電源電路圖組成及作用 電源電路要訣講解及工作原理 KIA MOS管
信息來(lái)源：本站 日期：2018-04-24
當(dāng)初學(xué)者面對(duì)有幾十乃至幾百個(gè)元器件的電路圖，并且它們的連線縱橫交叉，形式變化多端，往往會(huì)不知道所措， 如何才能輕松地讀懂它們呢?
其實(shí)電子電路本身有很強(qiáng)的規(guī)律性，不管多復(fù)雜的電路，經(jīng)過(guò)分析可以發(fā)現(xiàn)，它是由少數(shù)幾個(gè)單元電路組成的。就像小孩子們玩的積木，雖然只有十來(lái)種或二三十種塊塊，可是在孩子們手中卻可以搭成幾十乃至幾百種平面圖形或立體模型。同理，再?gòu)?fù)雜的電路，經(jīng)過(guò)分析就可發(fā)現(xiàn)，它也是由少數(shù)幾個(gè)單元電路組成的。因此初學(xué)者只要先熟悉常用的基本單元電路，再學(xué)會(huì)分析和分解電路的本領(lǐng)，就事半功倍了。
按單元電路的功能可以把它們分成若干類(lèi)，每一類(lèi)又有好多種，全部單元電路大概總有幾百種。下面我們選最常用的基本單元電路來(lái)介紹。讓我們從電源電路開(kāi)始。
電源是將其它形式的能轉(zhuǎn)換成電能的裝置。發(fā)電機(jī)能把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，干電池能把化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能。發(fā)電機(jī)、電池本身并不帶電，它的兩極分別有正負(fù)電荷，由正負(fù)電荷產(chǎn)生電壓（電流是電荷在電壓的作用下定向移動(dòng)而形成的），電荷導(dǎo)體里本來(lái)就有，要產(chǎn)生電流只需要加上電壓即可，當(dāng)電池兩極接上導(dǎo)體時(shí)為了產(chǎn)生電流而把正負(fù)電荷釋放出去，當(dāng)電荷散盡時(shí)，也就荷盡流（壓）消了。干電池等叫做電源。通過(guò)變壓器和整流器，把交流電變成直流電的裝置叫做整流電源。能提供信號(hào)的電子設(shè)備叫做信號(hào)源。整流電源、信號(hào)源有時(shí)也叫做電源。
普通電源又可細(xì)分為：開(kāi)關(guān)電源、逆變電源、交流穩(wěn)壓電源、直流穩(wěn)壓電源、DC/DC電源、通信電源、模塊電源、變頻電源、UPS電源、EPS應(yīng)急電源、凈化電源、PC電源、整流電源、定制電源、加熱電源、焊接電源/電弧電源、電鍍電源、網(wǎng)絡(luò)電源、電力操作電源、適配器電源、線性電源、電源控制器/驅(qū)動(dòng)器、功率電源、其他普通電源、逆變電源、參數(shù)電源、調(diào)壓電源、變壓器電源。
電源，分為交流和直流，常用英文字母AC（交流）和DC（直流）表示。
電壓，也稱作電勢(shì)差或電位差，是衡量單位電荷在靜電場(chǎng)中由于電勢(shì)不同所產(chǎn)生的能量差的物理量。其大小等于單位正電荷因受電場(chǎng)力作用從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)所做的功，電壓的方向規(guī)定為從高電位指向低電位的方向。電壓的國(guó)際單位制為伏特（V，簡(jiǎn)稱伏），常用的單位還有毫伏（mV）、微伏（μV）、千伏（kV）等。此概念與水位高低所造成的“水壓”相似。需要指出的是，“電壓”一詞一般只用于電路當(dāng)中，“電勢(shì)差”和“電位差”則普遍應(yīng)用于一切電現(xiàn)象當(dāng)中。
每個(gè)電子設(shè)備都有一個(gè)供給能量的電源電路。電源電路有整流電源、逆變電源和變頻器三種。常見(jiàn)的家用電器中多數(shù)要用到直流電源。直流電源的最簡(jiǎn)單的供電方法是用電池。但電池有成本高、體積大、需要不時(shí)更換（蓄電池則要經(jīng)常充電）的缺點(diǎn)，因此最經(jīng)濟(jì)可靠而又方便的是使用整流電源。
