LDO稳压器工作原理
随着便携式设备（电池供电）在过去十年间的快速增长，象原来的业界标准LM340 和LM317 这样的稳压器件已经无法满足新的需要。这些稳压器使用NPN 达林顿管，在本文中称其为NPN 稳压器（NPN regulators）。预期更高性能的稳压器件已经由新型的低压差（Low-dropout）稳压器（LDO）和准LDO稳压器（quasi-LDO）实现了。
(原文：Linear Regulators: Theory of Operation and Compensation )
NPN 稳压器（NPN regulators）
在NPN稳压器（图1：NPN稳压器内部结构框图）的内部使用一个PNP管来驱动NPN 达林顿管（NPN Darlington pass transistor），输入输出之间存在至少 1.5V～2.5V的压差（dropout voltage）。这个压差为：
Vdrop ＝2Vbe ＋Vsat（NPN 稳压器）（1）
LDO 稳压器（LDO regulators）
在LDO(Low Dropout)稳压器（图2：LDO稳压器内部结构框图）中，导通管是一个PNP管。LDO的最大优势就是PNP管只会带来很小的导通压降，满载（Full-load）的跌落电压的典型值小于500mV，轻载（Light loads）时的压降仅有10～20mV。LDO的压差为：Vdrop ＝Vsat （LDO 稳压器）（2）
准LDO 稳压器（Quasi-LDO regulators）
准LDO（Quasi-LDO）稳压器（图3：准LDO 稳压器内部结构框图）已经广泛应用于某些场合，例如：5V到3.3V 转换器。准LDO介于NPN 稳压器和LDO 稳压器之间而得名，导通管是由单个PNP 管来驱动单个NPN 管。因此，它的跌落压降介于NPN稳压器和LDO之间：
Vdrop＝Vbe ＋Vsat （3）
稳压器的工作原理（Regulator Operation）
所有的稳压器，都利用了相同的技术实现输出电压的稳定（图4：稳压器工作原理图）。输出电压通过连接到误差放大器（Error Amplifier）反相输入端（Inverting Input）的分压电阻（Resistive Divider）采样（Sampled），误差放大器的同相输入端（Non-inverting Input）连接到一个参考电压Vref。参考电压由IC内部的带隙参考源(Bandgap Reference)产生。误差放大器总是试图迫使其两端输入相等。为此，它提供负载电流以保证输出电压稳定：
V out = Vref(1 + R1 / R2) （4）
性能比较(Performance Comparison)
NPN，LDO和准LDO在电性能参数上的最大区别是：跌落电压（Dropout V oltage）和地脚电流（Ground Pin Current）。跌落电压前文已经论述。为了便于分析，我们定义地脚
电流为Ignd （参见图4），并忽略了IC到地的小偏置电流。那么，Ignd等于负载电流IL除以导通管的增益。
NPN 稳压器中，达林顿管的增益很高（High Gain），所以它只需很小的电流来驱动负载电流IL。这样它的地脚电流Ignd也会很低，一般只有几个mA。准LDO也有较好的性能，如国半（NS）的LM1085能够输出3A的电流却只有10mA的地脚电流。
然而，LDO的地脚电流会比较高。在满载时，PNP管的β值一般是15～20。也就是说LDO的地脚电流一般达到负载电流的7%。
NPN稳压器的最大好处就是无条件的稳定，大多数器件不需额外的外部电容。LDO 在输出端最少需要一个外部电容以减少回路带宽（Loop Bandwidth）及提供一些正相位转移（Positive Phase Shift）补偿。准LDO一般也需要有输出电容，但容值要小于LDO的并且电容的ESR局限也要少些。
反馈及回路稳定性（Feedback and Loop Stability）
所有稳压器都使用反馈回路（Feedback Loop）以保持输出电压的稳定。反馈信号在通过回路后都会在增益和相位上有所改变，通过在单位增益（Unity Gain，0dB）频率下的相位偏移总量来确定回路的稳定性。
波特图（Bode Plots）
波特图(Bode Plots)可用来确认回路的稳定性，回路的增益（Loop Gain，单位：dB）是频率（Frequency）的函数（图5：典型的波特图）。回路增益及其相关内容在下节介绍。回路增益可以用网络分析仪（Network Analyzer）测量。网络分析仪向反馈回路(Feedback Path)注入低电平的正弦波(Sine Wave)，随着直流电压（DC）的不断升高，这些正弦波信号完成扫频，直到增益下降到0dB。然后测量增益的响应（Gain Response）。
波特图是很方便的工具，它包含判断闭环系统（Closed-loop System）稳定性的所有必要信息。包括下面几个关键参数：环路增益（Loop Gain），相位裕度（Phase Margin）和零点（Zeros）、极点（Poles）。
回路增益（LOOP GAIN）
闭环系统（Closed-loop System）有个特性称为回路增益（Loop Gain）。在稳压电路中，回路增益定义为反馈信号（Feedback Signal）通过整个回路后的电压增益（V oltage Gain）。为了更好的解释这个概念，LDO的结构框图（图2）作如下修改（图6：回路增益的测量方法）。
变压器（Transformer）用来将交流信号（AC Signal）注入（Inject）到“A”、“‘B”点间的反馈回路。借助这个变压器，用小信号正弦波（Small-signal Sine Wave）来“调制”（modulate）反馈信号。可以测量出A、B两点间的交流电压（AC V oltage），然后计算回路增益。回路增益定义为两点电压的比（Ratio）：
Loop Gain ＝Va / Vb （5）需要注意，从Vb点开始传输的信号，通过回路（Loop）时会出现相位偏移（Phase Shift），最终到达Va点。相位偏移（Phase Shift）的多少决定了回路的稳定程度（Stability）。
反馈（FEEDBACK）
如前所述，所有的稳压器都采用反馈（Feedback）以使输出电压稳定。输出电压是通过电阻分压器进行采样的（图6），并且该分压信号反馈到误差放大器的一个输入端，误差放大器的另一个输入端接参考电压，误差放大器将会调整输出到导通管（Pass Transistor）的输出电流以保持直流电压（DC Valtage）的稳定输出。
为了达到稳定的回路就必须使用负反馈（Negative Feedback）。负反馈，有时亦称为改变极性的反馈（degenerative feedback），与源信号的极性相反（图7：反馈信号的相位示意图）。
负反馈与源(Source)的极性相反，它总会阻止输出的任何变化。也就是说，如果输出电压想要变高（或变低），负反馈回路总会阻止，强制其回到正常值。
正反馈（Positive Feedback）是指当反馈信号与源信号有相同的极性时就发生的反馈。此时，回路响应会与发生变化的方向一致。显而易见不能达到输出的稳定，不能消除输出电压的改变，反而将变化趋势扩大了。
当然，不会有人在线性稳压器件中使用正反馈。但是如果出现180°的相移，负反馈就成为正反馈了。
相位偏移（PHASE SHIFT）
相位偏移就是反馈信号经过整个回路后出现的相位改变（Phase Change）的总和（相对起始点）。相位偏移，单位用度（Degrees）表示，通常使用网络分析仪（network analyzer）测量。理想的负反馈信号与源信号相位差180°（如图8：相位偏移示意图），因此它的起始点在－180°。在图7中可以看到这180°的偏置，也就是波型差半周。
