Схема блока питания с регулировкой: Схема блок питания на tl494 с регулировкой напряжения и тока

, как правило, немного проще схемы переключателя, и им не нужно обрабатывать высокие напряжения в линии питания, с которыми должны работать переключающие транзисторы, что делает их более безопасными в эксплуатации.

Регулируемые блоки питания

Блок регулятора / стабилизатора

Последствия плохого регулирования

Эффект от плохого регулирования (или стабилизации) подачи можно увидеть на рис.1.3.1, где показаны графики выходного напряжения (V _DC ) для увеличения тока нагрузки (I) в различных версиях базового блока питания.

Обратите внимание, что выходное напряжение для двухполупериодных схем (красный и желтый) значительно выше, чем для полуволновых (зеленый и фиолетовый). Также обратите внимание на небольшое снижение напряжения при добавлении LC-фильтра из-за падения напряжения на катушке индуктивности. В каждом случае в базовой конструкции выходное напряжение падает почти линейно по мере увеличения тока, потребляемого от источника питания.В дополнение к этому эффекту дополнительный разряд накопительного конденсатора также вызывает увеличение амплитуды пульсаций.

Рис.

Регулятор (стабилизатор)

Регулятор или стабилизатор?

Строго говоря, компенсация колебаний входного напряжения сети (линии) называется РЕГУЛИРОВАНИЕМ, а компенсация колебаний тока нагрузки – СТАБИЛИЗАЦИЕЙ. На практике вы обнаружите, что эти термины используются довольно свободно для описания компенсации обоих эффектов.Фактически большинство стабилизированных или регулируемых источников питания компенсируют колебания как на входе, так и на выходе, и поэтому являются (по крайней мере, до некоторой степени) стабилизированными и регулируемыми источниками питания.

Как и в большинстве современных случаев, термин «регулятор» будет использоваться здесь для описания как регулирования, так и стабилизации.

Эти проблемы можно в значительной степени решить, включив на выходе источника питания ступень регулятора. Эффект от этой схемы можно увидеть на рис. 1.3.1. как черная линия на графике, где для любого тока примерно до 200 мА выходное напряжение (хотя и ниже абсолютного максимума, обеспечиваемого базовым источником питания) остается постоянным.

Регулятор противодействует влиянию переменного тока нагрузки, автоматически компенсируя снижение выходного напряжения по мере увеличения тока.

В регулируемых источниках питания также часто бывает, что выходное напряжение автоматически и внезапно снижается до нуля в качестве меры безопасности, если потребляемый ток превышает установленный предел. Это называется ограничением тока.

Регулирование требует дополнительных схем на выходе простого источника питания. Используемые схемы сильно различаются как по стоимости, так и по сложности.Используются две основные формы регулирования:

1. Шунтирующий регулятор.

2. Регулятор серии.

Эти два подхода сравниваются на Рис. 1.3.2 и Рис. 1.3.3

Шунтирующий регулятор

Рис. 1.3.2 Шунтирующий регулятор

В шунтирующем регуляторе (рис. 1.3.2) цепь включена параллельно нагрузке. Назначение регулятора – обеспечить постоянное стабильное напряжение на нагрузке; это достигается за счет обеспечения постоянного протекания тока через цепь регулятора. Если ток нагрузки увеличивается, тогда схема регулятора уменьшает свой ток, так что общий ток питания I _T (состоящий из тока нагрузки I _L плюс тока регулятора I _S ) остается на том же значении. . Аналогично, если ток нагрузки уменьшается, то ток регулятора увеличивается, чтобы поддерживать постоянный общий ток I _T . Если общий ток питания останется прежним, то изменится и напряжение питания.

Регулятор серии

Фиг.1.3.2 Регулятор серии

В последовательном регуляторе (рис. 1.3.3) регулирующее устройство включено последовательно с нагрузкой. На регуляторе всегда будет падение напряжения. Это падение будет вычтено из напряжения питания, чтобы получить напряжение V _L на нагрузке, которое представляет собой напряжение питания V _T за вычетом падения напряжения регулятора V _S . Следовательно:

V _L = V _T – V _S

обычно управляются выборкой напряжения нагрузки с использованием системы отрицательной обратной связи. Если напряжение нагрузки имеет тенденцию падать, меньшая обратная связь заставляет управляющее устройство уменьшать свое сопротивление, позволяя большему току течь в нагрузку, таким образом увеличивая напряжение нагрузки до исходного значения. Увеличение напряжения нагрузки будет иметь противоположный эффект. Как и шунтирующее регулирование, действие последовательного регулятора также компенсирует колебания напряжения питания.

Схема линейного регулируемого источника питания постоянного тока

Источник питания с линейным регулированием относится к источнику питания с постоянным током, когда регулирующая трубка работает в линейном состоянии.Это схема преобразования энергии и важная часть электронной системы. Его функция в основном состоит в том, чтобы обеспечить электронную схему необходимой мощностью. Для электронного оборудования обычно требуется стабилизированный по напряжению источник постоянного тока для питания нагрузки. Источники питания с линейным регулированием широко используются в электронных схемах. Хотя различные новые типы схем регуляторов напряжения появляются нескончаемым потоком, линейные регулируемые источники питания всегда незаменимы.

В настоящее время, с быстрым развитием электронных технологий, области применения электронных систем становятся все более и более обширными, а типы электронных устройств постепенно обновляются и увеличиваются. Связь между электронными устройствами и повседневной работой и жизнью людей также становится все более тесной. Любое электронное устройство неотделимо от безопасного и эффективного источника питания, который является источником питания всех силовых электронных устройств, поэтому его метко называют «сердцем схемы». «В сегодняшней жизни различные высокотехнологичные продукты все чаще требуют технических показателей блоков питания.

можно разделить на блоки питания постоянного и переменного тока, которые являются неотъемлемой частью любого электронного устройства. Источники питания постоянного тока также можно разделить на две категории. Один тип может напрямую подавать постоянный ток или напряжение, например, батареи, солнечные элементы, кремниевые фотоэлектрические элементы, биобатареи и т.д .; другой может преобразовывать переменный ток в требуемый стабильный постоянный ток или напряжение.Эти схемы преобразователя в совокупности называются источниками питания с постоянным током.

Большое количество полупроводниковых устройств используется в схемах современных электронных устройств, которым обычно требуется источник питания постоянного тока от нескольких вольт до десятков вольт для получения энергии, необходимой для их нормальной работы. Источники питания с постоянным током, используемые в современном электронном оборудовании, в основном делятся на две категории: линейные регулируемые источники питания и импульсные регулируемые источники питания.

Линейный регулируемый источник питания также известен как линейный регулируемый источник питания постоянного тока. Его характеристики регулирования напряжения хорошие, а пульсации на выходе небольшие. Недостатком является то, что он требует использования трансформатора промышленной частоты с большим объемом и весом, а эффективность стабильности относительно невысока. Импульсные регулируемые источники питания можно разделить на несколько типов по разным методам классификации.

