穩(wěn)壓電源

　　發(fā)展歷史

　　1955年美國的科學(xué)家羅那（G.H.Royer）首先研制成功了利用磁芯的飽和來進行自激振蕩的晶體管直流變換器。此后，利用這一技術(shù)的各種形式的精益求精直流變換器不斷地被研制和涌現(xiàn)出來，從而取代了早期采用的壽命短、可靠性差、轉(zhuǎn)換效率低的旋轉(zhuǎn)和機械振子示換流設(shè)備。由于晶體管直流變換器中的功率晶體管工作在開關(guān)狀態(tài)，所以由此而制成的穩(wěn)壓電源輸出的組數(shù)多、極性可變、效率高、體積小、重量輕，因而當時被廣泛地應(yīng)用于航天及軍事電子設(shè)備。由于那時的微電子設(shè)備及技術(shù)十分落后，不能制作出耐壓高、開關(guān)速度較高、功率較大的晶體管，所以這個時期的直流變換器只能采用低電壓輸入，并且轉(zhuǎn)換的速度也不能太高。

　　60年代，由于微電子技術(shù)的快速發(fā)展，高反壓的晶體管出現(xiàn)了，從此直流變換器就可以直接由市電經(jīng)整流、濾波后輸入，不再需要工頻變壓器降壓了，從而極大地擴大了它的應(yīng)用范圍，并在此基礎(chǔ)上誕生了無工頻降壓變壓器的開關(guān)電源。省掉了工頻變壓器，又使開關(guān)穩(wěn)壓電源的體積和重量大為減小，開關(guān)穩(wěn)壓電源才真正做到了效率高、體積小、重量輕。

　　70年代以后，與這種技術(shù)有關(guān)的高頻，高反壓的功率晶體管、高頻電容、開關(guān)二極管、開關(guān)變壓器的鐵芯等元件也不斷地研制和生產(chǎn)出來，使無工頻變壓器開關(guān)穩(wěn)壓電源得到了飛速的發(fā)展，并且被廣泛地應(yīng)用于電子計算機、通信、航天、彩色電視機等領(lǐng)域，從而使無工頻變壓器開關(guān)穩(wěn)壓電源成為各種電源的佼佼者。

　　品種

　　常用的穩(wěn)壓電源有：①鐵磁諧振式交流穩(wěn)壓器。由飽和扼流圈與相應(yīng)的電容器組成，具有恒壓伏安特性。②磁放大器式交流穩(wěn)壓器。將磁放大器和自耦變壓器串聯(lián)而成，利用電子線路改變磁放大器的阻抗以穩(wěn)定輸出電壓。③滑動式交流穩(wěn)壓器。通過改變變壓器滑動接點位置穩(wěn)定輸出電壓。④感應(yīng)式交流穩(wěn)壓器?？扛淖冏儔浩鞔?、初級電壓的相位差，使輸出交流電壓穩(wěn)定。⑤晶閘管交流穩(wěn)壓器。用晶閘管作功率調(diào)整元件。穩(wěn)定度高、反應(yīng)快且無噪聲。但對通信設(shè)備和電子設(shè)備造成干擾。20世紀80年代以后，又出現(xiàn)3種新型交流穩(wěn)壓電源：補償式交流穩(wěn)壓器。數(shù)控式和步進式交流穩(wěn)壓器。凈化式交流穩(wěn)壓器。具有良好隔離作用，可消除來自電網(wǎng)的尖峰干擾。

　　工作原理

　　工頻交流電源經(jīng)過變壓器降壓、整流、濾波后成為一穩(wěn)定的直流電。圖中其余部分是起電壓調(diào)節(jié)，實現(xiàn)穩(wěn)壓作穩(wěn)壓電源工作原理圖

　　用的控制部分。電源接上負載后，通過采樣電路獲得輸出電壓，將此輸出電壓和基準電壓進行比較。如果輸出電壓小于基準電壓，則將誤差值經(jīng)過放大電路放大后送入調(diào)節(jié)器的輸入端，通過調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)使輸出電壓增加，直到和基準值相等；如果輸出電壓大于基準電壓，則通過調(diào)節(jié)器使輸出減小。

　　穩(wěn)壓器電路由=l2V電源電路、電壓檢測控制電路、過電壓保護組成，如圖5-51所示l2V電源電路由調(diào)壓變壓器T的W4、W5繞組和整流二極管VDl-VD4、濾波電容器Cl、C2組成。電壓檢測控制電路由電阻器R-R7、電位器RPl、Rm、穩(wěn)壓二極管VS、電容器C3、C4和運算放大器集成電路IC(Nl-N3)組成。過電壓保護電路由IC內(nèi)部的N3、晶體管V3、電阻器Rl2和繼電器K組成。自動調(diào)壓電路由電阻器R8-Rll、晶體管Vl、V2、直流電動機M、滑動觸頭和T的Wl-W3繞組組成。將交流穩(wěn)壓器的輸大端與市電相接后，在T的W4、W5繞組上產(chǎn)生了感應(yīng)電壓。該電壓經(jīng)VDl-VD4整流及Cl、C2濾波后，為IC和Vl、V2等提供士l2V不穩(wěn)定工作電壓。+l2V電壓還有其他作用。經(jīng)Rl-R3分壓、VS穩(wěn)壓后，分別為Nl-N3的反相輸入端提供基準電壓;為過電壓保護電路申的K和V3提供工作電源;經(jīng)R4、RP2、R6分壓后，為Nl和N2的正相輸入端提供檢測電壓;經(jīng)R7、RPl、R5分壓后，為N3的正相輸入端提供檢測電壓。

　　Nl-N3將正相輸大端的檢測電壓與反相輸大端的基準電壓進行比較，用產(chǎn)生的誤差電壓去控制自動調(diào)壓電路。

　　當市電電壓正常時，Nl和N2的輸出端電壓為OV，Vl和V2均處于截止狀態(tài)，電動機M不工作。

　　當市電電壓偏低時，Nl和N2輸出低電平，使V2導(dǎo)通，Vl截止，M逆時針旋轉(zhuǎn)，通過滑壁臂驅(qū)動滑動觸頭移動，與T相應(yīng)的電壓抽頭接觸(T的Wl、W2繞組共設(shè)置了21個電壓抽頭，每一檔的電壓調(diào)節(jié)范圍為5V)，通過T的W2繞組來提升輸出電壓。當輸出交流電壓升至220V時，V2截止，M停轉(zhuǎn)。當市電電壓偏高時，Nl和N2均輸出高電平，使Vl導(dǎo)通，V2截止，M順時針旋轉(zhuǎn)，通過滑臂驅(qū)動滑動觸頭移動，與T相應(yīng)的電壓抽頭接觸，通過T的Wl繞組來降低輸出電壓。當輸出交流電壓降至220V時，Vl截止，M停轉(zhuǎn)。當市電電壓偏高超過260V時，N3因正相輸入端電壓高于反相輸入端電壓而輸出低電平，使V3截止，，K釋放，其常閉觸頭接通交流電壓的輸出回路。當市電電壓為160-260V時，N3因正相輸入端電壓低于反相輸入端電壓而輸出高電平，使V3導(dǎo)通，K吸合，其常閉觸頭斷開，從而保證負載(用電器)不會因過電壓而損壞。