可以看到，从－180°开始，增加180°的相移，信号相位回到零度，就会使反馈信号与源信号的相位相同，从而使回路不稳定。
相位裕度（PHASE MARGIN）
相位裕度（Phase Margin，单位：度），定义为频率的回路增益等0dB（单位增益，Unity Gain）时，反馈信号总的相位偏移与－180°的差。一个稳定的回路一般需要20°的相位裕度。
相位偏移和相位裕度可以通过波特图中的零、极点计算获得。
极点（POLES）
极点（Pole）定义为增益曲线(Gain curve)中斜度（Slope）为－20dB/十倍频程的点（图9：波特图中的极点）。每添加一个极点，斜度增加20dB/十倍频程。增加n个极点，n ×（－20dB/十倍频程）。每个极点表示的相位偏移都与频率相关，相移从0到－90°（增加极点就增加相移）。最重要的一点是几乎所有由极点（或零点）引起的相移都是在十倍频程范围内。注意：一个极点只能增加－90°的相移，所以最少需要两个极点来到达－180°（不稳定点）。
零点（ZEROS）
零点（Zero）定义为在增益曲线中斜度为＋20dB/十倍频程的点（如图10：波特图中的零点）。零点产生的相移为0到＋90°，在曲线上有＋45°角的转变。必须清楚零点就是“反极点”（Anti-pole），它在增益和相位上的效果与极点恰恰相反。这也就是为什么要在LDO稳压器的回路中添加零点的原因，零点可以抵消极点。
波特图分析
用包含三个极点和一个零点的波特图（图11：波特图）来分析增益和相位裕度。
假设直流增益（DC gain）为80dB，第一个极点（pole）发生在100Hz处。在此频率，增益曲线的斜度变为－20dB/十倍频程。1kHz处的零点使斜度变为0dB/十倍频程，到10kHz 处斜度又变成－20dB/十倍频程。在100kHz处的第三个也是最后一个极点将斜度最终变为－40dB/十倍频程。
图11中可看到单位增益点（Unity Gain Crossover，0dB）的交点频率(Crossover Frequency)是1MHz。0dB频率有时也称为回路带宽（Loop Bandwidth）。
相位偏移图表示了零、极点的不同分布对反馈信号的影响。为了产生这个图，就要根据分布的零点、极点计算相移的总和。在任意频率（f）上的极点相移，可以通过下式计算获得：
极点相移＝-arctan(f/fp) （6）
在任意频率（f）上的零点相移，可以通过下式计算获得：
零点相移＝-arctan(f/fz) （7）此回路稳定吗？为了回答这个问题，我们根本无需复杂的计算，只需要知道0dB时的相移（此例中是1MHz）。
前两个极点和第一个零点分布使相位从-180°变到+90°，最终导致网络相位转变到-90°。最后一个极点在十倍频程中出现了0dB点。代入零点相移公式，可以计算出该极点产生了－84°的相移（在1MHz时）。加上原来的-90°相移，全部的相移是-174°（也就是说相位裕度是6°）。由此得出结论，该回路不能保持稳定，可能会引起振荡。
NPN 稳压器补偿
NPN 稳压器的导通管（见图1）的连接方式是共集电极的方式。所有共集电极电路的一个重要特性就是低输出阻抗，意味着电源范围内的极点出现在回路增益曲线的高频部分。
由于NPN稳压器没有固有的低频极点，所以它使用了一种称为主极点补偿（dominant pole compensation）的技术。方法是，在稳压器的内部集成了一个电容，该电容在环路增益的低频端添加了一个极点（图12：NPN稳压器的波特图）。
NPN稳压器的主极点（Dominant Pole），用P1点表示，一般设置在100Hz处。100Hz 处的极点将增益减小为－20dB/十倍频程直到3MHz处的第二个极点（P2）。在P2处，增益曲线的斜率又增加了－20dB/十倍频程。P2点的频率主要取决于NPN 功率管及相关驱动电路，因此有时也称此点为功率极点（Ppower pole）。另外，P2点在回路增益为－10dB处出现，也就表示了单位增益（0dB）频率处（1MHz）的相位偏移会很小。
为了确定稳定性，只需要计算0dB频率处的相位裕度。
第一个极点（P1）会产生－90°的相位偏移，但是第二个极点（P2）只增加了－18°的相位偏移（1MHz处）。也就是说0dB点处的相位偏移为－108°，相位裕度为72°，表明回路非常稳定。
需要两个极点才有可能使回路要达到－180°的相位偏移（不稳定点），而极点P2又处于高频，它在0dB处的相位偏移就很小了。
LDO 稳压器的补偿
LDO稳压器中的PNP导通管的接法为共射方式（common emitter）。它相对共集电极方式有更高的输出阻抗。由于负载阻抗和输出容抗的影响在低频程处会出现低频极点（low －frequency pole）。此极点，又称负载极点（load pole），用Pl表示。负载极点的频率由下式计算获得：
F(Pl) ＝1 / (2π×Rload ×Cout) （8）
从此式可知，LDO不能通过简单的添加主极点的方式实现补偿。为什么? 先假设一个5V/50mA的LDO稳压器有下面的条件,在最大负载电流时，负载极点（Pl）出现的频率为：
Pl ＝1 / (2π×Rload ×Cout)＝1/(2π×100 ×10-5)＝160Hz （9）
假设内部的补偿在1kHz处添加了一个极点。由于PNP功率管和驱动电路的存在，在500kHz处会出现一个功率极点（Ppwr）。
假设直流增益为80dB。在最大输出电流时的负载阻值为RL＝100Ω，输出电容为Cout ＝10uF。
使用上述条件可以画出相应的波特图（如图13：未补偿的LDO增益波特图）。
可以看出回路是不稳定的。极点PL和P1每个都会产生－90°的相移。在0dB处（此例为40kHz），相移达到了－180°为了减少负相移（阻止振荡），在回路中必须要添加一个零点。一个零点可以产生＋90°的相移，它会抵消两个低频极点的部分影响。
因此，几乎所有的LDO都需要在回路中添加这个零点。该零点一般是通过输出电容的等效串联电阻（ESR）获得的。
使用ESR 补偿LDO
等效串联电阻（ESR）是电容的一个基本特性。可以将电容表示为电阻与电容的串联等效电路（图14：电容器的等效电路图）。
输出电容的ESR在回路增益中产生一个零点，可以用来减少负相移。零点处的频率值（Fzero）与ESR和输出电容值密切相关：
Fzero ＝1 / (2π×Cout ×ESR) （10）再看上一节的例子（图13），假设输出电容值Cout ＝10uF，输出电容的ESR ＝1Ω。则零点发生在16kHz。图15的波特图显示了添加此零点如何使不稳定的系统恢复稳定。
回路的带宽增加了，单位增益（0dB）的交点频率从30kHz移到了100kHz。到100kHz 处该零点总共增加了＋81°相移（Positive Phase Shift）。也就是减少了极点PL和P1造成的负相移（Negative Phase Shift）。极点Ppwr处在500kHz，在100kHz处它仅增加了－11°的相移。累加所有的零、极点，0dB处的总相移为－110°。也就是有＋70°的相位裕度，系统非常稳定。
这就解释了选择合适ESR值的输出电容可以产生零点来稳定LDO系统。
ESR 和稳定性
通常所有的LDO都会要求其输出电容的ESR值在某一特定范围内，以保证输出的稳定性。LDO制造商会提供一系列由输出电容ESR和负载电流（Load Current）组成的定义稳定范围的曲线（图16：典型LDO的ESR稳定范围曲线），作为选择电容时的参考。
要解释为什么有这些范围的存在，我们使用前面提到的例子来说明ESR的高低对相位裕度的影响。
