原创 直流稳压电源电路

稳压电源一般由变压器、整流器和稳压器三大部分组成，如图5一21所示。变压器把市电交流电压变为所需要的低压交流电。整流器把交流电变为直流电。经滤波后，稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。

一、稳压电源的技术指标及对稳压电源的要求

　　稳压电源的技术指标可以分为两大类：一类是特性指标，如输出电压、输出电滤及电压调节范围；另一类是质量指标，反映一个稳压电源的优劣，包括稳定度、等效内阻（输出电阻）、纹波电压及温度系数等。·　　对稳压电源的性能，主要有以下四个万面的要求

1．稳定性好

　　当输入电压Usr （整流、滤波的输出电压）在规定范围内变动时，输出电压Usc 的变化应该很小一般要求 。由于输入电压变化而引起输出电压变化的程度，称为稳定度指标，常用稳压系数S 来表示：S的大小，反映一个稳压电源克服输入电压变化的能力。在同样的输入电压变化条件下，S越小，输出电压的变化越小，电源的稳定度越高。通常S约为

2.输出电阻小
负载变化时（从空载到满载），输出电压Usc ，应基本保持不变。稳压电源这方面的性能可用输出电阻表征。
输出电阻（又叫等效内阻）用rn 表示，它等于输出电压变化量和负载电流变化量之比。

rn 反映负载变动时，输出电压维持恒定的能力，rn 越小，则Ifz 变化时输出电压的变化也越小。性能优良的稳压电源，输出电阻可小到1欧，甚至0．01欧。

　　3.电压温度系数小

　　当环境温度变化时，会引起输出电压的漂移。良好的稳压电源，应在环境温度变化时，有效地抑制输出电压的漂移，保持输出电压稳定，输出电压的漂移用温度系数KT来表示.

　　4.输出电压纹波小

　　所谓纹波电压，是指输出电压中50赫或100赫的交流分量，通常用有效值或峰值表示。经过稳压作用，可以使整流滤波后的纹波电压大大降低，降低的倍数反比于稳压系数S 。

　　上节介绍的串联型稳压电路，用做一种简单的稳压电源，可以满足一般无线电爱好者的需要。但是，这种电源还有许多“天生的”缺陷，要提高对性能的要求，就必须再做一些改进。从以下四个右面对它的性能加以改善，便可做成一台有实用价值的稳压电源了。这就是：增加放大环节，提高稳定性，使输出电压可调；用复合管做调整管，使输出电流增大；增加保护电路，使电源工作安全可靠。

二、带有放大环节的稳压电源

　　输出电压的变化量△Usc 是很微弱的，它对调整管的控制作用也很弱，因此稳压效果不够好，带有放大环节的稳压电源，就是在电路中增加一个直流放大器，把微弱的输出电压变化量先加以放大,再去控制调整管，从而提高对调整管的控制作用，使稳压电源的稳定性能得到改善。图5-22 是带有放大环节的稳压电源电路。　图中，BG1 是调整管，BG2 是比较放大管。输出电田变化量△Usc 的一部分与基准电压Uw 比较，并经BG2 放大后进到了BG1 的基极。Rc 是BG2 的集电极电阻，又是BG1 的上偏置电阻。R1、R2是BG2 的上、下偏置电阻，组成分压电路，把ΔUsc 的一部分作为输出电压的取样，送给BG2 的基极，因此又叫取样电路 R2 上的电压Ub2：叫取样电压。DW和R3组，成稳压电路，提供基准电压

从电路路中可以看出，当输出电压Usc 下降的时候，通过R1 、R2组成的分压电路的作用，BG2 的基极电位Ub2也下降了。由于基准电压UW 使BG2 的发射极电位保持不变，Ubc2 ：＝Ub2，一UW随之减小。于是BG2 集电极电流Ic：减小，Uc2增高，即BG1 的基极电位Ub1增高，使Icl增加，管压降Uce1减小，从而导致输出电压Usc 保持基本稳定。BG2 的放大倍数越大，调整作用就越强，输出电压就越稳定。

　　如果输出电压Usc 增高时，同样道理，又会通过反馈作用使Usc 减小，保持输出电压基本不变。

　　下面谈谈各元件的选取原则。前面已经提到，Rc是放大级的负载电阻，又相当于调整管的偏置电阻。Rc大，放大倍数大，有利于提高稳压器指标，但Rc过大会使BG2 和调整管电流太小，限制了负载电流和调整范围。通常Rc根据下列公式选取：

