什么是線(xiàn)性穩壓電源?它是如何工作的?根據調整管的工作狀態(tài),我們常把穩壓電源分成兩類(lèi):線(xiàn)性穩壓電源和開(kāi)關(guān)穩壓電源。此外,還有一種使用穩壓管的小電源。這里說(shuō)的線(xiàn)性穩壓電源,是指調整管工作在線(xiàn)性狀態(tài)下的直流穩壓電源。調整管工作在線(xiàn)性狀態(tài)下,可這么來(lái)理解:RW(見(jiàn)下面的分析)是連續可變的,亦即是線(xiàn)性的。而在開(kāi)關(guān)電源中則不一樣,開(kāi)關(guān)管(在開(kāi)關(guān)電源中,我們一般把調整管叫做開(kāi)關(guān)管)是工作在開(kāi)、關(guān)兩種狀態(tài)下的:開(kāi)——電阻很小;關(guān)——電阻很大。工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)下的管子顯然不是線(xiàn)性狀態(tài)。

線(xiàn)性穩壓電源是比較早使用的一類(lèi)直流穩壓電源。線(xiàn)性穩壓直流電源的特點(diǎn)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(chǎn)生的噪聲低;效率較低(現在經(jīng)?吹腖DO就是為了解決效率問(wèn)題而出現的);發(fā)熱量大(尤其是大功率電源),間接地給系統增加熱噪聲。
工作原理:我們先用下圖來(lái)說(shuō)明線(xiàn)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(gè)分壓電路,
輸出電壓為:Uo=Ui×RL/(RW+RL),
因此通過(guò)調節RW的大小,即可改變輸出電壓的大小。請注意,在這個(gè)式子里,如果我們只看可調電阻RW的值變化,Uo的輸出并不是線(xiàn)性的,但如果把RW和RL一起看,則是線(xiàn)性的。還要注意,我們這個(gè)圖并沒(méi)有將RW的引出端畫(huà)成連到左邊,而畫(huà)在右邊。雖然這從公式上看并沒(méi)有什么區別,但畫(huà)在右邊,卻正好反映了“采樣”和“反饋”的概念----實(shí)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,也只是輔助方法而已。
讓我們繼續:如果我們用一個(gè)三極管或者場(chǎng)效應管,來(lái)代替圖中的可變阻器,并通過(guò)檢測輸出電壓的大小,來(lái)控制這個(gè)“變阻器”阻值的大小,使輸出電壓保持恒定,這樣我們就實(shí)現了穩壓的目的。這個(gè)三極管或者場(chǎng)效應管是用來(lái)調整電壓輸出大小的,所以叫做調整管。
像圖1所示的那樣,由于調整管串聯(lián)在電源跟負載之間,所以叫做串聯(lián)型穩壓電源。相應的,還有并聯(lián)型穩壓電源,就是將調整管跟負載并聯(lián)來(lái)調節輸出電壓,典型的基準穩壓器TL431就是一種并聯(lián)型穩壓器。所謂并聯(lián)的意思,就是象圖2中的穩壓管那樣,通過(guò)分流來(lái)保證衰減放大管射極電壓的“穩定”,也許這個(gè)圖并不能讓你一下子看出它是“并聯(lián)”的,但細心一看,確實(shí)如此。不過(guò),大家在此還要注意一下:此處的穩壓管,是利用它的非線(xiàn)性區工作的,因此,如果認為它是一個(gè)電源,它也是一個(gè)非線(xiàn)性電源。為了便于大家理解,回頭我們找一個(gè)理適合的圖來(lái)看,直到可以簡(jiǎn)明地看懂為止。
由于調整管相當于一個(gè)電阻,電流流過(guò)電阻時(shí)會(huì )發(fā)熱,所以工作在線(xiàn)性狀態(tài)下的調整管,一般會(huì )產(chǎn)生大量的熱,導致效率不高。這是線(xiàn)性穩壓電源的一個(gè)最主要的一個(gè)缺點(diǎn)。想要更詳細的了解線(xiàn)性穩壓電源,請參看模擬電子線(xiàn)路教科書(shū)。這里我們主要是幫助大家理清這些概念以及它們之間的關(guān)系。
一般來(lái)說(shuō),線(xiàn)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(gè)基本部分組成。另外還可能包括一些例如保護電路,啟動(dòng)電路等部分。下圖是一個(gè)比較簡(jiǎn)單的線(xiàn)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(guò)取樣輸出電壓,并與參考電壓比較,比較結果由誤差放大電路放大后,控制調整管的導通程度,使輸出電壓保持穩定。
常用的線(xiàn)性串聯(lián)型穩壓電源芯片有:78XX系列(正電壓型),79XX系列(負電壓型)(實(shí)際產(chǎn)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)。 |