串联型稳压电路的工作原理

9.5.1 串联型稳压电路的工作原理

一、基本调整管电路

如下图（a）所示为稳压管稳压电路，负载电流最大变化范围等于稳压管的最大稳定电流和最小稳定电流之差，即（I ZM-I Z）。

扩大负载电流的最简单方法是：利用晶体管的电流放大作用，将稳压管稳定电路的输出电流放大后，再作为负载电流。电路采用射极输出形式，因而引入了电压负反馈，可以稳定输出电压，如图（b）所示，常见画法如图（c）所示。

其工作原理如下：

调整管：晶体管的调节作用使U O稳定，晶体管称为调整管。

要使调整管起到调整作用，必须使它工作在放大状态。

串联稳压电源：由于调整管与负载相串联，故称这类电路为串联型稳压电源。

线性稳压电源：由于调整管工作在线性区，故称这类电路为线性稳压电源。

二、具有放大环节的串联稳压电路

★电路构成

基本调整管稳压电路的输出电压不可调，且输出电压因U BE的变化而变，稳定性较差。为了使输出电压可调，加深电压负反馈，可在基本调整管稳压电路的基础上引入放大环节。

电路如图所示，由调整管、基准电压电路、取样电路和比较放大电路组成。

★稳压原理

当电网电压波动（或负载电阻的变化）使输出电压U O上升时，取样电压U N增大，由于稳压管的电压U Z不变，运放的输入电压U NP(=U N-U P=U N-U Z)增大，使A的输出减小（即调整管的基极电位降低），而使调整管T的c-e压降低增大，从而调节输出电压U O（=U I-U ce）减小。使输出电压得到稳定。

可见，电路是靠引入深度电压负反馈来稳定输出电压。

★输出电压的可调范围

当电位器R2的滑动端在最上端时，输出电压最小为

当电位器R2的滑动端在最下端时，输出电压最大为

若R1=R2=R3=300Ω，U Z=6V，则输出电压9V≤U O≤18V。

★调整管的选择

在串联型稳压电路中，调整管是核心元件，它的安全工作是电路正常工作的保证。调整管一般为大功率管，因而选用原则与功率放大电路中的功放管相同，主要考虑其极限参数I CM、U（BR）CEO和P CM。

◆I CM的选取

调整管中流过的最大集电极电流为

I Cmax=I Lmax+I R1

其中I Lmax为负载电流最大额定值，I R1为取样、比较放大和基准环节所消耗的电流，通常R1上的电流可忽略，所以

I CM I Lmax

◆击穿电压的选取

当电网电压波动±10%时，稳压电路输入电压U I到最大值U Imax，同时输出电压又最低时，调整管承受的管压降最大，所以要求调整管击穿电压为

U（BR）CEO >U Imax -U Omin

◆功率P CM的选取

调整管可能承受的最大集电极功耗为

P Cmax=U CEmax I Cmax=（U Imax -U Omin）I Cmax

U Imax是考虑到电网电压波动±10%时，稳压电路输入电压的最大值，U Omin是输出电压的最小额定值。所以要求

P CM >(U Imax -U Omin)⨯I Lmax

三、串联型稳压电路的方框图

根据以上的分析，实用的串联型稳压电源至少包含调整管、基准电压电路、取样电路和比较放大电路四个部分组成。此外，为使电路安全工作，还常在电路中加保护电路，如图所示。