詳細(xì)解析串聯(lián)穩(wěn)壓電源電路和典型電路圖

在并聯(lián)穩(wěn)壓電路中我們談到并聯(lián)穩(wěn)壓電源有效率低、輸出電壓調(diào)節(jié)范圍小和穩(wěn)定度不高這三個(gè)缺點(diǎn)。而串聯(lián)穩(wěn)壓電源正好可以避免這些缺點(diǎn)，所以現(xiàn)在廣泛使用的一般都是串聯(lián)穩(wěn)壓電源。

一、簡(jiǎn)易串聯(lián)穩(wěn)壓電源1、原理分析

圖4-1-1是簡(jiǎn)易串聯(lián)穩(wěn)壓電源，T1是調(diào)整管，D1是基準(zhǔn)電壓源，R1是限流電阻，R2是負(fù)載。由于T1基極電壓被D1固定在UD1，T1發(fā)射結(jié)電壓(UT1)BE在T1正常工作時(shí)基本是一個(gè)固定值(一般硅管為0.7V，鍺管為0.3V)，所以輸出電壓UO=UD1-(UT1)BE。當(dāng)輸出電壓遠(yuǎn)大于T1發(fā)射結(jié)電壓時(shí)，可以忽略(UT1)BE，則UO≈UD1。

 

下面我們分析一下建議串聯(lián)穩(wěn)壓電源的穩(wěn)壓工作原理：

假設(shè)由于某種原因引起輸出電壓UO降低，即T1的發(fā)射極電壓(UT1)E降低，由于UD1保持不變，從而造成T1發(fā)射結(jié)電壓(UT1)BE上升，引起T1基極電流(IT1)B上升，從而造成T1發(fā)射極電流(IT1)E被放大β倍上升，由晶體管的負(fù)載特性可知，這時(shí)T1導(dǎo)通更加充分管壓降(UT1)CE將迅速減小，輸入電壓UI更多的加到負(fù)載上，UO得到快速回升。這個(gè)調(diào)整過(guò)程可以使用下面的變化關(guān)系圖表示：

UO↓→(UT1)E↓→UD1恒定→(UT1)BE↑→(IT1)B↑→(IT1)E↑→(UT1)CE↓→UO↑

當(dāng)輸出電壓上升時(shí)，整個(gè)分析過(guò)程與上面過(guò)程的變化相反，這里我們就不再重復(fù)，只是簡(jiǎn)單的用下面的變化關(guān)系圖表示：

UO↑→(UT1)E↑→UD1恒定→(UT1)BE↓→(IT1)B↓→(IT1)E↓→(UT1)CE↑→UO↓

這里我們只分析了輸出電壓UO降低的穩(wěn)壓工作原理，其實(shí)輸入電壓UI降低等其他情況下的穩(wěn)壓工作原理都與此類(lèi)似，最終都是反應(yīng)在輸出電壓UO降低上，因此工作原理大致相同。

從電路的工作原理可以看出，穩(wěn)壓的關(guān)鍵有兩點(diǎn)：一是穩(wěn)壓管D1的穩(wěn)壓值UD1要保持穩(wěn)定;二是調(diào)整管T1要工作在放大區(qū)且工作特性要好。

其實(shí)還可以用反饋的原理來(lái)說(shuō)明簡(jiǎn)易串聯(lián)穩(wěn)壓電源的工作原理。由于電路是一個(gè)射極輸出器，屬于電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路，電路的輸出電壓為UO=(UT1)E≈(UT1)B，由于(UT1)B保持穩(wěn)定，所以輸出電壓UO也保持穩(wěn)定。

