三端穩(wěn)壓器的作用和性能

三端穩(wěn)壓管原理

三端穩(wěn)壓管是一種直到臨界反向擊穿電壓前都具有很高電阻的半導(dǎo)體器件。穩(wěn)壓管在反向擊穿時(shí)，在一定的電流范圍內(nèi)(或者說(shuō)在一定功率損耗范圍內(nèi))，端電壓幾乎不變，表現(xiàn)出穩(wěn)壓特性，因而廣泛應(yīng)用于穩(wěn)壓電源與限幅電路之中。

三端穩(wěn)壓管分類

三端穩(wěn)壓管，主要有兩種，一種輸出電壓是固定的，稱為固定輸出三端穩(wěn)壓管，另一種輸出電壓是可調(diào)的，稱為可調(diào)輸出三端穩(wěn)壓管。

三端穩(wěn)壓管作用

三端穩(wěn)壓塊的作用是將電壓進(jìn)行降壓處理，并穩(wěn)定為某一固定的值后輸出。例如，三端穩(wěn)壓塊7805可將小于35V的電壓降成穩(wěn)定的5V輸出電壓。它比只使用一只穩(wěn)壓二極管進(jìn)行穩(wěn)壓的電路要好得多，成本也不是很高，所以應(yīng)用還是很廣泛的。常見(jiàn)的三端穩(wěn)壓塊可分為正電壓穩(wěn)壓塊和負(fù)電壓穩(wěn)壓塊兩種，正電壓的有78系列、負(fù)電壓的有79系列，兩個(gè)系列是不能互換使用的，所以在選用時(shí)不要弄混。

三端穩(wěn)壓管原理

因?yàn)楣潭?a href="/tags/三端穩(wěn)壓器" target="_blank">三端穩(wěn)壓器屬于串聯(lián)型穩(wěn)壓電路，因此它的原理等同于串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。

其中R1、Rp、R2組成的分壓器是取樣電路，從輸出端取出部分電壓UB2作為取樣電壓加至三極管T2的基極。穩(wěn)壓管Dz以其穩(wěn)定電壓Uz作為基準(zhǔn)電壓，加在T2的發(fā)射極上。R3是穩(wěn)壓管的限流電阻。三極管T2組成比較放大電路，它將取樣電壓UB2與基準(zhǔn)電壓Uz加以比較和放大，再去控制三極管T1的基極電位。輸入電壓Ui加在三極管T1與負(fù)載RL相串聯(lián)的電路上，因此，改變T1集電極間的電壓降UCE1便可調(diào)節(jié)RL兩端的電壓Uo。也就是說(shuō)，穩(wěn)壓電路的輸出電壓Uo可以通過(guò)三極管T1加以調(diào)節(jié)，所以T1稱為調(diào)整管。由于調(diào)整元件是晶體管管，而且在電路中與負(fù)載相串聯(lián)，故稱為晶體管串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。電阻R4和T1的基極偏置電阻，也是T2的集電極負(fù)載電阻。

當(dāng)電網(wǎng)電壓降低或負(fù)載電阻減小而使輸出端電壓有所下降時(shí)，其取樣電壓UB2相應(yīng)減小，T2基極電位下降。但因T2發(fā)射極電位既穩(wěn)壓管的穩(wěn)定Uz保持不變，所以發(fā)射極電壓UBE2減小，導(dǎo)致T2集電極電流減小而集電極電位Uc2升高。由于放大管T2的集電極與調(diào)整管T1的基極接在一起，故T1基極電位升高，導(dǎo)致集電極電流增大而管壓降UCE1減小。因?yàn)門1與RL串聯(lián)，所以，輸出電壓Uo基本不變。

同理,當(dāng)電網(wǎng)電壓或負(fù)載發(fā)生變化引起輸出電壓Uo增大時(shí)，通過(guò)取樣、比較放大、調(diào)整等過(guò)程，將使調(diào)整調(diào)整管的管壓降UCE1增加，結(jié)果抑制了輸出端電壓的增大，輸出電壓仍基本保持不變。

調(diào)節(jié)電位器Rp，可對(duì)輸出電壓進(jìn)行微調(diào)。調(diào)整管T1與負(fù)載電阻RL組成的是射極輸出電路，所以具有穩(wěn)定輸出電壓的特點(diǎn)。

在串聯(lián)型穩(wěn)壓電源電路的工作過(guò)程中，要求調(diào)整管始終處在放大狀態(tài)。通過(guò)調(diào)整管的電流等于負(fù)載電流，因此必須選用適當(dāng)?shù)拇蠊β使茏髡{(diào)整管，并按規(guī)定安裝散熱裝置。為了防止短路或長(zhǎng)期過(guò)載燒壞調(diào)整管，在直流穩(wěn)壓器中一般還設(shè)有短路保護(hù)和過(guò)載保護(hù)等電路。

三端穩(wěn)壓管解決發(fā)熱

三端穩(wěn)壓管”通常是以78xx為代表的集成線性穩(wěn)壓電路，其根本原理是“串聯(lián)電路電阻分壓規(guī)律”。由于是線性穩(wěn)壓電路，其效率是與壓差成反比的，壓差越高效率越低。在壓差較大、電流也較大時(shí)，三端線性穩(wěn)壓芯片的發(fā)熱會(huì)非常嚴(yán)重。

解決這個(gè)問(wèn)題可以從兩個(gè)角度考慮：

加強(qiáng)散熱，比如安裝散熱片、加大散熱片面積、使用風(fēng)扇進(jìn)行強(qiáng)制風(fēng)冷等等。

減小發(fā)熱，比如通過(guò)降低電源電壓來(lái)降低壓差，或者使用Buck斬波電路來(lái)代替線性穩(wěn)壓電路。