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[導(dǎo)讀]模擬電源和數(shù)字電源都是電子工程領(lǐng)域中的一種電源。模擬電源的原理是將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姡ǔMㄟ^使用變壓器、整流器、濾波器和穩(wěn)壓器來實現(xiàn)。

模擬電源和數(shù)字電源都是電子工程領(lǐng)域中的一種電源。模擬電源的原理是將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?,通常通過使用變壓器、整流器、濾波器和穩(wěn)壓器來實現(xiàn)。數(shù)字電源則是采用數(shù)字控制技術(shù),結(jié)合模擬電源的電路,將控制信號處理后實現(xiàn)穩(wěn)定的直流輸出。

下面我們來看一下模擬電源和數(shù)字電源的原理圖:

模擬電源的原理圖是由變壓器、整流器、濾波器和穩(wěn)壓器四個主要部分組成。

變壓器通常采用電磁感應(yīng)原理,將交流電通過變壓器轉(zhuǎn)換成所需的電壓,比如220V交流電轉(zhuǎn)成12V或者24V的交流電,然后通過整流器將交流電轉(zhuǎn)換為直流電,但是這時候電壓還不是穩(wěn)定的。所以接著會通過一個濾波器對電壓進行過濾處理,減少AC噪聲的干擾,使得輸出的電壓變得更加平穩(wěn)。接下來將直流電轉(zhuǎn)為穩(wěn)定的電壓輸出,這一部分通常是通過穩(wěn)壓器來實現(xiàn)。如圖所示,數(shù)字電源的原理圖通常是由控制電路、轉(zhuǎn)換電路、濾波電路和保護電路等幾個主要部分組成。

數(shù)字電源主要采用數(shù)字控制的方式來輸出穩(wěn)定的直流電壓。其中控制電路部分主要包括了控制反饋等模塊,而轉(zhuǎn)換電路部分則使用開關(guān)電源等電路,通過開關(guān)管控制輸入電壓的變化,然后通過一個LC濾波電路將不穩(wěn)定的交流電源轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的直流電壓,讓所輸出的電壓更加穩(wěn)定。由于數(shù)字電源內(nèi)部采用了數(shù)字控制,因此它能夠方便的實現(xiàn)一些高級功能,例如電壓調(diào)節(jié)、過流保護、短路保護等,使得它比模擬電源更加智能化。

總的來說,模擬電源和數(shù)字電源都適用于不同的應(yīng)用場景,如模擬電源適用于弱電系統(tǒng)、信號傳輸?shù)葓鼍?,而?shù)字電源則適用于需要高精確度、穩(wěn)定性較好的場景。而在使用過程中,大家需要根據(jù)自己的需求來選擇合適的電源,以確保設(shè)備的正常運行。

一、穩(wěn)壓電源

1、3~25V電壓可調(diào)穩(wěn)壓電路圖

此穩(wěn)壓電源可調(diào)范圍在3.5V~25V之間任意調(diào)節(jié),輸出電流大,并采用可調(diào)穩(wěn)壓管式電路,從而得到滿意平穩(wěn)的輸出電壓。

工作原理: 經(jīng)整流濾波后直流電壓由R1提供給調(diào)整管的基極,使調(diào)整管導(dǎo)通,在V1導(dǎo)通時電壓經(jīng)過RP、R2使V2導(dǎo)通,接著V3也導(dǎo)通,這時V1、V2、 V3的發(fā)射極和集電極電壓不再變化(其作用完全與穩(wěn)壓管一樣)。調(diào)節(jié)RP,可得到平穩(wěn)的輸出電壓,R1、RP、R2與R3比值決定本電路輸出的電壓值。

元器件選擇: 變壓器T選用80W~100W,輸入AC220V,輸出雙繞組AC28V。FU1選用1A,F(xiàn)U2選用3A~5A。VD1、VD2選用 6A02。RP選用1W左右普通電位器,阻值為250K~330K,C1選用3300μF/35V電解電容,C2、C3選用0.1μF獨石電容,C4選用 470μF/35V電解電容。R1選用180~220Ω/0.1W~1W,R2、R4、R5選用10KΩ、1/8W。V1選用2N3055,V2選用 3DG180或2SC3953,V3選用3CG12或3CG80。

