24v硅穩流連接方法

㈠ 直流穩壓電路介紹

好一頓大抄……

直流穩壓電源目錄
簡介
分類
技術指標
並聯穩壓電源
串聯穩壓電源

[編輯本段]簡介
[英] DC Regulated Power Supply.
當今社會人們極大的享受著電子設備帶來的便利，但是任何電子設備都有一個共同的電路--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。袖珍計算器則是簡單多的電池電源電路。不過你可不要小看了這個電池電源電路，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。可以說電源電路是一切電子設備的基礎，沒有電源電路就不會有如此種類繁多的電子設備。
由於電子技術的特性，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中佔有十分重要的地位。另外，很多電子愛好者初學階段首先遇到的就是要解決電源問題，否則電路無法工作、電子製作無法進行，學習就無從談起。為此，Pecker's Home專門開辟了這個直流穩壓電源技術專題，希望給初學階段的電子愛好者一些幫助。同時也可以作為普通愛好者電源技術方面的參考資料，供日常學習、製作上參考之用。
[編輯本段]分類
穩壓電源的分類方法繁多，按輸出電源的類型分有直流穩壓電源和交流穩壓電源；按穩壓電路與負載的連接方式分有串聯穩壓電源和並聯穩壓電源；按調整管的工作狀態分有線性穩壓電源和開關穩壓電源；按電路類型分有簡單穩壓電源和反饋型穩壓電源，等等。如此繁多的分類方式往往讓初學者摸不著頭腦，不知道從哪裡入手。其實應該說這些看似繁多的分類方法之間有著一定的層次關系，只要理清了這個層次自然可以分清楚電源的種類了。
既然我們談的是穩壓電源的分類，那麼首先就應該清楚電源的輸出是什麼，是輸出直流電還是輸出交流電。這樣第一個層次就出來了，首先應該根據電源的輸出類型來分類。接下來的分類就要麻煩一些，是按穩壓電路與負載的連接方式分類還是按調整管的工作狀態分類呢？其實了解一下我們身邊的電子設備會發現實際應用中穩壓電源有兩個區別很大的種類，一種是各種比較簡單的電子設備中廣泛使用的線性穩壓電源，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關穩壓電源，比如大屏幕彩電、微型計算機等。這樣看來第二個層次的分類我們可以根據調整管的工作狀態來分類。接下來的第三個層次的分類就是根據穩壓電路與負載的連接方式來分類。再往下面細分由於各種不同的電路特性相差太大，就不好一概而論，應該根據每一個具體類別的特性進行分類區分了。當然這里所談的分類只是根據直流穩壓電源的特點給出一個大致的分類思路，圖1－1－1是根據上面的思路劃分的穩壓電源種類：
[編輯本段]技術指標
直流穩壓電源的技術指標可以分為兩大類：一類是特性指標，反映直流穩壓電源的固有特性，如輸入電壓、輸出電壓、輸出電流、輸出電壓調節范圍；另一類是質量指標，反映直流穩壓電源的優劣，包括穩定度、等效內阻（輸出電阻）、紋波電壓及溫度系數等。
1、特性指標
（1）輸出電壓范圍
符合直流穩壓電源工作條件情況下，能夠正常工作的輸出電壓范圍。該指標的上限是由最大輸入電壓和最小輸入－輸出電壓差所規定，而其下限由直流穩壓電源內部的基準電壓值決定。
（2）最大輸入－輸出電壓差
該指標表徵在保證直流穩壓電源正常工作條件下，所允許的最大輸入－輸出之間的電壓差值，其值主要取決於直流穩壓電源內部調整晶體管的耐壓指標。
（3）最小輸入－輸出電壓差
