项目1,整流电路
一、典型整流电路
常见几种换向电路的电路图、换向电压的波形和计算公式。
二、双电压整流电路
1.7背压整流电路(见图)
实用的电蚊子拍电路如图所示。
项目2,调节器电路
一、并联调节器电路
图2是稳压二极管并联稳压电路,又称稳定管稳压电路,稳定管DZ与负载电阻RL并列命名。
电压不稳定的原因是交流电源电压的波动和负载电流的变化。稳定压力管可以调节稳定器的原则是稳定压力管具有很强的电流控制能力。负载RL保持不变,Ui随着AC电源电压的增加,负载电压Uo也增加,稳定压力管的电流IZ急剧增加,因此电阻R的压降急剧增加,抵消了Ui的增加,负载电压Uo基本保持不变。另一方面,如果Ui因交流电源电压降低而减少,则电压调节过程与上述过程相反。
保持电源电压不变,负载电流I0增加,电阻R的压降也增加,负载电压Uo减少,稳定管电流IZ急剧减少,以补偿I0增加。通过电阻R的电流和电阻的压降几乎保持不变,因此负载电压Uo也几乎保持稳定。负载电流减少时,电压调节过程相反。
选择稳定压力管时,一般采取以下措施:
图(B)是实用的稳压电路。U2应该有多大?每个电容器的内压和电容是多少?为什么不需要调整电阻R?要使用r,应该如何选择r电阻和动力?
二、串行调节器电路
(一)简单串行调节器电路原理图
1.电路配置
在实际电路中,通过手动调节可变电阻来实现调节器是不现实的,必须能够自动调整。在电子电路中,使用晶体管代替可调电阻R。简单的串行调节器电路如图3所示。
2.简易串行调节器电路的稳压原理
图3中的每个组件的工作方式如下:三极管VT的C、E极与负载相连,相当于可变电阻器,通常称为调节管道。稳压二极管Vz和电阻R构成并联稳压电路
,为三极管的基极提供一个基准的稳定电压,即Ub=Uz;RL是负载电阻。电路的稳压原理如下:当输入电压Ui增大,或者负载RL变轻阻值变大,导致负载两端的电压Uo上升时,由于Ub=Uz不变,故Ube减小,使Ib减小,Ic随之减小,导致Uce增大,促使Uo下降,以实现稳压。
这个过程可用如下的反馈过程来表示:
Ui↑→Uo↑→Ube↓→Ib↓→Ic↓→Uce↑→Uo↓
从上面的分析可见,简单串联型稳压电路的稳压原理是,利用输出电压的变化,通过负反馈的方式,来控制调整管c、e极的管压降,使输出电压保持稳定,以实现自动稳压的。
(二)具有放大环节的串联型稳压电源电路
简单串联型稳压电路的稳压效果不是很良好,原因是输出电压的变化量一般是比较小的,用它直接去控制调整管的基极,调整控制作用不够大。为了提高稳压效果,应将输出电压的变化量先加于放大,再去控制调整管,才能增大调整管的调整作用。具有放大环节的串联型稳压电路,就是对简单串联型稳压电路的改进型电路。
1. 具有放大环节的串联型稳压电路原理图
具有放大环节的串联型稳压电路的基本电路组成,如图4所示。
由图可见,具有放大环节的串联型稳压电路,是由调整电路、取样电路、比较放大电路、基准电路这四部分组成的。
2.电路中各元件的作用
三极管VT1是调整管即调整电路;电阻R1、R2和电位器RP组成取样电路,它将输出电压Uo的变化量取样出来,经串联分压后送至三极管VT2的基极;电阻R3和稳压管Vz构成并联型稳压电路,它是基准电压电路,稳定电压Uz就是基准电压,使三极管VT2的发射极电压为固定值;三极管VT2和电阻Rc构成比较放大电路,输出电压Uo的变化量经取样电路加到VT2的基极,基准电压加在VT2的发射极,两者在放大电路VT2中进行比较,其差值经放大后从VT2管集电极输出,去控制调整管VT1的基流Ib1,从而改变Uce1的大小,实现稳压。电路中Rc既是VT2的集电极负载电阻,又是调整管VT1的基极偏置电阻。
3.稳压原理
下面,我们分别从输入电压Ui的变化、负载RL的变化,这两个方面分别讨论其输出电压的稳压过程。
(1)当负载RL不变,输入电压Ui变化时的稳压过程。由图可知,若输入电压Ui减小时,电路会出现如下的稳压过程。
Ui↓→Uo↓→Ub2↓→Ib2↓→Ic2↓→Uc2↑→Ube1↑→Ib1↑→Ic1↑→ Uce1↓→Uo↑
上述负反馈变化的结果,最后使输出电压Uo保持稳定不变。反之,当输入电压Ui增大时,同样能实现稳压。
(2)当输入电压Ui的值不变,负载RL变化时的稳压过程。由图可知,若负载变轻,RL的阻值增大时,则电路会出现如下的稳压过程。
RL↑→Uo↑→Ub2↑→Ib2↑→Ic2↑→Uc2↓→Ube1↓→Ib1↓→Ic1↓→Uce1↑→Uo↓
上述负反馈变化的结果,最后使输出电压Uo保持稳定不变。反之,当负载变重,RL的阻值减小时,同样能实现稳压。
