- 學習直流穩(wěn)壓電源電路
- 對穩(wěn)壓電源的要求
- 用復合管做調(diào)整管的穩(wěn)壓電源
- 加裝保護電路
穩(wěn)壓電源一般由變壓器、整流器和穩(wěn)壓器三大部分組成。變壓器把市電交流電壓變?yōu)樗枰牡蛪航涣麟姟Ｕ髌靼呀涣麟娮優(yōu)橹绷麟姟＝?jīng)濾波后，穩(wěn)壓器再把不穩(wěn)定的直流電壓變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓輸出。
一、穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標及對穩(wěn)壓電源的要求
穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標可以分為兩大類：一類是特性指標，如輸出電壓、輸出電濾及電壓調(diào)節(jié)范圍；另一類是質(zhì)量指標，反映一個穩(wěn)壓電源的優(yōu)劣，包括穩(wěn)定度、等效內(nèi)阻（輸出電阻）、紋波電壓及溫度系數(shù)等。對穩(wěn)壓電源的性能，主要有以下四個萬面的要求
1．穩(wěn)定性好
當輸入電壓Usr (整流,濾波的輸出電壓)在規(guī)定范圍內(nèi)變動時，輸出電壓Usc 的變化應(yīng)該很小一般要求。
由于輸入電壓變化而引起輸出電壓變化的程度，稱為穩(wěn)定度指標，常用穩(wěn)壓系數(shù)S 來表示：S的大小，反映一個穩(wěn)壓電源克服輸入電壓變化的能力。在同樣的輸入電壓變化條件下，S越小，輸出電壓的變化越小，電源的穩(wěn)定度越高。通常S約為
。
2.輸出電阻小
負載變化時（從空載到滿載），輸出電壓Usc ，應(yīng)基本保持不變。穩(wěn)壓電源這方面的性能可用輸出電阻表征。
輸出電阻（又叫等效內(nèi)阻）用rn 表示，它等于輸出電壓變化量和負載電流變化量之比
。 rn 反映負載變動時，輸出電壓維持恒定的能力，rn 越小，則Ifz 變化時輸出電壓的變化也越小。性能優(yōu)良的穩(wěn)壓電源，輸出電阻可小到1歐，甚至0．01歐。
3.電壓溫度系數(shù)小
當環(huán)境溫度變化時，會引起輸出電壓的漂移。良好的穩(wěn)壓電源，應(yīng)在環(huán)境溫度變化時，有效地抑制輸出電壓的漂移，保持輸出電壓穩(wěn)定，輸出電壓的漂移用溫度系數(shù)KT來表示.
4.輸出電壓紋波小
所謂紋波電壓，是指輸出電壓中50赫或100赫的交流分量，通常用有效值或峰值表示。經(jīng)過穩(wěn)壓作用，可以使整流濾波后的紋波電壓大大降低，降低的倍數(shù)反比于穩(wěn)壓系數(shù)S 。
上節(jié)介紹的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路，用做一種簡單的穩(wěn)壓電源，可以滿足一般無線電愛好者的需要。但是，這種電源還有許多“天生的”缺陷，要提高對性能的要求，就必須再做一些改進。從以下四個右面對它的性能加以改善，便可做成一臺有實用價值的穩(wěn)壓電源了。這就是：增加放大環(huán)節(jié)，提高穩(wěn)定性，使輸出電壓可調(diào)；用復合管做調(diào)整管，使輸出電流增大；增加保護電路，使電源工作安全可靠。
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二、帶有放大環(huán)節(jié)的穩(wěn)壓電源
輸出電壓的變化量△Usc 是很微弱的，它對調(diào)整管的控制作用也很弱，因此穩(wěn)壓效果不夠好，帶有放大環(huán)節(jié)的穩(wěn)壓電源，就是在電路中增加一個直流放大器，把微弱的輸出電壓變化量先加以放大,再去控制調(diào)整管，從而提高對調(diào)整管的控制作用，使穩(wěn)壓電源的穩(wěn)定性能得到改善。圖5-22 是帶有放大環(huán)節(jié)的穩(wěn)壓電源電路。
。從電路路中可以看出，當輸出電壓Usc 下降的時候，通過R1 、R2組成的分壓電路的作用，BG2 的基極電位Ub2也下降了。由于基準電壓UW 使BG2 的發(fā)射極電位保持不變，Ubc2 ：＝Ub2，一UW隨之減小。于是BG2 集電極電流Ic：減小，Uc2增高，即BG1 的基極電位Ub1增高，使Icl增加，管壓降Uce1減小，從而導致輸出電壓Usc 保持基本穩(wěn)定。BG2 的放大倍數(shù)越大，調(diào)整作用就越強，輸出電壓就越穩(wěn)定。
