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2008~2009学年度实习组公开课教案课程名称：电工实习课题名称：串联型稳压电源电路教案刘开林象山县技工学校20XX年05月25日《串联型稳压电源电路》教学设计【学情分析】：知识水平：学生对电工实习了已经一个星期，主要是电力拖动方面的，对电有了一定的理解，也会使用万用表的一部分功能，但对电方面知道的还是很少；基本上没有独立研究问题，解决问题的能力。
技能水平：绝大部分的学生对实践操作很感兴趣，动手也很积极，但是不怎么动脑，操作中存在蛮干，少数几位学生动手能力不强。
学习态度：很多学生很想学，但不愿意花时间和精力去操作，老师布置的课题不能保证全部完成；对理论知识是极有抵触，只动手做；部分学生没有耐心，缺少细心。
【教学策略的设计思路】：电工学是一门理论性很强的学科，没有学好理论就不能很好的实践操作，而学生最讨厌学的就是理论。
因为理论很枯燥，而且很难听懂，不懂的结果就是不听，所以在这节理论为主的实践教学中，将很难的理论知识用学生所熟悉的、以前学过的知识来对比，让他们感觉到听这课能听懂，不累。
而且理论也是后面进行调试必需掌握的内容，在调试前还要再讲一次，并对要调试的点的测试的数据分析，引导学生进行自己动手调试，自行分析。
在操作要领上，进行概括，列出要点，再将要点中要注意事项讲明，再讲细节，并在学生实践操作过程中进行指导，对出现的问题对全部学生进行提示。
为了督促学生完成线路的安装和调试，所以将任务进行分解，分成小任务，并及时进行检查和指导，让学生能够顺利的完成任务，将电源调试成功。
教学过程课堂后记：这堂有一半的理论课，这是正确焊接的保证，也为后面的调试作准备，如果没有这课，那整个课题也没办法进行开展，虽然学生不愿意听，只想动手，没有理论只能盲目的操作，而且这堂课的知识内容又能拓展到数控的控制理论，也有助于学生对机床的控制有个了解，有利于其今后的学习和工作。
后面的操作要领背后都有很强的理论，例如不虚焊等，后面学生的实践也是在理论的指导下才会掌握要领，只有理实一体化教学方能将知识传授给学生。
串联型稳压电源的制作串联型稳压电源，稳压精度高，内阻小，本例输出电压能在3—6V随意调节，输出电流100mA，可供以后一般实验线路使用。
原理图如下：一、工作原理电源变压器T次级的低压交流电，经过整流二极管VD1—VD4整流，电容器C1滤波，获得直流电，输送到稳压部分。
稳压部分由复合调整管VT1、VT2、比较放大管VT3及起稳压作用的硅二极管VD5、VD6和取样微调电位器RP等组成。
晶体管集电极发射极之间的电压降简称管压降。
复合调整管上的管压降是可变的，当输出电压有减小的趋势，管压降会自动地变小，维持输出电压不变；当输出电压有增大的趋势，管压降又会自动地变大，维持输出电压不变。
复合调整管的调整作用是受比较放大管控制的，输出电压经过微调电位器RP分压，输出电压的一部分加到VT3的基极和地之间。
由于VT3的发射极对地电压是通过二极管VD5、VD6稳定的，可认为VT3的发射极对地电压是不变的，这个电压叫做基准电压。
这样VT3基极电压的变化就反映了输出电压的变化。
如果输出电压有减小趋势，VT3基极发射极之间的电压也要减小，这就使VT3的集电极电流减小，集电极电压增大。
由于VT3的集电极和VT2的基极是直接耦合的，VT3集电极电压增大，也就是VT2的基极电压增大，这就使复合调整管加强导通，管压降减小，维持输出电压不变。
同样，如果输出电压有增大的趋势，通过VT3的作用又使复合调整管的管压降增大，维持输出电压不变。
VD5、VD6是利用它们在正向导通的时候正向压降基本上不随电流变化的特性来稳压的。
硅管的正向压降约为0.7V左右。
两只硅二极管串联可以得到约为1.4V左右的稳定电压。
R2是提供VD5、VD6正向电流的限流电阻。
R1是VT3的集电极负载电阻，又是复合调整管基极的偏流电阻。
C2是考虑到在市电电压降低的时候，为了减小输出电压的交流成分而设置的。
C3的作用是降低稳压电源的交流内阻和纹波。
二、元器件选择VD1—VD4 二极管1N4001×4VD5—VD5 二极管1N4148×2VT1—VD2 三极管9013×2VT3 三极管9011R1 电阻2KΩR2 电阻680ΩRP 微调电位器1KΩC1 电解电容470μF/16VC2 电解电容47μF/16VC1 电解电容100μF/16VT 电源变压器200V/9VF 熔断丝0.5A三、安装、调试与检测1．按装配图正确安装元件。
