直流穩壓電源的種類(lèi)及其選用，直流穩壓電源的整流和濾波

　　能為負載提供穩定直流電源的電子裝置。直流穩壓電源的供電電源大都是交流電源，當交流供電電源的電壓或負載電阻變化時(shí)，穩壓器的直流輸出電壓都會(huì )保持穩定。 直流穩壓電源隨著(zhù)電子設備向高精度、高穩定性和高可靠性的方向發(fā)展，對電子設備的供電電源提出了高的要求。

　　當今社會(huì )人們極大的享受著(zhù)電子設備帶來(lái)的便利，但是任何電子設備都有一個(gè)共同的電路--電源電路。大到超級計算機、小到袖珍計算器，所有的電子設備都必須在電源電路的支持下才能正常工作。當然這些電源電路的樣式、復雜程度千差萬(wàn)別。超級計算機的電源電路本身就是一套復雜的電源系統。通過(guò)這套電源系統，超級計算機各部分都能夠得到持續穩定、符合各種復雜規范的電源供應。袖珍計算器則是簡(jiǎn)單多的電池電源電路。不過(guò)你可不要小看了這個(gè)電池電源電路，比較新型的電路完全具備電池能量提醒、掉電保護等高級功能?？梢哉f(shuō)電源電路是一切電子設備的基礎，沒(méi)有電源電路就不會(huì )有如此種類(lèi)繁多的電子設備。

　　由于電子技術(shù)的特性，電子設備對電源電路的要求就是能夠提供持續穩定、滿(mǎn)足負載要求的電能，而且通常情況下都要求提供穩定的直流電能。提供這種穩定的直流電能的電源就是直流穩壓電源。直流穩壓電源在電源技術(shù)中占有十分重要的地位。另外，很多電子愛(ài)好者初學(xué)階段首先遇到的就是要解決電源問(wèn)題，否則電路無(wú)法工作、電子制作無(wú)法進(jìn)行，學(xué)習就無(wú)從談起。

　　直流穩壓電源的種類(lèi)及其選用：

　　穩壓電源的分類(lèi)方法繁多，按輸出電源的類(lèi)型分有直流穩壓電源和交流穩壓電源；按穩壓電路與負載直流穩壓電源的連接方式分有串聯(lián)穩壓電源和并聯(lián)穩壓電源；按調整管的工作狀態(tài)分有線(xiàn)性穩壓電源和開(kāi)關(guān)穩壓電源；按電路類(lèi)型分有簡(jiǎn)單穩壓電源和反饋型穩壓電源，等等。如此繁多的分類(lèi)方式往往讓初學(xué)者摸不著(zhù)頭腦，不知道從哪里入手。其實(shí)應該說(shuō)這些看似繁多的分類(lèi)方法之間有著(zhù)一定的層次關(guān)系，只要理清了這個(gè)層次自然可以分清楚電源的種類(lèi)了。

　　既然我們談的是穩壓電源的分類(lèi)，那么首先就應該清楚電源的輸出是什么，是輸出直流電還是輸出交流電。這樣第一個(gè)層次就出來(lái)了，首先應該根據電源的輸出類(lèi)型來(lái)分類(lèi)。接下來(lái)的分類(lèi)就要麻煩一些，是按穩壓電路與負載的連接方式分類(lèi)還是按調整管的工作狀態(tài)分類(lèi)呢？其實(shí)了解一下我們身邊的電子設備會(huì )發(fā)現實(shí)際應用中穩壓電源有兩個(gè)區別很大的種類(lèi)，一種是各種比較簡(jiǎn)單的電子設備中廣泛使用的線(xiàn)性穩壓電源，比如收音機、小型音響等；一種是各種復雜電子設備中廣泛使用的開(kāi)關(guān)穩壓電源，比如大屏幕彩電、微型計算機等。這樣看來(lái)第二個(gè)層次的分類(lèi)我們可以根據調整管的工作狀態(tài)來(lái)分類(lèi)。接下來(lái)的第三個(gè)層次的分類(lèi)就是根據穩壓電路與負載的連接方式來(lái)分類(lèi)。再往下面細分由于各種不同的電路特性相差太大，就不好一概而論，應該根據每一個(gè)具體類(lèi)別的特性進(jìn)行分類(lèi)區分了。

