稳压电源是什么?
稳压电源将未经调节的交流电(交流电)转换为恒定的直流电(直流)。即使输入发生变化,稳压电源也能确保输出保持恒定。
稳压直流电源也称为线性电源,是一种嵌入式电路,由多个模块组成。
稳压电源接受交流输入并提供恒定的直流输出。下图显示了典型的稳压直流电源的框图。
稳压直流电源的基本组成部分如下:
降压变压器
整流器
直流滤波器
稳压器
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稳压电源的工作原理
降压变压器
降压变压器将交流主电源的电压降低到所需的电压水平。变压器的匝数比经过调整以获得所需的电压值。变压器的输出作为整流器电路的输入。
整流
整流器是由二极管组成的电子电路,用于执行整流过程。整流是将交流电压或电流转换为相应的直流(DC)量的过程。整流器的输入是交流电,而其输出是单向脉动直流电。
虽然半波整流器在技术上可以使用,但其功率损耗与全波整流器相比显著增加。因此,通常使用全波整流器或桥式整流器来对交流电源的两个半周期进行整流(全波整流)。下图显示了一个全波桥式整流器。
桥式整流器由四个连接如上所示的PN结二极管组成。在电源的正半周期中,变压器次级感应的电压VMN为正。因此,点E相对于F为正。因此,二极管D3和D2反偏,二极管D1和D4正偏。二极管D3和D2将充当开路开关(实际上有一些电压降),而二极管D1和D4将充当闭合开关并开始导通。因此,在整流器的输出端出现一个整流后的波形,如第一张图所示。当次级感应的电压VMN为负时,D3和D2正偏,其他两个反偏,并且在滤波器的输入端出现正电压。
直流滤波
从整流器输出的整流电压是一个具有非常高纹波含量的脉动直流电压。但我们想要的是无纹波的纯直流波形。因此,需要使用滤波器。不同类型的滤波器包括电容滤波器、LC滤波器、扼流圈输入滤波器、π型滤波器。下图显示了一个连接在整流器输出端的电容滤波器及其结果输出波形。
随着瞬时电压的增加,电容器充电,直到波形达到峰值。当瞬时值开始减少时,电容器开始通过负载(在这种情况下是稳压器的输入)指数衰减缓慢放电。因此,得到了几乎恒定的直流值,纹波含量非常低。
稳压
这是稳压直流电源中的最后一个模块。当交流主电源的输入发生变化,或者由于稳压电源输出端的负载电流变化,或者其他因素如温度变化时,输出电压或电流会发生变化或波动。这个问题可以通过使用稳压器来消除。稳压器将在输入或其他变化发生时保持输出恒定。根据应用的不同,可以使用晶体管串联稳压器、固定和可变IC稳压器,或者在齐纳区域工作的齐纳二极管。例如,IC 78XX和79XX(如IC 7805)可用于在输出端获得固定的电压值。
使用LM 317和723等IC,我们可以将输出电压调整到所需的恒定值。下图显示了LM317电压稳压器。通过调整电阻R1和R2的值,可以调整输出电压。通常,需要在输出和输入端连接约0.01µF至10µF的耦合电容,以解决输入噪声和输出瞬态问题。理想情况下,输出电压由以下公式给出:
上图显示了完整的+5V DC稳压电源电路。
来源:Electrical4u
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