线性直流稳压电源电路详解

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直流稳压电路工作原理

直流稳压电路工作原理

直流稳压电路工作原理
直流稳压电路,主要由稳压二极管、稳压管、电阻和电容等元件组成,其作用是将直流电源电压稳定在某一特定的数值上。

直流稳压电路按工作原理可分为线性稳压管稳压电路、开关稳压电路和半导体稳压管稳压电路。

目前广泛使用的是开关稳压电路和半导体稳压管稳压电路。

(1)开关稳压电路
开关稳压管是一种由一个或多个三极管组成的具有开关功能的器件,具有体积小、可靠性高、温度稳定性好等优点,目前在电子产品中广泛使用。

开关稳压管一般由三个元件组成,即:基极电容、集电极电容和发射极电容。

在这三个元件中,基极电容的作用是构成开关晶体管的基极输入级;发射极电容的作用是构成开关晶体管的发射级和集电极输入级;而集电极电容则起到开关晶体管的集电极输入级和发射级之间的连接和保护作用。

当电子电路中的电流通过这三个元件时,由于三个元件间存在电压差,使三极管开启,当输出电流达到某一数值时,三极管截止。

所以,开关稳压管是一种自举开关式稳压管。

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5v12v线性稳压电源(原理)

5v12v线性稳压电源(原理)

5V12V线性稳压电路原理一、技术说明:输入交流电压。

输出电压5V和连续可调电压~30V/两组直流。

二、制作说明:1、成品用金属盒或者塑料盒包装成产品。

2、电压表V、电流表A和调节电压用的电位器Rw安装在包装盒的面板上。

3、电源变压器固定在包装盒的底座上,电路板固定在包装盒的底座上。

4、电压调节的三端稳压集成块7805和317加装散热器。

直流稳压电源我们最熟悉的电源是220伏交流市电,但若直接使用这个市电,则最多能够点亮一盏灯或转动一个电风扇等。

若要在一个电子电路或计算机上使用市电,则必须首先将其转换为直流稳压电源后才能使用。

?图线性直流稳压电源电路图如图所示为一种典型的线性直流稳压电源的电路图,它由电源开关K、保险管、AC—DC适配器、集成稳压器和后级滤波器组成。

当输入220V交流电且开关K闭合时,输出一个稳定的直流电压,且稳定输出在一定范围内不受220V交流电网的波动和电子电路负载轻重的影响。

整流器的作用是将降低后的工频交流电压变换为直流电压。

图展示了整流器的工作原理。

在交流的正半周,变压器次级上正下负,电流从正极经D1、负载和D3流回变压器的负极,这样若忽略二极管的导通电压,在负载上得到一个大小与变压器次级相同的电压波形,极性为上正下负;在交流的负半周,变压器次级上负下正,电流从正极经D2、负载和D4流回变压器的负极,这样在负载也得到一个大小与变压器次级相同的电压波形,极性与正半周一样,也为上正下负。

