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直流穩(wěn)壓電源原理圖解析,直流穩(wěn)壓電源的組成與工作原理

鉅大鋰電  |  點(diǎn)擊量:0  |  2020年02月26日  

穩(wěn)壓電源(stabilizedvoltagesupply)是能為負(fù)載提供穩(wěn)定的交流電或直流電的電子裝置,包括交流穩(wěn)壓電源和直流穩(wěn)壓電源兩大類。


直流穩(wěn)壓電源是一種可以為負(fù)載提供穩(wěn)定直流電源的電子裝置。直流穩(wěn)壓電源的供電電源大都是交流電源,當(dāng)交流供電電源的電壓或負(fù)載電阻變化時(shí),穩(wěn)壓器的直流輸出電壓都會(huì)保持穩(wěn)定。直流穩(wěn)壓電源隨著電子設(shè)備向高精度、高穩(wěn)定性和高可靠性的方向發(fā)展,對(duì)電子設(shè)備的供電電源提出了高的要求。


在采用市電作動(dòng)力源的儀器中,首先通過變壓器把市電電壓變成所需電壓,然后經(jīng)整流變成直流再供給儀器使用。其任務(wù)是將有效值一般為220V,頻率為50Hz的交流輸入電壓轉(zhuǎn)換成幾伏至幾十伏的直流輸出電壓,且要求直流輸出電壓平滑、穩(wěn)定。實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換大體需要采用變壓、整流、濾波及穩(wěn)壓等四部分電路,其總體框圖如圖所示。


常用的直流電源中根據(jù)其工作原理的不同,可分為直流穩(wěn)壓電源和開關(guān)電源。直流穩(wěn)壓電源具有輸出精度高,紋波小等優(yōu)點(diǎn);而開關(guān)電源具有體積小,效率高等優(yōu)點(diǎn)。


直流穩(wěn)壓電源由輸入電壓變換電路、整流、濾波電路和穩(wěn)壓輸出電路組成。輸入電壓變換電路由電源變壓器、整流電路、濾波電路組成,其中整流電路方式有半波整流、全波整流和橋式整流三種。為了獲得直流電壓最常用的方法是將交流市電經(jīng)電源變壓器產(chǎn)生合適的交流電壓后,再利用二極管的單向?qū)щ娞匦詫⑵滢D(zhuǎn)變?yōu)閱畏较颍粗绷鳎┟}動(dòng)電壓,這一過程稱為整流。


直流穩(wěn)壓電源的原理圖與其組成:


電源變壓器:將交流電網(wǎng)電壓u1變?yōu)楹线m的交流電壓u2。


整流電路:將交流電壓u2變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓u3。


濾波電路:將脈動(dòng)直流電壓u3轉(zhuǎn)變?yōu)槠交闹绷麟妷簎4。


穩(wěn)壓電路:清除電網(wǎng)波動(dòng)及負(fù)載變化的影響,保持輸出電壓uo的穩(wěn)定。


直流穩(wěn)壓電源由四個(gè)環(huán)節(jié)組成:電源變壓器,整流電路,濾波電路及穩(wěn)壓電路。結(jié)構(gòu)框圖如上圖所示


直流穩(wěn)壓電源的工作原理:


直流穩(wěn)壓電源是一種將220V工頻交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)壓輸出的直流電壓的裝置,它需要經(jīng)過變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四個(gè)環(huán)節(jié)才能完成。四個(gè)環(huán)節(jié)的工作原理如下:


(1)電源變壓器:是降壓變壓器,它將電網(wǎng)220V交流電壓變換成符合需要的交流電壓,并送給整流電路,變壓器的變比由變壓器的副邊電壓確定。


(2)整流濾波電路:整流電路將交流電壓Ui變換成脈動(dòng)的直流電壓。再經(jīng)濾波電路濾除較大的紋波成分,輸出紋波較小的直流電壓U1。


(3)濾波電路:可以將整流電路輸出電壓中的交流成分大部分加以濾除,從而得到比較平滑的直流電壓各濾波電容C滿足RL-C=(3~5)T/2,


(4)穩(wěn)壓電路:穩(wěn)壓電路的功能是使輸出的直流電壓穩(wěn)定,不隨交流電網(wǎng)電壓和負(fù)載的變化而變化。


電路中,D5、D6和C1共同組成全波整流濾波電路,將輸入的交流電轉(zhuǎn)換成直流電;Q1、Q2組成一達(dá)林頓射隨電路,Q1稱為調(diào)整管,Q2稱為推動(dòng)管,為負(fù)載供電;Q3、D8、R2、R3、RW1共同組成輸出電壓取樣負(fù)反饋電路,Q3稱為采樣放大管,D8稱為基準(zhǔn)穩(wěn)壓管,此部分用于穩(wěn)定輸出電壓;Q4、R5組成輸出電流取樣電路,為輸出提供過流保護(hù);C5為輸出濾波電容。由于調(diào)整管和負(fù)載相對(duì)于輸入而言呈串連的關(guān)系,故這種電源稱為串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源。


220V交流電經(jīng)電源變壓器降壓為低壓交流電后,經(jīng)由D5、D6、C1組成的全波整流濾波電路整流濾波變成直流電,輸送給達(dá)林頓射隨電路,最后由射隨電路向負(fù)載提供直流電壓VO,該電壓VO的大小由基準(zhǔn)電壓VREF和采樣支路的分壓比決定。當(dāng)輸出電壓VO由于某種原因瞬時(shí)升高時(shí),輸出電壓取樣電路的Q3的集電極電流就會(huì)增大,導(dǎo)致射隨電路的基極電流下降,調(diào)整管的內(nèi)阻增大,管壓降增加,輸出電壓VO降低;當(dāng)輸出電壓VO瞬時(shí)降低時(shí),輸出電壓取樣電路的Q3的集電極電流就會(huì)減小,射隨電路的基極電流就會(huì)增加,管壓降減小,從而使輸出電壓VO也跟著升高;上述過程使得輸出電壓穩(wěn)定在某個(gè)電壓值上,從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓。通過調(diào)節(jié)RW1,可以改變輸出電壓值的大小。


當(dāng)負(fù)載電流超過額定輸出電流時(shí),在R5上的壓降將使Q4導(dǎo)通,迫使射隨電路的偏置電壓減小,內(nèi)阻增加,管壓降增加,則射隨電路的輸出電流被限制,輸出電壓也降低,從而起到過流保護(hù)作用,這種結(jié)構(gòu)屬于限流型保護(hù)電路。


輸入的220V交流電壓經(jīng)過變壓器降壓后,經(jīng)整流二極管整流后輸出為脈動(dòng)直流電壓,具有較大的電壓紋波,經(jīng)過電容C1、C2、C3平滑濾波后輸出電壓較為平穩(wěn),再輸入到穩(wěn)壓電路,就可在輸出端得到一個(gè)穩(wěn)定的、電壓紋波很小的直流穩(wěn)壓電源。


直流穩(wěn)壓電源的應(yīng)用:


直流穩(wěn)壓電源引可廣泛應(yīng)用于特種、科研、大專院校、實(shí)驗(yàn)室、工礦企業(yè)、電解、電鍍、直流電機(jī)、充電設(shè)備等。除此之外還可以應(yīng)用于:


(1)可用于各種電子設(shè)備老化,如pCB板老化,家電老化,各類IT產(chǎn)品老化,CCFL老化,燈管老化;


(2)適用于需要自動(dòng)定時(shí)通、斷電,自動(dòng)記周期數(shù)的電子元件的老化、測(cè)試;


(3)電解電容器脈沖老練;


(4)電阻器,繼電器,馬達(dá)等測(cè)試?yán)暇?


(5)整機(jī)老練;電子元器件性能測(cè)試,例行試驗(yàn)。


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