簡(jiǎn)易串聯(lián)穩(wěn)壓電源由于使用固定的基準(zhǔn)電壓源D1，所以當(dāng)需要改變輸出電壓時(shí)只有更換穩(wěn)壓管D1，這樣調(diào)整輸出電壓非常不方便。另外由于直接通過(guò)輸出電壓UO的變化來(lái)調(diào)節(jié)T1的管壓降(UT1)CE，這樣控制作用較小，穩(wěn)壓效果還不夠理想。因此這種穩(wěn)壓電源僅僅適合一些比較簡(jiǎn)單的應(yīng)用場(chǎng)合。

2、電路實(shí)例

圖4-1-1是簡(jiǎn)易串聯(lián)穩(wěn)壓電源的一個(gè)實(shí)際應(yīng)用電路，這個(gè)電路用在無(wú)錫市無(wú)線電五廠生產(chǎn)的“詠梅”牌771型8管臺(tái)式收音機(jī)上。其中T8、DZ、R18構(gòu)成簡(jiǎn)易穩(wěn)壓電路，B6、D4～D7、C21組成整流濾波電路。由于T8發(fā)射結(jié)有0.7V壓降，為保證輸出電壓達(dá)到6V，應(yīng)選用穩(wěn)壓值為6.7V左右的穩(wěn)壓管。

 

二、串聯(lián)負(fù)反饋穩(wěn)壓電源 由于簡(jiǎn)易串聯(lián)穩(wěn)壓電源輸出電壓受穩(wěn)壓管穩(wěn)壓值得限制無(wú)法調(diào)節(jié)，當(dāng)需要改變輸出電壓時(shí)必須更換穩(wěn)壓管，造成電路的靈活性較差;同時(shí)由輸出電壓直接控制調(diào)整管的工作，造成電路的穩(wěn)壓效果也不夠理想。所以必須對(duì)簡(jiǎn)易穩(wěn)壓電源進(jìn)行改進(jìn)，增加一級(jí)放大電路，專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)將輸出電壓的變化量放大后控制調(diào)整管的工作。由于整個(gè)控制過(guò)程是一個(gè)負(fù)反饋過(guò)程，所以這樣的穩(wěn)壓電源叫串聯(lián)負(fù)反饋穩(wěn)壓電源。

1、原理分析

圖4-2-1是串聯(lián)負(fù)反饋穩(wěn)壓電路電路圖，其中T1是調(diào)整管，D1和R2組成基準(zhǔn)電壓，T2為比較放大器，R3～R5組成取樣電路，R6是負(fù)載。其電路組成框圖見(jiàn)圖4-2-2。

假設(shè)由于某種原因引起輸出電壓UO降低時(shí)，通過(guò)R3～R5的取樣電路，引起T2基極電壓(UT2)O成比例下降，由于T2發(fā)射極電壓(UT2)E受穩(wěn)壓管D1的穩(wěn)壓值控制保持不變，所以T2發(fā)射結(jié)電壓(UT2)BE將減小，于是T2基極電流(IT2)B減小，T2發(fā)射極電流(IT2)E跟隨減小，T2管壓降(UT2)CE增加，導(dǎo)致其發(fā)射極電壓(UT2)C上升，即調(diào)整管T1基極電壓(UT1)B將上升，T1管壓降(UT1)CE減小，使輸入電壓UI更多的加到負(fù)載上，這樣輸出電壓UO就上升。這個(gè)調(diào)整過(guò)程可以使用下面的變化關(guān)系圖表示：

UO↓→(UT2)O↓→UD1恒定→(UT2)BE↓→(IT2)B↓→(IT2)E↓→(UT2)CE↑

→(UT2)C↑→(UT1)B↑→(UT1)CE↓→UO↑

當(dāng)輸出電壓升高時(shí)整個(gè)變化過(guò)程與上面完全相反，這里就不再贅述，簡(jiǎn)單的用下圖表示：

UO↑→(UT2)O↑→UD1恒定→(UT2)BE↑→(IT2)B↑→(IT2)E↑→(UT2)CE↓

→(UT2)C↓→(UT1)B↓→(UT1)CE↑→UO↓

與簡(jiǎn)易串聯(lián)穩(wěn)壓電源相似，當(dāng)輸入電壓UI或者負(fù)載等其他情況發(fā)生時(shí)，都會(huì)引起輸出電壓UO的相應(yīng)變化，最終都可以用上面分析的過(guò)程說(shuō)明其工作原理。

