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直流稳压电源的定义及工作原理是什么?

文章来源:    时间:2021-03-16 07:47

  

 

  直流稳压电源作为直流能量的供应者,在各种电子设备中有着极其重要的效果,它的功用是否杰出直接影响到电子产品的精度、安稳性和牢靠性。本文通过剖析稳压电源的原理,挑选稳压电源的规划方案,构建直流电源的电路图并挑选适宜的元器材,终究规划一种输出电压可调的直流稳压电源。

  直流稳压电源界说

  能为负载供应安稳直流电的电子设备叫直流稳压电源,因为电子技能的特性,要求电源电路能够对电子设备供应持续安稳、满意负载要求的电能,并且一般情况下都要求供应安稳的直流电能,供应这种安稳的直流电能的电源就是直流稳压电源。

  直流稳压电源的技能目标

  直流稳压电源的首要技能目标有:输出额外电压、输出额外电流、输出电压规模、电压调整率、稳压系数Sr、输出电阻Ro和纹波系数等。

  输出额外电压及规模

  220V沟通输入电压的改动规模在198V~240V左右,稳压电源的输出电压不会受输入电压太大影响,在输入电压在规模内改动时,输出电压改动也就几毫伏。

  输出额外电流

  输出额外电流是反映稳压源的一个重要目标,将稳压源、可变电阻、数字万用表电串联,用可变电阻来模仿

  负载,调理电阻值使电流为规划的额外值,然后减小电阻值,电流会随之变

  大,而输出电压改动很小,但当持续减小电阻到某一值时,输出电压开端急剧下降,这时的电流值就是最大输出电流。

  稳压系数Sr

  稳压电源稳压系数Sr界说:当负载不变时,输出直流电压Uo的相对改动量与输入直流电压UI的相对改动量之比,Sr越小,稳压器稳压功用越好。

  电压调整率

  一般情况下,电网电压的动摇极限为±10%,在此条件(ΔUI/UI=±10%)下,衡量输出电压相对改动量ΔUO/UO,称为电压调整率。

  纹波系数

  纹波系数是直流电压中的沟通成分的峰峰值,因为直流安稳电源一般是由沟通电源经整流稳压等环节而构成的,这就不行避免地在直流安稳量中多少带有一些沟通成份,这种叠加在直流安稳量上的沟通重量就称之为纹波。

  输出电阻Ro

  表现了稳压电源带负载的才能,界说为:当输入电压不变时,因为负载改动引起的输出端直流电压改动量与输出直流电流改动量之比,Ro越小,阐明稳压电源带负载才能越强。

  响应速度

  直流稳压电源在额外作业情况下,当输入电压或负载急剧改动时,电压回到正常值所需时刻,响应速度也是直流稳压电源的重要质量目标。

  稳压电源的分类

  直流稳压电源一般可分为化学电源、线性稳压电源和开关型稳压电源。

  化学电源

  干电池、铅酸蓄电池、镍镉、镍氢、锂离子电池均归于化学电源。

  线性直流稳压电源

  线性直流稳压电源指调整管作业在线性状况下的直流稳压电源。线性直流稳压电源首要包含工频变压器、输出整流滤波器、操控电路、维护电路等。

  开关型直流稳压电源

  开关型直流稳压电源是运用操控开关晶体管注册和关断的时刻比率,坚持安稳输出电压的一种电源。它的电路方式首要有单端反激式,单规矩激式、半桥式、推挽式和全桥式等。它的长处是体积小,重量轻,安稳牢靠;缺陷相对于线性直流稳压电源,其纹波较大。

  直流稳压电源规划

  原理

  线性直流稳压电源是先将沟通电通过变压器变压,再通过整流电路整流滤波得到未安稳的直流电压,要到达高精度的直流电压,有必要再通过电压反应调整输出电压,能够到达很高的安稳度,波纹也很小,并且没有开关稳压电源具有的搅扰与噪音。

  元器材

  电阻

  电阻是一切电子电路中运用最多的元件,养尊处优导体对电流阻止效果的巨细。电阻元件是对电流出现阻止效果的耗能元件,电阻元件的电阻值巨细一般与温度,资料,长度,还有横截面积有关,衡量电阻受温度影响巨细的物理量是温度系数,其界说为温度每升高1℃时电阻值发生改动的百分数。

  电容

  电容是一种静态电荷存储介质,是电子、电力领域中不行短少的电子元件。首要用于电源滤波、信号滤波、信号耦合、谐振、滤波、补偿、充放电、储能、隔直流等电路中。

  稳压二极管

  稳压二极管是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器材,在这临界击穿点上,反向电阻下降到一个很小的数值,在这个低阻区中电流添加而电压则坚持安稳,稳压二极管是依据击穿电压来分档的,因为这种特性,稳压管首要被作为稳压器或电压基准元件运用。