高ESR
同样使用上一节提到的例子，我们假设10uF输出电容的ESR增加到20Ω。这将使零点的频率降低到800Hz（图17：高ESR引起回路振荡的波特图）。
降低零点的频率会使回路的带宽增加，它的单位增益（0Db）的交点频率从100kHz 提高到2MHz。带宽的增加意味着极点Ppwr 会出现在带宽内（对比图15）。分析图17波特图中曲线的相位裕度，发现如果同时拿掉该零点和P1或PL中的一个极点，对曲线的形状影响很小。也就是说该回路受到－90°相移的低频极点和发生－76°相移的高频极点Ppwr共同影响。
尽管有14°的相位裕度，系统可能会稳定。但很多经验测试数据显示，当ESR ＞10Ω时，由于其它的高频极点的分布（在此简单模型中未表示）很可能会引入不稳定性。
低ESR
选择具有很低的ESR的输出电容，由于一些不同的原因也会产生振荡。继续沿用上一节的例子，假定10uF输出电容的ESR只有50mΩ，则零点的频率会变到320kHz（图18：低ESR引起回路振荡的波特图）。
不用计算就知道系统是不稳定的。两个极点P1和PL在0dB处共产生了－180°的相移。如果要系统稳定，则零点应该在0dB点之前补偿正相移。然而，零点在320kHz处，已经在系统带宽之外了，所以无法起到补偿作用。
输出电容的选择
综上，输出电容是用来补偿LDO稳压器的，所以选择时必须谨慎。基本上所有的LDO 应用中引起的振荡都是由于输出电容的ESR过高或过低。
LDO的输出电容，通常钽电容是最好的选择（除了一些专门设计使用陶瓷电容的LDO，例如：LP2985）。测试一个A VX的4.7uF钽电容可知它在25℃时ESR为1.3Ω，该值处在稳定范围的中心（图16）。
另一点非常重要，A VX电容的ESR在－40℃到＋125℃温度范围内的变化小于2:1。铝电解电容在低温时的ESR会变大很多，所以不适合作LDO的输出电容。
必须注意大的陶瓷电容（≥1uF）通常会用很低的ESR（＜20mΩ），这几乎会使所有的LDO稳压器产生振荡（除了LP2985）。如果使用陶瓷电容就要串联电阻以增加ESR。大的陶瓷电容的温度特性很差（通常是Z5U型），也就是说在工作范围内的温度的上升和下降会使容值成倍的变化，所以不推荐使用。
准LDO补偿
准LDO（图3）的稳定性和补偿，应考虑它兼有LDO和NPN稳压器的特性。因为准LDO稳压器利用NPN导通管，它的共集电极组合也就使它的输出极（射极）看上去有相对低的阻抗。
然而，由于NPN的基极是由高阻抗PNP电流源驱动的，所以准LDO的输出阻抗不会达到使用NPN达林顿管的NPN稳压器的输出阻抗那样低，当然它比真正的LDO的输出阻抗要低。
也就是说准LDO的功率极点的频率比NPN稳压器的低，因此准LDO也需要一些补偿以达到稳定。当然了这个功率极点的频率要比LDO的频率高很多，因此准LDO只需要很小的电容，而且对ESR的要求也不很苛刻。
例如，准LDO LM1085可以输出高达3A的负载电流，却只需10uF的输出钽电容来维持稳定性。准LDO制造商未必提供ESR范围的曲线图，所以准LDO对电容的ESR要求很宽松。
低ESR的LDO
国半（NS）的两款LCO，LP2985和LP2989，要求输出电容贴装象陶瓷电容一样超低ESR。这种电容的ESR可以低到5～10mΩ。然而这样小的ESR会使典型的LDO稳压器引起振荡（图18）。
为什么LP2985在如此低ESR的电容下仍能够稳定工作？国半在IC内部放置了钽输出电容来补偿零点。这样做是为了将可稳定的ESR的上限范围下降。LP2985的ESR稳定范围是3Ω到500MΩ，因此它可以使用陶瓷电容。未在内部添加零点的典型LDO的可稳定的ESR的范围一般为100mΩ-5Ω，只适合使用钽电容并不适合使用陶瓷电容。
要弄清ESR取之范围上限下降的原因，请参考图15。上文提到，此LDO的零点已
被集成在IC内部。因此外部电容产生的零点必须处在足够高的频率，这样就不能使带宽很宽。否则，高频极点会产生很大的相移从而导致振荡。
使用场效益管（FET）作为导通管LDO的优点
LDO稳压器可以使用P-FET（P沟道场效应管）作为导通管（图19：P沟道场效应管LDO内部结构框图）。为了阐述使用Pl-FET LDO 的好处，在PNP LDO（图2）中要驱动PNP功率管就需要基极电流。基极电流由地脚（ground pin）流出并反馈回反相输入电压端。因此，这些基极驱动电流并未用来驱动负载。它在LDO稳压器中耗损的功耗由下式计算：
PWR（Base Drive）＝Vin ×Ibase （11）
需要驱动PNP管的基极电流等于负载电流除以β值（PNP管的增益）。在一些PNP LDO 稳压器中β值一般为15～20（与负载电流相关）。此基极驱动电流产生的功耗可不是我们期望的（尤其是在电池供电的低功耗应用中）。P沟道场效应管（P-FET）的栅极驱动电流极小，较好地解决这个问题。
P-FET LDO稳压器的另一个优点，是通过调整场效应管（FET）的导通阻抗（ON-resistance）可以使稳压器的跌落电压更低。对于集成的稳压器而言，在单位面积上制造的场效应功率管（FET power transistors）的导通阻抗会比双极型开关管（Bipolar ONP Devices）的导通阻抗低。这就可以在更小封装（Packages）下输出更大的电流。
电路工作原理：该稳压电源由主回路、采样控制电路、驱动伺服系统、过电压检测及保护电路等组成。带有滑动臂的自耦变压器（又称调压器）的T1作为主回路，其输人端固定，输出端由伺服电动机M自动调节，以使输出电压保持稳定。此外，T1还给伺服电动机M、电源变压器T2、指示灯、采样控制、驱动电路提供工作电压。 电源变压器T2的一次与T1的输出端并联。当输出电压发生变化时，T2的二次电压也随之变化。这一变化的电压经二极管VD1～VD4桥式整流、电容C4滤波后变为直流加到由R4～R6、RP2组成的采样电路。采样电路的输出与R7、VZ2组成的基准电路的基准电压共同加至电压比较器A1、A2进行比较。比较结果会有以下三种情况。 （1）当T1输出电压为22V时，A1的第7脚与A2的第1脚均输出低电平，晶体管V2、V3截止，继电器K2、K3不动作，触点K2-1与K3-1不吸合，伺服电动机M不运转，使输出电压仍保持在220V的稳定值。 （2）当T1输出电压小于22V时，其采样电压值也随之降低，经过与基准电压相比较后，在A1的第7脚输出高电平，A2的第1脚输出低电平，导致晶体管V2导通，V3截止，故继电器K2吸合，K3释放，触点K2-1吸合，K3-1断开，使伺服电动机M向左转，带动T1的滑动臂向上转动，使输出电压升高。 （3）当T1输出电压大于22V时，采样电路输出的电压值也随之升高，经与基准电压相比较，在A1第7脚输出低电平，A2的第1脚输出高电平，晶体管V2截止，V3导通，K2不动作，K3吸合，触点K2-1断开，K3-1吸合，导致伺服电动机向右转，带动T1的滑动臂向下转动，使输出电压降低。 若电网电压过高，超出了本调压器的调节范围时，检测电路R2、R3与RP1输出的电压值使稳压二极管VZ1击穿，晶体管V1导通，继电器Kl吸合，其触点K1-1吸合，使交流接触器KM通电，其触点KM-1与KM-2均断开，切断输出电压进人采样控制电路，使伺服电动机M停止工作，有效地保护了负载和伺服电动机M。当电网电压恢复正常后，输出自动接通。 电路中，C1、C2为消火花电容器，VD5～VD7为保护二极管，HL为工作指示灯，RP1为过压调节电位器，RP2为稳压调节电位器。 元器件选择：A1、A2选用双运算放大器LM358。晶体管VI～V3选用3DG130B，β在60～85之间。电阻R1选用5W功率的，其余电阻选用1／6W金属膜电阻。继电器K1～K3选用JRX-13F-300Ω（DC12V）。交流电压表选用63T1-V-0～250V。交流电流表选用63T1-A-0～20A。其余元件按图所示选用即可。
