第四章 串联稳压电源

    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。

    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。

    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：

    这时的输出电压是最大值。

    以上计算中，当（U_T2）_BE<D1时可以忽略（U_T2）_BE的值。

    通过上面的计算我们可以看出，只要合适选择R3～R5的阻值就可以控制输出电压U_O的范围，改变R3和R5的阻值就可以改变输出电压U_O的边界值。

    当输出电流不能达到要求时，可以通过采用复合调整管的方法来增加输出电流。一般复合调整管有四种连接方式，如图4－2－7所示。

    图4－2－7中的复合管都是由一个小功率三极管T2和一个大功率三极管T1连接而成。复合管就可以看作是一个放大倍数为β_T1β_T2，极性和T2一致，功率为（P_T1）_PCM的大功率管，而其驱动电流只要求（I_T2）_B。

    图4－2－8是一个实用串联负反馈稳压电源电路图。此电路采用图4－2－7（a）中的复合管连接方法来增加输出电流大小。另外还增加了一个电容C2，它的主要作用是防止产生自激振荡，一旦发生自激振荡可由C2将其旁路掉。

 

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（2007年01月23日于武汉）