[組圖]直流穩(wěn)壓電源

一、串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源
電路框圖如圖１所示，電路基本原理如圖２所示。由采樣、放大、調(diào)整管等電路構成負反饋。采樣電壓ＵS和基準電壓ＵZ比較放大后，得到的信號控制調(diào)整管的基極電壓，使輸出電壓穩(wěn)定。當電網(wǎng)電壓有波動時，即輸入電壓ＵAA有波動，設ＵAA上升，則輸出電壓ＵDD也上升，ＵS增加，使晶體管９０１３的ＩB和ＩC增大和Ｒ１５兩端電壓差增大，ＵCC減小，從而使ＵDD減小，結果輸出電壓趨于穩(wěn)定。反之，當ＵAA下降時，變化電壓經(jīng)采樣、放大后，使ＵCC增高，從而使輸出電壓ＵDD跟著上升。根據(jù)要求，取Ｒ８＝３．３ｋΩ，Ｒ９＝１ｋΩ，ＲＷ１＝２ｋΩ，ＵZ＝６Ｖ，則輸出電壓范圍為：８Ｖ～１３Ｖ。調(diào)節(jié)ＲＷ１可改變輸出電壓。這里調(diào)整管兩端電壓為（Ｕｉ－Ｕｏ）（圖１），所以調(diào)整管最大功耗為：ＰＣＭ＝（Ｕｉ－Ｕｏ）（１＋１５％）×ＩＯMAX＝１８Ｗ。由于電網(wǎng)電壓允許在＋１５％～－２０％內(nèi)波動，在電網(wǎng)電壓下降時，電路能滿足題設指標的要求。在電網(wǎng)電壓上升時，若沒有補償電路，即ＵAA電壓上升，雖然負反饋能調(diào)整輸出電壓，但由于負反饋有一定的積累，使輸出電壓不能達到希望的穩(wěn)壓輸出，即達不到指標要求，所以特別采用圖３的Ｎ１１（９０１３）和穩(wěn)壓管Ｚ３、Ｚ４（２ＣＷ１６）組成補償回路來滿足指標。２ＣＷ１６穩(wěn)壓值為９Ｖ，當ＵAA大于１８．７Ｖ時，Ｎ１１導通，吸取一部分流入基準穩(wěn)壓管Ｚ１電流，使基準源電壓有所下降，來抵消沒有補償電路時的積累電壓，保證輸出電壓ＵDD穩(wěn)定不變，這使得電網(wǎng)電壓上升時其穩(wěn)定效果特別好。
限流電路如圖４所示，采樣電阻Ｒ１７為０．５Ω，調(diào)節(jié)ＲＷ２得到參考電壓ＵREF。當采樣電壓ＵBB大于參考電壓ＵREF時，比較器ＯＰ－Ａ輸出電壓下降，使ＵCC跟著下降，但是輸出電流保持不變。短路保護及自動恢復電路如圖５所示：當整機正常工作時，比較器ＯＰ－Ｂ的Ｕ－小于Ｕ＋，比較器輸出高電平，使Ｎ１２飽和導通，從而使ＵCC下降到０．１Ｖ左右，結果調(diào)整管截止使輸出電壓為０。當故障排除后，由于Ｒ５的存在，使Ｕ－電壓上升，并超過１Ｖ時，比較器輸出為０，Ｎ１２截止，ＵCC上升，整機恢復正常工作。
二、負載接地式穩(wěn)流源
本電路采用負載接地式電壓電流轉(zhuǎn)換器，實際電路如圖６所示。由運放與晶體管（９０１３）組成電壓跟器，ＵCB＝ＵAB，ＵDB＝ＵCB－０．７Ｖ，而負載電流Ｉ１＝ＩC＝ＩE＝ＵDB／（ＲＷ１＋Ｒ２）＝（ＵAB－０．７Ｖ）／（ＲＷ１＋Ｒ２），所以Ｉ１與ＵAB成正比，而與（ＲＷ１＋Ｒ２）成反比。若ＵAB不變，改變ＲＷ１可改變輸出電流的大小。輸入電壓為１２Ｖ，穩(wěn)壓管Ｚ１提供基準電壓為６Ｖ，以Ｂ點為參考點，由ＲＷ２分壓后?。誂B＝３Ｖ，由上述原理得Ｉ１＝（３－０．７）／（Ｒ２＋ＲＷ２）。用高β（放大倍數(shù)值）的３ＣＤ１１１作輸出級，改善穩(wěn)定系數(shù)。
三、ＤＣ－ＤＣ變換器
ＤＣ－ＤＣ變換器采用單端反激式升壓電路，如圖７所示。其原理為：當開關管ＶＴ導通時，磁芯變壓器初級電壓近似為輸入電壓Ｕｉ，次級整流管ＶＤ反向截止沒有電流，磁芯變壓器儲能。當ＶＴ關斷時，各繞組電壓反向，整流管ＶＤ正向?qū)ǎ判咀儔浩鞔鎯Φ哪芰客ㄟ^ＶＤ向負載釋放。變換器部分的電路如圖８所示。時基電路５５５和外圍元件產(chǎn)生脈沖信號用以控制開關管。開關管（復合）Ｎ４、Ｎ５、磁芯變壓器Ｔ４、整流管Ｄ１及濾波電容Ｃ９組成升壓電路。
變頻穩(wěn)壓電路由Ｒ４、Ｒ５、ＲＷ及比較放大器Ｎ３組成穩(wěn)壓反饋回路，控制時基電路５５５的輸出脈沖頻率。三極管（ＴＩＰ４１２）也反饋控制時基電路輸出脈沖頻率，同時三極管（ＴＩＰ４１２）對開關管還有保護作用。
用時基電路５５５的輸出脈沖信號控制開關管，在開關管導通后，磁芯變壓器初級電壓近似等于輸入電壓，初級產(chǎn)生一個瞬時大電流，產(chǎn)生磁場存儲能量。在開關管關斷后，由于磁通的連續(xù)性，在次級產(chǎn)生高壓，通過高反壓二極管Ｄ１給濾波電容Ｃ９充電，供給負載。磁芯變壓器的變比Ｎ１∶Ｎ２＝１８∶２５０，保證輸入電壓為９Ｖ時，在次級產(chǎn)生１００Ｖ以上的高壓。輸出電壓通過取樣電路和誤差放大并反饋控制時基電路５５５的復位端{4}腳，調(diào)整其工作頻率達到穩(wěn)壓。在負載增大時，頻率增大，保證有足夠的能量耦合到次級的輸出回路。當初級回路電流增大時，會促使ＴＩＰ４１２導通，此時反饋回路送給５５５時基電路的{6}腳（ＴＨＲ）為高電平，使{3}腳輸出電平為０，進而開關管截止，用以調(diào)整５５５輸出脈沖信號的頻率，同時避免開關管的過流。本文有關的數(shù)顯電路，因無具體電路從略。