1.主要技术指标
(1)输入电压:220V±10%、50Hz
(2)输入电流:0.7A
(3)输出电压:24V,误差≤±2%
(4)最大输出电流:1.9A;
(5)纹波电压:≤24mV;
(6)过载电流保护点:2.8A±0.4A。
5G14D稳压集成块的工作原理:
24V电源由于采用了核心元件集成块稳压输出电路,则有必要了解一下这种稳压集成块
的工作原理,+24V电路应用原理如图1所示。
图1
5G14D稳压集成块是我国已经广泛生产的一种集成化稳压电源,它将稳压电路的主要元件制作在一个小小的硅片上,以取代有关分离元件,达到减小体积重量和功能,减少元件和焊接点数的目的,因而具有体积小、重量轻、可靠性高、温度持仕好,使用调节方便婶诸多显著优点。5G14的内部结构及其等效电路分别如图2和图3所示。虚线用来表示各部分的主要作用。
图2
图3
从图3可以看出,VT12、VT14是带有恒流源的差动放大器,它是稳压电源的比较放大环节。3~3.5v的参考电压从集成电路是从图2中的三极管VT8、VT9两端经R2取得,加到比较放大器的同相输入端作标准电源。由VT12和VT16、VT17构成NPN型发射极输出的复合型调整管。所以只需要在稳压器集成块5G14D的外部接图4那样接上整流器,取样元件和限流保护元件,就能组成一个基本的稳压电源。
图4
其中,RP是取样电位器,其值由需要输出电压的调节范围来决定,RS是限流电阻,取样选定的保护电流的大小,可按下式计算:
Ios=0.7/RS(一般取RS为35Ω左右)
按上述接法5G14稳压电源的最大输出电流仅有20mA左右。
2.工作原理
如上所述,5G14集成块稳压电源本身的最大输出电流不超过20mA,当需要将它用在24v稳压电源中并且要求输出电流为1.9A时,应采用扩大输出电流的接法,如图5所示,这种扩大输出电流的接法主要通过外接复合管VT1~VT3来实现。均流电阻R1和R2以及推动管VT3的分流电阻R3的电流负反馈作用的情况下,可近似认为复合管VT1~VT3的输出电流Io和从5G14集成块①端输出电流I1之间有如下关系:
图5
Io≈β1·β2·β3
设I1=10mA,苦取Io=2A
则β1、β2、β3≈2000/10=200
由此可见,采用外接复合管作调整管后,可以很容易将5G14的输出电流从最大不超过20mA扩大到几安培,而且两只相同的功率管并联来作调整管,则是为了减小每只并联管的实际功耗以达到降低选调整管的要求并增加调整管承受过流能力的目的。
稳压电路的取样环节由外接电阻R4、R5和电位器RP1构成,调节电位器RP1可以改变输出电压的大小。其值可用下式近式计算:
Uo=R4+R5+RP1·Ub14/R5
≈R4+R5+(3~3.5)RP1/R5
当RP1=0,参考电压取为3V时,Uo≈19V为最小值;
当RP1=1k,参考电压取3.5V时,Uo≈28V为最大值。
电容C2用来消除参考电压中的噪声成份。电容C3接在5G14的④脚,以形成对交流成份的并联电压负反馈,用来防止电路产生自激振荡。电容C4对输出电压中的纹波成分相当于短路,通过将输出电压中的纹波成分全部反馈到比较放大器的输入端,再通过稳压电路的调整作用使纹波成分得到最大限制的抑制。二极管VD5用于对5G14中的差放管VT14进行温度补偿,因为当环境温度增加时,流入VT14的基极电流Ib14会随Icbo的增加而增加,接入二极管VD5后,流过VD5的反向电流随温度增加会反过来使Ib14减小。
当输出电压因输入电压增加或负载变化而增加时,电路的稳压过程如下:
3、过流保护电路
24V电源的过流保护电路由5G14稳压块中的三极管VTM外围检测电阻R7(如图1)和电阻R3、R6、电位器RP2构成。
因过流保护管vTM的发射结压降
Ube18=-R3IR3+Ube1.2+R7Io
其中IR3是流过电阻R3的电流。Io是流过电阻R7的电流。
正常工作时,Ube1.2≈0.7V,Io≤1.9A
则Ube18=-200R3+0.7+0.35Io
通过调电位器RP2来改变流过电阻R3的电流IR3,使负载电流在正常范围之内即Io≤1.9A时,过流保护管VT18截止,对调整电路不起作用。随着负载电流Io增大,VT18发射结的正向压降Ube18也相应增加。当负载电流Io达到保护值2.8A以上时,流经R7的Io增大,Ube18上升,过流保护管VT18导通进入放大区,并产生下面的正反馈过程:
这个正反馈过程使过流管VT18重新回到截止状态,整个稳压电路又恢复到正常工作状态。调RP2可改变过流保护点。RP2越大,流过R3的电流越小,过流保护点越低。
跨接在图1稳压电路输出端的继电器K是无24V输出的告警继电器。当有24V电压正常输出时,继电器K吸合,应接点K-2.4断开如图6所示。电路不告警;当无24V电压输出时,继电器K释放,相应接点K-2.4闭合,发出可见可闻的告警信号。
图6
4.6V输出电路
6V输出电路由稳压管VD6、保护管VD7、VD8和电阻R9R10组成,其原理如图7所示。
图7
这是一个简单的稳压电路。由24V稳压电源送来的稳定电压经限流电阻R9降压后加在稳压二极管VD6和保护二极管VD7两端,再经VD8降压后从R10两端输出。WD6是硅稳压二极管2DW1B、其工作电压是UD6=6V。
设VD7和VD8的正向压降为0.7V,则输出电压Uo=0.7+UD6-0.7V=UD6=6V
将二极管VD7、VD8接入电路是为了起保护作用。当输入电压的极性接反,由于VD7和VD8均处于反偏状态,这样就保护了稳压管VD6,避免了固正向电流过大而烧毁。