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萬(wàn)變不離其宗,初學(xué)者要讀懂電路很簡(jiǎn)單!

發(fā)布時(shí)間:2015-03-11 責(zé)任編輯:sherryyu

【導(dǎo)讀】一張電路圖通常有幾十乃至幾百個(gè)元器件,它們的連線縱橫交叉,形式變化多端,初學(xué)者往往不知道該從什么地方開(kāi)始,怎樣才能讀懂它。其實(shí)再?gòu)?fù)雜的電路都是由基本電路組成的,只要初學(xué)者掌握了基本單元電路,再學(xué)會(huì)分析和分解電路的本領(lǐng),看懂一般的電路圖應(yīng)該是不難的。
 
一張電路圖通常有幾十乃至幾百個(gè)元器件,它們的連線縱橫交叉,形式變化多端,初學(xué)者往往不知道該從什么地方開(kāi)始,怎樣才能讀懂它。其實(shí)電子電路本身有很強(qiáng)的規(guī)律性,不管多復(fù)雜的電路,經(jīng)過(guò)分析可以發(fā)現(xiàn),它是由少數(shù)幾個(gè)單元電路組成的。好象孩子們玩的積木,雖然只有十來(lái)種或二三十種塊塊,可是在孩子們手中卻可以搭成幾十乃至幾百種平面圖形或立體模型。同樣道理,再?gòu)?fù)雜的電路,經(jīng)過(guò)分析就可發(fā)現(xiàn),它也是由少數(shù)幾個(gè)單元電路組成的。因此初學(xué)者只要先熟悉常用的基本單元電路,再學(xué)會(huì)分析和分解電路的本領(lǐng),看懂一般的電路圖應(yīng)該是不難的。
  
用一個(gè)穩(wěn)壓管和負(fù)載并聯(lián)的電路是最簡(jiǎn)單的穩(wěn)壓電路,見(jiàn)圖 4 ( a )。圖中 R 是限流電阻。這個(gè)電路的輸出電流很小,它的輸出電壓等于穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓值 V Z 。
電路
(2 )串聯(lián)型穩(wěn)壓電路
  
有放大和負(fù)反饋?zhàn)饔玫拇?lián)型穩(wěn)壓電路是最常用的穩(wěn)壓電路。它的電路和框圖見(jiàn)圖 4 ( b )、( c )。它是從取樣電路( R3 、 R4 )中檢測(cè)出輸出電壓的變動(dòng),與基準(zhǔn)電壓( V Z )比較并經(jīng)放大器( VT2 )放大后加到調(diào)整管( VT1 )上,使調(diào)整管兩端的電壓隨著變化。如果輸出電壓下降,就使調(diào)整管管壓降也降低,于是輸出電壓被提升;如果輸出電壓上升,就使調(diào)整管管壓降也上升,于是輸出電壓被壓低,結(jié)果就使輸出電壓基本不變。在這個(gè)電路的基礎(chǔ)上發(fā)展成很多變型電路或增加一些輔助電路,如用復(fù)合管作調(diào)整管,輸出電壓可調(diào)的電路,用運(yùn)算放大器作比較放大的電路,以及增加輔助電源和過(guò)流保護(hù)電路等。
  
( 3 )開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路
  
近年來(lái)廣泛應(yīng)用的新型穩(wěn)壓電源是開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源。它的調(diào)整管工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài),本身功耗很小,所以有效率高、體積小等優(yōu)點(diǎn),但電路比較復(fù)雜。開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源從原理上分有很多種。它的基本原理框圖見(jiàn)圖 4 ( d )。圖中電感L 和電容C 是儲(chǔ)能和濾波元件,二極管VD 是調(diào)整管在關(guān)斷狀態(tài)時(shí)為 L 、 C濾波器提供電流通路的續(xù)流二極管。開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的開(kāi)關(guān)頻率都很高,一般為幾~幾十千赫,所以電感器的體積不很大,輸出電壓中的高次諧波也不多。
  
它的基本工作原理是 : 從取樣電路( R3 、 R4 )中檢測(cè)出取樣電壓經(jīng)比較放大后去控制一個(gè)矩形波發(fā)生器。矩形波發(fā)生器的輸出脈沖是控制調(diào)整管( VT )的導(dǎo)通和截止時(shí)間的。如果輸出電壓 U 0 因?yàn)殡娋W(wǎng)電壓或負(fù)載電流的變動(dòng)而降低,就會(huì)使矩形波發(fā)生器的輸出脈沖變寬,于是調(diào)整管導(dǎo)通時(shí)間增大,使 L 、 C 儲(chǔ)能電路得到更多的能量,結(jié)果是使輸出電壓 U 0 被提升,達(dá)到了穩(wěn)定輸出電壓的目的。
  
