三極管串聯(lián)穩(wěn)壓電路

用三極管V代替圖8.2中的限流電阻Ｒ，就得到圖8.3所示的串聯(lián)型三極管穩(wěn)壓電路。

在基極電路中，VDZ與Ｒ組成參數(shù)穩(wěn)壓器。

圖 8.3?串聯(lián)型三極管穩(wěn)壓電路

2. 工作原理

〔實(shí)驗(yàn)〕：

①按圖8.3連接電路，檢查無誤后，接通電路。

②保持輸入電壓Ui不變，改變RL，觀察U0。

③保持負(fù)載RL不變，改變UL，觀察U0。

結(jié)論：輸出電壓U0基本保持不變。

該電路穩(wěn)壓過程如下：

（１）?當(dāng)輸入電壓不變，而負(fù)載電壓變化時，其穩(wěn)壓過程如下：

（２）當(dāng)負(fù)載不變，輸入電壓U增加時，其穩(wěn)壓過程如下：

（３）當(dāng)ＵＩ增加時，輸出電壓Ｕ０有升高趨勢，由于三極管Ｔ基極電位被穩(wěn)壓管ＤＺ固定，故Ｕ０的增加將使三極管發(fā)射結(jié)上正向偏置電壓降低，基極電流減小，從而使三極管的集射極間的電阻增大，ＵＣＥ增加，于是，抵消了Ｕ０的增加，使Ｕ０基本保持不變．

上述電路雖然對輸出電壓具有穩(wěn)壓作用，但此電路控制靈敏度不高，穩(wěn)壓性能不理想。

8.3.2?帶有放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路

1．電路組成

在圖8.3電路加放大環(huán)節(jié)．如圖8.4所示?？墒馆敵鲭妷焊臃€(wěn)定。

圖８．４?帶放大電路的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路

取樣電路：由Ｒ1、ＲP、Ｒ2組成，當(dāng)輸出電壓變大時，取樣電阻將其變化量的一部分送到比較放大管的基極，基極電壓能反映出電壓的變化，稱為取樣電壓；取樣電壓不宜太大，也不宜太小，若太大，控制的靈敏度下降；若太小，帶負(fù)載能力減弱。

基準(zhǔn)電路：由ＲZ、VDＺ組成，給V２發(fā)射極提供一個基準(zhǔn)電壓，ＲZ為限流電阻，保證VDＺ有一個合適的工作電流。

比較放大管V2：Ｒ4既是V２的集電極負(fù)載電阻，又是V１的基極偏置電阻，比較放大管的作用是將輸出電壓的變化量，先放大，然后加到調(diào)整管的基極，控制調(diào)整管工作，提高控制的靈敏度和輸出電壓的穩(wěn)定性。

調(diào)整管V１：它與負(fù)載串聯(lián)，故稱此電路為串聯(lián)型穩(wěn)壓電路，調(diào)整管V１受比較放大管控制，集射極間相當(dāng)于一個可變電阻，用來抵消輸出電壓的波動。

2．?工作原理

（１）?當(dāng)負(fù)載RL不變，輸入電壓ＵＩ減小時，輸出電壓U０有下降趨勢，通過取樣電阻的分壓使比較放大管的基極電位ＵＢ２下降，而比較放大管的發(fā)射極電壓不變（ＵＥ２＝ＵＺ），因此ＵBE2也下降，于是比較放大管導(dǎo)通能力減弱，ＵC2升高，調(diào)整管導(dǎo)通能力增強(qiáng)，調(diào)整管Ｖ1集射之間的電阻ＲCE1減小，管壓降ＵCE1下降，使輸出電壓Ｕ0上升，保證了Ｕ0基本不變。其過程表示如下：

（2）當(dāng)輸入電壓不變，負(fù)載增大時，引起輸出電壓有增長趨勢，則電路將產(chǎn)生下列調(diào)整過程：

當(dāng)負(fù)載RL減小時，穩(wěn)壓過程相反。

可見，穩(wěn)壓過程實(shí)質(zhì)上是通過負(fù)反饋使輸出電壓維持穩(wěn)定的過程。

3．?提高穩(wěn)壓性能的措施和保護(hù)電路

為提高穩(wěn)壓電源的穩(wěn)壓性能，穩(wěn)壓電源的比較放大器可采用其它相應(yīng)的電路，如圖8.5所示電路，即具有恒流源負(fù)載的穩(wěn)壓電路。圖中穩(wěn)壓管VDZ2和R5確定V3管的靜態(tài)工作點(diǎn)的偏置電路，因?yàn)閂3的基極電位穩(wěn)定在UVDZ2上，加上R4的負(fù)反饋?zhàn)饔?，V3的集電極電流IC3恒定不變。另外，V3又是比較放大器的V2負(fù)載，所以稱恒流源負(fù)載，由于調(diào)整管V1和比較放大管V2都有是PNP管，為了使恒流源電流方向與V2的負(fù)載電流方向一致，所以V3必須采用PNP管，因?yàn)楹懔髟淳哂泻芨叩妮敵鲎杩?，使得比較放大器具有很高的電壓放大倍數(shù)，從而可以提高電源的穩(wěn)定性能。其次，由于IC3恒定不變，輸入電壓Ui的變化不能直接加到調(diào)整管基極，從而大大削弱了Ui的變化對輸出的影響，有利于輸出電壓穩(wěn)定。

