线性直流电源

概述

    线性直流电源（Linear power supply）是先将交流电经过变压器降低电压幅值，再经过整流电路整流后，得到脉冲直流电，后经滤波得到带有微小波纹电压的直流电压。要达到高精度的直流电压，必须经过稳压电路进行稳压。
    稳压过程
    稳压过程，是稳压电源的一个核心，所以对这里大致说明一下。细细的讲的话会很复杂，不过只要我们知道一个规律，分析起来就很方便了。
    如输出电压↑→误差放大管基极电压↑→误差放大管基极电流↑→误差放大管集电极电流↑→调整管基极电流↓（减小的那部分基极电流哪去了？被误差放大管集电极分流了，调整管等效电阻↑→输出电压↓，完成了调整的目的。反之也一样，↑变↓，掌握了这个规律，对于理解这个概念会很有帮助。
    由于调整管相当于一个电阻，电流流过电阻时会发热，所以工作在线性状态下的调整管，一般会产生大量的热，导致效率不高。这是线性稳压电源的一个最主要的缺点。但线性稳压电源的优点也是开关电源不可比的：调整速度快、纹波小、干扰小，正是这些优点，使得线性稳压电路在数字电路、CPU供电（家电中的）、信号处理等对电源质量要求较高的电路中得到了广泛应用。

工作原理

    线性直流电源主回路的工作过程是输入电源先经预稳压电路进行初步交流稳压后,通过主工作变压器隔离整流变换成直流电源,再经过控制电路和单片微处理控制器的智能控制下对线性调整元件进行精细调节,使之输出高精度的直流电压源。
    1、电源变压器及整流:将380V的交流电变换成所需的直流电。
    2、预稳压电路:采用继电器元件或可控硅元件对输入的交流或直流电压进行预调整和初步稳压,从而降低线性调整元件的功耗,提高工作效率。并确保输出电压源高精度和高稳定。
    3、线性调整元件:对滤波后的直流电压进行精细调整,使输入电压达到所需要的值和精度要求。
    4、滤波电路:对直流电源的脉动波,干扰,噪声进行限度的阻止,和吸收,从而保证直流电源的输出电压低纹波、低噪声、低干扰。
    5、单片机控制系统:单片微处理控制器对检测到的各种信号进行比较、判断、计算、分析等处理后,再发出相应的控制指令使直流稳压电源整体稳压系统工作正常、可靠、协调。
    6、辅助电源及基准电压源:为直流稳压系统提供高精度的基准电压源及电子电路工作所需要的电源。
    7、电压取样及电压调节:检测直流稳压电源输出电压值及设定调节直流稳压电源的输出电压值。
    8、比较放大电路:将直流稳压电源的输出电压值与基准源的电压进行比较取得误差电压信号后,进行放大反馈及控制线性调整元件而保证输出电压稳定。
    9、电流检测电路:取得直流稳压电源输出电流值,作限流或保护控制的信息。
    10、驱动电路:为驱动可执行元件而设置的功率放大电路。
    11、显示器:直流稳压电源输出电压值及输出电流值的显示。

与开关电源对比

    线性直流电源的电压反馈电路是工作在线性状态，开关电源是指用于电压调整的管子工作在饱和和截至区即开关状态的。
    线性直流电源一般是将输出电压取样然后与参考电压送入比较电压放大器，此电压放大器的输出作为电压调整管的输入，用以控制调整管使其结电压随输入的变化而变化，从而调整其输出电压，但开关电源是通过改变调整管的开和关的时间即占空比来改变输出电压的！
    从其主要特点上看：线性直流电源技术很成熟，制作成本较低，可以达到很高的稳定度，波纹也很小，而且没有开关电源具有的干扰与噪音，但其体积相对开关电源来说，比较庞大，且输入电压范围要求高；而开关电源与之相反。
    线性直流电源，可控硅电源，开关电源电路的简单比较 　关于电路结构，究竟是线性电源，可控硅电源还是开关电源，要看具体场合，合理采用。这三种电路，国际国内都大量使用，各有各的特点。可控硅电源，以其强大的输出功率，使线性电源和开关电源无法取代。线性电源以其精度高，性能优越而被广泛应用。开关电源因省去了笨重的工频变压器而使体积和重量都有不同程度的减少，减轻，也被广泛地应用在许多输出电压、输出电流较为稳定的场合。
    一、可控硅电源的电路结构如下：
    通俗的说，可控硅是一个控制电压的器件，由于可控硅的导通角是可以用电路来控制的，固此随着输出电压Uo的大小变化，可控硅的导通角也随着变化。加在主变压器初级的电压Ui也随之变化。
    就是~220V市电经可控硅控制后只有一部分加在主变压器的初级。当输出电压Uo较高时，可控硅导通角较大，大部分市电电压被可控硅“放过来了”，因而加在变压器初级的电压，即Ui较高，这当然经整流滤波后输出电压也就比较高了。而当输出电压Uo很低时，可控硅导通角很小，绝大部分市电电压被可控硅“卡断了”（如下图所示），只让很低的电压加在变压器初级，即Ui很低，这当然经整流滤波后输出电压也就很低了。
    二．线性电源的主电路如下：

    线性电源实际上是在可控硅电源的输出端再串一只大功率三极管（实际是多只并联），控制电路只要输出一个小电流到三极管的基极就能控制三极管的输出大电流，使得电源系统在可控硅电源的基础上又稳压一次，因而这种线性稳压电源的稳压性能要优于开关电源或可控硅电源1-3个数量级。但功率三极管（亦称调整管）上一般要占用10伏电压，每输出1安培电流就要在电源内部多消耗10瓦功率，例如500V 5A电源在功率管上的损耗为50瓦，占输出总功率的2%，因而线性电源的效率要比可控硅电源稍低。
    三、开关电源的主电路如下：
    
    由电路可以看出，市电经整流滤波后变为311V高压，经K1~K4功率开关管有序工作后，变为脉冲信号加至高频变压器的初级，脉冲的高度始终为311V。当K1,K4开通时,311V高压电流经K1正向流入主变压器初级，经K4流出，在变压器初级形成一个正向脉冲，同理，当K2,K3开通时,311V高压电流经K3反向流入主变压器初级，经K2流出，在变压器初级形成一个反向脉冲。这样，在变压器次级就形成一系列正反向脉冲，经整流滤波后形成直流电压。当输出电压Uo较高时，脉冲宽度就宽，当输出电压Uo较低时，脉冲宽度就窄，因此开关管实际上是一个控制脉冲宽窄的装置。 我公司在没有特别体积要求的情况下，一般向用户提供线性电源，这主要是：
    1、线性电源精度好(优于开关电源或可控硅电源1—3个数量级)，适用多种场合，一般用户不会提出性能、精度、技术指标方面的问题。
    2、便于维修，因为多数用户都有熟悉线性电源的维修人员，也有这方面的备件。维修工具，有一只万用表即可基本解决问题，较为细心的电工亦可动手。
    3、维修后一般不留后遗症，故障能彻底排除，性能可完全恢复，只要正确使用，及时维修，一台电源使用10年是完全不成问题的。

用途

    线性直流电源产品可广泛应用于科研、大专院校、实验室、工矿企业、电解、电镀、充电设备等。