В зависимости от того, регулируется ли выход другими компонентами, такими как регулирующие элементы (переключающие элементы), изоляцию можно разделить на два типа: неизолированный тип и изолированный тип.По режиму возбуждения переключающего элемента его можно разделить на самовозбуждение и внешнее возбуждение. По входу блока питания его можно разделить на AC / DC и DC / DC. По форме подключения переключающих элементов его можно разделить на два типа: последовательный и параллельный. Его преимуществами являются высокая эффективность, небольшие размеры и легкий вес, но есть ряд недостатков, таких как сложная структура схемы и сложная технология обслуживания.

Стоимость как импульсных источников питания, так и линейных источников питания увеличивается с увеличением их выходной мощности, но темпы роста варьируются. В общем, стоимость линейного источника питания относительно невысока при небольшой выходной мощности. Однако, когда стоимость линейного источника питания составляет определенную точку выходной мощности, она выше, чем стоимость импульсного источника питания, что называется точкой реверсирования стоимости.

Направление развития регулируемых источников питания постоянного тока: интеллектуальных, цифровых, модульных и экологически безопасных.В конце 20-го века появление различных активных фильтров и активных компенсаторов также заложило основу для массового производства различных экологически чистых источников питания с регулируемым постоянным током в 21-м веке.

Под линейным регулируемым источником питания понимается регулируемый источник постоянного тока, регулирующая трубка которого работает в линейном состоянии. Это схема преобразования энергии, которая является важной частью электронной системы.Его функция – обеспечивать электронную схему необходимой ей мощностью.

После получения доступа к переменному току 220 В / 50 Гц высокое напряжение 220 В переменного тока преобразуется в выход низкого напряжения на выпрямительный мост через трансформатор. После выпрямления выпрямительного моста двигатель постоянного тока с большой пульсацией выводится и подключается к цепи фильтра. Далее, использование характеристик напряжения на конденсаторе элемента накопления энергии не может быть резким, отфильтровывая составляющую переменного тока в выходном напряжении схемы выпрямителя, сохраняя ее составляющую постоянного тока и, наконец, получая плавное выходное напряжение.

• Скорость настройки сети

Указывает относительное изменение выходного напряжения регулируемого источника питания, когда входное напряжение сети изменяется на ± 10% от номинального значения, и иногда выражается в абсолютном значении. Как правило, коэффициент регулирования сети регулируемого источника питания равен или меньше 1%, 0,1% или даже 0.01%.

• Коэффициент стабилизации напряжения

Коэффициент регулирования напряжения бывает двух видов. Один из них – абсолютный коэффициент регулирования напряжения, а другой – коэффициент регулирования относительного напряжения. Коэффициент регулирования абсолютного напряжения указывает отношение изменения выходного постоянного тока ∆UO регулируемого источника питания к изменению входного напряжения сети ∆Ui при постоянной нагрузке, то есть

Показывает, насколько изменяется выходное напряжение из-за изменения входного напряжения сети ∆Ui. Следовательно, абсолютное значение коэффициента абсолютного напряжения K чем меньше, тем лучше. Чем меньше K, тем меньше ∆UO, вызванное тем же ∆Ui, то есть тем стабильнее выходное напряжение.

Однако коэффициент регулирования напряжения более важен в регулируемом источнике питания. Коэффициент регулирования относительного напряжения S указывает отношение ∆UO, относительное изменение выходного постоянного напряжения UO регулятора к относительному изменению ∆Ui входного напряжения сети Ui при постоянной нагрузке, то есть

Коэффициент регулирования напряжения обычно относится к относительному коэффициенту регулирования напряжения S, а не к абсолютному коэффициенту регулирования напряжения K.

• Выходное сопротивление (также называемое эквивалентным внутренним сопротивлением или внутренним сопротивлением)

При номинальном напряжении сети изменение тока нагрузки ∆IL вызывает изменение выходного напряжения ∆UO и выходного сопротивления

• Напряжение пульсации

– Максимальное пульсирующее напряжение

Абсолютное значение пульсации (включая шум) выходного напряжения при номинальном выходном напряжении и токе нагрузки обычно выражается как значение пик-пик или среднеквадратичное значение.

– Коэффициент пульсации γ

Отношение эффективного значения Urms выходного пульсирующего напряжения к выходному постоянному напряжению UO при номинальном токе нагрузки

• Коэффициент подавления пульсаций напряжения

Коэффициент подавления пульсаций напряжения – это отношение напряжения пульсаций Ui во входном напряжении к напряжению пульсаций UO в выходном напряжении при заданной частоте пульсаций (например, 50 Гц)

• Силовой трансформатор

Силовой трансформатор – это понижающий трансформатор, который преобразует переменное напряжение сети 220 В / Гц в низкое переменное напряжение, которое соответствует потребностям, и отправляет его в схему выпрямителя. Коэффициент трансформации трансформатора – это отношение первичного напряжения к вторичному напряжению, которое определяется выходным напряжением со вторичной стороны трансформатора.

Основные параметры трансформатора:

1. Коэффициент трансформации: Коэффициент трансформации трансформатора – это отношение первичного напряжения к вторичному напряжению.

2 Номинальная мощность: это выходная мощность, при которой трансформатор может непрерывно работать при указанной частоте и напряжении без превышения указанного повышения температуры.

3 КПД: это отношение выходной мощности к входной, которое отражает потери самого трансформатора.

4 Ток холостого хода: Когда трансформатор не находится под нагрузкой при рабочем напряжении (вторичный ток равен нулю), ток, протекающий через первичную обмотку, называется током холостого хода. Трансформатор с большим током холостого хода имеет большие потери и низкий КПД.

5 Сопротивление изоляции и электрическая прочность: Сопротивление изоляции относится к сопротивлению между катушками трансформатора, между катушкой и сердечником и между выводами. Электрическая прочность – это напряжение, которое трансформатор может выдержать в течение заданного времени.Это важный параметр для безопасной работы трансформатора, особенно силового.

Функция силового трансформатора Tr заключается в преобразовании переменного напряжения 220 В в сети в переменное напряжение Ui, которое требуется для схемы фильтра выпрямителя. Отношение мощностей вторичной стороны трансформатора к первичной стороне составляет

В приведенной выше формуле η означает КПД трансформатора.

• Схема выпрямителя

Схема выпрямителя преобразует напряжение переменного тока в пульсирующее напряжение постоянного тока.Схема фильтра отфильтровывает большую составляющую пульсаций и выводит напряжение постоянного тока с небольшой пульсацией. Обычно используемые схемы выпрямления и фильтрации включают однофазную полуволновую фильтрацию выпрямления и мостовую фильтрацию выпрямления.