因此在交流信号的正负半周的分别作用下,整流器均输出单极性的脉动电压,该输出的直流成份已大于零。

?图整流器工作原理示意图前级滤波器由大电容C1和小电容C2并联组成,我们知道电容能够滤除交流信号,整流器输出的单极性脉动电压经过该滤波器后,就变成了直流信号了。

大电容C1的作用主要是交流成份和储存电能,小电容C2的作用是滤除高频干扰。

AC—DC适配器输出的直流电压是不稳定的,它的输出电压值会随着电网电压的波动和负载的轻重而变化,并不适合直接应用于计算机系统和电子电路,因此还必须进行稳压。

《直流稳压电源》PPT课件可编辑全文

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第18章 直流稳压电源
5.并联扩流的稳压电路
第18章 直流稳压电源
+ u
-
+ u
-
L
+
+
C1 C2
+
RL uo
-
(a)
R
+
+
C1 C2
+
RL uo
-
(b)
第18章 直流稳压电源
18.3 直流稳压电路
串联反馈式稳压电路以稳压管电路为基础,利 用晶体管的电流放大作用,增大负载电流;在电路 中引入深度电压负反馈使输出电压稳定;并且,通 过改变反馈网络参数使输出电压可调。
18.3.1稳压二极管稳压电源
• 最简单的直流稳压电路是采用稳压二极管来稳定 电压的。下图是一种稳压二极管稳压电路。 • 引起电压不稳定的原因是交流电压的波动和负载 电流的变化。
第18章 直流稳压电源
稳压二极管稳压电路
选择稳压二极管时,一般取
第18章 直流稳压电源
18.3.2 恒 压 源
• 由稳压二极管稳压电路和运算放大器组成的恒压源, 有下图所示的两种。
1. 整流变压器:是将交流电源电压变换为符合整流 需要的电压。
第18章 直流稳压电源
2. 整流电路:是将交流电压变换单向脉动电压。其中的整 流元件(晶体二极管、电子二极管或晶闸管)所以能整 流,是因为它们都具有单向导电的共同特性。
3. 滤波器:是将脉动直流中的交流成分滤除,减少整流电 压的脉动程度,以适合负载的需要。
第18章 直流稳压电源
3.π形滤波器
• 如果要求输出电压的脉动更小,可以在LC滤波器的前 面再并联一个滤波电容C1,便构成了π形LC滤波器。它的 滤波效果比LC滤波器更好,但整流二极管的冲击电流较大。 如图(a)所示。

直流线性稳压电源

直流线性稳压电源
变压器的主要参数有:
①变压比:变压器的变压比是初级电压与次级电压的比值。
②额定功率:是变压器在指定频率和电压下能连续工作而不超过规定温升的输出功率。
③效率:是输出功率与输入功率之比,它反映了变压器的自身损耗。
④空载电流:变压器在工作电压下次级空载时(次级电流为零),初级线圈流过的电流称为空载电流。空载电流大的变压器损耗大、效率低。
(3)输出电阻(也称等效内阻或内阻)
在额定电网电压下,由于负载电流变化 引起输出电压变化 Uo,则输出电阻为
R=
(4)纹波电压
1)最大纹波电压
在额定输出电压和负载电流下,输出电压的纹波(包括噪声)的绝对值大小,通常以峰—峰值或有效值表示。
2)纹波系数γ
在额定负载电流下,输出纹波电压的有效值Urms与输出直流电压Uo之比
VDZ=3VC=500UF
RR4=0.001K
U1/U2=N1/N2=20
.3.5稳压电路的过载保护
采用的是截留型保护电路
在容量较大的稳压电路中,一旦发生过载,输出电压和输出电流同时下降到较低的数值。
该电路的原理图:
该电路的仿真图:
输出电压
求出R3
Uomin
求出R2
R1=R
求出R1
所以稳压电路的直流输入电压为:
U1=Uomax+(3~8)V1.2
变压器二次电压的有效值为
U2=1.1
稳压管的限流电阻应为
R
稳压电路的各项参数
Icm
U CEO 1.1 2U2
Pcm (.1×1.2U2 Uomin) Icmin
经过计算得出:
R1=0.32K R2=7.68K R3=2K R=2.5K
2.2.3滤波电路

直流稳压电源制作—线性(2016年)

直流稳压电源制作—线性(2016年)

U2
Uo 4840V
1.2 1.2
整流二极管承受的最高反向电压:
U RM 2 U 21.4 1 4 05.4 6 V
例:设计一单相桥式整流、电容滤波电路。要求输 出电压 Uo 48V,已知负载电阻 RL 100Ω,交流电 源频率为50Hz,试选择整流二极管和滤波电容器。
解:因此可选择2CZ11B作整流二极管,其最大整 流电流为1A,最高反向工作电压为200V。
(3
~
5)
T 2
例:设计一单相桥式整流、电容滤波电路。要求输
出电压 Uo 48V,已知负载电阻 RL 100Ω,交流电 源频率为50Hz,试选择整流二极管和滤波电容器。
解:流过整流二极管的平均电流:
ID1 2Io1 2U R L o1 21 40 8 0 0 .2A 424 mA0
变压器副边电压有效值:
输出1 输出2 输出3
负载调整率
效率 纹波
1.0A
选做:全分立元件线性稳压器
+
R3
UI Cin _
T1 R
R1
T2
RW1 RW2
RW
UZ
R2
+
RL UO _
一切参数自己确定、计算!!! (可参考3.3节)
内容导航
1、概述 2、直流电源系统的组成 3、稳压电路原理及设计 4、三端稳压集成电路 5、稳压电路的主要指标 6、线性稳压电源DIY
出电压为24V,输出 路时,变压器副边绕组电压
电流为lA的直流电 有效值为:
源,电路形式可采 用半波整流或全波 整流,试确定两种 电路形式的变压器
U2
Uo 0.45
24 0.45
53.3V
整流二极管承受的最高

