什么是直流穩(wěn)壓電源？有哪些應(yīng)用種類？

能為負載提供穩(wěn)定直流電源的電子裝置。直流穩(wěn)壓電源的供電電源大都是交流電源，當(dāng)交流供電電源的電壓或負載電阻變化時，穩(wěn)壓器的直流輸出電壓都會保持穩(wěn)定。 直流穩(wěn)壓電源隨著電子設(shè)備向高精度、高穩(wěn)定性和高可靠性的方向發(fā)展，對電子設(shè)備的供電電源提出了高的要求。

當(dāng)今社會人們極大的享受著電子設(shè)備帶來的便利，但是任何電子設(shè)備都有一個共同的電路--電源電路。大到超級計算機、小到袖珍計算器，所有的電子設(shè)備都必須在電源電路的支持下才能正常工作。當(dāng)然這些電源電路的樣式、復(fù)雜程度千差萬別。超級計算機的電源電路本身就是一套復(fù)雜的電源系統(tǒng)。通過這套電源系統(tǒng)，超級計算機各部分都能夠得到持續(xù)穩(wěn)定、符合各種復(fù)雜規(guī)范的電源供應(yīng)。袖珍計算器則是簡單多的電池電源電路。不過你可不要小看了這個電池電源電路，比較新型的電路完全具備電池能量提醒、掉電保護等高級功能?？梢哉f電源電路是一切電子設(shè)備的基礎(chǔ)，沒有電源電路就不會有如此種類繁多的電子設(shè)備。由于電子技術(shù)的特性，電子設(shè)備對電源電路的要求就是能夠提供持續(xù)穩(wěn)定、滿足負載要求的電能，而且通常情況下都要求提供穩(wěn)定的直流電能。提供這種穩(wěn)定的直流電能的電源就是直流穩(wěn)壓電源。直流穩(wěn)壓電源在電源技術(shù)中占有十分重要的地位。另外，很多電子愛好者初學(xué)階段首先遇到的就是要解決電源問題，否則電路無法工作、電子制作無法進行，學(xué)習(xí)就無從談起。

穩(wěn)壓電源的分類方法繁多，按輸出電源的類型分有直流穩(wěn)壓電源和交流穩(wěn)壓電源;按穩(wěn)壓電路與負載直流穩(wěn)壓電源的連接方式分有串聯(lián)穩(wěn)壓電源和并聯(lián)穩(wěn)壓電源;按調(diào)整管的工作狀態(tài)分有線性穩(wěn)壓電源和開關(guān)穩(wěn)壓電源;按電路類型分有簡單穩(wěn)壓電源和反饋型穩(wěn)壓電源，等等。如此繁多的分類方式往往讓初學(xué)者摸不著頭腦，不知道從哪里入手。其實應(yīng)該說這些看似繁多的分類方法之間有著一定的層次關(guān)系，只要理清了這個層次自然可以分清楚電源的種類了。既然我們談的是穩(wěn)壓電源的分類，那么首先就應(yīng)該清楚電源的輸出是什么，是輸出直流電還是輸出交流電。這樣第一個層次就出來了，首先應(yīng)該根據(jù)電源的輸出類型來分類。接下來的分類就要麻煩一些，可以按穩(wěn)壓電路與負載的連接方式分類，也可以按調(diào)整管的工作狀態(tài)分類。其實了解一下我們身邊的電子設(shè)備會發(fā)現(xiàn)實際應(yīng)用中穩(wěn)壓電源有兩個區(qū)別很大的種類，一種是各種比較簡單的電子設(shè)備中廣泛使用的線性穩(wěn)壓電源，比如收音機、小型音響等;一種是各種復(fù)雜電子設(shè)備中廣泛使用的開關(guān)穩(wěn)壓電源，比如大屏幕彩電、微型計算機等。這樣看來第二個層次的分類我們可以根據(jù)調(diào)整管的工作狀態(tài)來分類。接下來的第三個層次的分類就是根據(jù)穩(wěn)壓電路與負載的連接方式來分類。再往下面細分由于各種不同的電路特性相差太大，就不好一概而論，應(yīng)該根據(jù)每一個具體類別的特性進行分類區(qū)分了。直流穩(wěn)壓電源可以分類兩類，包括線性和開關(guān)型。

