1、精選優質文檔-傾情為你奉上· 項目1 直流穩壓電源分析與調試教學導航教知識重點1直流穩壓電源的組成及工作原理； 2整流電路組成及工作原理；3三端集成穩壓器； 4二極管的構成及應用知識難點1整流電路組成及工作原理；2三端集成穩壓器的選擇與使用推薦教學方式將直流穩壓電路分解為不同模塊的電路，通過制作與測試，讓學生掌握儀器設備的使用和元器件的識別，并通過測試結果引入理論分析，然后通過理論學習指導學生調試電路中出現的問題，加深對理論的認識。建議學時16學時學推薦學習方法 從簡單任務入手，通過器件的檢測與識別、直流穩壓電源各組成電路的制作、測試與調試，逐步掌握直流穩壓電源各部分的工作原理，最終

2、學會直流穩壓電源的相關知識，并能根據輸出電壓要求選擇合適的器件。必須掌握的理論知識1直流穩壓電源電路的組成及工作原理；2二極管的特性及應用；3三端集成穩壓器必須掌握的技能1萬用表、示波器等儀器的使用；2二極管、變壓器、電解電容和集成穩壓器的識別與檢測；3直流穩壓電路各部分電路的分析與調試項目描述一般電子設備都采用直流供電，將交流電轉變為直流電的設備稱為直流穩壓電源。本項目制作一個輸出電壓為+12V的直流穩壓電源，原理圖如Error! Reference source not found.所示，制作完成的電路如Error! Reference source not found.所示。圖1-1 直

3、流穩壓電源電路圖變壓電路整流電路濾波電路穩壓電路圖1-2 直流穩壓電源實物圖項目所用的元件清單如Error! Reference source not found.所示。表1-1 直流穩壓電源元件清單序號元件代號名稱型號及參數功能1CT電源輸入線5A/250V220V交流電輸入2T變壓器220V/12V變壓：220V變為12V交流電3 VD1、VD2、VD3、VD4二極管1N4007構成橋式整流電路：將12V交流電變換為脈動直流電4C1電解電容2200F/50V濾波：濾除脈動直流電中高頻交流成分5IC三端集成穩壓器L7812CV穩壓：將平滑直流電變換為穩定直流電6C2瓷介電容0.33F濾波：濾

4、除脈動直流電中高頻交流成分7C3瓷介電容0.1F濾波：減小輸出端電壓波動8C4電解電容100F/25V濾波：減小輸出端電壓波動9R電阻1k負載。限流：保護發光二極管10VD5二極管1N4007保護：防止過壓，導致穩壓器損壞11VD6發光二極管LED-3狀態指示12S1、S2、S3單刀單擲開關控制電路的通、斷，便于調試13排針、排母、杜邦線引出作為測試點，便于替換元器件u 項目分析本教程后續各個項目的電路中都需要直流穩壓電源供電，而發電廠、變電站輸送的是交流電，這就需要將交流電變成直流電。本項目制作的是一種單相小功率直流穩壓電源，能夠將交流電轉換成直流電。該直流穩壓電源由變壓電路、整流電路、濾波

5、電路、穩壓電路四部分構成，在制作和調試過程中按照信號流向，從二極管的識別與檢測、整流電路制作與分析、濾波電路制作與分析，到穩壓電路制作與分析，逐步完成直流穩壓電源的制作。在此過程中，對直流穩壓電源電路各部分的工作原理、參數計算、元件選取與識別、電路調試等方面進行講解和介紹。u 知識目標1理解直流穩壓電源的基本組成、工作原理和電路中各元器件的作用；2掌握二極管的結構、符號、分類和作用；3理解單相整流電路的組成及工作原理；4理解濾波電路的組成及工作原理；5熟悉常見集成穩壓器特性及應用電路。u 能力目標1 能使用萬用表檢測變壓器、二極管、電解電容、整流橋堆等元器件；2 會查閱二極管、穩壓器等器件用戶

6、手冊資料，并根據要求選取適當的器件；3 能按電路圖安裝、制作和調試直流穩壓電源；4 能對電源參數進行測量；5 能對直流穩壓電路典型故障進行分析、判斷和處理。直流穩壓電源簡介單相小功率直流穩壓電源一般由變壓、整流、濾波、穩壓四部分組成，如Error! Reference source not found.所示。220V/50Hz的交流電經過變壓器降壓到一定的大小后，通過整流電路將其輸出的交流電轉變為脈動的直流電，然后通過濾波電路將脈動的直流電轉變為較平滑的直流電，最后通過穩壓電路，將平滑的直流電轉變為穩定的直流電輸出。圖1-3 直流穩壓電源組成框圖1. 變壓電路將220V/50Hz的交流電轉換為