实训二 串联型线性可调直流稳压电源(完整)

实训二 串联型线性可调直流稳压电源(完整)

实训二串联型线性可调直流稳压电源2.1 电路特点及用途图2-1是将220V交流市电转换为3V、5V、6V的直流稳压电源的电路,可作为收音机、电子玩具等小型电器和电子线路实验制作的外接电源,性能优于市售一般直流电源,具有较高的性价比和可靠性,是一种用途广泛的实用电器。

图2-1 串联型线性可调直流稳压电源2.2 电路原理与元器件作用1.主要性能指标(1)输入电压:AC220V输出电压(直流稳压):分三档(3V、5V、6V),各档误差为±10%。

(2)输出电流(直流):额定150mA,最大300mA。

(3)过载、短路保护:故障消除后自动恢复。

2.电路原理由图2-1可见,此直流稳压电源由电源变压器、整流滤波电路、调整电路、稳压电路和限流保护电路等组成,其电路原理框图如图2-2所示。

图2-2 串联型线性可调直流稳压电源原理框图(1)电源变压器电网提供的交流电相电压为220V,而各种电子设备所需要直流电压的幅值却各不相同。

因此,常常需要将电网电压先经过电源变压器进行电压变化,使变压器次级电压的有效值与所需要的直流电压接近,以便整流、滤波和稳压等后续电压处理。

(2)整流滤波电路在图2-1中,由V1~V4整流二极管组成桥式整流电路,整流输出经电容器C1滤波后,得到比较平滑的直流电压。

(3)取样电路由R4(或R5或R6)、R7组成的分压电路构成,它将输出电压U o分出一部分作为取样电压U F,送到比较放大环节。

(4)基准电压由发光二极管LED2和电阻R3构成的稳压电路组成。

LED2兼做电源指示及稳压管的作用,当流经该发光二极管的电流变化不大时其正向压降较为稳定(约为1.9V 左右,但也会因发光管的规格不同而有所不同,对同一种LED 则变化不大),因此可作为低电压稳压管来使用。

它为电路提供一个稳定的基准电压U Z ,作为调整、比较的标准。

(5)比较放大 由V 7和R 1构成的直流放大器组成,其作用是将取样电压U F 与基准电压U Z 之差放大后去控制调整管V 5、V ·6。

线性电源:线性稳压电源原理图

线性电源:线性稳压电源原理图线性电源因其在整体性能方面的优势而被广泛使用,而且该技术已经非常成熟,因为它已经使用了很多年。

虽然线性电源的效率可能不如开关模式电源,但它们提供了最佳性能,因此被用于许多对噪声非常重要的应用中。

几乎总是使用线性电源的一个主要领域是视听应用、高保真放大器等。

在这里,来自开关模式电源的噪声和开关尖峰可能会导致问题 - 所述 SMPS 一直在提高性能,但大多数时间倾向于使用线性电源。

线性电源基础知识线性稳压电源因其使用线性(即非开关技术)来调节电源电压输出而得名。

术语线性电源意味着电源经过调节以在输出端提供正确的电压。

感测电压并将该信号反馈到某种形式的差分放大器中,在该放大器中将其与参考电压进行比较,并使用生成的信号来确保输出保持在所需的电压上。

有时,电压的检测可以在输出端完成,或者在某些情况下,它可以直接在负载上完成。

远程传感用于电源和负载之间可能存在欧姆损耗的地方。

实验室工作台用品通常具有这种能力。

如果需要附加功能,不同的线性电源将具有不同的电路并包含不同的电路块,但它们始终包括基本块以及一些可选的附加块。

电源输入变压器由于许多稳压电源从交流电源输入获取源电源,因此线性电源通常具有降压或偶尔升压变压器。

这也用于将电源与电源输入隔离以确保安全。

变压器通常是一个相对较大的电子元件,特别是如果它用于更高功率的线性稳压电源。

变压器会显着增加电源的重量,而且成本也很高,尤其是对于更高功率的电源。

根据所采用的整流器方法,变压器可以是单个次级,也可以是中心抽头。

如果需要更多电压,也可能存在额外的绕组。

对于老式收音机和其他老式电子电子产品,多个次级绕组很常见。

通常,主次级绕组采用中心抽头,以使用双二极管阀或管式整流器实现全波整流,阀或管式加热器需要进一步的次级绕组- 通常为5 伏用于整流器,然后为 6.3 伏用于阀/管他们自己。

