1.1 直流电源电气线路的认识（课件）《简单电子线路装接与维修》（劳保版）同步精品课堂

1.1 直流电源电气线路的认识 《简单电子线路装接与维修》（劳保版） 同步精品课堂—中职专业课 学习目标 知识目标 素质目标 能力目标 掌握电阻、电容、二极管等常用元件的符号、参数及检测方法（如电阻色环读取、二极管正向导通特性）；理解串联/并联电路的电压电流关系，熟悉整流滤波电路的工作原理；掌握焊接工艺的流程与质量标准（如焊点形状、锡量控制）。 培养严谨细致的职业态度，强化安全操作规范意识（如电烙铁使用安全、防静电措施）；通过小组协作完成电路装接任务，提升沟通协调能力；在故障排查中养成逻辑分析习惯，增强解决实际问题的自信心。 能正确选用工具完成元件焊接与线路装接，焊点合格率达90%以上；运用万用表检测电路通断、电压电流，定位并修复虚焊、短路等故障；根据电路图搭建简单功能电路（如LED照明电路），实现电路功能调试与优化。 课前导入 在电子技术飞速发展的今天，电子设备无处不在。想象一下，当你打开手机，却发现它无法充电，或者家里的路由器突然没了信号，这些情况可能都与电子线路故障有关。以手机充电器为例，它内部其实就是一个直流电源，将220V的交流电转化为适合手机的直流电。要想快速排查并解决这类故障，就需要掌握直流电源电气线路的相关知识。从认识二极管、电容器、电阻器这些基本电子元器件，到了解直流电源的整流、滤波电路原理，每一步都至关重要。接下来，让我们一起深入学习直流电源电气线路，为解决实际电子问题打下坚实基础。 认识电子元件--二极管 二极管实质上是一个PN结，从P区和N区各引出一条引线，然后再封装在一个管壳内，就制成了一个二极管, 图形符号如图b所示。P区的引出端称为正极(阳极),N区的引出端称为负极(阴极)。其文字符号为VD, 图形符号如图b所示。 认识电子元件--二极管 二极管按材料的不同可分为硅管和锗管。 02 半导体二极管的分类 按二极管制造工艺的不同，可分为点接触型、面接触型和平面型三种。 01 03 二极管按用途的不同可分为检波管、整流管、稳压管和开关管等。 点接触型二极管的特点：PN结面积小，结电容小，通过的电流小，常用于高频、检波等。 面接触型二极管的特点：PN结面积大，结电容较大，只能在低频下工作，允许通过的电流较大，常用于整流等。 平面型二极管的特点：PN结面积较小时，结电容小，可用于脉冲数字电路中；PN结面积较大时，通过电流较大，可用于大功率整流。 认识电子元件--二极管 半导体二极管的命名 二极管根据外形、结构、材料和用途可分成各种类型。按《半导体分立器件型号命名方法》(GB 249—1989)的规定，国产二极管的型号命名法如下。 第五部分 用汉语拼音字母表示器件的规格号 第二部分 用拼音字母表示器件的材料极性 第三部分 用汉语拼音字母表示器件的类型 第一部分 用数字表示器件的电极数目 第四部分 用数字表示器件的序号 认识电子元件--二极管 二极管的主要参数 1)最大整流电流IM。二极管长期使用允许通过的最大正向平均电流称为最大整流电流，常称为额定工作电流，它由PN结面积和散热条件决定。 2)最大反向工作电压URM。保证二极管正常工作不被击穿而规定的最高反向电压，常称为额定工作电压。一般情况下，最大反向工作电压约为击穿电压的一半。 3)最大反向电流IRM。最大反向电流是最大反向工作电压下的反向电流，此值越小，二极管的单向导电性越好。 认识电子元件--二极管 二极管的极性判别 常用的晶体二极管有2AP,2CP,2CZ系列。2AP系列主要用于检波和小电流整流；2CP系列主要用于较小功率的整流；2CZ系列主要用于大功率整流。一般在二极管的管壳上注有极性标记；若无标记，可利用二极管的正向电阻小、反向电阻大的特点来判别其极性，同时也可利用这一特点判断二极管的好坏。