7、適當大小的交流電，一般采用降壓變壓器電路。2. 整流電路將極性變化的交流電轉變為極性單一的脈動直流電，常采用二極管整流電路。3. 濾波電路濾除整流后脈動電壓中的交流成分，將脈動的直流電轉變為平滑的直流電，常采用電容、電感及其組合電路。4. 穩壓電路將平滑的直流電轉變為穩定的直流電，使其基本不受電網電壓波動和負載電阻變化的影響，小功率穩壓電源常采用集成三端穩壓器電路。1.1 二極管識別與檢測在直流穩壓電源的整流電路中，實現整流功能的器件是二極管。在分析和測試整流電路之前，先學習二極管相關的知識。1.1.1 器件認知與測試1二極管器件認知半導體二極管又稱晶體二極管，簡稱二極管。根據功能和結構分為不

8、同的類型，常用二極管器件的外形及封裝形式如圖1-4所示。整流二極管穩壓二極管開關二極管變容二極管發光二極管光電二極管圖1-4 常見的二極管由于功能不同，二極管外形各異，但內部結構基本相同，二極管結構示意圖如Error! Reference source not found.（a）所示。將PN結用外殼封裝起來，并在兩端加上電極引線就構成了半導體二級管。其中，從P區引出的電極稱為陽極（或正極），用“a”表示（或用“+”表示），從N區引出的電極稱為陰極（或負極），用“k”表示（或用“”表示）。電路符號如Error! Reference source not found.（b）所示。 （a）二極管結構

9、示意圖 （b）二極管電路符號圖1-5 二極管結構及電路符號2二極管極性識別與質量檢測二極管極性的識別可通過以下三種方法來判斷：1） 通過標記來識別極性。如果外殼上有二極管的符號標記，則標有三角形箭頭的一端為正極，另一端為負極.。如果二極管有色環或色點標志，則色環或色點的一端為陰極，另一端為陽極，如Error! Reference source not found.所示。該方法簡單，但是無法判斷二極管的質量好壞。 圖1-6 二極管識別2） 用數字萬用表判斷極性與好壞。將數字萬用表測量檔位選擇“二極管”檔（萬用表的使用方法可以參照本章附錄），將紅、黑表筆分別接二極管的兩個引腳。若顯示為“| .”或

10、“0L”（溢出），如Error! Reference source not found.（b）所示，說明測得是反向特性。交換測試筆再次測試，則應出現數值，此數值是以小數表示的二極管正向壓降值，如Error! Reference source not found.（a）所示。由此，可判斷二極管的極性和二極管的材料。顯示正向壓降值時紅表筆所接引腳為二極管的陽極，黑表筆所接引腳為二極管的陰極，正向壓降為0.2V左右為鍺二極管，0.7V左右為硅二極管。若正、反向測量所得壓降值均顯示“0V”，說明二極管內部短路；若正、反向測量所得壓降值均顯示“|.”，說明二極管開路失效。測試你當前所用的二極管相關值并填

11、入Error! Reference source not found.中。二極管檔位二極管檔位 （a）正向測量 （b）反向測量圖1-7 數字萬用表判別二極管極性與質量表1-2 二極管檢測數據電壓 型號正向壓降反向壓降材料判斷（硅/鍺）質量判斷1N40073）用指針式萬用表判斷極性與好壞將指針式萬用表置于電阻檔的R´100或者R´1k檔位（指針式萬用表的使用方法可以參照本章附錄），兩表筆交換測量二極管的電阻值。如果二極管性能良好，則兩次測量電阻值必然出現一大一小的顯著區別，且大的一次趨于無窮大，小的為正向電阻，大的為反向電阻。由此可斷定二極管兩端的極性，即當測得阻值較小時，黑

12、表筆接的那一端為二極管的正極（注意：指針式萬用表電阻檔的紅表筆接內電池的負極，黑表筆接內電池的正極），如Error! Reference source not found.所示。如果測得的二極管正、反向電阻都很小，說明二極管已經失去了單向導電作用。如果正、反向電阻都很大，則說明二極管內部已經斷路。 圖1-8 指針式萬用表判別二極管極性與質量表1-3 二極管檢測數據阻值 型號正向電阻反向電阻電阻檔位質量判斷1N40073二極管特性測試接直流電源測試用排針1）單向導電性測試電路排針電阻排母 （a）原理圖 （b）測試實物圖圖1-9 二極管特性測試電路圖首先按照前面所講的方法對本次測試所用的二極管的極

13、性和質量進行判斷，然后在萬能板上按Error! Reference source not found.（a）原理圖進行電路焊接。為了按直流穩壓電源四部分電路逐步增加完成，在焊接前要注意電路的布局，二極管與電阻之間的距離要遠一些，為濾波電路和穩壓電路預留空間，并通過使用排母和排針來增加電路板的擴展性，方便串入或并入萬用表，測量電流或電壓，具體測試電路實物如Error! Reference source not found.（b）所示。2）二極管單向導電性測試（1）打開直流電源，設置電源輸出為5V，關閉電源。用杜邦線連接Error! Reference source not found.（b）中的

14、兩個排針，然后將直流電源輸出端接到測試電路輸入端，再接通電源。此時UI = 5V，二極管兩端所加的電壓為正向電壓，用萬用表直流電壓檔測量輸出電壓的大小UO= _V，測量二極管兩端的電壓UVD=_V。結論：當二極管兩端所加電壓為正向電壓時，二極管將_（導通/截止）。（2） 保持步驟（1），關閉電源，將電源反接到電路輸入端，即電源正極結電路的負極輸入端，電壓負極接電路正極輸入端，再打開電源。此時二極管兩端所加的電壓為反向電壓UI = -5V，用萬用表測得UO=_V，UVD=_V。從以上測試結果知：當二極管兩端所加電壓為反向電壓時，二極管將_（導通/截止）；當二極管兩端所加電壓為反向電壓時，二極管將