( 4 )集成化穩(wěn)壓電路
  
近年來(lái)已有大量集成穩(wěn)壓器產(chǎn)品問(wèn)世,品種很多,結(jié)構(gòu)也各不相同。目前用得較多的有三端集成穩(wěn)壓器,有輸出正電壓的 CW7800 系列和輸出負(fù)電壓的 CW7900 系列等產(chǎn)品。輸出電流從 0.1A ~ 3A ,輸出電壓有 5V 、 6V 、 9V 、 12V 、 15V 、 18V 、 24V 等多種。這種集成穩(wěn)壓器只有三個(gè)端子,穩(wěn)壓電路的所有部分包括大功率調(diào)整管以及保護(hù)電路等都已集成在芯片內(nèi)。使用時(shí)只要加上散熱片后接到整流濾波電路后面就行了。外圍元件少,穩(wěn)壓精度高,工作可靠,一般不需調(diào)試。圖 4 ( e )是一個(gè)三端穩(wěn)壓器電路。圖中 C 是主濾波電容, C1 、 C2 是消除寄生振蕩的電容 ,VD 是為防止輸入短路燒壞集成塊而使用的保護(hù)二極管。
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五、電源電路讀圖要點(diǎn)和舉例
  
電源電路是電子電路中比較簡(jiǎn)單然而卻是應(yīng)用最廣的電路。拿到一張電源電路圖時(shí),應(yīng)該:
  
① 先按“整流 — 濾波 — 穩(wěn)壓”的次序把整個(gè)電源電路分解開(kāi)來(lái),逐級(jí)細(xì)細(xì)分析。② 逐級(jí)分析時(shí)要分清主電路和輔助電路、主要元件和次要元件,弄清它們的作用和參數(shù)要求等。例如開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源中,電感電容和續(xù)流二極管就是它的關(guān)鍵元件。③ 因?yàn)榫w管有 NPN 和 PNP 型兩類(lèi),某些集成電路要求雙電源供電,所以一個(gè)電源電路往往包括有不同極性不同電壓值和好幾組輸出。讀圖時(shí)必須分清各組輸出電壓的數(shù)值和極性。在組裝和維修時(shí)也要仔細(xì)分清晶體管和電解電容的極性,防止出錯(cuò)。④ 熟悉某些習(xí)慣畫(huà)法和簡(jiǎn)化畫(huà)法。⑤ 最后把整個(gè)電源電路從前到后全面綜合貫通起來(lái)。這張電源電路圖也就讀懂了。
  
例 1 電熱毯控溫電路
  
圖 5 是一個(gè)電熱毯電路。開(kāi)關(guān)在“ 1 ”的位置是低溫檔。 220 伏市電經(jīng)二極管后接到電熱毯,因?yàn)槭前氩ㄕ鳎姛崽簝啥怂拥氖羌s 100 伏的脈動(dòng)直流電,發(fā)熱不高,所以是保溫或低溫狀態(tài)。開(kāi)關(guān)扳到“ 2 ”的位置, 220 伏市電直接接到電熱毯上,所以是高溫檔。
電熱毯控溫電路
例 2 高壓電子滅蚊蠅器
  
圖 6 是利用倍壓整流原理得到小電流直流高壓電的滅蚊蠅器。 220 伏交流經(jīng)過(guò)四倍壓整流后輸出電壓可達(dá) 1100 伏,把這個(gè)直流高壓加到平行的金屬絲網(wǎng)上。網(wǎng)下放誘餌,當(dāng)蒼蠅停在網(wǎng)上時(shí)造成短路,電容器上的高壓通過(guò)蒼蠅身體放電把蠅擊斃。蒼蠅尸體落下后,電容器又被充電,電網(wǎng)又恢復(fù)高壓。這個(gè)高壓電網(wǎng)電流很小,因此對(duì)人無(wú)害。
 高壓電子滅蚊蠅器
由于昆蟲(chóng)夜間有趨光性,因此如在這電網(wǎng)后面放一個(gè) 3 瓦熒光燈或小型黑光燈,就可以誘殺蚊蟲(chóng)和有害昆蟲(chóng)。
 
例 3 實(shí)用穩(wěn)壓電源
  
圖 7 是一個(gè)實(shí)用的穩(wěn)壓電源。輸出電壓 3 ~ 9 伏可調(diào),輸出電流最大 100 毫安。這個(gè)電路就是串聯(lián)型穩(wěn)壓電源電路。要注意的是 :① 整流橋的畫(huà)法和圖 2 ( c )不同,實(shí)際上它就是橋式整流電路。 ② 這個(gè)電路使用 PNP 型鍺管,所以輸出是負(fù)電壓,正極接地。 ③ 用兩個(gè)普通二極管代替穩(wěn)壓管。任何二極管的正向壓降都是基本不變的,因此可用二極管代替穩(wěn)壓管。 2AP 型二極管的正向壓降約是 0.3 伏, 2CP 型約是 0.7 伏, 2CZ 型約是 1 伏。圖中用了兩個(gè) 2CZ 二極管作基準(zhǔn)電壓。 ④ 取樣電阻是一個(gè)電位器,所以輸出電壓是可調(diào)的。
實(shí)用穩(wěn)壓電源
按單元電路的功能可以把它們分成若干類(lèi),每一類(lèi)又有好多種,全部單元電路大概總有幾百種。下面我們選最常用的基本單元電路來(lái)介紹。讓我們從電源電路開(kāi)始。
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一、電源電路的功能和組成
  
