什么是調整管?
調整管是穩(wěn)壓電源中的輸出功率管。它在穩(wěn)壓電源電路中相當于可調電阻,隨輸入電壓的波動,由取樣管取樣后隨時調整該管的導通程度,以達到輸出電壓穩(wěn)定的目的。整流管的導通程度不同。
調整管CE間的電壓也不同。輸入電壓高時調整管CE間的電壓高。輸入電壓低時調整管CE間的電壓就低。比穩(wěn)壓輸出高的電壓全部加在調整管上了。調整管的功率損耗大,所以調整管都有散熱器。下圖為一只三腳調整管。
調整管應用電路原理分析
1、本調整管穩(wěn)壓電路

所謂串聯(lián)型穩(wěn)壓電路,就是在輸入直流電壓和負載之間串入一個三極管,其作用就是當q或RL發(fā)生變化引起輸出電壓Uo變化時,通過某種反饋形式使三極管的UcP也隨之變化,從而調整輸出電壓玩,以保持輸出電壓基本穩(wěn)定。由于串入的三極管是起調整作用的,故稱為調整管。
圖(a)所示是基本的調整管穩(wěn)壓電路.圖中三極管Ⅵ’為調整管。為了分析其穩(wěn)壓原理,我們將圖(a)所示的電路改畫成圖(b)所示的形式,這時我們可清楚地看到,它實質上是在圖所示電路的基礎上再加上射極跟隨器而組成的。根據電路的特點可知,乩和Uz是跟隨關系,因此只要穩(wěn)壓管的電壓Uz保持穩(wěn)定,則當礬和IL在一定的范圍內變化時,乩也能基本穩(wěn)定。加了跟髓器后的突出特點是帶負載的能力加強了。
2、采用功率MOSFET調整管組成超低壓差線性穩(wěn)壓電路
一般認為線性穩(wěn)壓器的轉換效率低但輸出紋波電壓低,而開關式DC/DC變換器的轉換效率高,但它的輸出紋波電壓很高(比線性穩(wěn)壓器高1~2個數量級)。如果采用功率MOSFET作調整管,可以組成超低壓差線性穩(wěn)壓器,它不僅輸出紋波電壓小,而且其轉換效率可以與DC/DC變換器媲美。
便攜式電子產品希望電池壽命長(或兩次充電之間的時間間隔長),本文介紹的超低壓線性穩(wěn)壓器可滿足這種要求,并且有較好的輸出精度。
線性穩(wěn)壓器電路筆者采用Si9933功率MOSFET作調整管設計了~個由電池供電(輸入電壓6V),輸出5V電壓,輸出電流500mA的線性穩(wěn)壓器電路,如下圖所示。它與一般的線性穩(wěn)壓器電路基本相同,為了提高基準電壓的精度,這里采用TL431精密可調基準電壓源來代替一般的穩(wěn)壓二極管。這是因為一般的穩(wěn)壓二極管在3V以下的精度差,其動態(tài)電阻Rz=30Ω左右。另外,這里設了一個微調電位器RP,可使在空載時調整RP獲得所需的初始電壓(因為TL431的基準電壓典型值是2.495V.最小值是2.470V,最大值是2.520V)。

其工作原理如下:如果輸出電壓VOUT有所增加,即輸出電壓↑,VT3基極電壓↑,VT3的IC3↑,R3上的電壓降↑,VT2的VBEt,VT2的ic2↑,R2上的壓降↑,使R1上的壓降↓,即P管的-VGS↓,P管的內阻↑.使VOUT輸出電壓↓。
3、用IGBT做調整管的2.5—24V穩(wěn)壓電源
電源基本用的是這個圖,MOS管直接替換成IGBT,限流取樣電阻略有變化0.3Ω左右。在2A左右保護(實測)。