 

在串聯(lián)負(fù)反饋穩(wěn)壓電源的整個(gè)穩(wěn)壓控制過(guò)程中，由于增加了比較放大電路T2，輸出電壓UO的變化經(jīng)過(guò)T2放大后再去控制調(diào)整管T1的基極，使電路的穩(wěn)壓性能得到增強(qiáng)。T2的β值越大，輸出的電壓穩(wěn)定性越好。

2、調(diào)節(jié)輸出電壓

前面我們還說(shuō)到R3～R5是取樣電路，由于取樣電路并聯(lián)在穩(wěn)壓電路的輸出端，而取樣電壓實(shí)際上是通過(guò)這三個(gè)電阻分壓后得到。在選取R3～R5的阻值時(shí)，可以通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)碾娮柚祦?lái)使流過(guò)分壓電阻的電流遠(yuǎn)大于流過(guò)T2基極的電流。也就是說(shuō)可以忽略T2基極電流的分流作用，這樣就可以用電阻分壓的計(jì)算方法來(lái)確定T2基極電壓(UT2)B。

 

當(dāng)R4滑動(dòng)到最上端時(shí)T2基極電壓(UT2)B為：

 

此時(shí)輸出電壓為：

 

這時(shí)的輸出電壓是最小值。

當(dāng)R4滑動(dòng)到最下端時(shí)T2基極電壓(UT2)B為：

 

此時(shí)輸出電壓為：

 

這時(shí)的輸出電壓是最大值。

以上計(jì)算中，當(dāng)(UT2)BE《《UD1時(shí)可以忽略(UT2)BE的值。

通過(guò)上面的計(jì)算我們可以看出，只要合適選擇R3～R5的阻值就可以控制輸出電壓UO的范圍，改變R3和R5的阻值就可以改變輸出電壓UO的邊界值。

3、增加輸出電流

當(dāng)輸出電流不能達(dá)到要求時(shí)，可以通過(guò)采用復(fù)合調(diào)整管的方法來(lái)增加輸出電流。一般復(fù)合調(diào)整管有四種連接方式，如圖4-2-7所示。

 

圖4-2-7中的復(fù)合管都是由一個(gè)小功率三極管T2和一個(gè)大功率三極管T1連接而成。復(fù)合管就可以看作是一個(gè)放大倍數(shù)為βT1βT2，極性和T2一致，功率為(PT1)PCM的大功率管，而其驅(qū)動(dòng)電流只要求(IT2)B。

圖4-2-8是一個(gè)實(shí)用串聯(lián)負(fù)反饋穩(wěn)壓電源電路圖。此電路采用圖4-2-7(a)中的復(fù)合管連接方法來(lái)增加輸出電流大小。另外還增加了一個(gè)電容C2，它的主要作用是防止產(chǎn)生自激振蕩，一旦發(fā)生自激振蕩可由C2將其旁路掉。

 

三、設(shè)計(jì)實(shí)例 這一節(jié)我們綜合運(yùn)用前面各章節(jié)的知識(shí)，根據(jù)給定條件實(shí)際設(shè)計(jì)一個(gè)直流穩(wěn)壓電源，通過(guò)這個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)例更好的掌握串聯(lián)負(fù)反饋穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)。由于是業(yè)余條件下的設(shè)計(jì)，有些參數(shù)指標(biāo)并沒(méi)有過(guò)多考慮，有部分參數(shù)以經(jīng)驗(yàn)值進(jìn)行估算。這樣可以避免涉及過(guò)深、過(guò)多的理論知識(shí)，對(duì)于業(yè)余條件下的應(yīng)用完全可以滿(mǎn)足。

