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可調(diào)直流穩(wěn)壓電源工作原理
  • 發(fā)布日期:2022-05-05      瀏覽次數(shù):2480
    • 什么是可調(diào)直流穩(wěn)壓電源?可調(diào)直流穩(wěn)壓電源原理是什么?根據(jù)調(diào)整管的工作狀態(tài),我們常把穩(wěn)壓電源分成兩類:線性穩(wěn)壓電源和開關(guān)穩(wěn)壓電源。此外,還有一種使用穩(wěn)壓管的小電源。這里說的線性穩(wěn)壓電源,是指調(diào)整管工作在線性狀態(tài)下的直流穩(wěn)壓電源。調(diào)整管工作在線性狀態(tài)下,可這么來理解:RW(見下面的分析)是連續(xù)可變的,亦即是線性的。而在開關(guān)電源中則不一樣,開關(guān)管(在開關(guān)電源中,我們一般把調(diào)整管叫做開關(guān)管)是工作在開、關(guān)兩種狀態(tài)下的:開——電阻很??;關(guān)——電阻很大。工作在開關(guān)狀態(tài)下的管子顯然不是線性狀態(tài)。
      線性穩(wěn)壓電源是比較早使用的一類直流穩(wěn)壓電源。線性穩(wěn)壓直流電源的特點是:輸出電壓比輸入電壓低;反應(yīng)速度快,輸出紋波較?。还ぷ鳟a(chǎn)生的噪聲低;效率較低(現(xiàn)在經(jīng)常看的 LDO 就是為了解決效率問題而出現(xiàn)的);發(fā)熱量大(尤其是大功率電源),間接地給系統(tǒng)增加熱噪聲。
      工作原理:我們先用下圖來說明線性穩(wěn)壓電源調(diào)節(jié)電壓的原理。如下圖所示,可變電阻 RW 跟負載電阻 RL 組成一個分壓電路, 
      輸出電壓為:Uo=Ui×RL/(RW+RL),
      因此通過調(diào)節(jié) RW 的大小,即可改變輸出電壓的大小。請注意,在這個式子里,如果我們只看可調(diào)電阻 RW 的值變化,Uo 的輸出并不是線性的,但如果把 RW 和 RL 一起看,則是線性的。還要注意,我們這個圖并沒有將 RW 的引出端畫成連到左邊,而畫在右邊。雖然這從公式上看并沒有什么區(qū)別,但畫在右邊,卻正好反映了“采樣"和“反饋"的概念 ---- 實際中的電源,絕大部分都是工作在采樣和反饋的模式下的,使用前饋方法很少,或就是用了,也只是輔助方法而已。
      讓我們繼續(xù):如果我們用一個三極管或者場效應(yīng)管,來代替圖中的可變阻器,并通過檢測輸出電壓的大小,來控制這個“變阻器"阻值的大小,使輸出電壓保持恒定,這樣我們就實現(xiàn)了穩(wěn)壓的目的。這個三極管或者場效應(yīng)管是用來調(diào)整電壓輸出大小的,所以叫做調(diào)整管。

      637873570002569304611.jpg圖1

      4.jpeg圖2

      像圖 1 所示的那樣,由于調(diào)整管串聯(lián)在電源跟負載之間,所以叫做串聯(lián)型穩(wěn)壓電源。相應(yīng)的,還有并聯(lián)型穩(wěn)壓電源,就是將調(diào)整管跟負載并聯(lián)來調(diào)節(jié)輸出電壓,典型的基準穩(wěn)壓器 TL431 就是一種并聯(lián)型穩(wěn)壓器。所謂并聯(lián)的意思,就是像圖 2 中的穩(wěn)壓管那樣,通過分流來保證衰減放大管射極電壓的“穩(wěn)定",也許這個圖并不能讓你一下子看出它是“并聯(lián)"的,但細心一看,確實如此。不過,大家在此還要注意一下:此處的穩(wěn)壓管,是利用它的非線性區(qū)工作的,因此,如果認為它是一個電源,它也是一個非線性電源。為了便于大家理解,回頭我們找一個理適合的圖來看,直到可以簡明地看懂為止。

       由于調(diào)整管相當于一個電阻,電流流過電阻時會發(fā)熱,所以工作在線性狀態(tài)下的調(diào)整管,一般會產(chǎn)生大量的熱,導(dǎo)致效率不高。這是線性穩(wěn)壓電源的一個最主要的一個缺點。想要更詳細的了解線性穩(wěn)壓電源,請參看模擬電子線路教科書。這里我們主要是幫助大家理清這些概念以及它們之間的關(guān)系。
      一般來說,線性穩(wěn)壓電源由調(diào)整管、參考電壓、取樣電路、誤差放大電路等幾個基本部分組成。另外還可能包括一些例如保護電路,啟動電路等部分。下圖是一個比較簡單的線性穩(wěn)壓電源原理圖(示意圖,省略了濾波電容等元件),取樣電阻通過取樣輸出電壓,并與參考電壓比較,比較結(jié)果由誤差放大電路放大后,控制調(diào)整管的導(dǎo)通程度,使輸出電壓保持穩(wěn)定。