自制交流自动稳压器 目前在我国偏远的山区及农村，电网电压极不稳定，而且电压普遍偏低，有的电网电压只有120V 左右。在这样的电网中，电视机及其它家用电器就无法正常使用了。市场上虽有较多的稳压器，但使用起来效果并不怎么好，且售价较高。笔者为了解决这一问题，特设计了一台造价不高、元器件易购的稳压器，适合无线电爱好者自制。电路原理：本稳压器的电路原理如下图所示。它主要由供电、基准电压、电压取样比较等几个单元电路组成。 市电从变压器的1、2头输入，3、4头为自耦调压抽头，5、6头为控制电路的电源及取样抽头。市电电压正常时，因C点电压始终为3V（即R1降压DW稳压所得），A、B点均大于3V，故A1、A2输出低电平；当市电电压下降时，5、6头的电压也随之下降，A点电压也跟着下降，当A点电压下降到低于3V时，A1输出高电平，使三极管V1饱和导通，继电器K1吸合，将调压器输出调于1、3头；当市电电压继续下降时，同理B点电压低于3V时，（VA 反之，如果电压升高时，B 点电压也随之升高，当B点电压高于3V时，A2输出低电平，V2截止，H2释放，输出端调至1、3头；当市电电压继续升高时，A点电压高于3V，A1输出低电平，V1截止，K1释放，输出端调至1、2头。A1、A2为运算放大器，在这里作电压比较器用；IC1为三端稳压块，它为运算放大器及继电器提供供电电源；VD5、VD6为保护二极管。元器件的选择：IC1选用LM78L06。A1、A2选用LM358。V1、V2选用9013。继电器选用4123、电压为6V。DW选用3V稳压管。VD1～VD4选用1N4007，VD6选用1N4148。变压器的铁芯可根据稳压器功率而定，笔者选用的是E 型24铁芯，线圈参数为：1～2用?0.22mm漆包线绕1800圈；2～3用?0.27mm漆包线绕400圈；3～4用?0.27mm漆包线绕850圈，5～6用?0.21mm漆包线绕145圈。其它元件参数按图中所标注选用。安装与调试：本稳压器应安装在金属机壳内，并具有较好的散热孔，在电路装配完成后将RP1及RP2调至最大阻值，用调压器将输入电压调至180V，然后调RP1将A点电压调整在2.9V，此时A1输出高电平，V1导通，继电器K1吸合，将输出端自动调至1、3头，输出电压为220V左右；然后再调调压器使输入电压为140V（此时输出电压为180V），调整RP2，使B点电压为2.9V，此时A2输出高电平，V2导通，继电器K2吸合，将输出端自动调至1、4头，使输出电压再次升高到220V左右。按图中所给数据，在电网电压低至120V时，电视机仍能正常收看。需要说明的是：由于继电器的吸合电流大于释放电流，输出电压会有一定的误差，需要反复调整RP1和RP2，以达到最佳状态。
稳压器 民熔稳压器是使输出电压稳定的设备。稳压器由调压电路、控制电路、及伺服电机等组成。当输入电压或负载变化时，控制电路进行取样、比较、放大，然后驱动伺服电机转动，使调压器碳刷的位置改变，通过自动调整线圈匝数比，从而保持输出电压的稳定。 民熔稳压器广泛用于工矿企业、纺织机械、印刷包装、石油化工、学校、商场、电梯、邮电通信、医疗机械等所有需要正常电压保证的场合。 民熔稳压器拥有优质核心配件，稳压范围大，正常输出范围220V士4%。铝线圈补偿，三线包补偿调压，比单双包调压更安全，减少碳刷磨损。民熔稳压器拥有五大保护功能：过载保护、欠压保护、过压保护、过温保护、延时保护。双LED液晶显示，输入输出电压可视，数据准确，灵敏度高，经久耐用。 本文将会介绍关于民熔稳压器的工作原理及使用方法，感觉这篇文章对你有帮助的话，可以关注下小编 民熔稳压器工作原理 根据调压方式的不同，民用熔体调压器可分为三类：电子感应式油式调压器，干式接触式调压器（直流调压器和补偿调压器）和干式无触点调压器（一般有补偿）。 有些稳压器结构简单，价格低廉，但可靠性差。因为它依靠碳刷的运动（滑动或滚动）来稳定压力。根据输出电压的设定值来控制输出电压。这种电路的缺点是可靠性低、动态响应慢、无干扰隔离。
民熔稳压器的功能 据电力专家测试，电网中经常出现的对计算机和精密仪器造成干扰或损坏的问题有： 1浪涌是指输出电压的均方根值高于额定值的110%，并持续一个或多个周期。浪涌主要是由于电网连接的大型电气设备停运，电网因高压突然卸载而引起。 2高压尖脉冲是指峰值为6000V，持续时间为千分之一秒至半周期（10ms）的电压。这主要是由雷击、电弧放电、静电放电或大型电气设备的开关操作引起的。 电压不稳定会造成致命伤害或设备误操作，影响生产，造成交货延误，质量不稳定等损失。同时，加速设备老化，影响使用寿命，甚至烧毁配件，使业主面临维修麻烦或需要短时间更新设备，浪费资源；严重时甚至发生安全事故，造成 不可估量的损失。 民熔稳压器对于用电设备特别是对电压要求严格的高新科技和精密设备来 说是必不可少的，这也促使我们要求我们开发高新技术和更先进的稳压器去满足各种仪器设备的需求了。因此，我们应该要知道如何使用稳压器，而且还要清楚稳压器的作用。
LDO稳压器工作原理 随着便携式设备（电池供电）在过去十年间的快速增长，像原来的业界标准 LM340 和 LM317 这样的稳压器件已经无法满足新的需要。这些稳压器使用NPN 达林顿管，在本文中称其为NPN 稳压器（NPN regulators）。预期更高性能的稳压器件已经由新型的低压差（Low-dropout）稳压器（LDO）和准LDO稳压器（quasi-LDO）实现了。 (原文：Linear Regulators: Theory of Operation and Compensation ) NPN 稳压器（NPN regulators） 在NPN稳压器（图1：NPN稳压器内部结构框图）的内部使用一个 PNP管来驱动 NPN 达林顿管（NPN Darlington pass transistor），输入输出之间存在至少1.5V～2.5V的压差（dropout voltage）。这个压差为： Vdrop ＝ 2Vbe ＋Vsat（NPN 稳压器） （1） LDO 稳压器（LDO regulators） 在LDO(Low Dropout)稳压器（图2：LDO稳压器内部结构框图）中，导通管是一个PNP 管。LDO的最大优势就是PNP管只会带来很小的导通压降，满载（Full-load）的跌落电压的典型值小于500mV，轻载（Light loads）时的压降仅有10～20mV。LDO的压差为： Vdrop ＝ Vsat （LDO 稳压器） （2） 准LDO 稳压器（Quasi-LDO regulators） 准LDO（Quasi-LDO）稳压器（图3：准 LDO 稳压器内部结构框图）已经广泛应用于某些场合，例如：5V到3.3V 转换器。准LDO介于NPN 稳压器和LDO 稳压器之间而得名， 导通管是由单个PNP 管来驱动单个NPN 管。 因此，它的跌落压降介于NPN稳压器和LDO之间：
编号：SM-ZD-20499 使用交流稳压器的注意事 项 Through the process agreement to achieve a unified action policy for different people, so as to coordinate action, reduce blindness, and make the work orderly. 编制：____________________ 审核：____________________ 批准：____________________ 本文档下载后可任意修改
