串聯(lián)型穩(wěn)壓電源電路

1、任務(wù)任務(wù): 穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路直流穩(wěn)壓電源：直流穩(wěn)壓電源：是一種當(dāng)是一種當(dāng)電網(wǎng)電壓電網(wǎng)電壓變化時，或者變化時，或者負(fù)載發(fā)生變化負(fù)載發(fā)生變化時，時，輸出電壓輸出電壓能基本保持能基本保持不變不變的直流電源。的直流電源。并聯(lián)型穩(wěn)壓電路并聯(lián)型穩(wěn)壓電路 1.為什么說是并聯(lián)型穩(wěn)壓電路為什么說是并聯(lián)型穩(wěn)壓電路? 起穩(wěn)壓作用的元件是穩(wěn)壓二極管起穩(wěn)壓作用的元件是穩(wěn)壓二極管,它與負(fù)載它與負(fù)載RL并聯(lián)并聯(lián),所以稱為并聯(lián)型穩(wěn)壓電路。所以稱為并聯(lián)型穩(wěn)壓電路。 2.穩(wěn)壓電源中的穩(wěn)壓電路有哪些分類呢？穩(wěn)壓電源中的穩(wěn)壓電路有哪些分類呢？ 并聯(lián)型穩(wěn)壓電路：電壓調(diào)整元件與負(fù)載并聯(lián)型穩(wěn)壓電路：電壓調(diào)整元件與負(fù)載RL并聯(lián)。并聯(lián)。串聯(lián)型

2、穩(wěn)壓電路：電壓調(diào)整元件與負(fù)載串聯(lián)型穩(wěn)壓電路：電壓調(diào)整元件與負(fù)載RL串聯(lián)。串聯(lián)?；菊{(diào)整穩(wěn)壓管電路基本調(diào)整穩(wěn)壓管電路如下圖（a）所示為穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路，負(fù)載電流最大變化范圍等于穩(wěn)壓管的最大穩(wěn)定電流和最小穩(wěn)定電流之差，即（IZM-IZ）。 擴(kuò)大負(fù)載電流的最簡單方法是：利用晶體管的電流放大作用，將穩(wěn)壓管穩(wěn)定電路的輸出電流放大后，再作為負(fù)載電流。電路采用射極輸出形式，因而引入了電壓負(fù)反饋，可以穩(wěn)定輸出電壓，如圖（b）所示，常見畫法如圖（c）所示。其工作原理如下： 調(diào)整管：晶體管的調(diào)節(jié)作用使UO穩(wěn)定，晶體管稱為調(diào)整管要使調(diào)整管起到調(diào)整作用，必須使它工作在放大狀態(tài)。串聯(lián)穩(wěn)壓電源：由于調(diào)整管與負(fù)載相串聯(lián)，故稱

3、這類電路為串聯(lián)型穩(wěn)壓電源。線性穩(wěn)壓電源：由于調(diào)整管工作在線性區(qū)，故稱這類電路為線性穩(wěn)壓電源。一、簡單的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路一、簡單的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路 1、電路結(jié)構(gòu)圖 圖為簡單串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的電路圖。輸入電壓UI是市電經(jīng)過變壓、變流、濾波后提供的直流電壓，其紋波較大。 圖5-1-1簡單串聯(lián)型穩(wěn)壓電路 晶體管V1為調(diào)整管，利用它進(jìn)行電壓調(diào)整以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓輸出 VZ為硅穩(wěn)壓管，它為調(diào)整管V1提供穩(wěn)定的基極電壓UZ R1既是VZ的限流電阻又是V1的偏置電阻R2為V1的射極電阻3.還有沒有更好的穩(wěn)壓電路呢？還有沒有更好的穩(wěn)壓電路呢？ V2為硅穩(wěn)壓管，它穩(wěn)定V1管的基極電壓UB，作為穩(wěn)壓電路的基準(zhǔn)電壓（給電路一個參考

