串联反馈型晶体管稳压电路解析分析方法
串联型稳压电路分析及调整管的选择
串联型稳压电路分析及调整管的选择摘要：串联型直流稳压电源是一种应用较为广泛的电源，文章详细叙述了串联型直流稳压电源的组成、工作原理、工程设计和实际应用中调整管的选择原则及具体参数计算方法。
关键词：串联；稳压电路；分析；调整管；选择串联型直流稳压电源是一种应用较为广泛的电源，图1是输出电压可调的典型串联直流稳压电源电路，它由电压调整、比较放大、基准电压、取样电路等组成。
图1 串联型直流稳压电源电路原理图一、电路组成与工作原理1．电路组成。
串联型直流稳压电源的稳压电路由四部分组成。
（1）取样电路R1、R2和W电阻分压器组成取样电路。
取样电路与负载并联，通过取样电路可以反映U0的变化，因为反馈电压Uf与输出电压U0有关。
反馈电压Uf取出后送到放大单元，改变电位器W的滑动端子可以调节输出电压U0的大小。
（2）基准电压限流电阻R3与稳压管Dz组成基准单元。
Dz两端电压UDZ作为整个稳压电路自动调整和比较的基准电压。
（3）比较放大电路晶体管T2组成放大电路。
它将采样所得的反馈电压Uf与基准电压UDZ比较后加在T2的输入端，即UBE2=Uf-UDZ经T2放大后控制调整管T1输入端的电位。
R4是T2的集电极负载电阻，同时也是调整管T1的偏置电阻。
（4）电压调整T1是电压调整管，它是整个稳压电路的核心器件，利用T2输出电压的变化量来控制T1的基极电流的变化，进而控制T1的管压降UCE1的变化，自动控制U0值维持稳定。
2．电路工作原理。
对于电路的稳压过程，从电网电压的波动和负载电流的变化这两个方面来加以分析。
（1）当输入电压Ui上升时，输出电压U0也上升，电路将发生如下变化：取样电路从输出电压中取样，使T2基极电位UB2上升，因稳压管Dz的作用使T2发射极电位UE2保持不变，则T2发射结正向偏置电压UBE2上升，使T2基极电流Ib2增加，T2集电极电流IC2也增加，使T2集、射电压UCE2下降，即T1基极电位UB1下降，使T1发射结正向偏置电压UBE1下降，T1基极电流Ib1下降，使T1的c、e极间电压UCE1增加，从而使输出电压U0下降，因为U0=Ui- UCE1，所以输出电压U0会趋于稳定。
模拟电子技术模电之串联反馈稳压电路讲解
例
VI A ＋ D3 ～220V 50Hz v1 D1 DZ2 R1 T1 v2 ＋C 2000μF R0 D4 D2 － DZ1 E ＋ A － C D T2 R2 R3 300Ω ＋C RP 1000μF 300Ω R4 300Ω － T3 B ＋
RL VO
例
（类似习题10.2.3） （1）设变压器副边电压的有效值V2＝20 V，求VI
10.1.2 滤波电路
VL 随负载电流的变化
Tr a D4 D1
VL
2 V2
C 型滤波
v1
v2
b
D3 D2
S2 + C
S1 RL
+
0.9V2 纯电阻负载 O IL
vL
end
10.2 串联反馈式稳压电路
10.2.1 稳压电源质量指标 10.2.2 串联反馈式稳压电路工作原理 10.2.3 三端集成稳压器
VI A ＋ D3 ～220V 50Hz v1 D1 DZ2 R1 T1 v2 ＋C 2000μF R0 D4 D2 － DZ1 E ＋ A － C D T2 R2 R3 300Ω ＋C RP 1000μF 300Ω R4 300Ω － T3 B ＋
RL VO
例
解：
（1）设变压器副边电压的有效值V2＝20 V，求VI＝？说明电路中T1、
整流电路 vR
滤波电路 vF
稳压电路 VO
vR t t
vF t
VO t