2、10A3~15V穩(wěn)壓可調(diào)電源電路圖

無論檢修電腦還是電子制作都離不開穩(wěn)壓電源,下面介紹一款直流電壓從3V到15V連續(xù)可調(diào)的穩(wěn)壓電源,最大電流可達10A,該電路用了具有溫度補償特性的,高精度的標準電壓源集成電路TL431,使穩(wěn)壓精度更高,如果沒有特殊要求,基本能滿足正常維修使用,電路見下圖。

其工作原理分兩部分,第一部分是一路固定的5V1.5A穩(wěn)壓電源電路,第二部分是另一路由3至15V連續(xù)可調(diào)的高精度大電流穩(wěn)壓電路。

第一路的電路非常簡單,由變壓器次級8V交流電壓通過硅橋QL1整流后的直流電壓經(jīng)C1電解電容濾波后,再由5V三端穩(wěn)壓塊LM7805不用作任何調(diào)整就可在輸出端產(chǎn)生固定的5V1A穩(wěn)壓電源,這個電源在檢修電腦板時完全可以當作內(nèi)部電源使用。

第二部分與普通串聯(lián)型穩(wěn)壓電源基本相同,所不同的是使用了具有溫度補償特性的,高精度的標準電壓源集成電路TL431,所以使電路簡化,成本降低,而穩(wěn)壓性能卻很高。

圖中電阻R4,穩(wěn)壓管TL431,電位器R3組成一個連續(xù)可調(diào)得恒壓源,為BG2基極提供基準電壓,穩(wěn)壓管TL431的穩(wěn)壓值連續(xù)可調(diào),這個穩(wěn)壓值決定了穩(wěn)壓電源的最大輸出電壓,如果你想把可調(diào)電壓范圍擴大,可以改變R4 和R3的電阻值,當然變壓器的次級電壓也要提高。

變壓器的功率可根據(jù)輸出電流靈活掌握,次級電壓15V左右。橋式整流用的整流管QL用15-20A硅橋,結(jié)構(gòu)緊湊,中間有固定螺絲,可以直接固定在機殼的鋁板上,有利散熱。

調(diào)整管用的是大電流NPN型金屬殼硅管,由于它的發(fā)熱量很大,如果機箱允許,盡量購買大的散熱片,擴大散熱面積,如果不需要大電流,也可以換用功率小一點的硅管,這樣可以做的體積小一些。

濾波用50V4700uF電解電容C5和C7分別用三只并聯(lián),使大電流輸出更穩(wěn)定,另外這個電容要買體積相對大一點的,那些體積較小的同樣標注50V4700uF盡量不用,當遇到電壓波動頻繁,或長時間不用,容易失效。

最后再說一下電源變壓器,如果沒有能力自己繞制,有買不到現(xiàn)成的,可以買一塊現(xiàn)成的200W以上的開關(guān)電源代替變壓器,這樣穩(wěn)壓性能還可進一步提高,制作成本卻差不太多,其它電子元件無特殊要求,安裝完成后不用太大調(diào)整就可正常工作。

二、開關(guān)電源

1、PWM開關(guān)電源集成控制IC-UC3842工作原理

下圖為UC3842 內(nèi)部框圖和引腳圖,UC3842 采用固定工作頻率脈沖寬度可控調(diào)制方式,共有8個引腳,各腳功能如下:

①腳是誤差放大器的輸出端,外接阻容元件用于改善誤差放大器的增益和頻率特性;

②腳是反饋電壓輸入端,此腳電壓與誤差放大器同相端的2.5V 基準電壓進行比較,產(chǎn)生誤差電壓,從而控制脈沖寬度;

③腳為電流檢測輸入端, 當檢測電壓超過1V時縮小脈沖寬度使電源處于間歇工作狀態(tài);

④腳為定時端,內(nèi)部振蕩器的工作頻率由外接的阻容時間常數(shù)決定,f=1.8/(RT×CT);

⑤腳為公共地端;

⑥腳為推挽輸出端,內(nèi)部為圖騰柱式,上升、下降時間僅為50ns 驅(qū)動能力為±1A ;

⑦腳是直流電源供電端,具有欠、過壓鎖定功能,芯片功耗為15mW;⑧腳為5V 基準電壓輸出端,有50mA 的負載能力。

UC3842 內(nèi)部原理框圖

UC3842是一種性能優(yōu)異、應(yīng)用廣泛、結(jié)構(gòu)較簡單的PWM開關(guān)電源集成控制器,由于它只有一個輸出端,所以主要用于音端控制的開關(guān)電源。