4、值，衡量是變大了還是變小了）。R1既是V2的限流電阻，又是晶體管V1的偏置電阻。R2為V2管的發(fā)射極電阻。RL為外接負(fù)載。V1管為調(diào)整管，通過改變基極電流，從而改變集電極電流，使UCE發(fā)生變化，從而實(shí)現(xiàn)對電路的調(diào)整。 負(fù)載負(fù)載RL=2K不變，輸入電壓不變，輸入電壓U UI I改變時，改變時，U UO O變嗎？變嗎？UIUBUCUEUCEUOUZ15V12V8V5V分析當(dāng)輸入分析當(dāng)輸入12V，穩(wěn)壓管，穩(wěn)壓管穩(wěn)壓值為穩(wěn)壓值為6V,6V,請完成數(shù)據(jù)請完成數(shù)據(jù)表格表格? ?1.負(fù)載不變，負(fù)載不變，UI改變，改變，UO不變（基準(zhǔn)不變（基準(zhǔn)電壓不變）電壓不變）輸入電壓輸入電壓U UI I不變，不變，負(fù)載負(fù)

5、載改變時，改變時，U UO O變嗎？變嗎？RLUBUCUEUCEUOUZ3001K2K2.UI不變，不變，負(fù)載改變，負(fù)載改變，UO不變不變（基準(zhǔn)電（基準(zhǔn)電壓不變）壓不變）輸入電壓輸入電壓U UI I不變，不變，負(fù)載負(fù)載不變時，溫度變化時不變時，溫度變化時,U,UO O變嗎？變嗎？當(dāng)電路的輸入電壓UI出現(xiàn)波動或負(fù)載RL改變或溫度T變時，電路的輸出電壓UO都將呈現(xiàn)變化的趨勢。此時，電路的穩(wěn)壓過程如下：放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)穩(wěn)壓電路放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)穩(wěn)壓電路 電路構(gòu)成基本調(diào)整管穩(wěn)壓電路的輸出電壓不可調(diào)，且輸出電路構(gòu)成基本調(diào)整管穩(wěn)壓電路的輸出電壓不可調(diào)，且輸出電壓因電壓因UBE的變化而變，穩(wěn)定性較差。為了使輸出電

6、壓可調(diào)，的變化而變，穩(wěn)定性較差。為了使輸出電壓可調(diào)，加深電壓負(fù)反饋，可在基本調(diào)整管穩(wěn)壓電路的基礎(chǔ)上引入放加深電壓負(fù)反饋，可在基本調(diào)整管穩(wěn)壓電路的基礎(chǔ)上引入放大環(huán)節(jié)。電路如圖所示，由調(diào)整管、基準(zhǔn)電壓電路、取樣電大環(huán)節(jié)。電路如圖所示，由調(diào)整管、基準(zhǔn)電壓電路、取樣電路和比較放大電路組成。路和比較放大電路組成。 二、具有放大環(huán)節(jié)的可調(diào)式串聯(lián)型穩(wěn)壓電路二、具有放大環(huán)節(jié)的可調(diào)式串聯(lián)型穩(wěn)壓電路 圖具有放大環(huán)節(jié)的可調(diào)式串聯(lián)型穩(wěn)壓電路1、電路的組成與工作原理R1、R2與RW構(gòu)成取樣環(huán)節(jié)，對UO中的紋波進(jìn)行取樣并送至V2基極；R3、VZ構(gòu)成基準(zhǔn)環(huán)節(jié)，為V2射極提供基準(zhǔn)電壓；V2為比較放大管，它將取樣電壓與基準(zhǔn)電壓

7、之差（即取樣信號中的紋波）放大后提供給V1；V1在uBE1作用下進(jìn)行電壓調(diào)整，最終實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓。也就是說，該電路主要由四個環(huán)節(jié)所組成。圖具有放大環(huán)節(jié)的可調(diào)式串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的組成框圖C用來實(shí)現(xiàn)對電路噪聲的旁路調(diào)整元件取樣元件基準(zhǔn)電源比較放大V0調(diào)整元件調(diào)整元件比較放大比較放大基準(zhǔn)電源基準(zhǔn)電源采采樣樣電電路路電路組成方框圖電路組成方框圖整整流流濾濾波波i2、穩(wěn)壓過程3.輸出電壓可調(diào)范圍 由于V2管基極電流很小，故取樣環(huán)節(jié)可近似表示為圖串聯(lián)分壓模型。下面分析UO的可調(diào)范圍：取樣環(huán)節(jié)項(xiàng)目五項(xiàng)目五 串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的電路制作與調(diào)試串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的電路制作與調(diào)試（1）當(dāng)電位器活動觸點(diǎn)移至最下方時，=0，UO最大

