现代电子工艺技术10

任务10直流稳压电源的设计与制作10.1任务描述一切电子电路都离不开电源，而直流稳压电源在电子电路中占有相当大的比重。将交流电转变为稳定直流电的电子装备（或设备）称为直流稳压电源。本任务就是按照电子工艺的要求来设计和制作直流稳压电源。10.2任务资讯10.2.1识读直流稳压电源方框图及各单元电路分立式直流稳压电源的方框图分立式直流稳压电源一般由降压、整流、滤波及稳压等几大单元电路组成，各方框图的主要作用如下。降压电路：一般用变压器将市电220V交流电压变换为整流电路所要求的交流低低压，同时保证直流电源与市电电源有良好的隔离。整流电路：对交流电压进行整形，即把交流电压变换为单向脉动的直流电压。整流电路一般由整流二极管或整流桥来担任。滤波电路：将整流后单向脉动电压中的交流成分进行滤除，使之成为平滑的直流电压。滤波电路一般由电容器或三极管组成的电子滤波器来完成。稳压电路：为了消除因电网电压波动而造成滤波后的电压不稳或因负载改变而引起滤波后的电压不稳，在滤波后再加一级稳压电路，以获得稳定的直流输出电压。稳压电路一般用稳压二极管及其外围电路等来组成。降压电路降压电路一般采用电源变压器来完成。按电源变压器次级绕组的不同，可分为单绕组、双绕组和多绕组等几种形式.单绕组电源变压器一般用于半波或全桥整流电路，双绕组电源变压器一般用于全波整流电路或全桥整流电路，多绕组电源变压器可灵活选择半波、全波及全桥整流电路等。二、整流电路整流电路常采用的电路形式有半波整流、全波整流和全桥整流.1.半波整流U20（正半周）时，二极管VD导通,忽略二极管正向压降：Uo=U2；U20（负半周）时，二极管VD截止,输出电流为0，Uo=0。RL两端的平均电压值：Uo=0.45U2通过RL两端的平均电流值：IL=Uo/RL=0.45U2/RL整流二极管的最高反向工作电压：整流二极管的最大整流电流：IRM=0.45U2/RL电路特点:单相半波整流电路具有结构简单，使用元件少的优点。但是也存在着一些缺点：如输出波形脉动大、直流的成分较低、变压器只有半个周期导电，利用率低；变压器电流含有直流成分，容易饱和。因此，一般只在输出电流较低，要求不太高的电路中运用。2.全波整流电路U2为正半周时，二极管VD1承受正向电压而导通，VD2承受反向电压而截止。此时电流的路径为：a→VD1→RL→d。U2为负半周时,二极管VD2承受正向电压而导通，VD1承受反向电压而截止。此时电流的路径为：b→VD2→RL→d。RL两端的平均电压值：Uo=0.9U2通过RL两端的平均电流值：IL=Uo/RL=0.45U2/RL元件选用:3.全桥整流电路U2为正半周时，二极管VD1、VD3承受正向电压而导通，VD2、VD4承受反向电压而截止。此时电流的路径为：a→VD1→RL→VD3→b。U2为负半周时,二极管VD2、VD4承受正向电压而导通，VD1、VD3承受反向电压而截止。此时电流的路径为：b→D2→RL→D4→a。RL两端的平均电压值：Uo=0.9U2通过RL两端的平均电流值：IL=Uo/RL=0.9U2/RL三、滤波电路滤波电路常采用的电路形式有单电容滤波、LC滤波、∏型滤波及电子滤波等.1.单电容滤波2.LC滤波3.∏型滤波4.电子滤波四、稳压电路稳压电路常采用的电路形式有单二极管稳压电路、串联型稳压电路和集成稳压电路等.1.单二极管稳压电路电路最简单，但是带负载能力差，一般只提供基准电压，不作为电源使用。