、R8构成；比较放大环节由T3、T4构成；基准环节由T3、T4的PN节构成其基准电压为1.4V；调整环节由T1、T2构成的复合管组成；短路保护由R4、LED1、C2、R5、T5；过流保护由LED2、R4构成；有源滤波电路由C4、R9、T1、T2构成。其工作原理如下：（1）当输出电压上升时，取样点E的电位也会随之上升，当E点的电位上升时使T3、T4基极电流增加从而使T3集电极电流上升，使得B点的电压下降，由于B点的电压下降,使T1、T2基极电流下降，导致调整管T1的C、E两端的电压增加，使输出电压下降从而达到了输出电压基本维持不变的目的；反之，若输出电压下降时，E点的电位随之下降会导致调整管T1的C、E两端的电压减少，使输出电压上升而达到了输出电压基本维持不变的目的。由此可见，为了提高稳压电源的调节能力，在保证调整管所允许承受的VCE最大压差和极限电流的前提下，尽可能提高稳压电源的输入电压。（2）当改变RP的取值范围时会改变了E点电位与基准电压之间的差值范围，引起了调整管T1的C、E两端的电压差值的变化从而达到了改变输出电压的目的。为了保证输出电压V0在3V至9V之间连续可调，调整管T2的VCE至少有6V的变化范围。（3）由R9、C4构成的无源滤波器经T1、T2的两级放大后大大增强了滤波效果。因为R9、C4上的充放电经放大后在输出端会引起强烈的反映，相当于在输出端接了一个很大的电容器。（4）由R4、LED1、C2、R5、T5构成的短路保护电路在正常的情况下由于D点的电位远大于F点的电位即LED1的导通电压1.7V（LED1导通时可作为稳压电源工作指示灯），所以T5截止不起作用；当输出短路时D点的电位变为0，此时F点的电位1.7V远大于D点电位，T5饱和导通即加在T2基极T1发射极间的电压小于0.3V故T1截止，相当于将输入、输出间断开了输出电流为0从而起到保护作用，当短路解除后D点电位又大于F点的电位，T5截止电路自动恢复正常。（5）由LED2、R4构成过流保护电路在正常的情况工作电流小于或等于0.3A故在T2基极到D点间的电压（T1、T2节电压加上R4两端电压）小于1.7V，LED2处于截止状态，而当输出电流大于0.3A时T2基极到D点间的电压大于1.7V，此时LED2导通发光并将B、D间电压钳制在1.7V从而限制了输出电流的增加达到了限流的作用。三、电路的技术指标1.输出电压V0在3V和9V之间连续可调.2.最大输出电流Imax为0.3V,并具有过截保护和指示.3.输出电压的纹波电压~VOPP不超过3Mv.4.当输出电流在0A至0.3A范围内变化或输入电压(V1=12V)变化±10%,输出电压变化量的绝对值不超过0.02V.5.具有短路保护及自动恢复功能.四、实验内容1.按图13D.1所示电路,设计元、器件布线图如图13D.2所示,供参考.2.自制印刷电路板.图13D.2计算机布线图（直流稳压电路）3.焊接电路.4.按图13D.1所示电路,认真校对焊接电路,经检查无误,在空载(RL=∞)下通电进行调试.当电路工作正常,测试输出电压V0的调节范围.5.当空载(RL=∞)是V0=6V,改变RL使I0=0.3A,测出相应的V0值.6.带负载(RL=30Ω、V0=6V)测试⑴测试各个三极管和LED的工作状态.⑵测试输出纹波电压~VOPP.⑶改变输入电压V1(1±10%),测试输出电压V0并求其变化量的绝对值.⑷测试直流稳压电路的主要技术指标:稳压系数和输出电阻.⑸改变RL,反复观察LED2有无明显的过截保护和过截指示.⑹输出端对地短路,测试T5管的工作状态并观察自动恢复过程.五、简易自制印刷电路板技术自制印刷电路板,首先要求走线合理(线条要整齐,线条之间要防止重叠),其次是焊点孔的定位,元、器件的尺寸和放置的位置都应适当.单件生产印刷电路板的具体步骤大致如下:1.复写印刷电路：把设计好的印刷电路图用复写纸写到铜箔板上,用圆珠笔或铅笔描好全图,焊点用圆点表示,经过仔细检查后再揭开复写纸.2.描板：用崭水笔把黑色调和漆按复写图样描在电路板上.板面要干净,线条要求整齐,不带毛刺；电源线、地线尽可能画宽一些,焊点圆孔外径为2mm左右.3.腐蚀印刷电路板：用一份三氯化铁和二水配制三氯化铁溶液.把描好的铜箔板凉干,经检查修整后放入盛有三氯化铁的塑料平盘容器中,应把线路板朝上平放,以便腐蚀和观察.如果天气较冷,可将溶液适当加热,当加热的最高温度要限制在40℃-50℃之间,否则,容易破坏线路板上的保护漆,待裸露的铜箔完全腐蚀干净之后,取出电路板,用清水洗净。擦干后涂上松香水便可进行焊接.4.去漆膜：用热水浸泡后，将板面的漆膜剥掉。未擦净处砂纸磨掉。5.钻孔.打孔时,选用合适的钻头,钻头要锋利,钻床的转速取高速,但进刀不要过快,以免将铜箔挤出毛刺.6.表面处理：用砂纸磨掉氧化层。7.涂助焊剂。：把已配好的酒精松香水助焊剂立即涂在电路板上。助焊剂可保护电路板板面，提高可焊性。六、元、器件发光二极管二极管2CZ55B(1N4001)三极管3DG12(9013)、3DD01(BD163)电解电容100µF(耐压≥16V)七、报告要求1.分析电路的过载指示、短路保护、有源滤波和稳压工作原理.2.定量计算电路的输出电压调节范围,并与实验数据进行比较.3.分析实验数据.4.收获与体会.八、思考题1.直流稳压电路如图13D.1所示,为了保证输出电压V0在3V至9V之间连续可调,试问调整管T2的VCE工作范围有多大?答：至少有6V的变化范围。2.直流稳压电路为了取得直流输入电压值V1=12V,试问,整流桥前的电源变压器次级电压应选多少伏?为什么?答12/1.2/0.9=11V3.直流稳压电路的输出电压固定为4.5V,如果允许改变直流输入电压值为12V、9V、7V、5V及3V,你选择哪一挡电压值较为合理?为什么?答：12V。因为这时稳压器的输入波动范围可以比较宽而稳压器的调节能力也比较强。*关线性集成稳压电源可参改附录C.2.