一、直流穩(wěn)壓電源的定義和分類

直流穩(wěn)壓電源也被稱為直流穩(wěn)壓器。如果交流電源電壓或輸出負載的電阻發(fā)生變化，穩(wěn)壓器的直接輸出電壓可以保持穩(wěn)定。穩(wěn)壓器的參數(shù)包括電壓穩(wěn)定性、紋波系數(shù)和響應(yīng)速度。其中第一個參數(shù)表示輸入電壓的變化對輸出電壓的影響。紋波系數(shù)表示在額定工作條件下輸出電壓的交流分量的大小;第二個表示在輸入電壓或輸入負載發(fā)生重大變化時，電壓恢復(fù)到正常值所需的時間。直流穩(wěn)壓電源分為兩種類型：連續(xù)導(dǎo)通型和開關(guān)型。前者利用工頻變壓器將單相或三相交流電壓變?yōu)楹侠碇?，然后通過整流和濾波接收不穩(wěn)定的直流電源，再通過穩(wěn)壓電路接收穩(wěn)定的電壓(或電流)。

這樣的電源電路簡單，紋波低，相互干擾小，但它的體積大，功耗高，效率低(通常低于40% ~ 60%)。后者通過改變穩(wěn)壓元件(或開關(guān))的開/關(guān)比率來調(diào)節(jié)輸出電壓，以實現(xiàn)電壓穩(wěn)定。這類電源的功耗低，效率可達到85%左右，但其缺點是紋波高，相互干擾大。為此，自20世紀(jì)80年代以來，它得到了迅速發(fā)展。

穩(wěn)壓直流電源可分為：

1)受控整流型。通過改變晶閘管的啟動時間來調(diào)整輸出電壓。

(2)斬波型。輸入的是不穩(wěn)定的直流電壓，通過改變開關(guān)電路的通斷比獲得單一的脈沖直流電流，然后經(jīng)過濾波獲得穩(wěn)定的直流電壓。

(3) 逆變器型。不穩(wěn)定的直流電壓首先由逆變器轉(zhuǎn)換為高頻交流電，然后進行轉(zhuǎn)換、整流和濾波，最后從新的直流輸出電壓中采樣，控制逆變器的頻率，達到穩(wěn)定直流輸出電壓的目的。

二、穩(wěn)壓直流電源的應(yīng)用

穩(wěn)壓交流電源用于穩(wěn)定和保護現(xiàn)代高科技產(chǎn)品，如計算機及其外圍設(shè)備、醫(yī)療電子儀器、通信和傳輸設(shè)備、工業(yè)電子設(shè)備、自動生產(chǎn)線等。

直流穩(wěn)壓電源廣泛用于國防、科研、大專院校、實驗室、工礦企業(yè)、電解、電鍍、充電設(shè)備等的直流電源。

(1)可適用于各種電子設(shè)備的老化，如PCB板的老化、家用電器的老化、各種電腦產(chǎn)品的老化、CCFL的老化、燈管的老化。

(2)用于需要自動開/關(guān)時間和自動記錄周期數(shù)的電子元件的老化和測試。

(3)電解電容的老化

(4)需要進行電阻、繼電器、電機和其他測試。

(5)整機要求高;電子元件的性能測試和常規(guī)測試。

直流穩(wěn)壓電源有哪些用途和功能介紹描述

什么是直流穩(wěn)壓電源

直流穩(wěn)壓電源能為負載提供穩(wěn)定直流電源的電子裝置。直流穩(wěn)壓電源的供電電源大都是交流電源，當(dāng)交流供電電源的電壓或負載電阻變化時，穩(wěn)壓器的直流輸出電壓都會保持穩(wěn)定。