15、_（導通/截止）；二極管具體_性，且正向導通時，導通電壓降約為_V。 思考：（1）二極管的導通與截止狀態與開關器件有何異同？（2）二極管為什么具有單向導電性？（3）利用該焊接完成的電路能否測量二極管的伏安特性？1.1.2 二極管相關知識在前面的測試中我們可以得出二極管具有單向導電性的結論，即二極管陽極接電源正極，陰極接電源負極，此時二極管導通，反之，則二極管截止。二極管為何有這個特性？這要從制造二極管的材料開始講起。1半導體基礎知識二極管是由半導體材料構成。半導體是導電性能介于導體與絕緣體之間的一類物質。半導體具有熱敏性、光敏性和摻雜性。常用的半導體材料有硅（Si）、鍺（Ge）、硒（Se）和砷

16、化鎵（GaAs）等，半導體可以分為本征半導體和雜質半導體。1）本征半導體純凈的具有晶體結構的半導體稱為本征半導體。當溫度上升或受到光照時，部分價電子獲得足夠的能量，從而掙脫共價鍵的束縛變成自由電子，電子帶負電。與此同時，失去價電子的原子在該共價鍵上留下一個空位，這個空位稱為空穴，空穴帶正電。在“熱激發”條件下，本征半導體中的電子和空穴是成對產生的；當電子和空穴相遇“復合”時，也成對消失；電子和空穴均能自由移動，電子和空穴都是載流子。如Error! Reference source not found.所示。 圖1-10 本征半導體結構圖2）雜質半導體在本征半導體中摻入少量合適的雜質元素，使其導

17、電性能發生顯著變化后所形成的半導體稱為雜質半導體。根據摻入雜質元素的不同，雜質半導體可分為P型半導體和N型半導體。（1）P型半導體P型半導體是在本征半導體中摻入微量的三價元素（如硼、銦等）而形成的。P型半導體的示意圖如Error! Reference source not found.所示。由于雜質的摻入，使得空穴的數目遠大于自由電子數目，成為多數載流子（簡稱多子），自由電子則為少數載流子（簡稱少子）。 圖1-11 P型半導體圖1-12 N型半導體（2）N型半導體 N型半導體是在本征半導體中摻入微量的五價元素（如磷、砷等）而形成的。N型半導體的示意圖如Error! Reference sour

18、ce not found.所示。由于雜質的摻入，使得自由電子的數目遠大于空穴數目，成為多數載流子，空穴為少數載流子。半導體中多子的濃度取決于摻入雜質的多少，摻入雜質越多，濃度越高，導電性能越強，少子的濃度與溫度密切相關。3）PN結單純的一塊P型半導體或N型半導體，只能作為一個電阻元件。但如果采用不同的摻雜工藝，將P型半導體和N型半導體制作在同一塊硅片上，在它們的交界面就形成PN結。PN結具有單向導電性，二極管的核心就是一個PN結。（1）PN結的形成P區和 N區中的多數載流子存在一定的濃度差，濃度差使多子向另一邊擴散，如Error! Reference source not found.（a）所

19、示；擴散中當電子與空穴相遇時，會發生復合而消失，必然在交界面兩側留下不能移動的正、負電荷區，從而產生了內電場；內電場將阻止多子擴散而促進少子漂移；當擴散與漂移達到動態平衡時，交界面上就會形成穩定的空間電荷區（或勢壘區、耗盡層），PN結就形成。如Error! Reference source not found.（b）所示。（a）載流子的擴散運動（b）平衡狀態下的PN結圖1-13 PN結的形成（2）PN結單向導電性如Error! Reference source not found.（a）所示，P區接高電位，N區接低電位，稱為正向偏置，此時空間電荷層變窄，內電場變弱，擴散運動大于漂移運動，正向電

20、流很大（多子擴散形成）， PN 結呈現為低電阻，稱為正向導通。如Error! Reference source not found.（b）所示，P區接低電位，N區接高電位，稱為反向偏置，此時空間電荷層變寬，內電場增強，漂移運動大于擴散運動，反向電流很小（少子漂移形成）， PN 結呈現為高電阻，稱為反向截止。反偏電壓在一定范圍內，反向電流基本不變（也稱為反向飽和電流）。（a）PN結加正向電壓 （b）PN結加反向電壓圖1-14 PN結的單向導電性在PN結的的兩端引出金屬電極，外加玻璃、金屬或用塑料封裝，就做成了二極管，所以二極管具有單向導電性。2二極管的伏安特性二極管的伏安特性就是流過二極管的電流