8、，且（2）當(dāng)電位器活動觸點(diǎn)移至最上方時,UO最小，且= =VVVkkkkUURRRRUBEZWO1 .327 . 01011112221max16.05V0.7V10V1k1k1k1k1kUURRRRRUBE2ZW22W1Omin 例:電路中的穩(wěn)壓管型號為1N4740A，其中額定穩(wěn)定電壓UZ=10V，V1、V2為硅管，UBE1=UBE2=0.7V，R1=RW= R2=1k，試求該電路正常工作時的輸出電壓可調(diào)范圍。 故電路正常工作時的輸出電壓可調(diào)范圍是16.05V32.1V。 需要指出的是，電路正常工作的一個必要條件是：穩(wěn)壓管工作于反向擊穿區(qū)、調(diào)整管與比較放大管工作于放大區(qū) 。電路的優(yōu)點(diǎn)是輸出電

9、流較大，輸出電壓可調(diào)；缺點(diǎn)是電源效電路的優(yōu)點(diǎn)是輸出電流較大，輸出電壓可調(diào)；缺點(diǎn)是電源效率低，大功率電源需設(shè)散熱裝置。率低，大功率電源需設(shè)散熱裝置。maxOUOminU與最小值解：RW活動觸點(diǎn)移至最下端與最上端時，輸出電壓分別取最大值三、穩(wěn)壓電源的主要技術(shù)指標(biāo)三、穩(wěn)壓電源的主要技術(shù)指標(biāo) 表明穩(wěn)壓電源工作特性的參數(shù)。表明穩(wěn)壓電源工作特性的參數(shù)。技術(shù)指標(biāo)是用來表示穩(wěn)壓電源性能的參數(shù)，主要有以下兩種：技術(shù)指標(biāo)是用來表示穩(wěn)壓電源性能的參數(shù)，主要有以下兩種：一、特性指標(biāo)一、特性指標(biāo)例如：允許輸入的電壓，輸出電壓及可調(diào)范圍，輸出電流等。例如：允許輸入的電壓，輸出電壓及可調(diào)范圍，輸出電流等。二、質(zhì)量指標(biāo)二、質(zhì)

10、量指標(biāo)衡量穩(wěn)壓電源性能優(yōu)劣的參數(shù)。衡量穩(wěn)壓電源性能優(yōu)劣的參數(shù)。1.1.穩(wěn)壓系數(shù)穩(wěn)壓系數(shù)S S 在負(fù)載以及溫度均不變、只改變輸入電壓時，輸出電壓的相對變化與輸入電壓的相對變化之比，稱為穩(wěn)壓電源的穩(wěn)壓系數(shù)，用S表示。該定義可表示為S越小，UO便越穩(wěn)定。 項(xiàng)目五項(xiàng)目五 串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的電路制作與調(diào)試串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的電路制作與調(diào)試2、輸出電阻Ro 在輸入電壓以及溫度均不變、只改變負(fù)載時，輸出電壓的變化量與輸出電流的變化量之比，稱為穩(wěn)壓電源的輸出電阻，用Ro表示。該定義可表示為： Ro是一個交流參數(shù)，它體現(xiàn)了穩(wěn)壓電源的帶負(fù)載的能力。Ro越小，輸出電壓受負(fù)載的影響便越小，帶負(fù)載能力便越強(qiáng)。3、溫度系數(shù)ST

11、 在輸入電壓以及負(fù)載均不變、只改變溫度時，輸出電壓的變化量與溫度變化量之比，稱為溫度系數(shù)，用ST表示。該定義可表示為：ST的單位通常用mV/。ST越小，穩(wěn)壓電源的熱穩(wěn)定性便越好。項(xiàng)目五項(xiàng)目五 串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的電路制作與調(diào)試串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的電路制作與調(diào)試思考與練習(xí)思考與練習(xí)4、簡述穩(wěn)壓系數(shù)、輸出電阻、溫度系數(shù)和紋波電壓的物理意義。1、相對于串聯(lián)型穩(wěn)壓電路，并聯(lián)型穩(wěn)壓電路有哪些缺點(diǎn)？2、具有放大環(huán)節(jié)的可調(diào)式串聯(lián)型穩(wěn)壓電路由哪四個環(huán)節(jié)所組成？各自的作用是什么？3、圖5-1-2所示電路中，VZ的穩(wěn)定電壓UZ=8V，三極管均為硅管，R1=600，RW=1.2k，R2=2k，試求電路輸出電壓的可調(diào)范圍。項(xiàng)