該指標表徵在保證直流穩壓電源正常工作條件下，所需的最小輸入－輸出之間的電壓差值。
（4）輸出負載電流范圍
輸出負載電流范圍又稱為輸出電流范圍，在這一電流范圍內，直流穩壓電源應能保證符合指標規范所給出的指標。
2、質量指標
（1）電壓調整率SV
電壓調整率是表徵直流穩壓電源穩壓性能的優劣的重要指標，又稱為穩壓系數或穩定系數，它表徵當輸入電壓VI變化時直流穩壓電源輸出電壓VO穩定的程度，通常以單位輸出電壓下的輸入和輸出電壓的相對變化的百分比表示。電壓調整率公式見圖2－2－1。
（2）電流調整率SI
電流調整率是反映直流穩壓電源負載能力的一項主要自指標，又稱為電流穩定系數。它表徵當輸入電壓不變時，直流穩壓電源對由於負載電流（輸出電流）變化而引起的輸出電壓的波動的抑制能力，在規定的負載電流變化的條件下，通常以單位輸出電壓下的輸出電壓變化值的百分比來表示直流穩壓電源的電流調整率。電流調整率公式見圖2－2－2。
（3）紋波抑制比SR
紋波抑制比反映了直流穩壓電源對輸入端引入的市電電壓的抑制能力，當直流穩壓電源輸入和輸出條件保持不變時，紋波抑制比常以輸入紋波電壓峰－峰值與輸出紋波電壓峰－峰值之比表示，一般用分貝數表示，但是有時也可以用百分數表示，或直接用兩者的比值表示。
（4）溫度穩定性K
集成直流穩壓電源的溫度穩定性是以在所規定的直流穩壓電源工作溫度Ti最大變化范圍內（Tmin≤Ti≤Tmax）直流穩壓電源輸出電壓的相對變化的百分比值。溫度穩定性公式見圖2－2－3。
3、極限指標
（1）最大輸入電壓
是保證直流穩壓電源安全工作的最大輸入電壓。
（2）最大輸出電流
是保證穩壓器安全工作所允許的最大輸出電流。
[編輯本段]並聯穩壓電源
經整流濾波後輸出的直流電壓，雖然平滑程度較好，但其穩定性仍比較差。其原因主要有以下幾個方面：
1、由於輸入電壓不穩定（通常交流電網允許有±10％的波動），而導致整流濾波電路輸出直流電壓不穩定；
2、由於整流濾波電路存在內阻，當負載變化時，引起負載電流發生變化，使輸出直流電壓發生變化；
3、由於電子元件（特別是導體器件）的參數與溫度有關，當環境溫度發生變化時，引起電路元件參數發生變化，導致輸出電壓發生變化；
4、整流濾波後得到的直流電壓中仍然會有少量紋波成份，不能直接供給那些對電源質量要求較高的電路。
所以，經整流濾波後的直流電壓必須採取一定的穩壓措施才能適合電子設備的需要。常用的直流穩壓電路有並聯型和串聯型穩壓電路兩種類型。
一、硅穩壓管並聯穩壓電源

1、電路原理分析
圖3－1－1是硅穩壓管穩壓電源。其中D1是穩壓二極體，R1是限流電阻，R2是負載。由於D1與R2是並聯，所以稱並聯穩壓電路。此電路必須接在整流濾波電路之後，上端為正下端為負。由於穩壓管D1反向導通時兩端的電壓總保持固定值，所以在一定條件下R2兩端的電壓值也能夠保持穩定。
下面我們來分析一下具體工作原理：
假設設輸入電壓為UI，當某種原因導致UI升高時，UD1相應升高，有穩壓管的特性可知UD1上升很小都會造成ID1急劇增大，這樣流過R1上的IR1電流也增大，R1兩端的電壓UR1會上升，R1就分擔了極大一部分UI升高的值，UD1就可以保持穩定，達到負載上電壓UR2 保持穩定的目的。這個過程可用下面的變化關系圖表示：
UI↑→UD1↑→ID1↑→IR1↑→UR1↑→UD1↓
相反的，如果UI下降時，可用下面的變化關系圖表示：
UI↓→UD1↓→ID1↓→IR1↓→UR1↓→UD1↑
通過前面的分析可以看出，硅穩壓管穩壓電路中，D1負責控制電路的總電流，R1負責控制電路的輸出電壓，整個穩壓過程由D1和R1共同作用完成。
