本发明涉及一种直流稳压电源。 现有的直流稳压电源由于考虑到制造成本,通常均不带有辅助电源,因而其质量指标较低。但在许多场合,对直流稳压电源的质量指标要求较高,就必须带有辅助电源。通常是在电源变压器B的次级增加一组线圈L及整流滤波电路Z和参数稳压器R1、DW1,以产生辅助电源,如图1,这样稳压电源的各种质量指标均能提高。但这种带辅助电源的稳压电源制造成本增加,线路复杂,且受成本限制,其辅助电压也不宜取得太高。
本发明的目的就是为了解决上述问题,提供一种线路简单、成本低、功耗小的自生辅助电压式直流稳压电源。
本发明的技术解决方案:
一种自生辅助电压式直流稳压电源,它包括有由次级带中心抽头的电源变压器B,整流管D1、D2,电容C1组成的全波整流电路和由调整管G、比较放大级A、基准电源E、取样电路Q组成的稳压电路,其特征在于在全波整流电路的基础上再增接两只二极管D3、D4,使得二极管D3、D4与D1、D2及电源变压器B又组成桥式整流电路,从变压器B的次级中心抽头b取出主电源直流电压UB,从桥式整流电路中二极管D3、D4的中点a取出辅助电源的直流电压UA。
本发明在全波整流电路的基础上又增加两只整流二极管,将全波整流电路与桥式整流电流有机地融为一体,利用全波整流电路产生的直流电压作为稳压电源的主电源,利用桥式整流电路产生的直流电压作为稳压电源的辅助电压,构成自生辅助电压式直流稳压电源。本发明具有如下优点:
1、利用了全波整流电路的功耗小的优点,转化了其需要中心抽头变压器地缺点,使得本发明电路可获得两倍的全波整流电路的输出电压。
2、其调整管的基极电位不再受输入交流电压变化的影响,稳压性能大大提高。
3、在桥式整流电路之后运用简单的参数稳压器,就可获得理想的辅助电源,由于参数稳压器对纹波电压具有一定的抑制能力,故辅助电源的滤波电路中的电容容量可以减小,这样放大管的交流负载相应增大,从而加强了稳压电源对纹波电压的抑制,使纹波电压下降。
4、参数稳压器产生的辅助电源是一稳定的电压,当电网电压变化时,而辅助电源电压变化很小,这样比较放大管的工作电压是稳定的,因此放大管的控制特性好,对降低电源的内阻大有好处。
5、其电路简洁,生产成本低,技术品质高,应用前途非常广泛。
图1是现有带辅助电源的稳压电源的电原理图;
图2是本发明输出正电压的电原理图;
图3是本发明输出负电压的电原理图;
图4、5是本发明非输入电容滤波式正、负电压输出的电原理图;
图6、7是本发明采用由两级参数稳压器构成的恒流源负载的正、负电压输出的电原理图;
图8是图4的具体线路电原理图;
图9、10分别是图6、7的具体线路电原理图;
图11是图4、5的组合线路电原理图;
图12是本发明具有四种正负电压输出的电原理图;
图13是本发明具有四种正负电压输出的另一种电原理图;
图14是本发明双电源输入式集成稳压电源的电原理图;
图15是本发明双电源输入式集成稳压电源的另一种电原理图。
如图2,当要求取出的主电源电压UB为正时,整流二极管D1、D2的正极均接地,它们的负极分别与变压器B的次级两端连接,此时二极管D3、D4与D1、D2组成正向的桥式整流电路,从变压器B的次级中心抽头b就取出正主电源电压UB,从D3、D4的中点a取出正辅助电源电压UA。
如图3,当要求取出的主电源电压UB为负时,整流二极管D1、D2的负极均接地,它们的正极分别与变压器B的次级两端连接,此时二极管D3、D4与D1、D2组成负向的桥式整流电路,从变压器B的次极中心抽头b点就取出负主电源电压UB,从D3、D4的中点a取出负辅助电源电压UA。
图2、3中,在桥式整流电路D1-D4的输出端可接入电容C2,使得D3、D4中点a取出的辅助电源电压UA为两倍的主电源电压UB。图2、3中的电阻RF是保险丝电阻,阻值为1-3Ω,它用来作为辅助电源的短路保护。由于辅助电源电压UA为主电源电压UB的两倍,故它可通过参数稳压器R1、DW1得到一个稳压直流电压UW作为辅助电源,一般取UW=1-1.1UB,它提供给比较放大级A作工作电源,从而改善了稳压电源的稳压性能,在稳压电源的输出端就能得到高品质的直流电压UO。
图4、5给出的是非输入电容滤波并分别带正、负电压输出的稳压电源的原理图,它们分别是图2、3的简化电路,其滤波电容C2接在参数稳压管DW1的两端,这样,C2可选取耐压较低的电容器,并可省去保险丝电阻RF,使线路成本降低。此时,辅助电源电压UA约为1.75倍的主电源电压UB,该电压虽降低一点,但也能满足辅助电源的设计要求,一般取UW=0.9-1UB。
