串聯穩壓電源設計范例6篇

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串聯穩壓電源設計

串聯穩壓電源設計范文1

關鍵詞:直流穩壓電源 線性電源 開關電源 基本類型

一、線性直流穩壓電源

(一)晶體管串聯式直流穩壓電源。其在線性放大狀態工作,具備反應快,電壓穩定度高,負載穩定度高,輸出紋波電壓小,噪聲較小等特點。針對電路技術而言,其控制電路使用元件較少。針對調整管的開關特性,濾波器的高頻性能等要求較少,因此可靠性較高。其最大缺點是工作效率較低。只能通過降低調整管上的壓降,減少調整管上的損耗來提高效率。具體解決策略為:一是PNP和NPN晶體管互補:串聯式穩壓電源輸出電源電流較大時,通常調整管都要接成共集電極的達林頓組合管。因為在晶體管電參數相同情況下在保持電流放大倍數相等的情況下,互補連接的組合調整管的集射極壓降減少了,因而電源的效率得到提高;二是偏置法:一般共集電極組合管集射間的壓降一定程度上取決偏置電流。采用偏置連接法當輸出電流一定時可以有效的提高電源效率;三是開關穩壓器作前置予調節:在輸入-輸出電壓差比較大,輸出電流也比較大的場合,采用開關穩壓器作串聯式穩壓器的前置予調節也是提高電源效率的有效辦法。開關予調節還可以設置在電源變壓器的原邊。

(二)集成線性穩壓器。集成穩壓器在早期市場上應用較多,產量較大,主要分為半導體單片式集成穩壓器、混合式集成穩壓器兩類。兩類集成穩壓器的電路形式、封裝、電壓、電流規格各不相同。集成穩壓器分為定電壓、可調、跟蹤、浮動集成穩壓器多種。然而無論何種形式,其大都由基準電壓源、比較放大器、調整元件即功率晶體三極管和某種形式的限流電路組成。部分集成穩壓器內部還有邏輯關閉電路和熱截止電路。集成穩壓器與由分立元件組成的穩壓器比較,集成穩壓器的優點非常明顯,成本低,體積小,使用方便,性能好,可靠性高。

(三)恒流源網絡穩壓電源。恒流網絡穩壓是串聯穩壓電源的基本特點之一,其能夠有效提高電源穩定性,在集成穩壓器中應用較為廣泛。分立元件組成的串聯穩壓器大都應用了恒流技術。應用晶體管場效應管與恒流二極管等元件能夠實現恒流。恒流二極管在分立元件的串聯穩壓器中應用較為便利。

二、開關直流穩壓電源

開關直流穩壓電源主要指功率調整元件以“開、關”方式工作的直流穩壓電源。早期的磁放大器開關直流穩壓電源是利用鐵芯的“飽和”、“非飽和”兩種狀態進行“開、關”控制,是一種低頻磁放大器。此期間出現的可控硅相控整流穩壓電源也屬于開關直流穩壓電源。之后,高頻開關功率變換技術得以迅猛發展,出現了變換器方式的高頻開關直流穩壓電源。

(一)去除工頻變壓器。去除工頻電源變壓器而采用直接從電網整流輸入方式,是開關電源減少體積和重量的重要舉措之一。去除工頻變壓器已成為當代先進開關電源的基本特點。無工頻變壓器的開關電源與各種有工頻變壓器的直流穩壓電源相比,其具有體積小、重量輕、效率高等優點。開關電源的電路形式已實現多種多樣。從調制技術來看,其包括脈寬調制型、頻率調制型、混合調制型幾類,其中脈寬調制占絕大多數。目前出現了完全無變壓器的開關電源,即連高頻變換器都不需要。這種電源的最大特點是體積還可比現在的無工頻變壓器開關電源小的多,而且沒有繞制的變壓器等器件,能夠集成電路工藝制作。

(二)提高開關電源頻率。現代開關電源的最顯著特點是開關頻率不斷提高,無論是晶體管開關電源、可控硅開關電源、場效應管開關電源,均在實現向高頻化方向發展。隨著功率IGBT和MOSFET的出現,開關電源的工作頻率已從早期典型的20KHz逐步提高到兆赫范圍甚至G赫范圍。

