直流穩壓電源是什么 歡迎咨詢

直流穩壓電源就是指能夠為負載裝置提供直流電源的一種電子裝置。
直流穩壓電源從工作方式上可分為：
①可控整流型。用改變晶閘管的導通時間來調整輸出電壓。
②斬波型。輸入是不穩定的直流電壓，以改變開關電路的通斷比得到單向脈動直流，再經濾波后得到穩定直流電壓。
③變換器型。不穩定直流電壓先經逆變器變換成高頻交流電，再經變壓、整流、濾波后，從所得新的直流輸出電壓取樣，反饋控制逆變器工作頻率，達到穩定輸出直流電壓的目的。
經整流濾波后輸出的直流電壓，雖然平滑程度較好，但其穩定性仍比較差。經整流濾波后的直流電壓必須采取一定的穩壓措施才能適合電子設備的需要。常用的直流穩壓電路有并聯型和串聯型穩壓電路兩種類型。
下面介紹硅穩壓管并聯穩壓電源和晶體管并聯穩壓電源的設計方案。
一、硅穩壓管并聯穩壓電源
1、電路原理分析
圖3-1-1是硅穩壓管穩壓電源。其中d1是穩壓二極管，r1是限流電阻，r2是負載。由于d1與r2是并聯，所以稱并聯穩壓電路。此電路必須接在整流濾波電路之后，上端為正下端為負。由于穩壓管d1反向導通時兩端的電壓總保持固定值，所以在一定條件下r2兩端的電壓值也能夠保持穩定。
下面我們來分析一下具體工作原理：
假設設輸入電壓為ui，當某種原因導致ui升高時，ud1相應升高，有穩壓管的特性可知ud1上升很小都會造成id1急劇增大，這樣流過r1上的ir1電流也增大，r1兩端的電壓ur1會上升，r1就分擔了較大一部分ui升高的值，ud1就可以保持穩定，達到負載上電壓ur2 保持穩定的目的。這個過程可用下面的變化關系圖表示：
ui↑→ud1↑→id1↑→ir1↑→ur1↑→ud1↓
相反的，如果ui下降時，可用下面的變化關系圖表示：
ui↓→ud1↓→id1↓→ir1↓→ur1↓→ud1↑
通過**的分析可以看出，硅穩壓管穩壓電路中，d1負責控制電路的總電流，r1負責控制電路的輸出電壓，整個穩壓過程由d1和r1共同作用完成。
2、元件選擇
下面我們來看看已知負載電壓ur1和負載電流ir1時如何設計硅穩壓管穩壓電源。
(1)初選穩壓管d1
一般情況下，可以按照ud1=ur2和id1≈(ir2) ** x來初步選定穩壓管d1，如果負載有可能開路則應選擇(id1) ** x≈(2-3)(ir2) ** x，這是因為當負載時所有電流全部都會流過d1，所以id1應該適當選擇大一點。。
(2)選定輸入電壓
一般可選擇ui=(2-3)ur2
(3)選定限流電阻r1
r1=(ui-ur2)/(id1+ir2)
但是需要考慮兩種極限情況：
當ui較大，且負載開路時(即ir2=0)，流過d1的電流較大。為了不**過d1的較大允許電流(id1) ** x，需要有足夠大的電流電阻，否則會燒壞d1。則r1需要滿足：
當ui較小，且負載電流較大時，流過d1的電流較小。為了保證此時d1能夠工作在擊穿區起到穩壓的作用，要有一定的電流流過d1，一般取5ma-10ma。則r1需要滿足：
r1<((ui)min-ur2)/(id1+(ir2) ** x)
r1>((ui) ** x-ur2)/ id1) ** x
限流電阻r1的值應該在上面兩個公式的范圍內選擇。
(4)檢查電路穩定度
電路穩定度需要根據實際電路的要求來確定，如果穩定度不夠，可以適當增加r1和ui，還可以選擇動態電阻r比較小的穩壓管。
二、晶體管并聯穩壓電源
1、電路原理分析
圖3-1-2是晶體管并聯穩壓電源。其中t1是調整管、d1是基準穩壓管，r1是d1的限流電阻，r2是限流電阻，r3是負載。這個穩壓電路的輸出電壓約等于穩壓管d1的穩壓值(實際上要加上t1**結電壓，一般鍺管取0.3v，硅管取0.7v)。
這是由于電源在工作時，t1**結導通，**較電壓與基較電壓保持一致，而基較電壓被d1穩定在一個固定值。這個電路可以看作t1將d1的穩壓作用放大了β倍，相當于接入一個穩壓值為d1穩壓值，穩壓效果為β倍d1穩壓效果的穩壓管。
電路工作原理是：
ui↑→ud1↑→(ut1)ec↑→(it1)ec↑→ir2↑→ur2↑→(ut1)ec↓
ui↓→ud1↓→(ut1)ec↓→(it1)ec↓→ir2↓→ur2↓→(ut1)ec↑
2、元件選擇
這個電路選擇元件的步驟與硅穩壓管并聯穩壓電路類似，主要從下面幾個方面考慮。
(1)初選調整管t1和穩壓管d1
選擇調整管t1時，主要考慮其額定電流icm要大于輸出電流io，以保證負載開路時調整管不會因為電流過大而損壞。另外，為了保證調整管有良好的調整作用，還要求β值大、漏電流小。
選擇穩壓管d1時，主要考慮其穩定電壓與t1**結電壓之和要等于輸出電壓。
(2)選定輸入電壓
為保證穩壓電源的效率，輸入電壓一般不要選擇過高，以不**過2 ui為宜。
(3)選定限流電阻r2
對于并聯穩壓電路而言，限流電阻r2是整個電路工作好壞的關鍵。r2選擇大，穩壓效果較好，但功耗大(因為電阻功耗p=i2r)，同時要求輸入電壓增大，電源的效率就比較低。具體計算方法可參考硅穩壓管并聯穩壓電路元件選擇的第三步。
(4)檢查電路穩定度
整個電路的穩定度需要根據實際電路的要求來確定，如果穩定度不夠，可以適當增加r1和ui，還可以選擇β值較大、漏電流較小的調整管。
3、使用復合調整管的并聯穩壓電源
圖3-1-3是一種使用復合調整管的并聯穩壓電源，與圖3-1-2電路較大的區別是將調整管改為符合管結構，這樣既可以得到較大的β值，又能夠有較大的icm。元件選擇時可采用與圖3-1-2類似的方法，但是由于這個電路的電流較大，要注意限流電阻r1選擇時除考慮阻值外還要考慮其功率。以免負載斷路時燒壞限流電阻。
4、并聯穩壓電源的優缺點
并聯穩壓電源的優點：
·在負載變化小時，穩壓性能比較好。
·對瞬時變化的適應性較好。
·有過載自保護性能，輸出斷路時調整管不會損壞。
并聯穩壓電路的缺點：
·輸出電壓調節范圍很小。
·穩定度不易做得很高。
·效率較低，特別是輕負載時，電能幾乎全部消耗在限流電阻和調整管上。
其實并聯穩壓電源的這些優點對于串聯穩壓電源而言，都可以通過采用一些特殊的電路實現。但是并聯穩壓電源的這些固有的缺點卻很難改進，所以現在普遍使用的都是串聯穩壓電源。
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