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或者直接輸入下面地址:直流穩(wěn)壓電源制作與調(diào)試項(xiàng)目一目錄學(xué)習(xí)目標(biāo)工程要求工程引導(dǎo)工程學(xué)習(xí)制作指導(dǎo)工程驗(yàn)收學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)了解直流穩(wěn)壓電源的組成及工作過程。了解直流穩(wěn)壓電源電路中元器件的特點(diǎn)及應(yīng)用。能夠制作并調(diào)試直流穩(wěn)壓電源。會(huì)用儀器、儀表對(duì)直流穩(wěn)壓電源進(jìn)行性能指標(biāo)的調(diào)試和測(cè)量。會(huì)編寫制作調(diào)試報(bào)告。返回能力目標(biāo)會(huì)用萬用表檢測(cè)直流穩(wěn)壓電源電路中的元器件。會(huì)用信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生9V、100Hz的正弦交流信號(hào)。會(huì)用示波器觀察并測(cè)量9V、100Hz的正弦交流信號(hào)的峰-峰值和周期。會(huì)用萬用表測(cè)量整流后的直流電壓。按照工藝要求對(duì)元器件進(jìn)行整形、裝配。按照工藝要求制作、調(diào)試直流穩(wěn)壓電源電路。工程要求穩(wěn)壓范圍:9〔1±10%〕V。紋波系數(shù):<10-2。輸出內(nèi)阻:<30Ω。返回制作直流穩(wěn)壓電源要求如下:任務(wù)分配表返回項(xiàng)目任務(wù)工作子任務(wù)課時(shí)任務(wù)一分析電路工作原理子任務(wù)1認(rèn)識(shí)電路中元器件符號(hào)2子任務(wù)2認(rèn)識(shí)直流穩(wěn)壓電源電路2子任務(wù)3繪制電路焊接草圖2任務(wù)二識(shí)別并檢測(cè)電路元器件子任務(wù)1識(shí)別與檢測(cè)電阻器2子任務(wù)2識(shí)別與檢測(cè)電容器2子任務(wù)3識(shí)別與檢測(cè)電源變壓器2子任務(wù)4識(shí)別與檢測(cè)二極管2子任務(wù)5識(shí)別與檢測(cè)晶體管三極管2任務(wù)三制作并調(diào)試直流穩(wěn)壓電源子任務(wù)1電路元器件的裝配與布局2子任務(wù)2制作直流穩(wěn)壓電源電路2子任務(wù)3調(diào)試直流穩(wěn)壓電源電路4任務(wù)四項(xiàng)目匯報(bào)與評(píng)價(jià)子任務(wù)1匯報(bào)制作調(diào)試過程4子任務(wù)2對(duì)別人的作品進(jìn)行評(píng)價(jià)2子任務(wù)3撰寫制作調(diào)試報(bào)告2虛擬工作室返回直流穩(wěn)壓電源電路圖任務(wù)1分析電路工作原理學(xué)習(xí)目標(biāo)1、了解直流穩(wěn)壓電源的組成。2、能看懂直流穩(wěn)壓電源的電路圖。3、會(huì)分析直流穩(wěn)壓電源的工作過程。工作子任務(wù)1.認(rèn)識(shí)元器件符號(hào)及實(shí)物。2.簡(jiǎn)述直流穩(wěn)壓電源的工作過程。3.繪制直流穩(wěn)壓電源的焊接草圖。返回考考你1、將直流穩(wěn)壓電源的電源插入交流電源插座上,就可以得到直流電壓。這是什么原因?2、我們用的充電器,將其插入交流電源插座上,就可以得到直流電壓給的電池充電,這是什么原理?返回[知識(shí)鏈接1]直流穩(wěn)壓電源的組成一、直流穩(wěn)壓電源電路中的元器件
1、電源變壓器