(三)控制電路實現集成。早期開關電源的控制電路由分立元件構成,電路設計和調試維修都較為復雜,不利于開關電源的推廣應用。為了適應開關電源的迅速發展,集成化的開關電源控制電路被研制成功,而且功能日益完善。開關電源控制電路集成化,極大地簡化了開關電源的設計,提高了開關電源的電性能和可靠性,并且具有體積小、成本低等優點。

(四)關鍵元器件高頻化。為適應開關電源快速發展需要,開關電源應用的主要元器件也在快速發展,高頻化是其基本目標。開關電源中的開關元件-功率晶體管、可控硅、場效應管等均在提高工作頻率上發揮著重要作用。特別是功率管IGBT復合管,MOSFET場效應管的出現,最為引人注目,其不僅把開關頻率提高到1MHz-lGHz,并且具有開關特性好、驅動功率小、不存在二次擊穿、避免熱奔等特殊優點。此外,大電流肖特基勢壘的出現極大地改善了低電壓電流開關電源的整流效率,其具有開關速度快、反向恢復時間短,正向壓降地等優點。在濾波過程中,電容器等器件也要在材料、結構工藝諸方面進行研制,以適應開關電源高頻化需求。

(五)實現全數字化控制。開關電源的控制已從模擬控制,模數混合控制,發展為全數字控制階段。全數字控制是未來的發展趨勢所在,并且已在許多功率變換設備中得到廣泛應用。然而,過去數字控制在DC/DC變換器中應用較少。近年來,開關電源的高性能全數字控制芯片已經逐步開發應用,歐美已有多家公司開發并制造出開關變換器的數字控制芯片及軟件。全數字控制數字信號與混合模數信號相比能夠標定更小量,芯片價格較低;針對電流檢測誤差能夠實現精確數字校正,電壓檢測更為精準;能夠實現快速靈活的控制設計等。

串聯穩壓電源設計范文2

【關鍵詞】直流;穩壓電路;原理分析

穩壓電路是指在輸入電壓、負載、環境溫度、電路參數等發生變化時仍能保持輸出電壓恒定的電路。這種電路能提供穩定的直流電源,對各種電子設備能夠穩定工作起到了重要的作用。常見直流穩壓電路主要有四種,分別為:穩壓二極管穩壓電路、串聯晶體管穩壓電路、并聯晶體管穩壓電路和開關型穩壓電路。

一、穩壓二極管穩壓電路

穩壓二極管,又叫齊納二極管,是一種直到臨界反向擊穿電壓前都具有很高電阻的半導體器件。在這臨界擊穿點上,反向電阻降低到一個很小的數值,在這個低阻區盡管流過二極管的電流變化很大,而其兩端的電壓卻變化極小,并且這種現象的重復性很好,從而起到穩壓作用。因為這種特性,穩壓管主要被作為穩壓器或電壓基準元件使用。

圖1為穩壓二極管穩壓電路,由限流電阻RS和穩壓二極管DZ組成。

Us為未穩壓的輸入直流電壓, UO為經過穩壓的直流電壓, RS為DZ的限流保護電阻, 又起電壓調整作用, DZ為穩壓二極管, RL為負載電阻。其工作原理是: 此電路主要利用穩壓二極管的穩壓特性, 即DZ反向導通后其兩端的壓降基本保持不變。當US增大引起RS上的電流增大, 但UO 即DZ兩端的電壓保持恒定不變, 這樣US的增大量全部降在RS上, 以保持UO不變, 反之亦然。在實際應用中RS的特性和DZ的特性對整個穩壓過程起關鍵作用。

這種穩壓電路的工作范圍受穩壓管最大功耗的限制,Iz不能超過一定數值。其關鍵是:在US、RL及UO均為給定的條件下,Rs值的選取應保證在輸入電壓為最大值USmax時,穩定電流Iz和穩壓管允許的功耗不超過規定的最大值;在輸入電壓為最小值時,又能保證Iz不低于最小的穩定電流。

二、并聯晶體管穩壓電路

晶體管是一種固體半導體器件,可以用于檢波、整流、放大、開關、穩壓、信號調制和許多其它功能。晶體管作為一種可變開關,基于輸入的電壓,控制流出的電流,因此晶體管可做為電流的開關。

