8.2串联型晶体管稳压电源
中职电子线路教案：直流稳压电源
江苏省XY中等专业学校2021-2022-2教案编号：备课组别电子上课日期主备教师授课教师课题：8.1直流稳压电流教学目标1.了解直流稳压电源的作用、分类2．能画出简单串联稳压电源的组成，能分析稳压过程重点分类、组成、稳压过程难点稳压过程教法讲授法、探究法、讨论法教学设备教学平台、虚拟实验室、实验室教学环节教学活动内容及组织过程个案补充教学内容A．复习1．硅稳压管的特性。
2．硅稳压二极管稳压电路。
B．引入1．直流稳压电源的作用：当电网电压变化或负载发生变化时，输出电压能基本保持不变。
2．按电压调整元件与R L连接可分为以下两种。
C．新授课8.1两种稳压类型概述一、并联型稳压电路1．框图：教学内容2．电路组成：（1）找出分析关系式：I R = I Z + I LV R = I R RV O = V Z = V I－I R R（2）稳压过程V I↑→V O↑→I Z↑→I R↑V O↓————↓问：①V I极性接反时，能否稳压？②R = 0时，能否稳压？3．特点（1）优点：电路简单，调试方便。
（2）缺点：输出电流较小（几十毫安），带负载能力低，应用于要求不高的小型电子设备中。
随堂练习：（1）说明R L↓ 时，稳压过程。
（2）已知：V I = 9 V，V Z = 6 V， R =21kΩ，R L = 2 kΩ。
求：I R，I Z解：I R = mA6mA0.569EI=-=-RVVI L = mA3mA26=I Z = I R- I L = (6-3)mA = 3 mA教学内容三、串联型稳压电路：1．框图：2．基本原理I B↑→V CE↓ 输出特性曲线I B↓→V CE↑3．V为调整管——作为调整元件的晶体管。
8.2串联型晶体管稳压电源一、简单串联型晶体管稳压电源1．电路：2．元件作用：V1——调整管；V2——稳压管，为V1的基极提供稳定的基准电压；R1——V2限流电阻；R1——V1偏置电阻；R2 ——V1发射极电阻。
串联型三极管稳压电路
串联型三极管稳压电路1.电路构成用三极管V代替图8.2中的限流电阻Ｒ，就得到图8.3所示的串联型三极管稳压电路。
在基极电路中，V DZ与Ｒ组成参数稳压器。
图 8.3 串联型三极管稳压电路2. 工作原理〔实验〕：①按图8.3连接电路，检查无误后，接通电路。
②保持输入电压U i不变，改变R L，观察U0。
③保持负载R L不变，改变U L，观察U0。
结论：输出电压U0基本保持不变。
该电路稳压过程如下：（１）当输入电压不变，而负载电压变化时，其稳压过程如下：（２）当负载不变，输入电压U增加时，其稳压过程如下：（３）当ＵＩ增加时，输出电压Ｕ０有升高趋势，由于三极管Ｔ基极电位被稳压管ＤＺ固定，故Ｕ０的增加将使三极管发射结上正向偏置电压降低，基极电流减小，从而使三极管的集射极间的电阻增大，ＵＣＥ增加，于是，抵消了Ｕ０的增加，使Ｕ０基本保持不变．上述电路虽然对输出电压具有稳压作用，但此电路控制灵敏度不高，稳压性能不理想。
8.3.2 带有放大环节的串联型稳压电路1．电路组成在图8.3电路加放大环节．如图8.4所示。
可使输出电压更加稳定。
图８．４带放大电路的串联型稳压电路取样电路：由Ｒ1、ＲP、Ｒ2组成，当输出电压变大时，取样电阻将其变化量的一部分送到比较放大管的基极，基极电压能反映出电压的变化，称为取样电压；取样电压不宜太大，也不宜太小，若太大，控制的灵敏度下降；若太小，带负载能力减弱。
基准电路：由ＲZ、V DＺ组成，给V２发射极提供一个基准电压，ＲZ为限流电阻，保证V DＺ有一个合适的工作电流。
比较放大管V2：Ｒ4既是V２的集电极负载电阻，又是V１的基极偏置电阻，比较放大管的作用是将输出电压的变化量，先放大，然后加到调整管的基极，控制调整管工作，提高控制的灵敏度和输出电压的稳定性。
调整管V１：它与负载串联，故称此电路为串联型稳压电路，调整管V１受比较放大管控制，集射极间相当于一个可变电阻，用来抵消输出电压的波动。
串联型晶体管稳压电源
8.2.1 简单串联型晶体管稳压电源 8.2.2 带有放大环节的串联型晶体管稳压电源
8.2 串联型晶体管稳压电源
