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      電源電路圖組成及作用 電源電路要訣講解及工作原理 KIA MOS管

      信息來源:本站 日期:2018-04-24 

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      當初學者面對有幾十乃至幾百個元器件的電路圖,并且它們的連線縱橫交叉,形式變化多端,往往會不知道所措, 如何才能輕松地讀懂它們呢?


      其實電子電路本身有很強的規律性,不管多復雜的電路,經過分析可以發現,它是由少數幾個單元電路組成的。就像小孩子們玩的積木,雖然只有十來種或二三十種塊塊,可是在孩子們手中卻可以搭成幾十乃至幾百種平面圖形或立體模型。同理,再復雜的電路,經過分析就可發現,它也是由少數幾個單元電路組成的。因此初學者只要先熟悉常用的基本單元電路,再學會分析和分解電路的本領,就事半功倍了。


      按單元電路的功能可以把它們分成若干類,每一類又有好多種,全部單元電路大概總有幾百種。下面我們選最常用的基本單元電路來介紹。讓我們從電源電路開始。


      一、電源電路的作用

      電源是將其它形式的能轉換成電能的裝置。發電機能把機械能轉換成電能,干電池能把化學能轉換成電能。發電機、電池本身并不帶電,它的兩極分別有正負電荷,由正負電荷產生電壓(電流是電荷在電壓的作用下定向移動而形成的),電荷導體里本來就有,要產生電流只需要加上電壓即可,當電池兩極接上導體時為了產生電流而把正負電荷釋放出去,當電荷散盡時,也就荷盡流(壓)消了。干電池等叫做電源。通過變壓器和整流器,把交流電變成直流電的裝置叫做整流電源。能提供信號的電子設備叫做信號源。整流電源、信號源有時也叫做電源。


      普通電源又可細分為:開關電源、逆變電源、交流穩壓電源、直流穩壓電源、DC/DC電源、通信電源、模塊電源、變頻電源、UPS電源、EPS應急電源、凈化電源、PC電源、整流電源、定制電源、加熱電源、焊接電源/電弧電源、電鍍電源、網絡電源、電力操作電源、適配器電源、線性電源、電源控制器/驅動器、功率電源、其他普通電源、逆變電源、參數電源、調壓電源、變壓器電源。


      電源,分為交流和直流,常用英文字母AC(交流)和DC(直流)表示。

      電壓,也稱作電勢差或電位差,是衡量單位電荷在靜電場中由于電勢不同所產生的能量差的物理量。其大小等于單位正電荷因受電場力作用從A點移動到B點所做的功,電壓的方向規定為從高電位指向低電位的方向。電壓的國際單位制為伏特(V,簡稱伏),常用的單位還有毫伏(mV)、微伏(μV)、千伏(kV)等。此概念與水位高低所造成的“水壓”相似。需要指出的是,“電壓”一詞一般只用于電路當中,“電勢差”和“電位差”則普遍應用于一切電現象當中。


      二、電源電路的功能和組成

      每個電子設備都有一個供給能量的電源電路。電源電路有整流電源、逆變電源和變頻器三種。常見的家用電器中多數要用到直流電源。直流電源的最簡單的供電方法是用電池。但電池有成本高、體積大、需要不時更換(蓄電池則要經常充電)的缺點,因此最經濟可靠而又方便的是使用整流電源。


      電 子電路中的電源一般是低壓直流電,所以要想從 220 伏市電變換成直流電,應該先把 220伏交流變成低壓交流電,再用整流電路變成脈動的直流電,最后用濾波電路濾除脈動直流電中的交流成分后才能得到直流電。有的電子設備對電源的質量要求很高,所以有時還需要再增加一個穩壓電路。因此整流電源的組成一般有四大部分,見圖 1 。其中變壓電路其實就是一個鐵芯變壓器,需要介紹的只是后面三種單元電路。


      電源電路圖

      三、整流電路

      整流電路是利用半導體二極管的單向導電性能把交流電變成單向脈動直流電的電路。


      ( 1 )半波整流

      半波整流電路只需一個二極管,見圖 2 ( a )。在交流電正半周時 VD 導通,負半周時 VD 截止,負載 R 上得到的是脈動的直流電


      電源電路圖

      ( 2 )全波整流

      全波整流要用兩個二極管,而且要求變壓器有帶中心抽頭的兩個圈數相同的次級線圈,見圖 2 ( b )。負載 R L 上得到的是脈動的全波整流電流,輸出電壓比半波整流電路高。


      ( 3 )全波橋式整流

      用 4 個二極管組成的橋式整流電路可以使用只有單個次級線圈的變壓器,見圖 2 ( c )。負載上的電流波形和輸出電壓值與全波整流電路相同。


      ( 4 )倍壓整流

      用多個二極管和 電容器可以獲得較高的直流電壓。圖 2 ( d )是一個二倍壓整流電路。當 U2 為負半周時 VD1 導通, C1 被充電, C1 上最高電壓可接近 1.4U2 ;當 U2 正半周時VD2 導通, C1 上的電壓和 U2 疊加在一起對 C2 充電,使 C2 上電壓接近2.8U2 ,是 C1 上電壓的 2 倍,所以叫倍壓整流電路。