1、電路指標(biāo)

①直流輸出電壓UO：6V～15V;

②最大輸出電流IO：500mA;

③電網(wǎng)電壓變化±10%時(shí)，輸出電壓變化小于±1%;

2、電路初選

圖4-3-1：直流穩(wěn)壓電源電路設(shè)計(jì)初選電路圖

由于橋式整流、電容濾波電路十分成熟，這里我們選擇橋式整流、電容濾波電路作為電源的整流、濾波部分。由于要求電源輸出電壓有一定的調(diào)整范圍，穩(wěn)壓電源部分選擇串聯(lián)負(fù)反饋穩(wěn)壓電路。同時(shí)由于對(duì)輸出電流要求比較大，調(diào)整管必須采用復(fù)合管。綜合這些因素可以初步確定電路的形式，參見(jiàn)圖4-2-9。

3、變壓部分

這一部分主要計(jì)算變壓器B1次級(jí)輸出電壓(UB1)O和變壓器的功率PB1。

一般整流濾波電路有2V以上的電壓波動(dòng)(設(shè)為ΔUD)。調(diào)整管T1的管壓降(UT1)CE應(yīng)維持在3V以上，才能保證調(diào)整管T1工作在放大區(qū)。整流輸出電壓最大值為15V。根據(jù)第二章《常用整流濾波電路計(jì)算表》可知，橋式整流輸出電壓是變壓器次級(jí)電壓的1.2倍。

當(dāng)電網(wǎng)電壓下降-10%時(shí)，變壓器次級(jí)輸出的電壓應(yīng)能保證后續(xù)電路正常工作，那么變壓器B1次級(jí)輸出電壓(UB1)OMIN應(yīng)該是：

(UB1)OMIN=(ΔUD+(UT1)CE+(UO)MAX)÷1.2

(UB1)OMIN=(2V+3V+15V)÷1.2=20V÷1.2=16.67V

則變壓器B1次級(jí)額定電壓為：

(UB1)O=(UB1)OMIN÷0.9

(UB1)O=16.67V÷0.9=18.5V

當(dāng)電網(wǎng)電壓上升+10%時(shí)，變壓器B1的輸出功率最大。這時(shí)穩(wěn)壓電源輸出的最大電流(IO)MAX為500mA。此時(shí)變壓器次級(jí)電壓(UB1)OMAX為：

(UB1)OMAX=(UB1)O&TImes;1.1

(UB1)OMAX=18.5V&TImes;1.1=20.35V

變壓器B1的設(shè)計(jì)功率為：

PB1=(UB1)OMAX&TImes;(IO)MAX

PB1=20.35V&TImes;500mA=10.2VA

為保證變壓器留有一定的功率余量，確定變壓器B1的額定輸出電壓為18.5V，額定功率為12VA。實(shí)際購(gòu)買(mǎi)零件時(shí)如果沒(méi)有輸出電壓為18.5V的變壓器可以選用輸出電壓為18V或以上的變壓器。當(dāng)選用較高輸出電壓的變壓器時(shí)，后面各部分電路的參數(shù)需要重新計(jì)算，以免由于電壓過(guò)高造成元件損壞。

4、整流部分

這一部分主要計(jì)算整流管的最大電流(ID1)MAX和耐壓(VD1)RM。由于四個(gè)整流管D1～D4參數(shù)相同，所以只需要計(jì)算D1的參數(shù)。