電 子電路中的電源一般是低壓直流電，所以要想從 220 伏市電變換成直流電，應(yīng)該先把 220伏交流變成低壓交流電，再用整流電路變成脈動(dòng)的直流電，最后用濾波電路濾除脈動(dòng)直流電中的交流成分后才能得到直流電。有的電子設(shè)備對(duì)電源的質(zhì)量要求很高，所以有時(shí)還需要再增加一個(gè)穩(wěn)壓電路。因此整流電源的組成一般有四大部分，見(jiàn)圖 1 。其中變壓電路其實(shí)就是一個(gè)鐵芯變壓器，需要介紹的只是后面三種單元電路。
整流電路是利用半導(dǎo)體二極管的單向?qū)щ娦閱馨呀渙麟娮兂蓡蝸蠣}動(dòng)直流電的電路。
（ 1 ）半波整流
半波整流電路只需一個(gè)二極管，見(jiàn)圖 2 （ a ）。在交流電正半周時(shí) VD 導(dǎo)通，負(fù)半周時(shí) VD 截止，負(fù)載 R 上得到的是脈動(dòng)的直流電
（ 2 ）全波整流
全波整流要用兩個(gè)二極管，而且要求變壓器有帶中心抽頭的兩個(gè)圈數(shù)相同的次級(jí)線圈，見(jiàn)圖 2 （ b ）。負(fù)載 R L 上得到的是脈動(dòng)的全波整流電流，輸出電壓比半波整流電路高。
（ 3 ）全波橋式整流
用 4 個(gè)二極管組成的橋式整流電路可以使用只有單個(gè)次級(jí)線圈的變壓器，見(jiàn)圖 2 （ c ）。負(fù)載上的電流波形和輸出電壓值與全波整流電路相同。
（ 4 ）倍壓整流
用多個(gè)二極管和 電容器可以獲得較高的直流電壓。圖 2 （ d ）是一個(gè)二倍壓整流電路。當(dāng) U2 為負(fù)半周時(shí) VD1 導(dǎo)通， C1 被充電， C1 上最高電壓可接近 1.4U2 ；當(dāng) U2 正半周時(shí)VD2 導(dǎo)通， C1 上的電壓和 U2 疊加在一起對(duì) C2 充電，使 C2 上電壓接近2.8U2 ，是 C1 上電壓的 2 倍，所以叫倍壓整流電路。
整流后得到的是脈動(dòng)直流電，如果加上濾波電路濾除脈動(dòng)直流電中的交流成分，就可得到平滑的直流電。
（ 1 ）電容濾波
把電容器和負(fù)載并聯(lián)，如圖 3 （ a ），正半周時(shí)電容被充電，負(fù)半周時(shí)電容放電，就可使負(fù)載上得到平滑的直流電。
（ 2 ）電感濾波
把電感和負(fù)載串聯(lián)起來(lái)，如圖 3 （ b ），也能濾除脈動(dòng)電流中的交流成分。
（ 3 ） L、 C 濾波
用 1 個(gè)電感和 1 個(gè)電容組成的濾波電路因?yàn)橄笠粋€(gè)倒寫(xiě)的字母“ L ”，被稱為 L 型，見(jiàn)圖 3 （ c ）。用 1 個(gè)電感和 2 個(gè)電容的濾波電路因?yàn)橄笞幟浮?π ”，被稱為 π 型，見(jiàn)圖 3 （ d ），這是濾波效果較好的電路。
（ 4 ）RC 濾波
電感器的成本高、體積大，所以在電流不太大的電子電路中常用電阻器取代電感器而組成 RC 濾波電路。同樣，它也有 L 型，見(jiàn)圖 3 （ e ）； π 型，見(jiàn)圖 3 （ f ）。
交流電網(wǎng)電壓的波動(dòng)和負(fù)載電流的變化都會(huì)使整流電源的輸出電壓和電流隨之變動(dòng)，因此要求較高的電子電路必須使用穩(wěn)壓電源。
用一個(gè)穩(wěn)壓管和負(fù)載并聯(lián)的電路是最簡(jiǎn)單的穩(wěn)壓電路，見(jiàn)圖 4 （ a ）。圖中 R 是限流電阻。這個(gè)電路的輸出電流很小，它的輸出電壓等于穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓值 V Z 。
有放大和負(fù)反饋?zhàn)饔玫拇?lián)型穩(wěn)壓電路是最常用的穩(wěn)壓電路。它的電路和框圖見(jiàn)圖 4 （ b ）、（ c ）。它是從取樣電路（R3 、 R4 ）中檢測(cè)出輸出電壓的變動(dòng)，與基準(zhǔn)電壓（ V Z）比較并經(jīng)放大器（ VT2 ）放大后加到調(diào)整管（ VT1 ）上，使調(diào)整管兩端的電壓隨著變化。如果輸出電壓下降，就使調(diào)整管管壓降也降低，于是輸出電壓被提升；如果輸出電壓上升，就使調(diào)整管管壓降也上升，于是輸出電壓被壓低，結(jié)果就使輸出電壓基本不變。在這個(gè)電路的基礎(chǔ)上發(fā)展成很多變型電路或增加一些輔助電路，如用復(fù)合管作調(diào)整管，輸出電壓可調(diào)的電路，用運(yùn)算放 大器作比較放大的電路，以及增加輔助電源和過(guò)流保護(hù)電路等。