  变压器

  变压器是运用电磁感应的原理来改动沟通电压的设备,首要构件是初级线圈、次级线圈和铁心(磁芯)。首要功用有:电压坚决、电流坚决、阻抗坚决、阻隔、稳压(磁饱满变压器)等。

  规划剖析

  依据直流稳压电源原理,咱们规划一种可调式直流稳压电源,输出的直流电压规模为:+4V~+9V,最大输出电流I=0.9A,输出电压改动量:<0.005V,稳压系数S<0.003。规划电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分组成,如图1所示,其组成部件的效果介绍如下。

  整流滤波电路

  滤波电路用于滤去输出电压中的纹波,一般由电抗元件组成。因为电抗元件在电路中有储能效果,并联的电容电源供应的电压升高时,能把部分能量存储起来,而当电压下降时,就能把能量释放出来,使负载电压比较滑润。

  稳压电路

  稳压电路的效果是当电网电压动摇、负载温度改动时,能坚持输出直流电压安稳。

  规划方案

  整流电路挑选

  1.单相全波整流电路

  运用的整流期较半波整流多一倍,整流电压脉动较小,比半波整流小一倍。无滤波电路时的输出电压Vo=0.9Vi,变压器的运用率比半波整流时高,整流期间所接受的反向电压较高。

  2.单相桥式整流电路

  运用的整流期较全波整流时多一倍,整流电压脉动与全波整流相同,每期所接受的反向电压为电源电压峰值,变压器运用率较全波整流电路高。

  稳压电路挑选

  1.简略并联型稳压电源

  并联型稳压电源的调整原件与负载并联,因而具有极低的输出电阻,动态特性好,电路简略,并具有主动维护功用,负载短路时调整管截止,牢靠性高,单功率底,尤其是在小电流时调整管需接受很大的电流,损耗过大。

  2.固定式三端稳压器

  由固定式三端稳压器输出脚、输入脚和接地脚组成,LM317是可调电压稳压芯片,输入端接电容能够进一步滤波,输出端接电容能够改进负载的瞬间影响,此电路比较安稳。

  规划电路

  依据以上剖析,规划电路如图2所示:电路中通过变压器将AC220V电压变压之后进入整流桥,将沟通电变为直流电,通过C1滤波后的比较安稳的直流电送到三端稳压集成电路。

  元器材挑选

  1.三端集成稳压电路挑选LM317:Vin输入端供应作业电压后,可坚持其+Vout输出端(2脚)比其ADJ调整端(1脚)的电压高1.25V。因而用极小的电流来调整ADJ端的电压,便可在+Vout端得到比较大的电流输出,并且电压比ADJ端高出安稳的1.25V。在图2中,因为LM317的3脚与1脚之间电压为安稳值1.25V,能够看作是基准电压,所以由固定电阻R:(应小于240Ω)与电位器RP1组成的取样分压电路,能够用来调理输出电压,可按下式预算:U0=1.25V(1+RP1/R1)。调整端2的电流极小,所以流过R1和RP1的电流简直持平,通过改动电位器R3的阻值就能改动输出电压U0,为坚持输出电压的安稳性,要求流经R1的电流要小于5mA,这就约束了电阻R1的取值。此外,还应留意:LM317在不加散热器时的最大答应功耗为2W,在加200×200×3mm³散热板后,其最大答应功耗可达15W;

  2.变压器挑选功率为3W、电压为9V的变压器;

  3.可调电位器挑选220Ω,电阻R1挑选470Ω和R2挑选150Ω;

  4.发光二极管的压降一般为1.5~2.0V,其作业电流一般为5mA~20 mA为宜。发光二极管在电路正常作业时起指示灯效果,当电路作业电流超出额外值时,发光二极管反向,起过流维护的效果。

  结束语

  通过对直流稳压电源的原理及剖析规划,咱们得出当沟通供电电源的电压或负载电阻改动时,稳压器的直流输出电压都会坚持安稳;可是恒压源是不存在的,它仅仅一种抱负状况,尽管输出电压能够根本坚持安稳,但也不是一点都不变的,并且元器材的老化或是环境改动等都会导致负载的阻抗有必定改动。直流稳压电源在电源技能中占有十分重要的位置,跟着电子设备向高精度、高安稳性和高牢靠性的方向开展,电子设备的供电电源要求也将会越来越高。

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