使用交流稳压器的注意事项 简介：该制度资料适用于公司或组织通过程序化、标准化的流程约定，达成上下级或不同的人员之间形成统一的行动方针，从而协调行动，增强主动性，减少盲目性，使工作有条不紊地进行。文档可直接下载或修改，使用时请详细阅读内容。 由于城市电力供应环境复杂，用电负荷高，为了让供电系统无论是在用电低谷还是高峰的时候都能够正常运作。交流稳压器在其中起到了良好的稳定作用。避免电量的忽高忽低给城市居民用电和日常商业活动造成影响。 现实生活中，许多人并不了解稳压器的使用中的注意事项，在此简要说明： 第一，交流稳压器在使用过程中要避免剧烈晃动。 第二，交流稳压器为了维护他的正常运作要配备足够容量的连接线。 第三，为了保障交流稳压器在使用中的安全问题，不可拆除接地线。 第四，交流稳压器要定期维护保养，交流稳压器会因为灰尘堆积影响输出精度。 第五，在使用稳压器的过程中，如发现运行不正常，要立即切断电源检查原因。待故障排除后方可继续使用。
LM317工作原理 三端稳压集成电路LM317是三端稳压集成电路，它具有输出电压可变、内藏保护功能、体积小、性价比高、工作稳定可靠等特点。采用的电路模式如图所示，调节可变电阻R2的阻值，便可从LM317的输出端获得可变的输出电压0U 。 从图中的电路中可以看出，LM317的输出电压（也就是稳压电源的输出电压）0U 为两个电压之和。即A 、B 两点之间的电压也就是加在R2上的电压 222R R U I R =?，而2R I 实际上是两路电流之和，一路是经R1流向R2的电流1R I ，其大小为1/1R U R 。因1R U 为恒定电压1．25V ，Rl 是一个固定电阻，所以1R I 是一个恒定的电流。另一路是LM317调整端流出的电流D I ，由于型号不同（例如LM317T 、LM317HVH 、LM317LD 等)，生产厂家不同，其D I 的值各不相同。即使同一厂家，同一批次的LM317，其调整端流出的电流D I 也各不相同。尽管这祥．但总的来说D I 的电流但是有一定规律的，即D I 的平均值是50A μ左右，最大值一般不超过100A μ。而且在LM317稳定工作时，D I 的值基本上是一个恒定的值。当由于某种原因引起D I 变化相对较大时，LM317就不能稳定地工作。总而言之，2R I 是1R I 、D I 两路恒定电流之和．2R U 是由两路恒定电流1R I 、D I 流经R2产生的，调节R2的阻值即可调节LM317的输出电压0U (0U 是恒定电压1R U 与2R U 之和)。既然D I 和IR1对调节输出电压0U 都起到了一定的作用，并且1R I 是
由R1提供的， I的大小也没有任何限制．是否可以使R1的阻值趋于无穷大， R 1 使 I的电流值趋向于无穷小？如果可以这样做的话，就可以去掉R1，只用可变R 1 电阻R2就可以调节LM317的输出电压。 LM317作为输出电压可变的集成三端稳压块，是一种使用方便、应用广泛的集成稳压块。稳压电源的输出电压可用下式计算， V＝1.25（1＋R2/R1）。仅 仅从公式本身看，R1、R2的电阻值可以随意设定。然而作为稳压电源的输出电压计算公式，R1和R2的阻值是不能随意设定的。首先LM317稳压块的输出电压变化范围是 V＝1.25——37V（高输出电压的LM317稳压块如LM317HV A、 LM317HVK等，其输出电压变化范围是V o＝1.25——45V），所以R2/R1的比值范围只能是0——28.6V。其次是LM317稳压块都有一个最小稳定工作电流，有的资料称为最小输出电流，也有的资料称为最小泄放电流。最小稳定工作电流的值一般为1.5mA。由于LM317稳压块的生产厂家不同、型号不同，其最小稳定工作电流也不相同，但一般不大于5mA。当LM317稳压块的输出电流小于其最小稳定工作电流时，LM317稳压块就不能正常工作。当LM317稳压块的输出电流大于其最小稳定工作电流时，LM317稳压块就可以输出稳定的直流电压。 要解决LM317稳压块最小稳定工作电流的问题，可以通过设定R1和R2阻值的大小，而使LM317稳压块空载时输出的电流大于或等于其最小稳定工作电流，从而保证LM317稳压块在空载时能够稳定地工作。此时，只要保证 V/（R1 ＋R2）≥1.5mA，就可以保证LM317稳压块在空载时能够稳定地工作。上式中的1.5mA为LM317稳压块的最小稳定工作电流。当然，只要能保证LM317稳 V/（R1＋R2）的值也可以设定为大于1.5mA 压块在空载时能够稳定地工作， 的任意值。
电刷式交流稳压器工作原理 一.稳压器的分类 按调压方式不同分类可分为三类 电子感应式油式稳压器 干式接触式调压稳压器(直接调压稳压器和补偿式调压稳压器) 干式无触点调压式稳压器(一般是带补偿的稳压器) 二.稳压器的分类: 按电源使用环境不同分类可分为两类 单相交流稳压器 三相交流稳压器 三.以干式接触式调压稳压器为例分析稳压器工作原理: 单相交流稳压器原理分析 1.单相SVC直接调压稳压器原理分析 图二
A点为单相稳压器输入侧,B点为单相稳压器的输出侧. 其实这一类用调压器直接调压式的稳压器就是利用自耦变压器的原理做成的.图中AN 侧就是自耦变压器的输入侧,BN侧就是自耦变压器的输出侧,如果输入电压高于输出设置点220V时,这个自耦变压器就工作在降压状态,如果输入电压低于220V时,这个自耦变压器就工作在升压状态.(图中所示就是处在降压状态) 这种稳压器不同于自耦变压器的主要是输入点A是可以由0V到250V之间任意滑动.这样就可以随时调整输入电压的输入点来满足输出电压的恒定.一般我们把输入侧A点叫做滑臂,它由电机通过减速装置来驱动,电机的转向由稳压控制电路来控制完成. 稳压器的取样电路时刻监视稳压器的输出两点间电压,输出电压升高时,控制电机朝自耦变压器降压的方向移动,(如图二)当输出电压达到所要的电压时,停止控制电机运动.反之控制电路则控制电机朝自耦变压器升压的方向转动.(图三)达到所要的电压时停止.
图二 图三 此类稳压器的容量大小全部由这个输出电压可以变压器的自耦变压器来承担,但由于它制造工艺的影响,它不能做得很大,只能适应小功率的场合.要相把稳压器的功率做得更大,就要加入补偿变压器来实现稳压器的功率扩大 2.单相补偿式稳压器原理分析(图四)
一.稳压器的分类 按调压方式不同分类可分为三类 电子感应式油式稳压器 干式接触式调压稳压器(直接调压稳压器和补偿式调压稳压器) 干式无触点调压式稳压器(一般是带补偿的稳压器) 二.稳压器的分类: 按电源使用环境不同分类可分为两类 单相交流稳压器 三相交流稳压器 三.以干式接触式调压稳压器为例分析稳压器工作原理: 单相交流稳压器原理分析 1.单相SVC直接调压稳压器原理分析 图二 A点为单相稳压器输入侧,B点为单相稳压器的输出侧. 其实这一类用调压器直接调压式的稳压器就是利用自耦变压器的原理做成的.图中AN侧就是自耦变压器的输入侧,BN侧就是自耦变压器的输出侧,如果输入电压高于输出设置点220V时,这个自耦变压器就工作在降压状态,如果输入电压低于220V时,这个自耦变压器就工作在升压状态.(图中所示就是处在降压状态) 这种稳压器不同于自耦变压器的主要是输入点A是可以由0V到250V之间任意滑动.这样就可以随时调整输入电压的输入点来满足输出电压的恒定.一般我们把输入侧A点叫做滑臂,它由电机通过减速装置来驱动,电机的转向由稳压控制电路来控制完成. 稳压器的取样电路时刻监视稳压器的输出两点间电压,输出电压升高时,控制电机朝自耦变压器降压的方向移动,(如图二)当输出电压达到所要的电压时,停止控制电机运动.反之控制电路则控制电机朝自耦变压器升压的方向转动.(图三)达到所要的电压时停止.