電源變壓器就是一種利用電磁感應(yīng)原理,將電網(wǎng)提供的交流電壓變換為電路所需要的交流電壓的器件。電源變壓器主要由鐵心和繞組〔也稱作線圈〕兩局部組成。鐵心是用導(dǎo)磁性好的硅鋼片疊裝而成,繞組是用銅絲繞制在鐵心上。電源變壓器的工作原理
〔1〕功率關(guān)系式P1=P2理想電源變壓器:變壓器鐵心內(nèi)無漏磁,磁能無損失,一次、二次繞組的內(nèi)阻不計(jì),不產(chǎn)生焦耳熱,電能無損失?!?〕電壓關(guān)系式〔3〕電流關(guān)系式電源變壓器的工作原理
一臺(tái)理想變壓器,其一次繞組2200匝,二次繞組440匝,并接一個(gè)100Ω的負(fù)載電阻,如圖1-5所示。〔1〕當(dāng)一次繞組接在44V直流電源上時(shí),電壓表示數(shù)_______V,電流表示數(shù)_______A?!?〕當(dāng)一次繞組接在220V交流電源上時(shí),電壓表示數(shù)_______V,電流表示數(shù)_______A。此時(shí)輸入功率為_______W,變壓器的效率為________。例1-1圖1-5【解析】〔1〕當(dāng)一次繞組接在直流電源上時(shí),由于一次繞組中的電流恒定,穿過原二次繞組的磁通量不發(fā)生變化,二次繞組兩端不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),故電壓表、電流表示數(shù)均為零。(2)參加交流電時(shí):由得
P1=P2=U2I2=0.44×44W=19.36W效率:η=100%【評(píng)注】變壓器只能改變交流電壓,不能改變直流電壓。理想變壓器無能量損耗,效率為100﹪。圖1-6所示為一理想變壓器,S為單刀雙擲開關(guān),P為滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭,U1為加在一次繞組兩端的電壓,I1為一次繞組中的電流強(qiáng)度,那么〔〕。A.保持U1及P的位置不變,S由a合到b時(shí),I1將增大。B.保持U1及P的位置不變,S由b合到a時(shí),R消耗的功率減小。C.保持U1不變,S合在a處,使P上滑,I1將增大。D.保持P的位置不變,S合在a處時(shí),假設(shè)U1增大,那么I1將增大。例1-2圖1-6例1-2電路圖電路如圖1-7所示,一理想變壓器一次繞組、二次繞組的匝數(shù)比為3:1,二次繞組接三個(gè)相同的燈泡,均能正常發(fā)光,假設(shè)在一次繞組再串一相同的燈泡EL,設(shè)電源有效值不變,那么〔〕。A.燈EL與三燈亮度相同B.燈EL比三燈都暗C.燈EL將會(huì)被燒壞D.無法判斷其亮度情況例1-3電路如圖1-8所示,理想變壓器三個(gè)線圈的匝數(shù)之比為n1:n2:n3=10:5:1,其中n1接到220V的交流電源上,n2和n3分別與電阻R2、R3組成閉合回路。通過電阻R3的電流I3=2A,電阻R2=110Ω,求通過電阻R2的電流和通過一次繞組的電流。例1-4整流是通過二極管的單向?qū)ㄔ韥硗瓿傻?,用兩只管組成的是半波整流電路,用四只二極管組成的是全波整流電路。2、整流橋a)半橋
b)全橋
圖1-9常見整流橋封裝3、濾波電容器交流電經(jīng)過整流得到的脈動(dòng)直流電還不是理想的直流電,還存在交流成分,濾波電路能夠?yàn)V掉脈動(dòng)直流電中的交流成分,使輸出波形更加平滑,更接近于理想的直流電壓。最常用的濾波電路是電容濾波。