判断时，常用万用表的电阻挡，对于耐压低、电流小的二极管只能用万用表的R×100挡或R×1k挡。 认识电子元件--二极管 性能判别。测试方法如图所示，晶体二极管正、反向电阻相差越大越好。两者相差越大，就表明二极管的单向导电特性越好；如果二极管的正、反向电阻值很相近，表明管子已坏(若正、反向电阻都很小或为零，则说明管子已被击穿，两电极已短路；若正、反向电阻都很大，则说明管子内部已断路)。 极性判别。在测试正、反向电阻时，当测得的电阻值较小时，与黑表管相连的电极是二极管的正极；当测得的电阻值较大时，与黑表管相连的电极是二极管的负极。由于二极管的正、反向电阻和测量电流大小相关，所以一根管子的正、反向电阻用不同的电阻挡测量出来的电阻值会有差别。 二极管的性能检测 认识电子元件--电容器 电容器是由两个金属电极中间夹一层绝缘体(又称电介质)构成。当在两个电极间加电压时，电容器上就会储存电荷，所以电容器是一种能存储和释放电能的元件。电容器具有阻止直流通过，而允许交流通过的特点，即所谓的“隔直通交”。 认识电子元件--电容器 电容器按结构的不同分为固定电容器、可变电容器及微调(或称半可变)电容器；按电介质的不同可分为固体有机介质、固体无机介质、气体介质、电解质电容器。 电容器的分类 认识电子元件--电容器 常用电容器的图形符号如下。 电容器 电解电容器 微调电容器 同轴双联可变电容器 可变电容器 认识电子元件--电容器 电容器的主要参数 不同材料制造的电容器，其标称容量系列也不一样，一 般电容器的标称容量为 E24、E12 、E6 系列。 电容器的实际电容量与标称容量的允许最大偏差，称为电容器的允许偏差。E24～E6 系列固定电容器的允许偏差分为3级： I 级为±5%,Ⅱ级为±10%,Ⅲ级为±20%。 精密型电容器的允许偏差较小，可采用00级(±1%)、0级(±2%)等。 对于E3系列电容器的允许偏差可采用不对称偏差；对于固定电容器中的标称容量小于10 pF的无机介质电容器，所用允许偏差一般为绝对允许偏差，即直接标出其允许偏差。 电容器的标称容量和偏差 电容器不对称允许/绝对允许偏差的含义 认识电子元件--电容器 字母 H R T Q S Z 无标记 偏差范围 +100~0 +100~-10 +50～-10 +30~-10 +50～-20 +80--20 +不定--20 字母 B C D E 偏差范围 ±0.1 ±0.25 ±0.5 ±1 电容器不对称允许偏差的含义（%） 电容器绝对允许偏差的含义（PF ） 色标法。电容器的色标法原则上与电阻器类似,其单位为皮法 (pF)。 数码表示法。体积较小的电容器常用数字标志法。一般用三位整数,第一位、第二位为有效数字,第三位表示有效数字后面零的个数,单位为皮法(pF), 但是当第三位数是9时表示10-1。 电容器的参数表示 直标法。在电容器上用数字直接标注主要参数的方法，如470pF±10% 、160V。 文字符号法。电容器的文字符号法与电阻器的表示 方法相同。如P1 表示0.1 pF,1n表示1000pF。 认识电子元件--电容器 认识电子元件--电容器 通常用万用表的欧姆挡来判别电容器的性能、好坏、容量、极性等。要合理选用万用表的量程，5000 pF以下的电容应选用电容表测量。 电容器的测试 固定电容器的性能、好坏判别。将万用表笔接触电容器的两极，表头指针应先正方向偏摆，然后逐渐向反方向复原，即退至R=∞处。如不能复原，则稳定后的读数表示电容器漏电阻值，其值一般为几百到几千兆欧(阻值越大，绝缘性越好)。如在测试过程中表头指针无偏转摆动现象，说明电容器内部已断路或失效；如指针正偏后无返回现象，且电阻值很小或为零，说明内部有漏电现象或已经短路。