　　直流穩壓電源按習慣可分為化學(xué)電源，線(xiàn)性穩定電源和開(kāi)關(guān)型穩定電源，它們又分別具有各種不同類(lèi)型：

　　化學(xué)電源

　　我們平常所用的干電池、鉛酸蓄電池、鎳鎘、鎳氫、鋰離子電池均屬于這一類(lèi)，各有其優(yōu)缺點(diǎn)。隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，又產(chǎn)生了智能化電池；在充電電池材料方面，美國研制 員發(fā)現錳的一種碘化物，用它可以制造出便宜、小巧、放電時(shí)間 ，多次充電后仍保持性能良好的環(huán)保型充電電池。

　　線(xiàn)性穩壓電源

　　線(xiàn)性穩壓電源有一個(gè)共同的特點(diǎn)就是它的功率器件調整管工作在線(xiàn)性區，靠調整管之間的電壓降來(lái)穩定輸出。由于調整管靜態(tài)損耗大，需要安裝一個(gè)很大的散熱器給它散熱。而且由于變壓器工作在工頻（50Hz）上，所以重量較大。

　　該類(lèi)電源優(yōu)點(diǎn)是穩定性高，紋波小，可靠性高，易做成多路，輸出連續可調的成品。缺點(diǎn)是體積大、較笨重、效率相對較低。這類(lèi)穩定電源又有很多種，從輸出性質(zhì)可分為穩壓電源和穩流電源及集穩壓、穩流于一身的穩壓穩流（雙穩）電源。從輸出值來(lái)看可分定點(diǎn)輸出電源、波段開(kāi)關(guān)調整式和電位器連續可調式幾種。從輸出指示上可分指針指示型和數字顯示式型等等。

　　開(kāi)關(guān)型直流穩壓電源

　　與線(xiàn)性穩壓電源不同的一類(lèi)穩電源就是開(kāi)關(guān)型直流穩壓電源，它的電路型式主要有單端反激式，單端正激式、半橋式、推挽式和全橋式。它和線(xiàn)性電源的根本區別在于它變壓器不工作在工頻而是工作在幾十千赫茲到幾兆赫茲。功能管不是工作在飽和及截止區即開(kāi)關(guān)狀態(tài)；開(kāi)關(guān)電源因此而得名。

　　開(kāi)關(guān)電源的優(yōu)點(diǎn)是體積小，重量輕，穩定可靠；缺點(diǎn)相對于線(xiàn)性電源來(lái)說(shuō)紋波較大（一般≤1%VO（P-P），好的可做到十幾mV（P-P）或更?。?。它的功率可自幾瓦-幾千瓦均有產(chǎn)品。價(jià)位為3元-十幾萬(wàn)元/瓦，下面就一般習慣分類(lèi)介紹幾種開(kāi)關(guān)電源：

　?、貯C/DC電源

　　該類(lèi)電源也稱(chēng)一次電源，它自電網(wǎng)取得能量，經(jīng)過(guò)高壓整流濾波得到一個(gè)直流高壓，供DC/DC變換器在輸出端獲得一個(gè)或幾個(gè)穩定的直流電壓，功率從幾瓦-幾千瓦均有產(chǎn)品，用于不同場(chǎng)合。屬此類(lèi)產(chǎn)品的規格型號繁多，據用戶(hù)需要而定通信電源中的一次電源（AC220輸入，DC48V或24V輸出）也屬此類(lèi)。

　?、?DC/DC電源

　　在通信系統中也稱(chēng)二次電源，它是由一次電源或直流電池組提供一個(gè)直流輸入電壓，經(jīng)DC/DC變換以后在輸出端獲一個(gè)或幾個(gè)直流電壓。

　?、?通信電源

　　通信電源其實(shí)質(zhì)上就是DC/DC變換器式電源，只是它一般以直流-48V或-24V供電，并用后備電池作DC供電的備份，將DC的供電電壓變換成電路的工作電壓，一般它又分中央供電、分層供電和單板供電三種，以后者可靠性最高。

