電路圖,整流電路,電源電路

電路圖概述

電路圖是指用電路元件符號表示電路連接的圖。電路圖是人們?yōu)檠芯?、工程規劃的需要，用物理電學(xué)標準化的符號繪制的一種表示各元器件組成及器件關(guān)系的原理布局圖。

由電路圖可以得知組件間的工作原理，為分析性能、安裝電子、電器產(chǎn)品提供規劃方案。在設計電路中，工程師可從容在紙上或電腦上進(jìn)行，確認完善后再進(jìn)行實(shí)際安裝。通過(guò)調試改進(jìn)、修復錯誤、直至成功。

采用電路仿真軟件進(jìn)行電路輔助設計、虛擬的電路實(shí)驗，可提高工程師工作效率、節約學(xué)習時(shí)間，使實(shí)物圖更直觀(guān)。

電源電路的功能和組成

每個(gè)電子設備都有一個(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。

有的電子設備對電源的質(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。

圖1

整流電路

整流電路是利用半導體二極管的單向導電性能把交流電變成單向脈動(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 導通，負半周時(shí) VD 截止，負載 R 上得到的是脈動(dòng)的直流電

圖2

（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)圈數相同的次級線(xiàn)圈，見(jiàn)圖 2（b）。負載 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)次級線(xiàn)圈的變壓器，見(jiàn)圖2（c）。負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U2為負半周時(shí)VD1導通，C1被充電， C1上最高電壓可接近 1.4U2 ；當U2正半周時(shí)VD2導通，C1上的電壓和U2疊加在一起對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。

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

把電容器和負載并聯(lián)，如圖3（a），正半周時(shí)電容被充電，負半周時(shí)電容放電，就可使負載上得到平滑的直流電。

圖3

（2）電感濾波

把電感和負載串聯(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為象一個(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)電容的濾波電路因為象字母“ 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）。

穩壓電路

交流電網(wǎng)電壓的波動(dòng)和負載電流的變化都會(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壓電源。

（1）穩壓管并聯(lián)穩壓電路

用一個(gè)穩壓管和負載并聯(lián)的電路是最簡(jiǎn)單的穩壓電路，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壓管的穩定電壓值 V Z 。

圖4

（2）串聯(lián)型穩壓電路

有放大和負反饋作用的串聯(lián)型穩壓電路是最常用的穩壓電路。它的電路和框圖見(jiàn)圖 4（b）、（c）。它是從取樣電路（R3 、 R4）中檢測出輸出電壓的變動(dòng)，與基準電壓（V Z）比較并經(jīng)放大器（VT2）放大后加到調整管（ VT1 ）上，使調整管兩端的電壓隨著(zhù)變化。

如果輸出電壓下降，就使調整管管壓降也降低，于是輸出電壓被提升；如果輸出電壓上升，就使調整管管壓降也上升，于是輸 出電壓被壓低，結果就使輸出電壓基本不變。在這個(gè)電路的基礎上發(fā)展成很多變型電路或增加一些輔助電路，如用復合管作調整管，輸出電壓可調的電路，用運算放 大器作比較放大的電路，以及增加輔助電源和過(guò)流保護電路等。

（3）開(kāi)關(guān)型穩壓電路

近年來(lái)廣泛應用的新型穩壓電源是開(kāi)關(guān)型穩壓電源。它的調整管工作在開(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)，但電路比較復雜。

開(kāi)關(guān)穩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是儲能和濾波元件，二極管 VD 是調整管在關(guān)斷狀態(tài)時(shí)為 L 、C 濾波器提供電流通路的續流二極管。開(kāi)關(guān)穩壓電源的開(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整管（VT）的導通和截止時(shí)間的。如果輸出電壓 U 0 因為電網(wǎng)電壓或負載電流的變動(dòng)而降低，就會(huì )使矩形波發(fā)生器的輸出脈沖變寬，于是調整管導通時(shí)間增大，使 L 、C 儲能電路得到更多的能量，結果是使輸出電壓 U 0 被提升，達到了穩定輸出電壓的目的。

（4）集成化穩壓電路

近年來(lái)已有大量集成穩壓器產(chǎn)品問(wèn)世，品種很多，結構也各不相同。目前用得較多的有三端集成穩壓器，有輸出正電壓的 CW7800 系列和輸出負電壓的 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。

這種集成穩壓器只有三個(gè)端子，穩壓電路的所有部分包括大功率調整管以及保護電路等都已集成在芯片內。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，穩壓精度高，工作可靠，一般不需調試。

圖 4（e）是一個(gè)三端穩壓器電路。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二極管。

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)單然而卻是應用最廣的電路。拿到一張電源電路圖時(shí)，應該： 

① 先按“整流 — 濾波 — 穩壓”的次序把整個(gè)電源電路分解開(kāi)來(lái)，逐級細細分析。

② 逐級分析時(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要求等。例如開(kāi)關(guān)穩壓電源中，電感電容和續流二極管就是它的關(guān)鍵元件。 

③ 因為晶體管有 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值和極性。在組裝和維 修時(shí)也要仔細分清晶體管和電解電容的極性，防止出錯。 

④ 熟悉某些習慣畫(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，因為是半波整流，電熱毯兩端所加的是約 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。

圖5

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 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)又恢復高壓。這個(gè)高壓電網(wǎng)電流很小，因此對人無(wú)害。

圖6

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)用穩壓電源

圖 7 是一個(gè)實(shí)用的穩壓電源。輸出電壓 3 ～ 9 伏可調，輸出電流最大 100 毫安。這個(gè)電路就是串聯(lián)型穩壓電源電路。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，所以輸出是負電壓，正極接地。

③ 用兩個(gè)普通二極管代替穩壓管。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 二極管作基準電壓。

④ 取樣電阻是一個(gè)電位器，所以輸出電壓是可調的。

圖7

能夠把微弱的信號放大的電路叫做放大電路或放大器。例如助聽(tīng)器里的關(guān)鍵部件就是一個(gè)放大器。

電路圖組成與分類(lèi)

（一）組成

電路圖主要由元件符號、連線(xiàn)、結點(diǎn)、注釋四大部分組成  。元件符號表示實(shí)際電路中的元件，它的形狀與實(shí)際的元件不一定相似，甚至完全不一樣。但是它一般都表示出了元件的特點(diǎn)，而且引腳的數目都和實(shí)際元件保持一致。

連線(xiàn)表示的是實(shí)際電路中的導線(xiàn)，在原理圖中雖然是一根線(xiàn)，但在常用的印刷電路板中往往不是線(xiàn)而是各種形狀的銅箔塊，就像收音機原理圖中的許多連線(xiàn)在印刷電路板圖中并不一定都是線(xiàn)形的，也可以是一定形狀的銅膜。結點(diǎn)表示幾個(gè)元件引腳或幾條導線(xiàn)之間相互的連接關(guān)系。所有和結點(diǎn)相連的元件引腳、導線(xiàn)，不論數目多少，都是導通的。

注釋在電路圖中是十分重要的，電路圖中所有的文字都可以歸入注釋—類(lèi)。細看以上各圖就會(huì )發(fā)現，在電路圖的各個(gè)地方都有注釋存在，它們被用來(lái)說(shuō)明元件的型號、名稱(chēng)等等。

（二）分類(lèi)

1、原理圖

2、方框圖

3、裝配圖

4、印板圖

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