⑴ 稳压二极管如何接入电路进行稳压,串联还是并联
稳压二极管齐纳击穿后,其两端电压值非常稳定,即使流过稳压二极管的电流发生较大的变化,两端电压变化量也非常小,表现出很好的稳压特性。
如果将负载电阻和稳压管并联,就能在一定负载电流范围内确保负载获得稳定的电压,如图:
稳压二极管和负载并联,负载得到的电压等于稳压二极管的电压,它们的电流之和等于流过限流电阻的总电流。无论总的供电电压(12V)变化还是负载电阻变化,引起流过稳压二极管的电流在一定范围内变化,稳压二极管两端的电压几乎都不变------实际上会变化,只不过变化幅度非常小,例如在4.95~5.05V之间变化,变化幅度才0.1V,变化了0.1V÷5V=2%而已。
以上电路能提供的负载电流很小。如果采用稳压二极管作为基准源、三极管放大,引入负反馈,可以提供更大的电流以及更高的电压稳定度。
⑵ 可调整串联型直流稳压电源故障诊断及维修方法
并联稳压电源有效率低、输出电压调节范围小和稳定度不高这三个缺点。而串联稳压电源正好可以避免这些缺点,所以现在广泛使用的一般都是串联稳压电源。
一、简易串联稳压电源
1、原理分析
图4-1-1是简易串联稳压电源,T1是调整管,D1是基准电压源,R1是限流电阻,R2是负载。由于T1基极电压被D1固定在UD1,T1发射结电压(UT1)BE在T1正常工作时基本是一个固定值(一般硅管为0.7V,锗管为0.3V),所以输出电压UO=UD1-(UT1)BE。当输出电压远大于T1发射结电压时,可以忽略(UT1)BE,则UO≈UD1。
下面我们分析一下建议串联稳压电源的稳压工作原理:
假设由于某种原因引起输出电压UO降低,即T1的发射极电压(UT1)E降低,由于UD1保持不变,从而造成T1发射结电压(UT1)BE上升,引起T1基极电流(IT1)B上升,从而造成T1发射极电流(IT1)E被放大β倍上升,由晶体管的负载特性可知,这时T1导通更加充分管压降(UT1)CE将迅速减小,输入电压UI更多的加到负载上,UO得到快速回升。这个调整过程可以使用下面的变化关系图表示:
UO↓→(UT1)E↓→UD1恒定→(UT1)BE↑→(IT1)B↑→(IT1)E↑→(UT1)CE↓→UO↑
当输出电压上升时,整个分析过程与上面过程的变化相反,这里我们就不再重复,只是简单的用下面的变化关系图表示:
UO↑→(UT1)E↑→UD1恒定→(UT1)BE↓→(IT1)B↓→(IT1)E↓→(UT1)CE↑→UO↓
这里我们只分析了输出电压UO降低的稳压工作原理,其实输入电压UI降低等其他情况下的稳压工作原理都与此类似,最终都是反应在输出电压UO降低上,因此工作原理大致相同。
从电路的工作原理可以看出,稳压的关键有两点:一是稳压管D1的稳压值UD1要保持稳定;二是调整管T1要工作在放大区且工作特性要好。
其实还可以用反馈的原理来说明简易串联稳压电源的工作原理。由于电路是一个射极输出器,属于电压串联负反馈电路,电路的输出电压为UO=(UT1)E≈(UT1)B,由于(UT1)B保持稳定,所以输出电压UO也保持稳定。
简易串联稳压电源由于使用固定的基准电压源D1,所以当需要改变输出电压时只有更换稳压管D1,这样调整输出电压非常不方便。另外由于直接通过输出电压UO的变化来调节T1的管压降(UT1)CE,这样控制作用较小,稳压效果还不够理想。因此这种稳压电源仅仅适合一些比较简单的应用场合。
2、电路实例
图4-1-1是简易串联稳压电源的一个实际应用电路,这个电路用在无锡市无线电五厂生产的“咏梅”牌771型8管台式收音机上。其中T8、DZ、R18构成简易稳压电路,B6、D4~D7、C21组成整流滤波电路。由于T8发射结有0.7V压降,为保证输出电压达到6V,应选用稳压值为6.7V左右的稳压管。
二、串联负反馈稳压电源
