穩(wěn)壓電路原理分析

什么是穩(wěn)壓電路

穩(wěn)壓電路是指在輸入電壓、負(fù)載、環(huán)境溫度、電路參數(shù)等發(fā)生變化時(shí)仍能保持輸出電壓恒定的電路。這種電路能提供穩(wěn)定的直流電源，廣為各種電子設(shè)備所采用。

直流穩(wěn)壓電源的電路原理圖

本文詳細(xì)介紹一款3~12V可調(diào)分立元件直流穩(wěn)壓電源的電路原理圖及其工作原理。電路原理圖如圖1所示，印板圖如圖2所示。

圖1 分立元件穩(wěn)壓電源電路圖

圖2 分立元件穩(wěn)壓電源印板圖

下面簡(jiǎn)單敘述此款穩(wěn)壓電源的基本工作原理：

220V交流電經(jīng)降壓變壓器B變換為12V低壓交流電，經(jīng)VD1~VD4橋式整流、C1濾波后得到約16V（12V× ）左右的直流電壓，這個(gè)電壓是不穩(wěn)定的，它會(huì)隨輸入交流電壓和負(fù)載電流的大小而變化。晶體三極管VT1、VT2組成復(fù)合調(diào)整管，VT3為比較放大器，R3、RP既作為LED的限流電阻，同時(shí)又與LED共同組成取樣及基準(zhǔn)電壓電路。

約16V的直流電壓Ui加在調(diào)整管的輸入端，R1是復(fù)合調(diào)整管的基極偏置電阻，為調(diào)整管提供導(dǎo)通電壓。VT1導(dǎo)通后發(fā)射極有電壓Uo輸出，輸出電壓Uo由取樣電路取出后送往比較放大管VT3的基極，經(jīng)與基準(zhǔn)電壓比較后，從集電極輸出誤差控制電壓，控制調(diào)整管的導(dǎo)通深度，使調(diào)整管VT1發(fā)射極輸出的電壓Uo穩(wěn)定在規(guī)定值的范圍內(nèi)。若由于某種原因使Ui升高而導(dǎo)致輸出電壓Uo升高時(shí)，其穩(wěn)壓過(guò)程表示為：

該穩(wěn)壓電源巧妙的利用LED的正向?qū)妷海?.8V～2V）來(lái)代替低穩(wěn)壓值的穩(wěn)壓管，另一方面又能起到電源指示作用。

電容C2主要是為了在為收音機(jī)供電時(shí)消除調(diào)制交流聲，若在調(diào)試時(shí)收音機(jī)仍出現(xiàn)調(diào)制交流聲，只要將電源變壓器次級(jí)對(duì)調(diào)后接入電路即可。

變壓器B選用功率在15W以上，以保證有較大電流的輸出。當(dāng)負(fù)載電流≥300mA時(shí)，VT1應(yīng)選用C2073等中功率管且加裝適當(dāng)?shù)纳崞?/p>

電解電容器額定工作電壓選用25V，其它元件無(wú)特殊要求，當(dāng)要求輸出最大電流為500mA時(shí)，則將8050換為C2073，若有條件最好加上散熱片，其余元件無(wú)特殊要求，按照?qǐng)D1中所示元件參數(shù)安裝即可。

線性穩(wěn)壓電路工作原理

線性穩(wěn)壓電路的工作原理實(shí)際就是對(duì)輸出電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣，并以采樣電壓進(jìn)行負(fù)反饋，來(lái)調(diào)節(jié)輸出管的動(dòng)態(tài)電阻和壓降而使輸出電壓保持穩(wěn)定。比如，由于輸入電壓下降或負(fù)載電流增大而使輸出電壓產(chǎn)生下跌，這時(shí)候穩(wěn)壓器就會(huì)通過(guò)上述的一系列動(dòng)作（采樣、負(fù)反饋、調(diào)整）使輸出管的電阻減小，這樣就使管壓降也減小從而在很大程度上抵消了使輸出電壓下降的那些因素的影響，使輸出電壓保持基本穩(wěn)定。

開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路

開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路具有體積小、效率高的特點(diǎn)。線性電源的效率為30%～55%；而開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器可達(dá)60%～85%，而且可以省去工頻變壓器和巨大的散熱器，體積和重量都大為減小。這種電路已在各種電子設(shè)備中獲得廣泛的應(yīng)用。

常用的實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)控制的方法；有自激式開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器、脈寬調(diào)制式開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器和直流變換式開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器等。

如圖是采用直流變換器的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路的框圖。對(duì)工頻電壓直接整流-濾波后獲得的直流電壓，由開(kāi)關(guān)管變?yōu)楦哳l電壓。后者經(jīng)高頻換流變壓器變?yōu)橐欢ǖ碾妷?，再?jīng)高頻整流－濾波以后給出所需的輸出電壓u0；開(kāi)關(guān)管的工作受脈沖調(diào)制器和驅(qū)動(dòng)放大器的控制。當(dāng)輸出電壓u0發(fā)生變化時(shí)，來(lái)自輸出端的取樣信號(hào)經(jīng)比較電路產(chǎn)生誤差信號(hào)，然后通過(guò)脈沖調(diào)制器來(lái)控制開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)工作比，從而使直流變換器的輸出保持穩(wěn)定。開(kāi)關(guān)管是在飽和區(qū)斷續(xù)工作的，所以功耗較線性電源的調(diào)整管為小，因而效率較高。大功率電力穩(wěn)壓器是有補(bǔ)償變壓器，調(diào)壓器，控制電路，檢測(cè)電路和操作電路組成。

簡(jiǎn)單串聯(lián)型穩(wěn)壓電路

如圖所示的是簡(jiǎn)單串聯(lián)型穩(wěn)壓電源。 是調(diào)整管，調(diào)節(jié)輸出電壓，它與負(fù)載電阻是串聯(lián)的，所以稱為串聯(lián)型穩(wěn)壓電源。 給 提供合適的偏置，使 工作在放大狀態(tài);利用三極管電流放大作用可以提高輸出電流。同時(shí) 還是限流電阻，保護(hù) 管。 管穩(wěn)定三極管 基極的電位。

簡(jiǎn)單串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的優(yōu)點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單，調(diào)試方便。由于三極管具有電流放大作用，使它的輸出電流較大。但是它的輸出電壓仍然不能調(diào)節(jié)，而基本上是不變。穩(wěn)壓靈敏度不夠，穩(wěn)壓效果差，所以要進(jìn)行改進(jìn)。