圖2為并聯晶體管穩壓電路。其中T是調整管、DZ是基準穩壓管,Rs是Dz的限流電阻,RO是負載。這個穩壓電路的輸出電壓約等于穩壓管DZ的穩壓值(實際上要加上T發射結電壓,一般鍺管取0.3V,硅管取0.7V)。這是由于電源在工作時,T發射結導通,發射極電壓與基極電壓連結一致,而基極電壓被DZ穩定在一個固定值。這個電路可以看作T將DZ的穩壓作用放大了β倍,相當于接入一個穩壓值為DZ穩壓值,穩壓效果為β倍DZ穩壓效果的穩壓管。

并聯穩壓電路穩壓性能有所提高,線路也不復雜,其優點是:有過載自保護性能,輸出斷路時調整管不會損壞;在負載變化小時,穩壓性能比較好;對瞬時變化的適應性較好。 但并聯穩壓電路也有比較大的缺點:效率較低,特別是輕負載時,電能幾乎全部消耗在限流電阻和調整管上;輸出電壓調節范疇很小;穩定度不易做得很高。這些固有的缺點很難改進,所以現在普遍利用的都是串聯穩壓電路。

三、串聯晶體管穩壓電路

圖3為簡單的串聯晶體管穩壓電路。調整管T與負載電阻RO相串聯,當由于供電或用電發生變化引起電路輸出電壓波動時,它都能及時地加以調節,使輸出電壓保持基本穩定,因此它被稱做調整管。穩壓管DZ為調整管提供基準電壓,使調整管基極電位不變。RS 是DZ的保護電阻,限制通過DZ的電流,起保護穩壓管的作用。

電路穩壓過程是這佯的:如果輸人電壓US增大,使輸出電壓UO增大時,由于Ub=Uw固定不變,調整管基射集間電壓Ube =Ub-US將減小,基極電流Ib隨之減小,而管壓降Uce 隨之增大,從而抵消了US 增大的部分,使UO基本穩定。如果負載電流IO增大,使輸出電壓UO減小時,由于Ub固定,Ube 將增大,Uce 減小,也同樣地使UO基本穩定。

從上面分析中可以看到,調整管既象是一個自動的可變電阻:當輸出電壓增大時,它的“阻值”就增大,分擔了大出來的電壓;當輸出電壓減小時,它的“阻值”就減小,補足了小下去的電壓。無論是哪種情況,都使電路保持輸出一個穩定的電壓。這種穩壓電路也能輸出較大的電流,而且輸出電阻低,穩壓性能好;電路也易于制作,但其也有輸出電壓不可調等缺點。

四、開關型穩壓電路

基于上述線性穩壓電路的線性穩壓電源雖然電路結構簡單、工作可靠,但它存在著效率低(只有30%-50%)、體積大、銅鐵消耗量大,工作溫度高及調整范圍小等缺點。為解決線性型穩壓電源功耗較大的缺點,研制了開關型穩壓電源。開關穩壓器的轉換率可達60%~85%以上,而且可以省去工頻變壓器和巨大的散熱器,體積和重量都大為減小,具有體積小,效率高的優點。這種開關型電路已在各種電子設備中獲得廣泛的應用。

開關式穩壓電源接控制方式分為調寬式和調頻式兩種,在實際的應用中,調寬式使用得較多,在目前開發和使用的開關電源集成電路中,絕大多數也為脈寬調制型。

開關式穩壓電源的基本電路框圖如圖4所示。 交流電壓經整流電路及濾波電路整流濾波后,變成含有一定脈動成份的直流電壓,該電壓進人高頻變換器被轉換成所需電壓值的方波,最后再將這個方波電壓經整流濾波變為所需要的直流電壓??刂齐娐窞橐幻}沖寬度調制器,它主要由取樣器、比較器、振蕩器、脈寬調制及基準電壓等電路構成。這部分電路目前已集成化,制成了各種開關電源用集成電路??刂齐娐酚脕碚{整高頻開關元件的開關時間比例,以達到穩定輸出電壓的目的。

常用的實現開關控制的方法;有自激式開關穩壓器、脈寬調制式開關穩壓器和直流變換式開關穩壓器等。開關型穩壓電路體積小,轉換效率高,但控制電路較復雜。隨著自關斷電力電子器件和電力集成電路的迅速發展,開關電源已得到越來越廣泛的應用。

參考文獻:

[1]張立榮.一種改進太陽能計算器芯片二極管穩壓電路設計[J],電子與封裝,2012(10).

