最简单的直流稳压电路莫过于由稳压管构成的稳压电路了。
稳压管VS实际上是二极管处于反向击穿状态的特殊应用,其电流-电压特性如图7-4(b)所示。特点是,电压只有很微小的变化ΔUD,可导致电流从IVS1上升至IVS2,变化幅度很大。
稳压电路的最终目的,便是保持输出电压UD2的稳定。导致UD2发生变化的原因有两个方面:一是电源电压变化;二是负载电阻变化。分别说明如下:
(1)电源侧电压变化
以电压升高为例,当输入电压UD
(2)负载侧电阻变化
以负载电阻RL减小为例,当RL减小时,电流IL和IS都增大,压降US也增大,导致输出电压UD2下降,稳压管吸收的电流IVS迅速减小,使流过电阻RS的电流IS减小,RS上的压降ΔU也减小,阻止了UD2的下降,实现了稳压。”
小孙说完,抬头望了望
第一件,你方才的解释,着眼于得到稳定的直流电源,说得很好,但它还有另外的用途。”
“稳压管只能起稳压作用,还能有什么用途呢?”小孙感到新奇。
“从你方才的说明中,可以看出,当电压UD2发生变化时,流过稳压管的电流将发生显著的变化。因此,当需要控制某处的电压时,把被控制的电压作为输入信号,而把稳压管电路内的电流作为输出信号,则该稳压管将是一个十分灵敏的捕捉电压变化的器件。后面我们将看到,在变频器里,常有这样的用法。
第二件,有一种集成稳压器件,其特点如图7-5(a)中之PC所示,它有三个接线端:正极K、负极A和控制极C。
当通过电位器改变C极的电位uC时, K、A间输出的稳定电压可以在(2.5~36)V之间进行调节,如图7-5(b)所示。当电位器的滑动端滑动到最上端,使C极和K极等电位时,输出电压稳定在2.5V。降低C极电位,将使输出电压升高。
如果输入电压UD1不变,则:
uC↓→IPC↓→IS↓
→ΔU↓→UD2↑
可见,改变C极电位uC的大小,也就改变了稳压管吸收电流IS的大小。uC越低, IS越小。这个特点,变频器中也是常用的。我补充完了,你接着说吧。”
线性稳压电源和三端集成稳压器
小孙又拿出了图7-6,然后说:“图(a)所示,是晶体管串联稳压电源的电路,其原理是:
直流电压UD1通过晶体管VT调整后得到稳定的输出电压UD2。其稳压过程是:
当输出电压UD2减小时,运算放大器A的反相端电位下降,输出电位上升,晶体管VT的基极电流IB增加,VT的管压降减小,使输出电压UD2得以稳定。
图(b)所示,是三端集成稳压器的电路,它的使用方法比较简单,稳压效果也较好。”
“说得很好,下面,我们就言归正传,看看开关电源是怎么回事。”
开关电源的原理与优点
张老师拿出了图7-7,然后说:“把线性稳压电源里的晶体管VT从放大状态改变成开关状态,由一个脉宽调制(PWM)电路进行控制。脉冲的频率可以从10kHz到100kHz,甚至更高。要改变其输出电压,不是靠改变VT的管压降来得到,而是使VT处于开关状态,由脉冲系列控制VT的导通和截止,并且靠改变脉冲的占空比D来调节其输出电压,如图7-7(a)的所示:
当输出电压偏低时,加大占空比;而当输出电压偏高时,则减小占空比。