濾波電路可以将整流處處波動大的脈動直流電壓平滑成波動波動小的直流電壓,但如果因供電原因引起電壓220V大小變化時(如220V上升至240V),經整流得到的脈動直流電壓的平均值随之會變化(升高),濾波供給負載的直流電壓也會變化(升高),濾波供給負載的直流電壓也會變化(升高)。為了保證在市電電壓大小發生變化時,提供給負載的直流電壓始終保持穩定,還需要在整流、濾波電路之後增加穩壓電路。
2、串聯型穩壓電路
濾波電路可以将整流處處波動大的脈動直流電壓平滑成波動波動小的直流電壓,但如果因供電原因引起電壓220V大小變化時(如220V上升至240V),經整流得到的脈動直流電壓的平均值随之會變化(升高),濾波供給負載的直流電壓也會變化(升高),濾波供給負載的直流電壓也會變化(升高)。為了保證在市電電壓大小發生變化時,提供給負載的直流電壓始終保持穩定,還需要在整流、濾波電路之後增加穩壓電路。
1、簡單的穩壓電路
穩壓二極管是一種具有穩壓功能的器件,采用穩壓二極管和限流電阻可以組成簡單的穩壓電路。簡單穩壓電路如上圖,它由穩壓二極管VZ和限流電阻R組成。
輸入電壓U1經限流電阻R送到穩壓二極管VZ的負極,VZ被反向擊穿,有電流流過R和VZ,R兩端的電壓為UR,VZ兩端的電壓為Uo,Ui、UR和Uo三者滿足
UI=UR Uo
如果輸入電壓UI升高,則流過R和VZ的電流增大,R兩端的電壓UR增大(UR=IR,I增大,古UR也增大),由于穩壓二極管具有“擊穿後兩端電壓保持不變”的特點,所以電壓Uo保持不變,從而實現了輸入電壓UI升高時輸出電壓Uo保持不變的穩壓功能。
如果輸入電壓UI下降,隻要電壓UI大于穩壓二極管的穩壓值,穩壓二極管就仍處于反向導通狀态(擊穿狀态),由于UI下降,所以流過R和VZ的電流減小,R兩端的電壓UR減小(UR=IR,I減小,UR也減小),因為穩壓二極管具有“擊穿後兩端電壓保持不變”的特點,所以Uo電壓仍保持不變,從而實現了輸入電壓UI下降時讓輸出電壓Uo保持不變的穩壓功能。
要讓穩壓二極管在電路中起穩壓作用,需滿足以下條件。
(1)穩壓二極管在電路中反接(即正極接低電位,負極接高電位)。
(2)加到穩壓二極管兩端的電壓不能小于它的擊穿電壓(即穩壓值)。
例如上圖所示電路中的穩壓二極管VZ的穩壓值為6V,當輸入電壓U1=9V時,VZ處于擊穿狀态,Uo=6V,UR=3V;若UI由9V上升到12V。Uo仍未6V,而UR則由3V升高到6V(因輸入電壓升高使流過R的電流增大而導緻UR升高);若UI由9V下降到5V,穩壓二極管無法擊穿,限流電阻R無電流通過,UR=0V,Uo=5V,此時穩壓二極管無穩壓功能。
2、串聯型穩壓電路
串聯型穩壓電路由三極管和穩壓二極管等元器件組成,由于電路中的三極管與負載是串聯關系,所以稱為串聯型穩壓電路。
(1)簡單的串聯型穩壓電路
如下圖所示是一種簡單的串聯型穩壓電路。220V交流電壓經變壓器T1降壓後得到電壓U2,電壓U2經整流電路對C1進行充電,在C1上得到上正下負的電壓U3,該電壓經限流電阻R1加到穩壓二極管VZ兩端,由于VZ的穩壓作用,在VZ的負極,也即B點得到一個與VZ穩壓值相同的電壓UB,電壓UB送到三極管VT的基極,VT産生電流Ib,VT導通,有電流Ic從VT的集電極流入、發射極流出,它對濾波電容C2充電,在C2上得到上正下負的電壓U4供給負載RL。
穩壓過程:若220V交流電壓增大至240V,變壓器T1二次繞組L2上的電壓U2頁增大,經整流濾波後在C1上充得電壓U3增大,因U3電壓增大,流過R1、VZ的電流增大,R1上的電壓UR1增大,由于穩壓二極管VZ擊穿後兩端電壓保持不變,故B點電壓UB也保持不變,VT基極電壓不變,Ib不變,Ic也不變(Ic=βIb,Ib、β都不變,故Ic頁不變),因為電流Ic大小不變,故Ic對C3充得的電壓U4也保持不變,從而實現了輸入電壓上升時保持輸出電壓U4不變的穩壓功能。
對于220v交流電壓下降時電路的穩壓過程,讀者可自行分析。
(2)常用的串聯型穩壓電
220V交流電壓經變壓器T1降壓後得到電壓U2,電壓U2經整流電路對C1進行充電,在C1上得到上正下負的電壓U3,這裡的C1相當于一個電源(類似充電電池),其負極接地,正極電壓送到A點,A點電壓UA與U2相等。電壓UA經R1送到B點,也即調整管VT1的基極,有電流Ib1由VT1的基極流往發射極,VT1導通,有Ic電流由VT1的集電極流往發射極,該Ic電流對C2充電,在C2上充得上正下負的電壓U4,該電壓供給負載RL。
U4電壓在供給負載的同時,還經R3、RP、R4分壓為比較管VT2提供基極電壓,VT2有電流Ib2從基極流向發射極,VT2導通,馬上有店裡Ic2流過VT2,電流Ic2的途徑是:A點->R1->VT2的集-射極->VZ->地。
穩壓過程:若220V交流電壓增大至240V,變壓器T1二次繞組L2上的電壓U2也增大,經整流濾波後在C1上充得的電壓U3增大,A點電壓增大,B點電壓增大,VT1的基極電壓增大,Ib1增大,Ic1增大,C2充電電流增大,C2兩端電壓U4升高,電壓U4經R3、RP、R4分壓在G點得到的電壓也升高,VT2基極電壓Ub2升高,由于VZ的穩壓作用,VT2的發射極電壓Ue2保持不變,VT2的基-射極之間的電壓差Ube2增大(Ube2=Ub2-Ue2,Ub2升高,Ue2不變,故Ube2增大),VT2的電流Ib2增大,電流Ic2頁增大,流過R1的電流Ic2增大,R1上的壓降UR1增大,B點電壓UB下降,即VT1的基極電壓下降,VT1的Ib1下降,Ic1下降,C2的充電電流減小,C2兩端的電壓U4下降,回落到正常電壓值。
在220V交流電壓不變的情況下,若要提高輸出電壓U4,可調節調壓電位器RP。
輸出電壓調高過程:将電位器的滑動端上移阻值變大點電壓減小2的基極電壓Ub2減小->VT2的Ube2減小(Ube2=Ub2-Ue2,Ub2減小,因VZ穩壓作用Ue2保持不變,故Ube2減小)->VT2的電流Ib2減小->電流Ic2頁減小->流過R1的電流Ic2減小->R1的壓降UR1減小->B點電壓Ub增大->VT1的基極電壓增大->VT1的Ib1增大->Ic1增大->C2的充電電流增大->C2兩端的電壓U4增大。
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