線性穩(wěn)壓電源深剖析,小器件為何有大作用
發(fā)布時(shí)間:2017-02-08 責(zé)任編輯:susan
【導(dǎo)讀】根據(jù)調(diào)整管的工作狀態(tài),我們常把穩(wěn)壓電源分成兩類:線性穩(wěn)壓電源和開關(guān)穩(wěn)壓電源。此外,還有一種使用穩(wěn)壓管的小電源。這里說(shuō)的線性穩(wěn)壓電源,是指調(diào)整管工作在線性狀態(tài)下的直流穩(wěn)壓電源。
調(diào)整管工作在線性狀態(tài)下,可這么來(lái)理解:RW(見下面的分析)是連續(xù)可變的,亦即是線性的。而在開關(guān)電源中則不一樣,開關(guān)管(在開關(guān)電源中,我們一般把調(diào)整管叫做開關(guān)管)是工作在開、關(guān)兩種狀態(tài)下的:開——電阻很??;關(guān)——電阻很大。工作在開關(guān)狀態(tài)下的管子顯然不是線性狀態(tài)。
線性穩(wěn)壓電源是比較早使用的一類直流穩(wěn)壓電源。線性穩(wěn)壓直流電源的特點(diǎn)是:輸出電壓比輸入電壓低;反應(yīng)速度快,輸出紋波較??;工作產(chǎn)生的噪聲低;效率較低(現(xiàn)在經(jīng)??吹腖DO就是為了解決效率問(wèn)題而出現(xiàn)的);發(fā)熱量大(尤其是大功率電源),間接地給系統(tǒng)增加熱噪聲。
工作原理:我們先用下圖來(lái)說(shuō)明線性穩(wěn)壓電源調(diào)節(jié)電壓的原理。
如下圖所示,可變電阻RW跟負(fù)載電阻RL組成一個(gè)分壓電路,輸出電壓為:
Uo=Ui×RL/(RW+RL),因此通過(guò)調(diào)節(jié)RW的大小,即可改變輸出電壓的大小。請(qǐng)注意,在這個(gè)式子里,如果我們只看可調(diào)電阻RW的值變化,Uo的輸出并不是線性的,但如果把RW和RL一起看,則是線性的。還要注意,我們這個(gè)圖并沒(méi)有將RW的引出端畫成連到左邊,而畫在右邊。雖然這從公式上看并沒(méi)有什么區(qū)別,但畫在右邊,卻正好反映了“采樣”和“反饋”的概念----實(shí)際中的電源,絕大部分都是工作在采樣和反饋的模式下的,使用前饋方法很少,或就是用了,也只是輔助方法而已。
讓我們繼續(xù):如果我們用一個(gè)三極管或者場(chǎng)效應(yīng)管,來(lái)代替圖中的可變阻器,并通過(guò)檢測(cè)輸出電壓的大小,來(lái)控制這個(gè)“變阻器”阻值的大小,使輸出電壓保持恒定,這樣我們就實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)壓的目的。這個(gè)三極管或者場(chǎng)效應(yīng)管是用來(lái)調(diào)整電壓輸出大小的,所以叫做調(diào)整管。
像圖1所示的那樣,由于調(diào)整管串聯(lián)在電源跟負(fù)載之間,所以叫做串聯(lián)型穩(wěn)壓電源。相應(yīng)的,還有并聯(lián)型穩(wěn)壓電源,就是將調(diào)整管跟負(fù)載并聯(lián)來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓,典型的基準(zhǔn)穩(wěn)壓器TL431就是一種并聯(lián)型穩(wěn)壓器。所謂并聯(lián)的意思,就是象圖2中的穩(wěn)壓管那樣,通過(guò)分流來(lái)保證衰減放大管射極電壓的“穩(wěn)定”,也許這個(gè)圖并不能讓你一下子看出它是“并聯(lián)”的,但細(xì)心一看,確實(shí)如此。不過(guò),大家在此還要注意一下:此處的穩(wěn)壓管,是利用它的非線性區(qū)工作的,因此,如果認(rèn)為它是一個(gè)電源,它也是一個(gè)非線性電源。為了便于大家理解,回頭我們找一個(gè)理適合的圖來(lái)看,直到可以簡(jiǎn)明地看懂為止。
由于調(diào)整管相當(dāng)于一個(gè)電阻,電流流過(guò)電阻時(shí)會(huì)發(fā)熱,所以工作在線性狀態(tài)下的調(diào)整管,一般會(huì)產(chǎn)生大量的熱,導(dǎo)致效率不高。這是線性穩(wěn)壓電源的一個(gè)最主要的一個(gè)缺點(diǎn)。想要更詳細(xì)的了解線性穩(wěn)壓電源,請(qǐng)參看模擬電子線路教科書。這里我們主要是幫助大家理清這些概念以及它們之間的關(guān)系。
線性穩(wěn)壓電源工作原理詳解
圖1
一般來(lái)說(shuō),線性穩(wěn)壓電源由調(diào)整管、參考電壓、取樣電路、誤差放大電路等幾個(gè)基本部分組成。另外還可能包括一些例如保護(hù)電路,啟動(dòng)電路等部分。下圖是一個(gè)比較簡(jiǎn)單的線性穩(wěn)壓電源原理圖(示意圖,省略了濾波電容等元件),取樣電阻通過(guò)取樣輸出電壓,并與參考電壓比較,比較結(jié)果由誤差放大電路放大后,控制調(diào)整管的導(dǎo)通程度,使輸出電壓保持穩(wěn)定。
線性穩(wěn)壓電源工作原理詳解
圖2
常用的線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電源芯片有:78XX系列(正電壓型),79XX系列(負(fù)電壓型)(實(shí)際產(chǎn)品中,XX用數(shù)字表示,XX是多少,輸出電壓就是多少。例如7805,輸出電壓為5V);LM317(可調(diào)正電壓型),LM337(可調(diào)負(fù)電壓型);1117(低壓差型,有多種型號(hào),用尾數(shù)表示電壓值。如1117-3.3為3.3V,1117-ADJ為可調(diào)型)。
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