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直流稳压电源电路是什么?

2015-07-01 10:18:16 来源:  作者:
摘要:   稳压电源一般由变压器、整流器和稳压器三大部分组成,如图5一21所示。变压器把市电交流电压变为所需要的低压交流电。整流器把交流电变为直流电。经滤波后,稳压器再把不

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稳压电源一般由变压器、整流器和稳压器三大部分组成,如图5一21所示。变压器把市电交流电压变为所需要的低压交流电。整流器把交流电变为直流电。经滤波后,稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。一、稳压电源的技术指标及对稳压电源的要求稳压电源的技术指标可以分为两大类:一类是特性指标,如输出电压、输出电滤及电压调节范围;另一类是质量指标,反映一个稳压电源的优劣,包括稳定度、等效内阻(输出电阻)、纹波电压及温度系数等。对稳压电源的性能,主要有以下四个万面的要求1.稳定性好当输入电压usr(整流、滤波的输出电压)在规定范围内变动时,输出电压usc的变化应该很小一般要求。由于输入电压变化而引起输出电压变化的程度,称为稳定度指标,常用稳压系数s来表示:s的大小,反映一个稳压电源克服输入电压变化的能力。在同样的输入电压变化条件下,s越小,输出电压的变化越小,电源的稳定度越高。通常s约为。2.输出电阻小负载变化时(从空载到满载),输出电压usc,应基本保持不变。稳压电源这方面的性能可用输出电阻表征。输出电阻(又叫等效内阻)用rn表示,它等于输出电压变化量和负载电流变化量之比。rn反映负载变动时,输出电压维持恒定的能力,rn越小,则ifz变化时输出电压的变化也越小。性能优良的稳压电源,输出电阻可小到1欧,甚至0.01欧。3.电压温度系数小当环境温度变化时,会引起输出电压的漂移。良好的稳压电源,应在环境温度变化时,有效地抑制输出电压的漂移,保持输出电压稳定,输出电压的漂移用温度系数kt来表示.4.输出电压纹波小所谓纹波电压,是指输出电压中50赫或100赫的交流分量,通常用有效值或峰值表示。经过稳压作用,可以使整流滤波后的纹波电压大大降低,降低的倍数反比于稳压系数s。上节介绍的串联型稳压电路,用做一种简单的稳压电源,可以满足一般无线电爱好者的需要。但是,这种电源还有许多“天生的”缺陷,要提高对性能的要求,就必须再做一些改进。从以下四个右面对它的性能加以改善,便可做成一台有实用价值的稳压电源了。这就是:增加放大环节,提高稳定性,使输出电压可调;用复合管做调整管,使输出电流增大;增加保护电路,使电源工作安全可靠。二、带有放大环节的稳压电源输出电压的变化量△usc是很微弱的,它对调整管的控制作用也很弱,因此稳压效果不够好,带有放大环节的稳压电源,就是在电路中增加一个直流放大器,把微弱的输出电压变化量先加以放大,再去控制调整管,从而提高对调整管的控制作用,使稳压电源的稳定性能得到改善。图5-22是带有放大环节的稳压电源电路。图中,bg1是调整管,bg2是比较放大管。输出电田变化量△usc的一部分与基准电压uw比较,并经bg2放大后进到了bg1的基极。rc是bg2的集电极电阻,又是bg1的上偏置电阻。r1、r2是bg2的上、下偏置电阻,组成分压电路,把Δusc的一部分作为输出电压的取样,送给bg2的基极,因此又叫取样电路r2上的电压ub2:叫取样电压。dw和r3组,成稳压电路,提供基准电压。从电路路中可以看出,当输出电压usc下降的时候,通过r1、r2组成的分压电路的作用,bg2的基极电位ub2也下降了。由于基准电压uw使bg2的发射极电位保持不变,ubc2:=ub2,一uw随之减小。于是bg2集电极电流ic:减小,uc2增高,即bg1的基极电位ub1增高,使icl增加,管压降uce1减小,从而导致输出电压usc保持基本稳定。bg2的放大倍数越大,调整作用就越强,输出电压就越稳定。如果输出电压usc增高时,同样道理,又会通过反馈作用使usc减小,保持输出电压基本不变。下面谈谈各元件的选取原则。