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直流穩(wěn)壓電源的制作及管理方法

更新時(shí)間:2016-04-05   點(diǎn)擊次數(shù):1894次
   直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)一般包括變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四個(gè)基本環(huán)節(jié)。為了提高電源的質(zhì)量及其可靠性,需對(duì)電源輸出電壓進(jìn)行采樣、比較、放大,并用此誤差放大信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)其輸入電壓,使得負(fù)載變化時(shí)輸出電壓保持穩(wěn)定。此外,為了提高電源的使用安全性能,需設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單可靠的過(guò)壓過(guò)流保護(hù)電路,防止電壓電流過(guò)大時(shí)損壞負(fù)載元件。以下將從電源主電路、控制電路、保護(hù)電路設(shè)計(jì)等3個(gè)方面簡(jiǎn)要介紹直流穩(wěn)壓電源的制作方法。
A.主電路設(shè)計(jì)

 主電路部分設(shè)計(jì)主要包括電源變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路設(shè)計(jì)。變壓器把高壓交流電變?yōu)樗枰牡蛪航涣麟?整流器把交流電變?yōu)槊}動(dòng)直流電;濾波器濾除直流中的交流成分;穩(wěn)壓器把波動(dòng)較大的直流電壓變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓輸出。
變壓器的工作原理是基于電磁感應(yīng)定律進(jìn)行電壓、電流、阻抗變換。在直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)中,電源變壓器一般是將單相工頻交流220V電壓轉(zhuǎn)換成電壓較低的交流電以滿(mǎn)足后續(xù)電路的需要。根據(jù)電路所要求輸出的直流電壓和電流值來(lái)確定電源變壓器次邊的抽頭個(gè)數(shù)和各個(gè)抽頭應(yīng)輸出的電壓和功率。此外,為了減小電源變壓器的體積和重量,宜選用高頻電源變壓器。

 利用二極管的單向?qū)щ娦詫⒔涣麟妷鹤儞Q為單向的直流電壓稱(chēng)之為整流。實(shí)際設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)所制作電源要求的輸出精度和質(zhì)量特性選擇合理的整流方式。

 直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)中一般利用電感、電容等儲(chǔ)能元件兩端電壓不能突變的特性對(duì)交流電壓進(jìn)行濾波,從而輸出波動(dòng)較小的直流電。通過(guò)濾波輸出的直流電仍含有較多的交流成分,因此不能直接加在負(fù)載兩端,需對(duì)其進(jìn)行穩(wěn)壓。穩(wěn)壓管反向擊穿時(shí),在一定的電流范圍內(nèi)表現(xiàn)出穩(wěn)壓特性,因此可用來(lái)穩(wěn)定直流輸出電壓。然而其電源穩(wěn)定性較差,輸出精度較低,因此一般選用輸出穩(wěn)定可靠的三端集成穩(wěn)壓器,在滿(mǎn)足電源設(shè)計(jì)要求的前提下還可縮短設(shè)計(jì)周期、降低設(shè)計(jì)成本。

  B.控制電路設(shè)計(jì)

 僅有以上四個(gè)基本環(huán)節(jié)組成的穩(wěn)壓電源帶載能力較差,當(dāng)負(fù)載電流增大時(shí)輸出電壓會(huì)降低,不能滿(mǎn)足大多數(shù)電子元件工作的電源要求。一般通過(guò)閉環(huán)反饋控制和擴(kuò)大輸出電流來(lái)提高電源性能。

 為了保證電源的輸出電壓不會(huì)隨著負(fù)載的變化而變化,應(yīng)使電源自身具有反饋調(diào)節(jié)能力
當(dāng)負(fù)載兩端電壓發(fā)生變化時(shí),電阻網(wǎng)絡(luò)的采樣電壓隨之改變,將此采樣的電壓值與給定的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較,并將此微弱的誤差信號(hào)進(jìn)行放大進(jìn)而調(diào)節(jié)控制元件的工作狀態(tài),從而調(diào)節(jié)負(fù)載兩端的電壓,使其保持穩(wěn)定??刂圃?yīng)選用工作狀態(tài)可調(diào)節(jié)的元件,如三極管,其發(fā)射極電流會(huì)隨著基極電流的變化而改變,因此通過(guò)控制三極管基極的電壓即可調(diào)節(jié)三級(jí)管的導(dǎo)通程度,從而可調(diào)節(jié)電路的輸出電壓使其滿(mǎn)足要求。
此外,為了提高電源的帶載能力,可采用三極管將電源的輸出電流進(jìn)行擴(kuò)大
當(dāng)負(fù)載電流較小時(shí),負(fù)載所需的電流*由穩(wěn)壓模塊提供,當(dāng)負(fù)載電流增大時(shí),電阻R上的壓降增大,將使串聯(lián)調(diào)整三極管Q導(dǎo)通,三極管與穩(wěn)壓模塊一起提供負(fù)載電流。

  C.保護(hù)電路設(shè)計(jì)

 為了提高電源的使用可靠性和安全性能,通常需設(shè)計(jì)一些簡(jiǎn)單的保護(hù)電路,如過(guò)壓、過(guò)流保護(hù)等
當(dāng)負(fù)載兩端的電壓升高時(shí),R6上的壓降增大,晶閘管門(mén)極得觸發(fā)電流,晶閘管導(dǎo)通,瞬時(shí)大電流使 F1熔斷,從而起到保護(hù)電路的作用。R1、Q2、D1組成預(yù)穩(wěn)壓電路,將穩(wěn)壓模塊的輸入電壓固定在某一電壓值,使得,輸入電壓不隨負(fù)載變化。R2、Q3、 R4組成過(guò)流保護(hù)電路,到電路中的電流過(guò)大時(shí),電阻R2上的壓降增大,使得三極管Q3導(dǎo)通,從而為大電流提供通路,防止電路中電流過(guò)大損壞電路元件和伏在元件。R3、Q4組成電流擴(kuò)大電路,提供電路的帶載能力。

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