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经典的5款线性稳压电源电路分析(附电路图)

 昵称9624870 2018-07-13
线性稳压电源原理图
如下图所示,可变电阻RW跟负载电阻RL组成一个分压电路,输出电压为:
Uo=Ui×RL/(RW+RL),因此通过调节RW的大小,即可改变输出电压的大小。请注意,在这个式子里,如果我们只看可调电阻RW的值变化,Uo的输出并不是线性的,但如果把RW和RL一起看,则是线性的。还要注意,我们这个图并没有将RW的引出端画成连到左边,而画在右边。虽然这从公式上看并没有什么区别,但画在右边,却正好反映了“采样”和“反馈”的概念----实际中的电源,绝大部分都是工作在采样和反馈的模式下的,使用前馈方法很少,或就是用了,也只是辅助方法而已。
让我们继续:如果我们用一个三极管或者场效应管,来代替图中的可变阻器,并通过检测输出电压的大小,来控制这个“变阻器”阻值的大小,使输出电压保持恒定,这样我们就实现了稳压的目的。这个三极管或者场效应管是用来调整电压输出大小的,所以叫做调整管。
像图1所示的那样,由于调整管串联在电源跟负载之间,所以叫做串联型稳压电源。相应的,还有并联型稳压电源,就是将调整管跟负载并联来调节输出电压,典型的基准稳压器TL431就是一种并联型稳压器。所谓并联的意思,就是象图2中的稳压管那样,通过分流来保证衰减放大管射极电压的“稳定”,也许这个图并不能让你一下子看出它是“并联”的,但细心一看,确实如此。不过,大家在此还要注意一下:此处的稳压管,是利用它的非线性区工作的,因此,如果认为它是一个电源,它也是一个非线性电源。为了便于大家理解,回头我们找一个理适合的图来看,直到可以简明地看懂为止。
由于调整管相当于一个电阻,电流流过电阻时会发热,所以工作在线性状态下的调整管,一般会产生大量的热,导致效率不高。这是线性稳压电源的一个最主要的一个缺点。想要更详细的了解线性稳压电源,请参看模拟电子线路教科书。这里我们主要是帮助大家理清这些概念以及它们之间的关系。
图1
一般来说,线性稳压电源由调整管、参考电压、取样电路、误差放大电路等几个基本部分组成。另外还可能包括一些例如保护电路,启动电路等部分。下图是一个比较简单的线性稳压电源原理图(示意图,省略了滤波电容等元件),取样电阻通过取样输出电压,并与参考电压比较,比较结果由误差放大电路放大后,控制调整管的导通程度,使输出电压保持稳定。
图2
稳压电源电路图(一)
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1.25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。
稳压电源电路图(二)
图(a)电路输出电压由电位器Rp调节,并且具有线性调节特性。
稳压电源电路图(三)
上图为简单稳压电路,由限流电阻Rs和稳压二极管Dz组成。
稳压电源电路图(四)
  
开关型稳压电路具有体积小、效率高的特点。线性电源的效率为30%~55稳压电路%;而开关稳压器可达60%~85%,而且可以省去工频变压器和巨大的散热器,体积和重量都大为减小。这种电路已在各种电子设备中获得广泛的应用。常用的实现开关控制的方法;有自激式开关稳压器、脉宽调制式开关稳压器和直流变换式开关稳压器等。
上图是采用直流变换器的开关稳压电路的框图。对工频电压直接整流-滤波后获得的直流电压,由开关管变为高频电压。后者经高频换流变压器变为一定的电压,再经高频整流-滤波以后给出所需的输出电压u0;开关管的工作受脉冲调制器和驱动放大器的控制。

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