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降壓穩壓電源作為電子産品的動力來源是很重要的。選擇電源方案也是有些說法的。
就小編個人的理解來看,目前的降壓穩壓電源主要是兩種工作模式。一種是模拟線性的,另外一種是開關的。
模拟線性電源響應性高,對輸出紋波的抑制比較好,但是呢,輸出功率不會很大,即使輸出功率可以做大,但是相應的,自身功耗也會比較大,導緻效率的降低。另外體積也會很大。這種模拟線性電源主要是用在小電流、對紋波有一定要求的地方。
小夜燈電路
光控小夜燈,我們會經常用到。這個小東西我們一般都是一直插在插座上的。那麼,自身功耗一定要小,而且,鑒于小夜燈的工作電流很小,那麼就沒有必要配置複雜的電源部分。
圖中的小夜燈采用的是體積小、結構簡單的阻容降壓電路。這種電路雖然無法隔離市電,但是因為電路是有外殼保護的,所以無需考慮市電隔離問題。圖中的R1雖然可以通過一定的電流,但是電流很小,主要的作用是洩放C1上的殘餘電荷。防止在維修時殘餘電荷電擊到人。R2作為主電路的限流降壓電阻,與D5穩壓管配合将電路的輸出電壓鉗制在12V左右。
常用5V電源電路
這個是我們常用的5V降壓穩壓電源。前級采用降壓變壓器将220V交流市電隔離降壓。2W10是集成整流橋,工作參數為最高耐壓1000V,最大整流電流2A。C1 104瓷片電容器在電路中作為高頻濾波用,濾除來自外界的高頻幹擾,其本質為電容的通高頻阻低頻特性。這個應該都知道吧?C2 470uF電解電容器作為主濾波電容,負責電流的平滑。78L05為集成5V穩壓電路。工作參數為最大輸出電流100mA,最高耐壓35V。但是如果真按照這個參數來選擇這種器件的話,那可真是大坑的。小編想起曾經設計了一個控制電路,其平均工作電流在50mA左右,遠小于78L05的100mA參數,而且供電電壓才隻有12V,但是,其表現還是很令人失望,發熱嚴重。強制使用的話很容易熱擊穿,也就是12V電壓直接加到負載上。對于後面的5V邏輯電路還有單片機來說真是滅頂之災,根本無法承受12V的電壓。7805系列,還有一個500mA的産品,型号是78M05。但是其體積與标定輸出電流1.5A的7805是一樣的。那麼我們為什麼不直接使用7805呢?所以個人認為78M05處境還是比較尴尬的,78L05至少體積很小,像9013三極管的大小。那麼78M05存在的原因可能是價格吧,當然,小批量情況下,價格的差距還是顯示不出來的。
就圖中這種電源來說,如果真按照這種參數來選擇器件,那麼其應用範圍還是很小的。其理論最大輸出功率隻有區區0.5W。這麼小的功率無論是充電還是供電都是比較吃力的,而且還隻是理論功率,實際功率更小。所以小編認為這種電路設計出來純粹就是畫着玩兒的。當然,用在功耗很小的控制電路中還是可以的。不過,用一個降壓變壓器會不會體積有些大了?
上面兩種電路是我們在電子DIY中常用的兩種模拟降壓穩壓電路結構。下面解析下開關電源。
常用開關電源電路
圖中這個電路結構是我們常見的手機充電器的電源電路。這種電路特點是體積小,效率高,但是呢,輸出紋波确實是大。有時候我們用這種手機充電器帶USB小音箱會發現噪音比較大,就是因為電源的輸出紋波大造成的。當然,手機充電器也是分好幾個等級的。圖中這種應該是最低級的降壓穩壓電路。但是勝在結構簡單。好些的降壓穩壓電路會加入一片光耦來提高穩壓性能。另外最新的電源控制芯片也可以做到無光耦穩壓。
這種電源在我們電子DIY中還是比較方便的。輸出功率多在5W以上,改變穩壓管的值或者改變采樣點的電壓可以改變輸出電壓。小編曾經用了一個手機充電器修複了一台電子萬年曆。這種電子萬年曆原來采用工頻變壓器供電,但是變壓器壞掉了,手頭又沒有合适的變壓器,于是将手機充電器的輸出電壓通過修改采樣點電壓的方式從5V提高到10V左右,驅動萬年曆足矣。至今已經使用5年有餘。性能和穩定性還是比較讓人放心的。
上面這些電源都是接入220V市電的,電路中還有一種電源結構是DC-DC變換的。負責低壓直流降壓。比如常見的12V降壓到5V,但是要求電流比較大,還有的是5V降到1.5V等等。那麼,采用模拟線性降壓電路的話,因為電流的增大,器件的效率會變得很低,而且發熱問題是無法避免的。比如我們汽車上常用的12V轉到5V給手機充電。現在手機的充電電流普遍在2A左右,某些支持快充的手機其充電電流會更大。如果采用7805的方案,那麼7805的發熱會巨大,而且會容易發生熱擊穿,嚴重的會造成12V電壓直接加到手機上,那麼手機會直接報銷。所以我們在DIY充電電路的時候盡量不要采用這種方案。在這種情況下,開關電源方案才是可取的。采用開關電源方案不僅體積小,而且發熱小,效率高。
小編現在在用的一款降壓電路其工作頻率可以到150KHz。這樣一來,紋波和響應速度都可以做的很漂亮。而且即使是滿負載情況下,其發熱情況也是很理想的。整體溫升不超過50度。器件在這個溫度下可以穩定工作,相比7805可以融化焊錫的溫度真的是非常理想了。
小編說了這些,作為電子愛好者的您對電源方案的選擇有了解了嗎?如果我要給一台小型收音機做一個外置電源,那麼我該如何選擇電源方案呢?
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