可调直流稳压电源的制作与调试教案

集成稳压电路 实物展示：㈠稳压电路概述 稳压二极交流电经过整流、滤波后转换为平滑的直流电，但由于电网电压或负载管 的变动，使输出的平滑直流电也随之变动，因此，仍然不够稳定。为适用于 精密设备和自动化控制等，有必要在整流、滤波后再加入稳压电路，以确保 当电网电压发生波动或负载发生变化时，输出电压不受影响，这就是稳压的 概念。 完成稳压作用的电路称为稳压电路或稳压器。 ㈡集成稳压电路 ⒈固定输出式三端集成稳压器 实物展示：三端集成固定输出式三端集成稳压器有三个引出端，即接电源的输入端、接负载稳压器 的输出端和公共接地端，其电路符号和外形如图1-18所示。 常用的固定输出式三端集成稳压器有CW78××和CW79××等两个系列， 78系列为正电压输出，79系列为负电压输出，其电路如图1-19所示。 固定输出式三端集成稳压器型号由五个部分组成，其意义如下： C W XX L XX │ │ │ │ └────── 输出电压，如“06”表示输出电压为6V │ │ │ └─ 输出电流：L为0.1A，M为0.5A，无字母为1.5A │ │ └─ 产品序号：78为正电压输出，79为负电压输出 │ └─ 稳压器 └─ 国标 基础知识 2

图1-19 固定输出式集成稳压电路接线图 实物展示 ⒉可调式三端集成稳压器 可调式三端集成稳压器不仅输出电压可调节，而且稳压性能要优于固定 式，被称为第二代三端集成稳压器。 可调式三端集成稳压器也有正电压输出和负电压输出两个系列： CW117× / CW217× / CW317×系列为正电压输出，CW137× / CW237× / CW337×系列为负电压输出，其外形和引脚排列如图1-20所示。 可调式三端集成稳压器型号也是由五个部分组成，其意义如下： C W X XX X │ │ │ │ └────── 输出电流：L为0.1A，M为0.5A，无字母为1.5A │ │ │ └─ 产品序号：17为正电压输出，37为负电压输出 │ │ └─ 产品序号：1为军工，2为工业、半军工，3为一般民用 │ └─ 稳压器 └─ 国标 3

图1-18 固定输出式三端集成稳压器

图1-20 可调式三端集成稳压器外形和引脚排列图 可调式集成稳压电路如图1-21所示。图中电位器RP和电阻R1组成取样电阻分压器，接稳压电源的调整端（公共端）①脚，改变RP可调节输出电压UO的高低，。可在1.25～37V范围内连续可调。在输入端并联电容C1，旁路整流电路输出的高频干扰信号；电容C2可以消除RP上的纹波电压，使取样电压稳定；电容C3起消振作用。 图1-21 可调式集成稳压电路接线图 工作步骤 步骤一：电路制作与调试 结合演示讲解 结合演示讲解，并开展实训 4

在单孔印制电路板上正确焊接如图l-22所示的可调集成稳压电源电路， 完成电路安装与焊接的电路实物图如图1-23所示。 图l-22 可调集成稳压电源电路原理图 图l-23 可调集成稳压电源实物图 相关链接 兴趣发展 实物展示 相关链接 焊接工具和材料 ㈠电烙铁 5

电烙铁可分为外热式和内热式两种，如图1-24所示。 按电烙铁的功率来分类，通常有15W、20W、25W、35W、50W、75W和100W等。 一般焊接半导体及小型电子元件，应选用15W～25W的电烙铁； 对于焊接较特殊的器件（如MOS电路），应选用内热式20W～25W的电烙铁，且电烙铁的外壳要有良好接地； 焊接大型元件或焊接面积较大场合，可选用40W的电烙铁； 焊接金属底板、粗地线等热容量大的器件，则需用75W及以上的电烙铁。 图l-24 电烙铁 新电烙铁使用前应将烙铁头锉干净，可按照工作需要锉成一定形状，如楔形、圆锥形、角锥形、斜面形、平顶形等。 待通电加热后，先上层松香，再挂一层锡，防止长时间加热因氧化而被“烧死”，不再“吃锡”。 长时间使用的电烙铁，不焊接时可将电源电压调低一些，避免烙铁头“烧死”。 各种烙铁架的外形如图1-25所示。 6

