如何看懂电路图2一一电源电路单元 前面介绍了电路图中的元器件的作用和符号.
一张电路图通常 有几十乃至几百个元器件,它们的连线纵横交叉,形式变化多端,初 学者往往不知道该从什么地方开始,怎样才能读懂它.
其实电子电 路本身有很强的规律性,不管多复杂的电路,经过分析可以发现,它 是由少数几个单元电路组成的.
好象孩子们玩的积木,虽然只有十来 种或二三十种块块,可是在孩子们手中却可以搭成几十乃至几百种平 面图形或立体模型.
同样道理,再复杂的电路,经过分析就可发现, 它也是由少数几个单元电路组成的.
因此初学者只要先熟悉常用的 基本单元电路,再学会分析和分解电路的本领,看懂一般的电路图应 该是不难的.
按单元电路的功能可以把它们分成若干类,每一类又有好多种, 全部单元电路大概总有几百种.
下面我们选最常用的基本单元电路来 介绍.
让我们从电源电路开始.
一、电源电路的功能和组成 每个电子设备都有一个供给能量的电源电路.
电源电路有整流电源、 逆变电源和变频器三种.
常见的家用电器中多数要用到直流电源.
直 流电源的最简单的供电方法是用电池.
但电池有成本高、体积大、 需要不时更换(蓄电池则要经常充电)的缺点,因此最经济可靠而又 方便的是使用整流电源.
电子电路中的电源一般是低压直流电,所以要想从220伏市电变换 成直流电,应该先把220伏交流变成低压交流电,再用整流电路变 成脉动的直流电,最后用滤波电路滤除脉动直流电中的交流成分后才 能得到直流电.
有的电子设备对电源的质量要求很高,所以有时还 需要再增加一个稳压电路.
因此整流电源的组成一般有四大部分,见 图1.
其中变压电路其实就是一个铁芯变压器,需要介绍的只是后 面三种单元电路.
交流变压 整流 滤波 不稳压直流 稳压稳压直
二、整流电路 整流电路是利用半导体二极管的单向导电性能把交流电变成单向脉 动直流电的电路.
(1)半波整流 半波整流电路只需一个二极管,见图2(a).
在交流电正半周时 VD导通,负半周时VD截止,负载R上得到的是脉动的直流电 A VD1 02 0.45U2 .9U2 (a) VD2 (b) D VD2 VDN RLUo2.8U2 VD3 1VD4 (d) (c) (2)全波整流 全波整流要用两个二极管,而且要求变压器有带中心抽头的两个圈数 相同的次级线圈,见图2(b).
负载RL上得到的是脉动的全 波整流电流,输出电压比半波整流电路高.
(3)全波桥式整流 用4个二极管组成的桥式整流电路可以使用只有单个次级线圈的变 压器,见图2(c).
负载上的电流波形和输出电压值与全波整流 电路相同.
(4)倍压整流 用多个二极管和电容器可以获得较高的直流电压.
图2(d)是 一个二倍压整流电路.
当U2为负半周时VD1导通,C1被充电,C1
上最高电压可接近1.4U2;当U2正半周时VD2导通,C1上的电 压和U2叠加在一起对C2充电,使C2上电压接近2.8U2,是C1 上电压的2倍,所以叫倍压整流电路.
三、滤波电路 整流后得到的是脉动直流电,如果加上滤波电路滤除脉动直流电中的 交流成分,就可得到平滑的直流电.
(1)电容滤波 把电容器和负载并联,如图3(a),正半周时电容被充电, 负半周时电容放电,就可使负载上得到平滑的直流电.
(a) (b) (c) (d) ③ (2)电感滤波 把电感和负载串联起来,如图3(b),也能滤除脉动电流中 的交流成分.
(3)L、C滤波 用1个电感和1个电容组成的滤波电路因为象一个倒写的字 母“L”,被称为L型,见图3(c).
用1个电感和2个电 容的滤波电路因为象字母“π”,被称为Ⅱ型,见图3(d), 这是滤波效果较好的电路.
(4)RC滤波
电感器的成本高、体积大,所以在电流不太大的电子电路中常用 电阻器取代电感器而组成RC滤波电路.
同样,它也有L型,见图3 (e):π型,见图3(f).
四、稳压电路 交流电网电压的波动和负载电流的变化都会使整流电源的输出 电压和电流随之变动,因此要求较高的电子电路必须使用稳压电源.
(1)稳压管并联稳压电路 用一个稳压管和负载并联的电路是最简单的稳压电路,见图4 (a).
图中R是限流电阻.
这个电路的输出电流很小,它的输出 电压等于稳压管的稳定电压值VZ.
T (b) (e) 矩形波 发生器 放大器 ④ (e) (d) (2)串联型稳压电路 有放大和负作用的串联型稳压电路是最常用的稳压电路.
它 的电路和框图见图4(b)、(c).
它是从取样电路(R3、R4) 中检测出输出电压的变动,与基准电压(VZ)比较并经放大器 (VT2)放大后加到调整管(VT1)上,使调整管两端的电压随着 变化.
如果输出电压下降,就使调整管管压降也降低,于是输出电压 被提升:如果输出电压上升,就使调整管管压降也上升,于是输出 电压被压低,结果就使输出电压基本不变.
在这个电路的基础上发展
成很多变型电路或增加一些辅助电路,如用复合管作调整管,输出电 压可调的电路,用运算放大器作比较放大的电路,以及增加辅助电 源和过流保护电路等.
(3)开关型稳压电路 近年来广泛应用的新型稳压电源是开关型稳压电源.
它的调整管 工作在开关状态,本身功耗很小,所以有效率高、体积小等优点,但 电路比较复杂.
开关稳压电源从原理上分有很多种.
它的基本原理框图见图4 (d).
图中电感L和电容C是储能和滤波元件,二极管VD是 调整管在关断状态时为L、C滤波器提供电流通路的续流二极管.
开关稳压电源的开关频率都很高,一般为几~几十千赫,所以电感器 的体积不很大,输出电压中的高次谐波也不多.
它的基本工作原理是:从取样电路(R3、R4)中检测出取 样电压经比较放大后去控制一个矩形波发生器.
矩形波发生器的输出 脉冲是控制调整管(VT)的导通和截止时间的.
如果输出电压U0 因为电网电压或负载电流的变动而降低,就会使矩形波发生器的输出 脉冲变宽,于是调整管导通时间增大,使L、C储能电路得到更多 的能量,结果是使输出电压U0被提升,达到了稳定输出电压的目 的.
(4)集成化稳压电路 近年来已有大量集成稳压器产品问世,品种很多,结构也各不相 同.
目前用得较多的有三端集成稳压器,有输出正电压的CW7800系 列和输出负电压的CW7900系列等产品.
输出电流从0.1A~3A, 输出电压有5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V等多种.
这种集成稳压器只有三个端子,稳压电路的部分包括大功率 调整管以及保护电路等都已集成在芯片内.
使用时只要加上散热片后 接到整流滤波电路后面就行了.
外围元件少,稳压精度高,工作可靠, 一般不需调试.
图4(e)是一个三端稳压器电路.
图中C是主滤波电容, C1、C2是消除寄生振荡的电容,VD是为防止输入短路烧坏集成块 而使用的保护二极管.