4. 输出电压的调节原理
一般情况下,流过R1与R2的电流,比三极管VT2的基极电流Ib2是大很多的,当忽略Ib2时,则流过R1的电流与流过R2的电流是相等的,则有
Uo/(R1+R2+RP)=Ub2/(R2+RP2)
式中RP2为RP下半部分的电阻值,由电路可知,Ub2=Uz+Ube2,一般情况下,Ube2=0.7V,则有
由上式可见,调节电位器RP中间触点的位置,就可以在一定范围内调节输出电压Uo的值,从而实现输出电压可调。
由上式还可见,若要提高输出电压,可以通过增大R1的阻值、或减小R2的阻值来实现。
三、三端稳压器
三端稳压器根据输出电压是否能够调整,分为三端固定式稳压器和三端可调式稳压器。
(一)三端固定式稳压器
1.引脚与命名
三端固定式稳压器按其输出电压的极性,可分为正电压输出的78××系列和负电压输出的79××系列两种。78××/79××系列三端稳压IC 来组成稳压电源所需的外围元件极少,电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路,使用起来可靠、方便,而且价格便宜。其外形与引脚情况如图5所示。
三端稳压器的型号规格和命名方法:
三端稳压器的输出电压由具体型号中的后面两个数字代表,有5V,6V,8V,9V,12V,15V,18V,24V等档次。如7805代表输出电压为+5V的三端稳压器,7915代表输出电压为-15V的三端稳压器。
在数字78或79后面,还有L、M、T、H等后缀来表明输出电流。78(或79)后面加字母L表示最大输出电流为0.1A,后面加字母M表示最大输出电流为0.5A,不加字母表示最大输出电流为1.5A,后面加字母T表示最大输出电流为3A,后面加字母H表示最大输出电流为5A。如78L05表示输出电压为+5V、输出最大电流为0.1A;7909表示输出电压为—9V、输出最大电流为1.5A;78T24表示输出电压为+5V、输出最大电流为3A。7800系列分为78L00系列(0.1A)、78M00系列(0.5A)、7800系列(1.5A)、78T00系列(3A)、78H00系列(5A)五种。7900系列也分为79L00系列、79M00系列、7900系列三种。
小功率三端稳压器使用时无需散热片,但功率较大时需加散热片。
2.三端稳压器的封装与管脚判断
78××、79××系列三端稳压器的三个引出端,分别为输入端、输出端和公共端(或接地端),最常应用的是T0-220和TO-202两种封装。这两种封装的图形以及引脚序号、引脚功能如图6所示。
应注意,散热片总是和最低电位的第2脚相连。这样在78××系列中,散热片和地相连接,而在79××系列中,散热片却和-V输入端相连接。
3.具体应用电路
三端稳压集成电路输入与输出的压差问题。输入电压要比输出电压高出3~8V,不可太高,也不可太低。
78××系列集成稳压器的典型应用电路如图7所示。
79××系列集成压器是常用的固定负输出电压的三端集成稳压器,除输入电压和输出电压均为负值外,其他参数和特点与78××系列集成稳压器相同。79××系列集成稳压器的应用电路也很简单。图8为输出-9V直流电压的稳压电源电路,IC采用集成稳压器7909。
(二)三端可调式稳压器
除输出电压固定不变的78、79系列外,还有输出电压可调的LM317系列、LM337系列三端稳压器件。三端可调式稳压器的三个引出端分别为:输入端、输出端、调整端。LM317系列为正电压输出,稳压输出范围为1.2 V ~37V;而LM337系列为负电压输出,稳压输出范围为-1.2 V ~-37V。
1.三端可调稳压器封装形式
LM317系列、LM337系列封装形式,有塑料封装和金属封装等形式,常见外形如图10所示。
2.可调式三端稳压器管脚判断
以最常应用的T0-220和TO-202两种封装形式为例,317、337系列管脚顺序,如图11所示。
图12为1.25~10V直流稳压电源的电路图,是317可调稳压器的典型应用。
(三)输出电压小于5V的三端稳压器
当稳压输出要在5V以下时,常采用AS1117系列稳压器电路。
1.AS1117的特性
AS1117具有如下的重要特性。输出电压可以固定也可以调节。输出电压为固定时,可以输出Uo=1.8V、2.5V、2.85V、3.3V、5V共五种不同的固定电压。输出电压为可调时,可以在1.25V~13.8V范围内连续可调。
输入与输出之间的压差(Ui-Uo),在1.25V~10V都可以正常工作,但当压差过大时,IC的功率消耗会过大,会过热烧毁,必须加大散热面积。