整流器由于交流电源的输入是交流的,因此需要将其转换为直流格式。

直流稳压电路及线性稳压电源设计计算、使用及调试方案

直流稳压电路及线性稳压电源设计计算、使用及调试方案一、摘要:直流稳压电源一般由电源变压器,整流电路,滤波电路及稳压电路所组成。

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。

本设计主要采用直流稳压构成集成稳压电路,通过变压,整流,滤波,稳压过程将220V交流电,变为稳定的直流电,并稳定输出直流电压。

二、关键词:直流稳压电路;整流;滤波;稳压;直流输出。

三、系统设计思路:线性稳压电源的主要结构如下图所示:图1、线性稳压电源主要结构。

直流稳压电源一般由电源变压器,整流电路,滤波电路及稳压电路所组成。

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。

本设计主要采用直流稳压构成集成稳压电路,通过变压,整流,滤波,稳压过程将220V交流电,变为稳定的直流电,并稳定输出直流电压。

四、系统功能及其使用说明:1、变压器:变压电路相对简单,仅有一个单相变压器,变压器将市电转化为电路能承担的电压。

变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件,当初级线圈中通有交流电流时,铁芯(或磁芯)中便产生交流磁通,使次级线圈中感应出电压(或电流)。

变压器由铁芯(或磁芯)和线圈组成,线圈有两个或两个以上的绕组,其中接电源的绕组叫初级线圈,其余的绕组叫次级线圈。

变压器的基本原理是电磁感应原理。

理想变压器满足I1/I2=U2/U1=N2/N1=1/n,因此P1=P2=U1I2=U2I1。

2、整流电路:整流电路是把经过变压后的交流电通过具有单向导电性能的整流元件(如二极管、晶闸管等),将正负交替的正弦交流电压变换为单向的脉动直流电压。

但是,这种电压直流幅值变化很大,包含有很多的脉动交流成分,还不能作为直流电源使用。

对于高质量的稳压电源,其整流电路一般都选用桥式整流电路。

整流电路常见的有单相桥式整流电路,单相半波整流电路,和单相全波整流电路。

线性稳压电路原理

线性稳压电路原理
线性稳压电路是一种常用的电路,用于将输入电压稳定成输出电压。

其基本原理是利用稳压元件(如稳压二极管、稳压三极管等)的特性,通过负反馈调节,使输出电压保持稳定。

具体来说,线性稳压电路的工作过程如下:
1. 输入电压经过变压器或电源转换电路得到一个合适的直流电压。

2. 输入电压经过滤波电路得到一个平滑的直流电压。

滤波电路一般由电容器和电感器组成,用于去除输入电压中的纹波。

3. 平滑的直流电压进入稳压电路。

稳压电路中,稳压元件连接在负载电路的输出端,起到稳压的作用。

4. 当输入电压发生变化时,稳压电路通过负反馈将这种变化传递给稳压元件,稳压元件的特性使得其阻抗发生变化,以抵消输入电压变化带来的影响,从而保持输出电压稳定。

5. 输出电压经过滤波电路后,供给负载电路使用。

线性稳压电路的特点是简单可靠、稳定性好。

它适用于对输出电压精度要求较高的场合,如通信设备、精密仪器等。

但是,线性稳压电路的效率较低,因为输入电压的降压过程中会有功率损耗,导致能量的浪费。

此外,稳压元件在工作过程中会产生一定的热量,需要进行散热处理。

线性稳压电源


二、桥式整流电路
T
u1
u2
V3 V1 V4 V2
RL
uo
简化 画法
4个整流二极管V1~V4接成电 桥的形式,其中一个对角线接 变压器的次级,另一个对角线 u2 接负载电阻RL
uo
u2正半周时电流通路
a T
u1
+
u2 V3 V1 V4 V2 RL uo
b