Полупериодное выпрямление: Используя однонаправленную проводимость диода, выводится только часть положительного напряжения компонента переменного тока, схема очень проста, а количество используемых диодов также невелико. Однако, поскольку он использует полупериод переменного напряжения, выходное напряжение низкое, переменная составляющая большая, а эффективность низкая.Следовательно, эта схема подходит только для мест, где выпрямленный ток невелик, а требования к пульсации не очень высоки.

Однофазная мостовая схема выпрямителя: она состоит из четырех диодов, и ее принцип заключается в обеспечении того, чтобы направление напряжения и тока на нагрузке не изменялось в течение всего периода вторичного напряжения трансформатора. Он реализует двухполупериодную схему выпрямления и полностью использует отрицательный полупериод выходного напряжения вторичной стороны.Следовательно, когда среднеквадратичное значение вторичной обмотки трансформатора одинаково, среднее значение выходного напряжения в два раза больше, чем у схемы полуволнового выпрямления.

Поэтому, учитывая это, в схемотехнике в данной статье используется схема однофазного мостового выпрямителя.

Когда вывод 1 трансформатора положительный, а вывод 2 отрицательный, диоды VD2 и VD4 подвергаются прямому напряжению и включаются, а VD1 и VD3 подвергаются обратному напряжению и выключаются. В это время клемма 1 трансформатора проходит через RL через VD4, а затем возвращается к клемме 2 через VD2. Когда вывод 1 отрицательный, а вывод 2 положительный, диоды VD1 и VD3 включены, VD2 и VD4 выключены, и ток течет от вывода 2 через VD3 через RL, а затем возвращается к выводу 1 через VD1. .

• Цепь фильтра

Схема фильтра может отфильтровывать большинство компонентов переменного тока в выходном напряжении схемы выпрямителя, тем самым получая относительно плавное напряжение постоянного тока.Эта схема выбирает схему конденсаторного фильтра в соответствии со своими требованиями. Каждый конденсатор фильтра C должен удовлетворять требованиям 2 /) 5 ~ 3 (* TCRL =, где T – период входного сигнала переменного тока, а RL – эквивалентное сопротивление нагрузки схемы фильтра выпрямителя.

• Схема регулирования напряжения

Функция схемы с регулируемым напряжением состоит в том, чтобы гарантировать, что выходное напряжение постоянного тока стабильно и не изменяется при изменении напряжения сети переменного тока и нагрузки. Он удовлетворяет изменение тока нагрузки, регулируя ток, протекающий через саму трубку Зенера, и взаимодействует с токоограничивающим резистором для преобразования изменения тока в изменение напряжения для адаптации к колебаниям напряжения сети.

Обычно используемые интегрированные регуляторы – это фиксированные, трехполюсные регуляторы и регулируемые трехполюсные регуляторы. Для этой схемы требуется выход ± 5 В / 1 А, ± 12 В / 1 А и ± 15 В / 1 А. Поэтому используются фиксированные трехполюсные регуляторы LM7805CT, LM7905CT, LM7812CT, LM7912CT и LM7815CT, LM7915CT. Схема очень простая. Для простейшей схемы требуются внешние компоненты – это только постоянный резистор и потенциометр, и работа будет стабильной. Чип имеет переходную защиту, защиту от перегрева и безопасную рабочую зону, а максимальный выходной ток также соответствует требованиям.

(1) Определите минимальное входное напряжение постоянного тока Ui, min цепи регулятора напряжения

Подстановка каждого показателя ， вычисление и получение результата: Ui, min ≥13,23V

(2) Определите напряжение, ток и мощность вторичной обмотки силового трансформатора.

Выходной ток меньше 0.5А, а выходное напряжение менее 12 В. Из приведенного выше анализа можно приобрести трансформатор с вторичным напряжением 16 В и мощностью 8 Вт.

Выбрать выпрямительный диод и фильтрующий конденсатор.

(3) Поскольку форма схемы представляет собой фильтрацию конденсатора мостового выпрямителя, значение конденсатора фильтра получается путем обратного пикового напряжения и рабочего тока каждого выпрямительного диода.

(4) Выбор сопротивления

R2 = 750 Ом, тогда R3 может быть скользящим варистором 1K.

Оценка мощности регулятора

Когда входное переменное напряжение увеличивается на 10%, входное постоянное напряжение регулятора достигает своего максимального значения

Следовательно, максимальная разница напряжений, которой подвергается регулятор, составляет:

Максимальная потребляемая мощность:

Поэтому выбран радиатор с теплоотдачей 16 Вт, но, учитывая, что падение напряжения будет больше после приложения нагрузки, используется радиатор высокой мощности.

Источник питания постоянного тока является важным инструментом для электронных экспериментов. Чтобы электронная схема могла выполнять свои функции, она должна питаться от источника постоянного тока. Источник питания постоянного тока обеспечивает непрерывно регулируемое напряжение постоянного тока для электронной схемы, а также должен иметь такие функции, как отображение напряжения и тока, сигнализация и защита от перегрузки по току.

Он также имеет много других функций. Например, его можно использовать для обслуживания различного стареющего электронного оборудования, такого как стареющая печатная плата, бытовая техника, различные ИТ-продукты, CCFL, лампы и т. Д.; он подходит для тестирования электронных компонентов, которые требуют автоматического отсчета времени, отключения питания и автоматического подсчета циклов; его также можно использовать для проверки работоспособности электронных компонентов или рутинных испытаний. Регулируемый источник питания постоянного тока также может широко использоваться в национальной обороне, научных исследованиях, колледжах и университетах, лабораториях, промышленных и горнодобывающих предприятиях, электролизе, гальванике, двигателях постоянного тока, зарядном оборудовании и т. Д.

Кроме того, линейные источники питания постоянного тока могут использоваться для обслуживания мобильных телефонов и компьютеров.При обслуживании компьютера прямой выход 5 В и 12 В очень надежен, и перед подключением цепи необходимо обратить внимание на регулируемый выход. Сработает это или нет – не самое главное. Если напряжение будет слишком высоким, цепь перегорит, что нехорошо, а также может вызвать ряд проблем с безопасностью. Поскольку в процессе ремонта мобильного телефона необходимо наблюдать за изменением загрузочного тока при оценке сбоя при включении мобильного телефона, достаточно использовать измеритель тока до 1А.

Что касается структуры схемы, будь то линейный источник питания или импульсный источник питания, она зависит от конкретного случая и должна быть разумно принята. Две схемы ， со своими характеристиками широко используются как дома, так и за рубежом. Линейные источники питания широко используются из-за их высокой точности и превосходных характеристик. Импульсный источник питания позволил уменьшить размер и вес трансформатора промышленной частоты за счет устранения громоздкого трансформатора промышленной частоты.Он также широко используется во многих приложениях, где выходное напряжение и выходной ток относительно стабильны.

(1) Основная схема линейного источника питания выглядит следующим образом:

Главная цепь линейного источника питания

Линейный источник питания фактически подключает мощный триод (на самом деле несколько параллелей) на выходе тиристорного источника питания. Схема управления может управлять выходным током триода, подавая небольшой ток на базу триода.Система питания снова регулируется на основе тиристорного источника питания, поэтому характеристики регулирования напряжения линейного регулируемого источника питания на 1-3 порядка лучше, чем у импульсного источника питания или тиристорного источника питания.