21、I與加在二極管兩端的電壓U之間的關系曲線，用I-U直角坐標系描述出來，就是二極管的伏安特性曲線，普通二極管的伏安特性曲線如Error! Reference source not found.所示。死區：當正向電壓很小時，正向電流幾乎為零死區（OA段）。使二極管開始導通的臨界電壓稱為開啟電壓Uth。一般，硅管Uth0.5V，鍺管Uth0.1V。反向擊穿區：當反向電壓增大到某一數值時UBR，反向電流急劇增加。反向截止區：在一定的反向電壓范圍內，反向飽和電流幾乎為零。正向導通區：當正向電壓大于開啟電壓Uth且通過非線性區（AB段）后，電流隨著電壓近似指數規律變化。硅管的導通壓降為0.7V，鍺管的導通

22、壓降為0.3V。圖1-15 二極管伏安特性曲線在二極管的伏安特性曲線圖中，可以分為正向特性和反向特性。其中正向特性分為兩個區間，即死區和正向導通區；反向特性分為兩個區間，即反向截止區和反向擊穿區。在反向擊穿區二極管會失去單向導電性，如果二極管沒有因電擊穿而引起過熱，則單向導電性不一定會被永久破壞，在撤除外加電壓后，其性能仍會恢復。但是，如果對反向擊穿后的電流不加限制，PN結會因過熱而燒壞，這種情況稱為熱擊穿，熱擊穿后二極管將不能再使用。綜上所述，二極管的伏安特性是非線性的，因此二極管是一種非線性器件。在外加電壓取不同值時，就可以使二極管工作在不同的區域，從而充分發揮二極管的不同作用。3二極管的

23、等效電路二極管的伏安特性具有非線性，這給二極管應用電路的分析帶來一定困難。為了便于分析，常在一定的條件下，用線性元件所構成的電路來近似模擬二極管的特性。能夠模擬二極管特性的電路稱為二極管的等效電路。1）理想模型將二極管理想的等效為一個開關，導通時，管壓降為0V，相等于開關閉合；截止時，電阻無窮大，電流為0，相等于開關斷開，伏安特性及等效電路如Error! Reference source not found.所示，其中虛線表示實際二極管的伏安特性。在實際的電路中，當電源電壓遠大于二極管的管壓降時，利用此法進行近似分析是可行的。圖1-16 理想模型2）恒壓降模型將實際二極管等效為一個開關和一個0

24、.7V的直流電壓串聯，該模型如Error! Reference source not found.所示。即導通時認為其管壓降UVD是恒定的，且不隨電流而變，典型值為0.7V，此時可等效為0.7V的直流電壓。不過，這只有當二極管的電流近似等于或大于1mA是才是可行的；截止時等效為開關斷開。該模型提供了合理的近似，因此應用較廣。圖1-17 恒壓降模型【例題1-1】一個簡單的二極管電路如圖1-18所示，R=10k，VDD=5V，分別用理想模型、恒壓降模型，求電路的ID和VD的值。解： 使用理想模型 恒壓降模型：圖1-18 例題1-1電路圖 4二極管的主要參數對于任何一個器件，不僅要知道它是什么、有什

25、么功能以及工作原理，還需要會選用不同型號的器件，選擇器件的一個重要依據是看它的參數是否滿足設計要求。二極管的參數是定量描述二極管的質量和性能指標，只有正確理解這些參數的意義，才能合理、正確的選擇和使用二極管。1）最大整流電流IF最大整流電流是指管子長期運行時，允許通過的最大正向平均電流。因為電流通過PN結時會引起管子發熱，電流太大，發熱量超過限度，PN結將燒壞。例如，二極管1N4007的IF = 1.0A，說明通過1N4007的正向平均電流不能持續超過1A，否則器件將燒壞。2）最高反向工作電壓URM反向擊穿電壓是反向擊穿時的電壓值。一般手冊上給出的最高反向工作電壓是反向擊穿電壓的一半，以確保二

26、極管安全工作。例如，2AP1型二極管的最高反向工作電壓規定為20V，實際的反向擊穿電壓為40V。3）反向電流IR指在室溫下，二極管兩端加上規定的反向電壓時的反向電流，也叫反向飽和電流。反向電流越小，管子的單向導電性越好。由于溫度上升，反向電流會急劇增加，因而在使用二極管時要注意環境溫度的影響。此外二極管還有結電容和最高工作頻率等許多參數。二極管的參數是正確使用二極管的依據，上面說講的二極管參數都可以在二極管的技術文檔中查到，技術文檔可在網上獲取。在使用時應特別注意最大整流電流和最高反向工作電壓，如何選擇不合適，二極管很容易損壞。1.1.3 特殊二極管簡介二極管的種類非常豐富，可以滿足不同的功能

27、需求，下面介紹幾種常用的特殊二極管。1穩壓二極管穩壓二極管簡稱穩壓管，其結構與普通二極管相同，但是采用特殊的工藝制造。在反向擊穿區，穩壓管電流變化很大而電壓基本不變，利用這一特性可實現電壓的穩定。由于它工作在反向擊穿區的電擊穿區，所以在規定的電流范圍內使用時，不會形成破壞性的擊穿。穩壓管的伏安特及電路符號如Error! Reference source not found.所示。U/VI/mAOUZUBRIminImaxIZUZ反向擊穿狀態：在較大的電流變化范圍內，兩端電壓UZ基本不變。陰極k陽極a圖1-19 穩壓管的特性曲線及電路符號穩壓管的主要參數有： 穩定電壓UZ：穩壓二極管在起作用的范