Usrmin 为整流输出的最小电压。Ic2可取1～3毫安。稳压管DW的稳定电压Uw，选择范围比较宽，只要不使BG2 饱和（即Uw比Usc 低2伏以下）均可。Uw取得大，取样电压可大些，有利于提高稳压性能。限流电阻R3通过的电流I3，应该等于DW的稳定电流，那应满足下述关系：

输入电压Usr 应大于输出电压Usc 3～8伏。Usr 过小，调整管容易饱和而起不到调整作用；Usr 过大，则增加管子耗损，并浪费功率。整流纹波小的，Usr 可取低些；纹波大的，Usr 应取高些。调整管BG1 的β值要尽量大，为此可以使用复仓管。调整管的功耗也要足够大，应满足下式要求：
Usrmax 为电网电压最高时的整流输出电压。

　　放大管BG2 也要选用β值大的管子，以增强对调整管的控制作用，使输出的更稳定。在Usc 较大的稳压电路中，还应注意BG2 所能承受的反向电压，应选取的晶体管。
　分压电阻（R1＋R2）要适当小些，以提高电路性能。通常取流过分压电阻的电流大于放大管基极电流的5-10倍。分压比决定于输出电压Usc 和参考电压Uw，由下式决定：一般可先选定R1 或R2，再通过计算调整另外一只电阻器，分压比要选得大些，一般选0．5～0．8。
三、输出电压可调的稳压电源

　　从上面电路可以看到，输出电压与基准电压之间的关系，是由分压电路来“调配”的。在基准电压一定的情况下，改变分压比，就可以在一定范围里改变输出电压。在R1与R2之间加接一个电位器W（见图5- 23），便可以实现输出电压在一定范围内连续可调。

四、用复合管做调整管的稳压电源

　　在稳压电源中，负载电流Ifz 要流过调整管，输出大电流的电源必须使用大功率的调整管，这就要求有足够大的电流供给调整管的基极，而比较放大电路供不出所需要的大电流，另一方面，调整管需要有较高的电流放大倍数，才能有效地提高稳压性能，但是大功率管一般电流放大倍数都不高。解决这些矛盾的办法，是给原有的调整管再配上一个或几个“助手”，组成复合管。用复合管做调整管的稳压电源电路如图5一24所示。

　　用复合管做调整管时，BG2 的反向电流Iceo2将被放大，尤其是采用大功率锗管时，反向截止电流Icbo比较大，并随温度增高按指数增加，很容易造成高温空载时稳压电源的失控，使输出电压Usc 增大。误差信号ΔUsc 经放大加到BG2 的级基极来减少Ic人，可能迫使BG2 截止。为了使调整管在不同温度下都工作在放大区，常在BG1 的基极加电阻（R7）接到电源的正极（如图5一24）或负极。在温度或负载变化不大或全用硅管时，可不加这个电阻。
　R7的数值，可近似由下式决定：

五、带有保护电路的稳压电源。

　　在稳压电路中，要采取短路保护措施，才能保证安全可靠地工作。普通保险丝熔断较慢，用加保险丝的办法达不到保护作用，而必须加装保护电路。

　　保护电路的作用是保护碉整管在电路短路、电流增大时不被烧毁。其基本方法是，当输出电流超过某一致值时，使调整管处于反向偏置状态，从而截止，自动切断电路电流。

　　保护电路的形式很多。图5－25是二极管保护电路，由二极管D和检图5－25 二极管保护电路测电阻R0组成。正常工作时，虽然二极管两端的电压上低下场，但二极管仍处于反向截止状态。负载电流增大到一定数值时，电阻RO上的压陷 ROIe 加大，使二极管导通。由于UD＝Ube1＋RO Ie,而二极管的导通电压UD是一定的，则Ube1被迫减小，从而使Ie限制到一定值，达到保护调整管的目的。在使用时，二极管要选用UD 值大的。

　　图5－26是三极管保护电路。由三极管BG2 和分压电阻R4、R5组成。电路正常工作时，通过R4与R5的压作用，使得BG2 的基极电位比发射极电位高，发射结承受反向电压。于是BG2 处于截止状态（相当于开路），对稳压电路没有影响。当电路短路时，输出电压为零，BG2 的发射极相当于接地，则BG2 处于饱和导通状态（相当于短路），从而使调整管BG1 基极和发射极近于短路，而处于截止状态，切断电路电流，从而达到保护目的。