Однако силовой транзистор (также известный как регулирующая трубка) обычно занимает 10 вольт. Каждый выход в 1 ампер должен потреблять 10 ватт мощности внутри блока питания. Например, источник питания 500 В 5 А имеет потерю 50 Вт на силовой лампе, что составляет 2% от общей выходной мощности.Поэтому КПД линейного блока питания несколько ниже, чем у тиристорного блока питания.

• Принцип линейного питания

К линейным источникам питания в основном относятся трансформаторы промышленной частоты, фильтры выходного выпрямителя, схемы управления и схемы защиты.
Основной принцип линейного источника питания: после того, как переменный ток понижается до низковольтного переменного тока через трансформатор промышленной частоты, постоянный ток формируется путем выпрямления и фильтрации, и, наконец, на выходе выдается стабильный низковольтный постоянный ток. через цепь с регулируемым напряжением.Компоненты регулировки в схеме работают в линейном состоянии.

• Преимущества и недостатки линейного блока питания

Преимущество:

(1) Сила линейного источника питания заключается в том, что его конструкция относительно проста, пульсации на выходе малы и высокочастотные помехи невелики.

(2) Самым большим преимуществом простой конструкции является простота обслуживания. Сложность ремонта линейного блока питания зачастую намного ниже, чем у импульсного блока питания.

(3) Пульсация – это составляющая переменного тока, наложенная на стабильность постоянного тока. Чем меньше пульсация на выходе, тем выше чистота постоянного тока на выходе, что является важным показателем качества источника питания постоянного тока.

(4) Постоянный ток с чрезмерной пульсацией влияет на нормальную работу трансивера. Теперь продвинутая линейная пульсация источника питания может достигать уровня 0,5 мВ, а средний продукт может достигать уровня 5 мВ.

(5) Линейный источник питания не имеет оборудования, работающего в высокочастотном режиме.Если входная фильтрация сделана хорошо, почти нет высокочастотных помех / высокочастотных шумов.

Недостатки:

(1) Трансформатор громоздкий и тяжелый, поэтому размер и вес конденсатора фильтра также велики, а цепь обратной связи по напряжению работает в линейном состоянии, и на регулирующей трубке возникает падение напряжения. При выводе большого рабочего тока потребляемая мощность регулирующей трубки слишком велика, эффективность преобразования низкая, и необходимо установить большой радиатор.

(2) Этот блок питания не подходит для компьютеров и другого оборудования и будет постепенно заменен импульсными блоками питания.

(1) Основная схема импульсного источника питания выглядит следующим образом:

Главная цепь импульсного источника питания

Из схемы видно, что переменный ток преобразуется в высокое напряжение 311 В после выпрямления и фильтрации.После того, как лампочка переключателя мощности K1 ~ K4 работает должным образом, она становится импульсным сигналом и добавляется к первичной обмотке высокочастотного трансформатора. Высота импульса всегда 311В. Когда K1 и K4 включены, ток высокого напряжения 311 В течет в первичную обмотку главного трансформатора через K1 и вытекает через K4, образуя положительный импульс в первичной обмотке трансформатора.

Аналогичным образом, когда K2 и K3 включены, ток высокого напряжения 311 В течет обратно в первичную обмотку главного трансформатора через K3 и течет через K2, образуя обратный импульс в первичной обмотке трансформатора.Таким образом, во вторичной обмотке трансформатора формируется серия прямых и обратных импульсов, а после выпрямления и фильтрации формируется постоянное напряжение. Когда выходное напряжение Uo высокое, ширина импульса широкая. Когда выходное напряжение Uo низкое, ширина импульса мала, поэтому переключающая трубка фактически является устройством для управления шириной импульса.

(2) Принцип импульсного источника питания:

Импульсный источник питания в основном включает в себя входной сетевой фильтр, входной выпрямительный фильтр, инвертор, выходной выпрямительный фильтр, схему управления и схему защиты.
Их функции:
– Фильтр входной сети: устранение помех от электросети, таких как запуск двигателя, выключатель электроприбора, удар молнии и т. Д., А также предотвращение высокочастотного шума, создаваемого импульсный источник питания от растекания до электросети.

– Фильтр входного выпрямителя: выпрямляет и фильтрует входное напряжение сети, чтобы обеспечить постоянное напряжение для преобразователя.

– Инвертор: это ключевая часть импульсного источника питания.Он преобразует постоянное напряжение в высокочастотное переменное напряжение и служит для изоляции выхода от входной сети.
– Выходной выпрямительный фильтр: Выпрямляет и фильтрует высокочастотное переменное напряжение, выдаваемое преобразователем, для получения необходимого постоянного напряжения, а также одновременно предотвращает влияние высокочастотного шума на нагрузку.

– Цепь управления: определите выходное напряжение постоянного тока и сравните его с опорным напряжением для усиления. Ширина импульса генератора модулируется для управления преобразователем для поддержания стабильности выходного напряжения.
– Схема защиты: при коротком замыкании импульсного источника питания из-за перенапряжения или перегрузки по току схема защиты останавливает импульсный источник питания для защиты нагрузки и самого источника питания.

Импульсный источник питания выпрямляет переменный ток в постоянный, преобразует постоянный ток в переменный, выпрямляет и выводит необходимое напряжение постоянного тока. Таким образом, импульсный источник питания экономит трансформатор в линейном источнике питания и в цепи обратной связи по напряжению.Схема инвертора в импульсном источнике питания полностью настраивается в цифровом виде, что позволяет достичь очень высокой точности настройки.

Основной принцип импульсного источника питания: входной терминал напрямую преобразует переменный ток в постоянный, а затем переключающая трубка используется для управления включением и выключением тока под действием высокочастотной цепи. С помощью индуктора (высокочастотного трансформатора) выводится стабильный постоянный ток низкого напряжения.

(3) Преимущества и недостатки импульсного источника питания:
• Преимущество:

Небольшой размер, легкий вес (от 20 до 30% объема и веса линейного источника питания), высокий КПД (обычно от 60 до 70%, а линейный источник питания составляет только от 30 до 40%), сильная защита от помех, широкий диапазон выходного напряжения , модульный.

• Недостатки:

Из-за высокочастотного напряжения, генерируемого в цепи инвертора, возникают некоторые помехи для окружающего оборудования.Следовательно, требуются функции экранирования и заземления. Переменный ток выпрямляется для получения постоянного тока. Для получения стабильного постоянного напряжения выбирается устойчивая схема.

Источник питания является важной частью схемотехники, и стабильность источника питания в значительной степени определяет стабильность схемы. Линейные блоки питания и импульсные блоки питания – два распространенных типа блоков питания. Принцип очень разный и определяет разницу между двумя приложениями.

