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标题: 关于直流稳压电源的设计制作 [打印本页]

作者: qq1378147032 时间: 2011-12-13 14:40
标题: 关于直流稳压电源的设计制作
要制作可调直流稳压电源，首先来了解一下可调直流稳压电源的基本工作原理。直流稳压电源工作流程为降压、整流(把交流电变直流电)，输入滤波、三端稳压器稳压、输出滤波五部分。下面是具体介绍。
　　220V的交流电从直流稳压电源插头经保险管送到变压器的初级线圈，并从次级线圈感应出经约9V的交流电压送到4个二极管。二极管在电路中的符号有短线的一端称为它的负极(或阴极)，有三角前进标志的一端称为它的正极(或阳极)。基本作用是只允许电流从它的正极流向它的负极(即只能按三角标示的方向流动)，而不允许从负极流向正极。我们知道，交流电的特点是方向和电压大小一直随时间变化，用通俗的话说，它的正负极是不固定的。但是不管从变压器中出来的两根线中哪根电压高，电流都能而且只能由D3或D4流入右边的电路，由D1或D2流回去。这样，从右边的电路来看，正极永远都是D3和D4连接的那一端，负极永远是D1和D2连接的那一端。这便是二极管整流的原理。
　　二极管把直流稳压电源交流电方向变化的问题解决了，但是它的电压大小还在变化。而电容器有可以存储电能的特性，正好可以用来解决这个问题。在电压较高时向电容器中充电，电压较低时便由电容器向电路供电。这个过程叫作滤波。图中的C1便是用来完成这个工作的。
　　经过C1滤波后的比较稳定的直流电送到三端稳压集成电路LM317T的Vin端(3脚)。LM317T是一种这样的器件：由Vin端给它提供工作电压以后，它便可以保持其+Vout端(2脚)比其ADJ端(1脚)的电压高1.25V。因此，我们只需要用极小的电流来调整ADJ端的电压，便可在+Vout端得到比较大的电流输出，并且电压比ADJ端高出恒定的1.25V。我们还可以通过调整PR1的抽头位置来改变输出电压-反正LM317T会保证接入ADJ端和+Vout端的那部分电阻上的电压为1.25V!所以，可以想到：当抽头向上滑动时，直流稳压电源输出电压将会升高!
高压开关电源最主要的技术

特点，就是在于输出电压很高。高的输出电压对很多方面提出了特别的要求——元器件耐压的要求、结构设计的要求、绝缘材料的要求等。与此同时，电路结构上也有异于通常的结构。通常对于输出10KV以下的电源，可以直接采用传统的各种拓扑结构。但是对于电压更高的电源，就要对电路结构作一些修改，以满足更高电压的输出。由于变压器初级部分的功率器件的耐压限制，一般驱动部分依然是传统的开关电源拓扑，对电路结构的修改，主要是集中在变压器以及后面的整流电路上。下面主要对这两部分进行讨论。
　　一、变压器部分
　　1，多个变压器串联方式特点是，每个变压器的升压比不是很高，磁芯与次级绕组间的压差不大。这种方法的优点是：适合大功率输出。变压器绕组对磁芯的绝缘容易处理。缺点是：每个变压器要传递的功率不一样，最低压端的变压器传递功率最大，最高压端的变压器传递功率最高。每个变压器对地绝缘要求不同。最高压端的变压器对地绝缘要求最高。由于变压器存在漏感，所以越是远离驱动输入的变压器，其回路中等效的漏感就越大。那么变压器实际输出的电压是有差异的，即便匝比都是一致的。
　　2，单变压器，多组次级级联方式特点是，次级的每个绕组对初级的升压比不是很高。优点是：适合较大功率输出。变压器数量少，只需要一副磁芯。缺点是：高压端的绕组对磁芯的电压差很大，绝缘不容易处理。次级绕组如果对磁芯或初级结构不一致，那么漏感会不一致，导致绕组间存在差异。如果保持结构一致，则全部次级都必须按照最高绝缘要求来设计，那么变压器的窗口利用率会大大下降。潍柴集团
　　3，单变压器，绝缘磁芯多组次级级联方式这种方式特点是，磁芯是由多段组合而成，每段磁芯之间都用绝缘性能很好的薄膜进行绝缘。每段磁芯都有一个次级绕组。优点是：适合较大功率的输出。变压器数量少，只需要一副磁芯。每段次级绕组与磁芯的电压差小，次级绕组对磁芯的绝缘容易处理。缺点是：磁芯是分段的，结构复杂。磁芯有气隙，分段越多，等效气隙越大，磁芯固定困难。
二、整流电路
　　1，半波多倍压电路：这是基本的也是最常见的倍压整流电路了。这种电路的优点是：结构简单，二极管和电容的电压应力都不高，变压器的输出电压也不算高。缺点是：带负载能力较差，倍压阶数越高则电压跌落越多，最终存在一个极限倍压阶数。超过这个阶数，电压不再升高，反而会下降。另一种是电路的带载能力强一些，但是电容的电压应力很高。
　　2，全波多倍压电路：可以同时的到正负高压。当然，如果把其中端高压接地，把变压器次级悬浮，也是可以的。这样做的好处是，得到同样的高压，只需要有半波多倍压一半的阶数就可以得到了。那么电压跌落和纹波都小很多。缺点是：假如采用某端高压接地，高压变压器次级悬浮的方式，对高压变压器的绝缘要求很高。假如高压变压器次级接地的话，那么得到的是正负高压，使用上不是很方便。kukdong
　　3，抽头式双半波多倍压电路：这种结构的特点是高压变压器的次级带中间抽头。这种结构的优点是：倍压的电压跌落比半波多倍压方式小很多。纹波也小很多。缺点是：变压器的次级需要抽头，输出同样的高压，变压器的次级匝数增加了一倍。元件多，成本

高。
　　4，还有其他拓展或混合式用法：例如抽头式双半波可以拓展为抽头式全波正负多倍压电路，用以得到正负高压。也可以把图5B的结构和图5A的结构混合起来使用。也可以把常规整流方式与倍压整流方式混合使用。正负倍压方式中，也可以正、负阶数不一致。很多场合，我们把变压器和整流电路两种解决手段同时组合使用，例如变压器次级分段，每段分别全波倍压后串联输出等等。
　　通过二极管和电容组合成电荷泵方式的倍压电路，总的来说不能承受大的输出功率，而且输出电压的上升速率也相对较慢。因为这是一种电荷泵，用牺牲功率的办法来得到高的电压，泵的能力的局限性比较大。

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