第一节稳压电源

第四节、稳压电源一：稳压电源的作用直流稳压电源的作用就是，将电压幅度不够稳定的220伏高压交流电；转变为电压较低的、在一定范围内可以任意调整的、电压幅度很稳定的直流电压。二：稳压电源的系统方框图如图所示：1、变压部分，由变压器将220伏50赫兹高压交流电转变为低压交流电，并将高压和低压隔离开来，以保证使用方面的安全。2、整流部分，由整流二极管将低压交流电转变为单向脉冲电压。3、滤波部分，利用大容量电容器储存电荷的功能，将单向脉冲电压的剧烈变化幅度大大减小。4、稳压控制部分，用电子线路将虽然经过滤波、但还远远不能满足要求的直流电压；转变为可控制的、幅度和稳定的直流电压。三：稳压电路工作原理分析1、整流部分的工作原理图A图B图Ca、半波整流电路如图A所示：当交流电压正半周的时候，整流二极管正向导通，输出端得到一个正半周的脉冲电压。当交流电压负半周的时候，整流二极管反向截止，输出端的电压为零。b、全波整流电路如图B所示：当变压器输出绕组A的a端正半周的时候，整流二极管A正向导通。根据变压器同名端的性质，此时绕组B的b端为负半周，整流二极管B反向截止。输出端得到一个正半周的脉冲电压。当变压器输出绕组A的a端负半周的时候，整流二极管A反向截止。根据变压器同名端的性质，此时绕组B的b端为正半周，整流二极管B正向导通。输出端同样得到一个正半周的脉冲电压。c、桥式整流电路如图C所示：当变压器输出绕组的A端为正、B端为负的时候，整流二极管a和b正向导通，c和d反向截止。输出端得到一个正半周的脉冲电压。当变压器输出绕组的A端为负、B端为正的时候，整流二极管c和d正向导通，a和b反向截止。输出端同样得到一个正半周的脉冲电压。2、整流波形整流波形如图所示：图Ａ为半波整流的输出波形图，每个脉冲的时间间隔为1/50秒。图Ｂ为全波整流的输出波形图，每个脉冲的时间间隔为1/100秒。由此可见，全波整流和桥式整流电路的整流效率，比半波整流高出一倍。３、滤波电路a、滤波电容的作用当整流输出端的单向脉冲电压从零开始上升的时候，滤波电容的电压也因为被充入电荷而随之上升。当单向脉冲电压从最大值开始下降的时候，滤波电容开始向电路释放电荷。b、在电路消耗的电流确定、单向脉冲电压的时间间隔确定的情况下，滤波电容的容量越大，电容的电压下降的速率就越慢，电容的电压下降到的最低点与电压最高点的差值就越小，滤波效果就越好。c、在滤波电容的容量确定、单向脉冲电压的时间间隔确定的情况下，电路消耗的电流越大，电容的电压下降的速率就越快，电容的电压下降到的最低点与电压最高点的差值就越大，滤波效果就越差。由此可见：滤波电容的滤波效果是可以根据电路的相关参数精确计算的。d、滤波电容的计算从原理上讲，滤波电容的容量越大，滤波效果就越好。那么，是不是在设计稳压电源的时候，把滤波电容的容量用的越大越好呢？不是！因为电容的容量越大不仅价格越贵，而且体积越大，这是一种无止境的；也是无实际意义的追求。所以，我们只需将滤波电容的容量设计为能够满足要求的最低容量就可以了。这样既可以满足工作需要，又可以最大限度地降低成本和体积。４、稳压电路a、稳压二极管的特性如图所示：如图A所示：当二极管反向击穿以后，击穿电压每发生很小的变化，击穿电流就会发生很大的变化。反过来就是说：击穿电流就会发生很大的变化，只会引起击穿电压每发生很小的变化。如图B所示：如果用一个限流电阻与稳压二极管串连起来,当正向电压为a的时候，稳压二极管UL端的电压为A。当正向电压为b的时候，稳压二极管UL端的电压为B。由此可见：UL端的正向电压发生很大的变化，稳压二极管UL端的电压只发生很小的变化。该电路能够对严重波动的直流电压产生显著的稳压作用。b、分立元件稳压放大原理如图所示：根据电路的原理，三极管的发射极因为接上一个稳压二极管，因此具有一个稳定的工作电压V。当输出电压UL大于(R1+R2)/R2+0.6V的时候，三极管基极与发射极之间的电压就会大于0.6V（基极电流增大，根据输入特性曲线），集电极电流就会应积极电流的增加而增加。集电极电阻上的电压就会增加，集电极剩下的电压就会下降，复合管跟随器的输出电压也会随之下降。当输出端电压UL下降到=(R1+R2)/R2+0.6V的时候就不再下降。当输出电压UL小于(R1+R2)/R2+0.6V的时候，三极管基极与发射极之间的电压就会小于0.6V，集电极电流就会因基极电流的减小而减小到。集电极电阻上的电压就会减小，集电极剩下的电压就会上升，复合管跟随器输出电压也会随之上升。当输出端电压UL上升到=(R1+R2)/R2+0.6V的时候就不再上升。由此可见，稳压电路会将输出端电压自动稳定在UL=(R1+R2)/R2+0.6V的状态。调整电阻R1和R2的比值，就可以调整输出电压。c、运算放大器稳压电源的电路结构如图所示:根据电路的原理运算放大器的同相输入端因为接在稳压管的A点上而具有一个稳定的电压。当输出端电压UL大于Uw(R1+R2)/R2时候，运算放大器的反相输入端电压会大于同相输入端电压，运算放大器的输出端电压会因此而下降。复合管跟随器输出端的电压也会随之下降。当输出端电压下降到等于UL大于Uw(R1+R2)/R2的时候，运算放大器的反相输入端电压等于同相输入端电压，运算放大器的输出端和复合管跟随器的输出端电压不再下降。当输出端电压UL小于Uw(R1+R2)/R2的时候，运算放大器的反相输入端电压会小于同相输入端电压，运算放大器的输出端电压会因此而上升。复合管跟随器输出端的电压也会随之上升。当输出端电压上升到等于的时候，运算放大器的反相输入端电压等于同相输入端电压，运算放大器的输出端和复合管跟随器的输出端电压不再上升。由此可见，稳压电路会自动将输出端电压调整到Uw(R1+R2)/R2的状态。由于运算放大器的开环放大倍数无穷大，所以，由运算放大器组成的稳压电源具有波纹最小的稳定电压。由此可见，调整电阻R1和R2的比值，就可以调整输出电压。四、能够从零起调的稳压电源五、过流保护方案六、稳流电源七、稳压电源的系统设计１、整体系统功能和结构的确定２、最大输出电压、电流的确定３、变压器容量、次级绕组结构和参数的确定４、滤波电容作用的定量分析５、复合管特性的定量分析６、输出电压串联取样回路参数的确定（１）分立元件结构（２）运放结构（３）（４）设计稳压电源需要考虑的问题1、最大输出电压1、设计稳压电源的第一步应当是设定最大输出电压Um。2、设计稳压电源的第二步应当是设定最大输出电流Im。3、最大输出电压、最大输出电流、电网电压最大波动范围Us、功率输出复合管材在最大输出电流下的饱和电压Uco、滤波电容滤波能力Ucc，共同决定了变压器的最大功率、和变压器在（220V）标准电网电压调节下的输出电压UL=Um+Us+Uco+Ucc。4、输出电压调整范围是否从零起调、决定了电源变压器输出绕组的数量。5、滤波电容的滤波能力Ucc=Im/CT。2、最大输出电流3、输出电压调整范围