28、圍內，其兩端的反向電壓值稱為穩定電壓。 穩定電流IZ：也稱最小穩壓電流，即保證穩壓管具有正常穩壓性能的最小工作電流，如Error! Reference source not found.中的Imin。 最大耗散功率PM：穩壓管的穩定電壓UZ和最大穩定電流Imax的乘積。超過PM或Imax時，穩壓管會因過熱而損壞。穩壓管在電路中的主要作用是穩定電壓。在使用穩壓管是要滿足兩個條件：一是管子工作反向擊穿狀態，即穩壓管陽極接電源的負極，陰極接電源的正極；二是要有限流電阻配合使用，保證流過管子的電流在允許范圍內（不超過Imax）。2發光二極管發光二極管（LED）是一種光發射器件，能把電能直接轉化為光能，

29、它是由鎵（Ga）、砷（As）、磷（P）等元素的化合物制成。由這些材料構成的PN結在加上正向電壓時，就會發光，光的顏色主要取決于制造所用的材料，目前有紅、黃、藍、綠、黃等顏色。如Error! Reference source not found.所示是發光二極管的符號。圖1-20 發光二極管電路符號發光二極管工作在正偏狀態，也具有單向導電性。它的導通電壓比普通二極管要大，一般在1.7V2.4V，工作電流一般為520mA。應用時，應加上正偏電壓，且一定串接上限流電阻。發光二極管的應用主要是信息指示與顯示、光源等。發光二極管的檢測與普通二極管相似，用數字萬用表正向測試時顯示導通壓降，并且會發出微弱的

30、光，反向測試時，顯示“|.”（溢出）。3光電二極管光電二極管是將光信號變成電信號的半導體器件。目前廣泛應用在自動探測、控制和光電轉換等裝置中，它的結構和符號如Error! Reference source not found.所示。光電二極管的封裝一般采用透明材料，有的管殼上開有一個透明的窗口，使外部光線能夠照射到PN結上，PN結型光電二極管充分利用PN結的光敏特性 。光電二極管與穩壓管一樣，都是在反向電壓下工作，在無光照射時，它呈現很大的反向電阻，因而通過它的電流很小。當管中PN結受到光照時，光能被PN結吸收而產生反向電流，其反向電流隨著光照強度增大而增大，從而將光信號轉換成電信號。圖1-2

31、1 光電二極管結構與電路符號1.2 整流電路分析調試 整流電路是構成直流穩壓電源的重要環節，它利用具有單向導電性能的整流元器件，將正負交替的交流電壓變成單方向的脈動電壓。1.2.1 電路制作與測試本次制作與調試的整流電路的電路圖如Error! Reference source not found.所示。 圖1-22 橋式整流電路原理圖ABCD1元器件識別與檢測1）二極管的檢測用萬用表測量新增的二極管VD2VD4的極性與好壞。方法參照1.1.1節所述方法進行。2）變壓器的檢測變壓器的作用是將220V的交流電變為12V的交流電。電壓變壓器的質量及性能可以通過測量電阻和上電后測量輸出電壓來確定。設初

32、級線圈的兩個引腳為A、B，次級線圈的兩個引腳為C、D，如圖1-23所示，將萬用表調到合適的電阻檔位，測量變壓器四個引腳的電阻值，并記錄： 初級線圈A、B間的電阻為_。 次級線圈C、D間的電阻為_。圖1-23 測試所用變壓器 A-C或B-D之間的電阻為_。 通常測得的A-B間的電阻較大，表明初級線圈的匝數多或使用的導線細。C-D間的電阻較小，表明次級線圈的匝數少或使用的導線粗。A-C或B-D間的正常情況電阻應該為無窮大，表明兩個線圈相互絕緣。根據上面的測試數據對比變壓器正常時的數據，可判斷你當前所用的這個變壓器是_(正常/不正常)。如果不正常請更換變壓器并重新進行測量。在判定變壓器沒有斷路或短路

33、的問題后，可以上電測試其輸出的電壓值是否與標稱值一致。將變壓器初級線圈的引腳與電源插頭鏈接好，并用絕緣膠帶封好，檢測無誤后將插頭插到電源插座接入220V交流電。使用數字萬用表的交流電壓檔，根據輸出電壓值的大小選擇合適檔位，分別將萬用表的紅、黑筆接變壓器的次級輸出引腳，并記錄：變壓器次級線圈引腳輸出的電壓值為_V，是否與變壓器銘牌上標寫的基本一致_（是/否）。 3）橋堆的識別與檢測整流電路可以由由四個二極管構成，也可以用整流橋堆來實現。整流橋堆由四只整流硅芯片作橋式連接，外用絕緣朔料或金屬封裝而成。常見的整流橋堆如Error! Reference source not found.所示。圖1-2