各部分功能 变压器：降压 整流：交流变脉动直流 滤波：滤除脉动
稳压： 进一步消除纹波，提高电压的稳定性和带载能力 end
10.1 小功率整流滤波电路
10.1.1 单相桥式整流电路
10.1.2 滤波电路
晶体管稳压电路
晶体管稳压电路
晶体管稳压电路是一种用晶体管组成的电路，用于稳定输出电压。
它通常由一个晶体管、一个二极管和几个电阻组成。
常见的晶体管稳压电路有两种类型：串联稳压电路和并联稳压电路。
1.串联稳压电路（也称为基准电压稳压电路）：它使用一个晶体管作为一个可变电阻，通过负反馈的原理来稳定输出电压。
当输入电压上升时，通过调节晶体管的电阻，输出电压将下降，从而保持在一个较稳定的水平。
常见的串联稳压电路有基准二极管稳压器（例如，Zener二极管稳压器）和传统电流源稳压器（例如，穆斯堡尔电源）。
2.并联稳压电路（也称为电流限制稳压电路）：它使用晶体管和电阻组成一个负反馈回路，通过限制输出电流来稳定输出电压。
当输入电压增加时，输出电流增加，并通过电阻来产生一个反馈信号，使晶体管逐渐关闭，进而限制输出电流和稳定输出电压。
一种常见的并联稳压电路是电流源稳压器，它通常由一个晶体管、一个电流源和几个电阻组成。
晶体管稳压电路在电子设备中广泛应用，用于稳定电源电压，以确保电子元器件在合适的工作范围内运行。
这些电路对于许多应用，如电子设备、通信系统、工业控制和自动化等，都起到了关键的作用。
晶体管稳压电源
新课负载与起调整作用的三极管相串联，故称串联型稳压电路。
NPN 型，相当于一只受基极电流控制的可变电位器，利用其电压的变化来实现．工作原理假定输出电压O V 由于某种原因升高，因Z V 是稳定值，所以三极管的BE V 减小，三极管集—射电压CE V 增大，由于O V =1V CE V ，因而抑制了输出电压升高，使其趋于稳定。
稳压过程可表示为↑→BE V ↓→B I ↓→CE V ↑→O V ↓若输出电压因某种原因下降时，其变化过程与此相反。
．稳压电路工作条件稳压管Z V 的稳定是保证输出电压稳定的前提。
可将串联型稳压电路改成典型射极输出器的电路，如图（b ）所示。
具有放大环节的串联型可调稳压电路 串联型可调稳压电源方框图如图（a ）所示。
．电路及各元件作用 电路如图（b ）所示。
组成：调整部分（调整管1V ）、取样电路（1R 、2R 、P R 组成分压器）、基准环节Z VD 和3R 组成的稳压电路）、比较放大级（放大管2V 等）。
图2．稳压原理 （1）当电网电压升高或L R 增大时 稳压过程为：I V ↑→O V ↑→B2V ↑→BE2V ↑→B2I ↑→C2I ↑→B1V ↓→B1I ↓→CE1V ↑→O V ↓可概括为O V ↑→CE1V ↑→O V ↓（2）当电网电压下降或负载变重时稳压过程为：I V ↓→O V ↓→B2V ↓→BE2V ↓→B2I ↓→C2I ↓→C2V ↑→B1I ↑→E1I ↑→CE1V ↓（L R ↓） O V ↑可概括为7.1.3 提高串联型稳压电路性能的措施1．提高稳定度的措施．提高温度稳定性的措施）温度温度变化会使比较放大管的集电极电流和射极电流发生变化，电压输出电压将随温度的变化发生漂移。
）措施采用能够抑制温漂的差分放大电路，如图所示。
产生基准电压的稳压二极管接在2V 的基极，取样电压接3V 基极，差分放大器对两管基极电压之差进行放大，完成稳压功能。
4R 为两管的公共电阻，抑制了温度对差分保护电路 ．限流式保护电路）功能当输出电流超过额定值时，保护电路开始动作，使输出电流限制在一定的范围内。
直流稳压电源串联型晶体管稳压电源实训指导
