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直流穩壓電源主要技術指標和質量指標

分類:
行業新聞
作者:
北京穩固得
來源:
北京穩固得
2018/05/21 09:46
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直流穩壓電源的組成

直流穩壓電源主要由四部分組成:電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩壓電路。

1.電源變壓器

電源變壓器是一種軟磁電磁元件,功能是功率傳送、電壓變換和絕緣隔離,在電源技術中和電力電子技術中得到廣泛的應用。

2.整流電路

“整流電路”(recTIfying circuit)是把交流電能轉換為直流電能的電路。大多數整流電路由變壓器、整流主電路和濾波器等組成。它在直流電動機的調速、發電機的勵磁調節、電解、電鍍等領域得到廣泛應用。整流電路通常由主電路、濾波器和變壓器組成。20世紀70年代以后,主電路多用硅整流二極管和晶閘管組成。濾波器接在主電路與負載之間,用于濾除脈動直流電壓中的交流成分。變壓器設置與否視具體情況而定。變壓器的作用是實現交流輸入電壓與直流輸出電壓間的匹配以及交流電網與整流電路之間的電隔離。

整流電路的作用是將交流降壓電路輸出的電壓較低的交流電轉換成單向脈動性直流電,這就是交流電的整流過程,整流電路主要由整流二極管組成。經過整流電路之后的電壓已經不是交流電壓,而是一種含有直流電壓和交流電壓的混合電壓。習慣上稱單向脈動性直流電壓。

3.濾波電路

濾波電路常用于濾去整流輸出電壓中的紋波,一般由電抗元件組成,如在負載電阻兩端并聯電容器C,或與負載串聯電感器L,以及由電容,電感組成而成的各種復式濾波電路。

4.穩壓電路

穩壓電路是指在輸入電壓、負載、環境溫度、電路參數等發生變化時仍能保持輸出電壓恒定的電路。這種電路能提供穩定的直流電源,廣為各種電子設備所采用。

直流穩壓電源主要技術指標

直流穩壓電源的技術指標可以分為兩大類:一類是特性指標,反映直流穩壓電源的固有特性,如輸入電壓、輸出電壓、輸出電流、輸出電壓調節范圍;另一類是質量指標,反映直流穩壓電源的優劣,包括穩定度、等效內阻(輸出電阻)、紋波電壓及溫度系數等。

1、特性指標

(1)輸出電壓范圍

符合直流穩壓電源工作條件情況下,能夠正常工作的輸出電壓范圍。該指標的上限是由最大輸入電壓和最小輸入-輸出電壓差所規定,而其下限由直流穩壓電源內部的基準電壓值決定。

(2)最大輸入-輸出電壓差

該指標表征在保證直流穩壓電源正常工作條件下,所允許的最大輸入-輸出之間的電壓差值,其值主要取決于直流穩壓電源內部調整晶體管的耐壓指標。

(3)最小輸入-輸出電壓差

該指標表征在保證直流穩壓電源正常工作條件下,所需的最小輸入-輸出之間的電壓差值。

(4)輸出負載電流范圍

輸出負載電流范圍又稱為輸出電流范圍,在這一電流范圍內,直流穩壓電源應能保證符合指標規范所給出的指標。

2、質量指標

(1)電壓調整率SV

電壓調整率是表征直流穩壓電源穩壓性能的優劣的重要指標,又稱為穩壓系數或穩定系數,它表征當輸入電壓VI變化時直流穩壓電源輸出電壓VO穩定的程度,通常以單位輸出電壓下的輸入和輸出電壓的相對變化的百分比表示。

(2)電流調整率SI

電流調整率是反映直流穩壓電源負載能力的一項主要自指標,又稱為電流穩定系數。它表征當輸入電壓不變時,直流穩壓電源對由于負載電流(輸出電流)變化而引起的輸出電壓的波動的抑制能力,在規定的負載電流變化的條件下,通常以單位輸出電壓下的輸出電壓變化值的百分比來表示直流穩壓電源的電流調整率。

(3)紋波抑制比SR

紋波抑制比反映了直流穩壓電源對輸入端引入的市電電壓的抑制能力,當直流穩壓電源輸入和輸出條件保持不變時,紋波抑制比常以輸入紋波電壓峰-峰值與輸出紋波電壓峰-峰值之比表示,一般用分貝數表示,但是有時也可以用百分數表示,或直接用兩者的比值表示。

(4)溫度穩定性K

集成直流穩壓電源的溫度穩定性是以在所規定的直流穩壓電源工作溫度TI最大變化范圍內(Tmin≤TI≤Tmax)直流穩壓電源輸出電壓的相對變化的百分比值。

五款直流穩壓電源電路圖

電路圖一:

整個電路通過單片機(AT89C51)控制,P0口和DAC0832的數據口直接相連,DA的CS和WR1連接后接P26,WR2和XFER接地,讓DA工作在單緩沖方式下。DA的11腳接參考電壓,通過調節可調電阻使LM336的輸出電壓為5.12V,所以在DAC的8腳輸出電壓的分辨率為5.12V/256=0.02V,也就是說DA輸入數據端每增加1,電壓增加0.02V。

電路圖二:

電容降壓的5V直流穩壓電源,下面這個電源,最大可以提供約55mA電流:

電容降壓的5V直流穩壓電源下面這個電源,最大可以提供約120mA電流:

0-300v可調輸出電路,這個電路為了與市電隔離加了一個1:1的變壓器,可以不用這個變壓器而直接輸入市電,當然安全上會降低,但不影響使用。

電路圖三:

電路工作原理:C1和C2與電源濾波器TLP組成TI型低通電源濾波電路,以消除工頻干擾。前級預穩壓采用三端穩壓體7818,在7818的輸人和輸出端分別接兩個大電解電容C7. C9,以得到紋波很小的直流電壓,同時也接兩個小容量的鉭電解電容C8、C10, 以改善負載瞬態響應并抑制器件本身因外電路引發的高頻自激。后級穩壓包括由LM399組成的精密電壓源、通用運算放大器LM741組成的誤差電壓放大器、以及晶體管V1、V2組成的放大緩沖調壓電路。LM399的溫度穩定器由+ 18V電源供電,穩壓時提供的基準電壓為6.95V ,動態內阻0.52,噪聲電壓小于0.7uV ,溫度系數為0.000000 3/*C.長期工作穩定性在20PPM/千小時。從電路圖。上可以看出,LM741被接成一個帶負反饋的高增益直流差分放大器電路。R4和R5組成電壓采樣回路,采樣信號VG送到LM741的反向輸人端,與同相輸人端的基準電壓信號VREF相比較,產生的誤差控制信號由其第6腳輸出,經晶體管V2緩沖放大驅動調整管V1,動態改變V1的管壓降,從而獲得穩定的電壓輸出。RP為WXD]型精密線繞電位器,旋動RP中心抽頭的位置,可連續調節穩壓電源的輸出電壓。在圖中的參數下,輸出電壓范圍為1.0-15V ,輸出電流小于等于500mA。當外電路電壓在156~ 260V的變化條件下,用51/2位數字萬用表測量僅1LSB的變化,紋波電壓小于0.2mV,

電路圖四:

電路如圖1所示。由于LM317最大輸出電流為1.5A,且當輸入與輸出端壓差過大時功耗,故采用Q1大功率三極管來擴展輸出電流。RP為線繞電位器,可精確調整輸出電壓的大小,Q2是為避免RP觸點接觸不良時,導致輸出電壓高于設定電壓而設置,一般情況下Q2截止,一旦RP觸點開路,則Q2通過RP提供的偏置電壓而導通,使調整端電壓下降,從而使輸出電壓變低。R1、R2、R3、Q3及K2組成電流范圍檢測電路,當負載電流在電阻R1或R2或R3上產生的壓降達到0.3V時,Q3導通,使Q4觸發導通,JK吸合,輸出被切斷,LED2熄滅,LED1變亮,指示此時為過流限制狀態。按動K1即可恢復正常輸出狀態,可控硅G極的C6起抗干撓作用,可減少可控硅的誤觸發。

LED2除作工作狀態指示外,還是該電源空載時的負載,使輸出電壓在有負載與空載時相差不大。電路中的電壓表可用萬用表代替。

該電源的元件型號及數值已在圖中標出,組裝后無須調試即可使用。需注意的是Q1應選大功率三極管并加裝散熱片。整流橋D1應大于3A。LED1和LED2用不同顏色的發光二極管。R1、R2、R3的阻值可根據自己需要確定,轉換開關K2應接觸良好,否則會影響使用。

電路圖五:

穩壓電路由電源開關SI、電源變壓器T、整流橋堆UR、電容器C-C3、三端穩壓集成電路IC1、IC3和電阻器RO-RI0等組成。

輸出電壓控制電路由控制按鈕S2.復位按鈕S3、電阻器RI-R31,晶體管V-VIO、發光二極管VL-VU0和十進制計數/分配器集成電路1C2等組成。限于篇幅,電路中RI2-RI9. R22-R29. VL2-VL9和V2-V9未畫出。接通Sl,交流220V電壓經T降壓、UR整流、C和C2濾波后,一路作為穩壓輸人電壓加至IC的3腳,經IC穩壓后輸出;另一路經IC3穩壓為+9V,作為IC2的工作電源。

IC2在通電復位后,其YO端(3腳)輸出高電平,使v導通,R經V的導通內阻接地,而接人穩壓電路(R2-RI0經V的導通內阻對地短路)使1C穩壓后的輸出電壓為+1.5V;同時VU點亮,指示輸出電壓值為+1.5V。

按動一下S2,IC2的CP端(14腳)輸大一個高電平脈沖,1C2開始計數,其Y端輸出高電平,使V2導通,RI和R2接人穩壓電路(R3-RIO經V2的導通內阻接地短路),IC的輸出電壓升至+3V, VL2點亮;與此同時,1C2的YO端變為低電平,V截止,VL熄滅。

連續按動S2, 1C2的YO- Y9輸出端將依次輪流輸出高電平,IC伯輸出電壓以1.5V步迸升高,同時相應的發光二極管點亮,指示出輸出電壓值。當1C2的Yg端輸出高電平時,VIO導通,R1-RIO全部接入穩壓電路,IC的輸出電壓為+1.5V;同時VLO點亮,指示輸出電壓為+I5V。

按動復位按鈕S3后,IC2強制復位,其M端輸出高電平,1C的輸出電壓為+1.5V。改變RO- RIO的阻值,可改變穩壓輸出電壓的高低。元器件選擇RO- RIO均選用1/2W精密金屬膜電阻器RII-R31選用1/4W金屬膜電阻器或碳膜電C和C2均選用鋁電解電容器,C的耐壓值為35V, C2的耐壓值為25V。

VL-VUO選用p3mm或p5mm的發光二極管。UR選用2A、50V的整流橋堆。VI-VIo均選用S8050或C8050、3DG8050型硅NPN晶體管。

IC選用LM317型三端可調穩壓集成電路;IC 2選用CD4017或MC14017型十進制計數/分配器集成電路;IC 3選用LM7809或CW7809型三端穩壓集成電路。

T選用lOW、二次電壓為18V的電源變壓器。

S1選用250V.觸頭電流容量為SA的電源開關;S2和S3均選用微型動合按鈕。

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