2.串联型稳压电路实际上是射极输出器，Uo=UZ-UBE。但带负载的能力比稳压管强。负载电流的变化量可以比稳压管工作电流的变化量扩大（1+）倍。两个主要缺点：稳压效果不好;输出电压不可调。具有放大环节的串联型稳压电路因调整管与负载接成射极输出器形式，为深度串联电压负反馈，故称之为串联反馈式稳压电路。3.三端固定集成稳压器外形图4.三端可调集成稳压器典型应用电路10.2.2接插件及开关接插件在电子产品中主要起电路连接的作用，品种较多，按工作频率可分为低频插接件（≤100MHZ）和高频插接件（＞100MHZ），高频插接件又分为圆形插接件、矩形插接件、印制板插接件、带状扁平排线插接件等；按功能可分为插座类、连接器类、接线板类、接线端子类等。1.插座类利用集成电路插座，在电路板上更换集成块时，比较方便。2.同芯连接器一般话筒、耳机用两芯插头，立体声用三芯插头，普通性连接用香蕉插头。耳机插座/插头按照其插头的直径（插座的孔径）可以分为2.5mm、3.5mm、6.5mm等类型。3.印制板连接器印制板连接器又称印制板接插件，主要用于直接连接印制电路板。其结构形式有簧片式和针孔式。簧片式插座的基体用高强度酚醛塑料压制而成，孔内有弹性金属片，这种结构比较简单，使用方便；针孔式接插件主要有单排、双排和多排等形式，插座装焊在印制板上。4.带状电缆连接器带状电缆是一种扁平电缆，从外观上看好似几十根塑料导线并排黏合而成。它具有空间小，轻巧柔韧，布线方便，不易混淆，连接时不用焊接（压接）等优点。5.圆形连接器圆形连接器又称航空插头、插座。它具有抗震性好，连接方便，插拔力较大，连接时用螺旋锁紧机构等特点。6.BNC插头/插座BNC插头/插座是一种用来连接同轴电缆的接插件，应用于无线电设备和电子仪器的高频电路中，它具有体积小，质量轻、使用方便等特点。7.导轨式接线端子端子座用螺丝钉固定在印制板上，端子上方可以方便贴连接线的标号，用螺钉紧固连接线。8.插拔式接线端子插接方便，小巧玲珑。9.叉形接线端子接线端子与导线连接后，可直接固定在接线柱或接线板上与电路进行连接。10.印制板焊接端子11.喇叭接线端子12.音频输出/输入端子13.RAC插头/插座RAC插头/插座又称莲花插头/插座，主要用于音响设备中传输音频或视频信号。开关在电子产品中主要起电路的接通、断开或转换作用，品种较多，按驱动方式不同可分为手动和自动两大类；按应用场合的不同，可分为电源开关、控制开关、转换开关、行程开关等；按机械动作可分为旋转式、按动式、拨动式等。在通常情况下，一个开关是由两个接触点构成的，其中有一个是可以移动的触头，这个触点称为刀片触点，与这个触点相连的引脚就是刀片；另一个触点就是定触点，与该触点相连的引脚就是定片引脚10.2.3导线与线扎的加工电子产品中的连接线基本上都是导线，导线又可分成裸导线和有绝缘层的导线。一、绝缘导线装配前的加工绝缘导线周安装前的加工可分成裁剪、剥头、捻头（多股导线）、浸锡、清洁及印标记等工序。1．裁剪导线在裁剪前，要用手或工具将其拉直，使之平直，然后用尺和剪刀，将导线裁剪成所需要的尺寸。2．剥头剥头就是把导线两端的绝缘层剥掉，常有两种方法：刃截法和热截法。刃截法是利用电工刀、剥线钳或自动剥线机进行剥头，该法操作简单，但容易损伤导线的芯线，单股线最好不要使用这种方法。3．捻头（多股导线）多股导线被剥除绝缘层后，为防止芯线松散还需要进行捻头。