正負(fù)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源知識

企業(yè)教育訓(xùn)練教材正負(fù)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源知識DOCNO文件編號JY-121REV版本APAGE頁碼1of6電子裝置是由直流電源供電，如果沒有直流電源，電子裝置就不能正常工作，所以直流電源在電子裝置中起著重要的作用。在有些情況下可用化學(xué)電池作為電源，但大多數(shù)情況下是利用電網(wǎng)提供的交流電源經(jīng)過轉(zhuǎn)換而得到的直流電源，通常包括四部分：變壓器，整流電路，濾波電路和穩(wěn)壓電路。如圖所示：原理說明：把普通220V,50Hz的交流電源接在10：1的電壓變壓器TF1上。因?yàn)樽儔浩鞯闹虚g有一個(gè)抽頭且其接地。其原理圖如圖（1）所示：u1 TF1 u210TO1u22CT—0TO1u22CT—圖（1）因?yàn)樵谧儔浩鞯妮敵龆说闹虚g有一個(gè)抽頭，則當(dāng)直流電壓變化到-和-就相當(dāng)于把電壓變化為20：1。根據(jù)電路的原理可知u和u的相位相差1800由仿真圖可以看出其實(shí)際電壓約為15V，且其相位也是相差1800。

0.000ms 20.00ms4D.0QmsBO.O0ms SO.DDms 100.0msu1IlliIlliZKIlliIlliIII-40D.0V-J0D.0Vww廠、w廠、、W20.00V-20.00V□22/\廠、、w廠、、廠、w廠、I20.00V-20.00V圖（2）企業(yè)教育訓(xùn)練｝正負(fù)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源知識企業(yè)教育訓(xùn)練｝正負(fù)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源知識教材DOCNO文件編號1JY-121REV版本APAGE頁碼2of6整流環(huán)節(jié)：整流電路的任務(wù)是將交流電變換成直流電。完成這一任務(wù)主要靠二極管的單向?qū)щ娮饔?，因此二極管是構(gòu)成整流電路的關(guān)鍵元件。在小功率整流電路中經(jīng)常用到的是單相半波，全波，橋式和倍壓整流電路。本文應(yīng)用的是橋式整流電路。其原理圖如圖所示：TF1u21u1&INID3—■1N40D207TF1u21u1&INID3—■1N40D207| u221N4007CTv2D11N401N400710TO107圖（3）二極管在工作時(shí)D,D和D,D兩兩輪流導(dǎo)通，所以流經(jīng)每個(gè)二極管的平均電流為：13 241=1/2八肇D LRL橋式整流電路的優(yōu)點(diǎn)是輸出電壓高，紋波電壓小，管子所承受的最大反向較低，同時(shí)因電源變壓器在正，負(fù)半周內(nèi)都有電流供給負(fù)載，電源變壓器得到了充分的利用，效率較高。因此這中電路在半導(dǎo)體整流電路中得到了廣泛的應(yīng)用。但是由于二極管的工作特性及電路中其它的干擾，經(jīng)過整流后的輸出波形并不穩(wěn)定，其仿真圖如下圖所示：

O.ODOms 21.0Oms 40,〔Oms 60.(0ms 8C.00rns 100.0msulIlliIlliIlliIlliIIlli-、、、如_mmTOWu22廠、廠、、廠、廠、、20.0CV-20.00VvlrK'r一/'J17.50V-2.50CVv2\■X/f、/"一—v-17.5CV正負(fù)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源知識DOCNO正負(fù)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源知識DOCNO文件編號1JY-121REV版本APAGE頁碼3of6圖（4）為了消除二極管工作特性所帶來的不足，本文中采用給每個(gè)二極管并聯(lián)一個(gè)參量為0.01UF的電容。電容就可以消除由于二極管的工作特性及外界干擾所帶來的波形不穩(wěn)定的因素。電路原理及波形圖如圖（5）,（6）所示：U2fV1VSIN0.01u 0.01uDN唧&D4)7—L10TO1CT?hMP)7U2fV1VSIN0.01u 0.01uDN唧&D4)7—L10TO1CT?hMP)70.01uv2匚n3 ?h：liii： d.b：iL Eli.tjilt E：li[s 10：fill：jiIIII尸1丁mo*4岫]￡■r\C\v2U0Y■2U0t心yohy?Vr\V/X?rioy■21IO*.171r1『刖￥晾葉詭'l\25IDY■1MDV圖（5）由圖可見當(dāng)并聯(lián)電容之后，經(jīng)變壓后的交流電源就可以輸出平穩(wěn)的直流電壓.濾波環(huán)節(jié)濾波電路用于濾去整流輸出電壓中的紋波，由于電抗元件在電路中的由儲能作用，并聯(lián)的電容器C在電源供給的電壓升高時(shí)，能把部分能量存儲起來,而當(dāng)電源電壓降低時(shí)，就把能量釋放出來，使負(fù)載電壓比較平滑，即電容C具有平波作用;濾波的形式可以分為電容濾波輸入式（電容器C接在最前面）和電感輸入式（電感L接在最前面）.本文中采用的為電容濾波輸入式..改變電解電容的數(shù)值，可以改變輸出的波形圖。電解電容的數(shù)值越大，輸出波形圖越好。當(dāng)電解電容為50uF時(shí)的波形圖：正負(fù)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源知識DOCNO文件編號1JY-121REV版本A正負(fù)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源知識DOCNO文件編號1JY-121REV版本APAGE頁碼4of6D.DIlOms 20.00ms40.00ms 60.00ms80.00ms 100.0msulGI、、」Illi"400.0V-400.0Vu21廠、廠、'?、/■-20.00V-2D.DDVu22vywwvy20.00V-?n.nnvvl廠"J-一廠JffJJ-?U.5DV-2.500VV—jL5.DDDV-15.DDV圖(7)電解電容為50UF的仿真輸出波形由圖可見輸出波形并不理想，所以改變電解電容的參數(shù)。當(dāng)電容的參數(shù)為1500UF時(shí)，仿真波形圖如圖(8)所示：D.OO0ms20.Ddll片^IO.[dll片60DOmsBO.ODmsIOD.Oiii^ .ul""IIIllivy11vy順』v-4DD.0Vu21廠-、廣、-—/^\20.08V■^U.UIIVu22\_y「、、廠、八'M.niw20.08V-17.5U7-2.500Vvl/展■■- 5.0DDV-15.00V雖然據(jù)上述可知，整流，濾波電路可以為后續(xù)電路提供一個(gè)教穩(wěn)定的直流電壓.但是若把整流后的電壓直接的供給負(fù)載，負(fù)載兩端的輸出波形由會出現(xiàn)較大的波動(dòng).這是因?yàn)楫?dāng)負(fù)載未接入時(shí)的情況:設(shè)電容器兩端初始電壓為零，接入交流電源后，當(dāng)V為正半周時(shí)，經(jīng)D,D向電容器c充電，充電時(shí)間常數(shù)為： 22 4 TRC其中R包括變壓器副繞組的直流電阻和三極管d的正向電阻.由于R一般很小，電容器很快就充電到交流電壓V的的最大值J2V.由于電容器無放電回路,故輸出電壓保持在槌V，輸出為一個(gè)恒定的直流.2 2 2接入負(fù)載的R「情況：