2、元件選擇
下面我們來看看已知負載電壓UR1和負載電流IR1時如何設計硅穩壓管穩壓電源。
（1）初選穩壓管D1
一般情況下，可以按照UD1＝UR2和ID1≈（IR2）max來初步選定穩壓管D1，如果負載有可能開路則應選擇（ID1）max≈（2－3）（IR2）max，這是因為當負載時所有電流全部都會流過D1，所以ID1應該適當選擇大一點。。
（2）選定輸入電壓
一般可選擇UI＝（2－3）UR2
（3）選定限流電阻R1
R1＝（UI－UR2）/（ID1＋IR2）
但是需要考慮兩種極限情況：
當UI最大，且負載開路時（即IR2＝0），流過D1的電流最大。為了不超過D1的最大允許電流（ID1）max，需要有足夠大的電流電阻，否則會燒壞D1。則R1需要滿足：
R1>（（UI）max－UR2）/ ID1）max
當UI最小，且負載電流最大時，流過D1的電流最小。為了保證此時D1能夠工作在擊穿區起到穩壓的作用，要有一定的電流流過D1，一般取5mA－10mA。則R1需要滿足：
R1<（（UI）min－UR2）/（ID1＋（IR2）max）
限流電阻R1的值應該在上面兩個公式的范圍內選擇。
（4）檢查電路穩定度
電路穩定度需要根據實際電路的要求來確定，如果穩定度不夠，可以適當增加R1和UI，還可以選擇動態電阻r比較小的穩壓管。
二、晶體管並聯穩壓電源
1、電路原理分析
圖3－1－2是晶體管並聯穩壓電源。其中T1是調整管、D1是基準穩壓管，R1是D1的限流電阻，R2是限流電阻，R3是負載。這個穩壓電路的輸出電壓約等於穩壓管D1的穩壓值（實際上要加上T1發射結電壓，一般鍺管取0.3V，硅管取0.7V）。這是由於電源在工作時，T1發射結導通，發射極電壓與基極電壓保持一致，而基極電壓被D1穩定在一個固定值。這個電路可以看作T1將D1的穩壓作用放大了β倍，相當於接入一個穩壓值為D1穩壓值，穩壓效果為β倍D1穩壓效果的穩壓管。
電路工作原理是：
UI↑→UD1↑→（UT1）EC↑→（IT1）EC↑→IR2↑→UR2↑→（UT1）EC↓
UI↓→UD1↓→（UT1）EC↓→（IT1）EC↓→IR2↓→UR2↓→（UT1）EC↑
2、元件選擇
這個電路選擇元件的步驟與硅穩壓管並聯穩壓電路類似，主要從下面幾個方面考慮。
（1）初選調整管T1和穩壓管D1
選擇調整管T1時，主要考慮其額定電流ICM要大於輸出電流IO，以保證負載開路時調整管不會因為電流過大而損壞。另外，為了保證調整管有良好的調整作用，還要求β值大、漏電流小。選擇穩壓管D1時，主要考慮其穩定電壓與T1發射結電壓之和要等於輸出電壓。
（2）選定輸入電壓
為保證穩壓電源的效率，輸入電壓一般不要選擇過高，以不超過2 UI為宜。
（3）選定限流電阻R2
對於並聯穩壓電路而言，限流電阻R2是整個電路工作好壞的關鍵。R2選擇大，穩壓效果較好，但功耗大（因為電阻功耗P＝I2R），同時要求輸入電壓增大，電源的效率就比較低。具體計算方法可參考硅穩壓管並聯穩壓電路元件選擇的第三步。
（4）檢查電路穩定度
整個電路的穩定度需要根據實際電路的要求來確定，如果穩定度不夠，可以適當增加R1和UI，還可以選擇β值較大、漏電流較小的調整管。
3、使用復合調整管的並聯穩壓電源
圖3－1－3是一種使用復合調整管的並聯穩壓電源，與圖3－1－2電路最大的區別是將調整管改為符合管結構，這樣既可以得到較大的β值，又能夠有較大的ICM。元件選擇時可採用與圖3－1－2類似的方法，但是由於這個電路的電流較大，要注意限流電阻R1選擇時除考慮阻值外還要考慮其功率。以免負載斷路時燒壞限流電阻。
4、並聯穩壓電源的優缺點
