电工电子教案稳压电路.doc

(完整word版)电工电子教案稳压电路
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2013机电3+2

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√

学习情境名称
稳压电路
能力
目标
1、掌握串联型稳压电路的构成及各元件的作用；
2、会分析当输出电压变化时的稳压过程。
知识
目标
1、 掌握串联型稳压电路的构成及各元件的作用；
2、理解稳压电路的工作原理，会分析当输出电压变化时的稳压过程。
教学
资源
教材、学习资料
教学
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讨论法
考核
与
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教师评价
作

业

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教师授课教案
教学过程设计：
1、学习任务：稳压电路
2、提出要求：
（1）掌握串联型稳压电路的构成及各元件的作用；
（2）理解稳压电路的工作原理，会分析当输出电压变化时的稳压过程。
知识准备：
【新课导入】
通过整流滤波电路所获得的直流电源电压是比较稳定的，当电网电压波动或负载电流变化时，输出电压会随之改变。电子设备一般都需要稳定的电源电压。如果电源电压不稳定，将会引起直流放大器的零点漂移，交流噪声增大，测量仪表的测量精度降低等。因此必须进行稳压，目前中小功率设备中广泛采用的稳压电源有并联型稳压电路、串联型稳压电路、集成稳压电路及开关型稳压电路。
稳压电路是利用调整元件调节整流输出的直流电压，使得电网电压波动或负载变化时输出的直流电压稳定。
【授课内容】
一、 稳压二极管
1.作用：稳定电压
2.符号：VD
3.与普通二极管的区别：工作在反向击穿状态，且反向击穿电压较小。
4.伏安特性见右图
5.稳压二极管的主要参数
1）Vz— 稳定电压。
指稳压管通过额定电流时两端产生的稳定电压值。该值随工作电流和温度的不同而略有改变。由于制造工艺的差别，同一型号稳压管的稳压值也不完全一致。例如，2CW51型稳压管的Vzmin为3.0V, Vzmax则为3.6V。
2）Iz— 稳定电流。
指稳压管产生稳定电压时通过该管的电流值。低于此值时，稳压管虽并非不能稳压，但稳压效果会变差;高于此值时，只要不超过额定功率损耗，也是允许的，而且稳压性能会好一些，但要多消耗电能。

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3） Rz— 动态电阻。
指稳压管两端电压变化与电流变化的比值。该比值随工作电流的不同而改变，一般胜作电流愈大，动态电阻则愈小。例如，2CW7C稳压管的工作电流为5mA时，Rz为18Ω;工作电流为1OmA时，Rz为8Ω;为20mA时，Rz为2Ω ; > 20mA则基本维持此数值。
4）Pz— 额定功耗。
由芯片允许温升决定，其数值为稳定电压Vz和允许最大电流Izm的乘积。例如2CW51稳压管的Vz为3V，Izm为20mA，则该管的Pz为60mWo
5）Ctv— 电压温度系数。
是说明稳定电压值受温度影响的参数。例如2CW58稳压管的Ctv是+0.07%/°C，即温度每升高1°C，其稳压值将升高0.07%。
6）IR— 反向漏电流。
指稳压二极管在规定的反向电压下产生的漏电流。例如2CW58稳压管的VR=1V时，IR=O.1uA;在VR=6V时，IR=10uA。
6.选择二极管的基本原则
1）要求导通电压低时选锗管;要求反向电流小时选硅管。
2）要求导通电流大时选面结合型;要求工作频率高时选点接触型。
3）要求反向击穿电压高时选硅管。
4）要求耐高温时选硅管。
二、 并联型稳压电路
1. 电路组成及工作原理
硅稳压管组成的并联型稳压电路如下图所示，经整流滤波后得到的直流电压作为稳压电路的输入电压Ui，限流电阻R和稳压管V组成稳压电路，输出电压Uo=Uz。

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在这种电路中，不论是电网电压波动还是负载电阻RL的变化，稳压管稳压电路都能起到稳压作用，因为UZ基本恒定，而Uo=UZ。下面从两个方面来分析其稳压原理：
（1） 设RL不变，电网电压升高使Ui升高，导致Uo升高，而Uo=Uz。根据稳压管的特性，当Uz升高一点时，Iz将会显著增加，这样必然使电阻R上的压降增大，吸收了Ui的增加部分，从而保持Uo不变。

反之亦然。
（2） 设电网电压不变，当负载电阻RL阻值增大时，IL减小，限流电阻R上压降UR将会减小。由于Uo=UZ=Ui-UR，所以导致Uo升高，即UZ升高，这样必然使IZ显著增加。由于流过限流电阻R的电流为IR=IZ+IL，这样可以使流过R上的电流基本不变，导致压降UR基本不变，则Uo也就保持不变。
反之亦然。
在实际使用中,这两个过程是同时存在的，而两种调整也同样存在。因而无论电网电压波动或负载变化，都能起到稳压作用。
2.稳压电路参数确定
（1） 限流电阻的计算。稳压电路要输出稳定电压，必须保证稳压管正常工作。因此必须根据电网电压和负载电阻RL的变化范围,正确地选择限流电阻R的大小。从两个极限情况考虑，则有
①当Ui为最小值，Io达到最大值时，即 Ui=Uimin，Io=Iomax,这时IR=(Uimin-UZ)/R。
则IZ=IR-Iomax为最小值。为了让稳压管进入稳压区，此时IZ值应大于IZmin， 即IZ=(Uimin-UZ)/R-Iomax＞IZmin,则

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②当Ui达最大值，Io达最小值时，Ui=Uimax，Io=Iomin,这时IR=(Uimax-UZ)/R，则IZ=IR-Iomin为最大值。为了保证稳压管安全工作，此时IZ值应小于IZmax，即IZ=(Uimax-UZ)/R-Iomin＜IZmax，则

所以限流电阻R的取值范围为

在此范围内选一个电阻标准系列中的规格电阻。
（2） 确定稳压管参数
一般取

三、串联型稳压电路
并联型稳压电路可以使输出电压稳定，但稳压值不能随意调节，而且输出电流很小，Iomax=（1/3～2/3）IZmax，而IZmax一般只有20～40mA。为了加大输出电流，使输出电压可调节，常用串联型晶体管稳压电路,如下图所示。
1. 电路组成

Uo=UZ –UBE
实际上是射极输出器，Uo=UZ -UBE 。调整管T工作在放大区，即线性区，故称为线性稳压电路，又因为调整管与负载相串联，所以称为串联型稳压电源。
两个主要缺点：(1)稳压效果不好。(2)输出电压不可调。
改进的方法：在稳压电路中引入带电压负反馈的放大环节。
2.具有放大环节的串联型稳压电路

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上图是由分立元件组成的串联型稳压电路，当电网电压波动或负载变化时，可能使输出电压Uo上升或下降。为了使输出电压Uo不变，可以利用负反馈原理使其稳定。假设因某种原因使输出电压Uo上升，其稳压过程为Uo↑→Ub2↑→Ub1（Uc2）↓→Uo↓。串联型稳压电路的输出电压可由Rp进行调节。

式中，R=R1+Rp+R2, R′p是Rp的下半部分阻值。
四、 集成稳压器及应用
集成稳压器将取样、基准、比较放大、调整及保护环节集成于一个芯片，按引出端不同可分为三端固定式、三端可调式和多端可调式等。三端稳压器有输入端、输出端和公共端（接地）三个接线端点，由于它所需外接元件较少，便于安装调试，工作可靠，因此在实际使用中得到广泛应用。