穩壓電路的工作原理 穩壓電路

在許多電子設備中 , 通常都需要電壓穩定的直流電源 。在本章前面已講過 , 通過整流濾波后得到的電壓仍為不穩定的三角波形 , 會隨電網電壓產生波動 , 同時電子設備工作時負載電流的變化及溫度的變化等都會引起輸出電壓不穩定 , 這將嚴重影響設備正常工作 。為了使電子設備能正常穩定地工作 , 就要配置專門的直流穩壓電源 。下面主要講述簡單的直流穩壓電源 。
穩壓電源電路的形式主要有兩種:一種是并聯型 , 將調整元器件與負載并聯 , 如圖2-21a所示;另一種是串聯型 , 將調整元器件與負載串聯 , 如圖2-21b所示 。
穩壓二極管構成的穩壓電路如圖2-22所示為穩壓二極管作調整元器件構成的穩壓電路 。電路中調整元器件采用硅穩壓二極管 , 供電電壓經電阻R限流后 , 在負載上并聯穩壓二極管 。這里輸出的穩定電壓由穩壓管的穩壓值決定 。下面分兩種情況對穩壓二極管構成的穩壓電路工作過程進行分析 。

穩壓電路的工作原理  穩壓電路

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圖2-21 穩壓電路的兩種形式
穩壓電路的工作原理  穩壓電路

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圖2-22 穩壓二極管構成的穩壓電源
1.負載電流不變、輸入電壓變高時的穩壓過程
當輸入電壓升高時 , 輸出電壓也略增大 , 穩壓管的工作電流(IZ)將增大 , 使流過限流電阻R的電流也增大 , 同時電阻R上電壓降也增大 , 而輸出電壓Uo=Ui-UR , 由于UR增加 , Uo必減小 , 從而保持輸出電壓Uo基本不變 。
2.輸入電壓不變、負載電流變化時的穩壓過程
當負載電流增大時 , 在R上的壓降增大 , 引起輸出電壓Uo減小 , 由于穩壓管的工作電流IZ也減小 , 所以最后通過R的電流基本不變 。
穩壓二極管構成的穩壓電路的優點是電路簡單、穩壓效果好 , 但是輸出電壓值不能調整 , 且輸出電流小 。
簡單串聯穩壓電源1.電路組成
電路如圖2-23所示 , 由晶體管VT、電阻R、穩壓二極管VZ組成穩壓電源 。Ui為輸入電壓 , Uo為輸出電壓 。電阻為穩壓二極管提供基礎電流 , 穩壓二極管提供基準電壓VZ , 晶體管Q為調整元器件 。從電路中可以得出
Uo=Ui-Uce
Uo=VZ-Ube
穩壓電路的工作原理  穩壓電路

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圖2-23 簡單串聯穩壓電源
2.工作(穩壓)原理
【穩壓電路的工作原理穩壓電路】若輸入電壓Ui升高 , 可能會引起輸出電壓升高 , 穩壓電源電路將通過自動調整使輸出電壓降低 , 保證穩定輸出電壓 。原理簡述如下:當Uo升高時 , 根據Uo=VZ-Ube , UZ不變 , 因此Ube下降;又根據晶體管的特性 , Ube降低使晶體管基極電流Ib減小 , 晶體管導通程度降低 , Ic減小 , 使Uce升高;根據Uo=Ui-Uce可知 , Uo也將降低 , 從而使輸出電壓穩定 。其穩壓控制過程可簡述為
Ui↑→Uo↑→Ube↓→Ib→Ic↓→Uce↑→Uo↓
相反 , 當輸入電壓降低時 , 輸出電壓可能降低 , 其穩壓控制過程與上述相反 。
當負載變重時 , 會引起輸出電壓降低;當負載減輕時又會使輸出電壓有所升高 。同樣 , 穩壓電源都會通過自動調整使輸出電壓得到穩定 。
從穩壓過程可看出 , 穩壓電源由取樣環節、基準電壓源、比較環節及調整環節等部分組成 。輸出電壓Uo被用作樣品(取樣) , 與基準電壓比較 , 產生的誤差就是Ube , 晶體管VT可根據誤差電壓調整導通程度(改變輸出電流) , 使輸出電壓穩定 。
具有放大環節的穩壓電源1.電路組成
參看圖2-24所示 。從電路功能上看 , 該穩壓電源由取樣環節、基準電壓源、比較放大環節及調整環節組成 。
穩壓電路的工作原理  穩壓電路

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圖2-24 具有穩壓環節的直流穩壓電源
(1)取樣環節
取樣環節由電阻R3、VR及電阻R4組成 。取樣環節對輸出電壓分壓 , 在VR的中間端獲得樣品電壓 , 加到晶體管VT2的基極 。該電壓與輸出電壓成比例 , 即

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