根據(jù)第二章《常用整流濾波電路計(jì)算表》可知，整流管D1的最大整流電流為：

(ID1)MAX=0.5×IO

(ID1)MAX=0.5×500mA=0.25A

考慮到取樣和放大部分的電流，可選取最大電流(ID1)MAX為0.3A。

整流管D1的耐壓(VD1)RM即當(dāng)市電上升10%時(shí)D1兩端的最大反向峰值電壓為：

(VD1)RM≈1.414×(UB1)OMAX=1.414×1.1×(UB1)O≈1.555×(UB1)O

(VD1)RM≈1.555×18.5V≈29V

得到這些參數(shù)后可以查閱有關(guān)整流二極管參數(shù)表，這里我們選擇額定電流1A，反向峰值電壓50V的IN4001作為整流二極管。

5、濾波部分

這里主要計(jì)算濾波電容的電容量C1和其耐壓VC1值。

根據(jù)根據(jù)第二章濾波電容選擇條件公式可知濾波電容的電容量為(3-5)×0.5×T÷R，一般系數(shù)取5，由于市電頻率是50Hz，所以T為0.02S，R為負(fù)載電阻。

當(dāng)最不利的情況下，即輸出電壓為15V，負(fù)載電流為500mA時(shí)：

C1=5×0.5×T÷(UO÷IO)

C1=5×0.5×0.02S÷(15V÷0.5A)≈1666μF

當(dāng)市電上升10%時(shí)整流電路輸出的電壓值最大，此時(shí)濾波電容承受的最大電壓為：

VC1=(UB1)OMAX=20.35V

實(shí)際上普通電容都是標(biāo)準(zhǔn)電容值，只能選取相近的容量，這里可以選擇2200μF的鋁質(zhì)電解電容。耐壓可選擇25V以上，一般為留有余量并保證長(zhǎng)期使用中的安全，可將濾波電容的耐壓值選大一點(diǎn)，這里選擇35V。

6、調(diào)整部分

調(diào)整部分主要是計(jì)算調(diào)整管T1和T2的集電極-發(fā)射極反向擊穿電壓(BVT1)CEO，最大允許集電極電流(IT1)CM，最大允許集電極耗散功率(PT1)CM。

在最不利的情況下，市電上升10%，同時(shí)負(fù)載斷路，整流濾波后的出電壓全部加到調(diào)整管T1上，這時(shí)調(diào)整管T1的集電極-發(fā)射極反向擊穿電壓(BVT1)CEO為：

(BVT1)CEO=(UB1)OMAX=20.35V

考慮到留有一定余量，可取(BVT1)CEO為25V。

當(dāng)負(fù)載電流最大時(shí)最大允許集電極電流(IT1)CM為：

(IT1)CM=IO=500mA

考慮到放大取樣電路需要消耗少量電流，同時(shí)留有一定余量，可取(IT1)CM為600mA。

這樣大允許集電極耗散功率(PT1)CM為：

(PT1)CM=((UB1)OMAX-UOMIN)×(IT1)CM

(PT1)CM=(20.35V-6V)×600mA=8.61W

考慮到留有一定余量，可取(PT1)CM為10W。

查詢(xún)晶體管參數(shù)手冊(cè)后選擇3DD155A作為調(diào)整管T1。該管參數(shù)為：PCM=20W，ICM=1A，BVCEO≥50V，完全可以滿(mǎn)足要求。如果實(shí)在無(wú)法找到3DD155A也可以考慮用3DD15A代替，該管參數(shù)為：PCM=50W，ICM=5A，BVCEO≥60V。

選擇調(diào)整管T1時(shí)需要注意其放大倍數(shù)β≥40。

調(diào)整管T2各項(xiàng)參數(shù)的計(jì)算原則與T1類(lèi)似，下面給出各項(xiàng)參數(shù)的計(jì)算過(guò)程。

(BVT2)CEO=(BVT1)CEO=(UB1)OMAX=20.35V

同樣考慮到留有一定余量，取(BVT2)CEO為25V。

(IT2)CM=(IT1)CM÷βT1

(IT2)CM=600mA÷40=15mA

(PT2)CM=((UB1)OMAX-UOMIN)×(IT2)CM

(PT2)CM=(20.35V-6V)×15mA=0.21525W

考慮到留有一定余量，可取(PT2)CM為250mW。

查詢(xún)晶體管參數(shù)手冊(cè)后選擇3GD6D作為調(diào)整管T2。該管參數(shù)為：PCM=500mW，ICM=20mA，BVCEO≥30V，完全可以滿(mǎn)足要求。還可以采用9014作為調(diào)整管T2，該管參數(shù)為：PCM=450mW，ICM=100mA，BVCEO≥45V，也可以滿(mǎn)足要求。

