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(hào)表示電路連接的圖。電路圖是人們?yōu)檠芯俊⒐こ桃?guī)劃的需要，用物理電學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化的符號(hào)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(guī)劃方案。在設(shè)計(jì)電路中，工程師可從容在紙上或電腦上進(jìn)行，確認(rèn)完善后再進(jìn)行實(shí)際安裝。通過(guò)調(diào)試改進(jìn)、修復(fù)錯(cuò)誤、直至成功。

采用電路仿真軟件進(jìn)行電路輔助設(shè)計(jì)、虛擬的電路實(shí)驗(yàn)，可提高工程師工作效率、節(jié)約學(xué)習(xí)時(shí)間，使實(shí)物圖更直觀。

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。

圖1

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

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(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。

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。

圖3

（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)橄笞帜浮?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(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

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 。

圖4

（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。

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?，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(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。

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(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。

圖7

能夠把微弱的信號(hào)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(hào)、連線、結(jié)點(diǎn)、注釋四大部分組成  。元件符號(hào)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(shù)目都和實(shí)際元件保持一致。

連線表示的是實(shí)際電路中的導(dǎo)線，在原理圖中雖然是一根線，但在常用的印刷電路板中往往不是線而是各種形狀的銅箔塊，就像收音機(jī)原理圖中的許多連線在印刷電路板圖中并不一定都是線形的，也可以是一定形狀的銅膜。結(jié)點(diǎn)表示幾個(gè)元件引腳或幾條導(dǎo)線之間相互的連接關(guān)系。所有和結(jié)點(diǎn)相連的元件引腳、導(dǎo)線，不論數(shù)目多少，都是導(dǎo)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(xì)看以上各圖就會(huì)發(fā)現(xiàn)，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(hào)、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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