8.2.1 简单串联型晶体管稳压电源 V1为调整管，工作在放大 区，起电压调整作用；V2为硅 稳压管，稳定V1管的基极电压 VB，提供作为稳压电路的基准 电压VZ；R1既是V2的限流电阻， 又是V1管的偏置电阻；R2为V2 管载。的发稳射压极过电程阻：当；VROL↑为→外V接BE负↓→IB↓→VCE↑→VO↓
VZ )
（8.2.2）
当 RP的滑动臂移到最下端时，RP RP ，RP 0 ，VO 达
到最大值。即
VOm ax
R1 RP R2 R2
(VBE2 VZ )
（8.2.3）
则输出电压VO 的调节范围为
VOm in ~ VOm ax
以上各式中的VBE2 约为0.6~0.8V。
综上所述，带有放大 环节的串联型晶体管稳压 电路，一般由四部分组成， 即采样电路、基准电压、 比较放大电路和调整元件。
(VBE2
VZ )
1 0.2 0.68 (0.7 7)V 0.2 0.68
16.5V
又由式（8.2.3）
VOm a x
R1
RP R2
R2
(VBE2
VZ )
1 0.2 0.68 (0.7 7)V 0.68
2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ.3V
故输出电压调节范围：
16.5 ~ 21.3V
因负载电流由管子V1供给，所以与并联型稳压电路相比， 可以供给较大的负载电流。但该电路对输出电压微小变化量 反映迟钝，稳压效果不好，只能用在要求不高的电路中。
8.2.2 带有放大环节的串联型晶体管稳压电源
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。
第8章直流稳压电源
第8章直流稳压电源8.1 单相整流滤波电路教学要求：1.掌握单相桥式整流电路的工作原理；2.掌握电容滤波电路的工作原理；3.了解电感滤波电路、∏型滤波电路的结构及原理。
引言直流稳压电源是将交流电变换成功率较小的直流电，一般由变压、整流、滤波和稳压等几部分组成。
整流电路用来将交流电压变换为单向脉动的直流电压；滤波电路用来滤除整流后单向脉动电压中的交流成分，使之成为平滑的直流电压；稳压电路的作用是输入交流电源电压波动、负载和温度变化时，维持输出直流电压的稳定。
一、单相整流电路（一）半波整流电路单相半波整流电路如下图(a)所示，图中Tr为电源变压器，用来将市电220V交流电压变换为整流电路所要求的交流低电压，同时保证直流电源与市电电源有良好的隔离。
设V为整流二极管，令它为理想二极管，R L为要求直流供电的负载等效电阻。
由图可见，负载上得到单方向的脉动电压，由于电路只在u2的正半周有输出，所以称为半波整流电路。
半波整流电路结构简单，使用元件少，但整流效率低，输出电压脉动大，因此，它只使用于要求不高的场合。
（二）桥式整流电路为了克服半波整流的缺点，常采用桥式整流电路，如下图所示，图中V1、V2、V3、V4四只整流二极管接成电桥形式，故称为桥式整流。
1.工作原理和输出波形设变压器二次电压u2=21/2U2sinωt，波形如电压、电流波形图(a)所示。
在u2的正半周，即a点为正，b 点为负时，V1、V3承受正向电压而导通，此时有电流流过R L，电流路径为a→V1→R L→V3→b，此时V2、V4因反偏而截止，负载R L上得到一个半波电压，如电压、电流波形图(b)中的0～π段所示。
若略去二极管的正向压降，则u O≈u2。
电压、电流波形在u2的负半周，即a点为负b点为正时，V1、V3因反偏而截止，V2、V4正偏而导通，此时有电流流过R L，电流路径为b→V2→R L→V4→a。
这时R L上得到一个与0～π段相同的半波电压如电压、电流波形图(b)中的π～2π段所示，若略去二极管的正向压降，uＯ≈－u2。
晶体管串联稳压电源
一、实验目的 掌握串联稳压电路的安装、调整、性能参数测试的方法。
二、实验仪器 万用表、直流电表、示波器、交流毫伏表。
三、实验原理
纹波电压：输出纹波电压是指在额定负载条件下，输出电压中所
含交流分量的有效值（或峰值）。 电源内阻：指输入电压不变时，由负载的变化而引起的输出电压的
变化与输出电流的变化之比。即：
2000Ω时，RW不变，按表3测量并填表3。 (c) 改变输入电压时稳压性能的测量将数据填入表4. 表4
