(整理)直流稳压电源技术——串联稳压电源

直流稳压电源技术——串联稳压电源

第四章串联稳压电源

上一章我们谈到并联稳压电源有效率低、输出电压调节范围小和稳定度不高这三个缺点。而串联稳压电源正好可以避免这些缺点，所以现在广泛使用的一般都是串联稳压电源。

一、简易串联稳压电源

1、原理分析

图4－1－1是简易串联稳压电源，T1是调整管，D1是基准电压源，R1是限流电阻，R2是负载。由于T1基极电压被D1固定在U D1，T1发射结电压（U T1）BE在T1正常工作时基本是一个固定值（一般硅管为0. 7V，锗管为0.3V），所以输出电压U O＝U D1－（U T1）BE。当输出电压远大于T1发射结电压时，可以忽略（U T1）BE，则U O≈U D1。

下面我们分析一下建议串联稳压电源的稳压工作原理：

假设由于某种原因引起输出电压U O降低，即T1的发射极电压（U T1）E降低，由于U D1保持不变，从而造成T1发射结电压（U T1）BE上升，引起T1基极电流（I T1）B上升，从而造成T1发射极电流（I T1）E被放大β倍上升，由晶体管的负载特性可知，这时T1导通更加充分管压降（U T1）CE将迅速减小，输入电压U I更多的加到负载上，U O得到快速回升。这个调整过程可以使用下面的变化关系图表示：

U O↓→（U T1）E↓→U D1恒定→（U T1）BE↑→（I T1）B↑→（I T1）E↑→（U T1）CE↓→U O↑

当输出电压上升时，整个分析过程与上面过程的变化相反，这里我们就不再重复，只是简单的用下面的变化关系图表示：

U O↑→（U T1）E↑→U D1恒定→（U T1）BE↓→（I T1）B↓→（I T1）E↓→（U T1）CE↑→U O↓

这里我们只分析了输出电压U O降低的稳压工作原理，其实输入电压U I降低等其他情况下的稳压工作原理都与此类似，最终都是反应在输出电压U O降低上，因此工作原理大致相同。

从电路的工作原理可以看出，稳压的关键有两点：一是稳压管D1的稳压值U D1要保持稳定；二是调整管T1要工作在放大区且工作特性要好。

其实还可以用反馈的原理来说明简易串联稳压电源的工作原理。由于电路是一个射极输出器，属于电压串联负反馈电路，电路的输出电压为U O＝（U T1）E≈（U T1）B，由于（U T1）B保持稳定，所以输出电压U O 也保持稳定。

简易串联稳压电源由于使用固定的基准电压源D1，所以当需要改变输出电压时只有更换稳压管D1，这样调整输出电压非常不方便。另外由于直接通过输出电压U O的变化来调节T1的管压降（U T1）CE，这样控制作用较小，稳压效果还不够理想。因此这种稳压电源仅仅适合一些比较简单的应用场合。

2、电路实例

图4－1－1是简易串联稳压电源的一个实际应用电路，这个电路用在无锡市无线电五厂生产的“咏梅”牌771型8管台式收音机上。其中T8、D Z、R18构成简易稳压电路，B6、D4～D7、C21组成整流滤波电路。由于T8发射结有0.7V压降，为保证输出电压达到6V，应选用稳压值为6.7V左右的稳压管。

二、串联负反馈稳压电源

由于简易串联稳压电源输出电压受稳压管稳压值得限制无法调节，当需要改变输出电压时必须更换稳压管，造成电路的灵活性较差；同时由输出电压直接控制调整管的工作，造成电路的稳压效果也不够理想。所以必须对简易稳压电源进行改进，增加一级放大电路，专门负责将输出电压的变化量放大后控制调整管的工作。由于整个控制过程是一个负反馈过程，所以这样的稳压电源叫串联负反馈稳压电源。

1、原理分析

图4－2－1是串联负反馈稳压电路电路图，其中T1是调整管，D1和R2组成基准电压，T2为比较放大器，R3～R5组成取样电路，R6是负载。其电路组成框图见图4－2－2。

假设由于某种原因引起输出电压U O降低时，通过R3～R5的取样电路，引起T2基极电压（U T2）O成比例下降，由于T2发射极电压（U T2）E受稳压管D1的稳压值控制保持不变，所以T2发射结电压（U T2）BE 将减小，于是T2基极电流（I T2）B减小，T2发射极电流（I T2）E跟随减小，T2管压降（U T2）CE增加，导致其发射极电压（U T2）C上升，即调整管T1基极电压（U T1）B将上升，T1管压降（U T1）CE减小，使输入电压U I更多的加到负载上，这样输出电压U O就上升。这个调整过程可以使用下面的变化关系图表示：

U O↓→（U T2）O↓→U D1恒定→（U T2）BE↓→（I T2）B↓→（I T2）E↓→（U T2）CE↑

→（U T2）C↑→（U T1）B↑→（U T1）CE↓→U O↑

当输出电压升高时整个变化过程与上面完全相反，这里就不再赘述，简单的用下图表示：

U O↑→（U T2）O↑→U D1恒定→（U T2）BE↑→（I T2）B↑→（I T2）E↑→（U T2）CE↓

→（U T2）C↓→（U T1）B↓→（U T1）CE↑→U O↓

与简易串联稳压电源相似，当输入电压U I或者负载等其他情况发生时，都会引起输出电压U O的相应变化，最终都可以用上面分析的过程说明其工作原理。

在串联负反馈稳压电源的整个稳压控制过程中，由于增加了比较放大电路T2，输出电压U O的变化经过T2放大后再去控制调整管T1的基极，使电路的稳压性能得到增强。T2的β值越大，输出的电压稳定性越好。

2、调节输出电压

前面我们还说到R3～R5是取样电路，由于取样电路并联在稳压电路的输出端，而取样电压实际上是通过这三个电阻分压后得到。在选取R3～R5的阻值时，可以通过选择适当的电阻值来使流过分压电阻的电流远大于流过T2基极的电流。也就是说可以忽略T2基极电流的分流作用，这样就可以用电阻分压的计算方法来确定T2基极电压（U T2）B。

当R4滑动到最上端时T2基极电压（U T2）B为：

此时输出电压为：

这时的输出电压是最小值。

当R4滑动到最下端时T2基极电压（U T2）B为：

此时输出电压为：