34、4 橋堆外形及內部電路（1）引腳的識別與判斷整流橋堆由四個二極管組成，有四個引腳。兩只二極管負極的連接點是全橋直流輸出端的“正極”，兩只二極管正極的連接點是全橋直流輸出端的“負極”。大多數的整流全橋上，均標注有“+”、“”、“”、“AC”符號 (其中“+”為整流后輸出電壓的正極，“”為輸出電壓的負極，“”或“AC”為交流電壓輸入端)，橋堆引腳標識與內部電路的關系如Error! Reference source not found.所示，通過標識可確定出橋堆各個引腳。此外，有些整流橋堆的4個引腳是長短不一的，通常整流輸出“+”極的引腳最長，“”極的次之，交流輸入引腳最短；而方形封裝的整流橋一般由

35、于一個缺口，缺口對應的引腳通常為“+”極。如果沒有標記或標記模糊不清，可根據整流橋堆結構，用數字萬用表來判斷。將數字萬用表打到二極管檔，通過測量二極管正向導通壓降來判斷。（2）整流橋堆好壞的判斷根據整流橋的結構，在已知各個引腳的極性后，利用數字萬用表的二極管檔，分別測量正向導通壓降和反向導通壓降：首先將紅表筆接“-”極，黑表筆分別接其他三個引腳，與交流輸入引腳“”之間的正向導通壓降為0.5V左右，與“+”極的正向導通壓降為1.0V左右；然后黑表筆接“+”極，紅表筆分別接其他三個引腳，測得反向導通壓降均顯示為溢出，表明該整流橋堆是良好的。如果測得數據與上述數據偏差較大，該整流橋堆可能損壞。2.

36、電路焊接（1）在二極管單向導電性測試電路的基礎上，進行電路布局與走線，為了方便后續濾波和整流電路的焊接，負載與整流輸出之間要適當離得遠一點，可參照Error! Reference source not found.。（2）按電路Error! Reference source not found.進行器件裝配與電路焊接，注意修改輸入電源電路；（3）電路板檢查。檢查內容包括： 檢查元器件有無錯裝、漏裝，連線是否正確，連線方向是否與電路圖一致，特別是電源輸入電路，不能直接在1.1.1節電路的基礎上直接加變壓器，需要對焊接電路進行調整。 檢查焊點焊接，是否焊接牢靠，有無虛焊、缺焊、脫焊。 檢查元器件的

37、安裝情況，主要檢查變壓器的初級與次級是否接反、四個二極管的極性是否接錯，元器件引腳之間有無短路、接觸不良。短路或斷路情況可以利用數字萬用表“二極管擋”的蜂鳴器檢查。 上電前，仔細檢查電源線與穩壓器之間的連線是否牢靠以及絕緣膠布纏繞是否完全包裹接線處，沒有問題后按Error! Reference source not found.所示連接進行相關的測試。圖1-25 測試連接指示圖3測試內容使用示波器分別觀察橋式整流電路的輸入電壓和輸出電壓波形，并記錄在Error! Reference source not found.中：（1）觀察波形，輸出電壓是_（雙極性/單極性），且是_（全波/半波）波形。

38、（2）橋式整流電路輸入電壓的正弦波頻率為_Hz，橋式整流電路輸出電壓的脈動頻率為_Hz。（3）用數字萬用表交流電壓檔測量變壓器輸出電壓的有效值U2 V，選擇數字萬用表的直流電壓檔，測量負載RL兩端輸出電壓U_V。表1-4 二極管整流輸出波形整流類型輸入電壓波形u2輸出電壓波形UO橋式整流思考橋式整流電路是如何將極性正、負變化的交流電變為極性單一的脈動電壓？ 1.2.2 整流電路相關知識1半波整流電路（1）電路組成和工作原理最簡單的整流電路是半波整流電路，電路如Error! Reference source not found.（a）所示。由變壓器T，一個為整流二極管VD以及負載電阻RL構成。(

39、a) 電路圖 （b）單相半波整流波形圖圖1-26 單相半波整流電路設變壓器次級交流電壓為，其中，U2是有效值，u2波形如Error! Reference source not found. (b)所示。當u2處于正半周時，變壓器的次級繞組A端為正，B端為負。二極管VD因承受正向電壓而導通，有電流流過二極管和負載，并且iO=iD，忽略二極管導通時的正向壓降（通常小于1V），則uO=u2；當u2處于負半周時，變壓器的次級繞組A端為負，B端為正。二極管VD因反向偏置而截止，電路中電流為零，這時在RL上的輸出電壓uO=0。此時，u2全部加在二極管上，u=u2。電路的電流和電壓如Error! Refer

40、ence source not found.（b）所示。由于流過負載的電流和加在負載兩端的電壓只有半個周期的正弦波，故稱為半波整流。 （2）電路的指標參數1）整流輸出電壓的平均值O(AV)。（輸出電壓uO在一個周期內的平均值） （1-1） 2）輸出電壓的波動系數（基波峰值電壓與平均電壓之比） （1-2） 3）二極管正向平均電流。是指一個周期內通過二極管的平均電流，二極管的正向平均電流與流過負載電流相對，故 （1-3） 4）二極管最大反向工作電壓。是指二極管不導通時在它兩端承受的最大反向電壓。 （1-4）2. 橋式整流電路半波整流電路結構簡單，使用元件少，但負載上只有半個周期的正弦電壓，整流效率