圖1-10濾波電容外形封裝4、穩(wěn)壓二極管交流電壓經(jīng)過整流濾波后所得到的直流電壓雖然比較平滑,但是很不穩(wěn)定,當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)、負(fù)載或溫度變化時(shí),輸出直流電壓的大小也將發(fā)生變化。這種變化會(huì)引起負(fù)載工作不穩(wěn)定,甚至不能正常工作。因此,為了使輸出的直流電壓保持恒定,應(yīng)在濾波電路之后增加穩(wěn)定壓電路。圖1-11穩(wěn)壓管外形封裝穩(wěn)壓二極管〔VoltageStabilizingDiode〕又稱齊納二極管,是工作在反向擊穿區(qū)的特殊二極管。圖1-12穩(wěn)壓管的反向擊穿特性思考與練習(xí)1.電源變壓器有何特點(diǎn)?能否變換直流電壓?2.整流橋輸出的電壓是什么電壓?畫出其波形。3.濾波電容器后輸出的電壓是什么電壓?畫出其波形。4.穩(wěn)壓電路輸出的是什么電壓?畫出其波形。5.正弦交流電經(jīng)過變壓器變換后得到的是,經(jīng)過整流電路后得到的是,經(jīng)過電容器濾波后得到的是,經(jīng)過穩(wěn)壓電路后得到的是。A.交流電壓B.脈動(dòng)直流電壓C.較平滑的直流電壓D.理想直流電壓6.根據(jù)穩(wěn)壓二極管的特性曲線可知,當(dāng)穩(wěn)壓二極管工作在反向擊穿區(qū)時(shí),它的電壓,而電流。A.根本不變B.變化很大[知識(shí)鏈接2]直流穩(wěn)壓電源的工作過程返回直流穩(wěn)壓電源的工作過程分為變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四個(gè)環(huán)節(jié)。圖1-13直流穩(wěn)壓電源各局部波形變壓是通過電源變壓器來現(xiàn)的,其作用是將電網(wǎng)提供的單相220V交流電壓變換為幅度較小的交流電壓。整流是通過整流電路實(shí)現(xiàn)的,其作用是將經(jīng)過變壓器變換后的幅度較小的交流電壓變換為單向脈動(dòng)直流電壓。濾波是通過濾波電路實(shí)現(xiàn)的,其作用是把經(jīng)整流后的單向脈動(dòng)直流電壓變換為較平滑的直流電壓。穩(wěn)壓是通過穩(wěn)壓電路實(shí)現(xiàn)的,其作用是把經(jīng)過濾波后較平穩(wěn)的直流電壓變換為理想的直流電壓輸出,使輸出電壓更加穩(wěn)定。單相半波整流電路1、電路結(jié)構(gòu)單相半波整流電路是最根本的將交流轉(zhuǎn)換為直流的電路,其電路如圖〔a〕所示。整流后的波形如圖〔b〕所示單相半波整流電路2、工作原理
輸入整流電路的交流電壓來自于電源變壓器T的二次繞組輸出端。分析整流電路的工作原理需要將交流電壓分成正、負(fù)半周兩種情況?!?〕當(dāng)交流電壓為正半周期間,即u2為正半周時(shí),交流輸入電壓使二極管正極上的電壓高于地線電壓,二極管負(fù)極通過RL與地端相連而為0V,二極管V1的正向電壓高于負(fù)向電壓,由于交流輸入電壓幅度足夠大,使二極管V1正偏導(dǎo)通,回路中有電流通過,負(fù)載電阻RL兩端的電壓為UR。單相半波整流電路T的次線圈上端
V1正極
V1負(fù)極
電阻RL
地線
T次線線圈下端
T次級(jí)線圈構(gòu)成回路。
回路中的電流為:?jiǎn)蜗喟氩ㄕ麟娐?/p>
負(fù)載電阻上的直流電壓指一個(gè)周期內(nèi)的電壓平均值,即:U。=0.45U2
3.負(fù)載電阻上的直流電壓
4.整流二極管的選用要求
對(duì)于半波整流電路而言,二極管的選擇主要要考慮兩個(gè)因素,一是最大正向電流IF,另一個(gè)是最高反向工作電壓URM。正向電流IF應(yīng)大于負(fù)載實(shí)際工作電流Io
最高反向工作電壓
應(yīng)大于URM單相半波整流電路
