顾名思义,稳压器是用于调节电压的电路。稳压电压是平滑的电源,没有任何噪声或干扰。稳压器的输出与负载电流,温度和交流线路变化无关。几乎每个电子产品或家用设备(如电视,冰箱,计算机等)中都存在稳压器,以稳定电源电压。
基本上,电压调节器可最大程度地减小电压变化以保护器件。在配电系统中,稳压器位于馈线或变电站中。该线路中使用两种类型的调节器,一种是步进调节器,其中的开关调节电流供应。另一个是感应调节器,它是一种类似于感应电动机的交流电机,可作为辅助电源供电。它使电压变化最小,并提供稳定的输出。
有不同类型的稳压器,下面将进行说明。
稳压电路的类型
线性稳压器电路
- 串联稳压器
- 并联稳压器
齐纳稳压电路
开关稳压电路
- 降压型
- 升压型
- 降压/升压型
线性稳压器电路
这些是电子产品中用于维持稳定输出电压的最常见调节器。线性稳压器的作用类似于分压器电路,在这种稳压器中,电阻随负载变化而变化,并提供恒定的输出电压。线性稳压器的一些优缺点如下:
优点
- 输出纹波电压低
- 反应迅速
- 噪音小
缺点
- 低效率
- 需要大空间
- 输出电压将始终小于输入电压
1.串联稳压器
未调节电压与串联电阻两端的电压降成正比,该电压降取决于负载消耗的电流。如果负载的电流消耗增加,则基极电流也将减小,并且由于该电流的减少,集电极电流将流过集电极发射极,因此通过负载的电流将增加,反之亦然。
并联稳压器的稳压输出电压定义为:
V输出= V Z + V BE
齐纳稳压器
齐纳稳压器价格便宜,仅适用于低功率电路。它可用于那些在调节过程中浪费的功率不是主要问题的应用中。
电阻与齐纳二极管串联,以限制流过二极管的电流 ,如图所示,输入电压Vin(必须大于齐纳电压)跨接,输出电压Vout Vout = Vz(齐纳电压)时,齐纳二极管两端的电压。众所周知,当施加的电压高于齐纳击穿电压时,齐纳二极管会开始反向导通。因此,当它开始导通时,它会在两端保持相同的电压并流回多余的电流,从而提供稳定的输出电压。
在此处了解有关齐纳二极管工作的更多信息。
开关稳压器
开关稳压器有三种类型:
- 降压或降压开关稳压器
- 升压或升压开关稳压器
- 降压/升压开关稳压器
降压或降压开关稳压器
使用降压稳压器来降低输出电压,我们甚至可以使用分压器电路降低输出电压,但分压器电路的效率很低,因为电阻会以热量的形式散发能量。我们在电路中使用电容器,二极管,电感器和开关。降压开关稳压器的电路图如下:
当开关接通时,二极管保持反向偏置,并且电源连接到电感器。当开关断开时,电感器的极性反转,二极管正向偏置,并将电感器接地。然后,通过电感器的电流会随着斜率减小:
d I L / dt =(0-V OUT)/ L
电容器用于防止负载两端的电压降至零。如果我们继续打开和关闭开关,那么负载两端的平均电压将小于提供的输入电压。您可以通过改变开关设备的占空比来控制输出电压。
输出电压=(输入电压)*(开关打开的时间百分比)
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升压或升压开关稳压器
升压调节器用于提高负载两端的电压。升压调节器的电路图如下:
当开关闭合时,二极管表现为反向偏置,并且电感两端的电流不断增加。现在,当开关断开时,电感器将产生一个力,导致电流继续流动,电容器开始充电。通过连续接通和断开开关,我们将在负载处接收高于输入电压的电压。我们可以通过控制开关的开启时间来控制输出电压。
输出电压=输入电压/开关断开时间的百分比
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降压-升压型开关稳压器
降压-升压型开关稳压器是降压和升压稳压器的组合,它提供的反相输出可以大于或小于提供的输入电压。
当开关接通时,二极管表现为反向偏置,电感存储能量;当开关断开时,电感器开始释放具有反极性的能量,从而为电容器充电。当存储在电感器中的能量变为零时,电容器开始以相反极性放电到负载中。由于这种降压-升压型调节器也称为反相调节器。
输出电压定义为
Vout = Vin(D / 1-D) 其中,D是占空比
因此,如果占空比低,则调节器充当降压调节器,而当占空比高时,调节器充当升压调节器。
稳压器电路的实际示例
正线性稳压器电路
我们设计了使用7805 IC的正线性稳压器电路。该IC具有提供5V稳压电源的所有电路。输入电压应至少比额定值高2v,例如LM7805,我们应至少提供7v。
未稳压的输入电压被提供给IC,我们在输出端得到稳压。IC的名称定义其功能,78代表正号,05代表调节后的输出电压值。如您在电路图中所看到的,我们给7805IC提供9V的电压,并在输出端得到+ 5V的稳压。电容器C1和C2用于滤波。
齐纳稳压电路
在这里,我们设计了使用5.1V齐纳二极管的齐纳稳压器。齐纳二极管用作感测元件。当电源电压超过其击穿电压时,其开始反向传导,并在其两端保持相同的电压,并流回多余的电流,从而提供稳定的输出电压。在该电路中,我们提供9V的输入电压,并获得接近5.1的稳压输出电压。