41、低，為了提高整流的效率，采用四個二極管組成的電橋來進行整流，電路如Error! Reference source not found.（a）所示。它是由電源變壓器T、四個整流二極管VD1、VD2、VD3、VD4以及負載RL組成。在本節的測試中，觀察到全波整流電路的輸出波形與Error! Reference source not found.（b）相似，為何整流電路的輸出波形是全波呢？我們來看一下橋式整流的工作原理： （1）工作原理當u2處于正半周期，VD1和VD3正偏導通，VD2和VD4反偏截止，視作開路。電流按Error! Reference source not found.（a）實線所示

42、路線，由A端通過VD1流過負載RL，再通過VD3回到B端，RL上形成至上而下的電流i+（圖中實線）流過，RL上的電壓uO = u2。當u2處于負半周期，VD1和VD3反偏截止，視作開路，VD2和VD4正偏導通。電流按Error! Reference source not found.（a）虛線所示路線，由B端通過VD2流過負載RL，再通過VD4回到A端，RL上形成至上而下的電流i-（圖中虛線）流過，RL上的電壓uO = -u2。可見在整個周期中，4個二極管分兩組輪流導通，使負載上總有電流流過，可畫出整流波形如Error! Reference source not found.（b）所示。（a）

43、橋式整流電路圖 （b） 橋式整流波形圖圖1-27 橋式整流電路圖與波形圖（2）電路的指標參數1）整流輸出電壓的平均值（平均電壓）。 （1-5）2）輸出電壓的波動系數 （1-6）3）二極管正向平均電流。是指每一個二極管上流過的平均電流，是流過負載的平均電流一半。 （1-7）4）二極管最大反向工作電壓 （1-8）（3）整流二極管的選擇整流電路在選擇整流二極管的時候，必須滿足以下兩個條件：1） 二極管的額定反向電壓應該大于其承受的最高反向工作電壓，即UR > URM。2） 二極管的額定整流電流應大于二極管的平均電流，即IF > ID。【例題1-2】在橋式整流電路中，要求直流輸出電壓UO=

44、50V，負載為RL=25。現有二極管2CZ56E，試判斷該電路中能否用2CZ56B作為整流二極管。解： 查閱資料可知，2CZ56B的最大整流電流為3A，最高反向工作電壓為50V。由于該二極管的最高反向工作電壓不能滿足電路要求的最低78.6V，因此此二極管不能作為該橋式整流電路的整流元件。1.2.3 整流電路故障調試在測試過程中不可避免地會出現各種各樣的故障，所以檢查和排除故障是電子工程人員必備的技能。面對一個電路，要從大量的元器件和線路中迅速、準確地找出故障，要求掌握正確方法。一般來說，故障診斷過程是：從故障現象出發，通過不同的方法找到故障點，根據所掌握的知識做出分析判斷，最終找出故障原因并解

45、決。1. 檢查排除故障常用的基本方法（1）觀測法：通電前檢查元器件引腳接線，有無錯接，短路，接反，斷線等情況，通電后觀察元器件有無發燙，冒煙，有焦糊味等情況。（2）信號跟蹤法：在調試電路的輸入端接入適當幅度與頻率的信號，利用示波器或萬用表按信號的流向，從前至后逐步觀察電壓波形及幅值變化情況。（3）對比法：懷疑某一電路存在問題，可將此電路參數和工作狀態與相同的正常電路進行對比，從中分析故障原因。（4）部件替換法：利用與故障電路同類型的電路部件，元器件來替換故障電路被懷疑的部分，問題改善即可確認故障點。2典型故障分析與排除變壓后的交流電在經過整流電路后輸出的電壓波形應該是如Error! Refer

46、ence source not found.（b）所示的全波波形，但由于某些原因一般會出現以下幾種故障：輸出端無波形、輸出端為半波波形、輸出端電壓值不正常。下面根據所講知識結合故障排除的技巧和方法來分析故障可能產生的原因。（1）輸出端無任何波形若沒有任何波形輸出，可先采用信號跟蹤法，從變壓電路到整流電路依次排查，排查中主要使用數字萬用表和示波器來定位故障。排查的步驟可參考Error! Reference source not found.。圖1-28 全波整流無波形輸出故障排查流程圖（2）輸出端為半波波形整流橋的四個二極管在輸入波形的正負半周是交替導通的，即在正半周VD1和VD3導通，在負半周

47、VD2和VD4導通。因此，首先觀察當前是輸出半波波形是正半周還是負半周，如果是只輸出正半周，則檢查二極管VD2和VD4的極性是否焊接錯誤，然后檢查電路焊接是否正確，如果沒有錯誤則斷電后，用萬用表分別檢測二極管是否損壞并更換。如果是僅輸出負半周，則檢查VD1和VD3。另外可能的原因是：用了示波器的兩個通道同時觀察輸入波形和整流后的輸出波形導致的，因為兩個通道同時測試時會由于共地的原因使得輸入信號的負半周電流并沒有流經負載電阻，嘗試示波器用單通道重新進行測試。（3）整流輸出電壓不正常橋式整流后輸出電壓的平均值為UO=0.9U2，測量值應與理論值相差不大。如果出現較大差距，可從以下幾個方面排查。首先

