串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的工作原理

串聯(lián)型穩(wěn)壓電源是什么

串聯(lián)型穩(wěn)壓電源是一種能將不穩(wěn)定的直流電轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定直流電輸出的電源設(shè)備。它通過一系列電路組件的協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)對輸入電壓的調(diào)節(jié)和穩(wěn)定，從而向負(fù)載提供恒定、可靠的電壓輸出。串聯(lián)型穩(wěn)壓電源廣泛應(yīng)用于各種需要穩(wěn)定電壓供電的場合，如電子設(shè)備、儀器儀表、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等。

從結(jié)構(gòu)上看，串聯(lián)型穩(wěn)壓電源通常包括變壓器、整流橋、濾波電容、穩(wěn)壓器和限流器等主要組件。其中，變壓器用于將交流電壓轉(zhuǎn)換為適合整流的電壓等級；整流橋則將交流電轉(zhuǎn)換為直流電；濾波電容則用于平滑整流后的直流電壓，減少紋波；穩(wěn)壓器則是實(shí)現(xiàn)電壓穩(wěn)定的關(guān)鍵部件，它通過動(dòng)態(tài)調(diào)整輸出電壓來應(yīng)對輸入電壓或負(fù)載的變化；限流器則用于保護(hù)電路免受過大電流的沖擊。

串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的工作原理

串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的工作原理基于反饋控制原理，通過自動(dòng)調(diào)整電路中的某些參數(shù)來保持輸出電壓的恒定。具體來說，其工作原理可以歸納為以下幾個(gè)步驟：

1. 電壓變換與整流 ：首先，通過變壓器將輸入的交流電壓變換為適合整流的電壓等級，然后經(jīng)過整流橋?qū)⒔涣麟娹D(zhuǎn)換為直流電。此時(shí)得到的直流電壓雖然比交流電壓穩(wěn)定，但仍存在一定的波動(dòng)和紋波。
2. 濾波 ：整流后的直流電壓通過濾波電容進(jìn)行平滑處理，以減少電壓波動(dòng)和紋波。濾波電容能夠吸收和釋放電荷，從而在一定程度上穩(wěn)定輸出電壓。
3. 穩(wěn)壓調(diào)節(jié) ：穩(wěn)壓器是串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的核心部件，它通過動(dòng)態(tài)調(diào)整輸出電壓來應(yīng)對輸入電壓或負(fù)載的變化。穩(wěn)壓器通常由調(diào)整管、基準(zhǔn)電壓源、比較放大器和取樣電路等部分組成。當(dāng)輸入電壓或負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，取樣電路將輸出電壓的一部分反饋給比較放大器，與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較。產(chǎn)生的誤差電壓經(jīng)過放大后控制調(diào)整管的基極電流，從而改變調(diào)整管集電極與發(fā)射極之間的電壓降，以補(bǔ)償輸出電壓的變化，使輸出電壓保持恒定。
4. 限流保護(hù) ：限流器用于保護(hù)電路免受過大電流的沖擊。當(dāng)負(fù)載電流超過設(shè)定值時(shí)，限流器會(huì)自動(dòng)切斷電路或降低輸出電壓，以防止電路損壞。

具體工作過程詳解

• 取樣電路 ：取樣電路負(fù)責(zé)將輸出電壓的一部分作為反饋信號(hào)提取出來。這個(gè)反饋信號(hào)通常是通過電阻分壓網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的，它能夠?qū)⑤敵鲭妷喊凑找欢ū壤s小后送到比較放大器的輸入端。
• 比較放大器 ：比較放大器將取樣電路送來的反饋信號(hào)與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較。如果反饋信號(hào)高于基準(zhǔn)電壓，說明輸出電壓偏高，需要降低；反之，則說明輸出電壓偏低，需要升高。比較放大器將這兩個(gè)信號(hào)的差值放大后輸出給調(diào)整管的控制端。
• 調(diào)整管 ：調(diào)整管是串聯(lián)型穩(wěn)壓電源中的關(guān)鍵元件之一，它通常是一個(gè)功率晶體管或場效應(yīng)管。調(diào)整管工作在線性區(qū)，其集電極與發(fā)射極之間的電壓降隨基極電流的變化而變化。當(dāng)比較放大器輸出的誤差電壓改變時(shí)，調(diào)整管的基極電流也隨之改變，從而改變其集電極與發(fā)射極之間的電壓降，進(jìn)而調(diào)整輸出電壓的大小。
• 基準(zhǔn)電壓源 ：基準(zhǔn)電壓源為比較放大器提供一個(gè)穩(wěn)定的參考電壓。這個(gè)參考電壓通常是由穩(wěn)壓二極管、齊納二極管或帶隙基準(zhǔn)電壓源等元件產(chǎn)生的，具有很高的穩(wěn)定性和溫度系數(shù)。

通過以上各部分的協(xié)同工作，串聯(lián)型穩(wěn)壓電源能夠在輸入電壓波動(dòng)或負(fù)載變化時(shí)保持輸出電壓的恒定。這種穩(wěn)壓方式具有反應(yīng)速度快、輸出紋波小、噪聲低等優(yōu)點(diǎn)，但也存在效率較低、發(fā)熱量較大等缺點(diǎn)。隨著技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用需求的提高，新型的開關(guān)式穩(wěn)壓電源逐漸嶄露頭角，以其高效率、小體積、輕重量等優(yōu)點(diǎn)受到越來越多的關(guān)注和應(yīng)用。然而，在某些對輸出電壓精度和穩(wěn)定性要求極高的場合，串聯(lián)型穩(wěn)壓電源仍然具有不可替代的優(yōu)勢。