選擇調(diào)整管T2時(shí)需要注意其放大倍數(shù)β≥80。

則此時(shí)T2所需要的基極驅(qū)動(dòng)電流為：

(IT2)MAX=(IT2)CM÷βT1=15mA÷80=0.1875mA

7、基準(zhǔn)電源部分

基準(zhǔn)電源部分主要計(jì)算穩(wěn)壓管D5和限流電阻R2的參數(shù)。

穩(wěn)壓管D5的穩(wěn)壓值應(yīng)該小于最小輸出電壓UOMIN，但是也不能過(guò)小，否則會(huì)影響穩(wěn)定度。這里選擇穩(wěn)壓值為3V的2CW51，該型穩(wěn)壓管的最大工作電流為71mA，最大功耗為250mW。為保證穩(wěn)定度，穩(wěn)壓管的工作電流ID5應(yīng)該盡量選擇大一些。而其工作電流ID5=(IT3)CE+IR2，由于(IT3)CE在工作中是變化值，為保證穩(wěn)定度取IR2>>(IT3)CE，則ID5≈IR2。

這里初步確定IR2MIN=8mA，則R2為：

R2=(UOMIN-UD5)÷IR2MIN

R2=(6V-3V)÷8mA=375Ω

實(shí)際選擇時(shí)可取R2為390Ω

當(dāng)輸出電壓UO最高時(shí)，IR2MAX為：

IR2MAX=UOMAX÷R2

IR2MAX=15V÷390≈38.46mA

這時(shí)的電流IR2MAX小于穩(wěn)壓管D5的最大工作電流，可見(jiàn)選擇的穩(wěn)壓管能夠安全工作。

8、取樣部分

取樣部分主要計(jì)算取樣電阻R3、R4、R5的阻值。

由于取樣電路同時(shí)接入T3的基極，為避免T3基極電流IT3B對(duì)取樣電路分壓比產(chǎn)生影響，需要讓IT3B>>IR3。另外為了保證穩(wěn)壓電源空載時(shí)調(diào)整管能夠工作在放大區(qū)，需要讓IR3大于調(diào)整管T1的最小工作電流(IT1)CEMIN。由于3DD155A最小工作電流(IT1)CEMIN為1mA，因此取IR3MIN=10mA。則可得：

R3+R4+R5=UOMIN÷IR3MIN

R3+R4+R5=6V÷10mA=600Ω

當(dāng)輸出電壓UO=6V時(shí)：

UD5+(UT3)BE=(R4+R5)÷(R3+R4+R5)×UO

(R4+R5)=(UD5+(UT3)BE)×(R3+R4+R5)÷UO

(R4+R5)=(3V+0.7V)×600Ω÷6V=370Ω

當(dāng)輸出電壓UO=15V時(shí)：

UD5+(UT3)BE=R5÷(R3+R4+R5)×UO

R5=(UD5+(UT3)BE)×(R3+R4+R5)÷UO

R5=(3V+0.7V)×600Ω÷15V=148Ω

實(shí)際選擇時(shí)可取R5為150Ω。這樣R4為220Ω，R3為230Ω。但實(shí)際選擇時(shí)可取R3為220Ω。

9、放大部分

放大部分主要是計(jì)算限流電阻R1和比較放大管T3的參數(shù)。由于這部分電路的電流比較小，主要考慮T3的放大倍數(shù)β和集電極-發(fā)射極反向擊穿電壓(BVT1)CEO。