本发明首次将恒流源与辅助电源结合在一起,如图6、7,恒流源由晶体管BGI、电阻RC、稳压管DW2、电阻R2组成,其恒流源中的参数稳压器DW2、R2的两端与参数稳压管DW1的两端相接,恒流源中的晶体管BG1的集电极与比较放大级A连接。由于恒流源不是接在主电源UB上,而是接在辅助电源上,因此其恒流范围增宽,稳压电源的性能得到提高,从而创立了一种全新的恒流源电路。
图8是图4的具体应用线路之一,其中BG2、BG3是复合调整管,BG4是比较放大管,R5和DW3组成基准电源,R6、R7、RWI和C3组成取样电路。该电路当电网220V电压在±25%范围内变化时,其电源输出电压UO的变化≤±1%,电源内阻≤0.15Ω,纹波电压≤6mv。由于辅助电源具有较小的纹波电压,故可将滤波电容C4的容量由传统电路的10μf改为2.2μf,这样,比较放大管BG4的集电极交流负载可以增大,对提高比较放大管BG4的增益大有好处,从而可进一步改善稳压电源对纹波电压的抑制,这样就可在稳压电源的输出端省去了滤波电容C0。
图9、图10分别是图6、图7的具体应用线路之一,图中BG5、BG6、BG7是复合调整管,BG9、BG10是差分放大器,它作为比较放大级,DW4、R9组成基准电源,R12、R13、RW2和C5组成取样电路,BG8、R8、R14、R15组成主电源的短路保护电路。该电路中比较放大级采用了差分放大器BG9、BG10,因而改善了稳压电源的温度特性。
图11是图4、图5的组合线路图,其正电压输出的具体线路与图8相同。它巧妙地将正、负两组电源的共零电位点统一起来,通过电容CI和CI'使正、负两组电源的主电源电压UB、-UB平衡,使其在加载时互不影响。该电路共用一个电源变压器B,其次级有两个绕组,分别与各自的整流电路、参数稳压器、调整管、比较放大管、基准电源和取样电路组成正、负电压输出的稳压电源,其正、负电压输出的两组电源共接一个零电位。
图12是四种正、负电压输出的稳压电源,它输出一组正的高电压+UHO和负的高电压-UHO及一组正的低电压+ULO和负的低电压-ULO,其低的正负电压输出的两种电源的连接与图11相同,只是电容C2、C2'并接在桥式整流电路的输出端,它既是低电压组辅助电源的滤波电容,又是高电压组主电源的滤波电容。高电压组是没有辅助电源的恒流源稳压电路,高的正电压稳压电路由恒流源BG11、DW5、R17、R16,调整管BG12、BG13,比较放大管BG14,基准电源R19、DW6,取样电路R20、R21、C7和输出端滤波电容C8组成,高的负电压稳压电路由恒流源BGII'、DW5'、R17'、R16',调整管BG12'、BG13',比较放大管BG14',基准电源R19'、DW6',取样电路R20'、R21'、C7'和输出端滤波电容C8'组成,正、负高电压稳压电路的输入直流电压分别接由DI-D4和DI'-D4'组成的桥式整流电路的输出端,且四种稳压电路均共地。
图13是图12的简化线路图,它利用了正极性的三端稳压器T(型号为78系列)和负极性的三端稳压器T'(型号为79系列),用它们来作为低电压组+ULO、-ULO稳压电源的辅助电源,同时又直接输出高电压组的直流电压+UHO、-UHO,电容C9、C9'既是辅助电源的滤波电容,同时也是高电压组的输出端滤波电容。其正极性三端稳压器T的输入端与桥式整流电路DI-D4的输出端连接,T的输出通过RC接比较放大管BG4的集电极,在T的输出端与地之间接有滤波电容C9,高的正电压+UHO就从T的输出端引出。负极性三端稳压器T'的输入端与负向桥式整流电路D1'-D4'的输出端连接,T'的输出端通过RC'接比较放大管BG4'的集电极,在T'的输出端与地之间接有滤波电容C9',高的负电压-UHO就从T'的输出端引出。
本发明的整流电路还可直接与稳压集成电路块IC连接,构成双电源输入式集成直流稳压电源。其主电源电压UB和由辅助电源电压UA得到的稳定直流电压UW直接与稳压集成电路块IC的两个电源输入端连接。如图14。该电路实质就是运用了图6、7中的基本原理,从而创立了具有辅助电源的恒流源电路,为制造高品质的直流稳压电源开辟了一条新途径。图14中的参数稳压管DWI也可做在稳压集成电路块IC中,而电阻RI的功率容量较大,最好不要做在IC中,如图15,这样可降低稳压集成电路块IC的造价,并提高其工作可靠性。