穩(wěn)壓電源的輸出電壓一般是根據(jù)儀器設(shè)備的需要而定的,有的儀器設(shè)備同時(shí)需要幾種不同的電壓。單獨(dú)的穩(wěn)壓電源,其輸出電壓在一定的范圍內(nèi)可以調(diào)節(jié),當(dāng)調(diào)節(jié)范圍較大時(shí),可分幾個(gè)檔位。因此,需要將交流電通過(guò)電源變壓器變換成適當(dāng)幅值的電壓,然后才能進(jìn)行整流等變換,根據(jù)需要,變壓器的次級(jí)線圈一般都為兩組以上選用合適的變壓器將220V±10%的高壓交流電變成需要的低壓交流電,要滿足電源功率和輸出電壓的需要,變壓器選用應(yīng)遵循以下原則:
(1)在220V±15%情況下應(yīng)能確保可靠穩(wěn)定輸出。一般工程上變壓、整流和濾波后的直流電壓可以按下面情況確定:
一是要考慮集成穩(wěn)壓電路一般是要求最小的輸入輸出壓差;二是要考慮橋式整流電路要消耗兩個(gè)二極管正向?qū)ǖ膲航?;三是要留有一定的余量。輸出電壓過(guò)高會(huì)增加散熱量,過(guò)低會(huì)在輸出低壓時(shí)不穩(wěn)定,由此來(lái)確定直流電壓。
(2)變壓器要保留20%以上的電流余量。
整流是將正弦交流電變成脈動(dòng)直流電,主要利用二極管單向?qū)щ娫韺?shí)現(xiàn),整流電路可分為半波整流、全波整流和橋式整流。電源多數(shù)采用橋式整流電路,橋式整流由4個(gè)二極管組成,每個(gè)二極管工作時(shí)涉及兩個(gè)參數(shù):
一是電流,要滿足電源負(fù)載電流的需要,由于橋式整流電路中的4個(gè)二極管是每?jī)蓚€(gè)交替工作,所以,每個(gè)二極管的工作電流為負(fù)載電流的一半;二是反向耐壓,反向電壓要大于可能的最大峰值。
(1)電流負(fù)載ID>?I1
(2)反向耐壓為變壓器最高輸出的峰值VD> V2.
濾波
濾波的作用是將脈動(dòng)直流濾成含有一定紋波的直流電壓,可使用電容、電感等器件,在實(shí)際中多使用大容量的電解電容器進(jìn)行濾波。
圖中C2和C4為低頻濾波電容,可根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理中的有關(guān)公式和電網(wǎng)變化情況,設(shè)計(jì)、計(jì)算其電容量和耐壓值,選定電容的標(biāo)稱值和耐壓值以及電容型號(hào)(一般選取幾百至幾千微法)。
C1和C3為高頻濾波電容,用于消除高頻自激,以使輸出電壓更加穩(wěn)定可靠。通常在0.01μF~0.33μF范圍內(nèi)。
(1)低頻濾波電容的耐壓值應(yīng)大于電路中的最高電壓,并要留有一定的余量;
(2)低頻濾波電容C2選取應(yīng)滿足:C2≥RL1(3~5)2T;
RL為負(fù)載電阻,T為輸入交流電的周期。對(duì)于集成穩(wěn)壓后的濾波電容可以適當(dāng)選用數(shù)百微法即可;
( 3 )工程上低頻電容C 2也可根據(jù)負(fù)載電流的值來(lái)確定整流后的濾波電容容量,即:
C2≥(IL/50mA)×100uF.
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穩(wěn)壓
經(jīng)過(guò)整流和濾波后的直流電壓是一個(gè)含有紋波并隨著交流電源電壓的波動(dòng)和負(fù)載的變化而變化的不穩(wěn)定的直流電壓,電壓的不穩(wěn)定會(huì)引起儀器設(shè)備工作不穩(wěn)定,有時(shí)甚至無(wú)法正常工作。為此在濾波后要加穩(wěn)壓電路,以保障輸出電壓的平穩(wěn)性。穩(wěn)壓方式有分立元件組成的穩(wěn)壓電路和集成穩(wěn)壓電路。
分立元件組成的穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓方式有串聯(lián)穩(wěn)壓、并聯(lián)穩(wěn)壓和開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓等,其中較常用的是串聯(lián)穩(wěn)壓方式。
(1)串聯(lián)穩(wěn)壓電路
串聯(lián)穩(wěn)壓電路工作框圖如圖2所示,它由采樣電路、基準(zhǔn)電壓電路、比較放大電路和調(diào)整電路組成。
隨著集成工藝技術(shù)的廣泛使用,穩(wěn)壓電路也被集成在一塊芯片上,稱為三端集成穩(wěn)壓器,它具有使用安全、可靠、方便且價(jià)格低的優(yōu)點(diǎn)。
三端穩(wěn)壓器按輸出電壓方式可分為四大類:
①固定輸出正穩(wěn)壓器7800系列,如7805穩(wěn)壓值為+5V.
②固定輸出負(fù)穩(wěn)壓器7900系列。
③可調(diào)輸出正穩(wěn)壓器LM117、LM217、LM317及LM123、LM140、LM138、LM150等。
④可調(diào)輸出負(fù)穩(wěn)壓器L M 1 3 7、L M 2 3 7、LM337等。
直流穩(wěn)壓電源一般都要加裝保險(xiǎn)和散熱片
保險(xiǎn)是用來(lái)保證電源安全工作的重要器件,保險(xiǎn)能實(shí)現(xiàn)在電源輸出短路或超載時(shí)自動(dòng)切斷電路,從而保證電源的安全。散熱片作用是對(duì)集成穩(wěn)壓電路進(jìn)行散熱,確保集成穩(wěn)壓器工作時(shí)溫度不超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值。
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