DC電源

直流穩壓電源是能量轉換電路，將220V、50Hz的交流電轉換為直流電，是構成電子電路的重要組成部分。在大多數情況下，直流電源的能量來自供電電網的交流電，其功能就是把交流電壓轉變成穩定的直流電壓。

基本介紹

• 中文名：直流穩壓電源
• 外文名：DC voltage-stabilized source
• 簡稱：直流電源、DC電源
• 功能：把交流電壓轉變成穩定的直流電壓
• 組成：電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩壓電路
• 所屬領域：電子技術

簡介

直流電源的輸入為220V的市電電壓，一般情況下，所需直流電壓的數值和電網電壓的有效值相差很大，因此需要通過電源變壓器降壓後，再對交流電壓進行處理。變壓器副邊電壓有效值取決於後面電路的需要。實際中也可以不採用變壓器，而採用其他方法。

變壓器副邊電壓通過整流電路，將交流電壓轉換為直流電壓，即將正弦波電壓轉換為單一方向的脈動電壓。由於整流後的電壓均含有較大的交流分量，會影響負載電路的正常工作，還不能夠直接運用。為了減少電壓的脈動，需要通過濾波電路（電容）進行濾波，使輸出電壓變得平滑。理想情況下，應將交流分量全部濾掉，使濾波電路的輸出電壓僅為直流電壓。然而，由於濾波電路為無源電路，所以接入負載後將影響其濾波效果。對於穩定性要求不高的電子電路，整流、濾波後的直流電壓可以作為供電電源。

交流電壓通過整流、濾波後雖然變為交流分量較小的直流電壓，但是當電網電壓波動或者負載變化時，其平均值也將隨之變化。穩壓電路的功能是使輸出直流電壓基本不受電網電壓波動和負載變化的影響，從而獲得足夠高的穩定性。

組成

直流穩壓電源的組成框圖如圖1所示，它由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩壓電路等四部分組成。

圖1 直流電源組成

（1）電源變壓器。將交流電網提供的交流電壓變換成電子電路所需要的交流電壓，同時還起到直流電源與電網的隔離作用。

（2）整流電路。將變壓器變換後的交流電壓變為單向脈動的直流電。

（3）濾波電路。對整流部分輸出的脈動直流電進行平滑處理，使之成為一個含紋波成分很小的直流電壓。

（4）穩壓電路。對濾波輸出的直流電壓進行調節，以維持輸出電壓的基本穩定。由於濾波後輸出的直流電壓受溫度、負載、電網電壓波動等因素的影響很大，所以要設定穩壓電路。

主要技術指標

特性指標

特性指標是指表明穩壓電源工作特徵的參數，例如，輸入、輸出電壓及輸出電流，電壓可調範圍等。

（1）最大輸出電流。它主要取決於主調整管的最大允許耗散功率和最大允許工作電流。

（2）輸出電壓和電壓調節範圍。按照負載的要求來決定。如果需要的是固定電源的設備，其穩壓電源的調節範圍最好是小些，電壓值一旦調定就不可改變。對於商用電源，其輸出範圍都從0V起調，調壓範圍要寬些，H連續可調。

（3）效率。穩壓電源本身是個換能器，在能量轉換時有能量損耗，這就存在轉換的效率問題。要提高效率主要是要降低調整管的功耗，這樣既節能，又提高了電源的工作可靠性。

（4）保護特性。在直流穩壓電源中，當負載出現過載或短路時，會使調整管損壞，因此，電源中必須有快速回響的過流、短路保護電路。另外，當穩壓電源出現故障時，輸出電壓過高，就有可能損壞負載。因此，還要求有過壓保護電路。

技術指標

（1）穩壓係數（電壓調整率）S_U：在負載電流、環境溫度不變的情況下，輸入電壓的相對變化（10%）引起輸出電壓的相對變化，S_U值越小，表示穩壓性能越好。

（2）內阻（輸出電阻）r_n：當負載電流變化時，電源的輸出電壓也會發生變化，變化數值越小越好。內阻用於表征電源對負載電流變化的抑制能力。電源內阻的定義為：在輸入電壓不變的情況下，電源的輸出電壓變化量與輸出電流變化量之比，r_n越小，抑制能力越強。

（3）電流調整率S_l：電流調整率是指在輸入電壓恆定的情況下，負載電流從零變化到最大時，輸出電壓的相對變化量的百分數，S_l越小，說明電流的調整率越好。電流調整率的大小在一定程度上也反映了內阻的大小，它們都是表示在負載電流變化時，輸出電壓保持穩定的能力。因此，在一般情況下，二者只用其一，在較多的場合均用內阻這個指標。

（4）紋波係數S₀：電源的輸出電壓中存在著紋波電壓，它是輸出電壓中包含的交流分量。如果紋波電壓太大，對音響設備就可能產生雜音，對電視就可能產生圖像扭動、滾動干擾等。S₀越小說明紋波干擾越小。

（5）溫度係數S_r：溫度係數用來表示輸出電壓溫度的穩定性。在輸入電壓和輸出電流不變的情況下，由於環境溫度變化引起輸出電壓的漂移量與溫度變化量之比，稱為溫度係數，S_r越小，說明電源輸出電壓隨溫度變化而產生的漂移量越小，電源工作就越穩定。

類型

生產的電源種類很多，對於品種繁多的穩壓電源可以從不同的角度去分類。

按穩壓電路與負載的連線方式分為串聯穩壓電源和並聯穩壓電源；

串聯穩壓電源也稱電晶體穩壓電源，它具有噪音低、紋波小、穩定度高等優點，因而在A/D或D/A變換器中或其他模擬電路中套用較多。

並聯穩壓電源具有電路結構簡單、使用元件少等優點。但穩壓值取決於穩壓管的穩定電壓，不能調節。因此，這種穩壓電路適用於電壓固定、負載電流小、負載變動不大的場合。

按調整管的工作狀態分為線性穩壓電源和開關穩壓電源；

開關穩壓電源效率高，功率密度大，動態回響好，但是其技術要求高，電路相對比較複雜。

線性穩壓電源效率低，體積大，但是紋波小，電路簡單。

按電路類型分為簡單穩壓電源和反饋型穩壓電源。