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記得家里冰箱上的穩壓器么?穩壓電路以及穩壓電路的作用
在日常生活中
市電常常會在一定范圍內產生波動
電壓時低時高
有些用電器就無法正常工作
特別是90年代的時候

用的還是黑白電視機
以前電壓極不穩定
電網電壓波動性很大
電視機常常無法正常收看
所以很多人家里都會有這樣的穩壓器
穩壓電路的作用是穩定電源電路的輸出電壓。由于種種原因,交流電網的供電電壓往往是不穩定的,因此整流濾波電路輸出的直流電壓也就會不穩定。另一方面,由于整流濾波電路必然存在內阻,當負載電流發生變化時,輸出電壓也會受到影響而發生變化。為了得到穩定的直流電壓,必須在整流濾波電路之后采用穩壓電路。
這樣即使電網電壓波動也不影響人們觀看電視
穩壓器的作用在于
即使輸入電壓發生波動
輸出電壓也能保持穩定
1. 什么是簡單穩壓電路
半導體穩壓二極管在反向擊穿狀態下,具有雖然電流在較大范圍內變化,但其兩端電壓卻基本不變的特性。利用穩壓二極管的這一特性,可以組成簡單穩壓電路。電路如圖5-84所示,穩壓二極管VD與負載電阻RL并聯,VD上電壓即是輸出電壓U0,R1為限流電阻。穩壓二極管工作于反向擊穿狀態,其反向擊穿電壓即是穩定電壓U2,如圖5-85伏安特性曲線所示,在UZ處,電流在較大范圍變化時,電壓基本不變。

簡單穩壓電路的特點是電路簡單,但輸出電壓不可調、輸出電流受穩壓二極管的限制,僅適用于要求輸出電流較小的場合。
2. 什么是串聯型的穩壓電路
串聯型穩壓電路如圖5-88所示,晶體管VT為自動調整元件,由于調整元件串聯在負載回路中,因此稱為串聯型穩壓電路。VD為穩壓二極管,為調整管VT提供穩定的基極電壓。R1為穩壓二極管的限流電阻,RL為負載電阻。Ui為輸入電壓,U0為輸出電壓,IC為輸出電流。
串聯型穩壓電路穩壓精度較高,可以輸出較大的直流電流,還可以做到輸出直流電壓連續可調,因而得到廣泛的應用。

3.采用集成穩壓器的穩壓電路采用集成穩壓器構成的穩壓電路 ,具有電路簡單、穩定度高、輸出迪那路大、保護電路完善的特點,因此在實際電路中得到了非常廣泛的應用。
4種穩壓電路的解析
交流電網電壓的波動和負載電流的變化都會使整流電源的輸出電壓和電流隨之變動,因此要求較高的電子電路必須使用穩壓電源。
(1 )穩壓管并聯穩壓電路
用一個穩壓管和負載并聯的電路是最簡單的穩壓電路,見圖 4 ( a )。圖中 R 是限流電阻。這個電路的輸出電流很小,它的輸出電壓等于穩壓管的穩定電壓值 V Z 。

(2 )串聯型穩壓電路
有放大和負反饋作用的串聯型穩壓電路是最常用的穩壓電路。它的電路和框圖見圖 4 ( b )、( c )。它是從取樣電路( R3 、 R4 )中檢測出輸出電壓的變動,與基準電壓( V Z )比較并經放大器( VT2 )放大后加到調整管( VT1 )上,使調整管兩端的電壓隨著變化。如果輸出電壓下降,就使調整管管壓降也降低,于是輸出電壓被提升;如果輸出電壓上升,就使調整管管壓降也上升,于是輸出電壓被壓低,結果就使輸出電壓基本不變。在這個電路的基礎上發展成很多變型電路或增加一些輔助電路,如用復合管作調整管,輸出電壓可調的電路,用運算放 大器作比較放大的電路,以及增加輔助電源和過流保護電路等。
( 3 )開關型穩壓電路
近年來廣泛應用的新型穩壓電源是開關型穩壓電源。它的調整管工作在開關狀態,本身功耗很小,所以有效率高、體積小等優點,但電路比較復雜。

穩壓電源分為直流穩壓電源 和交流穩壓電源
這里要講述的是直流穩壓電源
直流穩壓電源要經過下圖的幾個環節才能得到穩定的直流電

其中穩壓電路能實現穩定電壓的作用
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下面我們來了解穩壓電路到底是怎么實現穩壓的 !