一、简易串联稳压电源1、原理分析图4－1－1是简易串联稳压电源，T1是调整管，D1是基准电压源，R1是限流电阻，R2是负载。
由于T1基极电压被D1固定在UD1，T1发射结电压（UT1）BE在T1正常工作时基本是一个固定值（一般硅管为0.7V，锗管为0.3V），所以输出电压UO＝UD1－（UT1）BE。
当输出电压远大于T1发射结电压时，可以忽略（UT1）BE，则UO≈UD1。
下面我们分析一下建议串联稳压电源的稳压工作原理：假设由于某种原因引起输出电压UO降低，即T1的发射极电压（UT1）E降低，由于UD1保持不变，从而造成T1发射结电压（UT1）BE上升，引起T1基极电流（IT1）B上升，从而造成T1发射极电流（IT1）E被放大β倍上升，由晶体管的负载特性可知，这时T1导通更加充分管压降（UT1）CE将迅速减小，输入电压UI更多的加到负载上，UO得到快速回升。
这个调整过程可以使用下面的变化关系图表示：UO↓→（UT1）E↓→UD1恒定→（UT1）BE↑→（IT1）B↑→（IT1）E↑→（UT1）CE↓→UO↑当输出电压上升时，整个分析过程与上面过程的变化相反，这里我们就不再重复，只是简单的用下面的变化关系图表示：UO↑→（UT1）E↑→UD1恒定→（UT1）BE↓→（IT1）B↓→（IT1）E↓→（UT1）CE↑→UO↓这里我们只分析了输出电压UO降低的稳压工作原理，其实输入电压UI降低等其他情况下的稳压工作原理都与此类似，最终都是反应在输出电压UO降低上，因此工作原理大致相同。
从电路的工作原理可以看出，稳压的关键有两点：一是稳压管D1的稳压值UD1 要保持稳定；二是调整管T1要工作在放大区且工作特性要好。
其实还可以用反馈的原理来说明简易串联稳压电源的工作原理。
由于电路是一个射极输出器，属于电压串联负反馈电路，电路的输出电压为UO＝（UT1）E≈（UT1）B，由于（UT1）B保持稳定，所以输出电压UO也保持稳定。
串联型直流稳压电源一、设计任务与要求要求：设计并制作用晶体管和集成运算放大器组成的串联型直流稳压电源。
指标：1、输出电压6V、9V两档，正负极性输出；2、输出电流：额定电流为150mA，最大电流为500mA；3、纹波电压峰值▲V op-p≤5mv，稳压系数Sr≤5%，电网电压波动正负10%。
任务：1、了解带有放大环节串联型稳压电路的组成和工作原理；2、识图放大环节串联型稳压电路的电路图；3、仿真电路并选取元件；4、安装调试带有放大环节串联型稳压电路；5、用仪器仪表对电路调试和测量相关参数；6、撰写设计报告、调试二、电路原理分析与方案设计采用变压器、二极管、集成运放，电阻、稳压管、三极管等元器件。
220V 的交流电经变压器变压后变成电压值较小的交流，再经桥式整流电路和滤波电路形成直流，稳压部分采用串联型稳压电路。
比例运算电路的输入电压为稳定电压，且比例系数可调，所以其输出电压也可以调节；同时，为了扩大输出大电流，集成运放输出端加晶体管，并保持射极输出形式，就构成了具有放大环节的串联型稳压电路。
1、方案比较方案一：用晶体管和集成运放组成的基本串联型直流稳压电源方案二：用晶体管和集成运放组成的具有保护环节的串联型直流稳压电源方案三：用晶体管和集成运放组成的实用串联型直流稳压电源可行性分析：上面三种方案中，方案一最简单，但功能也最少，没有保护电路和比较放大电路，因而不够实用，故抛弃方案一；方案三功能最强大，但是由于实验室条件和经济成本的限制，我们也抛弃方案三，因为它是牺牲了成本来换取方便。
所以从简单、合理、可靠、经济从简单而且便于购买的前提出发，我们选择方案二为我们最终的设计方案。
2、整体电路框图3、单元电路设计及参数计算、元器件选择 交流电经过电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路转换成稳定的直流 电，其方框图及各电路的输出波形如图所示，下面就个部分的作用加以介绍。
1）电源变压器直流电源的输入为220V 的电网电压，一般情况下，所需直流电压的数值和电网电压的有效值相差较大，因而需要通过电源变压器降压后，再对交流电压处理。
串联型稳压电源的设计与Multisim仿真作者：王朝红来源：《中国新技术新产品》2009年第23期摘要:在电子技术日益发展的今天,EDA技术的发展相当迅猛。
当今时代,EDA技术已在教学、科研、电子产品设计与制造等方面发挥着巨大的作用。
利用EDA工具,电子工程师不仅可以在计算机上进行电子产品的原理设计,还可以将电子产品从电路设计、仿真、性能分析到设计出PCB印制板的整个过程在计算机上完成。