[2]李向東,劉偉. 串聯型穩壓電路的設計,周口師范高等??茖W校學報[J],2001(09).

串聯穩壓電源設計范文3

【關鍵詞】仿真;虛擬電工電子實驗室;Multisim

1.引言

在現代教育中,實驗教學占有非常重要的地位,它是對學生進行創新素質教育的一個重要手段,也是對學生動手能力培養的必要途徑。

現在,隨著國家對職業教育的重視,學校對各類技術的培訓也逐漸增多。職業類學校對實驗課的教學,在實驗形式、內容上的要求越來越高,而同時在實驗設備、器材、場地、經費的保障相對滯后的情況下,一定程度上影響了學校實驗教學的開展和學生實踐創新能力的培養。虛擬實驗作為傳統實驗的一個必要的有益補充,既能節約大量的教育經費,也可以圓滿地完成實驗教學任務。

所以我們設想來利用“虛擬儀器”、“虛擬器件”在計算機上進行電子電路設計和實驗的新方法。

2.MULTISIM的發展與優勢

3.1.2 電路原理

在學習電工基礎時,最先要學習的就是基爾霍夫定律?;鶢柣舴蚨傻膬热菔牵涸谌我鈺r刻,對于任意節點來說,流入或流出該節點的電流之和為零,電路中任意一個回路的電壓降之和為零。

3.1.4 實驗數據及結論

3.2 電子實驗應用實例-串聯型穩壓電路

3.2.1 要求

(1)建立串聯型穩壓電路.

(2)分析串聯型穩壓電路的性能

3.2.2 電路原理

在穩壓電源電路里,應用的最多、最廣泛的就是串聯型穩壓電源。

串聯型穩壓電源主要由基準電壓產生電路、取樣電路、放大電路和調整環節組成。在實際電路中,為了保證調整管的安全,還必須設有保護電路。在如圖所示的電路中,穩壓管構成的電路作為基準電壓產生電路;R1、R2和RW構成取樣電路;集成運算放大器作為比較放大電路;晶體管為調整管。

電路工作時,經過從輸出電壓取樣—與基準電壓比較-誤差放大-調整管進行調整,完成穩壓的過程。由于調整管和負載電阻串聯,故稱電路為串聯型穩壓電路。

3.2.3 MULTISIM操作步驟

(1)建立如圖3-3-1的串聯型穩壓電源電路。220v的交流電經變壓、整流、濾波進入穩壓環節。電路中,運放采用741,穩壓管采用IN4372A,示波器通道A設為10v/DIV,通道B的輸入設為5v/DIV,選擇DC方式。

(2)打開仿真開關,調節電位器的阻值,將輸出電壓調至5v,利用萬用表來測量輸出電壓和電流,并用示波器來觀察串聯型穩壓電路的輸入輸出波形。

(3)計算該電路的輸出電壓的最大值和最小值,并與理論值進行對比。

3.2.4 實驗結論

4.存在的問題

(1)本文的題目中提到了虛擬實驗室,但論述的內容只是羅列了幾個典型的實驗,簡述了MULTISIM軟件在電工電子實驗方面的應用。但是如果真的構建一個虛擬的實驗室,僅僅靠軟件本身是無法實現的,應配合數據庫的建設和網絡來進行完善。通過網絡不但可以進行在線教學,還可以對實驗進行整體批改和實驗報告的生成。

(2)虛擬的設備和元件并不能完全地代替實物教學,應該是作為一種輔助的實驗設施。應該讓學生會實際操作實物,而對于損耗大、破壞性強的實驗盡量采用虛擬設備。

5.結論

從以上列舉的仿真試驗中可以看出,用MultiSim進行電工電子虛擬實驗非常方便,現象直觀,結果精確。我們認為在職業類學校教學經費不足的情況下,通過仿真實驗可以大大緩解實驗儀器設備不足等問題,提升實驗教學對學生創新能力和實踐能力培養的力度,同時降低實驗教學對客觀物質條件的依賴都有積極的促進作用。

參考文獻

[1]熊偉,梁青.MULTISIM電路設計及仿真應用[M].清華大學出版社,2005,7.

