第8章 直流稳压电源

第8章直流稳压电源

教学重点：

1．掌握串联型晶体管稳压电源的电路组成、工作原理与性能特点。

2．理解稳压电源的主要技术指标。

3．熟悉集成稳压器的外特性，灵活应用三端集成稳压器组成所需的电源。

4．了解开关型稳压电路的概念和工作原理。

教学难点：

1．稳压原理和技术指标的意义。

2．集成稳压器的功能扩展。

学时分配：

序号内容学时

1 8.1 稳压类型概述0.5

2 8.2 串联型晶体管稳压电源 2

3 8.3 稳压电源的主要技术指标0.5

4 8.4 集成稳压器简介 2

5 8.5开关型稳压电路简介 1

6 本章总学时 6

8.1 稳压类型概述

直流稳压电源：当电网电压或负载发生变化时，能基本保持输出电压不变的电源装置。

一、并联型稳压电路

电路结构特点是调整元件与负载R L并联，如图8.1.1(a)所示。故称并联型稳压电路。稳压过程是通过调整元件的电流调整作用实现的。

并联型硅稳压管稳压电路如图8.1.2所示，稳压管V为电流调整元件，R为限流电阻。

图8.1.1 两种稳压类型图8.1.2 硅稳压管稳压电路

稳压原理：

设V I 恒定，R L ↑→I L ↓→V O ↑→I Z ↑→V O ↓。

电路优点是结构简单，调试方便；缺点是输出电流较小、输出电压固定，稳压性能较差。因此，只适用于小型电子设备。

二、串联型稳压电路

电路结构特点是调整元件与负载R L 串联，如图8.1.1(b )所示。故称串联型稳压电路。 这种电路的稳压过程是通过调整元件的电压调整作用实现的。电路优点是输出电流较大，输出电压稳定性高，而且可以调节。因此应用比较广泛。

8.2 串联型晶体管稳压电源

8.2.1 简单串联型晶体管稳压电源

电路如图8.2.1所示。图中V 1为调整管，工作在放大区，起电压调整作用；V 2为硅稳压管，稳定V 1管的基极电压V B ，提供稳压电路的基准电压V Z ；R 1既是V 2的限流电阻，又是V 1管的偏置电阻；R 2为V 2管的发射极电阻；R L 为外接负载。

稳压过程简述如下：

当V O ↑→V BE ↓→I B ↓→V CE ↑→V O ↓。

因负载电流由管子V 1供给，所以与并联型稳压电路相比，可以供给较大的负载电流。但该电路对输出电压微小变化量反映迟钝，稳压效果不好，只能用在要求不高的电路中。

8.2.2 带有放大环节的串联型晶体管稳压电源

动画 带有放大环节的串联型晶体管稳压电源的工作原理 1．电路结构

电路如图8.2.2所示。V 1为调整管，起电压调整作用；V 2是比较放大管，与集电极电阻R 4组成比较放大器；V 3是稳压管，与限流电阻R 3组成基准电源，为V 2发射极提供基准电压；R 1、R 2和R P 组成采样电路，取出一部分输出电压变化量加到V 2管的基极，与V 2发射极基准电压进行比较，其差值电压经过V 2放大后，送到调整管的基极，控制调整管的工作。

2．稳压过程

图8.2.1 简单的串联型晶体管稳压电源

图8.2.2 带有放大环节的串联稳压电源

设R L 恒定，当V I ↑→V O ↑→V B2↑→V BE2↑→V C2↓→V BE1↓→V CE1↑

V O ↓←

3．输出电压调节范围 由图8.2.2可知

O 2

P 12P

Z BE2B2V R R R R R V V V ⋅+++''≈

+=

即 )(Z BE22P

2

P 1O V V R R R R R V ++''++≈ (8.2.1)

当P R 的滑动臂移到最上端时，0P

='R ，P P R R =''，O V 达到最小值。即 )(Z BE22P 2

P 1m in O V V R R R R R V ++++≈ (8.2.2)

当P R 的滑动臂移到最下端时，P P

R R ='，0P =''R ，O V 达到最大值。即 )(Z BE22

2

P 1m ax O V V R R R R V +++≈ (8.2.3)

则输出电压O V 的调节范围为

m ax O m in O ~V V

以上各式中的BE2V 约为0.6 ~ 0.8 V 。 综上所述，带有放大环节的串联型晶体管稳压电路，一般由四部分组成，即采样电路、基准电压、比较放大电路和调整元件。如图8.2.3所示。

电路的优点是输出电流较大，输出电压可调；缺点是电源效率低，大功率电源需设散热装置。

[例8.2.1] 设图8.2.2中的稳压管为2CW14，V Z = 7 V 。采样电阻R 1 = 1 k Ω，R P = 200 Ω，R 2 = 680 Ω，试估算输出电压的调节范围。

解 设V BE2 = 0.7 V ，由式(8.2.2)可得

V 5.16V )77.0(68.02.068

.02.01)(Z BE22P 2P 1min O ≈++++=++++≈

V V R R R R R V

又由式(8.2.3)可得

V 3.21V )77.0(68

.068

.02.01)(Z BE222P 1max O ≈+++=+++≈

V V R R R R V

故输出电压的调节范围是16.5 ~ 21.3 V 。

8.3 稳压电源的主要技术指标

技术指标是用来表示稳压电源性能的参数，主要有以下两种： 一、特性指标

表明稳压电源工作特性的参数。

例如：允许输入的电压，输出电压及可调范围，输出电流等。

图8.2.3 带有放大环节的串联型

稳压电路框图