Ⅳ FAQ

1. Что такое линейно регулируемый источник питания?

Источник питания с линейной стабилизацией регулирует выходное напряжение за счет снижения избыточного напряжения в последовательной рассеивающей составляющей. В них используется умеренно сложная схема регулятора для достижения очень низкой нагрузки и регулирования линии. Источники питания с линейным регулированием также имеют очень небольшую пульсацию и очень низкий выходной шум.

2. Что такое линейный источник питания постоянного тока?

Линейный источник питания обычно использует большой трансформатор для понижения напряжения с линии переменного тока до гораздо более низкого переменного напряжения, а затем использует ряд выпрямительных схем и процесс фильтрации для получения очень чистого постоянного напряжения.К недостаткам можно отнести вес, габариты и невысокий КПД.

3. Почему линейно регулируемый источник питания называется линейным?

Источники питания с линейным регулированием получили свое название от того факта, что в них используются линейные, то есть немключаемые методы, для регулирования выходного напряжения источника питания. … Дистанционное измерение используется там, где могут быть омические потери между источником питания и нагрузкой. Часто лабораторные принадлежности имеют такую ​​возможность.

4.Для чего используется источник питания с постоянным током?

Регулируемый источник питания преобразует нерегулируемый переменный ток (переменный ток) в постоянный постоянный ток (постоянный ток). Регулируемый источник питания используется для обеспечения того, чтобы выходная мощность оставалась постоянной даже при изменении входа.

5. В чем преимущества и недостатки линейного блока питания?

Линейный источник питания идеально подходит для приложений с низким энергопотреблением, что делает его в равной степени непригодным для приложений с высоким энергопотреблением.Таким образом, недостатками линейных источников питания являются более высокие тепловые потери, больший размер и меньшая эффективность по сравнению с SMPS.

6. Лучше ли линейный блок питания?

Разница между линейным и коммутационным процессами заключается в том, что они позволяют использовать разные компоненты. Линейный источник питания обычно менее эффективен, использует более крупный и тяжелый трансформатор, а также более крупные компоненты фильтра.

7.В чем разница между регулируемым и нерегулируемым источником постоянного тока?

В регулируемых источниках питания выходное напряжение постоянного тока регулируется таким образом, чтобы изменение входного напряжения не отражалось на выходе. Напротив, нерегулируемые источники питания не имеют регулирования напряжения на выходе. В этом ключевое отличие регулируемого источника питания от нерегулируемого.

8. Как узнать, регулируется ли источник питания?

Обычно можно воткнуть один зонд в середину разъема, а другой прижать снаружи.За некоторыми исключениями, середина положительна, поэтому используйте красный провод там, а черный провод – на внешней оболочке. Регулируемые источники питания без нагрузки должны измерять очень близкое к целевому значению напряжение 12 В.

9. Что такое регулируемый источник питания?

Стабилизированный источник питания – это встроенная схема; он преобразует нерегулируемый переменный ток (переменный ток) в постоянный постоянный ток. … Его функция состоит в том, чтобы подавать стабильное напряжение (или, реже, ток) в цепь или устройство, которые должны работать в определенных пределах источника питания.

10. Как построить источник питания постоянного тока?

• Шаг 1: Выбор регулятора IC. Выбор микросхемы регулятора зависит от вашего выходного напряжения.

• Шаг 2: Выбор трансформатора.

• Шаг 3: Выбор диодов для моста.

• Шаг 4: Выбор сглаживающего конденсатора и расчеты.

Альтернативные модели

Что такое регулируемый источник питания?

Регулируемый источник питания – это электронное устройство, которое может обеспечивать стабильную подачу питания переменного или постоянного тока на нагрузку, включая источник питания переменного или постоянного тока.

Каталог

Ⅰ История развития

В 1955 году американский ученый Г. Ройер первым успешно разработал транзисторный преобразователь постоянного тока, который использует насыщение магнитного сердечника для автоколебаний. Различные формы преобразователей постоянного тока, использующие эту технологию, продолжают появляться, тем самым заменяя ранее принятое оборудование для коммутации дисплеев с вращающимся и механическим вибратором с коротким сроком службы, низкой надежностью и низкой эффективностью преобразования. Поскольку силовой транзистор в преобразователе транзистора в постоянный ток работает в состоянии включения-выключения, изготовленный из него регулируемый источник питания имеет большое количество выходных групп, переменную полярность, высокий КПД, малые размеры и легкий вес, поэтому он широко использовался. используется в аэрокосмическом и военном электронном оборудовании.Поскольку микроэлектронное оборудование и технологии в то время были очень отсталыми, было невозможно создать транзисторы с высоким сопротивлением напряжению, высокой скоростью переключения и большой мощностью. Следовательно, преобразователь постоянного тока этого периода мог использовать только вход низкого напряжения, и скорость преобразования была не слишком высокой.

Начиная с 1960-х годов, в связи с быстрым развитием технологии микроэлектроники, появились транзисторы с высоким обратным напряжением. С этого момента преобразователь постоянного тока может напрямую подключаться к сети после выпрямления и фильтрации, и трансформатору промышленной частоты больше не требуется понижать, что значительно расширило сферу его применения.На этой основе родился импульсный источник питания без понижающего трансформатора промышленной частоты. Без трансформатора промышленной частоты объем и вес импульсного источника питания значительно уменьшаются, а импульсный источник питания действительно эффективен, компактен и легок.

После 1970-х годов постоянно разрабатывались и производились высокочастотные силовые транзисторы с высоким обратным напряжением, высокочастотные конденсаторы, переключающие диоды и железный сердечник переключающих трансформаторов, связанных с этой технологией.Таким образом, импульсный регулируемый источник питания широко используется в области электронных компьютеров, связи, авиакосмической промышленности, цветного телевидения и т. Д.

Ⅱ Необходимость использования регулируемого источника питания

С быстрым развитием общества количество электрического оборудования растет день ото дня Днем. Однако старение и отставание в развитии объектов передачи и распределения электроэнергии, а также плохая конструкция и недостаточное энергоснабжение привели к слишком низким или высоким напряжениям. Для электрооборудования, особенно высокотехнологичного и прецизионного оборудования со строгими требованиями к напряжению, существует большая страховка от рисков.Нестабильное напряжение может привести к смертельному исходу или неисправности оборудования, повлиять на производство, вызвать задержки в доставке и нестабильное качество. При этом ускоряет старение оборудования, сказывается на сроке службы и даже обжигает детали.

Ⅲ Основная функция

Регулируемый источник питания

Стабильное напряжение: при кратковременных колебаниях напряжения сети или нагрузки регулируемый источник питания компенсирует амплитуду напряжения со скоростью отклика 10-30 мс, чтобы стабилизировать ее в пределах ± 2%.