对容量较小的电容器，指针偏转不大。此时只能检测电容器是否漏电或击穿，而不能检测是否存在开路或失效故障。 认识电子元件--电容器 电容器容量的判别。用表笔接触电容器两端时，表头指针先正偏，然后逐渐复原。接着对调红、黑表笔，表头指针又偏转，偏转幅度较前次大，并又逐渐复原。电容器的容量越大，指针偏转幅度越大，复原速度越慢。这样可以粗略判别其大小，具体容量必须经过电容表测量。 电解电容器极性判别。根据电解电容器正接时漏电小，反接时漏电大的现象可判别其极性。用万用表测量电解电容器正、反漏电阻，两次测量中，测得电阻值大的一次，黑表笔所接触的是正极(因为黑表笔与表内电池的正极相接，数字万用表则相反)。 认识电子元件--电容器 按结构形式可分为一般电阻器、可变电阻器(又称电位器)、片形电阻器。 按材料可分为合金型、薄膜型和合成型。另外,还有敏感电阻(也称为半导体电阻),通常有热敏、压敏、光敏、温敏、气敏、力敏等不同类型电阻。 认识电子元件--电阻器 分类 认识电子元件--电阻器 额定功率。电阻器在电路中长时间连续工作不损坏，或不显著改变其性能所允许消耗的最大功率，称为电阻器的额定功率。 允许偏差的表示方法。允许偏差有直标法、罗马法、符号法和色标法四种表示方法。 允许偏差。允许偏差分为对称偏差和不对称偏差，大部分电阻器都采用对称偏差，其规定为 精密偏差：±0.5%;±1%;±2% 普通偏差：±5%;±10%;±20% 阻值和偏差。电阻器的标称值和偏差都标注在电阻体上，其标志方法有直标法、文字符号法和色标法。 电阻器的主要技术指标 认识电子元件--电阻器 直标法。直标法是用阿拉伯数字和单位符号在电阻器表面直接标出标称电阻值，其允许偏差直接用百分数表示。 文字符号法。它是用阿拉伯数字和文字符号两者有规律的组合来表示标称阻值和允许偏差。 色标法。小功率电阻较多使用色标法，特别是0.5W以下的碳膜和金属膜电阻。 认识电子元件--电阻器 电阻器的测量与质量判别 电阻值的测量。通常可用万用表电阻挡进行测量。测量中手指不要触碰被测固定电 阻器的两根引出线，避免人体电阻对测量精度的影响。 电阻器的质量判别。电阻器的电阻体或引线折断以及烧焦等，可以从外观上看出。内 部损坏或阻值变化较大，可用万用表欧姆挡测量核对。若电阻内部或引线有缺陷，以致接触 不良时，用手轻轻地摇动引线，可以发现松动现象；用万用表测量时，指针指示不稳定。 直流电源的认识 直流电源由电源变压器、整流电路、滤波电路组成。 各部分的功能如下： 电源变压器部分：将电网电压变成所需的交流电压值。 整流电路部分：将交流电变为单一方向的脉动直流电。 滤波电路部分：将脉动直流电的交流成分过滤掉，转变为平滑的直流电。 直流电源的认识--整流电路 整流电路 将交流电变为直流电的过程称为整流。承担整流任务的电路称为整流电路。 进行整流 的设备称为整流器。 整流电路按波形分为半波整流和全波整流；按相数分为单相整流和三相整流等。 单相整流电路又分为单相半波整流、单相全波整流和单相桥式整流。 直流电源的认识--整流电路 单相半波整流 单相半波整流电路如图所示。单相半波整流电路中，输出脉动直流电压的平均值为 ：UL=0.45U2 直流电源的认识--整流电路 流过负载 R 的直流电流平均值为： 二极管导通后，流过二极管的平均电流I 与 R 上流过的电流平均值相等，即： 二极管上承受的最大反向电压 URM就是u2的峰值，即： 单相半波整流电路的特点：电路简单，使用的器件少，但是输出电压脉动大，效率较低。 直流电源的认识--整流电路 单相全波整流 单相全波整流电路如图所示。