串聯穩壓電源工作原理與故障分析示教板制作與演示

摘要文章詳細論述了串聯電路電源工作原理與故障分析示教板的制作與演示，以及對常見故障的演示方法，這對教師講授及學生學習串聯穩壓電源工作原理與故障檢測分析有積極的作用，能取得好的教學效果。

中圖分類號：TN86文獻標識碼：A

Showing Board Production and Presentation of Principle of

Power Supply in series with the Fault Analysis

WANG Lihua

(Anyang Electronic Information School， Anyang， He'nan 455000)

AbstractThis article discusses showing board production and presentation of principle of power supply in series with the fault analysis， and the Demonstration of common faults. It has a positive effect for teachers in the teaching and learning Series power supply fault detection and analysis， and can help achieve good teaching results.

Key wordspower supply series; fault analysis; simulation; showing board

串聯穩壓電源是許多電子設備中常見的電路部件，其故障率比較高，電子信息專業的學生必須對穩壓電源的工作原理、元件參數、故障現象與分析判斷了如指掌。而實際上，大多數中專學生在校期間往往不能對穩壓電源的故障做出正確分析和準確判斷。為使學生在校期間能用盡量短的時間掌握這部分內容，我們根據幾年來的教學經驗制作了穩壓電源示教板在教學中進行示范演示，收到了良好教學效果。

1 制作原理及方法

把原理圖畫在適當的三合板或其他板上，把各元件固定在電路圖的相應位置。三合板背面用導線連接。指示表頭可放在較大空間位置上，并留有線柱，因表頭一般較小，上課時，可用實驗室的安培表和伏特表連接。圖上要標清元件符號和容量，負載L1、L2分別用12V、8W和12V、12W的汽車燈泡，以改變負載。故障開關用鈕子開關，放置在故障元件附近。電路正常工作時，開關可拔到同一方向，不要標出正常時和故障時的位置，以利于考核使用。

2 各故障開關的使用

K1：斷開正常，接通時可模擬變壓器次級短路、初級短路、整流二極管擊穿、保護電容擊穿故障。現象為：BX1 斷或A1 初級電流很大；整流濾波輸出電壓U2 指示為0，電源輸出U3 指示為0。[注：K1 接通時間要短]

K2：斷開正常，接通時可模擬濾波電容漏電?，F象為整流輸出電壓U2 降低，電源輸出電壓U3減低，穩波電壓增大。[注：K2 接通時間要短]

K3：斷開正常，接通時可模擬調整管BG5 擊穿故障。現象為整流輸出電壓U2 正常，電源輸出電壓U3 升高到15-20V，且不隨W的調節而變化。

K4：接通正常，斷開時可模擬BG5 截止或開路損壞故障。現象為整流輸出電壓U2 正常，電源輸出電壓U3 為0。

K5：斷開正常，接通時可模擬BG6 擊穿或飽和時故障?，F象為電源輸出電壓U3 升高到15-20V，且不可調。

K6：接通正常，斷開時可模擬BG6 開路或截止時故障?，F象為整流輸出電壓U2 正常，電源輸出電壓U3 為0。

K7：斷開正常，接通時可模擬BG7 飽和或擊穿損壞的故障。現象為電源輸出電壓U3 降為6-7V，且不可調。

K8:接通正常，斷開時刻模擬穩定二極管開路損壞故障。現象為電源輸出電壓U3 為20V。

K9：斷開正常，接通時可模擬BG8 擊穿損壞故障。現象為整流輸出電壓U2 正常，電源輸出電壓U3 為0。

K10：接通正常，斷開時可模擬BG7 截止、開路損壞、W中心抽頭開路故障?，F象為電源輸出電壓U3 為15-20V。

K11：接通正常，斷開時可模擬濾波電容容量變小故障。現象為電源輸出電壓U3 降低，紋波電壓增大。

3 教師可在以下幾個方面做演示教學

（1）元件識別。利用示教板上的實際元件幫助學生識別電源部分元件的型號和參數，使其掌握元件的使用方法。

（2）分析穩定原理和性能。變壓器初次接上交流調壓器，電源輸出端接上負載（12V、12W燈泡），改變輸入電壓，觀察電源輸出電壓的變化情況。再將輸入電壓調到220V，改變輸出負載（12V、12W、12V、8W，空載三種情形），觀察輸出電壓變化，分析穩定原理和性能。

（3）輸入接220V電壓，輸出接正常負載（12V、12W燈泡），演示測量電源正常工作是的有關數據，使學生掌握測量數據的方法。這些數據為：變壓器初級220V，次級17V，整流輸出電壓20V左右，電源輸出電壓12V，初級交流電流0.2A左右，直流電流1A左右，各晶體管的管腳電位。教師要根據測量情況，講解分析三極管的工作狀態，二極管、三極管、電容的耐壓參數。

（4）利用示教板的實際數據講解小型穩壓電源的設計。

（5）故障現象演示與分析舉例。

圖 1

模擬：開關K1 接通模擬BG4 被擊穿的情況。

演示：現象為開機時電源輸出U3 為零。

分析：首先，檢查保險或其他元件是否有損壞，或者用萬用表測試有關測試點電壓，以分析故障部位。通過觀察發現，直流保險BX2 完好，交流保險BX1 斷。由此可分析，故障出在變壓整流和濾波電路上，而穩壓電路和負載電路正常。同樣，用萬用表測試電壓會發現整流濾波輸出U2 為0，也會得出同樣的結論。由于交流保險BX1 斷開是短路造成的，短路原因有：濾波電容擊穿；整流二極管或保護電容擊穿；變壓器初級或次級短路。確定故障元件必須借助于萬用表?？申P掉電源，對懷疑元件逐一檢查，查濾波電容兩端電阻，阻止不為0，可排除濾波電容擊穿；查四個整流二極管的正反向電阻，用萬用表€?0歐姆檔進行測量，可發現BG2 兩端電阻正反向都為0，即懷疑BG4或C4擊穿，分別焊下BG4 或C4 進行判別確定。對變壓器初次級短路可用測試電阻和電壓的方法確定。

本演示操作分析：可使學生學會根據故障現象確定故障部位、故障元件的思路和方法。

故障現象：不接負載，電源輸出電壓U3 為20V，整流濾波輸出U2 為20V。比較故障時電壓指示和正常工作時電壓值，可知造成這種現象的故障部位在穩壓電路。故障原因可能是BG5擊穿或BG6擊穿；講BG7開路，W中心抽頭開路，BG8開路，分析如圖1。

至于是由哪個元件損壞造成，可以用下面兩種方法檢查。（1）電壓測試：分別檢查各個晶體管的各腳電位，與正常值進行比較判別。（2）電阻測試：用R€?0檔在路測量每個晶體管PN結的正反向電阻，判別三極管是否有損壞。

對造成這種故障的原因，可分別用故障開關進行演示。對其他故障的觀察分析和演示，教師可根據情況自行設計，必要時也可讓學生親自操作分析，以提供學生的動手能力和分析問題的能力。（1）有條件的可利用示教板觀察輸出電壓的紋波電壓。利用示波器或電子毫伏表進行測試，可分析紋波電壓對電視機和其他電器設備的影響。（2）利用示教板可考核學生對穩壓電源的各方面知識的掌握程度。如工作原理分析、元件選用、故障檢測與分析等。

教學實踐證明，串聯穩壓電源工作原理與故障分析示教板在教學中進行演示，學生容易理解和掌握串聯穩壓電源工作原理，易于判斷故障現象，分析故障原因，培養了學生動手動腦及分析問題的能力，在教學中能獲得很好的效果。

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文