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穩壓電源一般由變壓器、整流器和穩壓器三大部分組成，如圖5一21所示。變壓器把市電交流電壓變為所需要的低壓交流電。整流器把交流電變為直流電。經濾波后，穩壓器再把不穩定的直流電壓變為穩定的直流電壓輸出。 一、穩壓電源的技術指標及對穩壓電源的要求 穩壓電源的技術指標可以分為兩大類：一類是特性指標，如輸出電壓、輸出電濾及電壓調節范圍；另一類是質量指標，反映一個穩壓電源的優劣，包括穩定度、等效內阻（輸出電阻）、紋波電壓及溫度系數等。對穩壓電源的性能，主要有以下四個萬面的要求： 1．穩定性好 當輸入電壓Usr（整流、濾波的輸出電壓）在規定范圍內變動時，輸出電壓Usc 的變化應該很小一般要求 。 由于輸入電壓變化而引起輸出電壓變化的程度，稱為穩定度指標，常用穩壓系數S 來表示：S的大小，反映一個穩壓電源克服輸入電壓變化的能力。在同樣的輸入電壓變化條件下，S越小，輸出電壓的變化越小，電源的穩定度越高。通常S約為 2.輸出電阻小 負載變化時（從空載到滿載），輸出電壓Usc ，應基本保持不變。穩壓電源這方面的性能可用輸出電阻表征。 輸出電阻（又叫等效內阻）用rn 表示，它等于輸出電壓變化量和負載電流變化量之比。 rn 反映負載變動時，輸出電壓維持恒定的能力，rn 越小，則Ifz變化時輸出電壓的變化也越小。性能優良的穩壓電源，輸出電阻可小到1歐，甚至0．01歐。 3.電壓溫度系數小 當環境溫度變化時，會引起輸出電壓的漂移。良好的穩壓電源，應在環境溫度變化時，有效地抑制輸出電壓的漂移，保持輸出電壓穩定，輸出電壓的漂移用溫度系數KT來表示. 4.輸出電壓紋波小 所謂紋波電壓，是指輸出電壓中50赫或100赫的交流分量，通常用有效值或峰值表示。經過穩壓作用，可以使整流濾波后的紋波電壓大大降低，降低的倍數反比于穩壓系數S 。 上節介紹的串聯型穩壓電路，用做一種簡單的穩壓電源，可以滿足一般無線電愛好者的需要。但是，這種電源還有許多“天生的”缺陷，要提高對性能的要求，就必須再做一些改進。從以下四個右面對它的性能加以改善，便可做成一臺有實用價值的穩壓電源了。這就是：增加放大環節，提高穩定性，使輸出電壓可調；用復合管做調整管，使輸出電流增大；增加保護電路，使電源工作安全可靠。 二、帶有放大環節的穩壓電源 輸出電壓的變化量△Usc 是很微弱的，它對調整管的控制作用也很弱，因此穩壓效果不夠好，帶有放大環節的穩壓電源，就是在電路中增加一個直流放大器，把微弱的輸出電壓變化量先加以放大,再去控制調整管，從而提高對調整管的控制作用，使穩壓電源的穩定性能得到改善。圖5-22 是帶有放大環節的穩壓電源電路。 圖中，BG1 是調整管，BG2 是比較放大管。輸出電田變化量△Usc 的一部分與基準電壓Uw 比較，并經BG2 放大后進到了BG1 的基極。Rc 是BG2 的集電極電阻，又是BG1 的上偏置電阻。R1、R2是BG2 的上、下偏置電阻，組成分壓電路，把ΔUsc 的一部分作為輸出電壓的取樣，送給BG2 的基極，因此又叫取樣電路 R2 上的電壓Ub2：叫取樣電壓。DW和R3組，成穩壓電路，提供基準電壓 從電路路中可以看出，當輸出電壓Usc 下降的時候，通過R1 、R2組成的分壓電路的作用，BG2 的基極電位Ub2也下降了。由于基準電壓UW 使BG2 的發射極電位保持不變，Ubc2 ：＝Ub2，一UW隨之減小。于是BG2 集電極電流Ic：減小，Uc2增高，即BG1 的基極電位Ub1增高，使Icl增加，管壓降Uce1減小，從而導致輸出電壓Usc 保持基本穩定。BG2 的放大倍數越大，調整作用就越強，輸出電壓就越穩定。 如果輸出電壓Usc 增高時，同樣道理，又會通過反饋作用使Usc 減小，保持輸出電壓基本不變。 下面談談各元件的選取原則。前面已經提到，Rc是放大級的負載電阻，又相當于調整管的偏置電阻。Rc大，放大倍數大，有利于提高穩壓器指標，但Rc過大會使BG2 和調整管電流太小，限制了負載電流和調整范圍。通常Rc根據下列公式選取： Usrmin為整流輸出的最小電壓。Ic2可取1～3毫安。穩壓管DW的穩定電壓Uw，選擇范圍比較寬，只要不使BG2 飽和（即Uw比Usc 低2伏以下）均可。Uw取得大，取樣電壓可大些，有利于提高穩壓性能。限流電阻R3通過的電流I3，應該等于DW的穩定電流，那應滿足下述關系： 輸入電壓Usr 應大于輸出電壓Usc 3～8伏。Usr 過小，調整管容易飽和而起不到調整作用；Usr 過大，則增加管子耗損，并浪費功率。整流紋波小的，Usr 可取低些；紋波大的，Usr 應取高些。調整管BG1 的β值要盡量大，為此可以使用復倉管。調整管的功耗也要足夠大，應滿足下式要求： Usrmax 為電網電壓最高時的整流輸出電壓。 放大管BG2也要選用β值大的管子，以增強對調整管的控制作用，使輸出的更穩定。在Usc較大的穩壓電路中，還應注意BG2所能承受的反向電壓，應選取 的晶體管。 分壓電阻（R1＋R2）要適當小些，以提高電路性能。通常取流過分壓電阻的電流大于放大管基極電流的5-10倍。分壓比決定于輸出電壓Usc 和參考電壓Uw，由下式決定： 一般可先選定R1 或R2，再通過計算調整另外一只電阻器，分壓比要選得大些，一般選0．5～0．8。 三、輸出電壓可調的穩壓電源 從上面電路可以看到，輸出電壓與基準電壓之間的關系，是由分壓電路來“調配”的。在基準電壓一定的情況下，改變分壓比，就可以在一定范圍里改變輸出電壓。在R1與R2之間加接一個電位器W（見圖5-23），便可以實現輸出電壓在一定范圍內連續可調。 四、用復合管做調整管的穩壓電源 在穩壓電源中，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，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。 R7的數值，可近似由下式決定： 五、帶有保護電路的穩壓電源 在穩壓電路中，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，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。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＋RO Ie,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 的基極電位比發射極電位高，發射結承受反向電壓。于是BG2 處于截止狀態（相當于開路），對穩壓電路沒有影響。當電路短路時，輸出電壓為零，BG2 的發射極相當于接地，則BG2 處于飽和導通狀態（相當于短路），從而使調整管BG1基極和發射極近于短路，而處于截止狀態，切斷電路電流，從而達到保護目的。 |