前面已经提到,rc是放大级的负载电阻,又相当于调整管的偏置电阻。rc大,放大倍数大,有利于提高稳压器指标,但rc过大会使bg2和调整管电流太小,限制了负载电流和调整范围。通常rc根据下列公式选取:usrmin为整流输出的最小电压。ic2可取1~3毫安。稳压管dw的稳定电压uw,选择范围比较宽,只要不使bg2饱和(即uw比usc低2伏以下)均可。uw取得大,取样电压可大些,有利于提高稳压性能。限流电阻r3通过的电流i3,应该等于dw的稳定电流,那应满足下述关系:输入电压usr应大于输出电压usc3~8伏。usr过小,调整管容易饱和而起不到调整作用;usr过大,则增加管子耗损,并浪费功率。整流纹波小的,usr可取低些;纹波大的,usr应取高些。调整管bg1的β值要尽量大,为此可以使用复仓管。调整管的功耗也要足够大,应满足下式要求:usrmax为电网电压最高时的整流输出电压。放大管bg2也要选用β值大的管子,以增强对调整管的控制作用,使输出的更稳定。在usc较大的稳压电路中,还应注意bg2所能承受的反向电压,应选取的晶体管。分压电阻(r1+r2)要适当小些,以提高电路性能。通常取流过分压电阻的电流大于放大管基极电流的5-10倍。分压比决定于输出电压usc和参考电压uw,由下式决定:一般可先选定r1或r2,再通过计算调整另外一只电阻器,分压比要选得大些,一般选0.5~0.8。三、输出电压可调的稳压电源从上面电路可以看到,输出电压与基准电压之间的关系,是由分压电路来“调配”的。在基准电压一定的情况下,改变分压比,就可以在一定范围里改变输出电压。在r1与r2之间加接一个电位器w(见图5-23),便可以实现输出电压在一定范围内连续可调。四、用复合管做调整管的稳压电源在稳压电源中,负载电流ifz要流过调整管,输出大电流的电源必须使用大功率的调整管,这就要求有足够大的电流供给调整管的基极,而比较放大电路供不出所需要的大电流,另一方面,调整管需要有较高的电流放大倍数,才能有效地提高稳压性能,但是大功率管一般电流放大倍数都不高。解决这些矛盾的办法,是给原有的调整管再配上一个或几个“助手”,组成复合管。用复合管做调整管的稳压电源电路如图5一24所示。用复合管做调整管时,bg2的反向电流iceo2将被放大,尤其是采用大功率锗管时,反向截止电流icbo比较大,并随温度增高按指数增加,很容易造成高温空载时稳压电源的失控,使输出电压usc增大。误差信号Δusc经放大加到bg2的级基极来减少ic人,可能迫使bg2截止。为了使调整管在不同温度下都工作在放大区,常在bg1的基极加电阻(r7)接到电源的正极(如图5一24)或负极。在温度或负载变化不大或全用硅管时,可不加这个电阻。r7的数值,可近似由下式决定:五、带有保护电路的稳压电源。在稳压电路中,要采取短路保护措施,才能保证安全可靠地工作。普通保险丝熔断较慢,用加保险丝的办法达不到保护作用,而必须加装保护电路。保护电路的作用是保护碉整管在电路短路、电流增大时不被烧毁。其基本方法是,当输出电流超过某一致值时,使调整管处于反向偏置状态,从而截止,自动切断电路电流。保护电路的形式很多。图2-25是二极管保护电路,由二极管d和检图2-25二极管保护电路测电阻r0组成。正常工作时,虽然二极管两端的电压上低下场,但二极管仍处于反向截止状态。负载电流增大到一定数值时,电阻ro上的压陷roie加大,使二极管导通。由于ud=ube1+roie,而二极管的导通电压ud是一定的,则ube1被迫减小,从而使ie限制到一定值,达到保护调整管的目的。在使用时,二极管要选用ud值大的。图2-26是三极管保护电路。由三极管bg2和分压电阻r4、r5组成。电路正常工作时,通过r4与r5的压作用,使得bg2的基极电位比发射极电位高,发射结承受反向电压。于是bg2处于截止状态(相当于开路),对稳压电路没有影响。当电路短路时,输出电压为零,bg2的发射极相当于接地,则bg2处于饱和导通状态(相当于短路),从而使调整管bg1基极和发射极近于短路,而处于截止状态,切断电路电流,从而达到保护目的。

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