線性穩壓電源深剖析,小器件為何有大作用
發布時間:2017-02-08 責任編輯:susan
【導讀】根據調整管的工作狀態,我們常把穩壓電源分成兩類:線性穩壓電源和開關穩壓電源。此外,還有一種使用穩壓管的小電源。這裏說的線性穩壓電源,是指調整管工作在線性狀態下的直流穩壓電源。
調整管工作在線性狀態下,可這麼來理解:RW(見下麵的分析)是連續可變的,亦即是線性的。而在開關電源中則不一樣,開關管(在開關電源中,我們一般把調整管叫做開關管)是工作在開、關兩種狀態下的:開——電阻很小;關——電阻很大。工作在開關狀態下的管子顯然不是線性狀態。
線性穩壓電源是比較早使用的一類直流穩壓電源。線性穩壓直流電源的特點是:輸出電壓比輸入電壓低;反應速度快,輸出紋波較小;工作產生的噪聲低;效率較低(現在經常看的LDO就是為了解決效率問題而出現的);發熱量大(尤其是大功率電源),間接地給係統增加熱噪聲。
工作原理:我們先用下圖來說明線性穩壓電源調節電壓的原理。
如下圖所示,可變電阻RW跟負載電阻RL組成一個分壓電路,輸出電壓為:
Uo=Ui×RL/(RW+RL),因此通過調節RW的大小,即可改變輸出電壓的大小。請注意,在這個式子裏,如果我們隻看可調電阻RW的值變化,Uo的輸出並不是線性的,但如果把RW和RL一起看,則是線性的。還要注意,我們這個圖並沒有將RW的引出端畫成連到左邊,而畫在右邊。雖然這從公式上看並沒有什麼區別,但畫在右邊,卻正好反映了“采樣”和“反饋”的概念----實際中的電源,絕大部分都是工作在采樣和反饋的模式下的,使用前饋方法很少,或就是用了,也隻是輔助方法而已。
讓我們繼續:如果我們用一個三極管或者場效應管,來代替圖中的可變阻器,並通過檢測輸出電壓的大小,來控製這個“變阻器”阻zu值zhi的de大da小xiao,使shi輸shu出chu電dian壓ya保bao持chi恒heng定ding,這zhe樣yang我wo們men就jiu實shi現xian了le穩wen壓ya的de目mu的de。這zhe個ge三san極ji管guan或huo者zhe場chang效xiao應ying管guan是shi用yong來lai調tiao整zheng電dian壓ya輸shu出chu大da小xiao的de,所suo以yi叫jiao做zuo調tiao整zheng管guan。
像圖1所(suo)示(shi)的(de)那(na)樣(yang),由(you)於(yu)調(tiao)整(zheng)管(guan)串(chuan)聯(lian)在(zai)電(dian)源(yuan)跟(gen)負(fu)載(zai)之(zhi)間(jian),所(suo)以(yi)叫(jiao)做(zuo)串(chuan)聯(lian)型(xing)穩(wen)壓(ya)電(dian)源(yuan)。相(xiang)應(ying)的(de),還(hai)有(you)並(bing)聯(lian)型(xing)穩(wen)壓(ya)電(dian)源(yuan),就(jiu)是(shi)將(jiang)調(tiao)整(zheng)管(guan)跟(gen)負(fu)載(zai)並(bing)聯(lian)來(lai)調(tiao)節(jie)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya),典(dian)型(xing)的(de)基(ji)準(zhun)穩(wen)壓(ya)器(qi)TL431就是一種並聯型穩壓器。所謂並聯的意思,就是象圖2中的穩壓管那樣,通過分流來保證衰減放大管射極電壓的“穩定”,也許這個圖並不能讓你一下子看出它是“並聯”的,但細心一看,確實如此。不過,大家在此還要注意一下:此(ci)處(chu)的(de)穩(wen)壓(ya)管(guan),是(shi)利(li)用(yong)它(ta)的(de)非(fei)線(xian)性(xing)區(qu)工(gong)作(zuo)的(de),因(yin)此(ci),如(ru)果(guo)認(ren)為(wei)它(ta)是(shi)一(yi)個(ge)電(dian)源(yuan),它(ta)也(ye)是(shi)一(yi)個(ge)非(fei)線(xian)性(xing)電(dian)源(yuan)。為(wei)了(le)便(bian)於(yu)大(da)家(jia)理(li)解(jie),回(hui)頭(tou)我(wo)們(men)找(zhao)一(yi)個(ge)理(li)適(shi)合(he)的(de)圖(tu)來(lai)看(kan),直(zhi)到(dao)可(ke)以(yi)簡(jian)明(ming)地(di)看(kan)懂(dong)為(wei)止(zhi)。
youyutiaozhengguanxiangdangyuyigedianzu,dianliuliuguodianzushihuifare,suoyigongzuozaixianxingzhuangtaixiadetiaozhengguan,yibanhuichanshengdaliangdere,daozhixiaolvbugao。zheshixianxingwenyadianyuandeyigezuizhuyaodeyigequedian。xiangyaogengxiangxidelejiexianxingwenyadianyuan,qingcankanmonidianzixianlujiaokeshu。zheliwomenzhuyaoshibangzhudajialiqingzhexiegainianyijitamenzhijiandeguanxi。
線性穩壓電源工作原理詳解

圖1
一般來說,線性穩壓電源由調整管、參考電壓、取樣電路、誤差放大電路等幾個基本部分組成。另外還可能包括一些例如保護電路,啟動電路等部分。下圖是一個比較簡單的線性穩壓電源原理圖(示意圖,省略了濾波電容等元件),取樣電阻通過取樣輸出電壓,並與參考電壓比較,比較結果由誤差放大電路放大後,控製調整管的導通程度,使輸出電壓保持穩定。
線性穩壓電源工作原理詳解

圖2
常用的線性串聯型穩壓電源芯片有:78XX係列(正電壓型),79XX係列(負電壓型)(實際產品中,XX用數字表示,XX是多少,輸出電壓就是多少。例如7805,輸出電壓為5V);LM317(可調正電壓型),LM337(可調負電壓型);1117(低壓差型,有多種型號,用尾數表示電壓值。如1117-3.3為3.3V,1117-ADJ為可調型)。
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