图二 图三 此类稳压器的容量大小全部由这个输出电压可以变压器的自耦变压器来承担,但由于它制造工艺的影响,它不能做得很大,只能适应小功率的场合.要相把稳压器的功率做得更大,就要加入补偿变压器来实现稳压器的功率扩大 2.单相补偿式稳压器原理分析(图四)
一.发电机的功用 汽车使用的电源有蓄电池和发电机两种。采用交流发电机作为主要电源，蓄电池作为辅助电源。在汽车行驶过程中，由发电机向用电设备提供电源，并向蓄电池充电。蓄电池在汽车启动时提供启动电流，当大电机发出电量不足时，可以协同发电机供电。 二.发电机的分类 1.按磁场绕组搭铁形式分两类 a.外搭铁型（A线路） 磁场绕组的一端（负极）接入调节器，通过调节器后再搭铁。 b.内搭铁型（B线路） 磁场绕组的一段（负极）直接搭铁（和壳体相连）。如下图2-13所示： 2.按整流器结构分四类 a.六管交流发电机（例丰田系列） b.八管交流发电机（例天津夏利轿车所用） c.九管交流发电机（例三菱系列） d.十一管交流发电机（例奥迪、大众汽车用） 三.交流发电机结构 交流发电机一般由转子、定子、整流器、调节器、端盖组成，JF132型交流发电机组件图见图 1.转子 转子的功用是产生旋转的磁场。它由爪极、磁轭、磁场绕组、集电环、转子轴组成，结构图见图
转子轴上压装着两块爪极，两块爪极各有六个鸟嘴形磁极，爪极空腔内装有磁场绕组（转子线圈）和磁轭。 集电环由两个彼此绝缘的铜环组成，集电环压装在转子轴上并与轴绝缘，两个集电环分别与磁场绕组的两端相连。2.定子 定子的功用是产生交流电。它由定子铁心和定子绕组组成。见图 定子铁心由内圈带槽的硅钢片叠成，定子绕组的导线就嵌放在铁心的槽中。定子绕组由三相，三相绕组采用星型接法或三角形（大功率）接法。三相绕组必须按一定要求绕制，才能使之获得频率相同、幅值相等、相位互差120°的三相电动势。 3.整流器、端盖 整流器的作用是将定子绕组的三相交流电变为直流电。 端盖一般用铝合金铸造，一是可有效的防止漏磁，二是铝合金散热性能好。 四.交流发电机的电压调节器 交流发电机的转子由发动机通过皮带驱动旋转的，且发动机和交流发电机的速比为～3左右，因此交流发电机转子的转速变化范围非常大，这样将引起发电机的输出电压发生较大变化，无法满足汽车用电设备的工作要求。 为了满足用电设备恒定电压的要求，交流发电机必须配用电压调节器，使其输出电压在发动机所有工况下几本保持恒定。 1.交流发电机电压调节器按工作原理可分为： a.触点式电压调节器 b.晶体管调节器 c.集成电路调节器
知识原理要点 直流稳压电源原理框图如图4－1 所示。 四、实验原理 图为串联型直流稳压电源。它除了变压、整流、滤波外，稳压器部分一般有四个环节：调整环节、基准电压、比较放大器和取样电路。当电网电压或负载变动引起输出电压Vo变化时，取样电路将输出电压Vo的一部分馈送回比较放大器与基准电压进行比较，产生的误差电压经放大后去控制调整管的基极电流，自动地改变调整管的集一射极间电压，补偿Vo 的变化，从而维持输出电压基本不变。 当输入电压(VI)改变时，能自动调节(VCE)电压的大小，使输出电压(Vo)保持恒定。例如：VI↑→Vo↑→经取样和放大电路后→IB↓→VCE↑→Vo↓ VI是整流滤波后的电压，T为调整管，A为比较放大电路，VREF为基准电压，它由稳压管Dz与限流电阻R构成。R1与R2组成反馈网络，是用来反映输出电压变化的取样环节。
工作原理图及功能方框图 假设由于某种原因（如电网电压波动或者负载电阻变化等）使输出电压上升，取样电路将这一变化趋势送到比较放大管的基极，与发射极基准电压进行比较，并且将二者的差值进行放大，比较放大管的基电极电位（即调整管的基极电位）降低。由于调整管采用射极输出形式，所以输出电压必然降低，从而保证Uo基本稳定。 稳压电路由于直接用输出电压的微小变化量去控制调整管。其控制作用较小，所以，稳压效果不好。如果在电路中增加一级直流放大电路，把输出电压的微小变化加以放大，再去控制调整管，其稳压性能便可大大提高，这就是带放大环节的串联型稳压电路。 当输入电压Ui增大(或减小)时，串联型稳压电路的稳压原理可用电路来说明。图中可变电阻R与负载RL相串联。若RL不变。增大(或减小)R值使输入电压Ui变化全部降落在电阻R
行业资料：________ 使用交流稳压器的注意事项 单位：______________________ 部门：______________________ 日期：______年_____月_____日 第1 页共5 页
使用交流稳压器的注意事项 由于城市电力供应环境复杂，用电负荷高，为了让供电系统无论是在用电低谷还是高峰的时候都能够正常运作。交流稳压器在其中起到了良好的稳定作用。避免电量的忽高忽低给城市居民用电和日常商业活动造成影响。 现实生活中，许多人并不了解稳压器的使用中的注意事项，在此简要说明： 第一，交流稳压器在使用过程中要避免剧烈晃动。 第二，交流稳压器为了维护他的正常运作要配备足够容量的连接线。 第三，为了保障交流稳压器在使用中的安全问题，不可拆除接地线。 第四，交流稳压器要定期维护保养，交流稳压器会因为灰尘堆积影响输出精度。 第五，在使用稳压器的过程中，如发现运行不正常，要立即切断电源检查原因。待故障排除后方可继续使用。 第六，在对交流稳压器进行调试时，负载要逐步增加，并严密观察，避免测试过程中出现超负荷现象。 消费者在选购交流稳压器时应注意以下问题 第一，当场进行开箱检查 第二，仔细观察交流变压器外观，查看是否有损坏 第三，查看交流稳压器的配件是否完整。一般完整的交流稳压器附件包括使用说明书、产品合格证等。 第四，查看交流稳压器各部分组件是否连接紧密，接线是否有松脱 第 2 页共 5 页
的现象。 第五，在收到交流稳压器产品后，要及时开箱检查并安装使用，发现问题及时反馈经销商，避免产品长时间搁置影响质量。 使用人字梯注意事项 1）高度2m以下作业（超过2m按规定搭设脚手架）使用的人字梯应四脚落地，摆放平稳，梯脚应设防滑皮橡皮垫和保险拉链。 2）人字梯上搭铺脚手板，脚手板两端搭接长度不得小于20cm，脚手板中间不得同时两人操作，梯子挪动时，作业人员必须下来，严禁站在梯子上踩高跷式挪动。人字梯顶部铰轴不准站人、不准铺设脚手板。 3）人字梯应经常检查，发现开裂、腐朽、榫头松动、缺挡等不得使用。 23.临边作业必须采取防坠落的措施。外墙、外窗、外楼梯等高处作业时，应系好安全带安全 带应高挂低用，挂在牢靠处。油漆窗户时，严禁站在或骑在窗栏上操作。刷封沿板或水落管 时，应在脚手架或专用操作平台架上进行； 24.刷耐酸、耐腐蚀的过氧乙烯涂料时，应戴防毒口罩。打磨砂纸时必须戴口罩； 25.在室内或容器内喷涂，必须保持良好的通风。喷涂时严禁对着喷嘴察看； 第 3 页共 5 页
一、直流稳压电源的工作原理 直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出的直流电压的装置，它需要经过变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成。 四个环节的工作原理如下： (1)电源变压器：是降压变压器，它将电网220V交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定。 (2)整流滤波电路：整流电路将交流电压Ui变换成脉动的直流电压。再经滤波电路滤除较大的纹波成分，输出纹波较小的直流电压U1。常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波等。 (3)滤波电路：可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压各滤波电容C满足RL-C＝（3~5）T/2，或中T为输入交流信号周期，RL为整流滤波电路的等效负载电阻。 (4)稳压电路：稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压和负载的变化而变化。常用的集成稳压器有固定式三端稳压器与可调式三端稳压器。常用可调式正压集成稳压器有CW317（LM317）系列，它们的输出电压从1.25V－37伏可调，最简的电路外接元件只需一个固定电阻和一只电位器。其芯片内有过渡、过热和安全工作区保护，最大输出电流为1.5A。其典型电路如下图，其中电阻R1与电位器R2组成输出电压调节器，输出电压Uo的表达式为：Uo＝1.25（1＋R2/R1）式中R1一般取120－240欧姆，输出端与调整端的压差为稳压器的基准电压（典型值为1.25V）。 二、直流稳压电源的应用 直流稳压电源是电子技术领域不可缺少的设备，常见的直流稳压电源，大都采用串联式反馈式稳压原理，通过调整输出端取样电阻支路中的电位器来调整输出电压。由于电位器阻值变化的非线性和调整范围窄，使普通直流稳压电源难以实现输出电压的精确调整。 三、直流稳压电源的前景 近几年随着科技的发展，直流稳压电源的工作频率有原来的几十千赫发展到现在的几百千，但是和西方的发达国家还是有一定的差距；以美国为首的几个发达国家在这方面的研究已经转向高频下电源的拓扑理论、工作原理、建模分析等等方面技术领先；因此，直流稳压电源的研制及应用在此方面与之也从在很大的差距。