每個(gè)電子設(shè)備都有一個(gè)供給能量的電源電路。電源電路有整流電源、逆變電源和變頻器三種。常見(jiàn)的家用電器中多數(shù)要用到直流電源。直流電源的最簡(jiǎn)單的供電方法是用電池。但電池有成本高、體積大、需要不時(shí)更換(蓄電池則要經(jīng)常充電)的缺點(diǎn),因此最經(jīng)濟(jì)可靠而又方便的是使用整流電源。
  
電子電路中的電源一般是低壓直流電,所以要想從 220 伏市電變換成直流電,應(yīng)該先把 220 伏交流變成低壓交流電,再用整流電路變成脈動(dòng)的直流電,最后用濾波電路濾除脈動(dòng)直流電中的交流成分后才能得到直流電。有的電子設(shè)備對(duì)電源的質(zhì)量要求很高,所以有時(shí)還需要再增加一個(gè)穩(wěn)壓電路。因此整流電源的組成一般有四大部分,見(jiàn)圖 1 。其中變壓電路其實(shí)就是一個(gè)鐵芯變壓器,需要介紹的只是后面三種單元電路。
  
二、整流電路
  
整流電路是利用半導(dǎo)體二極管的單向?qū)щ娦阅馨呀涣麟娮兂蓡蜗蛎}動(dòng)直流電的電路。
  
( 1 )半波整流
  
半波整流電路只需一個(gè)二極管,見(jiàn)圖 2 ( a )。在交流電正半周時(shí) VD 導(dǎo)通,負(fù)半周時(shí) VD 截止,負(fù)載 R 上得到的是脈動(dòng)的直流電
  
( 2 )全波整流
  
全波整流要用兩個(gè)二極管,而且要求變壓器有帶中心抽頭的兩個(gè)圈數(shù)相同的次級(jí)線圈,見(jiàn)圖 2 ( b )。負(fù)載 R L 上得到的是脈動(dòng)的全波整流電流,輸出電壓比半波整流電路高。
  
( 3 )全波橋式整流
  
用 4 個(gè)二極管組成的橋式整流電路可以使用只有單個(gè)次級(jí)線圈的變壓器,見(jiàn)圖 2 ( c )。負(fù)載上的電流波形和輸出電壓值與全波整流電路相同。
  
( 4 )倍壓整流
  
用多個(gè)二極管和電容器可以獲得較高的直流電壓。圖 2 ( d )是一個(gè)二倍壓整流電路。當(dāng) U2 為負(fù)半周時(shí) VD1 導(dǎo)通, C1 被充電, C1 上最高電壓可接近 1.4U2 ;當(dāng) U2 正半周時(shí) VD2 導(dǎo)通, C1 上的電壓和 U2 疊加在一起對(duì) C2 充電,使 C2 上電壓接近 2.8U2 ,是 C1 上電壓的 2 倍,所以叫倍壓整流電路。
  
三、濾波電路
  
整流后得到的是脈動(dòng)直流電,如果加上濾波電路濾除脈動(dòng)直流電中的交流成分,就可得到平滑的直流電。
  
( 1 )電容濾波
  
把電容器和負(fù)載并聯(lián),如圖 3 ( a ),正半周時(shí)電容被充電,負(fù)半周時(shí)電容放電,就可使負(fù)載上得到平滑的直流電。
電容濾波
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( 2 )電感濾波
  
把電感和負(fù)載串聯(lián)起來(lái),如圖 3 ( b ),也能濾除脈動(dòng)電流中的交流成分。
  
( 3 ) L 、 C 濾波
 
用 1 個(gè)電感和 1 個(gè)電容組成的濾波電路因?yàn)橄笠粋€(gè)倒寫(xiě)的字母“ L ”,被稱(chēng)為 L 型,見(jiàn)圖 3 ( c )。用 1 個(gè)電感和 2 個(gè)電容的濾波電路因?yàn)橄笞帜?ldquo; π ”,被稱(chēng)為 π 型,見(jiàn)圖 3 ( d ),這是濾波效果較好的電路。
 
( 4 ) RC 濾波
  
電感器的成本高、體積大,所以在電流不太大的電子電路中常用電阻器取代電感器而組成 RC 濾波電路。同樣,它也有 L 型,見(jiàn)圖 3 ( e ); π 型,見(jiàn)圖 3 ( f )。
  
四、穩(wěn)壓電路
  
交流電網(wǎng)電壓的波動(dòng)和負(fù)載電流的變化都會(huì)使整流電源的輸出電壓和電流隨之變動(dòng),因此要求較高的電子電路必須使用穩(wěn)壓電源。
  
(1 )穩(wěn)壓管并聯(lián)穩(wěn)壓電路
穩(wěn)壓管并聯(lián)穩(wěn)壓電路
 
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