Многофункциональная комплексная защита: помимо основной функции стабилизации напряжения, стабилизированный источник питания должен также иметь защиту от перенапряжения (более + 10% выходного напряжения), защиту от пониженного напряжения (ниже -10% от выходного напряжения). выходное напряжение), защита от потери фазы, защита от короткого замыкания и перегрузки.

Подавление всплесков: в электросети иногда бывает резкий импульс с высокой амплитудой и узкой шириной, что приведет к выходу из строя электронных компонентов с более низким выдерживаемым напряжением.Компоненты защиты от всплесков напряжения регулируемого источника питания могут эффективно подавлять такие всплески.

Молниезащита: регулируемые источники питания обладают молниезащитой.

Ⅳ Принцип работы

Мощность переменного тока промышленной частоты становится стабильной мощностью постоянного тока после того, как трансформатор понижен, выпрямлен и отфильтрован. Остальная часть рисунка – это управляющая часть для регулирования и стабилизации напряжения. После подключения источника питания к нагрузке через схему выборки получается выходное напряжение, а выходное напряжение сравнивается с опорным напряжением.Если выходное напряжение меньше опорного напряжения, значение ошибки усиливается схемой усиления и отправляется на вход регулятора. Выходное напряжение регулируется регулятором до тех пор, пока не станет равным опорному значению; если выходное напряжение больше опорного напряжения, оно пропускается через регулятор. Уменьшите выход.

Принципиальная схема регулируемого источника питания

Схема регулятора напряжения состоит из схемы источника питания, схемы управления обнаружением напряжения и схемы защиты от перенапряжения, как показано на рисунке.Силовая цепь состоит из обмоток W4 и W5 трансформатора регулирования напряжения T, выпрямительных диодов VDl-VD4 и фильтрующих конденсаторов Cl и C2. Схема управления определением напряжения состоит из резистора R-R7, потенциометра RP1, Rm, стабилитрона VS, конденсатора C3, C4 и интегральной схемы операционного усилителя IC (N1-N3). Схема защиты от перенапряжения состоит из N3, транзистора V3, резистора Rl2 и реле K внутри ИС. Схема автоматического регулирования напряжения состоит из резисторов R8-Rll, транзисторов Vl, V2, двигателя постоянного тока M, скользящих контактов и Т-обмоток Wl-W3.После подключения выходной клеммы стабилизатора переменного напряжения к сети индуцированные напряжения генерируются на обмотках W4 и W5 T.

После того, как это напряжение выпрямляется VDl-VD4 и фильтруется Cl и C2, оно обеспечивает нестабильное напряжение. рабочее напряжение & plusmn; 12В для IC и Vl, V2 и т. д. Напряжение +12V имеет другие эффекты. После деления напряжения R1-R3 и стабилизации напряжения VS они соответственно обеспечивают опорные напряжения для инвертирующих входных клемм N1-N3; обеспечить рабочее питание для K и V3 схемы защиты от перенапряжения; после того, как R4, RP2 и R6 разделены, подайте напряжение обнаружения для неинвертирующих входных клемм N1 и N2; после деления на R7, RP1 и R5 подайте напряжение обнаружения для неинвертирующего входного терминала N3.

N1-N3 сравнивает напряжение обнаружения выходного большого конца положительной фазы с опорным напряжением выходного большого конца обратной фазы и использует сгенерированное напряжение ошибки для управления схемой автоматического регулятора напряжения.

При нормальном сетевом напряжении напряжения на выходных клеммах N1 и N2 равны OV, V1 и V2 находятся в состоянии отключения, и двигатель M не работает.

Когда сетевое напряжение низкое, N1 и N2 выводят низкий уровень, включая V2, выключение Vl и вращение M против часовой стрелки, заставляя скользящий контакт через рычаг скользящей стенки перемещаться и контактируя с соответствующим отводом напряжения T. (W1 из T, обмотка W2 имеет в общей сложности 21 отвод напряжения, а диапазон регулировки напряжения каждой шестерни составляет 5 В), а выходное напряжение увеличивается через обмотку W2 T.Когда выходное напряжение переменного тока повышается до 220 В, V2 прекращается, и M останавливается. Когда напряжение в сети высокое, оба N1 и N2 выводят высокие уровни, включая Vl, выключение V2 и поворот M по часовой стрелке. Скользящий рычаг приводит в движение скользящий контакт и контактирует с соответствующим отводом напряжения обмотки T. Wl для уменьшения выходного напряжения. Когда выходное переменное напряжение падает до 220 В, Vl заканчивается и M останавливается. Когда напряжение сети выше 260 В, N3 выводит низкий уровень, потому что напряжение на неинвертирующем входном терминале выше, чем напряжение на инвертирующем входном терминале, так что V3 отключается, K освобождается, и его нормально замкнутый контакт включает цепь вывода переменного напряжения.Когда напряжение сети составляет 160-260 В, N3 выводит высокий уровень, потому что напряжение положительной входной клеммы ниже, чем напряжение обратной входной клеммы, так что V3 включен, K замкнут, а его нормально замкнутый контакт отключен, чтобы гарантировать, что нагрузка (электрические приборы) не будет повреждена перенапряжением.

Ⅴ Характеристики

1) Низкое энергопотребление и высокая эффективность. В схеме импульсного регулируемого источника питания при возбуждении сигнала возбуждения транзистор V работает попеременно в двухпозиционном и выключенном состояниях переключения, скорость преобразования очень высокая, а частота обычно составляет около 50 кГц.В некоторых технологически развитых странах она может составлять несколько сотен или почти 1000 кГц. Это делает потребляемую мощность переключающего транзистора V очень малой, а эффективность источника питания может быть значительно повышена, а его эффективность может достигать 80%.

2) Маленький размер и легкий вес. Нет громоздкого трансформатора промышленной частоты. После того, как рассеиваемая мощность на трубке регулятора V значительно уменьшится, более крупный радиатор не используется. По этим двум причинам импульсный источник питания имеет небольшие размеры и легкий вес.

3) Широкий диапазон регулирования напряжения. Выходное напряжение импульсного регулируемого источника питания регулируется рабочим циклом сигнала возбуждения, а изменение напряжения входного сигнала может быть компенсировано частотной модуляцией или широтной модуляцией. Таким образом, его можно использовать даже при значительных изменениях напряжения сети промышленной частоты. Таким образом, диапазон регулирования напряжения импульсного источника питания очень широк, а эффект регулирования напряжения очень хороший. Кроме того, есть два метода изменения рабочего цикла: широтно-импульсная модуляция и частотная модуляция.Таким образом, импульсный регулируемый источник питания не только имеет преимущество в широком диапазоне стабилизации напряжения, но также имеет множество способов достижения стабилизации напряжения. Разработчик может гибко выбирать различные типы импульсных стабилизированных источников питания в соответствии с требованиями реальных приложений.