由于简易串联稳压电源输出电压受稳压管稳压值得限制无法调节,当需要改变输出电压时必须更换稳压管,造成电路的灵活性较差;同时由输出电压直接控制调整管的工作,造成电路的稳压效果也不够理想。所以必须对简易稳压电源进行改进,增加一级放大电路,专门负责将输出电压的变化量放大后控制调整管的工作。由于整个控制过程是一个负反馈过程,所以这样的稳压电源叫串联负反馈稳压电源。
1、原理分析
图4-2-1是串联负反馈稳压电路电路图,其中T1是调整管,D1和R2组成基准电压,T2为比较放大器,R3~R5组成取样电路,R6是负载。其电路组成框图见图4-2-2。
假设由于某种原因引起输出电压UO降低时,通过R3~R5的取样电路,引起T2基极电压(UT2)O成比例下降,由于T2发射极电压(UT2)E受稳压管D1的稳压值控制保持不变,所以T2发射结电压(UT2)BE将减小,于是T2基极电流(IT2)B减小,T2发射极电流(IT2)E跟随减小,T2管压降(UT2)CE增加,导致其发射极电压(UT2)C上升,即调整管T1基极电压(UT1)B将上升,T1管压降(UT1)CE减小,使输入电压UI更多的加到负载上,这样输出电压UO就上升。这个调整过程可以使用下面的变化关系图表示:
UO↓→(UT2)O↓→UD1恒定→(UT2)BE↓→(IT2)B↓→(IT2)E↓→(UT2)CE↑
→(UT2)C↑→(UT1)B↑→(UT1)CE↓→UO↑
当输出电压升高时整个变化过程与上面完全相反,这里就不再赘述,简单的用下图表示:
UO↑→(UT2)O↑→UD1恒定→(UT2)BE↑→(IT2)B↑→(IT2)E↑→(UT2)CE↓
→(UT2)C↓→(UT1)B↓→(UT1)CE↑→UO↓
与简易串联稳压电源相似,当输入电压UI或者负载等其他情况发生时,都会引起输出电压UO的相应变化,最终都可以用上面分析的过程说明其工作原理。
在串联负反馈稳压电源的整个稳压控制过程中,由于增加了比较放大电路T2,输出电压UO的变化经过T2放大后再去控制调整管T1的基极,使电路的稳压性能得到增强。T2的β值越大,输出的电压稳定性越好。
2、调节输出电压
前面我们还说到R3~R5是取样电路,由于取样电路并联在稳压电路的输出端,而取样电压实际上是通过这三个电阻分压后得到。在选取R3~R5的阻值时,可以通过选择适当的电阻值来使流过分压电阻的电流远大于流过T2基极的电流。也就是说可以忽略T2基极电流的分流作用,这样就可以用电阻分压的计算方法来确定T2基极电压(UT2)B。
当R4滑动到最上端时T2基极电压(UT2)B为:
此时输出电压为:
这时的输出电压是最小值。
当R4滑动到最下端时T2基极电压(UT2)B为:
此时输出电压为:
这时的输出电压是最大值。
以上计算中,当(UT2)BE<<UD1时可以忽略(UT2)BE的值。
通过上面的计算我们可以看出,只要合适选择R3~R5的阻值就可以控制输出电压UO的范围,改变R3和R5的阻值就可以改变输出电压UO的边界值。
3、增加输出电流
当输出电流不能达到要求时,可以通过采用复合调整管的方法来增加输出电流。一般复合调整管有四种连接方式,如图4-2-7所示。
图4-2-7中的复合管都是由一个小功率三极管T2和一个大功率三极管T1连接而成。复合管就可以看作是一个放大倍数为βT1βT2,极性和T2一致,功率为(PT1)PCM的大功率管,而其驱动电流只要求(IT2)B。
图4-2-8是一个实用串联负反馈稳压电源电路图。此电路采用图4-2-7(a)中的复合管连接方法来增加输出电流大小。另外还增加了一个电容C2,它的主要作用是防止产生自激振荡,一旦发生自激振荡可由C2将其旁路掉。
线性稳定电源
线性稳定电源有一个共同的特点就是它的功率器件调整管工作在线性区,靠调整管之间的电压降来稳定输出。由于调整管静态损耗大,需要安装一个很大的散热器给它散热。而且由于变压器工作在工频(50Hz)上,所以重量较大。