全波整流电路负载上得到的直流平均电压比单 相半波整流提高了1倍，全波脉动电压平均值为：UL=2×0.45U2=0.8U2 直流电源的认识--整流电路 流过负载上的平均电流为： 流过整流二极管的平均电流只有负载电流的一半，即： 每只二极管上承受的最大反向电压 URM是 U2a 与 U2b的峰值的叠加，即： 单相全波整流电路的特点：输出电压脉动小，整流效率较高，但是变压器二次侧需要 中心抽头，二极管承受反向电压高，需选择耐压等级高的二极管。 直流电源的认识--整流电路 单相桥式整流 单相桥式整流电路如图所示。交流电在一个周期内的两个半波都有同方向的电流流过负载 ， 其波形如图所示。则输出电压的平均值为 ：U1=0.9U2 直流电源的认识--整流电路 流过负载的平均电流为 ： 流过每只二极管的平均电流只有负载电流的一 半，即 ： 在单相桥式整流电路中，每只二极管承受的最大反向电压也是U2的峰值，即： 单相桥式整流电路的特点：输出电压脉动小，每只整流二极管承受的最大反向电压和半波整流一样。由于每半个周期内变压器二次绕组都有电流流过，变压器利用率高。 直流电源的认识--滤波电路 滤波电路 把脉动的直流电变为平滑直流电的过程称为滤波。承担滤波任务的电路称为滤波电路。滤波时，尽可能滤除脉动电压的交流成分，保留脉动电压的直流成分。滤波电路直接接在整流电路的后面，通常用电容器、电感器和电阻器按照一定的方式组合而成，常用的滤波电路有电容滤波、电感滤波和复式滤波。 直流电源的认识--滤波电路 滤波电路的几种形式如图所示。 直流电源的认识--滤波电路 下面以电容滤波器为例进行分析：如图所示为单相桥式整流电容滤波电路图，其波形如图所示。 直流电源的认识--滤波电路 滤波电路的几种形式如图所示。 电容滤波的特点：电源电压在一个周期内，电容器C充放电各两次，经电容器滤波后，输出电压比较平滑，交流成分大大减少，而且使输出电压的平均值得以提高。 接上电容器滤波后，将对电路产生一定的影响。电容滤波对整流电路的影响如下： (1)接人滤波电容后二极管的导通时间变短，对二极管的冲击很大。 (2)负载平均电压升高，交流成分(纹波)减小。这是由于二极管截止时电容器的放电作用产生的，放电速度越慢，负载电压中交流成分越小，负载平均电压越高。一般滤波电容是采用电解电容器，使用时电容器的极性不能接反。电容器的耐压应大于它实际工作时所承受的最大电压，即大于√2U2。 (3)负载上直流电压随负载电流增加而减小。如果负载R的阻值减小，电容器C放电就加快，则输出电压的平均值UL随之降低。电容滤波在轻载时输出电压高，重载时输出电压低。 直流电源的认识--滤波电路 直流电源的认识--直流电源电路原理分析 直流电源电路原理分析 单相桥式整流电路在负载R上得到的波形是全波脉动直流电，其中负载R上的全波脉动直流电压平均UO=0.9U2(式中U₂为变压器次级电压有效值)。而流过负载的电流平均值。 直流电源的认识--滤波电路 在图中，当开关S1断开、S2合上时，电路为单相桥式整流电路。当变压器二次侧交流电压u2为正半周时，二次绕组的上部为正极，下部为负极，VD2管、VD3管导通，VD1管、VD4管截止，电流的流通路径为从A点出发，经过VD2管和负载R,再经过VD3管回到B点，若忽略二极管的正向压降，可以认为R上的电压u。与u2几乎相等，即u。=U2;当u2为负半周时，下部为正极，上部为负极，VD1管、VD4管导通，VD2管、VD3管截止，电流的流通路径为从B点出发，经过VD4管和负载R,再经过VD1管回到A点，若忽略二极管的正向压降，可以认为u。=-U2。由此可见，在u2的正负半周，都有同一方向的电流通过R,四只二极管中两只为一组，两组轮流导通，在负载上即可得到全波脉动的直流电压和电流，所以这种整流电路属于全波整流类型。单相桥式整流电路的电压输出波形如图所示。 直流电源的认识--滤波电路 如图所示。 