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【干貨】詳解整流、濾波與線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電源工作原理

發(fā)布時(shí)間:2018-08-21 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】整流電路的任務(wù)是利用二極管的單向?qū)щ娦?,把正、?fù)交變的50Hz電網(wǎng)電壓變成單方向脈動(dòng)的直流電壓。

一、整流與濾波電路

整流電路的任務(wù)是利用二極管的單向?qū)щ娦?,把正、?fù)交變的50Hz電網(wǎng)電壓變成單方向脈動(dòng)的直流電壓。



整流電路只是將交流電變換為單方向的脈動(dòng)電壓和電流,由于后者含有較大的交流成分,通常還需在整流電路的輸出端接入濾波電路,以濾除交流分量,從而得到平滑的直流電壓。



由波形可知:

1.開關(guān)S打開時(shí),電容兩端電壓為變壓器付邊的最大值 。

2 .開關(guān)S閉合,即為電容濾波電阻負(fù)載,當(dāng)變壓器付邊電壓大于電容上電壓時(shí) ,電容充電,輸出電壓升高,當(dāng) 時(shí)電容放電,輸出下降。如此充電快,放電慢的不斷反復(fù),在負(fù)載上將得到比較平滑的輸出電壓。當(dāng)負(fù)載電阻越大時(shí),放電越慢,紋波電壓越小,負(fù)載電阻小時(shí),放電快,紋波大,而且輸出電壓低。


為此有三種情況下的輸出電壓估算值:

1)電容濾波,負(fù)載開路時(shí) 

2)無電容濾波,電阻負(fù)載時(shí),輸出電壓平均值為: 。 


3)電容濾波,電阻負(fù)載時(shí)通常用下式進(jìn)行估算 
,通常按 估算。


為確保二極管安全工作,要求:不同電子設(shè)備要求其電源電壓的平滑程度不同,為此可采用不同的濾波電路。常見的有電容濾波、電感濾波和復(fù)式濾波電路(兩個(gè)或兩個(gè)以上濾波元件組成)。


 

二、線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電路

整流濾波后的電壓是不穩(wěn)壓的,在電網(wǎng)電壓或負(fù)載變化時(shí),該電壓都會(huì)產(chǎn)生變化,而且紋波電壓又大。所以,整流濾波后,還須經(jīng)過穩(wěn)壓電路,才能使輸出電壓在一定的范圍內(nèi)穩(wěn)定不變。


1、穩(wěn)壓電路(電源)的主要性能指標(biāo)

輸出的穩(wěn)定電壓值Vo,最大輸出電流Imax,輸出紋波電壓V~,穩(wěn)壓系數(shù)(電壓調(diào)整率) , 該值越小,穩(wěn)定性越好 。

輸出電阻(內(nèi)阻) , ,內(nèi)阻越小越好。

2、串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的基本結(jié)構(gòu)基本思路:

 

 


串聯(lián)型:



當(dāng)輸入電壓(VI)改變時(shí),能自動(dòng)調(diào)節(jié)(VCE)電壓的大小,使輸出電壓(Vo)保持恒定。例如:VI↑→Vo↑→經(jīng)取樣和放大電路后→IB↓→VCE↑→Vo↓

串聯(lián)型穩(wěn)壓電路基本結(jié)構(gòu):



VI是整流濾波后的電壓,T為調(diào)整管,A為比較放大電路,VREF為基準(zhǔn)電壓,它由穩(wěn)壓管Dz與限流電阻R構(gòu)成。R1與R2組成反饋網(wǎng)絡(luò),是用來反映輸出電壓變化的取樣環(huán)節(jié)。


電路也可以改畫成以下形式,以便看圖方便。 



如把串聯(lián)穩(wěn)壓電路看作反饋放大器(輸入為VI,輸出為Vo),則這種電路屬于電壓串聯(lián)負(fù)反饋 。


在深度負(fù)反饋條件下 , 。


這種穩(wěn)壓電路的主回路由調(diào)整管T與負(fù)載相串聯(lián)構(gòu)成,且T工作在線性狀態(tài),故稱為線性串聯(lián)式穩(wěn)壓電路。


輸出電壓Vo=VI-VCE,其變化量由反饋網(wǎng)絡(luò)取樣,并經(jīng)放大電路(A)放大后去控制調(diào)整管T的基極電壓,從而改變調(diào)整管T的VCE大小。


當(dāng)輸入電壓VI增加(或負(fù)載電流Io減小)時(shí),導(dǎo)致輸出電壓Vo增加,隨之反饋電壓VF=R2Vo/(R1+R2)=FvVo也增加(Fv為反饋系數(shù))。VF與基準(zhǔn)電壓VREF相比較,其差值電壓經(jīng)比較放大電路放大后使調(diào)整管的VB和IC減小,于是調(diào)整管T的c-e間電壓VCE增大,使Vo下降,從而維持Vo基本恒定。顯然,這是電壓負(fù)反饋電路基本性能。




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