该类电源优点是稳定性高,纹波小,可靠性高,易做成多路,输出连续可调的成品。缺点是体积大、较笨重、效率相对较低。这类稳定电源又有很多种,从输出性质可分为稳压电源和稳流电源及集稳压、稳流于一身的稳压稳流(双稳)电源。从输出值来看可分定点输出电源、波段开关调整式和电位器连续可调式几种。从输出指示上可分指针指示型和数字显示式型等等。
开关型直流稳压电源
与线性稳压电源不同的一类稳电源就是开关型直流稳压电源,它的电路型式主要有单端反激式,单端正激式、半桥式、推挽式和全桥式。它和线性电源的根本区别在于它变压器不工作在工频而是工作在几十千赫兹到几兆赫兹。功能管不是工作在饱和及截止区即开关状态;开关电源因此而得名。
开关电源的优点是体积小,重量轻,稳定可靠;缺点相对于线性电源来说纹波较大(一般≤1%VO(P-P),好的可做到十几mV(P-P)或更小)。它的功率可自几瓦-几千瓦均有产品。价位为3元-十几万元/瓦,下面就一般习惯分类介绍几种开关电源:
1 AC/DC电源
该类电源也称一次电源,它自电网取得能量,经过高压整流滤波得到一个直流高压,供DC/DC变换器在输出端获得一个或几个稳定的直流电压,功率从几瓦-几千瓦均有产品,用于不同场合。属此类产品的规格型号繁多,据用户需要而定通信电源中的一次电源(AC220输入,DC48V或24V输出)也属此类.
② DC/DC电源
在通信系统中也称二次电源,它是由一次电源或直流电池组提供一个直流输入电压,经DC/DC变换以后在输出端获一个或几个直流电压。
③ 通信电源
通信电源其实质上就是DC/DC变换器式电源,只是它一般以直流-48V或-24V供电,并用后备电池作DC供电的备份,将DC的供电电压变换成电路的工作电压,一般它又分中央供电、分层供电和单板供电三种,以后者可靠性最高。
④ 电台电源
电台电源输入AC220V/110V,输出DC13.8V,功率由所供电台功率而定,几安几百安均有产品.为防止AC电网断电影响电台工作,而需要有电池组作为备份,所以此类电源除输出一个13.8V直流电压外,还具有对电池充电自动转换功能。
⑤ 模块电源
随着科学技术飞速发展,对电源可靠性、容量/体积比要求越来越高,模块电源越来越显示其优越性,它工作频率高、体积小、可靠性高,便于安装和组合扩容,所以越来越被广泛采用。目前,目前国内虽有相应模块生产,但因生产工艺未能赶上国际水平,故障率较高。
DC/DC模块电源目前虽然成本较高,但从产品的漫长的应用周期的整体成本来看,特别是因系统故障而导致的高昂的维修成本及商誉损失来看,选用该电源模块还是合算合算的,在此还值得一提的是罗氏变换器电路,它的突出优点是电路结构简单,效率高和输出电压、电流的纹波值接近于零。
⑥ 特种电源
高电压小电流电源、大电流电源、400Hz输入的AC/DC电源等,可归于此类,可根据特殊需要选用。开关电源的价位一般在2-8元/瓦特殊小功率和大功率电源价格稍高,可达11-13元/瓦。
用途
直流稳压电源[1]可广泛应用于国防、科研、大专院校、实验室、工矿企业、电解、电镀、直流电机、充电设备等。
⑶ 串联型直流稳压电路稳压原理
工作原理: 串联型稳压电路,除了变压、整流、滤波外,稳压部分一般有四个环节:调整环节、基准电压、比较放大器和取样电路。 当电网电压或负载变动引起输出电压V0变化时,取样电路将输出电压V0的一部分馈送回比较放大器和基准电压进行比较。 其产生的误差电压经放大后去控制调整管的基极电流,自动地改变调整管集—射极间的电压,补偿V0的变化,从而维持输出电压基本不变。 (3)串联稳压电源电路图扩展阅读 串联型稳压电路属直流稳压电源中的一种,在实际应用电路中应用非常广泛。如平常常用的78或79系列三端稳压器也是属于它的一种。 直流稳压电源引可广泛应用于国防、科研、大专院校、实验室、工矿企业、电解、电镀、直流电机、充电设备等。
