什么是直流穩(wěn)壓電源

stabilized voltage supply是穩(wěn)壓電源的英文名，這是一種能夠?yàn)樨?fù)載設(shè)備提供穩(wěn)定的交流電源或者直流電源的電子裝置，由此我們知道穩(wěn)壓電源的兩大分類分別是交流穩(wěn)壓電源跟直流穩(wěn)壓電源。其中，直流穩(wěn)壓電源就是指能夠?yàn)樨?fù)載裝置提供直流電源的一種電子裝置，本文將重點(diǎn)來(lái)為大家介紹這種穩(wěn)壓電源，在接下來(lái)的文章中，小編將會(huì)從直流穩(wěn)壓電源的分類及兩種具體的直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)來(lái)介紹，相信對(duì)大家學(xué)習(xí)穩(wěn)壓電源的相關(guān)知識(shí)是很有幫助的!

直流穩(wěn)壓電源有時(shí)候又被稱作直流穩(wěn)壓器，它的供電電壓基本上都是交流電壓，不管交流供電電源的電壓或是負(fù)載電阻發(fā)生任何變化，穩(wěn)壓器的直流輸出電壓都會(huì)始終保持穩(wěn)定狀態(tài)。穩(wěn)壓器的參數(shù)有紋波系數(shù)、響應(yīng)速度和電壓穩(wěn)定度等等。

直流穩(wěn)壓電源從工作方式上可分為：

①可控整流型。用改變晶閘管的導(dǎo)通時(shí)間來(lái)調(diào)整輸出電壓。

②斬波型。輸入是不穩(wěn)定的直流電壓，以改變開關(guān)電路的通斷比得到單向脈動(dòng)直流，再經(jīng)濾波后得到穩(wěn)定直流電壓。

③變換器型。不穩(wěn)定直流電壓先經(jīng)逆變器變換成高頻交流電，再經(jīng)變壓、整流、濾波后，從所得新的直流輸出電壓取樣，反饋控制逆變器工作頻率，達(dá)到穩(wěn)定輸出直流電壓的目的。

經(jīng)整流濾波后輸出的直流電壓，雖然平滑程度較好，但其穩(wěn)定性仍比較差。經(jīng)整流濾波后的直流電壓必須采取一定的穩(wěn)壓措施才能適合電子設(shè)備的需要。常用的直流穩(wěn)壓電路有并聯(lián)型和串聯(lián)型穩(wěn)壓電路兩種類型。

下面介紹硅穩(wěn)壓管并聯(lián)穩(wěn)壓電源和晶體管并聯(lián)穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)方案。

一、硅穩(wěn)壓管并聯(lián)穩(wěn)壓電源

1、電路原理分析

圖3-1-1是硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電源。其中D1是穩(wěn)壓二極管，R1是限流電阻，R2是負(fù)載。由于D1與R2是并聯(lián)，所以稱并聯(lián)穩(wěn)壓電路。此電路必須接在整流濾波電路之后，上端為正下端為負(fù)。由于穩(wěn)壓管D1反向?qū)〞r(shí)兩端的電壓總保持固定值，所以在一定條件下R2兩端的電壓值也能夠保持穩(wěn)定。

下面我們來(lái)分析一下具體工作原理：

假設(shè)設(shè)輸入電壓為UI，當(dāng)某種原因?qū)е耈I升高時(shí)，UD1相應(yīng)升高，有穩(wěn)壓管的特性可知UD1上升很小都會(huì)造成ID1急劇增大，這樣流過(guò)R1上的IR1電流也增大，R1兩端的電壓UR1會(huì)上升，R1就分擔(dān)了極大一部分UI升高的值，UD1就可以保持穩(wěn)定，達(dá)到負(fù)載上電壓UR2 保持穩(wěn)定的目的。這個(gè)過(guò)程可用下面的變化關(guān)系圖表示：

UI↑→UD1↑→ID1↑→IR1↑→UR1↑→UD1↓

相反的，如果UI下降時(shí)，可用下面的變化關(guān)系圖表示：

UI↓→UD1↓→ID1↓→IR1↓→UR1↓→UD1↑

通過(guò)前面的分析可以看出，硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路中，D1負(fù)責(zé)控制電路的總電流，R1負(fù)責(zé)控制電路的輸出電壓，整個(gè)穩(wěn)壓過(guò)程由D1和R1共同作用完成。

2、元件選擇

下面我們來(lái)看看已知負(fù)載電壓UR1和負(fù)載電流IR1時(shí)如何設(shè)計(jì)硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電源。

(1)初選穩(wěn)壓管D1

一般情況下，可以按照UD1=UR2和ID1≈(IR2)max來(lái)初步選定穩(wěn)壓管D1，如果負(fù)載有可能開路則應(yīng)選擇(ID1)max≈(2-3)(IR2)max，這是因?yàn)楫?dāng)負(fù)載時(shí)所有電流全部都會(huì)流過(guò)D1，所以ID1應(yīng)該適當(dāng)選擇大一點(diǎn)。。

(2)選定輸入電壓

一般可選擇UI=(2-3)UR2

(3)選定限流電阻R1

R1=(UI-UR2)/(ID1+IR2)

但是需要考慮兩種極限情況：

當(dāng)UI最大，且負(fù)載開路時(shí)(即IR2=0)，流過(guò)D1的電流最大。為了不超過(guò)D1的最大允許電流(ID1)max，需要有足夠大的電流電阻，否則會(huì)燒壞D1。則R1需要滿足：

當(dāng)UI最小，且負(fù)載電流最大時(shí)，流過(guò)D1的電流最小。為了保證此時(shí)D1能夠工作在擊穿區(qū)起到穩(wěn)壓的作用，要有一定的電流流過(guò)D1，一般取5mA-10mA。則R1需要滿足：

R1((UI)min-UR2)/(ID1+(IR2)max)

R1>((UI)max-UR2)/ ID1)max

限流電阻R1的值應(yīng)該在上面兩個(gè)公式的范圍內(nèi)選擇。

(4)檢查電路穩(wěn)定度

電路穩(wěn)定度需要根據(jù)實(shí)際電路的要求來(lái)確定，如果穩(wěn)定度不夠，可以適當(dāng)增加R1和UI，還可以選擇動(dòng)態(tài)電阻r比較小的穩(wěn)壓管。