ui变为
电网 电压
多少 （18V
Vz Vb3 Vc3 Vbe3 VC1 Ve1 VCe1 Vbe1 Vo
变为多
少）
200V
240V
计算稳压系数， RL为 2000Ω时
SU = ？
五、实验仪器 示波器、万用表、晶体管毫伏表、调压器
测试点
电压值(V)
Hale Waihona Puke 根据计算，判断晶体管 工作状态，是放大还是 截止
VC1
VB1
VE1(VO)
VBE1 VCE1 VC3 VB3 BG3 VE3(Vz) VBE3 VCE3 VDW1 空载输出电压VO
图1 晶体管串联稳压电源电路图
稳压电路部分数据 表2
（2）稳压性能的实验 （a）改变负载电路。桥式整流器输入ui交流电压18V（实验箱中现 有）不变，输出电压为空载12伏，在输出端接上负载并调整改变负载 RL，将测量数据填入表2。根据表2数据计算电源内阻。
改变负载时稳压性能的测量 表3 电压单位：伏（V）
输出 输出 计
电压 电流 算
(VO) (IO、 电
RL Vb3 Ve3 VC3 VCE3 VC1 VCE1
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。
晶体管稳压电源
4. 串联开关型稳压电路
开关调整
+
管
脉冲调 制 UI
比较放大 －
滤波电路 +
采
样
电
UO
路
－
基准电压
开关型稳压电路的组成
V
iE
uC L
+ uB
UI
－
脉宽调 比较放
制
uA 大
uF
－ +
A
+ ＿
VD
ut
URE
振荡器
F
基准电
压
+ R1
C+
UO RL
R2
－
脉冲调宽式开关型稳压电路原理图
ui
uA
0
+UOPP
t
5.1.1 单相半波整流电路
u2
D
0
π
+
+
u1
u2
－－
+
RL uo －
uo
(a) 电路
0
π
(b)
2π 3π
4π ωt
2π 3π 波形
4π ωt
单相半波整流电压的平均值为：
Uo
=
1
2p
p 0
2U 2 sin w td (w t ) =
2
p
U2
=
0.45U 2
流过负载电 阻
RL 的电流平均值为：
Io
= Uo RL
加滤波电路将交流成分滤除, 以得到比较平滑的输出电压。滤波 通常是利用电容或电感的能量存储功能来实现的。
1 电容滤波电路
u2
D
0
π
+ u1 －
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器件作用和工作原理。
3、掌握带放大环节稳压电源稳压范围的估算。
一、简单串联型晶体管稳压电源：
1、电路 2、元器件作用 3、稳压原理
这种简单串联型稳压电源，是直接利用输 出电压微小变化量△Vo去控制调整管发射 极电压Vbe来稳定输出电压的。但是 △Vo 值很小，所以稳压效果不好！
（2） 同类产品：CW78M00系列(0.5 A)；CW78L00 系列(0.1 A)；CW78T00系列(3 A)和CW78H00系列(5 A)。
（3）引脚：
3、CW7900系列是三端固定负压输出的集成稳压器。 在输出电压档次、电流档次等方面与78系列相同。
输出负电压
4、基本应用：
电容C1抑制高频干扰，C2用来改善暂态响应，并具有消制造 的稳压电路称
优点：性能稳定可靠，使用方便、价格低廉。
集成稳压器分类：多端式和三端式；输出 电压有固定式和可调式；正压、负压输出稳 压器等。
8.4.1 三端固定式集成稳压器
1、封装形式：
（1）金属壳封装
（2）塑料壳封装
三端稳压器使用方便、性能可靠， 目前已基本取代了分立元件稳压器。
4、工作原理： 截止
(1)、设开始时，V3饱和导通，
由于V3的VCE3较低，不足以使
V1、V2导通；V3的IB3就向C1
充电，随着C1的充电导致V3的
基止极；电位逐V步3升和高，V1最、终VV32截就自饱和动导通
充电电压升
反复轮流导通和截止。
高，V3截止
导通
（2）当V3截止后，VCE3增大，逐步使V1、V2转入饱和导通状态。这时C1
它们都有三个管脚，分别是输入端、输出端和公共端， 因此称为三端式稳压器。
2、CW7800系列稳压器： 输出正电压