UC3842 7腳為電壓輸入端,其啟動電壓范圍為16-34V。在電源啟動時,VCC﹤16V,輸入電壓施密物比較器輸出為0,此時無基準電壓產(chǎn)生,電路不工作;當 Vcc﹥16V時輸入電壓施密特比較器送出高電平到5V蕨穩(wěn)壓器,產(chǎn)生5V基準電壓,此電壓一方面供銷內(nèi)部電路工作另一方面通過

⑧腳向外部提供參考電壓。一旦施密特比較器翻轉(zhuǎn)為高電平(芯片開始工作以后),Vcc可以在10V-34V范圍內(nèi)變化而不影響電路的工作狀態(tài)。當Vcc低于10V時,施密特比較器又翻轉(zhuǎn)為低電平,電路停止工作。

當基準穩(wěn)壓源有5V基準電壓輸出時,基準電壓檢測邏輯比較器即達出高電平信號到輸出電路。同時,振蕩器將根據(jù)④腳外接Rt、Ct參數(shù)產(chǎn)生 f=/Rt.Ct的振蕩信號,此信號一路直接加到圖騰柱電路的輸入端。

另一路加到PWM脈寬市制RS觸發(fā)器的置位端,RS型PWN脈寬調(diào)制器的R端接電流檢測比較器輸出端。R端為占空調(diào)節(jié)控制端,當R電壓上升時,Q端脈沖加寬,同時⑥腳送出脈寬也加寬(占空比增多);當R端電壓下降時,Q端脈沖變窄,同時 ⑥腳送出脈寬也變變窄(占空比減小)。

UC3842各點時序如圖所示,只有當E點為高電平時才有信號輸出 ,并且a、b點全為高電平時,d點才送出高電平,c點送出低電平,否則d點送出低電平,c點送出高電平。②腳一般接輸出電壓取樣信號,也稱反饋信號。當② 腳電壓上升時,①腳電壓將下降,R端電壓亦隨之下降,于是⑥腳脈沖變窄;反之,⑥腳脈沖變寬。

③腳為電流傳感端,通常在功率管的源極或發(fā)射極串入一小阻值取樣電阻,將流過開關(guān)管的電流轉(zhuǎn)為電壓,并將此電壓引入境腳。當負載短路或其它原因引起功率管電流增加,并使取樣電阻上的電壓超過1V時; ⑥腳就停止脈沖輸出,這樣就可以有效的保護功率管不受損壞。

2、TOP224P構(gòu)成的12V、20W開關(guān)直流穩(wěn)壓電源電路

由TOP224P構(gòu)成的 12V、20W開關(guān)直流穩(wěn)壓電源電路如圖所示。

電路中使用兩片集成電路:TOP224P型三端單片開關(guān)電源(IC1),PC817A型線性光耦合器 (IC2)。交流電源經(jīng)過UR和Cl整流濾波后產(chǎn)生直流高壓Ui,給高頻變壓器T的一次繞組供電。

VDz1和VD1能將漏感產(chǎn)生的尖峰電壓鉗位到安全值, 并能衰減振鈴電壓。VDz1采用反向擊穿電壓為200V的P6KE200型瞬態(tài)電壓抑制器,VDl選用1A/600V的UF4005型超快恢復(fù)二極管。

二次繞組電壓通過V砬、C2、Ll和C3整流濾波,獲得12V輸出電壓Uo。Uo值是由VDz2穩(wěn)定電壓Uz2、光耦中LED的正向壓降UF、R1上的壓降 這三者之和來設(shè)定的。

改變高頻變壓器的匝數(shù)比和VDz2的穩(wěn)壓值,還可獲得其他輸出電壓值。R2和VDz2五還為12V輸出提供一個假負載,用以提高輕載 時的負載調(diào)整率。反饋繞組電壓經(jīng)VD3和C4整流濾波后,供給TOP224P所需偏壓。由R2和VDz2來調(diào)節(jié)控制端電流,通過改變輸出占空比達到穩(wěn)壓目 的。

共模扼流圈L2能減小由一次繞組接D端的高壓開關(guān)波形所產(chǎn)生的共模泄漏電流。C7為保護電容,用于濾掉由一次、二次繞組耦合電容引起的干擾。C6可減 小由一次繞組電流的基波與諧波所產(chǎn)生的差模泄漏電流。C5不僅能濾除加在控制端上的尖峰電流,而且決定自啟動頻率,它還與R1、R3一起對控制回路進行補償。

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