整流濾波電路雖然可以将交流電壓轉換成相對平滑的直流電壓,但是當電網波動或者輸出負載變化時,其輸出電壓平均值會随之波動,當我們需要更加穩定的直流電壓時,除整流濾波電路外,還需要加穩壓電路配合使用,下面對穩壓電路的組成,相關原理及電路參數選擇做一個介紹!
基本電路組成如下圖虛線框所示,配合整流濾波電路使用。
穩壓二極管穩壓電路
Dz為穩壓二極管,電阻R為限流電阻,這樣就構成了一個簡單但十分實用的直流穩壓電源。
V1為整流濾波後的電壓,RL是負載電阻。
由此我們可以得出上圖中存在的兩個基本公式:
V1=Vo VR
IR=Iz Io
2.穩壓管伏安特性
穩壓管伏安特性曲線
從伏安特性曲線看出,當穩壓管反向接入電路中,且保證電流在Izmin和Izmax之間時,其電壓就會穩定在Uz,此時輸出電壓Vo就基本穩定。
3.穩壓原理
我們從兩個方面考慮其穩壓特性:一個是電網波動引起的輸出電壓變化,另一個是負載變化引起的輸出電壓的變化。
此時整流濾波後的輸出電壓V1随之升高,那麼輸出電壓Vo也将變大,但由于穩壓電路的存在,Vo=Vz,根據穩壓管的伏安特性,Vz提高時将使Iz迅速增大(急劇增大),那麼前面提到的基本公式可以得出IR也将迅速增大,由歐姆定律可知此時VR将迅速增大,而V1=Vo VR,V1是一定的,那麼Vo必将減小。即電網波動引起的Vo的變化将通過VR的變化而相互抵消平衡,那麼就達到了穩壓的目的。整個過程可以描述如下:
電網電壓↑→V1↑→Vo↑→Iz↑→IR↑→VR↑→Vo↓
電網下降時過程與上述變化過程相反。
此時負載電流IL将減小,此時IR也将随之減小,那麼VR也将減小,根據V1=Vo VR,可以得出Vo将增大,即Vz增大,根據穩壓管伏安特性,此時Vz的增大将使Iz急劇增大,那麼IR将急劇增大,當選擇參數合适時,穩壓管正常工作,那麼保證△Iz≈-△IL,使得IR基本不變,從而Vo基本不變。此過程可描述為如下:
RL↑→Vo↓→Iz↓→IR↓→△Iz≈-△IL→IR不變→Vo基本不變
這就是穩壓二極管電路穩壓原理,可以看出,限流電阻除了保證穩壓管的電流在正常工作電流範圍内,還與穩壓管配合達到穩壓目的,一般可以認為,當有穩壓管存在時,必須有相匹配的限流電阻。
後面我将介紹穩壓管穩壓電路參數選擇,主要是限流電阻R的選擇,我是頭腦有點熱的電子君歡迎評論轉發交流!
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