[2]鄭步生.Multisim2001電路設計及仿真入門與應用[M].北京:電子工業出版社,2002.

[3]康華光.電子技術基礎(模擬部分)[M].北京:高等教育出版社.

串聯穩壓電源設計范文4

摘要:《低頻電子技術》是以高職應用電子技術專業的學生就業為導向,按照“以能力為本位,以職業實踐為主線,以項目課程為主體的模塊化專業課程體系”的總體設計要求,以形成掌握低頻電子技術的基本知識和操作技能為基本目標,緊緊圍繞工作任務完成的需要來選擇和組織課程內容,突出工作任務與知識的聯系,讓學生在完成職業任務的過程中,掌握知識、技能;養成適應電子企業的職業素養。

關鍵詞:教學內容;課程設計;組織與安排

一、傳統教學中存在的問題

(一)教材內容安排不合理。有些地方該詳的不詳,該簡的不簡,學生學習難度大,造成厭學情緒。教學內容沒有做好基礎課程與后續專業課程的銜接,也未能針對學生畢業后可能從事的工作進行相應的調整。課程單調,缺少實踐性題目,課程內容大部分比較陳舊,多年的老習題不變,已跟不上時代的要求。

(二)教學方法沒能跟上時代的步伐。一些教師習慣在“粉筆+黑板”的教學模式下發揮其聰明才智,教學方法基本采用灌輸式,他們不熟悉和不適應新的教學方法和教學手段,課堂教學講得過多、過細,并且缺乏新意,沒有給學生充分的思考空間。學生學起來一點興趣也沒有,興趣是最好的老師,沒興趣也就沒有學習的動力。

二、課程設計思路

對電子企業生產一線的元器件檢測、電子產品調試、電子產品開發、測試技術員、物料采購與準備、品質檢驗與管理等崗位群的典型工作任務進行所需低頻電子技術的相關知識和技能的分析,選取“兩級小信號放大電路的組裝與測試”、“正弦波、方波、三角波變換電路的組裝與測試”、“實用音頻功率放大電路的組裝與測試”、“實用直流穩壓電源的組裝與測試”、“實用功放的制作與綜合測試”等五個項目為載體實施教學。項目按照由簡單到復雜,從相對單一到綜合應用的邏輯關系排序。綜合項目以完成一個有實用價值的產品為目標成果,以提高學生學習的興趣和完成工作任務的成就感。

三、教學內容組織與安排

1、會用萬用表測量二極管的電阻,判斷正負極。

2、會分析使用二極管的恒壓降和理想模型。

3、會選用二極管 活動1:二極管參數簡單測試。

活動2:二極管應用電路。

半導體三極管特性及測試 1、會用萬用表測量三極管電阻。

2、會用圖示儀對三極管性能參數進行測試。 活動1:用萬用表測量三極管電阻,判斷極性和性能。

活動2:用圖示儀對三極管性能參數進行測試

兩級放大電路組裝測試 1、會元器件參數測試。

2、會多級放大電路的組裝。

3、會多級放大電路靜態、動態參數的測量。

4、會對多級放大電路進行調整。 活動1:兩級放大電路組裝。

活動2:兩級放大電路性能測試。

活動3:最大不失真輸出信號的測試。

活動4:通頻帶的測試

正弦波、方波、三角波變換電路的組裝與測試 無源濾波電路 1、會半波整流電路的分析和測量。

2、會全波整流電路的分析和測量。 活動1:測量半波整流電路、全波整流電路對輸出信號的影響。

活動2:測量濾波電容容量變化對輸出信號的影響。

活動3:測量濾波方式變化對輸出信號的影響。

有源濾波電路 1、會低通、高通、帶通、帶阻濾波電路的分析和參數測試。 活動1:測量二階低通濾波器頻響特性。

活動2:測量二階高通濾波器頻響特性。

活動3:測量帶通濾波器頻響特性。

音調控制電路 1、會音調控制電路分析。

2、會音調電阻的變化對輸出電壓影響的測量。

3、掌握衰減式、反饋式音調控制電路電路的特性和測試方法。 活動1:測量衰減式音調控制電路在低頻出(100Hz)和高頻處(5KHz)音調電位器的變化對輸出電壓的影響。