D1 、D4导通, D2、D3截止. 电流通路:a v1RLv4b
u2 >0 时:
~
u 2 iD R L
+ uo –
二极管导通,忽略二 极管正向压降,uo=u2 u2<0时: 二极管截止, uo=0
设 u2 2U 2 sin t
为分析简单,把二极管当作理想元件处理, 即二极管的正向导通电阻为零,反向电阻为无穷大。
+ uD– V
220V
~
i u2 D R L
效率高,高达70%~95%,可升压也可降 压,但纹波和噪声大。各有优缺点
原理框图
单向 脉动电压
平滑 稳定 直流电压 直流电压
经过变压、整流、滤波、稳压四个环节。 把降压后的交流电经过整流变成脉动的直流电,然后 通过滤波稳压,转换成稳定的直流电。
1.电源变压器:将电网电压(220V)变换成所需 要的交变电压。 2.整流电路:将正弦交流电变换成单一方向的脉 动电压。 3.滤波电路:将单一方向的脉动电压变成平滑的 直流电。 4.稳压电路:使滤波电路处理后的直流电压在电 网电压或负载电流发生变化时保持稳定。
t t
二极管最大反向峰值电压 U RM
U RM
2U2
2U2
• •
半波整流电路虽然电路结构简单, 但效率低, 输
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线性直流稳压电源电路详解线性直流稳压电源是先把交流电网中的交流电变为单向脉动的直流电,再通过滤波和稳压电路,最终输出稳定的直流电压的器件。

7.1 直流稳压电源的组成电子设备通常需要电压稳定的直流电源对负载供电。

当然可以采用干电池、蓄电池供电,比如:我们常用的收音机、MP3等,也可以采用其它直流电源供电(如太阳能电池),但它们一般容量小,相对不是很经济,因此,在有交流电网的情况下,一般采用交流电网将交流电转换成稳定的直流电。

直流稳压电源的组成如图7.1所示,一般包括以下几个部分:(1) 电源变压器将交流电网所提供的单相220V或三相380V的交流电压变换成整流电路所需的交流电压。

(2) 整流电路将电网提供的正负变换的交流电压变为单向脉动的直流电压。

但这种单向脉动的直流电压除含有直流成分外,还包含有很多幅度较大的谐波分量,因此脉动很大,距离理想的直流电压还差很远。

(3) 滤波电路将脉动的直流电压变换成平滑的直流电压。

(4) 稳压电路稳压电路的作用就是使输出电压稳定。

一个好的直流稳压电源,应具备输出电压稳定、电源内阻小、输出纹波小等优点,同时,电路也应具有自我保护功能。

7.2 整流电路利用二极管的单向导电性,可以将交流电变为单向脉动的直流电,这一过程称为整流。

二极管整流电路一般可分为半波整流、全波整流和桥式整流电路。

7.2.1 半波整流电路半波整流电路如图7.2所示。

图中T为电源变压器,将电网电压变换为合适的数值,D为整流二极管,RL为负载;u1、u2分别为变压器一、二次电压,是正弦波,uo是负载电压,uD是二极管上的电压。

7.2.2 全波整流电路全波整流电路如图7.4所示。

它是利用两个二极管交替工作,从而克服半波整流电路纹波电压大的缺点。

变压器的两个二次电压大小相等,同名端如图所示。

电路中D1、D2分别在正半周和负半周内轮流导通,并且保证了流过RL的电流方向一致。

在u1正半周,即极性为上正下负时,D1导通,D2截止,负载电流io的流通路径为:a→D1→RL→0,输出电压u0 = u2。

在u1负半周,即极性为上负下正,此时D1截止,D2导通,负载电流io流通路径为:b→D2→RL→0,输出电压u0 =-u2。

我们可以看到,在交流电的正负半周内,流过负载的电流方向一致,因此输出电压的极性不变。

全波整流电路各电压、电流的工作波形如图7.5所示。

与半波整流电路相比较,全波整流电路比半波整流的效率高,功率大,且脉动小,但在全波整流电路中,二极管必须耐压高,而且因为采用了中心抽头,变压器线圈的匝数增加了一半,整个体积增加,所以在实际应用电路中都采用下面介绍的桥式整流电路。

7.2.3 桥式整流电路桥式整流电路的结构及工作原理在第1章中已经阐述,这里我们仅画出其各处电压、电流波形图,如图7.6所示。

桥式整流电路常用的几个参数为:由以上分析可见,桥式整流电路中二极管所承受的最大反向电压是全波整流电路管子的一半,而ID是半波整流电路管子的两倍,S是半波整流电路的。