工作原理
如圖所示,220v電壓經變壓器B降壓、D1-D4整流、C1濾波。此外D5、D6、C2、C3組成倍壓電路(使得Vdc=60V),Rw、R3組成分壓電路,T1431、R1組成取樣放大電路,9013、R2組成限流保護電路,場效應管K790作調整管(可直接并聯(lián)使用)以及C5是輸出濾波器電路等。穩(wěn)壓過程是:當輸出電壓降低時,f點電位降低,經T1431內部放大使e點電壓增高,經K790調整后,b點電位升高;反之,當輸出電壓增高時,f點電位升高,e點電位降低,經K790調整后,b點電位降低。從而使輸出電壓穩(wěn)定。當輸出電流大于6A時,三極管9013處于截止,使輸出電流被限制在6A以內,從而達到限流的目的。本電路除電阻R1選用2W、R2選用5W外,其它元件無特殊要求,其元件參數如圖3所示。
另外k790完全可以用K72515A500V125W的管子代替。因為是電壓型器件,不用考慮驅動問題。
4、用復合管做調整管的穩(wěn)壓電源電路圖
在穩(wěn)壓電源中,負載電流Ifz要流過調整管,輸出大電流的電源必須使用大功率的調整管,這就要求有足夠大的電流供給調整管的基極,而比較放大電路供不出所需要的大電流,另一方面,調整管需要有較高的電流放大倍數,才能有效地提高穩(wěn)壓性能,但是大功率管一般電流放大倍數都不高。解決這些矛盾的辦法,是給原有的調整管再配上一個或幾個“助手”,組成復合管。用復合管做調整管的穩(wěn)壓電源電路如圖5一24所示。

用復合管做調整管時,BG2的反向電流Iceo2將被放大,尤其是采用大功率鍺管時,反向截止電流Icbo比較大,并隨溫度增高按指數增加,很容易造成高溫空載時穩(wěn)壓電源的失控,使輸出電壓Usc增大。誤差信號ΔUsc經放大加到BG2的級基極來減少Ic人,可能迫使BG2截止。為了使調整管在不同溫度下都工作在放大區(qū),常在BG1的基極加電阻(R7)接到電源的正極(如圖5一24)或負極。在溫度或負載變化不大或全用硅管時,可不加這個電阻。
帶有保護電路的穩(wěn)壓電源

在穩(wěn)壓電路中,要采取短路保護措施,才能保證安全可靠地工作。普通保險絲熔斷較慢,用加保險絲的辦法達不到保護作用,而必須加裝保護電路。
保護電路的作用是保護碉整管在電路短路、電流增大時不被燒毀。其基本方法是,當輸出電流超過某一致值時,使調整管處于反向偏置狀態(tài),從而截止,自動切斷電路電流。
保護電路的形式很多。圖5-25是二極管保護電路,由二極管D和檢圖5-25二極管保護電路測電阻R0組成。正常工作時,雖然二極管兩端的電壓上低下場,但二極管仍處于反向截止狀態(tài)。負載電流增大到一定數值時,電阻RO上的壓陷ROIe加大,使二極管導通。由于UD=Ube1+ROIe,而二極管的導通電壓UD是一定的,則Ube1被迫減小,從而使Ie限制到一定值,達到保護調整管的目的。在使用時,二極管要選用UD值大的。

圖5-26是三極管保護電路。由三極管BG2和分壓電阻R4、R5組成。電路正常工作時,通過R4與R5的壓作用,使得BG2的基極電位比發(fā)射極電位高,發(fā)射結承受反向電壓。于是BG2處于截止狀態(tài)(相當于開路),對穩(wěn)壓電路沒有影響。當電路短路時,輸出電壓為零,BG2的發(fā)射極相當于接地,則BG2處于飽和導通狀態(tài)(相當于短路),從而使調整管BG1基極和發(fā)射極近于短路,而處于截止狀態(tài),切斷電路電流,從而達到保穩(wěn)壓電源的技術指標及對穩(wěn)壓電源的要求。
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