穩(wěn)壓電路直流穩(wěn)壓原理

圖1為典型的直流穩(wěn)壓器的框圖。交流輸入電壓e1由變壓器Tp變成電壓e2,經(jīng)整流、濾波

后向調(diào)整電路（穩(wěn)壓電路）輸送一個不穩(wěn)定的脈動的直流電壓

在輸入直流電壓和負(fù)載之間串聯(lián)入一個三極管，用三極管的管壓降代替穩(wěn)壓二極管電路中的穩(wěn)壓電阻R。當(dāng)

開關(guān)型穩(wěn)壓電路具有體積小、效率高的特點(diǎn)。線性電源的效率為30%～55%；而開關(guān)穩(wěn)壓

器可達(dá)60%～85%，而且可以省去工頻變壓器和巨大的散熱器，體積和重量都大為減小。這種電路已在各種電子設(shè)備中獲得廣泛的應(yīng)用。

常用的實(shí)現(xiàn)開關(guān)控制的方法；有自激式開關(guān)穩(wěn)壓器、脈寬調(diào)制式開關(guān)穩(wěn)壓器和直流變換式開關(guān)穩(wěn)壓器等。

如圖3是采用直流變換器的開關(guān)穩(wěn)壓電路的框圖。對工頻電壓直接整流-濾波后獲得的直流電壓,由開關(guān)管變?yōu)楦哳l電壓。后者經(jīng)高頻換流變壓器變?yōu)橐欢ǖ碾妷?，再?jīng)高頻整流－濾波以后給出所需的輸出電壓u0；開關(guān)管的工作受脈沖調(diào)制器和驅(qū)動放大器的控制。當(dāng)輸出電壓u0發(fā)生變化時，來自輸出端的取樣信號經(jīng)比較電路產(chǎn)生誤差信號，然后通過脈沖調(diào)制器來控制開關(guān)管的開關(guān)工作比，從而使直流變換器的輸出保持穩(wěn)定。開關(guān)管是在飽和區(qū)斷續(xù)工作的，所以功耗較線性電源的調(diào)整管為小，因而效率較高。大功率電力穩(wěn)壓器是有補(bǔ)償變壓器，調(diào)壓器，控制電路，檢測電路和操作電路組成。

如圖4所示的是簡單的串聯(lián)型穩(wěn)壓電源。

簡單串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的優(yōu)點(diǎn)是電路簡單，調(diào)試方便。由于三極管具有電流放大作用，使它的輸出電流較大。但是它的輸出電壓仍然不能調(diào)節(jié)，

開關(guān)穩(wěn)壓電路按輸入電源和輸出電源的類型可分為AC-DC-AC-DC型開關(guān)穩(wěn)壓電路和DC-DC型開關(guān)穩(wěn)壓電路。按激勵方式可分為自勵式和他勵式。

開關(guān)穩(wěn)壓電路是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來的，控制電路主要采用脈沖寬度調(diào)制(pulsewidth modulation，簡稱PWM)和脈沖頻率調(diào)制(pulsefrequancy modulation，簡稱PFM)兩種方式，屬硬開關(guān)技術(shù)。70年代后相繼開發(fā)出軟開關(guān)技術(shù)。70年代后期，由于大規(guī)模集成技術(shù)日趨完善，從而陸續(xù)開發(fā)出開關(guān)穩(wěn)壓電路專用的集成控制器，單片集成開關(guān)穩(wěn)壓電源模塊。用它們組成的開關(guān)穩(wěn)壓電路成本低，性能優(yōu)良可靠，使用方便，因而獲得廣泛的應(yīng)用。

(1)脈沖頻率調(diào)制：保持控制脈沖的寬度不變，改變脈沖頻率(即周期)以調(diào)節(jié)輸出電壓Uo使其穩(wěn)定。當(dāng)負(fù)載電流增大或電網(wǎng)電壓降低，而使U_o下降時，通過控制電路使脈沖頻率增加，就可以使Uo上升到原來穩(wěn)定值，反之相同。

(2)脈沖寬度調(diào)制：控制脈沖的周期保持不變，改變脈沖占空比來調(diào)節(jié)輸出電壓U_o使其穩(wěn)定。當(dāng)負(fù)載電流增大或電網(wǎng)電壓降低，而使Uo下降時，通過控制電路使脈沖寬度增加，就可以使U_o上升到原來穩(wěn)定值，反之相同。由于這種方法控制脈沖的周期不變，濾波器電路容易設(shè)計(jì)，基本上都采用這種方法。

(3)硬開關(guān)技術(shù)：即強(qiáng)迫功率開關(guān)管在其電壓不為零時開通，電流不為零時關(guān)斷。在開關(guān)過程中，電壓、電流變化有一個交疊過程，會產(chǎn)生開關(guān)損耗。開關(guān)頻率越高，開關(guān)損耗就越大。提高開關(guān)頻率，可使開關(guān)穩(wěn)壓電源的變壓器、電感等的體積、質(zhì)量大為減小，從而提高開關(guān)穩(wěn)壓電源的功率密度(單位體積輸出功率)，還可以降低可聞噪聲和改善動態(tài)響應(yīng)。

(4)軟開關(guān)技術(shù)：為了減小體積、質(zhì)量和開關(guān)損耗，自70年代以來，不斷研究開發(fā)高頻軟開關(guān)技術(shù)?！败涢_關(guān)”是指零電壓開關(guān)(Zero-voltage-switching，簡稱ZVS)或零電流開關(guān)(Zero-current-switching，簡稱ZCS)。它是應(yīng)用諧振原理，使開關(guān)穩(wěn)壓電路中功率開關(guān)管的電流(或電壓)按正弦或準(zhǔn)正弦規(guī)律變化，當(dāng)電流過零時，使功率開關(guān)管關(guān)斷，或電壓為零時，使功率開關(guān)管開通，從而使開關(guān)損耗為零。

實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)有兩種方法。一種是利用單端、半橋或全橋變換器中的寄生電感和寄生電容(如變壓器漏感、功率開關(guān)管和整流管的結(jié)電容)或主電路負(fù)載中的電感和電容產(chǎn)生諧振，使功率開關(guān)管的電流或電壓按準(zhǔn)正弦規(guī)律變化，從而實(shí)現(xiàn)ZCS或ZVS。諧振參數(shù)可以超過兩個，這時就稱為多諧振變換器(MRC)。用準(zhǔn)諧振或多諧振技術(shù)的開關(guān)穩(wěn)壓電路，開關(guān)頻率可達(dá)1～10MHz，功率密度可達(dá)80W/in(硬開關(guān)的開關(guān)變換器受頻率限制，功率密度最高為0.5～3W/in)。但軟開關(guān)條件與電網(wǎng)電壓、負(fù)載電流的變化有關(guān)，在輕載下有可能失去實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)的條件。另一種方法是附加一個諧振網(wǎng)絡(luò)輔助電路，以創(chuàng)造軟開關(guān)條件，其中有諧振電感、電容和輔助功率開關(guān)管。

整流濾波后的電壓是不穩(wěn)定的電壓，在電網(wǎng)電壓或負(fù)載變化時，該電壓都會產(chǎn)生變化，而且紋波電壓又大。所以，整流濾波后，還須經(jīng)過穩(wěn)壓電路，才能使輸出電壓在一定的范圍內(nèi)穩(wěn)定不變。在這里我們就用串聯(lián)型穩(wěn)壓電路對其進(jìn)行穩(wěn)壓。