稳压电源介绍

2017-03-20 08:17分类：电气工程阅读：

电子设备离不开电源，电源供给电子设备所需要的能量，这就决定了电源在电子设备中的重要性。电源的质量直接影响着电子设备的工作可靠性，所以电子设备对电源的要求也日益提高。

现有的电源主要由线性稳压电源（简称线性电源）和开关稳压电源（简称开关电源）两大类组成，这两类电源由于各具特色而被广泛应用。

1.1.1线性电源

线性电源的组成框图如图1-1所示。

线性电源一般由变压、整流、滤波、稳压这4部分组成。

变压——将交流电网电压变成所需的交流电压。变压过程通常由变压器来完成，有些采用电容降压。

整流——将交流电压变成直流电压。整流电路通常有半波整流电路、全波整流电路、桥式整流电路等，桥式整流电路较为常用。

滤波——将整流所得的脉动直流电（大小发生规律性变化）中的交流成分滤除。常用的滤波电路有电容滤波电路、电感滤波电路及阻容滤波电路等。

稳压——将滤波电路输出的直流电压稳定不变，即使输出直流电压不随电网电压、负载等的变化而变化。稳压功能可由稳压二极管、DC/DC变换器、串联式稳压电路等来完成。

线性电源的优点是稳定性好、可靠性高、输出电压精度高、输出纹波电压小。它的不足之处是要求采用工频变压器和滤波器，它们的重量和体积都很大，并且调整管的功耗较大，使电源的效率大大降低，一般情况下电源效率均不会超过50%。但它优良的输出特性，使其在对电源性能要求较高的场合仍得到了广泛的应用。

1.1.2开关电源

开关电源因其控制器件工作在导通(ON)和截止(OFF)状态而得名，其实质是通过改变电路中控制器件的导通时间来改变输出电压的大小，达到维持输出电压稳定的目的，开关电源示意图及输入／输出波形如图1-2所示。

图中，Ui为整流后不稳定的直流电压；Uo为经过斩波的输出电压：S为开关控制器件；RL为负载；T为开关启闭周期；Ton为开关闭合时间，即导通时间；Toff为开关断开时间，即截止时间。

相对于线性电源，开关电源更能满足现代电子设备的要求，自20世纪中期开关电源问世以来，由于它突出的优点，其在计算机、通信、航天、办公和电气设备等方面得到广泛应用，大有取代线性电源之势。

开关电源具有以下特点。

1．效率高

开关电源的调整管工作在开关状态，可以通过改变调整管导通与截止时间的比例来改变输出电压的大小。当调整管饱和导电时，虽然流过较大的电流，但饱和管压降很小；当调整管截止时，管子将承受较高的电压，但流过调整管的电流基本等于零。可见，工作在开关状态调整管的功耗很小。因此，开关电源的效率较高，一般可达65%～90%。

2．体积小、重量轻

因调整管的功耗小，故散热器也可随之减小。而且，开关电源还可省去50Hz工频变压器，而开关频率通常为几十千赫，故滤波电感、电容的容量均可大大减小。所以，开关电源与同样功率的线性电源相比，体积和重量都小得多。

3．对电网电压的要求不高

由于开关电源的输出电压与调整管导通与截止时间的比例有关，而输入直流电压的幅度变化对其影响很小，因此，允许电网电压有较大的波动。一般线性稳压电路允许电网电压波动±10%，而开关稳压电路在电网电压为140～260V、电网频率变化±4%时仍可正常工作。

4．调整管的控制电路比较复杂

为使调整管工作在开关状态，需要增加控制电路，调整管输出的脉冲波形还需经过LC滤波后再送到输出端，因此相对于线性电源，其结构比较复杂，调试比较麻烦。

5．输出电压中纹波和噪声成分较大

调整管工作在开关状态，将产生尖峰干扰和谐波信号，虽经整流滤波，输出电压中的纹波和噪声成分仍比线性电源要大一些。

今后，开关稳压电源的发展，除了继续保持已有的优点外，主要是采用新技术和新工艺措施来克服自身存在的一些不足。

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