资源简介

项目一 直流小电源的制作
学习项目名称 直流小电源的制作
情境应用 手机电源电路、计算机电源电路
基础知识点 1. 桥式整流原理及计算公式 2. 滤波原理及计算公式 3. LM7805稳压直流电源工作原理
认知技能点 电子变压器认知与检测 整流二极管认知与检测 滤波电容认知与检测 LM7805集成芯片认知与检测 万用板、示波器认知
操作技能点 1. 万用板安装与焊接直流电源电路 2. 示波器测直流电压波形 3. 万用表测直流电压
课程场地 《电子技术基础与技能》课程教室
设计课时 11
LM7805直流稳压电源
直流稳压电源在人们的生产生活中有着广泛的应用，比如日常生活中我们常用的电脑、充电器以及各种玩具的电源等。掌握直流稳压的原理和制作技能是电类的中职学生专业能力成长的基础。本教学设计以实用稳压电源作为教学载体，以电子产品生产的过程来体现岗位知识和技能要求，以“做中学”教学的方法让学生更在做中达到学习知识、巩固知识、应用知识的目的。
【学情分析】略
【教材内容及处理】
本教学设计通过项目情景自然过渡到稳压电源电路的学习，在学生了解电路路中相关元件、仪器后，再去学习电路各部分的原理，形成明确电路技术知识，同时培养学生观察和思考，应用自身所学知识分析和解决问题的方法能力。
【教学目标】
知识目标： 掌握二极管、电容、变压器的认知与检测，理解桥式整流、滤波原理及计算公式、 LM7805稳压直流电源工作原理
技能目标： 能够装配、调试直流电源电路
素养目标： 激发学生学习兴趣；提高团队协作意识，学会探索与应用知识。
【项目重点】：掌握电源电路中元器件的认知与检测，根据电子产品的安装方法，学会安装LM7805直流稳压电源。
【项目难点】：能分析调试LM7805直流稳压电源的原理。
【教学手段及教具准备】
1．教学场地：《电子技术基础与技能》课程教室
2．教学手段：多媒体PPT、网络数字化资源。
3．教具准备：直流电源电路制作材料、示波器、投影、万用表
教学环节 情境设计与学习任务 师生活动
第一课时
情景引入 直流电源是一种能为负载提供稳定直流电源的电子装置，在人们的生产生活中有着广泛的应用，比如日常生活中我们常用的音响设备、电脑主机、各种玩具的电源以及充电器等。 提出思考问题：1.你知道电源电路的原理和原理图吗？ 2.你想自己制作这个电路吗？ 针对情境问题的讨论进行归纳： 有的同学会想到与之前学习的整流滤波电路有关系； 有的同学通过查阅资料找到与情境有关的电路原理图 1.教师抛出问题。 2.通过引入,引起学生好奇心，顺利进入课堂教学。
整流二极管、电容器的认知与检测 1．整流二极管 1）整流二极管认知 如图所示，有色环一端为负极，另一端为正极，二极管的核心部分是PN结，PN结具有单向导电性，这也是二极管的主要特性。 2）图形符号 P区的引出端叫正极（或阳极），N区的引出端叫负极（或阴极），其文字符号为D或VD，图形符号如图所示。 3）质量检测 用数字式万用表欧姆档测其正、反向阻值，如果正、反向电阻均为无穷大则二极管开路；均为零则是短路；如果正向电阻小，反向电阻大，则二极管正常。如图所示。 2.电容器 1）电容器的认知 任何两个彼此绝缘又相互靠近的导体都可以看成是一个电容器，电容器的主要作用是储存电荷，具有“隔直通交”的作用，实物如图所示。 2）图形符号 电容器的文字符号用C表示，固定容量的电容器图形符号如图所示，分为有极性和无极性，有极性的电容器长管脚为正极，短管脚为负极，可变电容器图形符号如图所示，分为可变电容器和半可变电容器。 3）电容器的单位 电容器的容量单位是法（），还有微法（）、纳法（nF）、皮法（），各单位之间的换算关系是。 4）电容器的质量检测 将数字万用表旋转到测量电容档，将数字万用表的红表笔接电解电容的正极（长管脚），黑表笔接电解电容的负极（短管脚），此时，屏幕显示的就是电容的容量，实际测量的电容值和电容上标注的容量有一定的误差，如图所示，电容上标注容量为110，实际测量为109.2，则表示此电容质量良好。 3.完成学习页 1.学生学习整流二极管、电容元件及其极性、好坏的检测 2.教师讲授并巡回指导检测