所以可以说,桥式整流电路兼有半波和全波整流电路的优点,克服了它们的缺点。

但桥式整流电路的缺点是用四只整流元件,正向压降增大7.3 滤波电路经过整流电路输出的直流电压含有较大的脉动分量,若采用由电容或电感等储能元件组成的滤波电路进行滤波,可以得到波形平滑的直流电压。

所以我们又常把该电路称为平滑滤波器。

7.3.1 电容滤波电路1.电路的组成及工作原理(半波整流电路)半波整流电容滤波电路如图7.8(a)所示,各处电压和电流的波形见图7.8(b)。

未接电容时,输出电压如图7.8(b)中虚线所示。

桥式整流电容滤波的原理与半波时相同,其电路和波形如图7.9所示。

2.电容滤波的特点(1) 电容滤波使输出电压脉动成分降低了,而直流成分提高了。

这是由于电容器的储能作用造成的。

当二极管导通时,电容器充电,将能量储存起来;当二极管截止时,再把能量释放出来。

因此,输出电压的波形比较平滑,同时也提高了输出电压的平均值。

(3) 电容滤波电路的输出电压随输出电流的增大而减小。

这是由于输出电流增大时,电容的放电过程加快,输出电压的平均值减小了。

通常把输出电压的平均值Uo和输出电流的平均值Io之间的关系曲线称为电路的外特性。

如图7.10所示。

由图可知,该电路的输出电压随输出电流的增大而下降得很快。

这种特性称之为软特性。

所以电容滤波电路适用于负载电流小而且变化不大的场合。

(4) 电容滤波电路中,整流二极管的导电角小于,而且电容放电时间常数越大,导电角越小。

二极管在短暂的导电时间里,有很大的浪涌电流流过,这对管子的寿命不利。

所以在选择二极管时,应考虑它能承受的最大冲击电流。

一般选择它承受的正向电流能力大于输出平均电流的2~3倍。

例7.1 某单相桥式整流电容滤波电路如图7.9所示。

已知交流电源频率f=50Hz,负载电阻RL=250欧,要求输出直流电压UO=20V,试求:(1) 变压器二次电压U2;(2) 流过每个整流二极管的电流ID;(3) 整流二极管承受的最高反向电压URM;(4) 滤波电容的容量和耐压。

7.4 稳压电路为了保证输出直流电压的稳定,我们在整流滤波电路之后接入稳压电路。

7.4.1 稳压电路的主要指标1.稳压系数Sr稳压系数Sr是当负载固定时,稳压电路输出电压的相对变化量与输入电压的相对变化量之比。

这个指标反映了当电网电压波动的影响,表示稳压电路保持输出电压稳定的能力。

Sr越小,输出电压越稳定。

由于工程上常常把电网电压波动±10%作为极限条件,因此也有将此时的输出电压的相对变化作为衡量的指标,称为电压调整率。

2.输出电阻RoRo定义为:在整流滤波后输入到稳压电路的直流电压不变时,稳压电路的输出电压变化量△UO与输出电流变化量△IO 之比。

Ro反映了当负载变化时,稳压电路保持输出电压稳定的能力。

显然,Ro越小,输出电压越稳定。

除了以上两个主要指标外,还有一些指标,如反映输出电压脉动的最大纹波电压,通常为输出中100Hz的交流成分,常用有效值或峰值表示;还有反映输出受温度影响的温度系数,它定义为输入电压和负载电流保持不变时,并且在规定的温度范围内,单位温度变化所引起的输出电压相对变化量的百分比。

直流稳压电路按电路原理可分为参数型稳压电路(例如稳压管稳压电路)和反馈调整型稳压电路(例如串联稳压电路)两类。

在小功率电子设备中,目前广泛使用的稳压电路多是稳压管稳压电路和串联稳压电路。

硅稳压管稳压电路的工作原理在第一章中已作介绍,该电路结构简单,稳压性能较好,稳压系数可达10-2,内阻是几欧到几十欧,因而得到广泛应用。

缺点是输出电压不能调节,且受稳压管工作电流的限制,输出电流不能太大,尤其输出电流变化不能太大。

因此,在要求输出直流电压连续可调、输出电流大的情况下,就需要采用串联型晶体管稳压电路。

7.4.2 串联型直流稳压电路1.串联型直流稳压电路的引入从稳压管稳压电路的工作原理可知,稳压管是靠改变它所取的电流来进行调节的,它的调节范围是Izmax~Izmin。