直流稳压电源(Ⅰ)串联型晶体管稳压电源实训指导（特别提醒：实验电路图中可能存在有的元器件数值与实验电路板中的不相同，实验时应以实验电路板中的为准。
另外，由于元器件老化、湿度变化、温度变化等诸多因素的影响所致，实验电路板中所标的元器件数值也可能与元器件的实际数值不一致。
有的元器件虽然已经坏了，但仅凭肉眼看不出来。
因此，在每次实验前，应该先对元器件（尤其是电阻、电容、三极管）进行单个元件的测量（注意避免与其它元器件或人体串联或并联在一块测量）。
并记下元器件的实际数值。
否则，实验测得的数值与计算出的数值可能无法进行科学分析。
）一．实验目的1．研究单相桥式整流、电容滤波电路的特性。
2．掌握串联型晶体管稳压电源主要技术指标的测试方法。
二．实验原理电子设备一般都需要直流电源供电。
这些直流电除了少数直接利用干电池和直流发电机外，大多数是采用把交流电(市电)转变为直流电的直流稳压电源。
u u ut t t t t图14—1直流稳压电源由电源变压器、整流、滤波和稳压电路四部分组成，其原理框图如图14—1所示。
电网供给的交流电压u1(220V，50H Z)经电源变压器降压后，得到符合电路需要的交流电压u1，然后由整流电路变换成方向不变、大小随时间变化的脉动电压u3，再用滤波器滤去其交流分量，就可得到比较平直的直流电压u r。
但这样的直流输出电压，还会随交流电网电压的波动或负载的变化而变化。
在对直流供电要求较高的场合，还需要使用稳压电路，以保证输出直流电压更加稳定。
图14—2图14—2是由分立元件组成的串联型稳压电源的电路图。
其整流部分为单相桥式整流、电容滤波电路。
稳压部分为串联型稳压电路，它由调整元件(晶体管V1 )比较放大器V3、R1，取样电路R4、R5、RP，基准电压R2、VST和过流保护电路V3管及电阻等组成。
整个稳压电路是一个具有电压串联负反馈的闭环系统，其稳压过程为：当电网电压波动或负载变动引起输出直流电压发生变化时，取样电路取出输出电压的一部分送入比较放大器，并与基准电压进行比较，产生的误差信号经V 2放大后送至调整V 1的基极，使调整管改变其管压降，以补偿输出电压的变化，从而达到稳定输出电压的目的。
晶体管串联稳压电路工作原理是
晶体管串联稳压电路工作原理是引言：稳压电路是电子电路中常见的一种电路，其作用是在输入电压发生波动时，输出电压保持稳定。
晶体管串联稳压电路是一种常用的稳压电路，本文将介绍晶体管串联稳压电路的工作原理及其应用。
一、晶体管的基本原理晶体管是一种半导体器件，由P型、N型半导体材料组成。
它具有三个引脚，分别是发射极（Emitter）、基极（Base）和集电极（Collector）。
晶体管的工作原理是基于PN结的导电特性。
当晶体管的基极-发射极间的电压大于某个阈值时，PN结会呈现正向偏置。
此时，电子从N型半导体注入到P型半导体中，同时空穴从P型半导体注入到N型半导体中，形成电流。
这个过程被称为晶体管的放大作用。
二、晶体管串联稳压电路的工作原理晶体管串联稳压电路是一种基于晶体管的负反馈电路。
它由两个晶体管和若干个电阻组成。
在晶体管串联稳压电路中，一个晶体管被称为调整管（Adjusting Transistor），另一个晶体管被称为参考管（Reference Transistor）。
调整管的基极通过一个电阻与输入电压相连，调整管的发射极通过一个电阻与输出电压相连。
参考管的发射极通过一个电阻与输出电压相连，参考管的基极通过一个电阻与参考电压相连。
当输入电压发生波动时，调整管的工作状态也会发生变化。
调整管的发射极电压变化将导致参考管的工作状态发生变化，从而调整输出电压，使其保持稳定。
三、晶体管串联稳压电路的应用晶体管串联稳压电路在电子设备中有着广泛的应用。