      四、濾波電路

      整流后得到的是脈動直流電,如果加上濾波電路濾除脈動直流電中的交流成分,就可得到平滑的直流電。

      ( 1 )電容濾波

      把電容器和負載并聯,如圖 3 ( a ),正半周時電容被充電,負半周時電容放電,就可使負載上得到平滑的直流電。


      電源電路圖

      ( 2 )電感濾波

      把電感和負載串聯起來,如圖 3 ( b ),也能濾除脈動電流中的交流成分。


      ( 3 ) L、 C 濾波

      用 1 個電感和 1 個電容組成的濾波電路因為象一個倒寫的字母“ L ”,被稱為 L 型,見圖 3 ( c )。用 1 個電感和 2 個電容的濾波電路因為象字母“ π ”,被稱為 π 型,見圖 3 ( d ),這是濾波效果較好的電路。


      ( 4 )RC 濾波

      電感器的成本高、體積大,所以在電流不太大的電子電路中常用電阻器取代電感器而組成 RC 濾波電路。同樣,它也有 L 型,見圖 3 ( e ); π 型,見圖 3 ( f )。


      五、穩壓電路

      交流電網電壓的波動和負載電流的變化都會使整流電源的輸出電壓和電流隨之變動,因此要求較高的電子電路必須使用穩壓電源。


      (1 )穩壓管并聯穩壓電路

      用一個穩壓管和負載并聯的電路是最簡單的穩壓電路,見圖 4 ( a )。圖中 R 是限流電阻。這個電路的輸出電流很小,它的輸出電壓等于穩壓管的穩定電壓值 V Z 。


      (2 )串聯型穩壓電路

      有放大和負反饋作用的串聯型穩壓電路是最常用的穩壓電路。它的電路和框圖見圖 4 ( b )、( c )。它是從取樣電路(R3 、 R4 )中檢測出輸出電壓的變動,與基準電壓( V Z)比較并經放大器( VT2 )放大后加到調整管( VT1 )上,使調整管兩端的電壓隨著變化。如果輸出電壓下降,就使調整管管壓降也降低,于是輸出電壓被提升;如果輸出電壓上升,就使調整管管壓降也上升,于是輸出電壓被壓低,結果就使輸出電壓基本不變。在這個電路的基礎上發展成很多變型電路或增加一些輔助電路,如用復合管作調整管,輸出電壓可調的電路,用運算放 大器作比較放大的電路,以及增加輔助電源和過流保護電路等。


      ( 3 )開關型穩壓電路

      近年來廣泛應用的新型穩壓電源是開關型穩壓電源。它的調整管工作在開關狀態,本身功耗很小,所以有效率高、體積小等優點,但電路比較復雜。

      開關穩壓電源從原理上分有很多種。它的基本原理框圖見圖 4 ( d )。圖中電感 L 和電容 C 是儲能和濾波元件,二極管 VD 是調整管在關斷狀態時為 L 、 C濾波器提供電流通路的續流二極管。開關穩壓電源的開關頻率都很高,一般為幾~幾十千赫,所以電感器的體積不很大,輸出電壓中的高次諧波也不多。


      它的基本工作原理是 : 從取樣電路( R3 、 R4 )中檢測出取樣電壓經比較放大后去控制一個矩形波發生器。矩形波發生器的輸出脈沖是控制調整管( VT )的導通和截止時間的。如果輸出電壓 U 0 因為電網電壓或負載電流的變動而降低,就會使矩形波發生器的輸出脈沖變寬,于是調整管導通時間增大,使 L 、 C 儲能電路得到更多的能量,結果是使輸出電壓 U 0 被提升,達到了穩定輸出電壓的目的。


      ( 4 )集成化穩壓電路

      近年來已有大量集成穩壓器產品問世,品種很多,結構也各不相同。目前用得較多的有三端集成穩壓器,有輸出正電壓的CW7800 系列和輸出負電壓的 CW7900 系列等產品。輸出電流從 0.1A ~ 3A ,輸出電壓有 5V、 6V 、 9V 、 12V 、 15V 、 18V 、 24V 等多種。


      這種集成穩壓器只有三個端子,穩壓電路的所有部分包括大功率調整管以及保護電路等都已集成在芯片內。使用時只要加上散熱片后接到整流濾波電路后面就行了。外圍元件少,穩壓精度高,工作可靠,一般不需調試。