穩壓二極管是一種特殊的硅二極管
它在電路中與電阻進行配合后能起穩定電壓的作用
所以穩壓二極管又稱為穩壓管
在穩壓設備和電子電路中經常用到


穩壓管正常工作于反向擊穿區
且在外加反向電壓撤除后
穩壓管又恢復正常
即它的反向擊穿是可逆的

下圖是由一個穩壓二極管組成的穩壓電路

當電網電壓波動或負載變化時
使得輸出電壓UO下降
則流過穩壓二極管的反向電流IDZ也減小
導致通過限流電阻R上的電流也減小
這樣使R上的壓降UR也下降
根據UO=UI-UR的關系
使輸出UO的下降受到限制
上述過程可表示為
UO↓→IDZ↓→IR↓→UR↓→UO↑

上面的穩壓電路結構簡單
但輸出電壓由穩壓管的穩壓值決定
不可隨意調節
因此輸出電流的變化范圍較小
只適用于小型的電子設備中

由于簡易串聯穩壓電路輸出電壓無法調節
當需要改變輸出電壓時必須更換穩壓管
造成電路的靈活性較差
同時由輸出電壓直接控制調整管的工作
造成電路的穩壓效果也不夠理想
所以必須對簡易穩壓電源進行改進

增加一級放大電路
專門負責將輸出電壓的變化量放大后控制調整管的工作
由于整個控制過程是一個負反饋過程
所以這樣的穩壓電路叫串聯負反饋穩壓電路

上圖是串聯負反饋穩壓電路
調整過程可以使用下面的變化關系圖表示:
UO↓→(UT2)O↓→UD1恒定→(UT2)BE↓→(IT2)B↓→(IT2)E↓→(UT2)CE↑
→(UT2)C↑→(UT1)B↑→(UT1)CE↓→UO↑

當輸出電壓升高時整個變化過程與上面完全相反用下圖表示:
UO↑→(UT2)O↑→UD1恒定→(UT2)BE↑→(IT2)B↑→(IT2)E↑→(UT2)CE↓
→(UT2)C↓→(UT1)B↓→(UT1)CE↑→UO↓
與簡易串聯穩壓電源相似
當輸入電壓UI或者負載等其他情況發生時
都會引起輸出電壓UO的相應變化

集成穩壓器具有體積小、使用方便
電路簡單、可靠性高、調整方便等優點
集成穩定器的類型很多
按工作方式可為分串聯型 、并聯型 和開關型
按電壓類型可為分固定式 和可調式
集成穩壓器一般只有三個引腳
所以又叫三端集成穩壓器
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小功率的集成穩壓器使用時可不用散熱片
大功率時要在穩壓器上安裝足夠大的散熱片
否則穩壓管溫度過高
穩壓性能會變差甚至損壞
三端集成穩壓器的電壓輸出可分為固定式的和可調式

三端固定集成穩壓器 有三個接線端
即輸入端、輸出端、公共端
其輸出電壓可分為正電壓 和負電壓
例如78XX系列為正電壓,79XX為負電壓

7805應用電路如下圖所示

三端可調集成穩壓器 有三個接線端
即輸入端、輸出端、調整端
如LM317就是可調式集成穩壓器

LM317應用電路如下圖所示
調節R2電阻的大小就可以實現輸出電壓的調節

開關穩壓電源從原理上分有很多種。它的基本原理框圖見圖 4 ( d )。圖中電感 L 和電容 C 是儲能和濾波元件,二極管 VD 是調整管在關斷狀態時為 L 、 C 濾波器提供電流通路的續流二極管。開關穩壓電源的開關頻率都很高,一般為幾~幾十千赫,所以電感器的體積不很大,輸出電壓中的高次諧波也不多。
它的基本工作原理是 : 從取樣電路( R3 、 R4 )中檢測出取樣電壓經比較放大后去控制一個矩形波發生器。矩形波發生器的輸出脈沖是控制調整管( VT )的導通和截止時間的。如果輸出電壓 U 0 因為電網電壓或負載電流的變動而降低,就會使矩形波發生器的輸出脈沖變寬,于是調整管導通時間增大,使 L 、 C 儲能電路得到更多的能量,結果是使輸出電壓 U 0 被提升,達到了穩定輸出電壓的目的。
( 4 )集成化穩壓電路
近年來已有大量集成穩壓器產品問世,品種很多,結構也各不相同。目前用得較多的有三端集成穩壓器,有輸出正電壓的 CW7800 系列和輸出負電壓的 CW7900 系列等產品。輸出電流從 0.1A ~ 3A ,輸出電壓有 5V、 6V 、 9V 、 12V 、 15V 、 18V 、 24V 等多種。
這種集成穩壓器只有三個端子,穩壓電路的所有部分包括大功率調整管以及保護電路等都已集成在芯片內。使用時只要加上散熱片后接到整流濾波電路后面就行了。外圍元件少,穩壓精度高,工作可靠,一般不需調試。
( e )是一個三端穩壓器電路。圖中 C 是主濾波電容, C1 、 C2 是消除寄生振蕩的電容 ,VD 是為防止輸入短路燒壞集成塊而使用的保護二極管。
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