活動2:測量反饋式音調控制電路在低頻出(100Hz)和高頻處(5KHz)音調電位器的變化對輸出電壓的影響。

正弦波、方波、三角波變換電路的組裝與測試 1、會元器件特性測試。

2、會電路組裝。

3、會正弦波、方波、三角波變換電路的參數測試。 活動1:正弦波、方波、三角波變換電路的組裝。

活動2:正弦波、方波、三角波變換電路的測試。

實用音頻功率放大電路的組裝與測試 OCL和OTL放大電路 1、能對甲類、乙類、甲乙類功率放大電路的放大性能進行比較。

2、會乙類、甲乙類功率放大電路的最大不失真輸出功率、效率的計算。

3、會OTL、OCL功率放大電路的參數測試。 活動1:OCL功率放大電路的電路連接、靜態工作點調試、最大不失真輸出功率、效率測量。

活動2:OTL功率放大電路的電路連接、靜態工作點調試、最大不失真輸出功率、效率測量。

常用集成功率放大電路 1、了解常用功率放大器。

2、會用LA4100構成功率放大電路。

3、會集成功率放大電路參數的測試。 活動1:LA4100構成的集成功率放大電路的裝接。

活動2:LA4100構成的集成功率放大電路的最大不失真輸出功率、效率和頻響曲線測量。

實用音頻功率放大電路的組裝與測試 1、會元器件特性測試。

2、會電路組裝。

3、會音頻功率放大電路的測試與調整。 活動1:一款實用音頻功率放大電路的組裝。

活動2:一款實用音頻功率放大電路的測試與調整。

實用直流穩壓電源的組裝與測試 串聯型線性直流穩壓電源測試 1、會分析串聯型線性直流穩壓電源電路。

2、會串聯型線性直流穩壓電源性能指標的測試。 活動1:串聯型線性直流穩壓電源性能指標的電路連接。

活動2:串聯型線性直流穩壓電源性能指標的測試(紋波電壓、輸出電阻等)。

線性集成穩壓器 1、掌握常用三端集成穩壓器電路的結構。

2、會三端集成穩壓器電路性能指標的測試。 活動1:三端集成穩壓器電路性能指標的電路連接。

活動2:三端集成穩壓器電路性能指標的測試(紋波電壓、輸出電阻等)。

開關集成穩壓器 1、掌握開關集成穩壓器電路的結構。

2、會開關集成穩壓器電路性能指標的測試。 活動1:開關集成穩壓器的使用及性能指標的電路連接。

活動2:開關集成穩壓器的使用及性能指標的仿真分析(紋波電壓、輸出電阻等)。

實用直流穩壓電源的組裝與測試 1、會元器件特性測試。

2、會電路組裝。

3、會實用直流穩壓電源電路的測試與調整。 活動1:實用直流穩壓電源電路的組裝。

活動2:實用直流穩壓電源性能指標的測試紋波電壓、輸出電阻等)。

通過幾年來的探索和教學實踐,我們在《低頻電子技術》教學內容組織與安排方面取得了一些效果,探索出了一個行之有效的教學方法。但如同科技的進程是無止境一樣,課程的建設也是一個長期、艱巨的過程。在這個長期艱巨的任務中,為達到“讓學生滿意的課程”這一目的,還應有每一時期的階段性建設目標,這就是先建設“合格課程”,再進一步建設“精品課程”,即使某一階段結束了,也還要進一步完善和改進,各個環節也要不斷地補充和修改。我們希望通過持續不斷的努力,使課程建設取得最佳效果,為培養適應時代,具有高素質的技術人才做出應有的貢獻。

文獻參考:

⑴付植桐. 電子技術(第2版)〔M〕北京:高等教育出版社,2004

⑵賈立新. 電子技術課程建設探索與實踐〔J〕電子電氣學報,2004,

串聯穩壓電源設計范文5

一、教學做合一課程的內涵

教學做合一教學模式,是陶行知先生所創建的“生活教育”理論體系中最富有建設性、最具有可操作性的分支理論。教學做一體化教學模式,是通過設計和組織,將理論教學與實踐教學有機融合于一體的一種教學模式。一體化教學模式應該充分體現“以學生為中心,以教師為主導,以培養學生的技能為目標”的教學理念,師生雙方共同參入教學的全過程,在教中學、學中做,做中學,融教、學、做于一體。筆者通過在教學一線的實踐探索經歷,來介紹航空電子技術與應用課程在教學做合一教學模式下項目———串聯穩壓電源的制作的具體實施過程。