並聯穩壓電源的優點：
·有過載自保護性能，輸出斷路時調整管不會損壞。
·在負載變化小時，穩壓性能比較好。
·對瞬時變化的適應性較好。
並聯穩壓電路的缺點：
·效率較低，特別是輕負載時，電能幾乎全部消耗在限流電阻和調整管上。
·輸出電壓調節范圍很小。
·穩定度不易做得很高。
其實並聯穩壓電源的這些優點對於串聯穩壓電源而言，都可以通過採用一些特殊的電路實現。但是並聯穩壓電源的這些固有的缺點卻很難改進，所以現在普遍使用的都是串聯穩壓電源。
[編輯本段]串聯穩壓電源
並聯穩壓電源有效率低、輸出電壓調節范圍小和穩定度不高這三個缺點。而串聯穩壓電源正好可以避免這些缺點，所以現在廣泛使用的一般都是串聯穩壓電源。
一、簡易串聯穩壓電源

1、原理分析
圖4－1－1是簡易串聯穩壓電源，T1是調整管，D1是基準電壓源，R1是限流電阻，R2是負載。由於T1基極電壓被D1固定在UD1，T1發射結電壓（UT1）BE在T1正常工作時基本是一個固定值（一般硅管為0.7V，鍺管為0.3V），所以輸出電壓UO＝UD1－（UT1）BE。當輸出電壓遠大於T1發射結電壓時，可以忽略（UT1）BE，則UO≈UD1。
下面我們分析一下建議串聯穩壓電源的穩壓工作原理：
假設由於某種原因引起輸出電壓UO降低，即T1的發射極電壓（UT1）E降低，由於UD1保持不變，從而造成T1發射結電壓（UT1）BE上升，引起T1基極電流（IT1）B上升，從而造成T1發射極電流（IT1）E被放大β倍上升，由晶體管的負載特性可知，這時T1導通更加充分管壓降（UT1）CE將迅速減小，輸入電壓UI更多的加到負載上，UO得到快速回升。這個調整過程可以使用下面的變化關系圖表示：
UO↓→（UT1）E↓→UD1恆定→（UT1）BE↑→（IT1）B↑→（IT1）E↑→（UT1）CE↓→UO↑
當輸出電壓上升時，整個分析過程與上面過程的變化相反，這里我們就不再重復，只是簡單的用下面的變化關系圖表示：
UO↑→（UT1）E↑→UD1恆定→（UT1）BE↓→（IT1）B↓→（IT1）E↓→（UT1）CE↑→UO↓
這里我們只分析了輸出電壓UO降低的穩壓工作原理，其實輸入電壓UI降低等其他情況下的穩壓工作原理都與此類似，最終都是反應在輸出電壓UO降低上，因此工作原理大致相同。
從電路的工作原理可以看出，穩壓的關鍵有兩點：一是穩壓管D1的穩壓值UD1要保持穩定；二是調整管T1要工作在放大區且工作特性要好。
其實還可以用反饋的原理來說明簡易串聯穩壓電源的工作原理。由於電路是一個射極輸出器，屬於電壓串聯負反饋電路，電路的輸出電壓為UO＝（UT1）E≈（UT1）B，由於（UT1）B保持穩定，所以輸出電壓UO也保持穩定。
簡易串聯穩壓電源由於使用固定的基準電壓源D1，所以當需要改變輸出電壓時只有更換穩壓管D1，這樣調整輸出電壓非常不方便。另外由於直接通過輸出電壓UO的變化來調節T1的管壓降（UT1）CE，這樣控製作用較小，穩壓效果還不夠理想。因此這種穩壓電源僅僅適合一些比較簡單的應用場合。
2、電路實例
圖4－1－1是簡易串聯穩壓電源的一個實際應用電路，這個電路用在無錫市無線電五廠生產的「詠梅」牌771型8管台式收音機上。其中T8、DZ、R18構成簡易穩壓電路，B6、D4～D7、C21組成整流濾波電路。由於T8發射結有0.7V壓降，為保證輸出電壓達到6V，應選用穩壓值為6.7V左右的穩壓管。
二、串聯負反饋穩壓電源