三端集成稳压器的工作原理
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三端集成稳压器的工作原理 现以具有正电压输出的78L××系列为例介绍它的工作原理。 电路如图1所示，三端式稳压器由启动电路、基准电压电路、取样比较放大电路、调整电路和保护电路等部分组成。下面对各部分电路作简单介绍。
（1）启动电路 在集成稳压器中，常常采用许多恒流源，当输入电压VI接通后，这些恒流源难以自行导通，以致输出电压较难建立。因此，必须用启动电路给恒流源的BJT T4、T5提供基极电流。启动电路由T1、T2、DZ1组成。当输入电压VI高于稳压管DZ1的稳定电压时，有电流通过T1、T2，使T3基极电位上升而导通，同时恒流源T4、T5也工作。T4的集电极电流通过DZ2以建立起正常工作电压，当DZ2达到和DZ1相等的稳压值，整个电路进入正常工作状态，电路启动完毕。与此同时，T2因发射结电压为零而截止，切断了启动电路与放大电路的联系，
从而保证T2左边出现的纹波与噪声不致影响基准电压源。 （2）基准电压电路 基准电压电路由T4、DZ2、T3、R1、R3及D1、D2组成，电路中的基准电压为 式中VZ2为DZ2的稳定电压，VBE为T3、D1、D2发射结（D1、D2为由发射结构成的二极管）的正向电压值。在电路设计和工艺上使具有正温度系数的R1、R2、DZ2与具有负温度系数的T3、D1、D2发射结互相补偿，可使基准电压VREF基本上不随温度变化。同时，对稳压管DZ2采用恒流源供电，从而保证基准电压不受输入电压波动的影响。 （3）取样比较放大电路和调整电路 这部分电路由T4～T11组成，其中T10、T11组成复合调整管；R12、R13组成取样电路；T7、T8和T6组成带恒流源的差分式放大电路；T4、T5组成的电流源作为它的有源负载。
交流净化稳压电源原理及维修技术 1.概述 目前我国的供电电压仍然存在较大的波动。在用电高峰期电压不足180V，负荷最小时电压高达240V以上，波动范围一般在-20%～+10%之间，而一些城镇农村的小电网电压波动范围更大，为140～250V(-40%～+15%)。对于拥有大批进口、精密贵重仪器设备的单位来说，电压波动将造成很大的危害。某校实验室在一次实验中，电压突然异常升高，几乎所有开启的设备包括一台美国进口的液相色谱仪，都受到不同程度的损坏。仅色谱仪的维修就花费3600美元(合人民币3万余元)，而且实验教学、科研项目研究长时间中断，后果极为严重。配有交流稳压电源的另一实验室当电压异常时，除交流稳压电源报警外，无任何设备损坏。可见，交流稳压电源除稳压外，对负载也起了一定的保护作用。因此，交流稳压电源越来越受到人们的重视，并成为各单位的必配设备。 交流稳压电源有多种，但有的因性能指标等各方面原因已基本淘汰。取而代之的是近几年发展迅速的交流净化稳压电源，该电源的基本原理与可控硅移相调压式比较相似。下面以江苏淮阴仪器仪表厂生产的亚光牌JJW2系列交流净化稳压电源为例介绍，该电源采用先进的正弦能量分配技术、功率滤波器技术综合设计，集稳压与抗干扰功能为一体。具有可靠性、精度、效率高，稳压范围宽、抗干扰能力强等优点。曾多次获奖，市场份额较大，具有一定的代表性。 2.工作原理 交流净化稳压电源由调整电路、零脉冲产生电路、同步锯齿波发生电路、脉宽调制驱动放大电路、误差取样放大电路、直流稳压电源、过压保护电路等部分组成，见图1。
图1 交流净化稳压电源工作框图 交流净化稳压电源原理图如图2。自耦变压器T1、双向可控硅SCR、电感L1、三次谐波和五次谐波滤波器等构成调整电路。L1与SCR相串联组成一个随SCR导通角(0°～180°)改变的可变电感，且与L3、C1的串联电路并联构成一个可变电抗器。自耦变压器T1的初级与可变电抗器串联接入市电，输出交流电压为市电电压与T1次级电压的矢量和。R1、R2、D1～4、光电耦合器IC1(4N25)构成零脉冲发生电路。D1～4是一个桥式整流电路，它将L1与SCR串联电路两端的50Hz交流电压整流成100Hz的单向脉动电压，输入IC1的1、2脚，于是在IC1的5脚输出正向零脉冲电压到IC2的2、6脚。IC2(NE555)、R3～4、Q1、D5、D6、C10构成锯齿波发生电路。当IC2的2、6脚输入过零脉冲前，IC2-7脚呈高阻态，C10由Q1、D5、D6、R3、R4构成的恒流源电路充电，C10上的电压线性上升；当IC2的2、6脚输入过零脉冲时IC2-7脚呈低阻态，C10放电，零脉冲过后IC2-7脚又呈高阻态，C10充电。这样，IC2-7脚输出与零脉冲同步的锯齿波至IC3(LM324)-10脚，变压器B2、桥式整流D13～16、W2、R13～14、C7～8构成取样电路。它输出一个与交流输出电压成正比的误差信号电压至运算放大器IC3-12脚同相端进行放大。脉宽调制驱动放大电路由运算放大器IC3的8、9、10脚，Q3等组成；同样端10脚输入来自IC2-7脚的同步锯齿波电压；反相端9脚输入误差取样放大的直流信号；IC3-8脚输出宽度受控的脉冲电压经Q3放大后触发双向可控硅。变压器B2，桥式整流D9～12，滤波电容C5～6，三端稳压IC4(7812)构成直流稳压电源，给有关电路提供12V电源。 图2 JJW系列精密交流净化稳压电源原理图 交流净化电源的稳压过程：当输出电压升高时，桥式整流D13～16输出的误差取样电压升高，运算放大器IC3同相端12脚电压升高，IC3-14脚输出到脉宽调制器IC3的反相端9脚的电压升高，IC3同相端10脚输入的同步锯齿波电压幅度不变，
净化交流稳压器电源详解 净化交流稳压器电源本身有很多功能，像净化、稳压、抗干扰和自动保护等功能。这些功能让稳压范围宽、响应速度快、精度高、抗干扰、失真度低、抗负载冲击能力强、寿命长、噪音低，对工业来讲绝对是最佳的选择。 这款新型的稳压器比以前流行的614系列电子稳压电源，专业了很多、功能叶强大了很多。614系列的电子稳压电源故障率高、寿命短、元器件易老化，早就被社会淘汰了。而这款新型的精密交流净化稳压电源可以避免上述两类稳压电源的不足，还具有比较强的抗干扰能力、防雷击能力和提高线路功率因数的能力。 它主要应用于电信:?如程控交换机的供电稳压；金融系统:?如中小机房，多用户系统，网络系统及单点用户；?教学仪器、设备；工业控制；数据中心；计算机、复印机、测试设备等；?空调机、音响设备等；?医疗设备、CT机、B超、X光等领域。 性能指标: 1.输入稳压范围:满负载单相187V-253V,满负载三相323V-437V 2.输入电源频率:50Hz±0.5 3.输出电压:单相220V±0.5%,三相380V±0.5% 4.欠压保护值单相:输出低于180V时(电源输出回路自动切断)?三相:输出低于320V时(电源输出回路自动切断) 5.过压保护值单相:输出电压超过242V时(电源输出回路自动切断)三相:输出电压超过412V时(电源输出回路自动切断) 6.过流保护值:大于额定输入电流的1.6倍时(220V输入时) 7.最大保护冲击电流,5倍额定电流约一秒钟 8.瞬态电压变化响应时间,优于两个电源周期(实达30mS) 9.瞬态高功率单脉冲抑制:单相输入3000V,75uS单脉冲时,输出残余电<30V 10.输出波形失真度:<3% 11.工作环境温度:-10°C+40°C 12.耗散功率:<1.5% 13.本机延时(10S)钟输出. 规格:单相有:1KVA、2KVA、3KVA、5KVA、10KVA、20KVA、30KVA、40KVA、60KVA等。三相有:3KVA、6KVA、10KVA、15KVA、20KVA、30KVA、60KVA、100KVA、150KVA、180KVA等
