直流稳压电源的组成

出处:eeskill 发布于:2022-11-28 16:49:45

    直流稳压电源的组成
    直流稳压电源主要由四部分组成:电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路。
    电源变压器
    电源变压器是一种软磁电磁元件,功能是功率传送、电压变换和绝缘隔离,在电源技术中和电力电子技术中得到广泛的应用。
    整流电路
    “整流电路”(recTIfying circuit)是把交流电能转换为直流电能的电路。大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成。它在直流电动机的调速、发电机的励磁调节、电解、电镀等领域得到广泛应用。整流电路通常由主电路、滤波器和变压器组成。20世纪70年代以后,主电路多用硅整流二极管和晶闸管组成。滤波器接在主电路与负载之间,用于滤除脉动直流电压中的交流成分。变压器设置与否视具体情况而定。变压器的作用是实现交流输入电压与直流输出电压间的匹配以及交流电网与整流电路之间的电隔离。
    整流电路的作用是将交流降压电路输出的电压较低的交流电转换成单向脉动性直流电,这就是交流电的整流过程,整流电路主要由整流二极管组成。经过整流电路之后的电压已经不是交流电压,而是一种含有直流电压和交流电压的混合电压。习惯上称单向脉动性直流电压。
    滤波电路
    滤波电路常用于滤去整流输出电压中的纹波,一般由电抗元件组成,如在负载电阻两端并联电容器C,或与负载串联电感器L,以及由电容,电感组成而成的各种复式滤波电路。
    稳压电路
    稳压电路是指在输入电压、负载、环境温度、电路参数等发生变化时仍能保持输出电压恒定的电路。这种电路能提供稳定的直流电源,广为各种电子设备所采用。
    直流稳压电源主要技术指标
    直流稳压电源的技术指标可以分为两大类:一类是特性指标,反映直流稳压电源的固有特性,如输入电压、输出电压、输出电流、输出电压调节范围;另一类是质量指标,反映直流稳压电源的优劣,包括稳定度、等效内阻(输出电阻)、纹波电压及温度系数等。
    、特性指标
    (1)输出电压范围
    符合直流稳压电源工作条件情况下,能够正常工作的输出电压范围。该指标的上限是由输入电压和输入-输出电压差所规定,而其下限由直流稳压电源内部的基准电压值决定。
    (2)输入-输出电压差
    该指标表征在保证直流稳压电源正常工作条件下,所允许的输入-输出之间的电压差值,其值主要取决于直流稳压电源内部调整晶体管的耐压指标。
    (3)输入-输出电压差
    该指标表征在保证直流稳压电源正常工作条件下,所需的输入-输出之间的电压差值。
    (4)输出负载电流范围
    输出负载电流范围又称为输出电流范围,在这一电流范围内,直流稳压电源应能保证符合指标规范所给出的指标。
    、质量指标
    (1)电压调整率
    电压调整率是表征直流稳压电源稳压性能的优劣的重要指标,又称为稳压系数或稳定系数,它表征当输入电压VI变化时直流稳压电源输出电压VO稳定的程度,通常以单位输出电压下的输入和输出电压的相对变化的百分比表示。
    (2)电流调整率
    电流调整率是反映直流稳压电源负载能力的一项主要自指标,又称为电流稳定系数。它表征当输入电压不变时,直流稳压电源对由于负载电流(输出电流)变化而引起的输出电压的波动的抑制能力,在规定的负载电流变化的条件下,通常以单位输出电压下的输出电压变化值的百分比来表示直流稳压电源的电流调整率。
    (3)纹波抑制比
    纹波抑制比反映了直流稳压电源对输入端引入的市电电压的抑制能力,当直流稳压电源输入和输出条件保持不变时,纹波抑制比常以输入纹波电压峰-峰值与输出纹波电压峰-峰值之比表示,一般用分贝数表示,但是有时也可以用百分数表示,或直接用两者的比值表示。
    (4)温度稳定性
    集成直流稳压电源的温度稳定性是以在所规定的直流稳压电源工作温度TI变化范围内(Tmin≤TI≤Tmax)直流稳压电源输出电压的相对变化的百分比值。
    五款直流稳压电源电路图电路图一:

    整个电路通过单片机(AT89C51)控制,P0口和DAC0832的数据口直接相连,DA的CS和WR1连接后接P26,WR2和XFER接地,让DA工作在单缓冲方式下。DA的11脚接参考电压,通过调节可调电阻使LM336的输出电压为5.12V,所以在DAC的8脚输出电压的分辨率为5.12V/256=0.02V,也就是说DA输入数据端每增加1,电压增加0.02V。

    电路图二:

    电容降压的5V直流稳压电源,下面这个电源,可以提供约55mA电流:

    电容降压的5V直流稳压电源下面这个电源,可以提供约120mA电流:

    可调输出电路,这个电路为了与市电隔离加了一个1:1的变压器,可以不用这个变压器而直接输入市电,当然安全上会降低,但不影响使用。
    电路图三:
    电路工作原理:C1和C2与电源滤波器TLP组成TI型低通电源滤波电路,以消除工频干扰。前级预稳压采用三端稳压體7818,在7818的输人和输出端分别接两个大电解电容C7. C9,以得到纹波很小的直流电压,同时也接两个小容量的钽电解电容C8、C10, 以改善负载瞬态响应并抑制器件本身因外电路引发的高频自激。后级稳压包括由LM399组成的精密电压源、通用运算放大器LM741组成的误差电压放大器、以及晶体管V1、V2组成的放大缓冲调压电路。LM399的温度稳定器由+ 18V电源供电,稳压时提供的基准电压为6.95V ,动态内阻0.52,噪声电压小于0.7uV ,温度系数为0.000000 3/*C.长期工作稳定性在20PPM/千小时。从电路图。上可以看出,LM741被接成一个带负反馈的高增益直流差分放大器电路。R4和R5组成电压采样回路,采样信号VG送到LM741的反向输人端,与同相输人端的基准电压信号VREF相比较,产生的误差控制信号由其第6脚输出,经晶体管V2缓冲放大驱动调整管V1,动态改变V1的管压降,从而获得稳定的电压输出。RP为WXD]型精密线绕电位器,旋动RP中心抽头的位置,可连续调节稳压电源的输出电压。在图中的参数下,输出电压范围为1.0-15V ,输出电流小于等于500mA。当外电路电压在156~ 260V的变化条件下,用51/2位数字万用表测量仅1LSB的变化,纹波电压小于0.2mV,
    电路图四:
    电路如图1所示(点此原理图)。由于LM317输出电流为1.5A,且当输入与输出端压差过大时功耗,故采用Q1大功率三极管来扩展输出电流。RP为线绕电位器,可调整输出电压的大小,Q2是为避免RP触点接触不良时,导致输出电压高于设定电压而设置,一般情况下Q2截止,一旦RP触点开路,则Q2通过RP提供的偏置电压而导通,使调整端电压下降,从而使输出电压变低。R1、R2、R3、Q3及K2组成电流范围检测电路,当负载电流在电阻R1或R2或R3上产生的压降达到0.3V时,Q3导通,使Q4触发导通,JK吸合,输出被切断,LED2熄灭,LED1变亮,指示此时为过流限制状态。按动K1即可恢复正常输出状态,可控硅G极的C6起抗干挠作用,可减少可控硅的误触发。
    除作工作状态指示外,还是该电源空载时的负载,使输出电压在有负载与空载时相差不大。电路中的电压表可用万用表代替。
    该电源的元件型号及数值已在图中标出,组装后无须调试即可使用。需注意的是Q1应选大功率三极管并加装散热片。整流桥D1应大于3A。LED1和LED2用不同颜色的发光二极管。R1、R2、R3的阻值可根据自己需要确定,转换开关K2应接触良好,否则会影响使用。
    电路图五:
    稳压电路由电源开关SI、电源变压器T、整流桥堆UR、电容器C-C3、三端稳压集成电路IC1、IC3和电阻器RO-RI0等组成。
    输出电压控制电路由控制按钮S2.复位按钮S3、电阻器RI-R31,晶体管V-VIO、发光二极管VL-VU0和十进制计数/分配器集成电路1C2等组成。限于篇幅,电路中RI2-RI9. R22-R29. VL2-VL9和V2-V9未画出。接通Sl,交流220V电压经T降压、UR整流、C和C2滤波后,一路作为稳压输人电压加至IC的3脚,经IC稳压后输出;另一路经IC3稳压为+9V,作为IC2的工作电源。
    在通电复位后,其YO端(3脚)输出高电平,使v导通,R经V的导通内阻接地,而接人稳压电路(R2-RI0经V的导通内阻对地短路)使1C稳压后的输出电压为+1.5V;同时VU点亮,指示输出电压值为+1.5V。
    按动一下S2,IC2的CP端(14脚)输大一个高电平脉沖,1C2开始计数,其Y端输出高电平,使V2导通,RI和R2接人稳压电路(R3-RIO经V2的导通内阻接地短路),IC的输出电压升至+3V, VL2点亮;与此同时,1C2的YO端变为低电平,V截止,VL熄灭。
    连续按动S2, 1C2的YO- Y9输出端将依次轮流输出高电平,IC伯输出电压以1.5V步迸升高,同时相应的发光二极管点亮,指示出输出电压值。当1C2的Yg端输出高电平时,VIO导通,R1-RIO全部接入稳压电路,IC的输出电压为+1.5V;同时VLO点亮,指示输出电压为+I5V。
    按动复位按钮S3后,IC2强制复位,其M端输出高电平,1C的输出电压为+1.5V。改变RO- RIO的阻值,可改变稳压输出电压的高低。元器件选择RO- RIO均选用1/2W精密金属膜电阻器RII-R31选用1/4W金属膜电阻器或碳膜电C和C2均选用铝电解电容器,C的耐压值为35V, C2的耐压值为25V。
    选用p3mm或p5mm的发光二极管。UR选用2A、50V的整流桥堆。VI-VIo均选用S8050或C8050、3DG8050型硅NPN晶体管。
    选用LM317型三端可调稳压集成电路;IC 2选用CD4017或MC14017型十进制计数/分配器集成电路;IC 3选用LM7809或CW7809型三端稳压集成电路。
    选用lOW、二次电压为18V的电源变压器。
    选用250V.触头电流容量为SA的电源开关;S2和S3均选用微型动合按钮。
关键词:直流稳压电源

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