由於簡易串聯穩壓電源輸出電壓受穩壓管穩壓值得限制無法調節，當需要改變輸出電壓時必須更換穩壓管，造成電路的靈活性較差；同時由輸出電壓直接控制調整管的工作，造成電路的穩壓效果也不夠理想。所以必須對簡易穩壓電源進行改進，增加一級放大電路，專門負責將輸出電壓的變化量放大後控制調整管的工作。由於整個控制過程是一個負反饋過程，所以這樣的穩壓電源叫串聯負反饋穩壓電源。
1、原理分析
圖4－2－1是串聯負反饋穩壓電路電路圖，其中T1是調整管，D1和R2組成基準電壓，T2為比較放大器，R3～R5組成取樣電路，R6是負載。其電路組成框圖見圖4－2－2。
假設由於某種原因引起輸出電壓UO降低時，通過R3～R5的取樣電路，引起T2基極電壓（UT2）O成比例下降，由於T2發射極電壓（UT2）E受穩壓管D1的穩壓值控制保持不變，所以T2發射結電壓（UT2）BE將減小，於是T2基極電流（IT2）B減小，T2發射極電流（IT2）E跟隨減小，T2管壓降（UT2）CE增加，導致其發射極電壓（UT2）C上升，即調整管T1基極電壓（UT1）B將上升，T1管壓降（UT1）CE減小，使輸入電壓UI更多的加到負載上，這樣輸出電壓UO就上升。這個調整過程可以使用下面的變化關系圖表示：
UO↓→（UT2）O↓→UD1恆定→（UT2）BE↓→（IT2）B↓→（IT2）E↓→（UT2）CE↑
→（UT2）C↑→（UT1）B↑→（UT1）CE↓→UO↑
當輸出電壓升高時整個變化過程與上面完全相反，這里就不再贅述，簡單的用下圖表示：
UO↑→（UT2）O↑→UD1恆定→（UT2）BE↑→（IT2）B↑→（IT2）E↑→（UT2）CE↓
→（UT2）C↓→（UT1）B↓→（UT1）CE↑→UO↓
與簡易串聯穩壓電源相似，當輸入電壓UI或者負載等其他情況發生時，都會引起輸出電壓UO的相應變化，最終都可以用上面分析的過程說明其工作原理。
在串聯負反饋穩壓電源的整個穩壓控制過程中，由於增加了比較放大電路T2，輸出電壓UO的變化經過T2放大後再去控制調整管T1的基極，使電路的穩壓性能得到增強。T2的β值越大，輸出的電壓穩定性越好。
2、調節輸出電壓
前面我們還說到R3～R5是取樣電路，由於取樣電路並聯在穩壓電路的輸出端，而取樣電壓實際上是通過這三個電阻分壓後得到。在選取R3～R5的阻值時，可以通過選擇適當的電阻值來使流過分壓電阻的電流遠大於流過T2基極的電流。也就是說可以忽略T2基極電流的分流作用，這樣就可以用電阻分壓的計算方法來確定T2基極電壓（UT2）B。
當R4滑動到最上端時T2基極電壓（UT2）B為：
此時輸出電壓為：
這時的輸出電壓是最小值。
當R4滑動到最下端時T2基極電壓（UT2）B為：
此時輸出電壓為：
這時的輸出電壓是最大值。
以上計算中，當（UT2）BE<<UD1時可以忽略（UT2）BE的值。
通過上面的計算我們可以看出，只要合適選擇R3～R5的阻值就可以控制輸出電壓UO的范圍，改變R3和R5的阻值就可以改變輸出電壓UO的邊界值。
3、增加輸出電流
當輸出電流不能達到要求時，可以通過採用復合調整管的方法來增加輸出電流。一般復合調整管有四種連接方式，如圖4－2－7所示。
圖4－2－7中的復合管都是由一個小功率三極體T2和一個大功率三極體T1連接而成。復合管就可以看作是一個放大倍數為βT1βT2，極性和T2一致，功率為（PT1）PCM的大功率管，而其驅動電流只要求（IT2）B。
圖4－2－8是一個實用串聯負反饋穩壓電源電路圖。此電路採用圖4－2－7（a）中的復合管連接方法來增加輸出電流大小。另外還增加了一個電容C2，它的主要作用是防止產生自激振盪，一旦發生自激振盪可由C2將其旁路掉。
線性穩定電源