如果輸出電壓Usc 增高時，同樣道理，又會通過反饋作用使Usc 減小，保持輸出電壓基本不變。
下面談?wù)劯髟倪x取原則。前面已經(jīng)提到，Rc是放大級的負載電阻，又相當于調(diào)整管的偏置電阻。Rc大，放大倍數(shù)大，有利于提高穩(wěn)壓器指標，但Rc過大會使BG2 和調(diào)整管電流太小，限制了負載電流和調(diào)整范圍。通常Rc根據(jù)下列公式選取：
Usrmin 為整流輸出的最小電壓。Ic2可取1～3毫安。穩(wěn)壓管DW的穩(wěn)定電壓Uw，選擇范圍比較寬，只要不使BG2 飽和（即Uw比Usc 低2伏以下）均可。Uw取得大，取樣電壓可大些，有利于提高穩(wěn)壓性能。限流電阻R3通過的電流I3，應(yīng)該等于DW的穩(wěn)定電流，那應(yīng)滿足下述關(guān)系：
輸入電壓Usr 應(yīng)大于輸出電壓Usc 3～8伏。Usr 過小，調(diào)整管容易飽和而起不到調(diào)整作用；Usr 過大，則增加管子耗損，并浪費功率。整流紋波小的，Usr 可取低些；紋波大的，Usr 應(yīng)取高些。調(diào)整管BG1 的β值要盡量大，為此可以使用復倉管。調(diào)整管的功耗也要足夠大，應(yīng)滿足下式要求：Usrmax 為電網(wǎng)電壓最高時的整流輸出電壓。
放大管BG2 也要選用β值大的管子，以增強對調(diào)整管的控制作用，使輸出的更穩(wěn)定。在Usc 較大的穩(wěn)壓電路中，還應(yīng)注意BG2 所能承受的反向電壓，應(yīng)選取
的晶體管。分壓電阻（R1＋R2）要適當小些，以提高電路性能。通常取流過分壓電阻的電流大于放大管基極電流的5-10倍。分壓比決定于輸出電壓Usc 和參考電壓Uw，由下式?jīng)Q定：
一般可先選定R1 或R2，再通過計算調(diào)整另外一只電阻器，分壓比要選得大些，一般選0．5～0．8。三、輸出電壓可調(diào)的穩(wěn)壓電源
從上面電路可以看到，輸出電壓與基準電壓之間的關(guān)系，是由分壓電路來“調(diào)配”的。在基準電壓一定的情況下，改變分壓比，就可以在一定范圍里改變輸出電壓。在R1與R2之間加接一個電位器W（見圖5- 23），便可以實現(xiàn)輸出電壓在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。
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四、用復合管做調(diào)整管的穩(wěn)壓電源
在穩(wěn)壓電源中，負載電流Ifz 要流過調(diào)整管，輸出大電流的電源必須使用大功率的調(diào)整管，這就要求有足夠大的電流供給調(diào)整管的基極，而比較放大電路供不出所需要的大電流，另一方面，調(diào)整管需要有較高的電流放大倍數(shù)，才能有效地提高穩(wěn)壓性能，但是大功率管一般電流放大倍數(shù)都不高。解決這些矛盾的辦法，是給原有的調(diào)整管再配上一個或幾個“助手”，組成復合管。用復合管做調(diào)整管的穩(wěn)壓電源電路如圖5一24所示。
R7的數(shù)值，可近似由下式?jīng)Q定：
在穩(wěn)壓電路中，要采取短路保護措施，才能保證安全可靠地工作。普通保險絲熔斷較慢，用加保險絲的辦法達不到保護作用，而必須加裝保護電路。
保護電路的作用是保護碉整管在電路短路、電流增大時不被燒毀。其基本方法是，當輸出電流超過某一致值時，使調(diào)整管處于反向偏置狀態(tài)，從而截止，自動切斷電路電流。
圖5－26是三極管保護電路。由三極管BG2 和分壓電阻R4、R5組成。電路正常工作時，通過R4與R5的壓作用，使得BG2 的基極電位比發(fā)射極電位高，發(fā)射結(jié)承受反向電壓。于是BG2 處于截止狀態(tài)（相當于開路），對穩(wěn)壓電路沒有影響。當電路短路時，輸出電壓為零，BG2 的發(fā)射極相當于接地，則BG2 處于飽和導通狀態(tài)（相當于短路），從而使調(diào)整管BG1 基極和發(fā)射極近于短路，而處于截止狀態(tài)，切斷電路電流，從而達到保護目的。
