整流滤波之后的电压和电流是不稳定的,必须经过稳压电路才能得到稳定的直流电。
图2-17所示为并联型直流稳压电源电路。220V电源经变压器降压,全波桥式整流、电容滤波和稳压二极管稳压输出直流电压供给负载。输出直流电压等于电源变压器二次电压的0.9倍。由于电路简单,该电源用于要求不高的场合。
图2-17 并联型直流稳压电源电路
市电U1(U1=220V)经过变压器降压后得交流电压U2(U2=U1N2/N1),交流电压U2经过单相桥式整流电路后获得直流电压Uz(Uz≈1.2U2),为了不使电路中产生电压突变的情况,还要经过滤波电路把电容和负载电阻并联以便吸收脉动电流,并使输出电压保持平稳。经过整流滤波电路之后的输出电压和所求的直流电源还有相当的距离,为了能够得到更加稳定的直流电源,在整流滤波电路后还要经稳压电路稳压,这样就得到了所求的直流电压。
2.串联型直流稳压电源
典型的稳压电源结构如图2-18a所示。可以看出,一个稳压电源通常都是由变压器、整流滤波、调整器件、比较放大、基准电源和取样6个部分构成的,有些稳压电源中还有过载信号或短路保护装置。
如图2-18b所示,电路由变压器T将220V电压降压为10V,桥式整流器VD1~VD4把10V的交流电变为脉动的直流电,经电容C1滤波,再经过稳压、放大和取样环节,使调整管VT2工作,输出直流电Uo的电压为6V。调整取样电位器RP的大小,就可以改变输出电压Uo在6V以内的变化,该电路输出电流Io为200mA。它的稳压工作过程是:当输出电压发生变化时,通过电阻分压器来“取样”,与基准电源比较后,放大器将误差信号放大,送到调整管的基极调整其管压降,以达到稳定输出电压的目的。一般来讲,放大环节的放大倍数越大,稳定度就越高。
下面将对照图2-18a所示的稳压电源框图逐一进行分析。
图2-18 串联型直流稳压电源(www.daowen.com)
(1)基准电压
基准电压应是一个稳定性较高的直流电压,否则,由于基准电压值改变了,即使Usr不变,也会引起输出电压的变化,从而影响了输出电压的稳定性。
目前,基准电压往往采用硅稳压管VS和R5取得,如图2-18b所示,稳压管电路的关键是选择限流电阻,其阻值应保证当输入电压Usr最小时,流过稳压管的电流也不小于维持稳定电压下的最小电流Izmin;而当输入电压Usr达到最大值时,应保证流过稳压管的电流不大于它的最大允许电流Izmax,即要求限流电阻同时满足
(2)取样环节
取样环节是一个电阻分压器,由R1、R2、RP组成,如图2-18b所示,取样电路的任务是将输出电压Uo的一部分取出,加到比较放大器上去,并和基准电压进行比较,以检出输出电压Uo的变化值,并经放大后去控制调整环节。
(3)比较放大器
比较放大器是将取样电路得到的电压U与基准电压Uz进行比较,然后以两者之差进行放大再去控制调整管以稳定输出电压。应该指出,放大器的增益将直接影响稳压电源的质量指标。最简单的比较放大器是一个单级直流放大器,如图2-18b所示。VT1为比较放大环节,其作用在于放大VT1上的输入电压Ube=Uo-Uz。
(4)调整环节
调整环节是稳压电源的核心环节,因为输出电压最后要依赖调整环节的调节作用才能达到稳定,而且稳压电源能输出的最大电流也主要取决于调整环节。
调整环节是由工作在线性区的功率管VT2组成的,它的基极电流受比较放大级输出信号控制。由于稳压电源的输出电流要全部经过调整管,因此应保证所选用的调整管具有足够的功耗和集电极电流。
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