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穩壓器(英語:voltage stabilizer或voltage regulator),是指電子工程中自動維持恆定電壓的裝置。一個穩壓器可能是簡單的「前饋」設計或者可能包含負反饋控制迴路。穩壓器還可能使用了機電機制或電子模塊。根據不同的設計,穩壓器可以分為直流穩壓和交流穩壓。

穩壓器可以在電源變化或是負載電流變化時,提供恆定的電壓。穩壓器常在電源供應系統中使用,與整流器、電子濾波器等配合工作,提供穩定輸出的電壓,例如微處理器和其他元件所需的工作電壓。在交流發電機乃至發電廠的大型發電機中,穩壓器控制着輸出電壓的穩定性。在一個分布式配電系統中,穩壓器可能會安裝在一個子電站或者沿着導線延伸的方向上,以保證用戶無論功率高低都能得到穩定的電壓。

作用

隨着社會飛速前進,用電設備與日俱增。但電力輸配設施的老化和發展滯後,以及設計不良和供電不足等原因造成末端用戶電壓的過低,而線頭用戶則經常電壓偏高,對用電設備特別是對電壓要求嚴格的高新科技和精密設備,獨如一顆不定時炸彈。市電系統作為公共電網,上面連接了成千上萬各種各樣的負載,其中一些較大的感性、容性、開關電源等負載不僅從電網中獲得電能,還會反過來對電網本身造成影響,惡化電網或局部電網的供電品質,造成市電電壓波形畸變或頻率漂移。另外意外的自然和人為事故,如負載電壓過大、地震、雷擊、輸變電系統斷路或短路,都會危害電力的正常供應,從而影響負載的正常工作。

不穩定的電壓會使設備造成致命傷害或誤動作,影響生產,造成交貨期延誤、品質不穩定等多方面損失。同時加速設備的老化、影響使用壽命甚至燒毀配件,使業主面臨需要維修的困擾或短期內就要更新設備,浪費資源;嚴重者甚至發生安全事故,造成不可估量的損失。所以使用穩壓器,對用電設備特別是對電壓要求嚴格的高新科技和精密設備來說是必不可少的。

產品分類

穩壓器有大型的幾十至幾千千瓦的交流穩壓器,是供給大型實驗與工業、醫療設備的工作電源。也有小型的幾瓦到幾千瓦的交流穩壓器,是為小型實驗室或家庭電器提供高質量電源。

根據穩壓器的輸出性質不同,一般把穩壓器分為交流穩壓器(交流穩壓電源)和直流穩壓器(直流穩壓電源)兩大類[1]。以下着重介紹直流穩壓電源,簡稱穩壓電源。

根據調整管的工作狀態,常把穩壓電源分成兩類:線性穩壓電源和開關穩壓電源。此外,還有一種使用穩壓管的小電源。

開關穩壓器

開關穩壓器使用輸出級,重複切換「開」和「關」狀態,與能量存貯部件(電容器感應器)一起產生輸出電壓。它的調整是通過根據輸出電壓的反饋樣本來調整切換定時來實現的。在固定頻率的穩壓器中,通過調節開關電壓的脈衝寬度來調節切換定時,這就是所謂的 PWM 控制。在門控振盪器或脈衝模式穩壓器中,開關脈衝的寬度和頻率保持恆定,但是,輸出開關的「開」或「關」由反饋控制。

根據開關和能量存貯部件的排列,產生的輸出電壓可以大於或小於輸入電壓,並且可以用一個穩壓器產生多個輸出電壓。在大多數情況下,在同樣的輸入電壓和輸出電壓要求下,脈衝(降壓)開關穩壓器比線性穩壓器轉換電源的效率更高。補償式---高精度交流補償式穩壓電源(單相0.5kVA及以上,三相1.5kVA及以上)有補償變壓器,有110V輸出。

參數穩壓器

LDO 是一種線性穩壓器。線性穩壓器使用在其線性區域內運行的晶體管或 FET,從應用的輸入電壓中減去超額的電壓,產生經過調節的輸出電壓。所謂壓降電壓,是指穩壓器將輸出電壓維持在其額定值上下 100mV 之內所需的輸入電壓與輸出電壓差額的最小值。正輸出電壓的LDO(低壓降)穩壓器通常使用功率晶體管(也稱為傳遞設備)作為PNP。這種晶體管允許飽和,所以穩壓器可以有一個非常低的壓降電壓,通常為 200mV 左右;與之相比,使用 NPN 複合電源晶體管的傳統線性穩壓器的壓降為 2V 左右。負輸出 LDO 使用 NPN 作為它的傳遞設備,其運行模式與正輸出 LDO 的 PNP設備類似。

更新的發展使用CMOS功率晶體管,它能夠提供最低的壓降電壓。使用 CMOS,通過穩壓器的唯一電壓壓降是電源設備負載電流的 ON電阻造成的。如果負載較小,這種方式產生的壓降只有幾十毫伏。

激光切割機用穩壓器

根據大功率激光切割機的使用要求,再結合我國供電現狀,應嚴格制定符合激光切割機使用的穩壓器,專為穩定交流電壓而研製的節能型產品。當配電網絡供電電壓波動或負載變化時,能自動保證輸出電壓的穩定[2]。必須具有容量大,效率高,穩壓範圍寬,無附加波形失真和相移,應變時間快,平穩等特點。具有短路,機械故障等完善報警保護功能,同時體積要儘可能緊湊小巧,使用方便。

視頻

穩壓器 相關視頻

穩壓器的工作原理穩壓器的簡介

參考文獻