這里需要T3工作在放大區(qū)，可通過(guò)控制T3的集電極電流(IT3)C來(lái)達(dá)到。而(IT3)C是由限流電阻R1控制，并且有：

IR1=(IT3)C+(IT2)B

一方面，為保證T1能夠滿(mǎn)足負(fù)載電流的要求，要求滿(mǎn)足IR1>(IT2)B;另一方面，為保證T3穩(wěn)定工作在放大區(qū)，以保證電源的穩(wěn)定度，其集電極電流(IT3)C不能太大。

這里可以選IR1為1mA，當(dāng)輸出電壓最小時(shí)，則R1為：

R1=((UB1)O-UO-(UT1)BE-(UT2)BE)÷IR1

R1=(15V-6V-0.7V-0.7V)÷1mA=7.6KΩ

實(shí)際選擇時(shí)可取R1為7.5 KΩ。

當(dāng)輸出電壓最大時(shí)，IR1為：

IR1=((UB1)O-UO-(UT1)BE-(UT2)BE)÷R1

IR1=(15V-6V-0.7V-0.7V)÷7.5 KΩ≈1.013mA

可見(jiàn)當(dāng)輸出電壓最大時(shí)IR1上升幅度僅1%，對(duì)T3工作點(diǎn)影響不大，可滿(mǎn)足要求。

由于放電電路的電流并不大，各項(xiàng)電壓也都小于調(diào)整電路，可以直接選用3GD6D或9014作為放大管T3。

10、其他元件

在T2的基極與地之間并聯(lián)有電容C2，此電容的作用是為防止發(fā)生自激振蕩影響電路工作的穩(wěn)定性，一般可取0.01μF/35V。在電源的輸出端并聯(lián)的電容C3是為提高輸出電壓的穩(wěn)定度，特別對(duì)于瞬時(shí)大電流可以起到較好的抑制作用，可選470μF/25V鋁電解電容。

10、總結(jié)

通過(guò)前面的計(jì)算，已經(jīng)得到了所有元件的參數(shù)?？梢詫⑦@些參數(shù)標(biāo)注到圖4-3-1中，這樣就得到完整的串聯(lián)負(fù)反饋穩(wěn)壓電源電路圖，見(jiàn)圖4-3-2。這里計(jì)算的其實(shí)都還只是初步的參數(shù)，實(shí)際組裝完畢后應(yīng)該仔細(xì)測(cè)量電源的各項(xiàng)指標(biāo)是否符合要求，各部分元件工作是否正常。如果發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況作出調(diào)整。根據(jù)調(diào)整的結(jié)果來(lái)修正原理圖中的電路參數(shù)，最終完成穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)。

 

四、串聯(lián)穩(wěn)壓電源的改進(jìn)措施 前面介紹的串聯(lián)負(fù)反饋穩(wěn)壓電源只是一種基本的穩(wěn)壓電路，實(shí)際使用中的穩(wěn)壓電源可能會(huì)有各種各樣的特殊要求。有些要求更高的電壓穩(wěn)定度，有些要求更大的輸出電流能力，有些要求有短路保護(hù)。這樣就需要針對(duì)不同的要求對(duì)前面介紹的電路進(jìn)行改進(jìn)。下面就對(duì)串聯(lián)負(fù)反饋穩(wěn)壓電源的各種改進(jìn)措施進(jìn)行介紹。

1、改善穩(wěn)定度

一般改善穩(wěn)定度的方法有：使用恒流源負(fù)載、增加電壓放大部分的級(jí)數(shù)、采用輔助的穩(wěn)定電源、增加補(bǔ)償電路等方法。

使用恒流源負(fù)載

由于串聯(lián)負(fù)反饋穩(wěn)壓電路是通過(guò)輸出電壓的變化量，經(jīng)放大后來(lái)調(diào)節(jié)調(diào)整管的管壓降達(dá)到穩(wěn)壓的目的。當(dāng)放大倍數(shù)越高，電源的穩(wěn)定度就越高。對(duì)于三極管放大器，當(dāng)集電極電阻越大同時(shí)輸入電阻越小時(shí)，放大倍數(shù)就越大。但集電極電阻過(guò)大會(huì)造成集電極電流過(guò)小，會(huì)造成輸入電阻增大。為解決這個(gè)矛盾，可以使用恒流源負(fù)載代替集電極電阻。