它可以用于电源电压稳定，保护其他电子元件免受电压波动的影响。
例如，晶体管串联稳压电路可以用于手机充电器中。
当输入电压波动时，稳压电路可以使输出电压保持稳定，保护手机免受电压波动的损害。
晶体管串联稳压电路还可以用于电子仪器的电源稳定。
在实验室中，各种电子仪器需要稳定的电源供电，以确保实验结果的准确性和可靠性。
晶体管串联稳压电路可以起到稳定电源电压的作用，为实验仪器提供稳定的工作条件。
串联稳压电路的分析
一、简易串联稳压电源1、原理分析图4－1－1是简易串联稳压电源，T1是调整管，D1是基准电压源，R1是限流电阻，R2是负载。
由于T1基极电压被D1固定在UD1，T1发射结电压（UT1）BE在T1正常工作时基本是一个固定值（一般硅管为0.7V，锗管为0.3V），所以输出电压UO＝UD1－（UT1）BE。
当输出电压远大于T1发射结电压时，可以忽略（UT1）BE，则UO≈UD1。
下面我们分析一下建议串联稳压电源的稳压工作原理：假设由于某种原因引起输出电压UO降低，即T1的发射极电压（UT1）E降低，由于UD1保持不变，从而造成T1发射结电压（UT1）BE上升，引起T1基极电流（IT1）B上升，从而造成T1发射极电流（IT1）E被放大β倍上升，由晶体管的负载特性可知，这时T1导通更加充分管压降（UT1）CE将迅速减小，输入电压UI更多的加到负载上，UO得到快速回升。
这个调整过程可以使用下面的变化关系图表示：UO↓→（UT1）E↓→UD1恒定→（UT1）BE↑→（IT1）B↑→（IT1）E↑→（UT1）CE↓→UO↑当输出电压上升时，整个分析过程与上面过程的变化相反，这里我们就不再重复，只是简单的用下面的变化关系图表示：UO↑→（UT1）E↑→UD1恒定→（UT1）BE↓→（IT1）B↓→（IT1）E↓→（UT1）CE↑→UO↓这里我们只分析了输出电压UO降低的稳压工作原理，其实输入电压UI降低等其他情况下的稳压工作原理都与此类似，最终都是反应在输出电压UO降低上，因此工作原理大致相同。
从电路的工作原理可以看出，稳压的关键有两点：一是稳压管D1的稳压值UD1 要保持稳定；二是调整管T1要工作在放大区且工作特性要好。
其实还可以用反馈的原理来说明简易串联稳压电源的工作原理。
由于电路是一个射极输出器，属于电压串联负反馈电路，电路的输出电压为UO＝（UT1）E≈（UT1）B，由于（UT1）B保持稳定，所以输出电压UO也保持稳定。
直流稳压电源─ 串联型晶体管稳压电源
附件2：参考资料参考资料1、实验十八直流稳压电源─串联型晶体管稳压电源一、实验目的1、研究单相桥式整流、电容滤波电路的特性。
2、掌握串联型晶体管稳压电源主要技术指标的测试方法。
二、实验原理电子设备一般都需要直流电源供电。
这些直流电除了少数直接利用干电池和直流发电机外，大多数是采用把交流电（市电）转变为直流电的直流稳压电源。
图18－1 直流稳压电源框图直流稳压电源由电源变压器、整流、滤波和稳压电路四部分组成，其原理框图如图18－1 所示。
电网供给的交流电压u1(220V,50Hz) 经电源变压器降压后，得到符合电路需要的交流电压u2，然后由整流电路变换成方向不变、大小随时间变化的脉动电压u3，再用滤波器滤去其交流分量，就可得到比较平直的直流电压uI。
但这样的直流输出电压，还会随交流电网电压的波动或负载的变动而变化。
在对直流供电要求较高的场合，还需要使用稳压电路，以保证输出直流电压更加稳定。
图18－2 是由分立元件组成的串联型稳压电源的电路图。
其整流部分为单相桥式整流、电容滤波电路。
