穩(wěn)壓電源有很多種,它的作用是把市電濾波后;穩(wěn)定成各種電器和電路,所需的電壓叫穩(wěn)壓電源。
穩(wěn)壓電源定義是能為負(fù)載提供穩(wěn)定交流電源或直流電源的電子裝置。包括交流穩(wěn)壓電源和直流穩(wěn)壓電源兩大類。
交流穩(wěn)壓電源
交流穩(wěn)壓電源又稱交流穩(wěn)壓器。隨著電子技術(shù)的發(fā)展,特別是電子計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到各工業(yè)、科研領(lǐng)域后,各種電子設(shè)備都要求穩(wěn)定的交流電源供電,電網(wǎng)直接供電已不能滿足需要,交流穩(wěn)壓電源的出現(xiàn)解決了這一問題。
常用的交流穩(wěn)壓電源有:
①鐵磁諧振式交流穩(wěn)壓器。由飽和扼流圈與相應(yīng)的電容器組成,具有恒壓伏安特性。
②磁放大器式交流穩(wěn)壓器。將磁放大器和自耦變壓器串聯(lián)而成,利用電子線路改變磁放大器的阻抗以穩(wěn)定輸出電壓。
③滑動(dòng)式交流穩(wěn)壓器。通過改變變壓器滑動(dòng)接點(diǎn)位置穩(wěn)定輸出電壓。
④感應(yīng)式交流穩(wěn)壓器??扛淖冏儔浩鞔巍⒊跫?jí)電壓的相位差,使輸出交流電壓穩(wěn)定。
⑤晶閘管交流穩(wěn)壓器。用晶閘管作功率調(diào)整元件。穩(wěn)定度高、反應(yīng)快且無噪聲。但對(duì)通信設(shè)備和電子設(shè)備造成干擾。
20世紀(jì)80年代以后,又出現(xiàn)3種新型交流穩(wěn)壓電源:補(bǔ)償式交流穩(wěn)壓器。數(shù)控式和步進(jìn)式交流穩(wěn)壓器。凈化式交流穩(wěn)壓器。具有良好隔離作用,可消除來自電網(wǎng)的尖峰干擾。
直流穩(wěn)壓電源
直流穩(wěn)壓電源又稱直流穩(wěn)壓器。它的供電電壓大都是交流電壓,當(dāng)交流供電電壓的電壓或輸出負(fù)載電阻變化時(shí),穩(wěn)壓器的直接輸出電壓都能保持穩(wěn)定。穩(wěn)壓器的參數(shù)有電壓穩(wěn)定度、紋波系數(shù)和響應(yīng)速度等。前者表示輸入電壓的變化對(duì)輸出電壓的影響。
紋波系數(shù)表示在額定工作情況下,輸出電壓中交流分量的大小;后者表示輸入電壓或負(fù)載急劇變化時(shí),電壓回到正常值所需時(shí)間。直流穩(wěn)壓電源分連續(xù)導(dǎo)電式與開關(guān)式兩類。
前者由工頻變壓器把單相或三相交流電壓變到適當(dāng)值,然后經(jīng)整流、濾波,獲得不穩(wěn)定的直流電源,再經(jīng)穩(wěn)壓電路得到穩(wěn)定電壓(或電流)。這種電源線路簡單、紋波小、相互干擾小,但體積大、耗材多,效率低(常低于40%~60%)。
后者以改變調(diào)整元件(或開關(guān))的通斷時(shí)間比來調(diào)節(jié)輸出電壓,從而達(dá)到穩(wěn)壓。這類電源功耗小,效率可達(dá)85%左右,但缺點(diǎn)是紋波大、相互干擾大。所以,80年代以來發(fā)展迅速。從工作方式上可分為:
①可控整流型。用改變晶閘管的導(dǎo)通時(shí)間來調(diào)整輸出電壓。
②斬波型。輸入是不穩(wěn)定的直流電壓,以改變開關(guān)電路的通斷比得到單向脈動(dòng)直流,再經(jīng)濾波后得到穩(wěn)定直流電壓。
③變換器型。不穩(wěn)定直流電壓先經(jīng)逆變器變換成高頻交流電,再經(jīng)變壓、整流、濾波后,從所得新的直流輸出電壓取樣,反饋控制逆變器工作頻率,達(dá)到穩(wěn)定輸出直流電壓的目的。
開關(guān)電源和穩(wěn)壓電源的區(qū)別是什么?