第二课时
变压器、LM7805稳压芯片的认知与检测 1.变压器 1）变压器的认知 变压器是一种静止的电气设备，它是根据电磁感应的原理，将某一等级的交流电压和电流转化成同一频率的另一等级电压和电流的设备，如图所示。 2）图形符号 它的主要部件是一个铁心和套在铁心上的两个绕组，与电源相连的线圈接收交流电能，成为一次绕组，与负载相连的线圈送出交流电能，成为二次绕组，图形符号如图所示。 3）质量检测 首先通过观察变压器的外貌来检查是否有明显异常现象，如线圈是否断裂，脱焊，绝缘材料是否有烧焦痕迹；将变压器的初级接220V交流电，用示波器或者万用表测量次级输出端电压是否是标注的电压值，上下浮动在±5%。 2.LM7805稳压芯片 1）LM7805稳压芯片认知 以三端固定式为例，其正输出为78XX系列（后两位代表输出的额定稳压值，XX是统称），负输出为79XX系列，符号面朝向自己，如图所示，由左往右依次为1—输入端；2—接地端；3—输出端。 2）图形符号 LM7805的图形符号如图所示， 为输入端 ，为稳压后的输出端 。集成稳压器7805的输出电压为5V ，最大输出电流为1.5A；输入与输出电压范围为 10V>- >3V 3）稳压芯片的检测 使用数字万用表欧姆档测量LM7805的输入输出电阻。如果输入电阻大，如图（a）图；输出电阻小如图（b）图，则芯片质量良好。 3.完成学习页 1.学生学习变压器、LM7805元件及其检测 2.教师讲授并巡回指导检测
第三课时
万用板的认知 1.万能板 万能板是一种按照标准IC间距(2.54mm)布满焊盘、可按自已的意愿插装元器件及连线的印制电路板。一种焊盘各自独立，叫单孔板，另一种是多个焊洞双连孔连接在一起，叫连孔板。 单孔板 连孔板 2.观看万能板的操作视频，并练习焊接技巧。 3.总结万能板的焊接的注意事项： 1）元器件布局要合理，事先一定要规划好，不妨在纸上先画画，模拟一下走线的过程。电流较大的信号要考虑接触电阻、地线回路、导线容量等方面的影响。单点接地可以解决地线回路的影响，这点容易被忽视。 2）用不同颜色的导线表示不同的信号(同一个信号最好用一种颜色); 3）按照电路原理，分步进行制作调试。做好一部分就可以进行测试、调试，不要等到全部电路都制作完成后再测试调试，否则不利于调试和排错。 4）走线要规整;边焊接边在原理图上做出标记。 1.学生学习万能板及万能板的焊接 2.教师讲授并巡回指导焊接
第四课时
示波器的认知 1.示波器的认识 1）示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器，示波器可以用来研究电压信号瞬时幅度随时间的变化关系，也可以用来测量各种电压信号的幅度、上升时间和频率等特性，示波器外形及前面板各部分名称如图所示。 示波器各部分作用： 电源开关：控制示波器电源的通断； 探头校准信号：提供1KHZ 3V的基准信号，用于示波器的自检； 液晶显示区：用于显示被测信号的波形，测量刻度，以及操作菜单； 模拟输入通道：用于连接输入电缆，以便输入被测信号，共有两路，CH1和CH2 ； 垂直控制部分：用于选择被测信号，控制被测信号在Y轴方向的大小或移动； 水平控制部分：用于控制被测信号的波形在水平轴方向的变化； 触发部分：用于控制显示的被测信号的稳定性。 2）示波器的探头如图 3）示波器测量电压时读取方法，如图所示 2.观看示波器使用视频，并操作练习。 1.学生观看视频，掌握示波器的使用方法 2.教师讲授并演示示波器的使用
第五课时
