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直流降壓原理-簡單直流降壓電路圖与降压变换器电路图解析-KIA MOS管

信息來源:本站 日期:2019-05-09 

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簡單直流降壓電路圖

直流降壓原理
降壓斬波電路

斬波電路的典型用途之一是拖動直流電動機,也可帶蓄電池負載,兩種情況下負載中均會出現反電動勢,如下圖中Em所示

工作原理,兩個階段


簡單直流降壓電路圖


簡單直流降壓電路原理圖

如下圖所示,LM317輸出電流爲1.5A,輸出電壓可在1.25-37V之間連續調節,其輸出電壓由兩只外接電阻R1、RP1決定,輸出端和調整端之間的電壓差爲1.25V,這個電壓將産生幾毫安的電流,經R1、RP1到地,在RP1上分得的電壓加到調整端,通過改變RP1就能改變輸出電壓。


簡單直流降壓電路圖


注意,爲了得到穩定的輸出電壓,流經R1的電流小于3.5mA。LM317在不加散熱器時最大功耗爲2W,200×200×4mm3散熱板時其最大功耗可達15W。VD1(IN4002)爲保護二極管,防止穩壓器輸出端短路而損壞IC,VD2(IN4002)用于防止輸入短路而損壞集成電路。


簡單直流降壓電路圖-48V输入12V输出直流降压电路


48V輸入12V輸出的直流降壓電路如下圖所示:

簡單直流降壓電路圖


簡單直流降壓電路圖


簡單直流降壓電路圖详解(一)

直流穩壓電源是一種將220V工頻交流電轉換成穩壓輸出的直流電的裝置,它需要變壓、整流、濾波、穩壓四個環節才能完成。一般由電源變壓器、整流濾波電路及穩壓電路所組成,基本框圖如下:


簡單直流降壓電路圖

直流穩壓電源的原理框圖和波形變換圖


1、降壓部分

電源變壓器是降壓變壓器,它的作用是將220V的交流電壓變換成整流濾波電路所需要的交流電壓Ui。變壓器的變比由變壓器的副邊按比例確定,變壓器副邊與原邊的功率比爲P2/P1=n,式中n是變壓器的效率。


2、整流部分

該設計采用單相橋式整流電路。其由四只二極管組成,其構成原則就是保證在變壓器副邊電壓u的整個周期內,負載上的電壓和電流方向始終不變。爲達到這一目的,需要在Uz的正、負半周內正確引導流向負載的電流,使其方向不變,設變壓器副邊兩端分別爲a和

b,則a爲“+”b爲“一”時應有電流流出a點,a爲“一”b爲“+”時應有電流流入a點;相反,a爲“+”b爲“一”時應有電流流入b點,因而a和b點均應接兩只二極管,以引導電流,具體電路原理如下圖所示。


簡單直流降壓電路圖

單相橋式整流電路


如果橋式整流電路變壓器副邊中點接地,就應將兩個負載電阻相連接且連接中點接地。根據橋式整流電路的工作原理,當a點爲“+”b點爲“一”時,Dl、D3導通,D2、D4截止,U01=U2,U02=一U2;而當b點爲“+”a點爲“一”時,D2、D4導通,D1、D3截止,U01=一U2,U02=U2,這樣兩個負載上就分別獲得正、負電壓。


若設變壓器副邊電壓u2=U2sinwt,U2爲其有效值。當u2爲正半周時,電流由a點流出,經Dl、RL、D3流入b點,因而負載電阻RL上的電壓等于變壓器副邊電壓,即uo=u2,D2和D4管承受的反向電壓爲一u2。當u2爲負半周時,電流由b點流出,經D2、RL、D4流入a點,負載電阻RL上的電壓等于一u2,即uo=一u2,D1、D3承受的反向電壓爲u2。這樣,由于D1、D3和D2、D4兩對二極管交替導通,致使負載電阻RL上在u2的整個周期內都有電流通過,而且方向不變,則輸出電壓uo=|U2sinwt|。


