Das Funktionsprinzip und die einfache Einführung einer stabilisierten Gleichspannungsversorgung
Das typische Blockschaltbild einer seriell geschalteten, gleichstromgeregelten Stromversorgung mit Transistoren ist in der Abbildung dargestellt. Sie besteht aus einer Gleichrichterfilterschaltung, einer seriellen Spannungsreglerschaltung, einer Hilfsstromversorgung und einer Schutzschaltung.
Der Gleichrichterfilterkreis umfasst den Leistungstransformator, den Gleichrichterkreis und den Filterkreis. Halbleiterkreise verwenden üblicherweise Gleichstromversorgungen mit 6 V, 12 V, 18 V, 24 V, 30 V und anderen Nennspannungswerten, während die Netzspannung im Allgemeinen 220 V Wechselstrom beträgt. Um die Netzwechselspannung in die erforderliche Gleichspannung umzuwandeln, muss sie zunächst durch den Leistungstransformator heruntertransformiert werden und dann durch den Gleichrichterkreis in einen pulsierenden Wechselstrom umgewandelt werden. Da die gleichgerichtete Spannung auch einen großen Wechselstromanteil hat, muss dieser durch den Filterkreis gefiltert werden. Die gleichgerichtete Spannung hat einen großen Wechselstromanteil, der durch einen Filterkreis herausgefiltert werden muss, um eine glattere Gleichspannung zu erhalten.
Obwohl die Schwankung der Gleichspannung nach dem Filterkreis gering ist, ist der Spannungswert dennoch instabil. Dies hat hauptsächlich drei Gründe: Erstens schwankt die Wechselstromnetzspannung im Allgemeinen um etwa ± 10 %, was dazu führt, dass die Gleichspannung am Ausgang des Gleichrichterfilters ebenfalls um etwa ± 10 % schwankt. Zweitens weist der Gleichrichterfilterkreis einen Innenwiderstand auf. Wenn sich der Laststrom ändert, ändert sich auch der Innenwiderstand und die Spannung am Ausgang ändert sich, sodass die Gleichspannung am Ausgang ebenfalls um ± 10 % schwankt. Dies wiederum führt dazu, dass sich die Gleichspannung am Ausgang ändert. Drittens ändern sich die Eigenschaften des Gleichrichterreglerkreises aufgrund der Umgebungstemperatur, da sich die Eigenschaften des verwendeten Halbleiterbauelements mit der Umgebungstemperatur ändern, was ebenfalls dazu führt, dass die Ausgangsspannung instabil ist.
Spannungsreglerschaltungen können die Stabilität der Ausgangsgleichspannung aufrechterhalten, sodass sie sich bei Änderungen der Netzspannung, der Last oder der Temperatur nicht ändert. Reihenspannungsreglerschaltungen bestehen aus einer Einstellverbindung, einer Vergleichsverstärkerschaltung, einer Abtastschaltung, einer Referenzspannung und anderen Teilen. Die Einstellröhre in der Einstellverbindung ist in Reihe zwischen der Filterschaltung und der Last angeschlossen, daher wird sie als Reihenspannungsreglerschaltung bezeichnet. Die Einstellröhre entspricht einem variablen Widerstand. Wenn die Ausgangsspannung steigt, erhöht sich der Widerstandswert entsprechend, sodass die Ausgangsspannung wieder sinkt. Umgekehrt verringert sich der Widerstandswert entsprechend, wenn die Ausgangsspannung fällt, sodass die Ausgangsspannung steigt. Dadurch wird die Ausgangsspannung angepasst, um sie konstant zu halten, und Sie können den Zweck der Spannungsregelung erreichen.
Die Abtastschaltung verwendet die Methode des Widerstandsteilers, um die Änderung der Ausgangsspannung in einem bestimmten Verhältnis für das Abtastsignal abzutasten. Die Referenzspannung ist eine stabile und standardmäßige Referenzspannung. Abtastsignal und Referenzspannung werden gleichzeitig zum Vergleich an die Vergleichsverstärkerschaltung angelegt und dann die Differenz zwischen beiden verstärkt. Die verstärkte Spannung steuert den Strom, der in die Basis der Reglerröhre eingespeist wird, um den Gleichstrom-Innenwiderstand des Reglers zu ändern und die Ausgangsspannung stabil und unverändert einzustellen. Um die Leistung des Reglers zu verbessern, wird in der Vergleichsverstärkerschaltung häufig ein zweistufiger Differenzverstärker verwendet, der eine größere Verstärkung und eine stärkere Regelbarkeit bietet. Außerdem erfordert die Vergleichsverstärkerschaltung eine geringe Nullpunktdrift und eine gute Temperaturstabilität.
Die oben genannte Gleichrichterfilterschaltung und die Spannungsreglerschaltung in Reihenschaltung werden zusammen auch als Hauptstromversorgung bezeichnet. Das Prinzip des Spannungsreglers ist wie folgt: Wenn die Ausgangsspannung aufgrund von Netzspannung oder Laständerungen ansteigt, steigt auch die von der Abtastschaltung erzeugte Abtastspannung an. Die Abtastspannung ist größer als die Referenzspannung. Die Differenz wird durch die Vergleichsverstärkerschaltung verstärkt. Nach der Anpassung der Verbindung sinkt die Emitterübergangsspannung der Reglerröhre, der Basisstrom sinkt, der Gleichstromwiderstand der Reglerröhre steigt, der Röhrenspannungsabfall steigt, wodurch die Ausgangsspannung sinkt und die Ausgangsspannung stabil bleibt. Wenn die Ausgangsspannung sinkt, sinkt durch einen ähnlichen Prozess der Gleichstrominnenwiderstand der Reglerröhre, ihr Röhrenspannungsabfall sinkt und die Ausgangsspannung steigt ebenfalls wieder an, sodass die Grundspannung unverändert bleibt.
