穩壓電源電路工作原理知識解析

穩壓電源介紹

幾乎所有基本家用電子電路都需要將未調節的AC轉換為恒定DC，以便操作電子設備。所有設備都有一定的電源限制，這些設備內的電子電路必須能夠在此限制內提供恒定的直流電壓。該DC電源在電壓和電流方面受到調節和限制。但是，如果沒有適當限制，主電源提供的電源可能會波動并且很容易損壞電子設備。這種將未調節的交流電（AC）或電壓轉換為有限的直流（DC）或電壓以使輸出恒定而不管輸入的波動的工作是由穩壓電源電路完成的。

所有有源和無源電子設備都將具有一定的直流工作點（Q點或靜態點），這一點必須通過直流電源來實現。

直流電源實際上轉換為電子系統中的每個階段。因此，所有這些階段的共同要求是直流電源。所有低功率系統都可以使用電池運行。但是，長時間操作設備，電池可能會成本高昂且復雜。使用的最佳方法是采用非穩壓電源 - 變壓器，整流器和濾波器的組合。該圖如下所示。

可調的電源 - 圖

如上圖所示，使用小型降壓變壓器來降低器件所需的電壓水平，以滿足設備的需要。在印度，1 號電源的供應電壓為230伏。變壓器的輸出是脈動正弦交流電壓，在整流器的幫助下轉換為脈動直流。該輸出被提供給濾波器電路，該濾波器電路減少交流波紋，并通過直流分量。但是這里使用調節電源存在某些缺點。

調節電源的缺點

1. 不良調節 - 當負載變化時，輸出不會出現恒定。由于從電源汲取的電流的巨大變化，輸出電壓變化很大。這主要是由于電源的高內阻（> 30歐姆）。

2. 交流電源主要變化 - 交流電源的最大變化是給出或取其額定值的6％。但在某些國家（180-280伏），這個值可能會更高。當該值較高時，它的直流電壓輸出會有很大差異。

3. 溫度變化 - 在電子設備中使用半導體器件可能會導致溫度變化。

直流輸出電壓的這些變化可能導致不準確或不穩定的操作或甚至許多電子電路的故障。例如，在振蕩器中頻率將發生變化，發射器輸出將失真，而在放大器中，工作點將發生偏移，從而導致偏置不穩定。

在電壓調節器的幫助下克服了上述所有問題，該 電壓調節器與未調節的電源配合使用。因此，紋波電壓大大降低。因此，電源變為穩壓電源。

穩壓電源的內部電路還包含某些限流電路，可幫助供電電路免受無意電路的損壞。如今，所有電源都使用IC來減少紋波，增強電壓調節和擴大控制選項。可編程電源也可用于允許遠程操作，這在許多設置中都很有用。

穩壓電源定義

穩壓電源是一種電子電路，設計用于在負載端子上提供預定值的恒定直流電壓，而與交流電源波動或負載變化無關。

穩壓電源 - 方框圖

穩壓電源基本上由普通電源和電壓調節裝置組成，如圖所示。來自普通電源的輸出被饋送到提供最終輸出的電壓調節裝置。無論交流輸入電壓的變化或輸出（或負載）電流的變化如何，輸出電壓都保持恒定。

下圖給出了帶有晶體管串聯調節器作為調節裝置的穩壓電源的完整電路。詳細解釋了電路的每個部分。

變壓器

降壓變壓器用于將電壓從輸入AC降壓到電子設備的所需電壓。根據電子設備規格，通過改變變壓器的匝數比來定制變壓器的輸出電壓。變壓器的輸入為230伏交流電源，輸出提供給全橋整流電路。

全波整流電路

FWR由4個二極管組成，它們將來自晶體管的輸出交流電壓或電流整流到其等效的直流量。顧名思義，FWR會對AC輸入的兩半進行整流。經整流的DC輸出作為濾波器電路的輸入。

濾波電路

濾波器電路用于將FWR的高波紋DC輸出轉換為無波紋直流內容。一個濾波器用于使波形轉變為無紋波。

簡而言之

交流電壓（通常為230 V rms）連接到變壓器，變壓器將交流電壓轉換為所需直流輸出的電平。然后，橋式整流器提供一個全波整流電壓，該電壓最初由一個(或C-L-C)濾波器進行濾波以產生直流電壓。由此產生的直流電壓通常會產生一些紋波或交流電壓變化。調節電路使用該直流輸入來提供一個直流電壓，它不僅具有更小的紋波電壓，而且即使輸入直流電壓稍微變化或連接到輸出直流電壓的負載發生變化，它仍然保持恒定。直流穩壓電源可通過一個分壓器提供。

穩壓電源 - 圖

通常，電子電路的操作需要不止一個直流電壓。如圖所示，單個電源可以提供與使用電壓（或電位）分壓器所需的電壓一樣多的電壓。如圖所示，分壓器是連接在電源輸出端的單個分接電阻。抽頭電阻器可以由兩個或三個串聯連接的電阻器組成。實際上，泄放電阻器也可以用作分壓器。

電源特性

有多種因素決定電源的質量，如負載電壓，負載電流，電壓調節，電源調節，輸出阻抗，紋波抑制等。下面簡要介紹一些特征：

1. 負載調節 - 負載調節或負載效應是負載電流從最小值變為最大值時調節輸出電壓的變化。

負載調節= Vno-load - Vfull-load

Vno-load是指空載時的負載電壓

Vfull-load是指滿載時的負載電壓。

從上面的等式我們可以理解，當Vno負載發生時，負載電阻是無限的，也就是說，out端子是開路的。當負載電阻處于失去電壓調節的最小值時，發生V full-load。

負載調節率= [（V 空載 - V 滿載）/ V 滿載 ] * 100

2. 最小負載電阻 - 電源在額定電壓下提供滿載額定電流時的負載電阻稱為最小負載電阻。

最小負載電阻= V 滿載 / I 滿載

I 滿載，滿載電流的值永遠不會超過電源數據表中提到的值。

3. 源/線調節 - 在框圖中，輸入線電壓的標稱值為230伏，但實際上，交流電源電壓的變化很大。由于該交流電源電壓是普通電源的輸入，因此橋式整流器的濾波輸出幾乎與交流電源電壓成正比。

源調節定義為指定電壓范圍內的穩壓輸出電壓的變化。

4. 輸出阻抗 - 穩壓電源是一種非常堅硬的直流電壓源。這意味著輸出電阻非常小。即使外部負載電阻變化，負載電壓也幾乎沒有變化。理想電壓源的輸出阻抗為零。

5. 紋波抑制 - 電壓調節器可穩定輸出電壓，以防止輸入電壓的變化。紋波等效于輸入電壓的周期性變化。因此，電壓調節器會衰減未調節輸入電壓的紋波。由于電壓調節器使用負反饋，因此失真會與增益相同。

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