4) Эффективность фильтрации значительно повышается, так что емкость и объем фильтрующего конденсатора значительно уменьшаются. Рабочая частота импульсного регулируемого источника питания составляет в основном 50 кГц, что в 1000 раз больше, чем у линейного регулируемого источника питания, что увеличивает эффективность фильтрации после выпрямления почти в 1000 раз.Эффективность увеличена в 500b раз за счет добавления конденсаторной фильтрации после полуволнового выпрямления. При таком же пульсационном выходном напряжении, когда используется импульсный регулируемый источник питания, емкость конденсатора фильтра составляет только 1 / 500–1 / 1000 конденсатора фильтра в линейном регулируемом источнике питания.

5) Гибкие формы схем. Например, существуют самовозбуждающиеся и отдельно возбуждаемые, широко-модулированные и частотно-модулированные, несимметричные и двусторонние типы и т. Д. Разработчики могут использовать преимущества различных типов схем для разработки переключателей, которые могут соответствовать различным применениям Источник питания.

Недостаток импульсного регулируемого источника питания заключается в более серьезных коммутационных помехах. В импульсном регулируемом источнике питания переключающий транзистор V регулировки мощности работает в состоянии переключения, и генерируемые им переменное напряжение и ток проходят через другие компоненты в цепи, создавая пиковые помехи и резонансные помехи. Если эти помехи не будут приняты определенные меры по подавлению, устранению, они серьезно повлияют на нормальную работу всей машины.Кроме того, поскольку импульсный регулируемый генератор источника питания не изолирован от трансформатора промышленной частоты, эти помехи будут связаны с сетью промышленной частоты, вызывая серьезные помехи для других электронных приборов, оборудования и бытовой техники поблизости.

Конструкция блока питания постоянного тока

Регулировка напряжения

Для многих целей будет достаточно правильно спроектированного простого выпрямленного и сглаженного источника питания. Однако для многих приложений требуется более точно контролируемый выход.На следующих страницах рассматривается конструкция источников питания со все более требовательными требованиями к регулированию выходного напряжения.

Все основаны на уже рассмотренной простой поставке. Базовая конструкция представляет собой «Серийный регулятор» и одинакова для всех моих проектов, как показано на этой блок-схеме.

(см. Ниже безальтернативное эффективное – шунтирующее регулирование)

Выход нерегулируемого источника питания обеспечивает питание для опорного напряжения. Выходной сигнал сравнивается с выходным напряжением Vout +.

Если Vout> Vref, на последовательный регулятор подается сигнал для уменьшения Vout. Если Vout Стабилизированные источники питания серии

всегда требуют более высокого напряжения на входе регулятора, которое затем снижается до требуемого выхода. Это называется «выпадение». Из-за этого последовательный регулятор потребляет мощность, равную (Vint – Vout) * Iout, поэтому регулятор должен быть спроектирован так, чтобы справляться с выделяемым теплом.

Регулирование нагрузки нерегулируемой подачи

Помните, что для нашего нерегулируемого источника питания напряжение падает, а пульсации нарастают по мере увеличения нагрузки. Ваша конструкция должна обеспечивать «запас прочности» по превышению напряжения, чтобы это учесть.

Vint (макс. Нагрузка) – Vpk пульсации (макс. Нагрузка) – Vdrop out> Vout

Производительность регулятора серии

Любой блок питания можно описать в терминах эквивалентной схемы Тевенина.

Voc – напряжение холостого хода; Vout выходное напряжение при подаче тока на нагрузку; и Rint thevenin Equivalent resistancce – выходное сопротивление нашего источника питания.

Запомните регулировку нагрузки Reg = (Voc – Vrated) / Vrated

Voc = Vrated + Irated * Rint

Reg = (Vrated + Irated * Rint – Vrated) / Vrated = Irated * Rint / Vrated

Итак, для хорошего регулирования нам нужно, чтобы Rint был как можно ниже.

Регулировка шунта

Иногда последовательное регулирование не подходит (например, при чрезвычайно высоких нагрузках), и в этом случае можно использовать шунтирующий регулятор.Хотя он менее эффективен, чем серийный регулятор, он, однако, проще. Эта форма очень распространена для схем опорного напряжения.

При отсутствии нагрузки ток, протекающий в цепи, равен

I = Vin – Vout / R

при подключении нагрузки ток через шунтирующий стабилизатор (показанный здесь стабилитроном) падает. По мере увеличения тока нагрузки ток через регулятор падает. Регулирование поддерживается до тех пор, пока ток через регулятор не упадет до нуля, после чего выходное напряжение Vout упадет.

работают очень хорошо при небольшой, постоянной и хорошей нагрузке.

Другие примеры шунтирующих реакторов

Регулируемый источник питания постоянного тока с использованием последовательного регулятора напряжения | Мини-проекты | Учебник по электронике |

Регулируемая система электроснабжения с использованием

Регулятор напряжения серии

Линейное регулирование – это способность поддерживать постоянное выходное напряжение. уровень на выходном канале источника питания, несмотря на изменения в уровень входного напряжения.Схема регулирования линии является важным компонентом в блоке питания устройств, требующих понижения напряжения сети переменного тока Напряжение. Регуляторы напряжения, используемые для той же цели, имеют свои приложения в адаптерах, компьютерах и генераторах переменного тока. В этой работе мы продемонстрировать их работу с помощью регулятора напряжения серии .

я ВВЕДЕНИЕ

Потребность в регулируемом источнике питания ?

Плохое регулирование, так как выходное напряжение не является постоянным при изменении нагрузки.

Выходное напряжение постоянного тока зависит от входного напряжения.

Нагрузка может иметь чувствительные к току устройства, которые могут быть повреждены из-за нерегулируемое напряжение.

Выходное напряжение постоянного тока зависит от температуры.

Блок-схема регулируемой мощности Поставка

Трансформатор, выпрямитель, фильтр и регулятор являются основными компоненты любого регулируемого источника питания

Понижающий трансформатор используется для понижения заданного напряжения до желаемого ценить.Выходная величина трансформатора должна быть в диапазоне который совместим с входным напряжением регулятора .

Выпрямитель преобразует переменный ток в постоянный с помощью позволяя току течь через него только в одном направлении.

Полуволновой выпрямитель, полноволновой выпрямитель и мостовой выпрямитель могут быть использовал. Здесь используется мостовой выпрямитель, так как он подходит для высоких приложения напряжения.

Он имеет два последовательно включенных диода на каждом пути проводимости, пик инверсный Напряжение поровну делится на два диода.Таким образом, у него меньше PIV-рейтинг. на диод.

Ток в первичной и вторичной обмотках питающего трансформатора. потоки для полного цикла и, следовательно, для данной выходной мощности мощность трансформатор небольших габаритов может быть использован по сравнению с тем, что в двухполупериодный выпрямитель.