圖4-4-1是一種使用三極管恒流源的穩(wěn)壓電路。圖中虛線框內(nèi)的T4、D2、R6、R7組成恒流源電路，作為T(mén)3發(fā)射極負(fù)載。

 

圖4-4-2是使用恒流二極管作為恒流源的穩(wěn)壓電路。恒流二極管一種能在比較寬的電壓范圍內(nèi)提供恒定電流的半導(dǎo)體器件。由于具有直流等效電阻低、交流動(dòng)態(tài)阻抗高、穩(wěn)定系數(shù)小、直流電壓降可調(diào)的優(yōu)點(diǎn)。因此可用于代替圖4-4-1中的三極管恒流源。

 

圖4-4-3是使用場(chǎng)效應(yīng)管作為恒流源的串聯(lián)負(fù)反饋穩(wěn)壓電路。由于結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管具有類(lèi)似恒流二極管的特性，當(dāng)漏極D接到整流濾波后的電壓，柵極G與源極S連接后接到放大管T3的集電極時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)管就成了放大管T3的集電極恒流源負(fù)載。

 

增加電壓放大部分的級(jí)數(shù)

由于當(dāng)放大電路的放大倍數(shù)越高時(shí)，電源的穩(wěn)定度就越高。一般單管放大電路的放大倍數(shù)有限，可以采用增加放大電路級(jí)數(shù)的方法來(lái)提高放大倍數(shù)，這樣也可以大大提高電源的穩(wěn)定度。不過(guò)增加放大電路的級(jí)數(shù)后，電路更容易產(chǎn)生自激振蕩，在設(shè)計(jì)放大電路時(shí)需要采取手段避免電路產(chǎn)生自激。由于增加電壓放大級(jí)數(shù)不可避免的增加了電路的復(fù)雜程度，一般分離元件制作的穩(wěn)壓電源中較少使用此方法。

采用輔助的穩(wěn)定電源

在基本形式的串聯(lián)負(fù)反饋穩(wěn)壓電路中，放大管T3的集電極電路R1直接連接到經(jīng)整流濾波后的電壓上。由于這個(gè)電壓不是穩(wěn)定的電壓，當(dāng)其發(fā)生變化時(shí)，其變化量會(huì)加到調(diào)整管的基極，進(jìn)而影響輸出電壓穩(wěn)定度?？梢酝ㄟ^(guò)將R1接入到一個(gè)穩(wěn)定電壓的方法來(lái)避免這種影響。圖4-4-2中，D2、R6組成輔助穩(wěn)壓電源，負(fù)責(zé)向R1提供穩(wěn)定的電壓。這種形式的穩(wěn)壓電路通常用在大輸出電流的穩(wěn)壓電源中，可以顯著提高電源的穩(wěn)定度。

 

增加補(bǔ)償電路

由于串聯(lián)負(fù)反饋穩(wěn)壓電路是通過(guò)輸出電壓的變化量來(lái)控制穩(wěn)定度，那么可以直接使用輸入電壓的波動(dòng)或者負(fù)載電流的波動(dòng)來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償控制，理想狀態(tài)下可以達(dá)到補(bǔ)償效果正好等于輸出電壓的變化量。但由于補(bǔ)償量的計(jì)算比較復(fù)雜，實(shí)際電路中受各種因素影響，補(bǔ)償效果也難以達(dá)到要求。一般較少采用此方法，多為針對(duì)特定電路采取的臨時(shí)措施。