稳压部分为串联型稳压电路，它由调整元件（晶体管T1）；比较放大器T2、R7；取样电路R1、R2、RW，基准电压DW、R3和过流保护电路T3管及电阻R4、R5、R6等组成。
整个稳压电路是一个具有电压串联负反馈的闭环系统，其稳压过程为：当电网电压波动或负载变动引起输出直流电压发生变化时，取样电路取出输出电压的一部分送入比较放大器，并与基准电压进行比较，产生的误差信号经T2放大后送至调整管T1的基极，使调整管改变其管压降，以补偿输出电压的变化，从而达到稳定输出电压的目的。
图18－2 串联型稳压电源实验电路由于在稳压电路中，调整管与负载串联，因此流过它的电流与负载电流一样大。
当输出电流过大或发生短路时，调整管会因电流过大或电压过高而损坏，所以需要对调整管加以保护。
在图18－2 电路中，晶体管T 3、R 4、R 5、R 6组成减流型保护电路。
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串联反馈型晶体管稳压电路解析分析方法的研究
时间：2009-02-24 15:45:23 来源：ednchina 作者：
1 串联反馈型晶体管稳压电路的计算模型
串联反馈型晶体管稳压电路中含有的元器件种类繁多，把他作为我们研究问题的对象，使得研究结果具有普遍性。
串联反馈型晶体管稳压电路如图1所示。
图中，Ui为电网电压经变压、整流、滤波后的输出电压值；VT1为调整管，VT2为放大管，VD为稳压管，内阻为r。
假设，VT1的参数为rbe1，β1；VT2的参数为rbe2，β2。
根据电路图可知电路有5个独立节点，输入为节点1，输出为节点5，其余节点按顺序标于图中。
根据放大电路导纳矩阵的建立方法，可以对此电路建立计算模型。
(1)首先去掉晶体管VT1和VT2，写出剩余部分电路的导纳矩阵。
(2)按电路中的实际编号，写出晶体管VT1和VT2的节点导纳矩阵。
(3)将YVT1，YVT2按他的元素所在的行、列位置"对号入座"地补入Y0中，得到串联反馈型晶体管稳压电路的节点导纳矩阵：
此导纳矩阵即是用来描述串联反馈型晶体管稳压电路的数学模型。
对于稳压电源而言，我们所关心的是稳压电源的输出电压是否恒定、输出电阻是否很小、稳压系数是否很小。
有了稳压电源的数学模型，下一步的问题就是如何对数学模型进行求解。
2串联反馈型晶体管稳压电路性能指标的求解
2.1 串联反馈型晶体管稳压电路性能指标的求解
对于直流稳压电路来说，可以假设有两个外加恒流源电流，分别记为Iω1和Iωn，方向以从外节点流入为正。
这样整个电路的方程组包括反映信号源和负载的方程各一个。
由于对外只有两个节点，可以用两个方程来描述，再考虑外加恒流源和支路电流关系的两个方程，总共6个方程来描述。
利用直流稳压电源的节点导纳矩阵，可以得到端口方程：
由于稳压电路有公共点，所以可以求得节点电压列向量：
式中，△为稳压电路节点导纳矩阵的行列式；△11为此导纳矩阵中位于第1行第1列的元素所对应的代数余子式；△n1为此导纳矩阵中位于第n行第1列的元素所对应的代
数余子式；△1n为此导纳矩阵中位于第1行第n列的元素所对应的代数余子式；△nn为此导纳矩阵中位于第n行第n列的元素所对应的代数余子式。
串联反馈型晶体管稳压电路解析分析方法的研究
时间：2009-02-24 15:45:23 来源：ednchina 作者：
有了三个方程就可以确定稳压电源的质量指标。
2.2稳压电源的稳压系数
2.3 确定稳压电源的输出电阻
求输出电阻时，负载应该开路(RL=∞)，输入端的信号源若为定势源时，视信号源处短路(Us=0，但保留Rs)；若为恒流源时，视信号源处开路(Is=0，但保留Rs)。