整流基本原理 直流小电源由整流变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路等环节组成。如图所示 1．单向桥式整流电路 U1交流市电通过电源变压器变换成交流低压U2，整流电路再将交流电压U2变换为单向脉动的直流电压U3，主要用到的元件是整流二极管，电路如图1-24所示。由于D1、D3和D2、D4两对整流二极管交替导通，致使负载电阻RL上在整个周期内都有电流流过，而且方向不变，如图1-25所示。 图1-24 整流电路 图1-25 输出波形 在图1-24整流电路中，输出直流电用平均值UO表示，U2表示整流输入端的交流电压有效值，在一个周期内，桥式整流负载两端的平均电压值UO是二次侧电压有效值U2的0.9倍：UO≈0.9U2 流过负载的电流平均值为：，IO=0.9U2/RL 每个二极管上只有半个周期有电流通过，是负载电流的一半，即：IV=1/2IO 每个二极管截止时，承受的反向峰值电压URM是U的峰值，即：URM=U2 2.完成学习页 1学生掌握整流电路的原理及其计算 2.教师讲授整流电路工作原理及其输入输出电压电流的关系
第六课时
滤波、稳压原理 1．滤波电路 滤波电路是将单向脉动直流电压U3变换为脉动较小的直流电压U4（如图1-23）,主要用到的元件除整流二极管外，还有电解电容，电路如图1-26所示。 根据电容充放电的特点，输出波形如图1-27所示。 此时输出电压、电流平均值为：UO≈1.2U2, IO=1.2U2/RL，二极管上的电流和二极管截止时承受的反向电压与整流电路一致。 图1-26 整流滤波电路 图1-27输出波形 2．稳压电路 220V交流市电通过电源变压器变换成交流低压，再经过桥式整流电路D1～D4和滤波电容C1的整流和滤波（C2为防止自激电容），在三端稳压器LM7805的Vin和GND两端形成一个并不十分稳定的直流电压(该电压常常会因为市电电压的波动或负载的变化等原因而发生变化)。此直流电压经过LM7805的稳压和C3的滤波便在稳压电源的输出端产生了精度高、稳定度好的直流输出电压，如图所示。 图1-28稳压电路 图1-29输出波形 3.完成学习页 1.学生掌握滤波、稳压的原理及其计算 2.教师讲授滤波稳压电路工作原理
第七课时
对电路进行布局 1.直流小电源电路原理 图1-30直流小电源电路原理图 工作原理：220V交流电通过电源变压器变换成交流低压，再经过桥式整流电路D1～D4和电容C1滤波，在三端稳压器LM7805的Vin和GND两端形成一个稳定的直流电压，该电压常常会因为市电电压的波动或负载的变化等原因而发生变化，所以在稳压电路右边并联电容C3、C4，使输出电压更加稳定。 2.观看直流小电源电路制作微视频并开始操作。 1）核对元件清单并检测元件质量。见附件1-1 2）电路元件布局 把电子元件按照图1-31所示的位置在万用板上进行布局。 1.学生在掌握电路原理的基础上，在万能板上进行电路布局 2.教师巡回指导
第八课时
电路焊接 1.按附件1-2完成整流、滤波电路焊接 提示：注意区分二极管和电容器的极性。 1.学生焊接整流、滤波电路 2.教师巡回指导
第九课时
电路焊接 1.按附件1-2完成稳压电路的焊接 提示：注意稳压管和电容器的极性。 1.学生焊接稳压电路 2.教师巡回指导
第十课时
调试电路 1.按照附件表1-2调试步骤调试电路并记录数据。 学生调试电路
第十一课时
评价 1.按照附件表1-3完成项目评价并总结 学生学生自评
附件1：
学习页
一、填空题
1.下图中普通二极管的符号是（ ）
2. 下图二极管说法正确的是（ ）
A 带白色环的一端为二极管正极。
B 该二极管导通时，电流从右流向左。
C 带白色环的一端为二极管负极。
D 当右端电位正，左端电位为负时，二极管处于正向导通
3.如果半导体二极管正反向阻值都无穷大，说明二极管（ ）
A.正常 B.内部短路 C.内部断路 D.性能差
4.下图中，二极管为硅管，工作于正常导通状态的是 （ ）
A、 -100V -50V B、6V 4V
C、 10V 7 V D、-12V -11.7V
5.变压器是一种（ ）电气设备，它利用电磁感应原理将一种电压等级的交流电转变成同频率的另一种电压等级的交流电。