直流电源的认识--直流电源电路原理分析 当开关S1和S2都合上，接电容C时，电路为单相桥式整流电容滤波电路。交流电压经过整流二极管VD1~VD4整流后，再利用电容C进行滤波，其输出电压波形如图所示。 直流电源的认识--滤波电路 单相桥式整流电路经过电容滤波后，有关电压和电流的估算可以参考表。 单相桥式整流电容滤波电路电压和电流的估算 整流电路 形式 输人交流电压 (有效值) 整流电路输出电压 整流器件上电压和电流 负载开路 时的电压 带负载时的 电压(估计值) 最大反向 电压URM 电流1 U2 U2 1.2U2 U2 U2 电子元件的检测 一、实训目的 1.能检测判断二极管的好坏和极性。 2.能进行电容器的质量检测判别。 3.能检测电阻阻值及质量。 二、主要实训器材的认识 见表 三 、实训内容 1. 二极管的检测 2. 电容器测量与质量判别 3. 电阻器的测量与质量判别 电子元件的检测 序号 名称 型号与规格 数量 序号 名称 型号与规格 1 整流二极管VD IN4004 若干 1 整流二极管VD IN4004 2 电解电容器C 470 μF/50V 若干 2 电解电容器C 470 μF/50V 3 电阻器R 10 kΩ/0.25W 若干 3 电阻器R 10 kΩ/0.25W 工具及材料清单见表 随堂练习 1.如何使用万用表检测二极管的单向导电性？ 答案：将万用表置于二极管测试档，红表笔接二极管正极，黑表笔接负极，若显示低阻值（约几百欧），说明正向导通；交换表笔后显示高阻值（无穷大），说明反向截止。 2.焊接时如何避免虚焊？ 答案：1.确保焊件表面清洁，去除氧化层；2.电烙铁温度适中（约300-350℃），避免过热或温度不足；3.焊接时间控制在2-3秒，锡料熔化后迅速撤离烙铁；4.焊点冷却前保持焊件稳定。 课堂练习 1.以下哪种元件具有单向导电性？（ ） A.电阻 B.电容 C.二极管 D.电感 答案：C 解析：二极管的PN结结构使其仅允许电流从正极流向负极，具有单向导电性。 课堂练习 2.焊接时，电烙铁头温度应调节至（ ）。 A.100-150℃ B.200-250℃ C.300-350℃ D.400-450℃ 答案：C 解析：温度过低会导致焊锡无法充分熔化，过高则易损坏元件。300-350℃是焊接电子元件的最佳温度范围。 课堂练习 3.万用表电阻档测量电阻时，若指针偏转到刻度盘最右端，说明（ ）。 A.电阻短路 B.电阻开路 C.量程选择过大 D.表笔接触不良 答案：A 解析：指针偏右表示阻值极小，可能电阻内部短路或量程选择过小。 课堂练习 答案：C 解析：剥线钳可精确控制剥线长度，避免损伤导线。 4.下列哪种工具用于剥除导线绝缘层？ A.尖嘴钳 B.斜口钳 C.剥线钳 D.镊子 课堂练习 5.整流电路的作用是（ ）。 A.将交流电转换为直流电 B.将直流电转换为交流电 C.稳定输出电压 D.滤除纹波 答案：A 解析：整流电路利用二极管的单向导电性，将交流电转换为单向脉动直流电。 课堂练习 6.焊接时，焊锡丝的直径应根据（ ）选择。 A.元件引脚粗细 B.电烙铁功率 C.焊接时间 D.电路板材质 答案：A 解析：元件引脚较粗时需使用直径较大的焊锡丝，以确保焊点饱满。 课堂练习 7.电路中，若负载电阻增大，其两端电压会（ ）。 A.增大 B.减小 C.不变 D.无法确定 答案：A 解析：根据欧姆定律U=IR，当电流不变时，电阻增大导致电压升高。 课堂练习 8.下列哪种故障会导致电路短路？ A.电阻开路 B.电容漏电 C.二极管接反 D.焊点虚焊 答案：C 解析：二极管接反可能使电路正负极直接导通，引发短路。 课后作业 复习二极管检测方法，记录 3 种不同型号二极管的参数 绘制半波整流电路图，标注元件名称及极性 课堂小结 $$