穩壓電源詳細介紹

ID:988595 · 發表于 2021-12-14 16:05

所有基本的家用電子電路都需要將未穩壓的交流電轉換為恒定直流電，以便操作電子設備。所有設備都將具有一定的電源限制，并且這些設備內部的電子電路必須能夠在此限制內提供恒定的直流電壓。該直流電源在電壓和電流方面受到調節和限制。但是，電源提供的供應可能會波動，如果不加以適當限制，很容易使電子設備崩潰。將非穩壓交流電（AC）或電壓轉換為有限的直流電（DC）或電壓以使輸出恒定的工作，無論輸入的波動如何，都由穩壓電源電路完成。
所有有源和無源電子設備都會有一定的直流工作點（Q點或靜止點），而這個點必須通過直流電源的電源IC來實現。
直流電源實際上被轉換為電子系統中的每一個階段。因此，所有這些相位的共同要求是直流電源。所有低功耗系統都可以使用電池運行。但是，在長時間操作設備時，電池可能被證明是昂貴而復雜的。使用的最佳方法是采用非穩壓電源的形式 - 變壓器，整流器和濾波器的組合。該圖如下所示。

如上圖所示，使用小的降壓變壓器來降低電壓電平以滿足設備需求。在印度，1 Ø電源的電壓為230伏。變壓器的輸出是脈動正弦交流電壓，在整流器的幫助下轉換為脈動直流電壓。該輸出被賦予濾波電路，該電路可減少交流紋波，并通過直流元件。但是，使用非穩壓電源存在某些缺點。
電源不穩壓的缺點1. 調節不良 – 當負載變化時，輸出不恒定。由于從電源吸收的電流發生巨大變化，輸出電壓變化很大。這主要是由于電源的高內阻（>30歐姆）。
2. 交流電源主要變化 –交流電源的最大變化是給出或取其額定值的6%。但在某些國家/地區，此值可能會更高（180-280伏）。當該值較高時，其直流電壓輸出將有很大差異。
3. 溫度變化 –在電子設備中使用半導體器件可能會導致溫度變化。
直流輸出電壓的這些變化可能導致許多電子電路的操作不準確或不穩定，甚至出現故障。例如，在振蕩器中，頻率會偏移，發射器中的輸出會失真，而在放大器中，工作點會偏移，導致偏置不穩定。
在電壓調節器的幫助下克服了上述所有問題，該穩壓器與非穩壓電源結合使用。因此，紋波電壓大大降低。因此，電源成為穩壓電源。
穩壓電源的內部電路還包含某些限流電路，可幫助電源電路避免因意外電路而油炸。如今，電源IC都使用來減少紋波，增強電壓調節并擴大控制選項。可編程電源也可用于允許在許多設置中有用的遠程操作。
穩壓電源穩壓電源是一種電子電路，設計用于在負載端子上提供預定值的恒定直流電壓，而不管交流電源的波動或負載變化如何。

穩壓電源主要由普通電源和電壓調節裝置組成，如圖所示。普通電源的輸出被饋送到提供最終輸出的電壓調節裝置。無論交流輸入電壓的變化或輸出（或負載）電流的變化如何，輸出電壓都保持不變。
下圖顯示了以晶體管串聯穩壓器作為調節器件的穩壓電源的完整電路。電路的每個部分都有詳細的解釋。
變壓器降壓變壓器用于將輸入交流電的電壓降壓至電子設備所需的電壓。變壓器的輸出電壓是通過根據電子設備規格改變變壓器的匝數比來定制的。變壓器的輸入為230伏交流電源，輸出被提供給全橋整流電路。
全波整流電路FWR由4個二極管組成，用于將晶體管的輸出交流電壓或電流整流至其等效直流量。顧名思義，FWR可整流交流輸入的兩半。整流直流輸出作為濾波器電路的輸入。
過濾電路濾波電路用于將FWR的高紋波直流輸出轉換為無紋波直流內容。∏濾波器用于使波形無紋波。
總之
交流電壓（通常為230 Vrms）連接到變壓器，變壓器將交流電壓轉換為所需直流輸出的水平。然后，橋式整流器提供全波整流電壓，該電壓最初由∏（或C-L-C）濾波器濾波以產生直流電壓。由此產生的直流電壓通常具有一些紋波或交流電壓變化。調節電路使用此直流輸入來提供直流電壓，該直流電壓不僅具有更小的紋波電壓，而且即使輸入直流電壓變化或連接到輸出直流電壓的負載發生變化，該直流電壓也保持恒定。穩壓直流電源可在整個分壓器兩端使用。

電子電路的運行通常需要一個以上的直流電壓。如圖所示，單個電源可以使用電壓（或電位）分壓器提供所需電壓。如圖所示，電位分壓器是連接在電源輸出端的單個抽頭電阻。抽頭電阻器可由兩個或三個串聯在電源上的電阻器組成。事實上，泄放電阻也可以用作電位分壓器。
電源特性有各種因素決定了電源的質量，如負載電壓、負載電流、電壓調節、源調節、輸出阻抗、紋波抑制等。下面簡要介紹了一些特征：
1.負載調整率– 負載調整率或負載效應是負載電流從最小值變為最大值時穩壓輸出電壓的變化。
Load regulation = Vno-load - Vfull-load
Vno 負載是指空載時的負載電壓
V滿載是指滿載時的負載電壓。
從上面的等式中，我們可以理解，當Vno負載發生時，負載電阻是無限的，也就是說，輸出端子是開路的。當負載電阻處于電壓調節損失的最小值時，就會發生全負載。
% Load Regulation = [(Vno-load - Vfull-load)/Vfull-load] * 100
2.最小負載電阻– 電源在額定電壓下提供滿負載額定電流的負載電阻稱為最小負載電阻。
Minimum Load Resistance = Vfull-load/Ifull-load
Ifull 負載、滿負載電流的值不應大于電源數據表中提到的值。
3.源/線路調節– 在框圖中，輸入線路電壓的標稱值為 230 伏，但在實踐中，交流電源電源電壓的變化很大。由于該交流電源電壓是普通電源的輸入，因此電橋整流器的濾波輸出幾乎與交流電源電壓成正比。
源穩壓定義為在指定的謊言電壓范圍內穩壓輸出電壓的變化。
4.輸出阻抗– 穩壓電源是一種非常堅硬的直流電壓源。這意味著輸出電阻非常小。盡管外部負載電阻變化很大，但負載電壓幾乎沒有變化。理想電壓源的輸出阻抗為零。
5. 紋波抑制– 穩壓器可穩定輸出電壓，防止輸入電壓變化。紋波等效于輸入電壓的周期性變化。因此，穩壓器會衰減伴有未穩壓輸入電壓的紋波。由于穩壓器使用負反饋，因此失真與增益的系數相同。