48、，檢查當前輸出的波形是否為全波波形，如果是半波波形則輸出電壓的平均值UO=0.45U2；其次，公式中U2是有效值而不是最大值，用數字萬用表交流檔測量變壓器的輸出U2即是有效值，檢查測量電壓時檔位選擇是否正確，測量U2時選擇的是交流電壓檔，測量UO時選擇的是直流電壓檔。1.2.4 二極管的其他應用二極管除具有整流作用外，還有其他方面的應用，最典型的有：1開關作用利用二極管兩端所加電壓的大小和極性，向開關一樣控制著電路的通、斷。用作開關使用的二極管稱為開關二極管。開關二極管要求正向導通壓降小，反向恢復時間短，不同于一般的普通二極管和整流二極管。Error! Reference source not

49、 found.中是一個LC并聯諧振電路，當開關S1斷開時，二極管VD截止，此時，振蕩頻率由L和C1決定；當開關S1閉合時，二極管VD導通，此時，振蕩諧振頻率由L、C1和C2決定。圖1-29 二極管開關應用電路2檢波作用將低頻信號從高頻調幅信號上分離出來的過程，稱為檢波。檢波電路一般由檢波二極管、檢波電容和檢波負載電阻組成。檢波電路利用二極管的單向導電性，只讓正半周的高頻調幅信號通過，再利用電容和電阻構成的高頻濾波電路，將高頻載波信號旁路，留下直流分量和低頻信號輸出。如Error! Reference source not found.所示。高頻調幅信號經過二極管后信號檢波之后獲得信號 圖1-3

50、0 二極管的檢波應用電路3限幅作用利用二極管導通后壓降很小且基本保持不變的特性，可以構成信號限幅電路，使輸出電壓幅度限制在某一個電壓值內，如Error! Reference source not found.所示。00.7V-0.7V00.7V-0.7V圖1-31 二極管的限幅應用電路當輸入信號ui較小時，不足以讓二極管VD1或VD2導通，輸出信號uo等于輸入信號。當輸入信號ui超過二極管導通壓降時，二極管VD1或VD2導通且保持導通電壓（硅管為0.7V），輸出信號uo的幅度被限制在導通電壓上。如果限幅的電壓值較大，可以通過多個二極管串聯實現，例如要將高低電平限制在2.1V2.1V，此時可以在

51、上圖中正向串聯三個硅二極管，反向串聯三個硅二極管。1.3 濾波電路分析調試整流電路的輸出電壓中含有較大的脈沖成分，一般不能作為電壓為電子電路供電，必須采取措施減少輸出電壓中的交流成分，使輸出電壓接近理想的直流電壓。這種措施就是采用濾波電路。濾波電路由具有儲能作用的電抗性元件構成，常用的儲能元件有電容和電感。1.3.1 電路制作與測試本次制作與調試的整流電路的電路圖如Error! Reference source not found.所示。 圖1-32 電容濾波測試電路1. 元器件識別與檢測1）電解電容識別電容器按極性的有無可以分為有極性電容和無極性電容兩種。有極性電容一般為容量較大的電解電容，

52、正常的有極性電容在外殼上有很清晰的極性標志符號，如Error! Reference source not found.所示，標有“”的一側引腳為電解電容負極。使用時，正極性接高電位，負極性接低電位，不可接反。無極性電容引腳接法任意。當標志不清時，用指針式萬用表測量電容器兩端的正、反向電阻值，當表針返回穩定時，比較兩次所測電阻值讀數大小。在阻值較大的一次測量中，黑表筆所接為電容器的正極，紅表筆所接是電容器負極。圖1-33 電解電容2）檢測方法外觀判別：從外觀判別電容器的好壞，是指損壞特性較明顯的電容器，如爆裂、電解質滲出、引腳銹蝕等情況，可以直接觀察到損壞特征。萬用表判別：一般情況下，可以用指針

53、式萬用表電阻檔測試的方法，對有極性電容器的質量進行判別。根據電解電容器容量大小，選擇指針式萬用表合適的電阻檔位。通常，1F2.2F電解電容器用R×10k檔，4.722F的用 R×1k檔，47220F 的用R×100檔，4704700F 的用R×10檔，大于4700F的用R×1檔。將萬用表紅表筆接負極，黑表筆接正極，在剛接觸的瞬間，萬用表指針即向右偏轉較大偏度，接著逐漸向左回轉，直到停在某一位置。此時的阻值便是電解電容的正向漏電阻，此值略大于反向漏電阻。在測試中，若正向、反向均無充電的現象，即表針不動，則說明容量消失或內部斷路；如果所測阻值很小或為零，說明電容漏電大或已擊穿損壞，不能再使用。注意：在每次調整萬用表檔位后要調零，同時電解電容要放電。根據上述方法對本次所用電解電容的質量進行判斷，測試數據填入Error! Reference sourc