结合演示讲解 实物展示

㈡焊锡 图1-26 焊锡和助焊剂 实物展示 ㈢助焊剂 焊接过程中常需要使用助焊剂。常用的助焊剂有松香、松香酒精溶液、 焊油、焊锡膏等。 松香（见图1-26(b)）和松香酒精溶液属中性焊剂，不腐蚀电路元件和影 响电路板的绝缘性能，助焊效果好，因此使用较多。 为了去除焊点处的锈溃，确保焊点质量，有时也采用少量焊油或焊锡膏， 因它们属于酸性助焊剂。对金属有腐蚀作用；因此，焊接后一定要用酒精将 焊点擦洗干净，以防损害印制电路板和元器件引线。 观看视频 多媒体资源 演示元器件成形、焊接工具、材料和手工焊接技术。 结合演示步骤二：电路的调试与测量 讲解，并开展实训 完成电路的连接并经检查无误后，方能在输入端接通16V交流电源，进 行调试与测量。 ⑴万用表选择直流电压50V挡，黑表笔接地（直流电源负端），红表笔 图1-25 各种烙铁架 7

⑵万用表选择直流电压10V挡，黑表笔接地（直流电源负端），红表笔 接LM317的1脚，同时用螺丝刀调节电位器RP的电阻值，1脚的电位应均 匀地变化；将1脚的电位变化范围记录于表1-5中。 ⑶万用表选择直流电压50V挡，黑表笔接地，红表笔接LM317的2脚， 同时用螺丝刀调节电位器RP的电阻值，2脚的电位应在1.25～21V之间均匀 地变化；将2脚的电位变化范围记录于表1-5中。 表1-5 可调集成稳压电路测量记录 测试项目 测量值 / V 的3脚电位值 的1脚电位变化值 的2脚电位变化值 相关链接 兴趣发展 相关链接 可调式三端集成稳压器使用注意事项 可调式三端集成稳压器在使用时应注意以下几点： ⑴整流电路输入的交流电压不能过高或过低。当市电电压波动出现高峰 时，将使整流器出现高压脉冲，容易损坏集成稳压器；当市电电压波动出现 最低值时，必须保证集成稳压器的输入电压高于输出2~3V，否则不能保证 稳压器正常工作。 ⑵可调式三端集成稳压器的引脚不能接错，同时要注意接地端不能悬 空，否则容易损坏稳压器。 ⑶可调式三端集成稳压器CW317在不加散热片时功耗仅能承受1W左 右，当加装散热片时功耗可承受20W，因此需在集成稳压器上加装散热片， 面积为200mm×200mm即可。 ⑷当集成稳压器的输出电压大于25V或输出端的滤波电容大于25µF时， 稳压器需外接保护二极管（如图1-22中的VD5），以防止滤波电容放电，引 接LM317的3脚，将3脚的电位值记录于表1-5中。 8

起集成稳压器损坏。 阅读材料 稳压二极管稳压电路 ㈠稳压二极管及其特性 稳压二极管是用特殊工艺制造的硅二极管，工作在二极管伏安特性曲线的反向击穿区域，其伏安特性曲线如图1-27所示。从图可见，当反向电压U较小时，其反向电流Iz很小；但若反向电压U增加达到某一值（图中的A点）时，反向电流iz开始急剧增加，进入反向击穿区域；此时反向电压U若有微小的增加（Δuz），就会引起反向电流Iz的急剧增大（Δiz），即反向电流大范围的变化（Δiz）而反向电压却几乎不变（Δuz）。稳压二极管就是利用这一特性在电路中起稳压的作用。 图1-27 硅稳压二极管的伏安特性曲线 硅稳压二极管的电路符号如图1-28所示，文字符号用“VZ”表示。 课外阅读 知识拓展 9