單相整流電路除橋式整流電路外,還有單相半波和全波兩種形式。單相半波整流電路如圖(a)所示,波形圖如圖(b)所示。(a)電路圖(b)波形圖
根據(jù)圖可知,輸出電壓在一個(gè)工頻周期內(nèi),只是正半周導(dǎo)電,在負(fù)載上得到的是半個(gè)正弦波。負(fù)載上輸出平均電壓為流過負(fù)載和二極管的平均電流為二極管所承受的最大反向電壓
單相全波整流電路如圖15.05(a)所示,波形圖如圖15.05(b)所示。單相全波整流電路
(a)電路圖(b)波形圖根據(jù)圖〔b〕可知,全波整流電路的輸出,與橋式整流電路的輸出相同。輸出平均電壓為流過負(fù)載的平均電流為二極管所承受的最大反向電壓?jiǎn)蜗嗳ㄕ麟娐返拿}動(dòng)系數(shù)S與單相橋式整流電路相同。注意:整流電路中的二極管是作為開關(guān)運(yùn)用的。整流電路既有交流量,又有直流量,通常對(duì):輸入〔交流〕—用有效值或最大值;輸出〔交直流〕—用平均值;整流管正向電流—用平均值;整流管反向電壓—用最大值。單相橋式整流電路的變壓器中只有交流電流流過,而半波和全波整流電路中均有直流分量流過。所以單相橋式整流電路的變壓器效率較高,在同樣的功率容量條件下,體積可以小一些。單相橋式整流電路的總體性能優(yōu)于單相半波和全波整流電路,故廣泛應(yīng)用于直流電源之中。單相橋式整流電路1、電路結(jié)構(gòu)單相橋式整流電路是最根本的將交流轉(zhuǎn)換為直流的電路,其電路如圖〔a〕所示。整流后的波形如圖〔b)所示?!瞐〕橋式整流電路〔b〕波形圖單相橋式整流電路2、工作原理在分析整流電路工作原理時(shí),整流電路中的二極管是作為開關(guān)運(yùn)用,具有單向?qū)щ娦??!?〕當(dāng)交流電正半周時(shí):二極管D1、D3導(dǎo)通,在負(fù)載電阻上得到正弦波的正半周。
在負(fù)載電阻上正負(fù)半周經(jīng)過合成,得到的是同一個(gè)方向的單向脈動(dòng)電壓。單相橋式整流電路的波形圖見圖(b)?!?〕當(dāng)負(fù)半周時(shí)二極管D2、D4導(dǎo)通,在負(fù)載電阻上得到正弦波的負(fù)半周。單相橋式整流電路(1)工作原理單相橋式整流電路是最根本的將交流轉(zhuǎn)換為直流的電路,其電路如圖〔a〕所示。〔a〕橋式整流電路〔b〕波形圖根據(jù)圖〔b〕可知,輸出電壓是單相脈動(dòng)電壓。通常用它的平均值與直流電壓等效。輸出平均電壓為〔2〕參數(shù)計(jì)算流過負(fù)載的平均電流為流過二極管的平均電流為二極管所承受的最大反向電壓濾波電路1.電容濾波電路2.電感濾波電路電容濾波電路(1)濾波的根本概念濾波電路利用電抗性元件對(duì)交、直流阻抗的不同,實(shí)現(xiàn)濾波。電容器C對(duì)直流開路,對(duì)交流阻抗小,所以C應(yīng)該并聯(lián)在負(fù)載兩端。電感器L對(duì)直流阻抗小,對(duì)交流阻抗大,因此L應(yīng)與負(fù)載串聯(lián)。經(jīng)過濾波電路后,既可保存直流分量、又可濾掉一局部交流分量,改變了交直流成分的比例,減小了電路的脈動(dòng)系數(shù),改善了直流電壓的質(zhì)量。
電容濾波電路現(xiàn)以單相橋式電容濾波整流電路為例來說明。電容濾波電路如下圖,在負(fù)載電阻上并聯(lián)了一個(gè)濾波電容C。電容濾波電路
當(dāng)v2到達(dá)90°時(shí),v2開始下降。先假設(shè)二極管關(guān)斷,電容C就要以指數(shù)規(guī)律向負(fù)載RL放電。指數(shù)放電起始點(diǎn)的放電速率很大。濾波原理假設(shè)電路處于正半周,二極管D1、D3導(dǎo)通,變壓器次端電壓v2給電容器C充電。此時(shí)C相當(dāng)于并聯(lián)在v2上,所以輸出波形同v2,是正弦形。