图是由分立元件组成的串联型稳压电路,当电网电压波动或负载变化时,可能使输出电压Uo上升或下降。为了使输出电压Uo不变,可以利用负反馈原理使其稳定。 假设因某种原因使输出电压Uo上升,其稳压过程为Uo↑→Ub2↑→Ub1(Uc2)↓→Uo↓。
齐纳二极管稳压电路是典型的并联型稳压电路,稳压原理是当由于输入电压升高或负载电流下降而导致输出电压升高时,齐纳二极管的阻抗减小,使流经齐纳二极管的电流增加,从而增大限流电阻的压降,使输出电压降低。当由于输入电压降低或负载电流增大而导致输出电压下降时,齐纳二极管的阻抗增大,使流经齐纳二极管的电流减小,从而减小限流电阻的压降,而达到稳压目的。
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⑸ 串联型直流稳压电源保护电路的工作原理是什么
一、来限流式
在电路回中路中串联源一个小电阻,比如1欧姆。
在这个电阻的两端接一个保护三极管9014的BE极。三极管的C极接稳压管处。
当电流大于设计值时(比如800MA),此时检测电阻两端的电压为0.8伏,高于0.7伏,保护三极管完全导通,CE间近似短路,电压下降为三极管的饱和压降,比如0.1伏。此时,稳压管被短路,输出电压下降到接近0伏。保护成功。
二、截止式
截止式是可以上面的保护电路上改进。
在保护三极管的基极预设一个电压,比如0.5伏,此时,保护三极管将要导通。然后把检测电阻的电压叠加到B极,当检测电阻检测到高于0.2伏的电压时,二个电压相加后,三极管完全导通,CE极短路,稳压管短路,输出电压近似为0,保护完成。
截止式的好处是可以用更小的检测电阻,减少这个电阻上的功率损失。
⑹ 电路设计:如何设计串联式稳压电源最好有仿真图和参数!!
下面一套资料是分立元件串联稳压带保护的电路。原设计参数输出8-12伏,可根专据自己的需要改属变某些原件参数(降低稳压二极管的稳压值Vref,没有低压稳压二极管的话,可以使用一个发光二极管得到一个2伏到3伏的稳压值),得到自己需要的。
图1是使用晶体三极管的输出电压可调的稳压电源。该电路是通过改变与负载串联的大功率晶体三极管Tr1的管压降来调节输出电压。输出电压Vout由A点的电压,即Vref+VBE2决定。
Vout=(R3+VR1+R4)(Vref+Vbe2)/(VR1+R4)
式中Vref是稳压二极管的电压(5.1V),VBE2是晶体三极管Tr2基极发射极间的电压(0.65V>,VR1是可变电阻。由于VR1的阻值变化范围是0~5kΩ,所以输出电压的变化范围为 7.6~12.8V。当VR1的滑动部分接触不良时,输出电压会变为最小电压。
调整管Tr1的最大消耗功率为3A×(15V-8V)=21W,所以应安装在4℃/W以下的散热器上。由于VBE2会随温度和IC2的变化而变化,所以该稳压电路和稳压特性不是太好。
⑺ 串联型稳压电路图
此稳压电抄源可调范围在3.5V~25V之间任意调节,输出电流大,并采用可调稳压管式电路,从而得到满意平稳的输出电压。
工作原理:经整流滤波后直流电压由R1提供给调整管的基极,使调整管导通,在V1导通时电压经过RP、R2使V2导通,接着V3也导通,这时V1、V2、V3的发射极和集电极电压不再变化(其作用完全与稳压管一样)。调节RP,可得到平稳的输出电压,R1、RP、R2与R3比值决定本电路输出的电压值。
元器件选择:变压器T选用80W~100W,输入AC220V,输出双绕组AC28V。FU1选用1A,FU2选用3A~5A。VD1、VD2选用6A02。RP选用1W左右普通电位器,阻值为250K~330K,C1选用3300
⑻ 设计一稳压电路图
给你这个24V稳压电源,输入220V50Hz。负载300欧姆。稳压集成电路采用7824,输出稳定。希望你能采纳。元器件数值都在电路图上,按图安装即可。
⑼ 串联型直流稳压电源设计 最好有电路图 要求具有过压过流保护
下图为0-18伏串联直流稳压电源: