电源电路图
整流滤波稳压实验线路图
该实验电路如图所示,它由单相变压器提供电源给由4只二极管组成的桥式整流电路,整流输出经电容器滤波、CW317集成块稳压后向负载供电。为研究方便,整流、滤波、稳压及负载4部分电路分开设置,可用短路线连接后组成完整的整流滤波、稳压电路。电阻RL和电位器RW2为整流滤波稳压电路的负载。当调节电位器RW1时,可改变稳压器的输出电压Uo,调节电位器RW2时,便能改变负载电流IL的大小。
滤波器是由电感器和电容器构成的网路,可使混合的交直流电流分开。电源整流器中,即借助此网路滤净脉动直流中的涟波,而获得比较纯净的直流输出。最基本的滤波器,是由一个电容器和一个电感器构成,称为L型滤波。所有各型的滤波器,都是集合L型单节滤波器而成。基本单节式滤波器由一个串联臂及一个并联臂所组成,串联臂为电感器,并联臂为电容器。
在电源及声频电路中之滤波器,最通用者为L型及π型两种。就L型单节滤波器而言,其电感抗XL与电容抗XC,对任一频率为一常数,其关系为XL·XC=K2故L型滤波器又称为K常数滤波器。倘若一滤波器的构成部分,较K常数型具有较尖锐的截止频率(即对频率范围选择性强),而同时对此截止频率以外的其他频率只有较小的衰减率者,称为m常数滤波器。
所谓截止频率,亦即与滤波器有尖锐谐振的频率。通带与带阻滤波器都是m常数滤波器,m为截止频率与被衰减的其他频率之衰减比的函数。每一m常数滤波器的阻抗与K常数滤波器之间的关系,均由m常数决定,此常数介于0~1之间。当m接近零值时,截止频率的尖锐度增高,但对于截止频的倍频之衰减率将随着而减小。最合于实用的m值为0.6.至于那一频率需被截止,可调节共振臂以决定之。m常数滤波器对截止频率的衰减度,决定于共振臂的有效Q值之大小。若达K常数及m常数滤波器组成级联电路,可获得尖锐的滤波作用及良好的频率衰减。
高频变压器T的次级感应的正负交变的脉冲电压,经过由大功率高频开关二极管V1、V2组成的全波整流器整流、再经过L1电感和电容C2、C3、C4组成的L型滤波器和Z1电源滤波器等平滑滤波,在输出端获得高低频杂音符合指标要求的48V直流电压输出。脉冲宽度直接决定输出电压的高低。脉冲宽度宽,输出电压高,脉冲宽度窄,输出电压低。在输出端并接了一只电压表,以测量显示输出直流电压。R2为泄放电阻,FL为分流器,一只电流表跨接在FL两端以测量显示整流器的输出电流值,FL两端的电压值还作为输出电流取样信号送往稳压及限流、均流电路。R1、C1和V3组成RCD吸收电路以吸收次级的过冲电压。
市电AC220V经C801高频滤波后,再由L801、C802、C803及L802组成的共模抑制电路滤除高频干扰,然后再送到大电感L803中。L803实为功率因数校正(PFC)电感,其目的是利用电感特性来提高电路的功率因数。这种功功率因数校正方式通常称为无源PFC电路,其功率因数提高效果虽不如有源PFC电路(由专用的功率因数校正芯片及外围电路组成),但电路简单,故障率低。
由于无源PFC电路对电压没有提升作用,故加到开关管D极上的直流电压仍约为+300V。
制作的一款带电压比较器的高稳定度大电流直流稳压电路。主要由电源变压、整流滤波、基准源电路、电压比较、复合功率调整、过流保护电路等几部分组成。电源变压及整流滤波较为简单,这里不多述。ICl(7805)、IC2(LM317)构成精密基准源;IC3在这里接成反相比较器,作为电压比较电路,且同相端接入基准源,反相端输入取样电压,经IC3内同相端基准进行比较后,由输出端输出比较的结果去控制复合调整管的导通程度,以调整输出电压的升降。V1、V2组成复合功率调整电路,将比较器电路的控制电流放大至数安培的负载电流,提高驱动能力。其中V1勿需像普通“串稳”电源那样增加c、b极间的偏流电阻。V3、R6、R5组成负载过流保护电路,过流取样电阻R6串在电源负端,不设在稳压控制之内,使其对稳压输出几乎无影响(针对取样电阻R6串在调整管输出端的电路而言)。
图1 大电流可调稳压电源电路
电路工作原理
电源变压后经整流滤波平滑的直流电压供给稳压电路。一路经ICl初步稳压成5V后再供给IC2稳压输出作为基准电压1.25V,此基准电压直接供给电压比较器IC3(LM358)的同相端;而另一路则作为IC3的供电电源。通电时IC3因V1、V2无启动而截止无输出,其反相端也无电压(0V),反相比较器IC3立即会输出高电压,使V1、V2迅速导通,稳压输出从0V开始上升,经R3、RP、R4分压取样后送到IC3反相端的电压也上升,与IC3的同相端1.25V基准进行电压比较后,使IC3输出端电压下降回落到设定的稳压值上。当稳压输出电压因负载的接人,会引起电压有下降趋势时,其稳定过程是:稳压输出↓→IC3反相端电压↓→IC3反相比较后输出端↑→V1、V2导通↑→稳定输出正常。过流保护管V3工作过程:当过流取样电阻R6上的电压因负载过重而超过0.7V时,V3导通,将V1的b极接地使输出电压下降,达到过流保护目的。
电路特点输出稳定度高,在额定负载电流和保证调整管V2的正常压降条件下,其输出电压在数字表上丝毫不动(见附表)。
元器件选择和制作
首先要达到大电流稳压输出,最起码电源变压器功率应相应增大,笔者实验选用的是一只120VA的变压器,实际应用可根据需要自行选择。整流管选6A/200V即可,C1主滤波电解要求:≥8200μF/50V,V2为BVeeo》100V,Icm》10A,Pcm≥100W的硅NPN大功率管,如C5198,C3263等。V1、V3宜选BVeeo≥50V,Icm》IA、Pcm≥0.6W的硅NPN中功率小体积管,β≥180,推荐型号:C8050(国产、进口均可)。ICl为普通三端7805,IC2为LM317。IC3要求单电源运放,且共模电压为0V温漂小的。要求IC3供电负端、C3地、R4取样地、C4地、输出地(线路板地线宽度为2em)必须连在一起,不宜用跨线,否则无法保证高稳定输出。附表是脱开过流保护电路(断开R5一端)所测的真实参考数据。只要按附图装焊无误,经简单调试就可投入使用。如果选军品运放和金属电阻,稳定度还会更高。
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