電容濾波波形圖
所以,在t1到t2時(shí)刻,二極管導(dǎo)電,C充電,vC=vL按正弦規(guī)律變化;t2到t3時(shí)刻二極管關(guān)斷,vC=vL按指數(shù)曲線下降,放電時(shí)間常數(shù)為RLC。
在剛過90°時(shí),正弦曲線下降的速率很慢。所以剛過90°時(shí)二極管仍然導(dǎo)通。在超過90°后的某個(gè)點(diǎn),正弦曲線下降的速率越來越快,當(dāng)剛超過指數(shù)曲線起始放電速率時(shí),二極管關(guān)斷。當(dāng)放電時(shí)間常數(shù)RLC增加時(shí),t1點(diǎn)要右移,t2點(diǎn)要左移,二極管關(guān)斷時(shí)間加長(zhǎng),導(dǎo)通角減小,見曲線3;反之,RLC減少時(shí),導(dǎo)通角增加。顯然,當(dāng)RL很小,即IL很大時(shí),電容濾波的效果不好,見濾波曲線中的2。反之,當(dāng)RL很大,即IL很小時(shí),盡管C較小,RLC仍很大,電容濾波的效果也很好,見濾波曲線中的3。所以電容濾波適合輸出電流較小的場(chǎng)合。問題:有C無RL即空載,此時(shí)VC=VL=?電容濾波的效果電感濾波電路
利用儲(chǔ)能元件電感器L的電流不能突變的性質(zhì),把電感L與整流電路的負(fù)載RL相串聯(lián),也可以起到濾波的作用。
電感濾波電路波形圖
電感濾波電路如圖1所示。電感濾波的波形圖如圖2所示。當(dāng)v2正半周時(shí),D1、D3導(dǎo)電,電感中的電流將滯后v2。當(dāng)負(fù)半周時(shí),電感中的電流將經(jīng)由D2、D4提供。因橋式電路的對(duì)稱性,和電感中電流的連續(xù)性,四個(gè)二極管D1、D3
;D2、
D4的導(dǎo)通角都是180°。*使用條件:穩(wěn)壓電路1穩(wěn)壓電路概述2硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路3線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電源4開關(guān)型穩(wěn)壓電源1穩(wěn)壓電路概述一、引起輸出電壓不穩(wěn)定的原因
引起輸出電壓變化的原因是負(fù)載電流的變化和輸入電壓的變化,參見圖01。一、引起輸出電壓不穩(wěn)定的原因負(fù)載電流的變化會(huì)在整流電源的內(nèi)阻上產(chǎn)生電壓降,從而使輸入電壓發(fā)生變化。穩(wěn)壓電源方框圖即
(1)穩(wěn)壓系數(shù)Sr定義為有時(shí)穩(wěn)壓系數(shù)也用下式定義當(dāng)輸出電流從零變化到最大額定值時(shí),輸出電壓的相對(duì)變化值。(4)電流調(diào)整率SI
(3)輸出電阻Ro
(2)電壓調(diào)整率SV一般特指ΔVi/Vi=±10%時(shí)的Sr輸入電壓交流紋波峰峰值與輸出電壓交流紋波峰峰值之比的分貝數(shù)。(6)輸出電壓的溫度系數(shù)ST如果考慮溫度對(duì)輸出電壓的影響,那么輸出電壓是輸入電壓、負(fù)載電流和溫度的函數(shù)〔5〕紋波抑制比Srip硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路一、硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路的原理二、穩(wěn)壓電阻的計(jì)算三、基準(zhǔn)源硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路的原理硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路的電路圖如下圖。
