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DC电源

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  直流稳压电源是能量转换电路,将220V、50Hz的交流电转换为直流电,是构成电子电路的重要组成部分。在大多数情况下,直流电源的能量来自供电电网的交流电,其功能就是把交流电压转变成稳定的直流电压。

  直流电源的输入为220V的市电电压,一般情况下,所需直流电压的数值和电网电压的有效值相差很大,因此需要通过电源变压器降压后,再对交流电压进行处理。变压器副边电压有效值取决于后面电路的需要。实际中也可以不采用变压器,而采用其他方法。

  变压器副边电压通过整流电路,将交流电压转换为直流电压,即将正弦波电压转换为单一方向的脉动电压。由于整流后的电压均含有较大的交流分量,会影响负载电路的正常工作,还不能够直接运用。为了减少电压的脉动,需要通过滤波电路(电容)进行滤波,使输出电压变得平滑。理想情况下,应将交流分量全部滤掉,使滤波电路的输出电压仅为直流电压。然而,由于滤波电路为无源电路,所以接入负载后将影响其滤波效果。对于稳定性要求不高的电子电路,整流、滤波后的直流电压可以作为供电电源。

  交流电压通过整流、滤波后虽然变为交流分量较小的直流电压,但是当电网电压波动或者负载变化时,其平均值也将随之变化。稳压电路的功能是使输出直流电压基本不受电网电压波动和负载变化的影响,从而获得足够高的稳定性

  开关电源是利用现代电力电子技术,控制开关晶体管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种电源。开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET构成。在开关型稳压电路中,其开关工作在开关状态时,管子在截止和饱和两种状态下交替工作,由三极管的知识可知,当三极管工作在截止状态时,虽然管子的压降大,但流过管子的电流几乎为零;当管子工作在饱和状态时,流过管子的电流大,但管子压降近似为零。所以当调整管工作在开关状态时,本身的功率极低,在输出功率相同的情况下,开关型稳压电源比串联型稳压电源的效率高,一般可达85%左右。由于其自身消耗小,有时连散热片都不用,再则开关电源一般都没有笨重的工频变压器,这些都极大地降低了它的重量和体积

  (1)电源变压器。将交流电网提供的交流电压变换成电子电路所需要的交流电压,同时还起到直流电源与电网的隔离作用。

  (3)滤波电路。对整流部分输出的脉动直流电进行平滑处理,使之成为一个含纹波成分很小的直流电压。

  (4)稳压电路。对滤波输出的直流电压进行调节,以维持输出电压的基本稳定。由于滤波后输出的直流电压受温度、负载、电网电压波动等因素的影响很大,所以要设置稳压电路

  特性指标是指表明稳压电源工作特征的参数,例如,输入、输出电压及输出电流,电压可调范围等。

  (1)最大输出电流。它主要取决于主调整管的最大允许耗散功率和最大允许工作电流。

  (2)输出电压和电压调节范围。按照负载的要求来决定。如果需要的是固定电源的设备,其稳压电源的调节范围最好是小些,电压值一旦调定就不可改变。对于商用电源,其输出范围都从0V起调,调压范围要宽些,H连续可调。

  (3)效率。稳压电源本身是个换能器,在能量转换时有能量损耗,这就存在转换的效率问题。要提高效率主要是要降低调整管的功耗,这样既节能,又提高了电源的工作可靠性。

  (4)保护特性。在直流稳压电源中,当负载出现过载或短路时,会使调整管损坏,因此,电源中必须有快速响应的过流、短路保护电路。另外,当稳压电源出现故障时,输出电压过高,就有可能损坏负载。因此,还要求有过压保护电路

  :在负载电流、环境温度不变的情况下,输入电压的相对变化(10%)引起输出电压的相对变化,S

  :当负载电流变化时,电源的输出电压也会发生变化,变化数值越小越好。内阻用于表征电源对负载电流变化的抑制能力。电源内阻的定义为:在输入电压不变的情况下,电源的输出电压变化量与输出电流变化量之比,r

  :电流调整率是指在输入电压恒定的情况下,负载电流从零变化到最大时,输出电压的相对变化量的百分数,S

  越小,说明电流的调整率越好。电流调整率的大小在一定程度上也反映了内阻的大小,它们都是表示在负载电流变化时,输出电压保持稳定的能力。因此,在一般情况下,二者只用其一,在较多的场合均用内阻这个指标。

  :电源的输出电压中存在着纹波电压,它是输出电压中包含的交流分量。如果纹波电压太大,对音响设备就可能产生杂音,对电视就可能产生图像扭动、滚动干扰等。S

  :温度系数用来表示输出电压温度的稳定性。在输入电压和输出电流不变的情况下,由于环境温度变化引起输出电压的漂移量与温度变化量之比,称为温度系数,S

  串联稳压电源也称晶体管稳压电源,它具有噪音低、纹波小、稳定度高等优点,因而在A/D或D/A变换器中或其他模拟电路中应用较多。

  并联稳压电源具有电路结构简单、使用元件少等优点。但稳压值取决于稳压管的稳定电压,不能调节。因此,这种稳压电路适用于电压固定、负载电流小、负载变动不大的场合。

  开关稳压电源效率高,功率密度大,动态响应好,但是其技术要求高,电路相对比较复杂。

  杜润宏主编. 电工电子技术[M]. 北京:北京理工大学出版社, 2015.04


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