稳压器
稳压器或电压调节器(英語:),是指电子工程中自动维持恒定电压的装置。一个稳压器可能是简单的“前馈”设计或者可能包含负反馈控制回路。稳压器还可能使用了机电机制或电子模块。根据不同的设计,稳压器可以分为直流稳压和交流稳压。
稳压器可以在電源變化或是負載電流變化時,提供恆定的電壓[1]。稳压器常在电源供应系统中使用,与整流器、电子滤波器等配合工作,提供稳定输出的电压,例如微处理器和其他元件所需的工作电压[2]。在交流发电机乃至发电厂的大型发电机中,稳压器控制着输出电压的稳定性。在一个分布式配電系統中,稳压器可能會安装在一个子电站或者沿着导线延伸的方向上,以保证用户无论功率高低都能得到稳定的电压。
稳压器的性能參數
稳压器的輸出電壓只是近似定值,仍會有一些變動。稳压器的性能主要可以用以下二種量測值表示:
電子型穩壓器
簡單的穩壓電路可以將電阻和二極體串聯而得,因為二極體的電壓-電流曲線是呈對數曲線,在輸入電流變化時,二極體上的電壓只會有微幅的變化,適用在考慮成本,電壓精確度及效率不是考量重點的應用。
有回授的穩壓器會先比較實際電壓和固定的參考電壓,誤差值放大後送到穩壓元件,設法調整輸出使誤差值變小。這樣就形成了負回授控制迴路。增加開迴路增益可以提高電壓控制精準度,但會降低其穩定性,比較容易因為步階的變化出現振盪或是振鈴,在穩定性及對變化的響應速度間需有取捨。若輸出電壓可能會因為輸入電壓下降或是負載電流增加而下降,一般會建議增加穩壓元件,以產生較高的電壓,其方式可能是將輸入電壓略降低一點之後再輸出(線性穩壓器或降壓开关电源)或是較長週期由輸入側抽電流(升壓开关电源)。若輸出電壓太高,一般會使檼壓元件輸出較低的電壓。許多穩壓器都有過電流保護,因此若輸出電流太高時,會自動停止供應電流,若輸入電壓超過一定範圍以外,有些穩壓器也會自動停止工作。
機電型穩壓器
在機電型穩壓器中,會利用感測信號產生電磁鐵來進行穩壓。用電流產生的磁場吸引一個鐵芯,材料另一端有彈簧,或是靠材料所受的重力和電磁力平衡。當電壓上昇時,電流也隨之增加,電磁鐵會吸引鐵芯,鐵芯連接的機械開關會斷路,使電壓下降。當電壓下降時,電流也隨之減少,鐵芯會因彈簧或是重力回到原來位置,機械開關會閉合,使電壓上昇。
若機械型的穩壓器設計對小的電壓變動太敏感,可以用螺線管來移動開關,另一端是不同阻值的電阻,或是移動變壓器的繞阻,來慢慢的調整電壓,或是調整移動線圈交流穩壓器的位置。
機電型穩壓器常用在主電源的交流穩壓器。
自動穩壓器
為了控制發電機的輸出(例如在船舶、發電廠、石油鑽機或緊急供電系統中的應用),會使用自動穩壓器(英語:,簡稱AVR)。自動穩壓器屬於主動式系統,其動作原理和一般穩壓器相同,但系統較複雜。自動穩壓器中包括二極體、電容、電阻及電位器,甚至還包括微控制器,全部都放在一片電路板上。一般會安裝在發電機附近,連接一些線路以量測及調整發電機的輸出。
參考資料
外部連結
- EMRI - Universal Voltage Regulators 页面存档备份,存于(英文)
- Designing Regulated Power Supplies(英文)
- Electrostatic Precipitator Knowledge Base(英文)