電路穩(wěn)壓器的工作原理

穩(wěn)壓利用電路的調(diào)整作用使輸出電壓穩(wěn)定的過程稱為穩(wěn)壓。

穩(wěn)壓電路在輸入電壓、負(fù)載、環(huán)境溫度、電路參數(shù)等發(fā)生變化時(shí)仍能保持輸出電壓恒定的電路。這種電路能提供穩(wěn)定的直流電源，廣為各種電子設(shè)備所采用。

電路穩(wěn)壓器的基本組成

調(diào)整元件、基準(zhǔn)電壓電路、取樣電路、比較放大電路

穩(wěn)壓電源分類穩(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；

開關(guān)型電路穩(wěn)壓器電路解析

穩(wěn)壓電路與負(fù)載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(shí)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(gè)層次自然可以分清楚電源的種類了。

開關(guān)型穩(wěn)壓電源的原理可用圖1的電路加以說明。它由調(diào)整管、濾波電路、比較器、三角波發(fā)生器、比較放大器和基準(zhǔn)源等部分構(gòu)成。

圖1開關(guān)型穩(wěn)壓電源原理圖

三角波發(fā)生器通過比較器產(chǎn)生一個(gè)方波vB，去控制調(diào)整管的通斷。當(dāng)調(diào)整管導(dǎo)通時(shí)，向電感充電。當(dāng)調(diào)整管截止時(shí)，必須給電感中的電流提供一個(gè)泄放通路。續(xù)流二極管D即可起到這個(gè)作用，有利于保護(hù)調(diào)整管。根據(jù)電路圖的接線，當(dāng)三角波的幅度小于比較放大器的輸出時(shí)，比較器輸出高電平，（輸出波形中電位水平高于高電平最小值的部分，對方波而言，相當(dāng)方波存在的部分）。對應(yīng)調(diào)整管的導(dǎo)通時(shí)間為反之為低電平，（輸出波形中電位水平低于低電平最大值的部分，對方波而言，相當(dāng)方波不存在的部分）。對應(yīng)調(diào)整管的截止時(shí)間為toff。

為了穩(wěn)定輸出電壓，應(yīng)按電壓負(fù)反饋方式引入反饋，以確定基準(zhǔn)源和比較放大器的連線。設(shè)輸出電壓增加，F(xiàn)VO增加，比較放大器的輸出VF減小，比較器方波輸出toff增加，調(diào)整管導(dǎo)通時(shí)間減小，輸出電壓下降。起到了穩(wěn)壓作用。

各點(diǎn)波形見圖2。由于調(diào)整管發(fā)射極輸出為方波，有濾波電感的存在，使輸出電流iL為鋸齒波，趨于平滑。輸出則為帶紋波的直流電壓。

忽略電感的直流電阻，輸出電壓VO即為vE的平均分量。于是有q稱為占空比，方波高電平的時(shí)間占整個(gè)周期的百分比。在輸入電壓一定時(shí)，輸出電壓與占空比成正比，可以通過改變比較器輸出方波的寬度（占空比）來控制輸出電壓值。這種控制方式稱為脈沖寬度調(diào)制（pWM）。

圖2開關(guān)電源波形圖

由以上分析可以得出如下結(jié)論：

1．調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)，功耗大大降低，電源效率大為提高；

2．調(diào)整管在開關(guān)狀態(tài)下工作，為得到直流輸出，必須在輸出端加濾波器；

3．可通過脈沖寬度的控制方便地改變輸出電壓值；

4．在許多場合可以省去電源變壓器；

5．由于開關(guān)頻率較高，濾波電容和濾波電感的體積可大大減小。