当电网电压不变时,负载电流的变化范围也就是稳压管电流的调节范围,但这个变化范围有所限制,如何扩大呢?当然首当其冲的想法就是在负载前串一个可变电阻,我们可以调节可变电阻的大小来改变加到负载上的电压,以保持输出电压的稳定,而这个“可变电阻”如何实现呢?在实际电路中,我们是用晶体管代替可变电阻来实现自动调节的。

其思想是:共集电极电路在三种基本组态电路中的输出电阻最小,输出电压最稳定。

如果在共集电极电路基础上再引入系统的串联电压负反馈,则输出电阻会进一步减小,输出电压会进一步稳定。

串联型稳压电路由基准电压源、比较放大电路、调整电路和采样电路四部分组成。

2.串联稳压电路如图7.13所示。

图中DZ和R组成稳压环节,用于产生基准电压。

T是晶体三极管。

稳压过程:由上述稳压过程可以看到,该电路构成了一个闭合的负反馈系统,三极管T是起调整作用的,所以叫做调整管。

因调整管和负载是串联的,因此叫做串联型稳压电路该电路与稳压管稳压电路相比较,其优点是输出电流大,且输出电流变化范围大。

在稳压管稳压电路中,负载电流的变化量要由稳压管电流变化量补偿,而在串联稳压电路中,稳压管只需提供基极电流变化量,负载电流变化量则为基极电流变化量的(1+ )倍,因此负载电流可以较大。

该电路的缺点是输出电压不能调节。

此外,由于调整管的作用是依靠偏差△UBE=UZ—△U0来实现的,因此必须有偏差才能调整,所以Uo不可能达到绝对稳定,只能基本稳定,因此电路的稳压性能较差。

若将偏差放大后再去控制调整管,那么调整管的作用就会大大提高,从而提高电路的稳压性能,由此引入具有放大环节的稳压电路。

3.具有放大环节的串联稳压电路(1) 电路图7.14是具有放大环节的串联型晶体管稳压电路的原理图。

它的输入电压UI是由整流滤波电路供给的。

电阻R1和R2组成分压器,其作用是把输出电压的变化量取出一部分加到由T2组成的放大器的输入端,所以叫做取样电路。

电阻R3和稳压管DZ组成稳压管稳压电路,用以提供基准电压,使T2的发射极电位固定不变。

晶体管T2组成放大器,起比较和放大信号的作用。

R4是T2的集电极电阻,也是T1的偏流电阻。

从T2集电极输出的信号直接加到调整管T1的基极。

由图7.14可以看出,具有放大环节的串联型晶体管稳压电路是由调整元件、比较放大、基准电压和取样电路等几部分组成的。

它的方框图如图7.15所示。

(2) 工作原理稳压电路的稳压过程是这样的:如果由于电网电压降低或负载电流加大使输出电压Uo降低时,通过R1和R2的分压作用,T2的基极电位UB2下降,由于T2的发射极电位UE2被稳压管DZ稳住而基本不变,二者比较的结果,使T2的发射结正向电压UBE2减小,从而使T2的Ic2减小和UC2增高。

UC2的升高又使T1的IB1和IC1增大,UCE1减小,最后使输出电压恢复到接近原来的数值。

以上过程可以表示为Uo↓→UB2↓→UBE2↓→IC2↓→UC2↑→IB1↑→IC1↑→Uo↑同理,当Uo升高时,通过负反馈作用使Uo基本保持不变。

很显然,当放大器的放大倍数越大时,输出电压的稳定度就越高。

(3) 输出电压的大小和调节方法在图7.14中,若忽略T2的基极电流的影响,则有上面所讨论的串联反馈型稳压电路存在一些缺点,而相应地几种改进电路,这里我们综述如下:①电网电压波动引起Ui波动时,将通过放大管集电极电阻R4影响调整管的基极电位,并引起输出电压Uo的波动。

由此引进带辅助电源的串联稳压电路。

②当环境温度变化引起放大管T2静态工作点漂移时,将引起输出电压的不稳定。

由此引进差动放大电路代替T2进行比较放大。

③当负载电流变化较大时,调整管基极电流的变化也相应较大,势必要求放大管T2的集电极电流也要有相当大的变化范围,一般小功率三极管较难实现。

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