正負(fù)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源知識DOCNO正負(fù)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源知識DOCNO文件編號1JY-121REV版本APAGE頁碼5of6設(shè)變壓器副邊電壓V從0開始上升時(shí)接入負(fù)載R,由于在負(fù)載接入前已經(jīng)充電，故剛接入負(fù)載時(shí)V<V,二極管反向電壓作用而截至，電容器c經(jīng)R放電，放電時(shí)間常數(shù)為：2C "R所以負(fù)載平均電壓升高，紋波的(交流成分)減小，且Rc越大，電容的放電速率越慢，則負(fù)載電壓中的紋波成分越小，負(fù)載平均電壓越高。為了得到平滑的負(fù)載電壓，一般取T=RC>(3—5)TdL 2波形的失真隨負(fù)載阻值的變化而變化.當(dāng)電阻阻值較小時(shí)，負(fù)載阻值較大時(shí)，而波形失真也較大當(dāng)電阻阻值較大時(shí),負(fù)載阻值較大，波形失真也較小.如圖(7),圖(8)分別為電阻為500Q和50Q的輸出波形.因此在設(shè)計(jì)電路時(shí)，其負(fù)載電阻應(yīng)盡可能設(shè)計(jì)的大一些.<1A\/-..Cp<1A\/-..Cp1-4NUV/\、/'w-2I.HV盅*A2U0V-21-10VV1AA1F-SJV■Z.HOV5M0V-IkiOVO.rama H.DDw: Efl.ttZdialt.ODmIH.Dik圖(7)電阻為500Q的輸出波形圖總之，電容濾波電路簡單，負(fù)載直流電流電壓較高，紋波較小，它的缺點(diǎn)是輸出特性較差，企業(yè)教育訓(xùn)練教材正負(fù)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源知識DOCNO文件編號JY-121REV版本A企業(yè)教育訓(xùn)練教材正負(fù)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源知識DOCNO文件編號JY-121REV版本APAGE頁碼6of6故使用于負(fù)載電壓較高，負(fù)載變動(dòng)不大的場合。電路中可以分為正負(fù)電壓，上下兩部分是對稱?，F(xiàn)在以電路的正電壓為例，穩(wěn)壓電路主要是靠穩(wěn)壓二極管D5保證Q2的發(fā)射極有一個(gè)穩(wěn)定的電壓°Q1為調(diào)整管，Q2為放大管，圖中R1，R11，R4為Q2提供合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。通過電位器R11可以調(diào)到合適的工作點(diǎn)。當(dāng)電位器向下滑動(dòng)時(shí)，電阻減小，提供給Q2的電壓減小，而由于穩(wěn)壓管的保證Q2的發(fā)射極的電壓不變，V的二極管的導(dǎo)be通性增強(qiáng)，Q2的飽和壓降減小。所以V減小，V為Q1提供基極電壓，V減小就是基極電壓減小。Q2c1 c1 c1中的匕。減小，二極管的導(dǎo)通性減弱。飽和壓降增大。匕c增大。也就是當(dāng)電位器向下滑動(dòng)時(shí)，輸出電壓增大。負(fù)電壓部分的工作原理和正電壓部分的工作原理相同，只是當(dāng)電位器向上滑動(dòng)時(shí)匕。增大。J1，J2為輸出端的兩個(gè)接口，中間的接口接地線。 "Q1MPS805,\T~Q1MPS805,\T~R32.2kR5470D2u21-f-C70.01u680VC1R1110kD7

s^LED0上C11F)N2L'100u0.01uTF1|［咨007 _1卜0070.01uC30.0C4I_u2210TO1CTit1N4007R32.2kR5470D2u21-f-C70.01u680VC1R1110kD7

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