捻头时要顺着导线原合股方向进行，用力不宜过猛，否则易将细导线捻断。捻头的螺旋角度一般应控制在30～45°左右，如图所示。4．浸锡浸锡又称搪锡、挂锡，就是将捻好的导线进行吃锡，其目的在于防止导线头的氧化，以提高焊接质量。导线头少时可以采用电烙铁直接浸锡，导线头多或工厂长采用锡锅浸锡。在浸锡时，要注意要使浸渍层与绝缘层之间留有1～2mm的间隙。5．清洁浸锡过的导线头可能留有焊料或焊剂等残渣，可用酒精等清洗液进行清洁，以保证接头干净。6．印标记为了区别多根线或线扎，需要在导线的两端印上标记，标记一般采用号码或色环，也可将印好标记的套管套在线端。工厂一般采用专用打印机进行这项工序。二、线扎成型工艺当导线有许多根时，在电子整机装配工作中常用细绳线和扎扣把导线扎成各种不同形状的线扎（又称线把、线束）。常用线扎方法有线绳绑扎、黏合剂结扎、线扎搭扣绑扎、塑料线槽布线、塑料胶带绑扎、活动线扎等。1．线绳线扎几种起始结扎法:几种中间结扎法几种终端结扎法:点结线扎的工艺2．黏合剂结扎3．线扎搭扣绑扎10.3任务分析10.3.1串联型稳压电源的工作原理市电经电源变压器T降压，变为交流9V的低压，再通过熔断器F直接加至桥式整流器VD1～VD4整流、电容C1滤波，得到+11左右的低压，然后送至稳压电路稳压。稳压电路由三极管VT1、VT2组成复合调整管，三极管VT3为比较放大，微调电阻RP为取样，电阻R2及二极管VD5、VD6组成基准电路等构成。其稳压原理为：取样电路RP将输出电压的一部分送至比较放大器VT3的基极与基准电路送至其发射极的电压进行比较，然后把它们的误差值进行比较放大后，从其集电极输出至调整管的基极，去控制调整管的工作状态，使输出的电压保持稳定。调节RP，输出电压可在3～6V间随意调整。C1、R1、C2又组成∏型滤波，C3为输出电压滤波。若VD5、VD6用一只1.5稳压管代替，则稳压二极管需反接。10.3.2ZX2005型直流稳压电源充电器工作原理ZX2005型直流稳压电源充电器，可将220V市电电压转换成3V、4.5V、6V直流稳压电源，即可作为小型电子产品的外接电源，又可对三组1～5节镍镉或镍氢电池进行恒流充电。主要性能指标如下。（1）输入电压：AC220V；（2）输出电压：分三档，即3V、4.5V、6V，各档误差为±10%；（3）过载、短路保护：故障消除后自动恢复；（4）充电稳定电流：60mA（±10%）可对三组1～5节镍镉或镍氢电池进行恒流充电，充电时间10～12h。ZX2005型直流稳压电源充电器原理图市电通过插头CT1进入电源变压器初级，经变压后输出9V的交流低压，再经V1～V4桥式整流、电容C1滤波，得到+11V左右的直流电压，然后该电压分为两路。一路送至恒流源充电电路，V8～V10及外围元件组成三路完全相同的恒流源。以V8单元电路为例，LED3兼做稳压与充电指示灯双重作用；V11为隔离二极管，可防止电池极性接反。另一路送至串联型稳压电路，串联型稳压电路由V5～V7及外围元件组成。其中V5、V6组成复合管完成调整电路，V7为比较放大管；R3、LED2为基准电路，LED2兼做电源指示灯及稳压管的作用。R2及LED1组成过载及短路保护电路，LED1兼做过载指示。输出过载（输出电流增大）时R2上压降增大，当增大到一定数值后LED1导通，使调整管的基极电流不再增大，限制了输出电流的增加，起到了限流保护的作用。K1为输出电压选择开关，K2为输出电压极性转换开关。