主题：【第十七届原创】分析仪器常用部件 —— 线性稳压电源

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红小豆发表于：2024/08/16 08:08:35 楼主管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

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分析仪器常用部件 —— 线性稳压电源

概述

电源是能够向分析仪器设备提供功率输出的装置，被称为电路的心脏。实验室分析仪器对供电电源的稳定性均有一定的要求，一般情况下实验室电网供电电压变化不能超过±10%，即198-242V。

常见的有稳压电源、稳流电源、恒功率输出电源等多种形式。

线性电源工作原理简介

线性稳压电源（包括整流滤波环节）原理如图1所示，由变压器、整流滤波器、调节单元、采样反馈单元、比较放大、基准电压等多部件组成。因其内部的调整元件与负载相串联并且一直工作于其线性工作区而得名，又称作串联调整式稳压电源。

来自实验室的220V单相交流电源，经过变压器和整流滤波器，得到具有一定程度扰动的直流输入电压Vi。输出电压Vo与输入电压V之间串联有调节单元，工作过程中通过调节自身两端电压差，实现电压的稳定输出。一般情况下，线性电源的输出电压Vo总低于输入电压Vi。

当输出电压Vo由于某种原因（输入或者负载）发生增高，采样反馈单元会感知并递此信号至比较放大单元，比较放大单元将采样反馈单元传递的变化后电压与基准电压进行比较，输出控制信号给调节单元。调节单元自动增大其两端电压差（或者可以视为增大其电阻），使得Vo恢复到设定数值。

图1 线性电源组成

目前线性电源大多采用集成线性稳压器，电气线路简单可靠性较高。采用准超低压差线性稳压器（LDO）和超低压差线性稳压器（QLDO）的情况下，低压输入效率可以达到80%-95%。

线性电源的特点：

稳压特性好，输出纹波电压小，输出电稳定度高，线性度好，成本低，可靠性好。但主要缺陷为调整原件的压差较大，功耗较高。线性稳压电源的效率一般比较低，一般为45%左右，仅LDO、VLDO在低压输入时效率可以达到80-95%。

此外线性电源的输入端和输出端本质上没有电气隔离，考虑到变压和整流环节，线性稳压电源的总体重量和体积较大，体积随输出功率的增加会显著增大。

线性稳压电源一般适用于功率较小的场合，例如微信号放大器的电源、以及提供仪器内部的基准电压。分析仪器中的微弱电信号控制，一般采用线性电源予以供电，例如微电流放大器、微电压放大器、传感器等。