它是利用穩(wěn)壓二極管的反向擊穿特性穩(wěn)壓的,由于反向特性陡直,較大的電流變化,只會(huì)引起較小的電壓變化。硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路(1)當(dāng)輸入電壓變化時(shí)如何穩(wěn)壓根據(jù)電路圖可知
輸入電壓VI的增加,必然引起VO的增加,即VZ增加,從而使IZ增加,IR增加,使VR增加,從而使輸出電壓VO減小。這一穩(wěn)壓過程可概括如下:
這里VO減小應(yīng)理解為,由于輸入電壓VI的增加,在穩(wěn)壓二極管的調(diào)節(jié)下,使VO的增加沒有那么大而已。VO還是要增加一點(diǎn)的,這是一個(gè)有差調(diào)節(jié)系統(tǒng)。VI↑→VO↑→VZ↑→IZ↑→IR↑→VR↑→VO↓硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路當(dāng)負(fù)載電流變化時(shí)如何穩(wěn)壓
負(fù)載電流IL的增加,必然引起IR的增加,即VR增加,從而使VZ=VO減小,IZ減小。IZ的減小必然使IR減小,VR減小,從而使輸出電壓VO增加。這一穩(wěn)壓過程可概括如下:
IL↑→IR↑→VR↑→VZ↓〔VO↓〕→IZ↓→IR↓→VR↓→VO↑穩(wěn)壓電阻的計(jì)算穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓性能與穩(wěn)壓二極管擊穿特性的動(dòng)態(tài)電阻有關(guān),與穩(wěn)壓電阻R的阻值大小有關(guān)。穩(wěn)壓二極管的動(dòng)態(tài)電阻越小,穩(wěn)壓電阻R越大,穩(wěn)壓性能越好。穩(wěn)壓電阻R
的作用將穩(wěn)壓二極管電流的變化轉(zhuǎn)換為電壓的變化,從而起到調(diào)節(jié)作用,同時(shí)R也是限流電阻。顯然R的數(shù)值越大,較小IZ的變化就可引起足夠大的VR變化,就可到達(dá)足夠的穩(wěn)壓效果。但R的數(shù)值越大,就需要較大的輸入電壓VI值,損耗就要加大。穩(wěn)壓電阻的計(jì)算如下
當(dāng)輸入電壓最小,負(fù)載電流最大時(shí),流過穩(wěn)壓二極管的電流最小。此時(shí)IZ不應(yīng)小于IZmin,由此可計(jì)算出穩(wěn)壓電阻的最大值,實(shí)際選用的穩(wěn)壓電阻應(yīng)小于最大值。即
當(dāng)輸入電壓最大,負(fù)載電流最小時(shí),流過穩(wěn)壓二極管的電流最大。此時(shí)IZ不應(yīng)超過IZmax,由此可計(jì)算出穩(wěn)壓電阻的最小值。即(1)(2)穩(wěn)壓二極管在使用時(shí)一定要串入限流電阻,不能使它的功耗超過規(guī)定值,否那么會(huì)造成損壞!三、基準(zhǔn)源基準(zhǔn)源一般是指擊穿電壓十分穩(wěn)定,電壓溫度系數(shù)經(jīng)過補(bǔ)償了的穩(wěn)壓二極管。也稱為參考源這種穩(wěn)壓二極管采用一種埋層工藝,穩(wěn)壓性能優(yōu)良,有的還加有溫度控制電路,使其溫度系數(shù)可小到幾個(gè)10-6/℃。
型號(hào)穩(wěn)定電壓(V)工作電流(mA)電壓溫度系數(shù)(10
-6/℃)MC14032.5±1%1.210~100.
LM136/236/3362.510305.01030.