在教学方面,学生通过EDA的学习演练,掌握用EDA技术进行电子电路的设计、电路的模拟仿真,从而为今后从事电子技术设计工作打下基础。
关键词:电子电路;设计;仿真Multisim7是电子电路设计与仿真方面的EDA软件,其最强大的功能是用于电路的设计与仿真,因此,也称之为虚拟电子实验室或电子工作平台。
在任一台计算机上,利用Multisim7均可以创建电子虚拟实验室,可以用Multisim7软件进行电路设计并仿真,它改变了传统的教学模式。
1 直流稳压电源设计设计要求:设计并制作串联型直流稳压电源,其输出电压调整范围为9~12V,额定输出电流IL=100mA,电网电源波动±10%,稳压系数Sr1.1 基本原理串联型直流稳压电源是由整流、滤波和稳压三部分组成的。
桥式整流电路加上电容滤波后,使输出的波形更平滑,并能够提高输出的直流电压;稳压部分,一般有四个环节:调整环节、基准电压、比较放大器和取样电路。
当电网电压或负载变动引起输出电压Uo变化时,取样电路将输出电压Uo的一部分馈送给比较放大器与基准电压进行比较,产生的偏差电压经放大后去控制调整管的基极电流,自动地改变调整管的集-射极间电压,补偿Uo的变化,从而维持输出电压基本不变。
1.2 初定电路根据设计题目要求,输出电流为100mA较大,所以选用由两个三极管组成的复合管,从稳压调节范围考虑,选择带有可变电阻器的取样电路,由此初定电路原理图如图1所示,通过参数计算和仿真测试,再修改电路,使之满足设计要求。
串联型稳压电源电路原理图
串联型稳压电源电路PCB图
串联型稳压电源设计要求
要求：
1．PCB外形尺寸70 mm * 60 mm
2. 图中元件按指定位置摆放出
3．布线线宽>1.5 mm
输入插座IN、输出插座OUT分别位于PCB 的左右两侧。
由于流过BG1的电流大，连接BG1的导线粗些，BG1应靠边安装，以便加装散热器，画PCB时注意E、B、C脚不要画反。
大电位器RW1靠另一边，把手朝外。
加电前先检查线路、焊点、二极管、电解极性。
用表检查输入输出，确认没有短路方可加电。
调整管BG1和电位器RW1直接装在外壳上，用导线将各端连到线路板相应的位置。
由于流过BG1的电流较大，连接BG1的导线线径要
大些。
BG1安装时应处理好它的绝缘和散热措施。
串联型稳压电源元器件清单
考核标准
报告10月8号学习委员按学号排序收齐后交到409。
考核标准（拟）：
成绩组成：平时成绩（20%）+ PCB设计（40%）+ 纸质报告（40%）
封面包含：
设计题目、学院名称、专业、班级、姓名、学号、指导教师
报告内容包含：
一. 课程设计目的（5分）
培养学生掌握典型电路设计软件Altium Designer 09 ，具备独立绘制电子线路图、制作PCB电路板的能力。
使得同学们在以后的学习和工作中掌握常用电子线路设计软件的使用方法。
1. 熟悉Altium Designer 09软件及环境
2. 掌握PCB设计流程；
3. 能熟练运用印制电路板设计软件Altium Designer9软件进行原理图设计，其中包括原理图图纸的设置、各种报表的生成和原理图的输出等；
4. 能熟练运用印制电路板设计软件Altium Designer9软件进行PCB设计，其中包括PCB 设计步骤、PCB图的设计规则等；
5. 掌握原理图元件库、封装库的创建，会绘制新元件及其封装。
通过此课程的训练，进一步提高对Altium Designer这一软件的综合运用能力，锻炼实际应用能力，巩固所学的知识，为同学们将来走向工作岗位奠定基础。
二. 课程设计要求（5分）
1.设计报告简述设计原理和思路，附上电路原理图、PCB设计图、元器件清单图、自建元件封装、元件连接网络表等；。
2.设计上述印制电路板图PCB尺寸为70mm*60mm，要求元件布局紧凑、科学合理、整齐美观。
(单层板\局部手工布线);
3.按照相关要求撰写课程设计报告书。
三. 课程设计内容（5分）
1.了解电路图的原理。
2.绘制原理图。
3.集中熟悉各种元器件，以及各种封装的形式。
4.绘制印刷线路板图。
5.打印设计说明所需各种资料。
6.写设计说明上交资料。
四、课程设计流程（5分）
1.了解电路图的原理。
2. 熟悉原理图中的各种元器件及其封装。
3.绘制原理图。
4.绘制PCB。
5.整理并打印设计说明书所需资料。
6.撰写设计说明书。
五. 电路设计软件设计步骤、流程（60分）
1.原理图设计
2.PCB设计（包括自建封装库）
3…
六、遇到的问题及解决办法（10分）
七. 心得体会（10分）。