由输出端加电压Us，得到电流Is，于是可求得输出电阻为：
式(11)和式(13)就是描述稳压电路质量指标的解析式，从而作为求解稳压电源的质量指标的依据。
对于直流稳压电源来说，只要建立形如式(3)的节点导纳矩阵，并计算出他的行列式以及相应的代数余子式△，△11，△15，△55，△11，55，代入式(11)或式(12)以及式(13)或式(14)，就可以求出稳压电路的稳压系数及输出电阻。
3参数变化和电路结构的改变对稳压电源性能指标的影响
用以衡量稳压电源稳压特性的指标是质量指标。
在电子线路中常用的质量指标有稳压系数输出电阻和纹波电压等。
对于稳压电源来说，稳压电源的输出电压越稳定、输出电阻越小、稳压系数越低，稳压电源的稳压效果就越好。
通过对稳压电源的分析，根据不同的需要可以采用不同的方法来改变相应的质量指标。
下面针对几种不同的方法给出相应性能指标的解析式。
3.1参数变化对稳压电源性能指标的影响
造成电路参数变化的原因大致有两种：第一种是自然条件发生变化引起的。
常见的有环境温度的变化，会造成晶体管输入电阻rbe、电流放大系数β等发生变化，势必会造成晶体管节点导纳矩阵中的元素值发生变化；第二种是人为因素造成的，比如改变电阻值，更换晶体管等，也会改变晶体管节点导纳矩阵中相应的元素值。
这两种情况，仅仅是改变了放大电路导纳矩阵中的某些元素的值，并不会改变放大电路的节点数。
在分析参数变化对稳压电源性能指标的影响时，可以采用相关的解析式求得相应的数值和参量变化后性能指标的相对变化率。
在此以更换调整管为例，说明其对稳压电源的性能的影响。
为了提高稳压电源的输出电流，我们可以采用大功率的晶体管作为稳压电源的调整管。
此时电路的节点数不发生变化，放大电路的附加矩阵Yδ就是调整管的节点导纳矩阵YVT1，既有：
式(15)中的行号、列号b，c，e应分别与晶体管的基极、集电极和发射极在稳压电源中的实际编号相对应。
对于图1所示的串联型直流稳压电源来说，b，c，e分别对应于节点2、节点1和节点50，在式(15)中，他的二阶及二阶以上的高阶子式的行列式都为零，只有6个一阶子式为非零值，可以找到由Yδ造成的相应代数余子式的增量值：
有了式(16)，可以得到更换晶体管之后对稳压电源性能指标造成的影响：
3.2 电路结构的改变对稳压电源性能指标的影响
为了改善电子电路的性能，可能需要添加一条支路，或者把原有的某条支路改变接点的位置，或者插入某个环节。
或者将两个节点短路等，这都使得电路结构发生一定的变化。
这种变化不仅改变了导纳矩阵中元素的位置，甚至会扩大或缩小导纳矩阵的阶数。
为了方便分析问题，假设放大电路的节点数不变，从而研究电路结构发生某种变化对稳压电源性能指标产生的影响。
3.2.1 在不同节点处加接电容对纹波系数的影响
对于图1所示的串联反馈型晶体管稳压电路，为了减小纹波系数，常采用对地跨接一个大电容的方法来实现。
至于这个电容的容值有多大，接在哪个节点上，我们要经过理论计算和实际物理实验加以验证并得到确定。
下面针对此电路，求解在不同的节点处跨接相同电容的情况下的纹波系数的解析式。
(1)在i=2，k=0处跨接电容C1，此时附加矩阵为：
其中，△11，22为在Y中去掉第1行第1列，第2行第2列剩下的代数余子式；△15，22为在Y中去掉第1行第5列，第2行第2列剩下的代数余子式。
由此，可求得在节点2对地加入电容C1后的纹波系数：
(2)在i=3，k=0处跨接电容C2与在i=4，k=0处跨接电容C3。
此时，附加矩阵分别为：
比较3种情况下的纹波系数，选择值较小的哪种即可。
3.2.2 在不同节点处加接电容对输出电阻的影响
比较3种情况下的输出电阻，选择值较小的那种即可。