圖８．５具有恒流源負(fù)載的穩(wěn)壓電源

對于串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電路，由于負(fù)載和調(diào)整很容易串聯(lián)的，所以隨著負(fù)載電流的增加，調(diào)整管的電流也要增加，從而使管子的功耗增加；如果在使用中不慎，使輸出電路短路，則不斷電流增加，且管壓降也增加，很可能引起調(diào)整管損壞。調(diào)整管的損壞可以在非常短的時間內(nèi)發(fā)生，用一般保險絲不能起作用。因此，通常用速度高的過載保護(hù)電路來代替保險絲。過載保護(hù)電路的形式很多。

例1：如圖８．6（a），晶體管V3和電阻R5、R6組成過載保護(hù)電路。當(dāng)穩(wěn)壓電路正常工作時，V3發(fā)射極電位比基極電位高，發(fā)射結(jié)受反向電壓作用，使V3處于截止?fàn)顟B(tài)，對穩(wěn)壓電路的工作無影響；當(dāng)負(fù)載短路時，V3因發(fā)射極電位降低而導(dǎo)通，相當(dāng)于使V1的基、射極間被V3短路，從而只有少量電流流過調(diào)整管，達(dá)到保護(hù)調(diào)整管的目的，而且可以避免整流元件因過電流而損壞。

圖８．６過載保護(hù)電路

例2：如圖８．6（b）由晶體管V3、二極管VD和電阻R5、RM組成過載保護(hù)電路。在二極管VD中流過電流，二極管VD的正向電壓UF基本恒定。正常負(fù)載時，負(fù)載電流流過RM產(chǎn)生的壓降較小，V3的發(fā)射結(jié)處于反向偏置而截止，對穩(wěn)壓電路無影響；當(dāng)IL增大到某一值時，RM上的壓降增大，V3發(fā)射結(jié)轉(zhuǎn)變?yōu)檎?，V3導(dǎo)通，RC上的壓降增大，UCE3減小，即調(diào)整管的基極電位降低，調(diào)整管的UCE1增加，輸出電壓U0下降，IL被限制。從圖可以寫出V3導(dǎo)通時的發(fā)射結(jié)電壓方程為：

用被限制的電流IL代入上式，即可求出Rm來，Rm稱為過載信號檢測電阻或電流取樣電阻。

8.3.3?集成穩(wěn)壓器電路

集成穩(wěn)壓器是將調(diào)整電路、取樣電路、基準(zhǔn)電路、啟動電路及保護(hù)電路集成在一塊硅片上構(gòu)成的芯片。它完整的功能體系、健全的保護(hù)電路、安全可靠的工作性能，給穩(wěn)壓電源的制作帶來了極大的方便。集成電路穩(wěn)壓器的型號很多，按單片的引出端子分類，有三端固定式、三端可調(diào)式、和多端可調(diào)式等。三端集成穩(wěn)壓器只有三個端子，安裝和使用都很方便。

1．?三端固定式集成穩(wěn)壓器

（１）?三端固定式集成穩(wěn)壓器外形及管腳排列

三端固定式集成電路穩(wěn)壓器的外形和管腳排如圖８．７所示。

圖８．７　三端固定式集成穩(wěn)壓器外形及管腳排列

（２）?三端固定式穩(wěn)壓器的型號組成及其意義

三端固定式集成穩(wěn)壓器的型號組成及其意義如圖８．８所示。

國產(chǎn)三端固定式集成穩(wěn)壓器有CW78XX系列（正電壓輸出）和CW79XX系列（負(fù)電壓輸出），其輸出電壓有5V、6V、8V、9V、12V、15V、18V、24V，最大輸出電流有0.1A、0.5A、1A、1.5A、2.0A等。

圖８．８三端固定式集成穩(wěn)壓器型號組成及意義

（３）?三端固定式集成穩(wěn)壓器的應(yīng)用

①?固定輸出穩(wěn)壓器

在實(shí)際上工作中，可根據(jù)不同的需要，選取符合要求的CW78XX、CW79XX系列產(chǎn)品。電路組成如圖８．９所示。圖中C1可以防止由于輸入引線較長時產(chǎn)生的電感而引起的自激。C2用來減小由于負(fù)載電流瞬時變化而引起的高頻干擾。C3是容量較大的電解電容，主要用來進(jìn)一步減小輸出脈動和低頻干擾。