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稳压电源电路工作原理知识详解

HOTKING 2019-05-14 14:41:52 稳压电源 稳压电源电路 整流器

几乎所有基本家用电子电路都需要将未调节的AC转换为恒定DC,以便操作电子设备。这种将未调节的交流电(AC)或电压转换为有限的直流(DC)或电压以使输出恒定而不管输入的波动的工作是由稳压电源电路完成的。

稳压电源介绍

几乎所有基本家用电子电路都需要将未调节的AC转换为恒定DC,以便操作电子设备。所有设备都有一定的电源限制,这些设备内的电子电路必须能够在此限制内提供恒定的直流电压。该DC电源在电压和电流方面受到调节和限制。但是,如果没有适当限制,主电源提供的电源可能会波动并且很容易损坏电子设备。这种将未调节的交流电(AC)或电压转换为有限的直流(DC)或电压以使输出恒定而不管输入的波动的工作是由稳压电源电路完成的。

所有有源和无源电子设备都将具有一定的直流工作点(Q点或静态点),这一点必须通过直流电源来实现。

直流电源实际上转换为电子系统中的每个阶段。因此,所有这些阶段的共同要求是直流电源。所有低功率系统都可以使用电池运行。但是,长时间操作设备,电池可能会成本高昂且复杂。使用的最佳方法是采用非稳压电源 - 变压器,整流器和滤波器的组合。该图如下所示。

可调的电源图
可调的电源 - 图

如上图所示,使用小型降压变压器来降低器件所需的电压水平,以满足设备的需要。在印度,1 号电源的供应电压为230伏。变压器的输出是脉动正弦交流电压,在整流器的帮助下转换为脉动直流。该输出被提供给滤波器电路,该滤波器电路减少交流波纹,并通过直流分量。但是这里使用调节电源存在某些缺点。

调节电源的缺点

1. 不良调节 - 当负载变化时,输出不会出现恒定。由于从电源汲取的电流的巨大变化,输出电压变化很大。这主要是由于电源的高内阻(> 30欧姆)。

2. 交流电源主要变化 - 交流电源的最大变化是给出或取其额定值的6%。但在某些国家(180-280伏),这个值可能会更高。当该值较高时,它的直流电压输出会有很大差异。

3. 温度变化 - 在电子设备中使用半导体器件可能会导致温度变化。

直流输出电压的这些变化可能导致不准确或不稳定的操作或甚至许多电子电路的故障。例如,在振荡器中频率将发生变化,发射器输出将失真,而在放大器中,工作点将发生偏移,从而导致偏置不稳定。

在电压调节器的帮助下克服了上述所有问题,该 电压调节器与未调节的电源配合使用。因此,纹波电压大大降低。因此,电源变为稳压电源。

稳压电源的内部电路还包含某些限流电路,可帮助供电电路免受无意电路的损坏。如今,所有电源都使用IC来减少纹波,增强电压调节和扩大控制选项。可编程电源也可用于允许远程操作,这在许多设置中都很有用。

稳压电源定义

稳压电源是一种电子电路,设计用于在负载端子上提供预定值的恒定直流电压,而与交流电源波动或负载变化无关。

稳压电源方框图
稳压电源 - 方框图

稳压电源基本上由普通电源和电压调节装置组成,如图所示。来自普通电源的输出被馈送到提供最终输出的电压调节装置。无论交流输入电压的变化或输出(或负载)电流的变化如何,输出电压都保持恒定。

下图给出了带有晶体管串联调节器作为调节装置的稳压电源的完整电路。详细解释了电路的每个部分。

变压器

降压变压器用于将电压从输入AC降压到电子设备的所需电压。根据电子设备规格,通过改变变压器的匝数比来定制变压器的输出电压。变压器的输入为230伏交流电源,输出提供给全桥整流电路。

全波整流电路

FWR由4个二极管组成,它们将来自晶体管的输出交流电压或电流整流到其等效的直流量。顾名思义,FWR会对AC输入的两半进行整流。经整流的DC输出作为滤波器电路的输入。

滤波电路

滤波器电路用于将FWR的高波纹DC输出转换为无波纹直流内容。一个滤波器用于使波形转变为无纹波。

简而言之

交流电压(通常为230 V rms)连接到变压器,变压器将交流电压转换为所需直流输出的电平。然后,桥式整流器提供一个全波整流电压,该电压最初由一个(或C-L-C)滤波器进行滤波以产生直流电压。由此产生的直流电压通常会产生一些纹波或交流电压变化。调节电路使用该直流输入来提供一个直流电压,它不仅具有更小的纹波电压,而且即使输入直流电压稍微变化或连接到输出直流电压的负载发生变化,它仍然保持恒定。直流稳压电源可通过一个分压器提供。

稳压电源图
稳压电源 - 图

通常,电子电路的操作需要不止一个直流电压。如图所示,单个电源可以提供与使用电压(或电位)分压器所需的电压一样多的电压。如图所示,分压器是连接在电源输出端的单个分接电阻。抽头电阻器可以由两个或三个串联连接的电阻器组成。实际上,泄放电阻器也可以用作分压器。

电源特性

有多种因素决定电源的质量,如负载电压,负载电流,电压调节,电源调节,输出阻抗,纹波抑制等。下面简要介绍一些特征:

1. 负载调节 - 负载调节或负载效应是负载电流从最小值变为最大值时调节输出电压的变化。

负载调节= Vno-load - Vfull-load

Vno-load是指空载时的负载电压

Vfull-load是指满载时的负载电压。

从上面的等式我们可以理解,当Vno负载发生时,负载电阻是无限的,也就是说,out端子是开路的。当负载电阻处于失去电压调节的最小值时,发生V full-load。

负载调节率= [(V 空载 - V 满载)/ V 满载 ] * 100

2. 最小负载电阻 - 电源在额定电压下提供满载额定电流时的负载电阻称为最小负载电阻。

最小负载电阻= V 满载 / I 满载

I 满载,满载电流的值永远不会超过电源数据表中提到的值。

3. 源/线调节 - 在框图中,输入线电压的标称值为230伏,但实际上,交流电源电压的变化很大。由于该交流电源电压是普通电源的输入,因此桥式整流器的滤波输出几乎与交流电源电压成正比。

源调节定义为指定电压范围内的稳压输出电压的变化。

4. 输出阻抗 - 稳压电源是一种非常坚硬的直流电压源。这意味着输出电阻非常小。即使外部负载电阻变化,负载电压也几乎没有变化。理想电压源的输出阻抗为零。

5. 纹波抑制 - 电压调节器可稳定输出电压,以防止输入电压的变化。纹波等效于输入电压的周期性变化。因此,电压调节器会衰减未调节输入电压的纹波。由于电压调节器使用负反馈,因此失真会与增益相同。

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