Выход выпрямителя имеет пульсирующий характер, он содержит большие пульсации. компоненты. Эти компоненты пульсации фильтруются путем передачи выходных данных через фильтр . Фильтрация обычно выполняется шунтирование нагрузки конденсатором.Несколько широко используемых схем фильтров 1) Индукторный фильтр серии

2) Фильтр шунтирующего конденсатора

3) LC фильтр

4) фильтр CLC или Pi

Принцип работы фильтра шунтирующих конденсаторов заключается в том, что конденсатор накапливает энергию при зарядке и подает энергию для зарядки, пока разрядка. Этот процесс уменьшает составляющие пульсации до в значительной степени.

Обычно наблюдаются колебания входного напряжения источника. An резкое изменение выходного напряжения может повредить чувствительный к току устройства под нагрузкой.Таким образом, используется регулятор напряжения . для поддержания стабильного уровня выходного напряжения несмотря на вариации напряжения источника. Регуляторы напряжения также могут включить дополнительные цепи для защиты от коротких замыканий и защита от перенапряжения.

Регуляторы напряжения можно в целом разделить на две категории: Электромеханические и электронные Регуляторы . Все электронные регуляторы напряжения будут иметь один стабилитрон в качестве источника стабильного напряжения для Ссылка.

Стабилитроны стабилизаторы напряжения может иметь транзистор последовательно с стабилитроном или параллельно с стабилитроном.

Регулятор напряжения серии на дискретных транзисторах имеет элемент управления и элемент обратной связи, которые помогают для поддержания стабильности выходного напряжения.

Здесь мы обсуждаем последовательный стабилизатор напряжения на дискретных транзисторах.

БЛОК-СХЕМА РЕГУЛЯТОРА НАПРЯЖЕНИЯ СЕРИИ

Схема выборки собирает выборку выходного напряжения и использует это как сигнал обратной связи для схемы компаратора.

Другой вход в схему компаратора – это опорное напряжение.

В регуляторах напряжения обычно используется стабилитрон для обеспечения постоянного источника. напряжения. Напряжение ошибки генерируется на выходе блок компаратора, который управляет током нагрузки.

РАБОТА РЕГУЛЯТОРА НАПРЯЖЕНИЯ

Tr1 – это последовательный управляющий элемент.Это силовой транзистор, установленный на значительный радиатор, чтобы справиться с необходимой рассеиваемой мощностью.

Стабильное опорное напряжение обеспечивается R4 и D1 от нерегулируемое входное напряжение. Tr2 – усилитель ошибки, и его коэффициент усиления равен устанавливается номиналом нагрузочного резистора R3. Tr2 сравнивает долю выходное напряжение V _F , возвращаемое от делителя выходного потенциала R1 / R2 со стабильным опорным напряжением V _Z на стабилитроне диод D1.

Мы можем записать уравнение выходного напряжения как Vout = (Vz + V _BE2 ) + (Vout – V _F )

куда,

Vz – напряжение на диоде D1.

V _BE2 – напряжение на базе эмиттера для Tr2

V _F – напряжение обратной связи, полученное от потенциометра Vr1.

Следовательно, Vz + V _BE2 – это напряжение на резисторе R2 и нижняя часть Vr1

и Vout – V _F – напряжение на R1 и верхней части Vr1.

Если напряжение обратной связи V _F изменяется путем регулировки Vr1 потенциометра разница между V _F и Vz изменится. Это вызовет изменение ошибки управления напряжением Tr1 и изменение выходного напряжения Vвых .. Регулирующее действие цепь регулируется напряжением на переходе база / эмиттер Tr2, то есть разница между V _F и Vz.

Если V _OUT имеет тенденцию к увеличению, то V _F – V _Z также увеличивается.Это увеличивает ток коллектора Tr2 и, таким образом, увеличивает падение потенциала на R3, уменьшая основание напряжение, и, следовательно, напряжение базы / эмиттера Tr1, уменьшая проводимость Tr1, что снижает ток в нагрузке.

Таким образом, выходное напряжение Vout уменьшается до тех пор, пока не будет достигнут баланс. достигнута, поскольку часть обратной связи (V _F ) Vout также уменьшение. Общий эффект заключается в том, что выход поддерживается на уровне уровень, который зависит от доли обратной связи, задаваемой переменной резистор (часть R1 / R2).

Если выходное напряжение имеет тенденцию к снижению, то V _F тоже. Напряжение база / эмиттер Tr2 уменьшается из-за стабильного V _Z на эмиттере. Tr2 проводит меньше, и ток через R3 падает, уменьшая разность потенциалов на нем. Напряжение базы Tr1 повышается, и увеличивает проводимость управляющего транзистора. Этот увеличивает выходной ток и V _OUT до тех пор, пока V _F не станет еще раз на правильном уровне.

ЗАДАЧА ПРОЕКТА

Разработать стабилизированный источник питания, обеспечивающий выходное напряжение 25 В. от входа источника переменного тока 50 В, частота 50 Гц.Ток нагрузки питания I (L) <1A.

РАСЧЕТЫ

(индексы 1 и 2 соответствуют параметрам Transistor1 и 2)

Стабилитрон обеспечивает Vr = 15 В при Iz = 20 мА I _C2 = I _E2 = 10 мА

Транзистор Q2 может обеспечивать ток коллектора 10 мА. Для этого транзистор, указанный производителем, I _Cmax = 10 мА и V _CE max = 45V

При I _C2 = 10 мА были измерены следующие параметры

h _fE2 = 220, h _fe2 = 200, h _ie2 = 800

I _D = 10 мА

R ₄ = (Vo-Vr) / I _D = (25-15) / 10 = 1K

I _B2 = I _C2 / ч _{FE2 =} 10 мА / 220 = 45 мкА

V ₂ = V _BE2 + V _r = 15.7V0

R1 = Vo-V2 / I ₁ = 930 Ом

R2 = V2 / I ₁ = 1,570 кОм

Транзистор Q1 мы измеряем на I _C1 = 1A h _fE1 = 125 , h _fe1 = 100, h _ie1 = 20

Таким образом, мы имеем

I _B1 = (I _D + I _{1 +} I _L ) / ч _fE1 = (1000 + 10 + 10) / 125 = 8 мА

Ток I через резистор R3 равен I = I _B1 + I _C2 = 8 + 10 = 18 мА.

Значение R3, соответствующее Vi = 45 и I _L = 1A, равно дано

R3 = (Vi- (V _BE1 + Vo)) / I = (50-25.7) / 18 x e-3 = 1,350 кОм

Схема моделируется на NG-spice с использованием значений заданных параметры и следующие наблюдения сделаны

МУЛЬТИЗИМ-ЦЕПЬ

ВЫВОДЫ

Схема успешно смоделирована в Ngspice, и мы получаем плавный постоянный ток. выходное напряжение.

Деление потенциала можно изменять с помощью потенциометра VR1. и мы можем отрегулировать выходное напряжение до необходимого значения.

Делитель потенциала уменьшает усиление контура обратной связи и, таким образом, уменьшает регулирование производительности. Обычно для этого достаточно петлевого усиления. не быть серьезной проблемой, за исключением случаев, когда очень небольшая часть вывод выбран.