近年來(lái)廣泛應(yīng)用的新型穩(wěn)壓電源是開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源。它的調(diào)整管工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，本身功耗很小，所以有效率高、體積小等優(yōu)點(diǎn)，但電路比較復(fù)雜。
開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源從原理上分有很多種。它的基本原理框圖見(jiàn)圖 4 （ d ）。圖中電感 L 和電容 C 是儲(chǔ)能和濾波元件，二極管 VD 是調(diào)整管在關(guān)斷狀態(tài)時(shí)為 L 、 C濾波器提供電流通路的續(xù)流二極管。開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的開(kāi)關(guān)頻率都很高，一般為幾～幾十千赫，所以電感器的體積不很大，輸出電壓中的高次諧波也不多。
它的基本工作原理是 : 從取樣電路（ R3 、 R4 ）中檢測(cè)出取樣電壓經(jīng)比較放大后去控制一個(gè)矩形波發(fā)生器。矩形波發(fā)生器的輸出脈沖是控制調(diào)整管（ VT ）的導(dǎo)通和截止時(shí)間的。如果輸出電壓 U 0 因?yàn)殯娋W(wǎng)電壓或負(fù)載電流的變動(dòng)而降低，就會(huì)使矩形波發(fā)生器的輸出脈沖變寬，于是調(diào)整管導(dǎo)通時(shí)間增大，使 L 、 C 儲(chǔ)能電路得到更多的能量，結(jié)果是使輸出電壓 U 0 被提升，達(dá)到了穩(wěn)定輸出電壓的目的。
近年來(lái)已有大量集成穩(wěn)壓器產(chǎn)品問(wèn)世，品種很多，結(jié)構(gòu)也各不相同。目前用得較多的有三端集成穩(wěn)壓器，有輸出正電壓的CW7800 系列和輸出負(fù)電壓的 CW7900 系列等產(chǎn)品。輸出電流從 0.1A ～ 3A ，輸出電壓有 5V、 6V 、 9V 、 12V 、 15V 、 18V 、 24V 等多種。
這種集成穩(wěn)壓器只有三個(gè)端子，穩(wěn)壓電路的所有部分包括大功率調(diào)整管以及保護(hù)電路等都已集成在芯片內(nèi)。使用時(shí)只要加上散熱片后接到整流濾波電路后面就行了。外圍元件少，穩(wěn)壓精度高，工作可靠，一般不需調(diào)試。
圖 4 （ e ）是一個(gè)三端穩(wěn)壓器電路。圖中 C 是主濾波電容， C1 、 C2 是消除寄生振蕩的電容 ,VD 是為防止輸入短路燒壞集成塊而使用的保護(hù)二極管。
電源電路是電子電路中比較簡(jiǎn)單然而卻是應(yīng)用最廣的電路。拿到一張電源電路圖時(shí)，應(yīng)該： ① 先按“整流 — 濾波 — 穩(wěn)壓”的次序把整個(gè)電源電路分解開(kāi)來(lái)，逐級(jí)細(xì)細(xì)分析。 ② 逐級(jí)分析時(shí)要分清主電路和輔助電路、主要元件和次要元件，弄清它們的作用和參數(shù)要求等。例如開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源中，電感電容和續(xù)流二極管就是它的關(guān)鍵元件。 ③ 因?yàn)榫w管有 NPN 和 PNP 型兩類(lèi)，某些集成電路要求雙電源供電，所以一個(gè)電源電路往往包括有不同極性不同電壓值和好幾組輸出。讀圖時(shí)必須分清各組輸出電壓的數(shù)值和極性。在組裝和維修時(shí)也要仔細(xì)分清晶體管和電解電容的極性，防止出錯(cuò)。 ④ 熟悉某些習(xí)慣畫(huà)法和簡(jiǎn)化畫(huà)法。 ⑤ 最后把整個(gè)電源電路從前到后全面綜合貫通起來(lái)。這張電源電路圖也就讀懂了。
例 1 電熱毯控溫電路