二、串聯穩壓電源項目的教學過程及內容

通常對于原理圖的學習對高職院校的學生是一個難點,傳統教學按照半導體二極管、三極管等等的介紹完了之后,學生仍然不能識讀原理圖。教學做合一的方法運用到原理圖的識別這個知識點時,筆者采用倒推法教學,先給出原理圖,讓學生先查找、歸納元器件,進而帶著問題學習圖中元器件性能,識讀單元電路,最終完成原理圖的學習任務。下面介紹項目具體如何通過5個任務模塊進行實施。

1、任務一元器件符號的認知如圖一所示,學生先查找元器件符號、歸納元器件的種類,并且列表,教師分類講解這些元器件,使學生帶著問題學習元器件性能及作用。比較傳統教學,學生學習興趣大大增強了。

2、任務二單元電路的認知學生學習完元器件的認知后,老師把圖一勾出原理圖中的單元電路:橋式全波整流電路、電容濾波電路、調整電路、基準電路、取樣電路。讓后引導學生逐一學習,畫出每部分單元電路處理后的信號波形,講解清楚電路的原理圖結構。

3、任務三元器件的識別與檢測參照原理圖一,以小組為單位發放電路板中所需要的元器件,進行元器件的識別與清點學習任務。通過元器件的識別完成元器件符號與實際元器件的對照,然后結合元器件的性能與作用,進行元器件檢測的教學任務。

4、任務四電路板的安裝與焊接指導學生按照工藝要求進行電路板的安裝:小功率元件貼底板安裝,色環電阻順序一致,先裝配矮的元件再裝配高的元件,元件安裝前必須先矯形,有極性的元器件安裝前必須要注意正負極等等。這些工藝要求在任務實施的過程中以投影的方式打出來,提醒學生邊做邊學。電路板的焊接需要學生由老師指導焊接要領練習4學時再進行項目電路板的焊接。

5、任務五電路板的調試與參數測試電路板安裝完成之后,引導學生對電路板的好壞進行調試,并對電路中關鍵參數進行測量。直流穩壓電源的調試需要外接變壓器輸出12伏交流電對電路進行供電,整流濾波后輸出15伏的直流電,經過取樣電路中RP1中心抽頭的調節可以實現輸出8-14伏可調的直流電壓。根據這些基本參數,引導學生找到電路板上對應點進行測試。

三、串聯穩壓電源項目的實施結果及評價

串聯穩壓電源設計范文6

論文關鍵詞:穩壓電源,干擾,抑制,設計

電源是智能大廈各種電子設備必不可少的重要組成部分。電源性能的優劣直接影響電子系統的性能指標。由于智能大廈中電子計算機、微處理器以及其它電子儀器設備普遍存在絕緣強度低、對供電電源的質量要求高、過電壓耐受能力差等弱點,一般都承受不了±5 V電壓波動,使得這些高靈敏的電子系統在運行時,經常出現程序運行錯誤、數據錯誤、時間錯誤、死機、無故重新啟動甚至造成用電設備的永久性損壞,因而造成巨大損失。

1 穩壓電源的干擾方式

智能大廈穩壓電源的干擾主要包括電磁干擾和射頻干擾。電磁干擾的縮寫是“EMI”,而“RFI”是射頻干擾的縮寫。長期以來,一直有過分強調開關型電源固有emi的傾向,而忽視了線性電源產生電氣噪聲的可能。因為開關電源工作時,其內部的電壓和電流波形都是以非常短的時間上升和下降的,所以開關電源本身是一個射頻干擾源;另一方面是由于片面的認為線性電源的各部分都工作于平滑狀態,實際上,線性電源也產生開關瞬變。另外若按噪聲干擾源種類來分,可分為尖峰和諧波干擾兩種;若按耦合通路來分,可分為傳導干擾和輻射干擾兩種。

