直流电源的作用及性能指标与测试方法

一、直流电源的基本原理

  直流稳压电源是由工频变压器、整流滤波电路及稳压电路所组成,各部分的作用:

(1)直流稳压电源工频变压器的作用是将电网220V的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压Ui。变压器副边与原边的功率比为P2/ P1=η,式中η是变压器的效率。

(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。
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。

(3)三端集成稳压器: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。其典型电路如图,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、直流电流的性能指标及测试方法

  直流电源的技术指标分为两种:一种是特性指标,包括允许输入电压、输出电压、输出电流及输出电压调节范围等;另一种是质量指标,用来衡量输出直流电压的稳定程度,包括稳压系数(或电压调整率)、输出电阻(或电流调整率)、纹波电压(周围与随机漂移)及温度系数。测试电路如图3。

直流电源性能指标测试电路

(1)纹波电压:叠加在输出电压上的交流电压分量。用示波器观测其峰峰值一般为毫伏量级。也可用交流毫伏表测量其有效值,但因纹波不是正弦波,所以有一定的误差,一般直流电源的纹波电压VP-P≤10mV。

(2)稳压系数:在负载电流、环境温度不变的情况下,输入电压的相对变化引起输出电压的相对变化。

(3)电压调整率:输入电压相对变化为±10%时的输出电压相对变化量,稳压系数和电压调整率均说明输入电压变化对输出电压的影响,因此只需测试其中之一即可。

(4) 输出电阻及电流调整率

  输出电阻与放大器的输出电阻相同,其值为当输入电压不变时,输出电压变化量与输出电流变化量之比的绝对值.电流调整率:输出电流从0变到最大值时所产生的输出电压相对变化值。输出电阻和电流调整率均说明负载电流变化对输出电压的影响,因此也只需测试其中之一即可。


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