TL4312.5~360.4~10050.LM3999±6.95±5%105.AD2710K/L10.000±1mV102/1.MAX6764.096±0.01%516775.000±0.01%5167810.000±0.01%51.典型的基準(zhǔn)源線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電源
穩(wěn)壓二極管的缺點(diǎn)是工作電流較小,穩(wěn)定電壓值不能連續(xù)調(diào)節(jié)。線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的工作電流較大,輸出電壓一般可連續(xù)調(diào)節(jié),穩(wěn)壓性能優(yōu)越。目前這種穩(wěn)壓電源已經(jīng)制成單片集成電路,廣泛應(yīng)用在各種電子儀器和電子電路之中。線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的缺點(diǎn)是損耗較大,效率低。一、線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的工作原理二、穩(wěn)壓電路的保護(hù)環(huán)節(jié)三、三端集成穩(wěn)壓器一、線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的工作原理(1)線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的構(gòu)成線性串聯(lián)穩(wěn)壓電源的工作原理可用圖來說明。顯然,VO=VI-VR,當(dāng)VI增加時(shí),R受控制而增加,使VR增加,從而在一定程度上抵消了VI增加對(duì)輸出電壓的影響。假設(shè)負(fù)載電流IL增加,R受控制而減小,使VR減小,從而在一定程度上抵消了因IL增加,使VI減小,對(duì)輸出電壓減小的影響。串聯(lián)穩(wěn)壓電源串聯(lián)穩(wěn)壓電源示意圖在實(shí)際電路中,可變電阻R是用一個(gè)三極管來替代的,控制基極電位,從而就控制了三極管的管壓降VCE,VCE相當(dāng)于VR。要想輸出電壓穩(wěn)定,必須按電壓負(fù)反響電路的模式來構(gòu)成串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。典型的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路如下圖。它由調(diào)整管、放大環(huán)節(jié)、比較環(huán)節(jié)、基準(zhǔn)電壓源幾個(gè)局部組成。串聯(lián)型穩(wěn)壓電路方框圖(2)線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的工作原理
根據(jù)圖分兩種情況來加以討論。1.輸入電壓變化,負(fù)載電流保持不變輸入電壓VI的增加,必然會(huì)使輸出電壓VO有所增加,輸出電壓經(jīng)過取樣電路取出一局部信號(hào)Vf與基準(zhǔn)源電壓VREF比較,獲得誤差信號(hào)ΔV。誤差信號(hào)經(jīng)放大后,用VO1去控制調(diào)整管的管壓降VCE增加,從而抵消輸入電壓增加的影響。VI↑→VO↑→Vf↑→VO1↓→VCE↑→VO↓〔動(dòng)畫16-2〕2.負(fù)載電流變化,輸入電壓保持不變負(fù)載電流IL的增加,必然會(huì)使輸入電壓VI有所減小,輸出電壓VO必然有所下降,經(jīng)過取樣電路取出一局部信號(hào)Vf與基準(zhǔn)源電壓VREF比較,獲得的誤差信號(hào)使VO1增加,從而使調(diào)整管的管壓降VCE下降,從而抵消因IL增加,使輸入電壓減小的影響。IL↑→VI↓→VO↓→Vf↓→VO1↑→VCE↓→VO↑3.輸出電壓調(diào)節(jié)范圍的計(jì)算根據(jù)圖可知Vf≈VREF調(diào)節(jié)R2顯然可以改變輸出電壓?!矂?dòng)畫16-1〕二、穩(wěn)壓電路的保護(hù)環(huán)節(jié)串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的內(nèi)阻很小,如果輸出端短路,那么輸出短路電流很大。