直流穩(wěn)壓電源的工作原理

直流穩(wěn)壓電源是一種將220V工頻交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)壓輸出的直流電壓的裝置，它需要經(jīng)過變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四個環(huán)節(jié)才能完成。 四個環(huán)節(jié)的工作原理如下：

(1)電源變壓器：是降壓變壓器，它將電網(wǎng)220V交流電壓變換成符合需要的交流電壓，并送給整流電路，變壓器的變比由變壓器的副邊電壓確定。

(2)整流濾波電路：整流電路將交流電壓Ui變換成脈動的直流電壓。再經(jīng)濾波電路濾除較大的紋波成分，輸出紋波較小的直流電壓U1。常用的整流濾波電路有全波整流濾波、橋式整流濾波等。

(3)濾波電路：可以將整流電路輸出電壓中的交流成分大部分加以濾除，從而得到比較平滑的直流電壓各濾波電容C滿足RL-C=(3~5)T/2，或中T為輸入交流信號周期，RL為整流濾波電路的等效負載電阻。

(4)穩(wěn)壓電路：穩(wěn)壓電路的功能是使輸出的直流電壓穩(wěn)定，不隨交流電網(wǎng)電壓和負載的變化而變化。常用的集成穩(wěn)壓器有固定式三端穩(wěn)壓器與可調(diào)式三端穩(wěn)壓器。常用可調(diào)式正壓集成穩(wěn)壓器有CW317(LM317)系列，它們的輸出電壓從1.25V-37伏可調(diào)，最簡的電路外接元件只需一個固定電阻和一只電位器。其芯片內(nèi)有過渡、過熱和安全工作區(qū)保護，最大輸出電流為1.5A。其典型電路如下圖，其中電阻R1與電位器R2組成輸出電壓調(diào)節(jié)器，輸出電壓Uo的表達式為：Uo=1.25(1+R2/R1)式中R1一般取120-240歐姆，輸出端與調(diào)整端的壓差為穩(wěn)壓器的基準(zhǔn)電壓(典型值為1.25V)。

電路中，D5、D6和C1共同組成全波整流濾波電路，將輸入的交流電轉(zhuǎn)換成直流電;Q1、Q2組成一達林頓射隨電路，Q1稱為調(diào)整管，Q2稱為推動管，為負載供電;Q3、D8、R2、R3、RW1共同組成輸出電壓取樣負反饋電路，Q3稱為采樣放大管，D8稱為基準(zhǔn)穩(wěn)壓管，此部分用于穩(wěn)定輸出電壓;Q4、R5組成輸出電流取樣電路，為輸出提供過流保護;C5為輸出濾波電容。由于調(diào)整管和負載相對于輸入而言呈串連的關(guān)系，故這種電源稱為串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源。

直流穩(wěn)壓電源有哪些用途_直流穩(wěn)壓電源的功能介紹

圖1 直流穩(wěn)壓電源電原理圖

220V 交流電經(jīng)電源變壓器降壓為低壓交流電后，經(jīng)由D5、D6、C1組成的全波整流濾波電路整流濾波變成直流電，輸送給達林頓射隨電路，最后由射隨電路向負載提供直流電壓VO，該電壓VO的大小由基準(zhǔn)電壓VREF和采樣支路的分壓比決定。當(dāng)輸出電壓VO由于某種原因瞬時升高時，輸出電壓取樣電路的Q3的集電極電流就會增大，導(dǎo)致射隨電路的基極電流下降，調(diào)整管的內(nèi)阻增大，管壓降增加，輸出電壓VO降低;當(dāng)輸出電壓VO瞬時降低時，輸出電壓取樣電路的Q3的集電極電流就會減小，射隨電路的基極電流就會增加，管壓降減小，從而使輸出電壓VO也跟著升高;上述過程使得輸出電壓穩(wěn)定在某個電壓值上，從而實現(xiàn)穩(wěn)壓。通過調(diào)節(jié)RW1 ，可以改變輸出電壓值的大小。

