直流穩(wěn)壓電源是什么 歡迎咨詢

直流穩(wěn)壓電源就是指能夠?yàn)樨?fù)載裝置提供直流電源的一種電子裝置。
直流穩(wěn)壓電源從工作方式上可分為：
①可控整流型。用改變晶閘管的導(dǎo)通時(shí)間來調(diào)整輸出電壓。
②斬波型。輸入是不穩(wěn)定的直流電壓，以改變開關(guān)電路的通斷比得到單向脈動直流，再經(jīng)濾波后得到穩(wěn)定直流電壓。
③變換器型。不穩(wěn)定直流電壓先經(jīng)逆變器變換成高頻交流電，再經(jīng)變壓、整流、濾波后，從所得新的直流輸出電壓取樣，反饋控制逆變器工作頻率，達(dá)到穩(wěn)定輸出直流電壓的目的。
經(jīng)整流濾波后輸出的直流電壓，雖然平滑程度較好，但其穩(wěn)定性仍比較差。經(jīng)整流濾波后的直流電壓必須采取一定的穩(wěn)壓措施才能適合電子設(shè)備的需要。常用的直流穩(wěn)壓電路有并聯(lián)型和串聯(lián)型穩(wěn)壓電路兩種類型。
下面介紹硅穩(wěn)壓管并聯(lián)穩(wěn)壓電源和晶體管并聯(lián)穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)方案。
一、硅穩(wěn)壓管并聯(lián)穩(wěn)壓電源
1、電路原理分析
圖3-1-1是硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電源。其中d1是穩(wěn)壓二極管，r1是限流電阻，r2是負(fù)載。由于d1與r2是并聯(lián)，所以稱并聯(lián)穩(wěn)壓電路。此電路必須接在整流濾波電路之后，上端為正下端為負(fù)。由于穩(wěn)壓管d1反向?qū)〞r(shí)兩端的電壓總保持固定值，所以在一定條件下r2兩端的電壓值也能夠保持穩(wěn)定。
下面我們來分析一下具體工作原理：
假設(shè)設(shè)輸入電壓為ui，當(dāng)某種原因?qū)е聈i升高時(shí)，ud1相應(yīng)升高，有穩(wěn)壓管的特性可知ud1上升很小都會造成id1急劇增大，這樣流過r1上的ir1電流也增大，r1兩端的電壓ur1會上升，r1就分擔(dān)了較大一部分ui升高的值，ud1就可以保持穩(wěn)定，達(dá)到負(fù)載上電壓ur2 保持穩(wěn)定的目的。這個(gè)過程可用下面的變化關(guān)系圖表示：
ui↑→ud1↑→id1↑→ir1↑→ur1↑→ud1↓
相反的，如果ui下降時(shí)，可用下面的變化關(guān)系圖表示：
ui↓→ud1↓→id1↓→ir1↓→ur1↓→ud1↑
通過**的分析可以看出，硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路中，d1負(fù)責(zé)控制電路的總電流，r1負(fù)責(zé)控制電路的輸出電壓，整個(gè)穩(wěn)壓過程由d1和r1共同作用完成。
2、元件選擇
下面我們來看看已知負(fù)載電壓ur1和負(fù)載電流ir1時(shí)如何設(shè)計(jì)硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電源。
(1)初選穩(wěn)壓管d1
一般情況下，可以按照ud1=ur2和id1≈(ir2) ** x來初步選定穩(wěn)壓管d1，如果負(fù)載有可能開路則應(yīng)選擇(id1) ** x≈(2-3)(ir2) ** x，這是因?yàn)楫?dāng)負(fù)載時(shí)所有電流全部都會流過d1，所以id1應(yīng)該適當(dāng)選擇大一點(diǎn)。。
(2)選定輸入電壓
一般可選擇ui=(2-3)ur2
(3)選定限流電阻r1
r1=(ui-ur2)/(id1+ir2)
但是需要考慮兩種極限情況：
當(dāng)ui較大，且負(fù)載開路時(shí)(即ir2=0)，流過d1的電流較大。為了不**過d1的較大允許電流(id1) ** x，需要有足夠大的電流電阻，否則會燒壞d1。則r1需要滿足：
當(dāng)ui較小，且負(fù)載電流較大時(shí)，流過d1的電流較小。為了保證此時(shí)d1能夠工作在擊穿區(qū)起到穩(wěn)壓的作用，要有一定的電流流過d1，一般取5ma-10ma。則r1需要滿足：
r1<((ui)min-ur2)/(id1+(ir2) ** x)
r1>((ui) ** x-ur2)/ id1) ** x
限流電阻r1的值應(yīng)該在上面兩個(gè)公式的范圍內(nèi)選擇。