（1）CW7800系列：是三端固定正压输出的集成稳压器。 输出电压有5 V、6 V、9 V、12 V、15 V、18 V、24 V等 档次 。
例如：CW7805表示输出电压为正5 V。此系列 最大输出电流为1.5 A。
5、稳压过程：
Vo
VB4
Ic4
C1放 电速度
V3截止 时间
从而稳定VO Vo
V1、V2饱 和时间
优点：是电源效率高，稳压效果好。
缺点：是纹波较大，电路复杂，对元器件要求较高。 被广泛应用在彩色电视机、计算机等设备中。
2、输出电阻ro :指稳压电路输入电压不变时，输
出电压变化量与输出电流变化量之比。
Sr与ro是常用的两个指标
3、电压调整率Kv： 指额定负载不变时，电网 电压变化10%，输出电压的相对变化量。
4、电流调整率KI:指电网电压不变时，输出电流 从零到最大值变化时，输出电压的相对变化量。
其他质量指标：输出文波电压、温度系数、噪声电压等等
稳压电源的参数有两种：1、特性参数 2、质量参数
一、特性参数：指表明稳压电源工作特性参数。
如：1、允许输入的电压 2、输出电压 3、电压可调范围 4、输出电流 等
二、质量指标：是指衡量稳压电源性能优劣的参数 1、稳压系数Sr: 指负载不变时，稳压电路输出电压 相对变化量与输入电压相对变化量之比。
8.1 稳压电路概述
一、直流稳压电源：
1、定义：直当电网电压或负载变化时，输出电压能保
持不变的直流电源。
Vo不变！
2、分类：
根据调整元件与 分：1、并联型稳压电源
负载的连接关系
2、串联型稳压电源
并联
串联
二、并联型稳压电源：
1、电路 2、元器件作用
3、稳压原理
8.2 串联型晶体管稳压电源
学习目标：
通过R3、V4放电，放电时间取决于V4基极电位的高低，基极电位越高，C1放
电越快。C1的放电导致V3基极电位的下降，使V3转入饱和导通，而V1、V2又
转入截止状态。
并存储能量,V1截止时释
放，保持Vo输出
饱和导通
截止
C1放电,V3基极电压下降， V3再饱和导通
V4基极电 压VB4决 定放电时 间长短
CW7800系列稳压器，按图所示方法连接可输出负电 压；CW7900系列稳压器按图所示方法连接可输出正电压。
8.4.2 三端可调式集成稳压器
1、三端可调式稳压器的外形和管脚的编号与三端固 定式稳压器相同，但管脚功能有区别 。
2、应用电路：
应用：只需外接R1和Rp, 输入电压：3~40V 输出电压可调：1.25~37V 最大输出电流：1.5A
4、应用:（实例)
(1)扩流电路 :
把两个参数完全相同的CW7800系 列的集成块并联，则最大输出电流 可扩展为1.5 A 2。
(2)输出电压可调：
例：如图所示，一个由CW7812集成稳压器组成的输出电 压可调稳压电源，已知R1=Rp=R3=2k,求输出电压的调节 范围。
（3）电压极性变换电路
放大△Vo，提高控制效果！
二、带有放大环节的串联型稳压电源： 1、电路 2、主要元件及作用 3、稳压过程
4、稳压范围估算
5、组成部分
例：上图中若R1=1k,Rp=200,R2=680,Vz=7v,则Vo的 调整范围是多少？
5、方框图：（四部分组成）
作业： P127 : 2、3、4
8.3 稳压电源的主要参数
例： 如下图所示，设额定输出电压Vo=12V，当负载不变时， 电网电压波动±10%，其输出电压变化量△Vo=45mV;若电网 电压不变，负载电流由零变到最大值，其输出电压电压变化量 △V’o=108mV，求此稳压电源的电压调整率Kv和电流调整率 KI。
解：
电压调整率：
电流调整率：
8.4 集成稳压器
8.5 开关型稳压电路
1、电路特点：调整管交替工作在截止状态或饱和状态，即
开关状态。在截止状态时功耗等于零，在饱和状态时管压降
很小，功耗不大，因此电路效率高。
储能原件
2、电路组成：
续流二极管
3、元器件作用：
采样电路(R5、R6、R7)；比较放大管(V4)；基准电压(V6、、R4)；开 关复合调整管(V1、V2)；振荡电路(V1、V2、V3、R2、C1)。其中，V3 的集电极与V2基极相连，V2的集电极通过C1、R2与V3的基极相连。可见， 当V3饱和导通时，V1、V2是截止的，当V3截止时，V1、V2饱和导通。