LDO稳压器工作原理 稳压器（LDO）和准LDO稳压器（quasi-LDO）实现了。 (原文：Linear Regulators: Theory of Operation and Compensation ) NPN 稳压器（NPN regulators） 在NPN稳压器（图1：NPN稳压器内部结构框图）的内部使用一个PNP管来驱动NPN 达林顿管（NPN Darlington pass transistor），输入输出之间存在至少1.5V～2.5V的压差（dropout voltage）。这个压差为： Vdrop ＝2Vbe ＋Vsat（NPN 稳压器） （1） LDO 稳压器（LDO regulators） 在LDO(Low Dropout)稳压器（图2：LDO稳压器内部结构框图）中，导通管是一个PNP管。LDO的最大优势就是PNP管只会带来很小的导通压降，满载（Full-load）的跌落电压的典型值小于500mV，轻载（Light loads）时的压降仅有10～20mV。LDO的压差为： Vdrop ＝Vsat （LDO 稳压器）（2） 准LDO 稳压器（Quasi-LDO regulators） 准LDO（Quasi-LDO）稳压器（图3：准LDO 稳压器内部结构框图）已经广泛应用于某些场合，例如：5V 到3.3V 转换器。准LDO介于NPN 稳压器和LDO 稳压器之间而得名，导通管是由单个PNP 管来驱动单个NPN 管。因此，它的跌落压降介于NPN稳压器和LDO之间： Vdrop ＝Vbe ＋Vsat （3）
稳压器的工作原理（Regulator Operation） 所有的稳压器，都利用了相同的技术实现输出电压的稳定（图4：稳压器工作原理图）。输出电压通过连接到误差放大器（Error Amplifier）反相输入端（Inverting Input）的分压电阻（Resistive Divider）采样（Sampled），误差放大器的同相输入端（Non-inverting Input）连接到一个参考电压Vref。参考电压由IC内部的带隙参考源(Bandgap Reference)产生。误差放大器总是试图迫使其两端输入相等。为此，它提供负载电流以保证输出电压稳定： Vout = Vref(1 + R1 / R2) （4） 性能比较(Performance Comparison) NPN，LDO和准LDO在电性能参数上的最大区别是：跌落电压（Dropout Voltage）和地脚电流（Ground Pin Current）。跌落电压前文已经论述。为了便于分析，我们定义地脚电流为Ignd （参见图4），并忽略了IC到地的小偏置电流。那么，Ignd等于负载电流IL除以导通管的增益。 NPN 稳压器中，达林顿管的增益很高（High Gain），所以它只需很小的电流来驱动负载电流IL。这样它的地脚电流Ignd也会很低，一般只有几个mA。准LDO也有较好的性能，如国半（NS）的LM1085能够输出3A的电流却只有10mA的地脚电流。 然而，LDO的地脚电流会比较高。在满载时，PNP管的β值一般是15～20。也就是说LDO的地脚电流一般达到负载电流的7%。 NPN稳压器的最大好处就是无条件的稳定，大多数器件不需额外的外部电容。LDO在输出端最少需要一个外部电容以减少回路带宽（Loop Bandwidth）及提供一些正相位转移（Positive Phase Shift）补偿。准LDO一般也需要有输出电容，但容值要小于LDO的并且电容的ESR局限也要少些。 反馈及回路稳定性（Feedback and Loop Stability） 所有稳压器都使用反馈回路（Feedback Loop）以保持输出电压的稳定。反馈信号在通过回路后都会在增益和相位上有所改变，通过在单位增益（Unity Gain，0dB）频率下的相位偏移总量来确定回路的稳定性。
交流稳压器工作原理 一.稳压器的分类 按调压方式不同分类可分为三类 电子感应式油式稳压器 干式接触式调压稳压器(直接调压稳压器和补偿式调压稳压器) 干式无触点调压式稳压器(一般是带补偿的稳压器) 二.稳压器的分类: 按电源使用环境不同分类可分为两类 单相交流稳压器 三相交流稳压器 三.以干式接触式调压稳压器为例分析稳压器工作原理: 单相交流稳压器原理分析 1.单相SVC直接调压稳压器原理分析
A点为单相稳压器输入侧,B点为单相稳压器的输出侧. 其实这一类用调压器直接调压式的稳压器就是利用自耦变压器的原理做成的.图中AN侧就是自耦变压器的输入侧,BN侧就是自耦变压器的输出侧,如果输入电压高于输出设置点220V时,这个自耦变压器就工作在降压状态,如果输入电压低于220V时,这个自耦变压器就工作在升压状态.(图中所示就是处在降压状态) 这种稳压器不同于自耦变压器的主要是输入点A是可以由0V到250V之间任意滑动.这样就可以随时调整输入电压的输入点来满足输出电压的恒定.一般我们把输入侧A点叫做滑臂,它由电机通过减速装置来驱动,电机的转向由稳压控制电路来控制完成. 稳压器的取样电路时刻监视稳压器的输出两点间电压,输出电压升高时,控制电机朝自耦变压器降压的方向移动,(如图二)当输出电压达到所要的电压时,停止控制电机运动.反之控制电路则控制电机朝自耦变压器升压的方向转动.(图三)达到所要的电压时停止.
此类稳压器的容量大小全部由这个输出电压可以变压器的自耦变压器来承担,但由于它制造工艺的影响,它不能做得很大,只能适应小功率的场合.要相把稳压器的功率做得更大,就要加入补偿变压器来实现稳压器的功率扩大 2.单相补偿式稳压器原理分析(图四)
目录 1 晶闸管过零触发电路 (1) 1.1过零触发电路基本原理 (1) 1.2过零触发电路的结构形式 (3) 2 交流稳压电源电路 (5) 2.1交流稳压电源的介绍 (5) 2.2交流稳压电源的基本结构 (5) 3 过零触发交流稳压电源电路总体设计 (7) 3.1原理分析 (7) 3.2电气原理图 (8) 结论 (9) 心得体会 (10) 参考文献 (11)
1 晶闸管过零触发电路 1.1过零触发电路基本原理 过零触发电路工作原理示意图如图1所示。通过改变t1的导通时间和t2的关断时间来改变可控硅的通断时间比η，使信号整周波导通与整周波关断。 控制电路把负载与电源u = U ?t 0 2 sinω在周期c T 时间内接通1 t 秒（通n 个周波），然后再断开2 t 秒（断m 个周波），则负载阻抗Z上的交流电压有效值为： 图1中：TC为控制信号的周期，t1为导通时间，t2的关断时间。
其中U 、M I 、M P 分别为可控硅连续导通时负载获得的最大电压、电流和功率。在本系统 中我们是通过改变η来进行调压,从而改变电镦机中的加热电流。 在电压过零时给晶闸管以触发脉冲，使晶闸管工作状态始终处于全导通或全阻断，这种工作方式称为过零触发。交流过零触发开关电路就是利用过零触发方式来控制晶闸管导通与关断。它被用来实现在设定的周期范围内，将电路接通几个周波，然后断开几个周波，通过改变晶闸管在设定周期内通断时间的比例，达到调节负载两端交流电压，即负载功率的目的。 既能实现调压，又能保持输出正弦波波形的完整，这是过零触发电路的最初思路。实现方法： ①触发脉冲总是在电网过零点附近送出，使晶闸管在电网过零后即行输出，在整个电网周波内“完全开通”，电路输出为完整的正弦波形。 ②用门限控制信号来控制晶闸管的导通时间，即控制流过晶闸管周波数的多少，当使控制信号高、低电平时间比T1：T2=1：1时，晶闸管一半时间处于关断，一半时间处于开通，电源中的完整周波有一半为晶闸管所输出，输出电压的有效值也为电源电压的一半。 ③过零电路的触发脉冲，是由同步脉冲，不经移相，即直接触发晶闸管的，但取得的同步脉冲往往较“窄”，需要展宽处理，才能可靠触发晶闸管。 过零触发电路，晶闸管输出波形为完整的正弦波，晶闸管从过零点开始导通，然后在过零点自生关断，晶闸管承受的电流、电压冲击较小，输出电压的谐波分量少，不污染电网和造成干扰，这是其优点。这种控制方式可称之为“通、断控制”，输出为全压→输出电压为0→输出为全压→输出电压为0→……，输出电压（电流）的连续性很差，电源的通断频率，取决于门限控制信号的变化，因而适用范围更窄，仅适用于阻性负载，如电阻加热恒温控制等，不宜用于控制电力拖动系统。