稳压器

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一个LM7812三端稳压器芯片,用于产生12伏特稳定电压

稳压器英语voltage stabilizer or voltage regulator)是指电子工程中自动维持恒定电压的装置。一个稳压器可能是简单的“前馈”设计或者可能包含负反馈控制回路。稳压器还可能使用了机电机制或电子模块。根据不同的设计,稳压器可以分为直流稳压和交流稳压。

稳压器可以在電源變化或是負載電流變化時,提供恆定的電壓[1]。稳压器常在电源供应系统中使用,与整流器电子滤波器等配合工作,提供稳定输出的电压,例如微处理器和其他元件所需的工作电压[2]。在交流发电机乃至发电厂的大型发电机中,稳压器控制着输出电压的稳定性。在一个分布式配電系統中,稳压器可能會安装在一个子电站或者沿着导线延伸的方向上,以保证用户无论功率高低都能得到稳定的电压。

稳压器的性能參數[编辑]

稳压器的輸出電壓只是近似定值,仍會有一些變動。稳压器的性能主要可以用以下二種量測值表示:

  • 負載調節率英语Load regulation:是在負載電流變化時,輸出電壓變化的程度[3](例如:一般是15mV,若負載電流在5mA到1.4A之間,特定溫度及輸入電壓下,輸出電壓變化最大不超過100mV)。
  • 線調節率英语Line regulation或是輸入調節率是當輸入電壓變化時,輸出電壓變化的程度[4],會表示為輸入電壓變化的比例(例如:一般為13 mV/V)或在一定輸入電壓範圍內,輸出電壓的變化(在入電在90V至260V,50-60 Hz時,輸出電壓的變化在正負2%以內)。

電子型穩壓器[编辑]

簡單的穩壓電路可以將電阻和二極體串聯而得,因為二極體的電壓-電流曲線是呈對數曲線,在輸入電流變化時,二極體上的電壓只會有微幅的變化,適用在考慮成本,電壓精確度及效率不是考量重點的應用。

有回授的穩壓器會先比較實際電壓和固定的參考電壓,誤差值放大後送到穩壓元件,設法調整輸出使誤差值變小。這樣就形成了負回授控制迴路。增加開迴路增益可以提高電壓控制精準度,但會降低其穩定性,比較容易因為步階的變化出現振盪或是振鈴,在穩定性及對變化的響應速度間需有取捨。若輸出電壓可能會因為輸入電壓下降或是負載電流增加而下降,一般會建議增加穩壓元件,以產生較高的電壓,其方式可能是將輸入電壓略降低一點之後再輸出(線性穩壓器或Buck英语Buck converter开关电源)或是較長週期由輸入側抽電流(boost开关电源)。若輸出電壓太高,一般會使檼壓元件輸出較低的電壓。許多穩壓器都有過電流保護,因此若輸出電流太高時,會自動停止供應電流,若輸入電壓超過一定範圍以外,有些穩壓器也會自動停止工作。

機電型穩壓器[编辑]

在機電型穩壓器中,會利用感測信號產生電磁鐵來進行穩壓。用電流產生的磁場吸引一個鐵芯,材料另一端有彈簧,或是靠材料的重量和電磁力平衡。當電壓上昇時,電流也隨之增加,電磁鐵會吸引鐵芯,鐵芯連接的機械開關會斷路,使電壓下降。當電壓下降時,電流也隨之減少,鐵芯會因彈簧或是重力回到原來位置,機械開關會閉合路,使電壓上昇。

若機械型的穩壓器設計對小的電壓變動太敏感,可以用螺線管來移動開關,另一端是不同阻值的電阻,或是移動變壓器的繞組,來慢慢的調整電壓,或是調整移動線圈交流穩壓器的位置。

機電型穩壓器常用在主電源的交流穩壓器。

自動穩壓器[编辑]

發電機的穩壓器

為了控制發電機的輸出(例如在船舶、發電廠、石油鑽機或緊急供電系統中的應用),會使用自動穩壓器(automatic voltage regulators,簡稱AVR)。自動穩壓器屬於主動式系統,其動作原理和一般穩壓器相同,但系統較複雜。自動穩壓器中包括二極體、電容、電阻及電位器,甚至還包括微控制器,全部都放在一片電路板上。一般會安裝在發電機附近,連接一些線以量測及調整發電機的輸出。

相關條目[编辑]

參考資料[编辑]

  1. ^ 飛碟UPS. Ftups.com.tw. [2014-07-29]. 
  2. ^ LT1528 - 微处理器应用的 3A 低压差稳压器. Linear.com.cn. [2014-07-28]. 
  3. ^ 什麼是負載調整率與電源調整率. Autooo.net. 2013-07-22 [2014-07-29]. 
  4. ^ 电子工程术语定义:线性调节. Maximintegrated.com. [2014-07-29]. 

外部链接[编辑]