12、目五項(xiàng)目五 串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的電路制作與調(diào)試串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的電路制作與調(diào)試（二）、（二）、 具有放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路具有放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路元件參數(shù)：元件參數(shù)：V1：3DDV2：3DG120，R1：3K，R2：2K，R3：100，R4：680，RP：4.7K，V3：2CW138。3. 元件選取元件選取穩(wěn)壓管穩(wěn)壓管V3的穩(wěn)定電壓的穩(wěn)定電壓UZ，UZ大一點(diǎn)，大一點(diǎn)，UO就大一點(diǎn)。就大一點(diǎn)。輸入電壓輸入電壓UI應(yīng)大于輸出電壓應(yīng)大于輸出電壓UO的的38伏左右。伏左右。調(diào)整管調(diào)整管V1的的值要盡量大值要盡量大,放大管放大管2也要選用也要選用值大的管子。值大的管子。分壓電阻（分壓電阻（R3+ RP

13、+ R4）要適當(dāng)小些，）要適當(dāng)小些，以提高電路的性能。以提高電路的性能。思考以下問題：思考以下問題： 電路可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓嗎？電路可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓嗎？ 電路的輸出電壓電路的輸出電壓UO可以調(diào)節(jié)嗎？可以調(diào)節(jié)嗎？調(diào)節(jié)范圍是多少？調(diào)節(jié)范圍是多少？ 電路的輸出電壓電路的輸出電壓UO的范圍可以擴(kuò)大嗎？的范圍可以擴(kuò)大嗎？擴(kuò)大的方法是什么？擴(kuò)大的方法是什么？分析分析 具有放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路具有放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路1. 元件作用元件作用:調(diào)整管調(diào)整管V1比較放大管：比較放大管： 提供調(diào)整依據(jù)提供調(diào)整依據(jù) 基準(zhǔn)電壓基準(zhǔn)電壓取樣電路：取樣電路：R3、R4、RP 2. 輸出電壓的調(diào)整范圍輸出電壓的調(diào)整范圍當(dāng)當(dāng)RP

14、的觸點(diǎn)移到最上端時，的觸點(diǎn)移到最上端時，VO為最小值為最小值UO最小最小=（U2+UBE2）(R3+R4+RP）/（R4+RP）當(dāng)當(dāng)RP的觸點(diǎn)移到最下端時，的觸點(diǎn)移到最下端時，VO為最大值為最大值UO最大最大=（U2+UBE2）（）（R3+R4+RP）/R4UO最小值最小值UZ，取，取UZ時，取時，取UZUO，不能從不能從0伏起調(diào)。伏起調(diào)。 （二）、（二）、 具有放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的具有放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的 檢修檢修故障故障1: 輸出電壓過高輸出電壓過高 檢修方法：在路測量法檢修方法：在路測量法 測量比較放大管測量比較放大管V2的發(fā)射結(jié)是否開路的發(fā)射結(jié)是否開路用用R1檔，正常時，測

15、量檔，正常時，測量C、E極之間的電阻值極之間的電阻值應(yīng)是一大一小。應(yīng)是一大一小。測量取樣電阻測量取樣電阻R4、RP是否開路是否開路根據(jù)取樣電阻的阻值，正常時，用合適的檔位進(jìn)行測量，根據(jù)取樣電阻的阻值，正常時，用合適的檔位進(jìn)行測量，所測得的電阻值所測得的電阻值 標(biāo)稱值。標(biāo)稱值。測量調(diào)整管測量調(diào)整管V1的發(fā)射結(jié)是否短路的發(fā)射結(jié)是否短路用用R1檔，正常時，測量檔，正常時，測量C、E極之間的電阻值均較大。極之間的電阻值均較大。（可能稍微有一點(diǎn)點(diǎn)差異，但不會相差很大）（可能稍微有一點(diǎn)點(diǎn)差異，但不會相差很大）故障故障2: 輸出電壓過低或?yàn)檩敵鲭妷哼^低或?yàn)? 檢修方法：在路測量法檢修方法：在路測量法 測量調(diào)整管測量調(diào)整管V1的發(fā)射結(jié)是否開路的發(fā)射結(jié)是否開路 用用R1檔，正常時，測量檔，正常時，測量C、E極之間的電阻值極之間的電阻值應(yīng)是一