(4)檢查電路穩(wěn)定度
電路穩(wěn)定度需要根據(jù)實(shí)際電路的要求來確定，如果穩(wěn)定度不夠，可以適當(dāng)增加r1和ui，還可以選擇動態(tài)電阻r比較小的穩(wěn)壓管。
二、晶體管并聯(lián)穩(wěn)壓電源
1、電路原理分析
圖3-1-2是晶體管并聯(lián)穩(wěn)壓電源。其中t1是調(diào)整管、d1是基準(zhǔn)穩(wěn)壓管，r1是d1的限流電阻，r2是限流電阻，r3是負(fù)載。這個(gè)穩(wěn)壓電路的輸出電壓約等于穩(wěn)壓管d1的穩(wěn)壓值(實(shí)際上要加上t1**結(jié)電壓，一般鍺管取0.3v，硅管取0.7v)。
這是由于電源在工作時(shí)，t1**結(jié)導(dǎo)通，**較電壓與基較電壓保持一致，而基較電壓被d1穩(wěn)定在一個(gè)固定值。這個(gè)電路可以看作t1將d1的穩(wěn)壓作用放大了β倍，相當(dāng)于接入一個(gè)穩(wěn)壓值為d1穩(wěn)壓值，穩(wěn)壓效果為β倍d1穩(wěn)壓效果的穩(wěn)壓管。
電路工作原理是：
ui↑→ud1↑→(ut1)ec↑→(it1)ec↑→ir2↑→ur2↑→(ut1)ec↓
ui↓→ud1↓→(ut1)ec↓→(it1)ec↓→ir2↓→ur2↓→(ut1)ec↑
2、元件選擇
這個(gè)電路選擇元件的步驟與硅穩(wěn)壓管并聯(lián)穩(wěn)壓電路類似，主要從下面幾個(gè)方面考慮。
(1)初選調(diào)整管t1和穩(wěn)壓管d1
選擇調(diào)整管t1時(shí)，主要考慮其額定電流icm要大于輸出電流io，以保證負(fù)載開路時(shí)調(diào)整管不會因?yàn)殡娏鬟^大而損壞。另外，為了保證調(diào)整管有良好的調(diào)整作用，還要求β值大、漏電流小。
選擇穩(wěn)壓管d1時(shí)，主要考慮其穩(wěn)定電壓與t1**結(jié)電壓之和要等于輸出電壓。
(2)選定輸入電壓
為保證穩(wěn)壓電源的效率，輸入電壓一般不要選擇過高，以不**過2 ui為宜。
(3)選定限流電阻r2
對于并聯(lián)穩(wěn)壓電路而言，限流電阻r2是整個(gè)電路工作好壞的關(guān)鍵。r2選擇大，穩(wěn)壓效果較好，但功耗大(因?yàn)殡娮韫膒=i2r)，同時(shí)要求輸入電壓增大，電源的效率就比較低。具體計(jì)算方法可參考硅穩(wěn)壓管并聯(lián)穩(wěn)壓電路元件選擇的第三步。
(4)檢查電路穩(wěn)定度
整個(gè)電路的穩(wěn)定度需要根據(jù)實(shí)際電路的要求來確定，如果穩(wěn)定度不夠，可以適當(dāng)增加r1和ui，還可以選擇β值較大、漏電流較小的調(diào)整管。
3、使用復(fù)合調(diào)整管的并聯(lián)穩(wěn)壓電源
圖3-1-3是一種使用復(fù)合調(diào)整管的并聯(lián)穩(wěn)壓電源，與圖3-1-2電路較大的區(qū)別是將調(diào)整管改為符合管結(jié)構(gòu)，這樣既可以得到較大的β值，又能夠有較大的icm。元件選擇時(shí)可采用與圖3-1-2類似的方法，但是由于這個(gè)電路的電流較大，要注意限流電阻r1選擇時(shí)除考慮阻值外還要考慮其功率。以免負(fù)載斷路時(shí)燒壞限流電阻。
4、并聯(lián)穩(wěn)壓電源的優(yōu)缺點(diǎn)
并聯(lián)穩(wěn)壓電源的優(yōu)點(diǎn)：
·在負(fù)載變化小時(shí)，穩(wěn)壓性能比較好。
·對瞬時(shí)變化的適應(yīng)性較好。
·有過載自保護(hù)性能，輸出斷路時(shí)調(diào)整管不會損壞。
并聯(lián)穩(wěn)壓電路的缺點(diǎn)：
·輸出電壓調(diào)節(jié)范圍很小。
·穩(wěn)定度不易做得很高。
·效率較低，特別是輕負(fù)載時(shí)，電能幾乎全部消耗在限流電阻和調(diào)整管上。
其實(shí)并聯(lián)穩(wěn)壓電源的這些優(yōu)點(diǎn)對于串聯(lián)穩(wěn)壓電源而言，都可以通過采用一些特殊的電路實(shí)現(xiàn)。但是并聯(lián)穩(wěn)壓電源的這些固有的缺點(diǎn)卻很難改進(jìn)，所以現(xiàn)在普遍使用的都是串聯(lián)穩(wěn)壓電源。
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