A、滚动 B、运动 C、旋转 D、静止
6.变压器的铁芯是（ ）部分。
A、磁路 B、电路 C、旋开路 D、短路
7.把交流电转换为直流电的过程为 （ ）
A、整流 B、滤波 C、稳压 D、其他
8．当晶体二极管工作在伏安特性曲线的正向特性区，而且所受正向电压大于其门坎电压时，则晶体二极管相当于 （ ）
A．大电阻 B．断开的开关 C．接通的开关
9．在整流电路中起到整流作用的元件是（ ）
A．电阻 B．电容 C．二极管
二、判断题
1. 半导体二极管都是硅材料制成的。（ ）
2. 半导体二极管具有单向导电性。（ ）
3. 半导体二极管只要加正向电压就能导通。（ ）
4. 二极管从P区引出的极是正极。（ ）
5. 二极管加反向电压一定是截止状态。（ ）
6.电容器所带的电容量要随着他所带电荷的多少而发生变化 （ ）
7.几个电容串联后，接在直流电源上，那么各个电容器所带的电荷均相等（ ）
8.电容器本身只进行能量的交换，而并不消耗能量，所以说电容器是一个储能元件。（ ）
9.变压器是根据电磁感应原理工作的（ ）
10.单相桥式整流电路在输入交流电压的每半周内都有两只二极管导通。 （ ）
11.滤波是利用电容两端电压不能突变特性来实现的。 （ ）
三、附加题
1．如何用万用表判断稳压二极管？
2.写出下图所示各电路的输出电压值，设二极管导通电压UD＝0.7V。
序号 符号 名称 规格 数量
1 D1-D4 整流二极管 IN4007 4个
2 C1 电解电容 2200uF 1个
3 C3 电解电容 100 uF 1个
4 C2、C4 瓷片电容 0.1uF 2个
5 T 变压器 220/8V 1个
6 LM7805 稳压管 LM7805 1个
7 VT2 电源线 多股细导线 1个
8 M 万能板 单孔 1块
工作页
表1-1 直流电源元件清单
表1-2项目任务执行表（执行结果用√表示完成）
序号 执行步骤 执行内容 执行标准 参考时间 执行结果
1 核对元件清单并检测 二极管 D1-D4的检测 判断质量好坏 15分钟
变压器T的检测 判断质量好坏
电容C1-C4的检测 判断质量好坏
LM7805稳压管的检测 判断质量好坏
2 元件布局 按照电路图进行布局 布局合理 10分钟
3 元件焊接 焊接二极管 D1-D4 焊点光滑，无毛刺，漏焊，虚焊 15分钟
焊接电容C1 、C2
焊接LM7805
焊接电容C3、C4
4 导线焊接 将D1、D2阴极焊接在一起， D3、D4阳极焊接在一起，D1的阳极与D4的阴极焊接，D2的阳极与D3的阴极焊接 用万用表电阻档检测连接可靠，按照图1-30连接完成 30分钟
D1与D2的焊接点与 D3、D4的焊接点分别接电容C1的正负极
在电容C1两端并联电容C2
将LM7805输入端接C2两端，输出端接电容C3的正极，GND接C3负极，C4并接在C3两端，在C4两端引出两条导线。
将变压器固定在万用板上，输入端接与220V相接的插头，输出端分别接D1、D4相接的点和D2、D3相接的点。
5 装配调试 接通电源，将变压器输入端接入220V交流电 用万用表测量220V电源正常。 20分钟
示波器测量整流后的波形 波形如图1-25所示
将电容接在整流电路的输出端，用示波器测量滤波后的波形 波形如图1-27所示
用示波器检测电路输出端是否是5V的直流电 波形如图1-29所示
总计：90分钟
评价表：
表1-3 任务检测标准
序号 检测内容 执行标准 自评 教师评
1 电路功能 1.电路功能完全实现 -A
2.实现部分功能 -B
3.不能实现功能 -C
2 工艺要求 1.电路布局美观合理 -A
2.布局欠美观 -B
3.布局杂乱无章 -C
3 安全文明 1.工具摆放整齐，仪表使用规范，无安全事故 -A
2.工具不齐，但无安全事故 -B
3.出现安全事故或损坏仪表 -C

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