2 穩壓電源中的干擾源

3.1 智能大廈開關電源中開關管工作時產生的諧波干擾

在智能大廈開關電源中,功率開關管在導通時流過較大的脈沖電流。例如反激型變換器的輸入電流波形近似為三角波,而正激型、推挽型和橋式變換器的輸入電流波形在阻性負載時近似為矩形波,其中含有豐富的高次諧波分量。利用傅氏級數分解上述電流波形可知:近似矩形波電流高次諧波分量的振幅是以20db每十倍頻的速率下降;近似三角波電流高次諧波分量的振幅是以40db每十倍頻的速率下降。因此,正激型、推挽型和橋式變換器的諧波干擾比反激型變換器大些。當采用零電流和零電壓開關時,這種諧波干擾將會很小。另外功率開關管在截止期間,高頻變壓器繞組漏感引起的電流突變,也會產生尖峰干擾。

3.2 智能大廈交流輸入回路產生的干擾

無工頻變壓器的開關電源輸入端整流管在反向恢復期間也會引起高頻衰減振蕩產生干擾。一般整流電路后面總要接比較大的平滑濾波電容,因而整流管的導通角較小,會引起很大的充電電流,使交流輸入側的交流電流發生畸變,影響了電網的供電質量。另外,平滑濾波電容的等效串聯電感也有較大的影響。開關電源產生的尖峰干擾和諧波干擾能量,通過開關電源的輸入輸出線傳播出去而形成干擾和干擾的再輻射;而諧波和寄生振蕩的能量,通過輸入輸出線傳播時,都會在空間產生電場和磁場。這些電磁場也會干擾附近的電子設備。

3.3 高壓電源中的電噪聲

高壓電源也傳播和輻射電氣噪聲。這種與電壓有關的噪聲,從幾千伏開始出現,當電壓高達幾十千伏時變得更加明顯。高壓整流堆的“輻射”是這種噪聲來源之一。這種噪聲主要包含射頻能量,它是因組成整流堆的許多二極管的迅速通斷而產生的。第二種情況是高壓電源特有的電暈。電暈是氣體的電離。電暈放電激發由電路寄生參數引起的各種諧振,并經常產生雜亂的背景噪聲干擾。這種干擾不是連續的,而是隨溫度、大氣狀況和電源使用方法的變化而改變。

4 智能大廈電源抑制干擾的基本方法

干擾源、傳播途徑和受擾設備是智能大廈電源形成電磁干擾的三要素,因而抑制智能大廈電源中電磁干擾也應該從這三個方面著手。首先應該抑制干擾源,直接消除干擾原因;其次是消除干擾源和受擾設備之間的耦和輻射,切斷電磁干擾的傳播途徑;三是提高受擾設備的抗擾能力,降低對噪聲的敏感度。

(1)關電源本身就是一個電磁干擾發生源,產生電磁干擾的主要原因是電壓和電流急劇變化。因此需要盡可能地降低電路中電壓和電流的變化率(du/dt、di/dt)。通過增大開關時間,降低開關頻率的辦法可以減少電磁干擾,但這些辦法都與開關電源體積小的特點相違背。近年來,已經研制成功的諧振式、準諧振式、PWM控制的軟開關等功率變換器使功率開關在電壓或電流過零時關斷和開通,從而不僅降低了開關的動態損耗,也減少了電路中的動態du/dt、di/dt,抑制了電路中的電磁干擾強度。

(2)采用屏蔽技術可以有效的抑制開關電源的電磁輻射干擾。屏蔽的基本思想就是把電磁干擾波引到阻抗比波阻抗低得多的屏蔽導體表面上。在這種情況下電磁波的一部分能量被導體反射,一部分被導體吸收,只有少部分穿過屏蔽層。通常所說的電場容易被較薄的金屬壁或隔板反射,甚至在塑料表面噴涂一層導體也能有效的反射電磁波。雖然屏蔽作用主要依靠反射,但是吸收作用也隨頻率和這種電屏蔽層的厚度增加而增加。

(3)優化電路設計結構。電路結構緊湊,元件小巧和采用印刷電路為特點的現代電源裝置比老設備優越得多。在老式設備中,過長的連線起了諧振回路(或“天線”)的作用。因此增加了來自二極管(或開關管)的電磁干擾。一般來說,反向恢復特性所包圍的那部分面積越小,整流過程開關瞬變產生的電磁干擾所帶能量越少。因此在電路設計中,一定要考慮整流電路在滿足散熱條件下,盡量縮短線路,減少空間。

參考文獻:

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