當(dāng)負載電流超過額定輸出電流時，在R5上的壓降將使Q4導(dǎo)通，迫使射隨電路的偏置電壓減小，內(nèi)阻增加，管壓降增加，則射隨電路的輸出電流被限制，輸出電壓也降低，從而起到過流保護作用，這種結(jié)構(gòu)屬于限流型保護電路。

輸入的 220V交流電壓經(jīng)過變壓器降壓后，經(jīng)整流二極管整流后輸出為脈動直流電壓，具有較大的電壓紋波，經(jīng)過電容C1、C2、 C3平滑濾波后輸出電壓較為平穩(wěn)，再輸入到穩(wěn)壓電路，就可在輸出端得到一個穩(wěn)定的、電壓紋波很小的直流穩(wěn)壓電源。

直流穩(wěn)壓電源的用途

直流穩(wěn)壓電源廣泛應(yīng)用于國防、科研、大專院校、實驗室、工礦企業(yè)、電解、電鍍、充電設(shè)備等的直流供電。

(1)可用于各種電子設(shè)備老化，如PCB板老化，家電老化，各類IT產(chǎn)品老化，CCFL老化，燈管老化

(2)適用于需要自動定時通、斷電，自動記周期數(shù)的電子元件的老化、測試

(3)電解電容器脈沖老練

(4)電阻器，繼電器，馬達等測試?yán)暇?

(5)整機老練;電子元器件性能測試，例行試驗。

直流穩(wěn)壓電源的作用

直流穩(wěn)壓電源在日常生產(chǎn)生活中發(fā)揮著非常大的作用，相比各個電子設(shè)備內(nèi)的機內(nèi)電源來說，直流穩(wěn)壓電源有著非常大的優(yōu)越性，電子設(shè)備內(nèi)的機內(nèi)電源放電不穩(wěn)定，會對電子設(shè)備造成一定的影響，下面儀器儀表世界網(wǎng)的專家來給大家介紹一下直流穩(wěn)壓電源的重要作用。

大部分電子設(shè)各的機內(nèi)電源的功能都是通過單向?qū)щ娦栽骷⒔涣髯儞Q為直流，并用儲能元器件組成的各種濾波電路濾除直流中的脈動成分，但這些功能仍不能滿足一些電子設(shè)備對直流穩(wěn)壓電源的要求，這樣會對電子設(shè)備的工作造成不良影響，其影響有以下幾方面：

1、輸入電壓范圍的影響，當(dāng)輸入電壓過高時，會使某些元器件所加電壓過高或消耗功率過大而損壞，當(dāng)輸入電壓過低時，又會使某些元器件性能下降，甚至不能工作。

2、電壓不穩(wěn)定的影響，例如，示波器的電源必需穩(wěn)定，以保證光點的偏轉(zhuǎn)靈敏度、掃描時間等的準(zhǔn)確;又如，數(shù)字電壓表中要求內(nèi)部有極精確的穩(wěn)定電源，以保證電壓/數(shù)字的轉(zhuǎn)換精度。

3、輸出端過電壓的影響，例如，直流穩(wěn)壓電源輸出電壓超越集成電路額定電壓的30%以上時，可能造成集成電路大量損壞。

4、短暫停電的影響，例如，市話通信不能瞬時停電，否則全局通信中斷，造成重大事故;又如，計算機等采用交流供電時，要采用交流不間斷電源。

由此可見直流穩(wěn)壓電源在電子設(shè)備中的作用有多么重要，能徹底的消滅這些影響，電子設(shè)備的工作過程中發(fā)揮了非常大的維護作用。