1.10 直流稳压电路
整流滤波之后的电压和电流是不稳定的,必须经过稳压电路才能得到稳定的直流电。
1. 并联型直流稳压电源
工作原理:如图1-25所示为并联型直流稳压电源电路。电源220V经变压器件降压、全波桥式整流、电容滤波、稳压二极管稳压,输出直流电压供给负载。输出直流电压等于电源变压器次级电压的0.9倍。由于电路简单,该电源用于要求不高的场合。
图1-25 并联型直流稳压电源电路
市电u1(u1=220V)经过变压器降压后得交流电压u2(u2=u1N2/N1),交流电压u2经过单相桥式整流电路后获得直流电压U(UZ≈1.2u2),为了不使电路中产生电压突变的情况,还要经过滤波电路,把电容和负载电阻并联,以便吸收脉动电流,并使输出电压保持平稳。经过整流滤波电路之后的输出电压和我们所需的直流的电源还有相当的距离,为了能够获得更加稳定的直流电源,在整流滤波电路后还要经稳压电路稳压,这样就得到了我们所需的直流电压。
2. 串联型直流稳压电源
典型的稳压电源结构如图1-26(a)所示。可以看出,一个稳压电源通常都是由变压器、整流滤波、调整元件、比较放大、基准电源和取样等六个部分构成,有些稳压电源中还有过载或短路保护装置。
图1-26 串联型直流稳压电源
电路由变压器T将220V降压为10V,VD1~VD4桥式整流把交流10V变为脉动的直流电,经电容C1滤波,再由稳压、放大、取样环节,使调整管VT2工作,输出直流电UO为6V。调整取样电阻 RP的大小,就可以使输出电压 UO在6V以内变化。该电路输出电流 IO为200mA。
它的稳压工作过程是:当输出电压发生变化时,通过风阻分压器来“取样”,与基准电源比较后,放大器将误差信号放大,送到调整管的基极调整其管压降,以达到稳定输出电压的目的。一般地讲,放大环节的放大倍数越大,稳定度就越高。
下面我们对照图1-26(a)所示稳压电源方框图逐一分析如下:
(1)基准电压
基准电压应是一个稳定性较高的直流电压,否则,由于基准电压值改变,即使Usr不变,也会引起输出电压的变化,影响输出电压的稳定性。
目前,基准电压往往采用硅稳压管DZ和R5取得,如图1-26(b)所示,稳压管电路的关键是选择限流电阻,其阻值应保证当输入电压Usr最小时,流过稳压管的电流也不小于维持稳定电压下的最小电流IZmin;而当输入电压Usr达到最大值时,应保证流过稳压管的电流不大于它的最大允许电流IZmax,即要求限流电阻同时满足:
(2)取样环节
取样环节是一个电阻分压器,由R1、R2、RP组成,如图1-26(b)所示。取样电路的任务是将输出电压UO的一部分取出,加到比较放大器去,和基准电压进行比较,以检出输出电压UO变化值,并经放大后去控制调整环节。
(3)比较放大器
比较放大器是将取样电路得到的电压U与基准电压UZ进行比较,然后以两者之差进行放大,再去控制调整管以稳定输出电压。应该指出,放大器的增益将直接影响稳压电源的质量指标。最简单的比较放大器是一个单级直流放大器,VT1组成的单级直流放大器为比较放大环节,作用在放大管VT1上的输入电压Ube=UO-UZ。
(4)调整环节
调整环节是稳压电源的核心环节,因为输出电压最后要依赖调整环节的调节作用才能达到稳定,而且稳压电源能输出的最大电流也主要是取决于调整环节。
调整环节由工作在线性区的功率管VT2组成,它的基极电流受比较放大级输出信号控制。由于稳压电源的输出电流全部要经过调整管,因此应保证所选用的调整管具有足够的功耗和集电极电流。