输出电流最大可达1A,输出电压的精度高,可达±1%。具有过热保护、过流保护功能。
2.AS1117封装形式与引脚功能
AS1117封装形式有两种,如图12所示。
3.AS1117命名方法的含义与引脚功能
AS1117命名方法的含义,如图12所示。如,型号为AS1117-33CX的元件,表示其输出电压为3.3V,为SOT-223封装形式;型号为AS1117-CX的元件,表示其输出电压可调,为SOT-223封装形式。
AS1117的引脚功能分固定型与可调型两种,如图13所示。请注意引脚的功能与78XX、79XX系列的元器件是完全不同的。
4.AS1117稳压电路的应用结构
固定输出电压与可调输出电压常见的电路,如图14所示,请注意脚的顺序与输入、输出的关系。改变R1、R2的比值,即可改变输出电压的大小。滤波电容一般采用钽电解电容,这样稳定性才好。
5.AS1117具体应用电路
TCL19P21型液晶电视机,SA1117具体应用电路如图15所示,图中AVDD为模拟电路供电,DVDD为数字电路供电,R126为负载短路保护电阻。
四、DC/DC型升压、降压稳压电路
1. 开关型DC/DC降压稳压电路的工作原理
开关型的DC/DC降压稳压电路,要通过振荡变换才能实现,参见图16,由振荡电路产生的开关脉冲信号(PWM信号),控制开关管Q工作在开关状态。输入脉冲信号为高电平时,开关管Q栅极为高电平,饱和导通,二极管D截止,输入的直流电压经过电感L,向电容充电和负载供电,电流通过电感时会储存能量。
输入脉冲信号为低电平时,开关管Q截止,电感感应出左负右正的感应电压,电容上的电压直接向负载供电,电感上感应的电压通过续流二极管D构成回路也向负载供电,维持负载上的电压不变。
开关型DC/DC降压稳压电路,输出电压的高低,由加在开关管上脉冲的宽度、脉冲的频率决定,一般通过改变脉冲的宽度,即占空比来实现稳压,如图17所示。
2.开关型DC/DC升压稳压电路的工作原理
开关型DC/DC升压稳压电路,要通过振荡变换才能实现。参看图18,由振荡电路产生的开关脉冲信号(PWM信号),控制开关管Q工作在开关状态。输入脉冲信号为高电平时,开关管Q饱和导通,当开关管饱和时,电感L与开关管Q构成回路,电感上有电流流过而储存电能,电压极性为左正右负,整流二极管D截止,电容C上储存的电能向负载放电。
当开关管截止时,电感上产生的反向电动势的极性为左负右正,整流二极管D导通,电感L、整流二极管D与负载构成回路,输入电压Ui与电感上产生的反向电动势UL相叠加后一起向负载供电,同时向电容C充电,当忽略二极管的压降时,即有Uo=Ui+UL,显然Uo>Ui,达到了升压的作用。
3. 实用24V/12V变换电路的工作原理
(1)电路工作原理图
24V/12V变换主要适合于屏幕较大的液晶电视机中,小屏幕电视机一般没有这个电路。电路的原理图如图19所示。
(3)工作原理
RT8110(U108)是一个DC/DC变换稳压IC,由图19可见,该电路的开关管有两个,Q1、Q2,其等效电路如图21所示。因该电路提供的功率较大,为提高电路的开关性能,用场效应管Q2来代替二极管,当Q1截止时,Q2导通起续流作用。
稳压电路输出的电压值,可以通过改变R128,R129的分压比来设定,输出的电压分压后返回FB端子,U108的3脚接收到反馈信号后,调节振荡电路输出方波的占空比,控制Q110 的两个MOS 管的导通时间,从而达到调整稳压值的目的。这个DC12V 输出电压很重要,主板的大部分电源都是由它提供,在液晶电视机出现不开机的故障时,首先应检测这个电压,如果DC12V 输出电压没有,而输入DC24V 有,则可考虑是U108 烧毁或双MOS 管Q110 损坏。
4.实用30V升压电路的工作原理
TCL19P21型液晶电视机,高频头DC30V供电电压产生电路,属于DC/DC升压电路,电路原理图、等效电路图、元件实物位置图,如图22所示。图中Q502为开关管,L505为升压电感线圈。遥控系统芯片的86脚送来固定占空比的PWM信号,信号的频率为800KHz、峰峰值为1.6V、占空比为80%,让Q502工作在开关状态,Q饱和时,二极管D截止,电感L储存能量;Q截止时,二极管D导通,让电感线圈产生的自感电压与输入电压相叠加而实现升压。
声明:以上内容均为笔者经验总结和知识的整理归纳,希望对于广大网友学习电子技术知识提供一些帮助。
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