圖 5 是一個(gè)電熱毯電路。開(kāi)關(guān)在“ 1 ”的位置是低溫檔。 220 伏市電經(jīng)二極管后接到電熱毯，因?yàn)槭前氬ㄕ鰨姛崽簝啥慫擁氖羌s 100 伏的脈動(dòng)直流電，發(fā)熱不高，所以是保溫或低溫狀態(tài)。開(kāi)關(guān)扳到“ 2 ”的位置， 220 伏市電直接接到電熱毯上，所以是高溫檔。
例 2 高壓電子滅蚊蠅器
圖 6 是利用倍壓整流原理得到小電流直流高壓電的滅蚊蠅器。 220伏交流經(jīng)過(guò)四倍壓整流后輸出電壓可達(dá) 1100 伏，把這個(gè)直流高壓加到平行的金屬絲網(wǎng)上。網(wǎng)下放誘餌，當(dāng)蒼蠅停在網(wǎng)上時(shí)造成短路，電容器上的高壓通過(guò)蒼蠅身體放電把蠅擊斃。蒼蠅尸體落下后，電容器又被充電，電網(wǎng)又恢復(fù)高壓。這個(gè)高壓電網(wǎng)電流很小，因此對(duì)人無(wú)害。
由于昆蟲(chóng)夜間有趨光性，因此如在這電網(wǎng)后面放一個(gè) 3 瓦熒光燈或小型黑光燈，就可以誘殺蚊蟲(chóng)和有害昆蟲(chóng)。
例 3 實(shí)用穩(wěn)壓電源
圖 7 是一個(gè)實(shí)用的穩(wěn)壓電源。輸出電壓 3 ～ 9 伏可調(diào)，輸出電流最大 100 毫安。這個(gè)電路就是串聯(lián)型穩(wěn)壓電源電路。要注意的是 :① 整流橋的畫(huà)法和圖 2 （ c ）不同，實(shí)際上它就是橋式整流電路。 ② 這個(gè)電路使用 PNP 型鍺管，所以輸出是負(fù)電壓，正極接地。 ③ 用兩個(gè)普通二極管代替穩(wěn)壓管。任何二極管的正向壓降都是基本不變的，因此可用二極管代替穩(wěn)壓管。 2AP 型二極管的正向壓降約是 0.3 伏， 2CP 型約是 0.7 伏， 2CZ 型約是 1 伏。圖中用了兩個(gè) 2CZ 二極管作基準(zhǔn)電壓。 ④ 取樣電阻是一個(gè)電位器，所以輸出電壓是可調(diào)的。
直流電源很重要，電子產(chǎn)品不可少，
一般組成五部分，變壓、整流、濾波好，
穩(wěn)壓、保護(hù)在后面，輸出直流很可靠。
整流電路有兩種，單相整流三相整，
單相整流小功率，電路形式分四種，
半波、全波與橋式，倍壓整流靠電容。
半波整流一VD，正周導(dǎo)通負(fù)周止，
輸出電壓零四五，VD反壓根2值，
電路簡(jiǎn)單元件少，輸出直流電壓低。
全波VD輪流通，兩個(gè)半波來(lái)合成，
輸出電壓零點(diǎn)九，反壓半波二倍整，
壓高、流大、效率高，變中抽頭大功用。
橋式整流4VD，連變次級(jí)極性異，
同負(fù)一端電源正，同正一端電負(fù)極，
輸出電壓零點(diǎn)九，VD反壓根2值，
率高、壓高、反壓低，應(yīng)用廣泛受人喜。
高壓小流直流源，倍壓整流來(lái)實(shí)現(xiàn)，
N只VD N只C，VD整流C充電。
濾波電路去脈動(dòng)，電容、電感及復(fù)用，
π型濾波分兩種，感容組合與阻容。
電容濾波并電容，直流開(kāi)路交流通，
電容充電又放電，輸出直流波形平。
電感濾波串電感，直流導(dǎo)通交流斷，
電感儲(chǔ)能又釋能，輸出平穩(wěn)直流電。
Lc型濾波受人贊，并聯(lián)電容串電感，
電容通交感通直，兼有兩者的優(yōu)點(diǎn)。
π型濾波效果好，兩種形式要知道，
電感、阻容的組合，不同場(chǎng)合注意挑。
串聯(lián)穩(wěn)壓4組成，基準(zhǔn)、取樣與調(diào)整，
還有比較放大路，流大調(diào)壓廣泛用。
開(kāi)關(guān)電源體積小，質(zhì)量輕來(lái)效率高，
家用電器采用多，故障發(fā)生也不少，
分類(lèi)方法有多種，串聯(lián)應(yīng)用為主要，
VT周期開(kāi)與關(guān)，開(kāi)有電壓關(guān)壓冒，
改變脈沖占空比，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓應(yīng)知道。
分立元件較復(fù)雜，控制還是集成好，
專用集成品種多，逐個(gè)了解就知曉。
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