　?、?電臺電源

　　電臺電源輸入AC220V/110V，輸出DC13.8V，功率由所供電臺功率而定，幾安幾百安均有產(chǎn)品。為防止AC電網(wǎng)斷電影響電臺工作，而需要有電池組作為備份，所以此類(lèi)電源除輸出一個(gè)13.8V直流電壓外，還具有對電池充電自動(dòng)轉換功能。

　?、?模塊電源

　　隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，對電源可靠性、容量/體積比要求越來(lái)越高，模塊電源越來(lái)越顯示其優(yōu)越性，它工作頻率高、體積小、可靠性高，便于安裝和組合擴容，所以越來(lái)越被廣泛采用。目前，目前國內雖有相應模塊生產(chǎn)，但因生產(chǎn)工藝未能趕上國際水平，故障率較高。

　　DC/DC模塊電源目前雖然成本較高，但從產(chǎn)品的漫長(cháng)的應用周期的整體成本來(lái)看，特別是因系統故障而導致的高昂的維修成本及商譽(yù)損失來(lái)看，選用該電源模塊還是合算合算的，在此還值得一提的是羅氏變換器電路，它的突出優(yōu)點(diǎn)是電路結構簡(jiǎn)單，效率高和輸出電壓、電流的紋波值接近于零。

　?、?特種電源

　　高電壓小電流電源、大電流電源、400Hz輸入的AC/DC電源等，可歸于此類(lèi)，可根據特殊需要選用。開(kāi)關(guān)電源的價(jià)位一般在2-8元/瓦特殊小功率和大功率電源價(jià)格稍高，可達11-13元/瓦。

　　直流穩壓電源的整流及濾波：

　　1．整流電路的分類(lèi)

　?。?）按輸入交流電源類(lèi)型可分單相整流和三相整流等。

　?。?）按輸出功率可分為小功率和大功率。小功率直流電源通常采用單相整流，而對于較大功率的直流電源，通常采用三相整流。

　?。?）按整流元件的類(lèi)型可分為可控整流和不可控整流電路。在可控整流電路中，通過(guò)改變整流元件的導通時(shí)間來(lái)控制輸出電壓的大??；在不可控整流電路中，整流元件的導通時(shí)間是不可控的，當整流電路的輸入電壓和負載一定時(shí)，輸出電壓一定。

　　2．整流電路的基本工作原理

　　整流電路利用整流二極管的單向導電性，將交流電變成單向脈動(dòng)電，輸出電壓中包含有一定的直流分量。

　　3．單相整流電路及其主要性能指標

　　設U2為變壓器副邊電壓有效值，RL為負載電阻，Uo為電路輸出電壓的直流分量，UDRM為二極管承受的最高反向電壓，ID為流過(guò)二極管的電流平均值。單相整流電路及其主要性能指標如表1。

　　4．濾波電路

　?。?）濾波電路的作用

　　濾波電路是利用電容、電感在電路中的儲能作用及其對不同頻率有不同電抗的特性來(lái)組成低通濾波電路，以減小輸出電壓中的紋波。

　?。?） 電容濾波電路

　　單相橋式整流電容濾波電路如圖10.1 所示，本電路的外特如圖10.2 所示。

　?。?） 電容濾波電路的特點(diǎn)

　?、?輸出電壓的平均值Uo大于變壓器副邊電壓的有效值U2。

　　當

　?。═為交流電壓的周期）時(shí)，輸出電壓平均值

　?、?輸出直流電壓的大小受負載變化的影響較大，適合于負載不變或輸出電流不大的場(chǎng)合。

　?、蹫V波電容越大，濾波效果越好。

　?、芰鬟^(guò)二極管的沖擊電流較大，選擇二極管的電流參數時(shí)應當留有2~3倍的裕量。

　?。?） 其它形式的濾波電路

　　除電容濾波電路外，還有電感濾波、RC—π型濾波、LC—π型濾波等電路。