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2018年01月24日 | 线性稳压电源原理图（五款稳压电源电路分析）
2018-01-24 来源：互联网
稳压电源（stabilized voltage supply）是能为负载提供稳定的交流电或直流电的电子装置，包括交流稳压电源和直流稳压电源两大类。当电网电压或负载出现瞬间波动时，稳压电源会以10-30ms的响应速度对电压幅值进行补偿，使其稳定在±2%以内。
线性稳压电源原理图
如下图所示，可变电阻RW跟负载电阻RL组成一个分压电路，输出电压为：
Uo=Ui&TImes;RL/（RW+RL），因此通过调节RW的大小，即可改变输出电压的大小。请注意，在这个式子里，如果我们只看可调电阻RW的值变化，Uo的输出并不是线性的，但如果把RW和RL一起看，则是线性的。还要注意，我们这个图并没有将RW的引出端画成连到左边，而画在右边。虽然这从公式上看并没有什么区别，但画在右边，却正好反映了“采样”和“反馈”的概念----实际中的电源，绝大部分都是工作在采样和反馈的模式下的，使用前馈方法很少，或就是用了，也只是辅助方法而已。
让我们继续：如果我们用一个三极管或者场效应管，来代替图中的可变阻器，并通过检测输出电压的大小，来控制这个“变阻器”阻值的大小，使输出电压保持恒定，这样我们就实现了稳压的目的。这个三极管或者场效应管是用来调整电压输出大小的，所以叫做调整管。
像图1所示的那样，由于调整管串联在电源跟负载之间，所以叫做串联型稳压电源。相应的，还有并联型稳压电源，就是将调整管跟负载并联来调节输出电压，典型的基准稳压器TL431就是一种并联型稳压器。所谓并联的意思，就是象图2中的稳压管那样，通过分流来保证衰减放大管射极电压的“稳定”，也许这个图并不能让你一下子看出它是“并联”的，但细心一看，确实如此。不过，大家在此还要注意一下：此处的稳压管，是利用它的非线性区工作的，因此，如果认为它是一个电源，它也是一个非线性电源。为了便于大家理解，回头我们找一个理适合的图来看，直到可以简明地看懂为止。
由于调整管相当于一个电阻，电流流过电阻时会发热，所以工作在线性状态下的调整管，一般会产生大量的热，导致效率不高。这是线性稳压电源的一个最主要的一个缺点。想要更详细的了解线性稳压电源，请参看模拟电子线路教科书。这里我们主要是帮助大家理清这些概念以及它们之间的关系。
图1
一般来说，线性稳压电源由调整管、参考电压、取样电路、误差放大电路等几个基本部分组成。另外还可能包括一些例如保护电路，启动电路等部分。下图是一个比较简单的线性稳压电源原理图（示意图，省略了滤波电容等元件），取样电阻通过取样输出电压，并与参考电压比较，比较结果由误差放大电路放大后，控制调整管的导通程度，使输出电压保持稳定。
图2
稳压电源电路图（一）
线性直流稳压电源电路图
如图所示为一种典型的线性直流稳压电源的电路图，它由电源开关K、保险管、AC—DC适配器、集成稳压器和后级滤波器组成。当输入220V交流电且开关K闭合时，输出一个稳定的直流电压，且稳定输出在一定范围内不受220V交流电网的波动和电子电路负载轻重的影响。
整流器的作用是将降低后的工频交流电压变换为直流电压。图1.25展示了整流器的工作原理。在交流的正半周，变压器次级上正下负，电流从正极经D1、负载和D3流回变压器的负极，这样若忽略二极管的导通电压，在负载上得到一个大小与变压器次级相同的电压波形，极性为上正下负；在交流的负半周，变压器次级上负下正，电流从正极经D2、负载和D4流回变压器的负极，这样在负载也得到一个大小与变压器次级相同的电压波形，极性与正半周一样，也为上正下负。因此在交流信号的正负半周的分别作用下，整流器均输出单极性的脉动电压，该输出的直流成份已大于零。
稳压电源电路图（二）
图（a）电路输出电压由电位器Rp调节，并且具有线性调节特性。
稳压电源电路图（三）
上图为简单稳压电路，由限流电阻Rs和稳压二极管Dz组成。
稳压电源电路图（四）
开关型稳压电路具有体积小、效率高的特点。线性电源的效率为30%～55稳压电路%；而开关稳压器可达60%～85%，而且可以省去工频变压器和巨大的散热器，体积和重量都大为减小。这种电路已在各种电子设备中获得广泛的应用。常用的实现开关控制的方法；有自激式开关稳压器、脉宽调制式开关稳压器和直流变换式开关稳压器等。
上图是采用直流变换器的开关稳压电路的框图。对工频电压直接整流-滤波后获得的直流电压，由开关管变为高频电压。后者经高频换流变压器变为一定的电压，再经高频整流－滤波以后给出所需的输出电压u0；开关管的工作受脉冲调制器和驱动放大器的控制。
当输出电压u0发生变化时，来自输出端的取样信号经比较电路产生误差信号，然后通过脉冲调制器来控制开关管的开关工作比，从而使直流变换器的输出保持稳定。开关管是在饱和区断续工作的，所以功耗较线性电源的调整管为小，因而效率较高。稳压电路大功率电力稳压器是有补偿变压器，调压器，控制电路，检测电路和操作电路组成。
稳压电源电路图（五）
在输入直流电压和负载之间串联入一个三极管，用三极管的管压降代替稳压二极稳压电路管电路中的稳压电阻R。当 或 变化引起输出电压 变化时， 的变化将反映到三极管的发射结电压 上，引起 的变化，从而调整 ，以保持输出电压的基本稳定。根据三极管所起的作用，称为调整管。由于调整管与负载是串联关系，所以图15-2-1称为串联型稳压电路。它主要由基准电压、比较放大、取样电路和调整元件组成。比较放大可以是单管放大电路、差动放大电路、集成运算放大器。调整元件可以是单个功率管，复合管或用几个功率管并联，取样电路取出输出电压 的一部分和基准电压VREF比较。
史海拾趣
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