3、濾波電路

經過整流後的直流電幅值變化很大,會影響電路的工作性能。可利用電容的“通交流,隔直流”的特性,在電路中並人兩個並聯電容作爲電容濾波器,濾去其中的交流成分。


電容濾波電路是最常見也是最簡單的濾波電路,在整流電路的輸出端(即負載電阻兩端)並聯一個電容即構成電容濾波電路。濾波電容容量較大,因此一般均采用電解電容,在接線時要注意電解電容的正負極。電容濾波電路利用電容的充、放電作用,使輸出電壓趨于平滑。如果將兩個濾波電容相連接,且連接點接地,就可同時得到輸出電壓平滑的正負電源。


在理想情況下,變壓器副邊無損耗,二極管導通電壓爲零,所以電容兩端電壓相等。而當其上升到峰值後開始下降,電容便通過負載電阻放電,其電壓也開始下降,趨勢與電容兩端電壓基本相同。但是由于電容按指數規律放電,所以當其下降到一定數值後,電容將繼續通過負載放電,電容兩端電壓按指數規律緩慢下降。


簡單直流降壓電路圖详解(二)

將220V交流電轉換爲低壓直流的常規方法是采用變壓器降壓後再整流濾波,但是當産品受體積和成本等因素的限制時,最簡單實用的方法就是采用電容降壓方式。


一、電路原理

電容降壓式簡易電源的基本電路如圖1,C1爲降壓電容器,VD2爲半波整流二極管,VD1在市電的負半周時給C1提供放電回路,VD3是穩壓二極管,R1爲關斷電源後C1的電荷泄放電阻。在實際應用時常常采用的是圖2的所示的電路。當需要向負載提供較大的電流時,可采用圖3所示的橋式整流電路。


整流後未經穩壓的直流電壓一般會高于30伏,並且會隨負載電流的變化發生很大的波動,這是因爲此類電源內阻很大的緣故所致,故不適合大電流供電的應用場合。


二、器件選擇

1.電路設計時,應先測定負載電流的准確值,然後參考示例來選擇降壓電容器的容量。因爲通過降壓電容C1向負載提供的電流Io,實際上是流過C1的充放電電流Ic。C1容量越大,容抗Xc越小,則流經C1的充、放電電流越大。當負載電流Io小于C1的充放電電流時,多余的電流就會流過穩壓管,若穩壓管的最大允許電流Idmax小于Ic-Io時易造成穩壓管燒毀。


2.爲保證C1可靠工作,其耐壓選擇應大于兩倍的電源電壓。


3.泄放電阻R1的選擇必須保證在要求的時間內泄放掉C1上的電荷。


簡單直流降壓電路圖


簡單直流降壓電路圖详解(三)

DC-DC變換器的基本電路有升壓變換器、降壓變換器、升降壓變換器三種。


降壓變換器原理圖如圖1所示,當開關閉合時,加在電感兩端的電壓爲(Vi-Vo),此時電感由電壓(Vi-Vo)勵磁,電感增加的磁通爲:(Vi-Vo)*Ton。


當開關斷開時,由于輸出電流的連續,二極管VD變爲導通,電感削磁,電感減少的磁通爲:(Vo)*Toff。


當開關閉合與開關斷開的狀態達到平衡時,(Vi-Vo)*Ton=(Vo)*Toff,由于占空比D《1,所以Vi》Vo,實現降壓功能。


簡單直流降壓電路圖

降壓變換器原理圖


升壓變換器原理圖如下圖所示,當開關閉合時,輸入電壓加在電感上,此時電感由電壓(Vi)勵磁,電感增加的磁通爲:(Vi)*Ton。


當開關斷開時,由于輸出電流的連續,二極管VD變爲導通,電感削磁,電感減少的磁通爲:(Vo-Vi)*Toff。


當開關閉合與開關斷開的狀態達到平衡時,(Vi)*Ton=(Vo-Vi)*Toff,由于占空比D《1,所以Vi。


簡單直流降壓電路圖

升壓變換器原理圖


升降壓變換器、入出極性相反原理如下圖,當開關閉合時,此時電感由電壓(Vi)勵磁,電感增加的磁通爲:(Vi)*Ton;當開關斷開時,電感削磁,電感減少的磁通爲:(Vo)*Toff。當開關閉合與開關斷開的狀態達到平衡時,增加的磁通等于減少的磁通,(Vi)*Ton=(Vo)*Toff,根據Ton比Toff值不同,可能Vi《Vo,也可能Vi》Vo。


簡單直流降壓電路圖



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