      圖 4 ( e )是一個三端穩壓器電路。圖中 C 是主濾波電容, C1 、 C2 是消除寄生振蕩的電容 ,VD 是為防止輸入短路燒壞集成塊而使用的保護二極管。


      六、電源電路讀圖要點和舉例

      電源電路是電子電路中比較簡單然而卻是應用最廣的電路。拿到一張電源電路圖時,應該: ① 先按“整流 — 濾波 — 穩壓”的次序把整個電源電路分解開來,逐級細細分析。 ② 逐級分析時要分清主電路和輔助電路、主要元件和次要元件,弄清它們的作用和參數要求等。例如開關穩壓電源中,電感電容和續流二極管就是它的關鍵元件。 ③ 因為晶體管有 NPN 和 PNP 型兩類,某些集成電路要求雙電源供電,所以一個電源電路往往包括有不同極性不同電壓值和好幾組輸出。讀圖時必須分清各組輸出電壓的數值和極性。在組裝和維修時也要仔細分清晶體管和電解電容的極性,防止出錯。 ④ 熟悉某些習慣畫法和簡化畫法。 ⑤ 最后把整個電源電路從前到后全面綜合貫通起來。這張電源電路圖也就讀懂了。


      例 1 電熱毯控溫電路

      電源電路圖

      圖 5 是一個電熱毯電路。開關在“ 1 ”的位置是低溫檔。 220 伏市電經二極管后接到電熱毯,因為是半波整流,電熱毯兩端所加的是約 100 伏的脈動直流電,發熱不高,所以是保溫或低溫狀態。開關扳到“ 2 ”的位置, 220 伏市電直接接到電熱毯上,所以是高溫檔。


      例 2 高壓電子滅蚊蠅器

      電源電路圖

      圖 6 是利用倍壓整流原理得到小電流直流高壓電的滅蚊蠅器。 220伏交流經過四倍壓整流后輸出電壓可達 1100 伏,把這個直流高壓加到平行的金屬絲網上。網下放誘餌,當蒼蠅停在網上時造成短路,電容器上的高壓通過蒼蠅身體放電把蠅擊斃。蒼蠅尸體落下后,電容器又被充電,電網又恢復高壓。這個高壓電網電流很小,因此對人無害。


      由于昆蟲夜間有趨光性,因此如在這電網后面放一個 3 瓦熒光燈或小型黑光燈,就可以誘殺蚊蟲和有害昆蟲。


      例 3 實用穩壓電源

      電源電路圖

      圖 7 是一個實用的穩壓電源。輸出電壓 3 ~ 9 伏可調,輸出電流最大 100 毫安。這個電路就是串聯型穩壓電源電路。要注意的是 :① 整流橋的畫法和圖 2 ( c )不同,實際上它就是橋式整流電路。 ② 這個電路使用 PNP 型鍺管,所以輸出是負電壓,正極接地。 ③ 用兩個普通二極管代替穩壓管。任何二極管的正向壓降都是基本不變的,因此可用二極管代替穩壓管。 2AP 型二極管的正向壓降約是 0.3 伏, 2CP 型約是 0.7 伏, 2CZ 型約是 1 伏。圖中用了兩個 2CZ 二極管作基準電壓。 ④ 取樣電阻是一個電位器,所以輸出電壓是可調的。



      電源電路要訣

      1.直流穩壓電源的組成

      直流電源很重要,電子產品不可少,

      一般組成五部分,變壓、整流、濾波好,

      穩壓、保護在后面,輸出直流很可靠。


      2.整流電路

      整流電路有兩種,單相整流三相整,

      單相整流小功率,電路形式分四種,

      半波、全波與橋式,倍壓整流靠電容。

      半波整流一VD,正周導通負周止,

      輸出電壓零四五,VD反壓根2值,

      電路簡單元件少,輸出直流電壓低。

      全波VD輪流通,兩個半波來合成,

      輸出電壓零點九,反壓半波二倍整,

      壓高、流大、效率高,變中抽頭大功用。

      橋式整流4VD,連變次級極性異,

      同負一端電源正,同正一端電負極,

      輸出電壓零點九,VD反壓根2值,

      率高、壓高、反壓低,應用廣泛受人喜。

      高壓小流直流源,倍壓整流來實現,

      N只VD N只C,VD整流C充電。


      3.濾波電路

      濾波電路去脈動,電容、電感及復用,

      π型濾波分兩種,感容組合與阻容。

      電容濾波并電容,直流開路交流通,

      電容充電又放電,輸出直流波形平。

      電感濾波串電感,直流導通交流斷,

      電感儲能又釋能,輸出平穩直流電。

      Lc型濾波受人贊,并聯電容串電感,

      電容通交感通直,兼有兩者的優點。

      π型濾波效果好,兩種形式要知道,

      電感、阻容的組合,不同場合注意挑。


      4.串聯穩壓電路

      串聯穩壓4組成,基準、取樣與調整,

      還有比較放大路,流大調壓廣泛用。


      5.開關電源電路

      開關電源體積小,質量輕來效率高,

      家用電器采用多,故障發生也不少,

      分類方法有多種,串聯應用為主要,

      VT周期開與關,開有電壓關壓冒,

      改變脈沖占空比,實現穩壓應知道。

      分立元件較復雜,控制還是集成好,

      專用集成品種多,逐個了解就知曉。


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