線性穩定電源有一個共同的特點就是它的功率器件調整管工作在線性區，靠調整管之間的電壓降來穩定輸出。由於調整管靜態損耗大，需要安裝一個很大的散熱器給它散熱。而且由於變壓器工作在工頻（50Hz)上,所以重量較大。
該類電源優點是穩定性高，紋波小，可靠性高，易做成多路，輸出連續可調的成品。缺點是體積大、較笨重、效率相對較低。這類穩定電源又有很多種，從輸出性質可分為穩壓電源和穩流電源及集穩壓、穩流於一身的穩壓穩流（雙穩）電源。從輸出值來看可分定點輸出電源、波段開關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。
開關型直流穩壓電源
與線性穩壓電源不同的一類穩電源就是開關型直流穩壓電源，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。它和線性電源的根本區別在於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關狀態；開關電源因此而得名。
開關電源的優點是體積小，重量輕，穩定可靠；缺點相對於線性電源來說紋波較大（一般≤1%VO(P-P),好的可做到十幾mV(P-P)或更小)。它的功率可自幾瓦－幾千瓦均有產品。價位為3元－十幾萬元/瓦，下面就一般習慣分類介紹幾種開關電源：
1 AC/DC電源
該類電源也稱一次電源，它自電網取得能量，經過高壓整流濾波得到一個直流高壓，供DC/DC變換器在輸出端獲得一個或幾個穩定的直流電壓，功率從幾瓦－幾千瓦均有產品，用於不同場合。屬此類產品的規格型號繁多，據用戶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.
② DC/DC電源
在通信系統中也稱二次電源，它是由一次電源或直流電池組提供一個直流輸入電壓，經DC/DC變換以後在輸出端獲一個或幾個直流電壓。
③ 通信電源
通信電源其實質上就是DC/DC變換器式電源，只是它一般以直流－48V或－24V供電，並用後備電池作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，以後者可靠性最高。
④ 電台電源
電台電源輸入AC220V/110V，輸出DC13.8V,功率由所供電台功率而定,幾安幾百安均有產品.為防止AC電網斷電影響電台工作,而需要有電池組作為備份,所以此類電源除輸出一個13.8V直流電壓外,還具有對電池充電自動轉換功能。
⑤ 模塊電源
隨著科學技術飛速發展，對電源可靠性、容量/體積比要求越來越高，模塊電源越來越顯示其優越性，它工作頻率高、體積小、可靠性高，便於安裝和組合擴容，所以越來越被廣泛採用。目前，目前國內雖有相應模塊生產，但因生產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，但從產品的漫長的應用周期的整體成本來看，特別是因系統故障而導致的高昂的維修成本及商譽損失來看，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，它的突出優點是電路結構簡單，效率高和輸出電壓、電流的紋波值接近於零。
⑥ 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，可歸於此類，可根據特殊需要選用。開關電源的價位一般在2-8元/瓦特殊小功率和大功率電源價格稍高，可達11-13元/瓦。
用途
直流穩壓電源[1]可廣泛應用於國防、科研、大專院校、實驗室、工礦企業、電解、電鍍、直流電機、充電設備等。

㈡ 24v硅膠5公分寬線性燈帶怎麼安裝

硅膠燈帶安裝方式是比較簡單的，如下圖