穩(wěn)壓電源的種類很多,串聯(lián)型穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流元器件、濾波電容、調(diào)整元件(調(diào)整管或三瑞穩(wěn)壓器等)、基準(zhǔn)電壓、取樣網(wǎng)絡(luò)、比較放大以及過載或短路保護(hù)等組合而成。由于串聯(lián)型穩(wěn)壓電源屬線性穩(wěn)壓電路,且調(diào)整管在穩(wěn)壓便。其缺點(diǎn)是功耗大、效率低和允許電網(wǎng)波動(dòng)范圍小。一般串聯(lián)穩(wěn)壓電源允許電網(wǎng)波動(dòng)范圍為(220±22)V。 為了降低功耗,提高效率,引入了開關(guān)型穩(wěn)壓電源。
開關(guān)型穩(wěn)壓電源通常稱之為開關(guān)電源。它有以下:
1、開關(guān)電源是直接對(duì)電網(wǎng)電壓進(jìn)行整流濾波調(diào)整,然后由開關(guān)調(diào)整管進(jìn)行穩(wěn)壓。所以不需要變壓器的。
2、開關(guān)電源一般采用功率半導(dǎo)體器件作為開關(guān),通過控制開關(guān)的占空比調(diào)整輸出電壓。以功率晶體管(GTR)為例,當(dāng)開關(guān)管飽和導(dǎo)通時(shí),集電極和發(fā)射極兩端的壓降接近零,在開關(guān)管截止時(shí),其集電極電流為零,所以功耗小,效率高。效率可高達(dá)70%~95%。而功耗小,散熱器也隨之減小。
3、開關(guān)工作頻率在幾十千赫,所用濾波電容器和電感的容量值較小。因此開關(guān)電源具有重量輕,體積小等特點(diǎn)。
4、由于功耗小,機(jī)內(nèi)溫升低,從而提高了整機(jī)的穩(wěn)定性和可靠性。
電源有分開關(guān)電源與穩(wěn)壓電源,這兩種電源是有區(qū)別的,但也存在著相似之處。
開關(guān)電源是近代普遍推廣的穩(wěn)壓電源,具有效率高、電壓范圍寬,輸出電壓穩(wěn)定等特點(diǎn),現(xiàn)在應(yīng)用比較廣。
比如現(xiàn)在電腦的ATX電源、筆記本電腦電源適配器、打印機(jī)電源、手機(jī)充電器等等。穩(wěn)壓電源是在負(fù)載功率變化時(shí),輸出電壓仍然保持固定的電壓值。開關(guān)電源也是穩(wěn)壓電源,但穩(wěn)壓電源不能直接稱為開關(guān)電源。
穩(wěn)壓電源是使用電子電路輸出電壓達(dá)到穩(wěn)定目的的電源,有串聯(lián)型穩(wěn)壓電源、并聯(lián)型穩(wěn)壓電源、開關(guān)穩(wěn)壓電源。
普通的串聯(lián)穩(wěn)壓電源都安裝電源變壓器,具有輸出電壓穩(wěn)定、波紋小等優(yōu)點(diǎn),但是電壓范圍小,效率低。
并聯(lián)穩(wěn)壓電源輸出電壓特別穩(wěn)定,但是負(fù)載能力很差,只在儀表內(nèi)部做基準(zhǔn)用。
開關(guān)電源的調(diào)整管工作在飽和和截止?fàn)顟B(tài),因而發(fā)熱量小,效率高(75%以上)而且省掉了大體積的變壓器。但開關(guān)直流穩(wěn)壓的輸出的直流上面會(huì)疊加較大的紋波(50mv),在輸出端并接穩(wěn)壓二極管可以改善,另外由于開關(guān)管工作是會(huì)產(chǎn)生很大的尖峰脈沖干擾,也需要在電路中串連磁珠加以改善。
相對(duì)而言直流穩(wěn)壓電源就沒有以上缺陷,它的紋波可以做的很小(15mv以下)。對(duì)于電源效率和安裝體積有要求的地方用開關(guān)直流穩(wěn)壓電源最好,對(duì)于電磁干擾和電源純凈性有要求的地方(例如電容漏電檢測)多選用線性直流穩(wěn)壓電源。另外當(dāng)電路中需要做隔離的時(shí)候現(xiàn)在多數(shù)用DC-DC來做對(duì)隔離部分供電(DC-DC從其工作原理上來說就是開關(guān)直流穩(wěn)壓電源)。開關(guān)直流穩(wěn)壓電源中用到的高頻變壓器可能繞制起來較麻煩。
開關(guān)電源相對(duì)質(zhì)量較輕,體積較小。開關(guān)電源是通過開關(guān)管的打開與關(guān)閉的次數(shù)或時(shí)間,來調(diào)節(jié)輸出功率,效率比線性穩(wěn)壓電源要高,發(fā)熱量相對(duì)要小很多,但是動(dòng)態(tài)響應(yīng)較差,適宜較穩(wěn)定負(fù)載場所。 開關(guān)電源的濾波電容由于工作頻率很高,故對(duì)電網(wǎng)的干擾很大。
直流線性穩(wěn)壓電源相對(duì)較重,濾波電容個(gè)頭大,整體體積大。直流線性穩(wěn)壓電源是調(diào)整管分壓使輸出電壓降低,所以調(diào)整管的負(fù)擔(dān)很重,發(fā)熱量大且效率較低。但是動(dòng)態(tài)響應(yīng)很好,適宜負(fù)載變化較頻繁場所,例如音頻功放機(jī)。
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