同時(shí)輸入電壓將全部降落在調(diào)整管上,使調(diào)整管的功耗大大增加,調(diào)整管將因過損耗發(fā)熱而損壞,為此必須對(duì)穩(wěn)壓電源的短路進(jìn)行保護(hù)。過載也會(huì)造成損壞。保護(hù)的方法反響保護(hù)型溫度保護(hù)型截流型限流型利用集成電路制造工藝,在調(diào)整管旁制作PN結(jié)溫度傳感器。當(dāng)溫度超標(biāo)時(shí),啟動(dòng)保護(hù)電路工作,工作原理與反響保護(hù)型相同。截流型限流型當(dāng)發(fā)生短路時(shí),通過保護(hù)電路使調(diào)整管截止,從而限制了短路電流,使之接近為零。截流特性見圖。是當(dāng)發(fā)生短路時(shí),通過電路中取樣電阻的反響作用,輸出電流得以限制。限流特性見圖。截流型特性限流型特性三端集成穩(wěn)壓器
(1)概述
將串聯(lián)穩(wěn)壓電源和保護(hù)電路集成在一起就是集成穩(wěn)壓器。早期的集成穩(wěn)壓器外引線較多,現(xiàn)在的集成穩(wěn)壓器只有三個(gè):輸入端、輸出端和公共端,稱為三端集成穩(wěn)壓器。它的電路符號(hào)見圖07,外形如圖08所示。
圖07集成穩(wěn)壓器符號(hào)要特別注意,不同型號(hào),不同封裝的集成穩(wěn)壓器,它們?nèi)齻€(gè)電極的位置是不同的,要查手冊(cè)確定。圖08外形圖照片
(2)線性三端集成穩(wěn)壓器的分類三端集成穩(wěn)壓器有如下幾種:1.三端固定正輸出集成穩(wěn)壓器,國(guó)標(biāo)型號(hào)為CW78--/CW78M--/CW78L--2.三端固定負(fù)輸出集成穩(wěn)壓器,國(guó)標(biāo)型號(hào)為CW79--/CW79M--/CW79L--3.三端可調(diào)正輸出集成穩(wěn)壓器,國(guó)標(biāo)型號(hào)為CW117--/CW117M--/CW117L-CW217--/CW217M--/CW217L--CW317--/CW317M--/CW317L--4.三端可調(diào)負(fù)輸出集成穩(wěn)壓器,國(guó)標(biāo)型號(hào)為CW137--/CW137M--/CW137L-CW237--/CW237M--CW237L--CW337--/CW337M--/CW337L--5.三端低壓差集成穩(wěn)壓器6.大電流三端集成穩(wěn)壓器
以上1---為軍品級(jí);2---為工業(yè)品級(jí);3---為民品級(jí)。
軍品級(jí)為金屬外殼或陶瓷封裝,工作溫度范圍-55℃~150℃;
工業(yè)品級(jí)為金屬外殼或陶瓷封裝,工作溫度范圍-25℃~150℃;
民品級(jí)多為塑料封裝,工作溫度范圍0℃~125℃。(3)應(yīng)用電路三端固定輸出集成穩(wěn)壓器的典型應(yīng)用電路如圖16.09所示??烧{(diào)輸出三端集成穩(wěn)壓器的內(nèi)部,在輸出端和公共端之間是1.25
V的參考源,因此輸出電壓可通過電位器調(diào)節(jié)。應(yīng)用電路(固定)三端可調(diào)輸出集成穩(wěn)壓器的典型應(yīng)用電路如圖16.10所示。應(yīng)用電路(可調(diào))〔4〕利用三端集成穩(wěn)壓器組成恒流源
圖11穩(wěn)壓器做恒流源圖12可調(diào)穩(wěn)壓器做恒流源電路
(a)小電流恒流源
(b)大電流恒流源三端集成穩(wěn)壓器可做恒流源使用,電路見
圖11和12。開關(guān)型穩(wěn)壓電源為解決線性穩(wěn)壓電源功耗較大的缺點(diǎn),研制了開關(guān)型穩(wěn)壓電源。開關(guān)型穩(wěn)壓電源效率可達(dá)90%以上,造價(jià)低,體積小?,F(xiàn)在開關(guān)型穩(wěn)壓電源已經(jīng)比較成熟,廣泛應(yīng)用于各種電子電路之中。開關(guān)型穩(wěn)壓電源的缺點(diǎn)是紋波
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