㈡稳压二极管的主要参数和使用 ⒈稳定电压Uz——是指稳压二极管在正常工作状态下两端的反向击穿 电压值。 ⒉稳定电流Iz——是指稳压二极管在稳定电压Uz下的工作电流。 ⒊最大耗散功率PzM——是指稳压二极管的稳定电压Uz与最大稳定电流 IzM的乘积。在使用中若超过PzM ，稳压管将被烧毁。 ⒋温度系数——通常稳压值Uz高于6V的稳压二极管是具有正温度系 数，稳压值低于6V的稳压二极管是具有负温度系数，稳压值在6V左右的 稳压管温度系数最小。由于硅材料管的热稳定性比锗材料管好，所以一般采 用硅材料制作稳压二极管。 ㈢稳压二极管稳压电路 ⒈.电路结构 图1-29 稳压二极管稳压电路 基本的稳压电路如图1-29所示。电路由稳压二极管VZ和电阻R组成。 稳压二极管V的作用是稳定输出电压UL ，使UL 限制在稳压二极管的稳定 电压值Uz 上；限流电阻R的作用是限制通过稳压二极管的稳定电流Iz不超 过最大的允许值，并使输出电压UL 趋向稳定。 ⒉工作原理 图1-28 硅稳压二极管图形符号 10

高，并引起稳压二极管V的两端电压Uz增加，输出电压UL也增加。根据稳 压二极管的反向击穿特性，当反向电压U若有微小的增加（ΔUZ），就会引 起反向电流IZ的急剧增大（ΔIZ）；因此IZ显著增加，导致通过限流电阻R 的电流及其压降增大，从而使输出电压UL下降，保持稳定。其过程可描述 为：电网电压↑→u1↑→u2↑→电容C两端电压UC↑→输出电压UL↑→IZ↑→I↑→ 电阻R两端压降UR↑→输出电压UL↓。 ⑵当负载电阻RL 增大时，使输出电流IL 减小，通过限流电阻R的电流 及其压降都减小，并引起稳压二极管VZ的两端电压UZ 增加，输出电压UL 也增加。根据稳压二极管的反向击穿特性，反向电流IZ 将迅速升高，即IZ 增大；若IZ的增加量与IL 减小量近似相等时，则通过限流电阻R的电流I 及其压降UR都基本维持不变，从而使输出电压UL保持稳定。其过程可描述 为：负载电阻RL ↑→IL ↓→I↓→电阻R两端电压UR↓→输出电压 UL↑→IZ↑→I↑→UR ↑→输出电压UL↓。 ⑶当电网电压下降或负载电阻RL 减小变化时，其稳压过程与上述相反。 该电路由于稳压二极管与负载并联，所以称为并联型稳压电路（前面介 绍的集成稳压电路由于集成三端器与负载串联，所以称为串联式稳压电路）。 其优点是采用元件比较少，电路结构比较简单，有一定的稳压效果；但输出 电压不能任意调节，稳压性能较差，因此适用于要求不高的场合。在实际使 ⑴当电网电压升高时，使u1、u2、整流和滤波电路的输出电压都随之升 用中，若用一个稳压二极管的稳压值达不到要求时，可以采用两个或两个以上的稳压二极管串联使用。 练习 练习题 填空14,15,16；选择15,16；判断7,8,9,10 小结 1. 交流电经过整流、滤波后变为平滑的直流电，但由于电网电压的波动或负载的变化会使输出的直流电压随之变化而不够稳定。需要在整流、滤波后再加入稳压电路以保证输出直流电压的稳定。 2. 可采用单片式三端集成稳压器组成集成稳压电路。三端集成稳压器有固定输出和可调输出、正电压输出和负电压输出之分。 11

布置作业 练习题 综合8 直流稳压电源电路板 实训报告 12