2019年4月21日星期日

直流穩壓電源制作


  直流穩壓電源的設計一般包括變壓、整流、濾波、穩壓四個基本環節。為了提高電源的質量及其可靠性,需對電源輸出電壓進行采樣、比較、放大,電池測試儀並用此誤差放大信號來調節其輸入電壓,使得負載變化時輸出電壓保持穩定。

  此外,為了提高電源的使用安全性能,需設計簡單可靠的過壓過流保護電路,防止電壓電流過大時損壞負載元件。以下將從電源主電路、控制電路、保護電路設計等3個方面簡要介紹直流穩壓電源的制作方法。

  A、主電路設計

  主電路部分設計主要包括電源變壓器、整流電路、濾波電路、穩壓電路設計。變壓器把高壓交流電變為所需要的低壓交流電;整流器把交流電變為脈動直流電;濾波器濾除直流中的交流成分;穩壓器把波動較大的直流電壓變為穩定的直流電壓輸出。

  變壓器的工直流微歐姆計作原理是基於電磁感應定律進行電壓、電流、阻抗變換。在直流穩壓電源設計中,電源變壓器一般是將單相工頻交流220V電壓轉換成電壓較低的交流電以滿足後續電路的需要。根據電路所要求輸出的直流電壓和電流值來確定電源變壓器次邊的抽頭個數和各個抽頭應輸出的電壓和功率。此外,為了減小電源變壓器的體積和重量,宜選用高頻電源變壓器。

  利用二極管的單向導電性將交流電壓變換為單向直流電源供應器的直流電壓稱之為整流。實際設計中應根據所制作電源要求的輸出精度和質量特性選擇合理的整流方式。

  直流穩壓電源設計中一般利用電感、電容等儲能元件兩端電壓不能突變的特性對交流電壓進行濾波,從而交流電源供應器輸出波動較小的直流電。通過濾波輸出的直流電仍含有較多的交流成分,因此不能直接加在負載兩端,需對其進行穩壓。穩壓管反向擊穿時,在一定的電流範圍內表現出穩壓特性,因此可用來穩定直流輸出電壓。然而其電源穩定性較差,輸出精度較低,因此一般選用輸出穩定可靠的三端集成穩壓器,在滿足電源設計要求的前提下還可縮短設計周期、降低設計成本。

  B、控制電路設計

  僅有以上四個基本環節組成的穩壓電源帶載能力較差,當負載電流增大時輸出電壓會降低,不能滿足大多數電子元件工作的電源要求。一般通過閉環反饋控制和擴大輸出電流來提高電源性能。

  為了保證電源的輸出電壓不會隨著負載的變化而變化,應使電源自身具有反饋調節能力。

  當負載兩端電壓發生變化時,電阻網絡日本NF儀器的采樣電壓隨之改變,將此采樣的電壓值與給定的基准電壓進行比較,並將此微弱的誤差信號進行放大進而調節控制元件的工作狀態,從而調節負載兩端的電壓,使其保持穩定。控制元件應選用工作狀態可調節的元件,如三極管,其發射極電流會隨著基極電流的變化而改變,因此通過控制三極管基極的電壓即可調節三級管的導通程度,從而可調節電路的輸出電壓使其滿足要求。

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