模拟电子技术实训(2)

课题：串联型直流稳压电源（分立元件）的设计与制作

一、电路的构成与技术指标分析（基础知识）：

1、电路构成原理：

串联稳压电路工作构成如图1所示，通过改变R两

端的电压降来实现稳压的目的。

如果用三极管代替可变电阻，利用负反馈的原理，

以输出电压的变化量去控制三极管集电极与发射极之间

的电阻值。由于这个三极管起调整作用的，故称为调整

管。这种将调整管与负载串联的稳压电源，称为串联型

晶体管稳压电源。

2、串联型稳压电源的基本组成方框图

一个稳压电源一般都由变压器、整流滤波、调整管、

比较放大、基准电压

和取样电路等六部分

组成。

在实际电路中，

除了上述六个基本组

成部分外，往往还加

有保护电路，以防止

输出电流过大或负载

短路时烧坏调整管。

方框图的工作

过程是：不论是由于

输入交流电源电压发

生变化，或是由于负

载电流发生变化而引起输出电压UL发生变化时，通过取样电路取出变化信号与基准电压相比较，放大电路再将比较后的变化信号放大，送到调整管的基极，调整其集电极—发射极之间的电压，以达到稳压输出的目的。

3、电路工作原理

BG1是调整管，起

电压调整作用。电阻R3

和R4组成分压电路，

取出电压变化量△UL

的一部分，加到放大电

路BG2的基极上，所以

叫取样电路。稳压管D2

和串联电阻R2组成稳

压电路，用来提供基准

电压U2。放大电路BG2

起比较和放大信号的作用，R1是它的集电极负载，从BG2输出的调整信号加到调整管BG1的基极。Ud是整流滤波输出的直流电压。

4、稳压过程

Ud↓或IL↑→UL↓→Ub2↓→Ube2↓→IC2↓→UC2↑→Ub1↑→Ube1↑→Ie1↑→Uce1↓→UL↑

同理，当电网电压增大或负载电流减小，而使输出UL增大时，又会通过反馈作用使输出电压UL减小，保持输出电压基本不变。

5、电路分析

（1）直流电路的简单分析

由1-1可解得1-2

由1-2式可见，改变分压比R4/（R3+R4），可调节输出电压UL的大小。UL与R4/（R3+R4）成反比关系。其物理概念是：当R4/（R3+R4）增大时，UL×R4/（R3+R4）增大，由于UZ基本固定，所以，UL×R4/（R3+R4）－UZ=Ube2增大，这将使Ib2增大，IC2增大，并使BG2的集电极电位和BG1的基极电位降低，从而引起Ib1减小和BG1的管压降增大，使UL减小，即UL与R4/（R3+R4）成反比关系。

（2）交流电路简单分析

由式1—3可以看出，稳压系数S与分压比R4/R3+R4放大管的β2及负载电阻R1成反比。因为BG2的β及R1越大，其放大倍数就越大，控制调整管BG1的能力就越强，稳压系数自然变小；R4/R3+R4越大，说明把输出电压的变量ΔU1从取样电路中取得更多的部分。加到BG2的基极给予放大，再去控制调整管，所以稳压系数也越小。要提高BG2的电压放大倍数，可选用β比较大r be比较小的三极管，电阻值比较大的R1。还可以采用多级放大电路，但必须注意使稳压电路处于负反馈状态，否则达不到稳压的目的。由1—3还可看出，要减小S，还得选较小的取样电阻及动态电阻RZ较小的稳压管。(r be=300+（1+β）26/I e）

由式（1—4）和（1—5）可以看出，调整管和放大管的电流放大系数β1和β2越大，分压比R4/R3+R4越大以及稳压管的RZ越小，则等效内阻RO越小；整流滤波电路的输出电阻R O’及BG2的负载电阻R1越大，则等效内阻R O越大；同时还可以看出，BG1和BG2的输入电阻rbe1、rbe2越大，则等效内阻R O越大。

要提高稳压电源性能，应采取以下措施：

（1）选用动态电阻RZ小的稳压二极管做基准电压。

（2）增大调整管和放大级的电流放大系数β1，β2。

（3）分压比R4/R3+R4要选得大一些，因为R4×UL/（R3+R4）≈UZ。

（4）减小分压电阻R3和R4，选择流过分压电阻的电流大于放大管基极电流的（5—10）倍。

（5）整流滤波电容选择：一般选放电时间常数RLC大于电容C的充电周期的3—5倍。对桥式整流电路来说，C的充电周期等于交流电周期的一半，即选：R L C≥（3—5）T/2

6、输出可调稳压电源

由图可见，通过调节电位器R2中间的滑动触点，

可方便的改变输出电压UL，因为：

式中n为分压比。

7、稳压电源中调整管的过载和短路保护

在串联型稳压电路中，应采用过载或短路保护

措施。最简单的方法是在电路中加接保险丝，但因过

载的瞬间，可能在保险丝熔断前，调整管已先损坏，

所以，一般保险丝不能使用，需使用快速熔断保险丝，

但效果并不理想。所以，需用速度更高的保护电路代替保险丝。保护电路的种类很多，举例两种常见保护电路的工作方式。

（1）二极管（或稳压管）电流限制型保护电路

正常工作时，二极管两端的电压小于导通电压，二极管不导通。当负载电流I L 增大到I Lmax时，由于电阻R O上的电压降加大，使二极管D导通。因为二极管的导通电压是一定的，故可利用R O的电压降来限制调整管的输出电流，到达保护调整管的

目的。

特点：电路简单、有效，缺点是过载时在调整管

上仍消耗较大的功率。

（2）三极管减流型保护电路

正常工作时，R O上的电压降小于V3Ube的工作电压，三极管V3截止对电路没有影响。当负载电流I L增大到I Lmax时，由于电阻R O上的电压降加大，三极管V3Ube的电压到达工作电压，使V3导通迫使V1Ube电压降低，Ub电流下降，I C1输出电流减小。