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直流线性电源的工作原理
时间:2021-11-25 18:22:05

假如有图1所示电路,输入电压Uin加在可变电阻R与负载电阻RL串联电路的两端,于是,通过改变R两端的压降即可实现稳压。如输入电压增加时,可增大可变电阻R的阻值,使输人电压的增加量全部降在它的两端,这样,输出电压即可维持不变;输入电压减少时,可减小R的阻值,使它两端的压降随输入电压的减少而减少,以维持输出电压不变;若输人电压不变,而负载电流变化,这时也可通过改变可变电阻R的阻值,使它两端的压降不变,即输出电压=输入电压—可变电阻两端的压降。这种以调整元件(可变电阻)与负载串联的电源称为串联型稳压电源

图1 利用可变电阻稳压

实际电源电路中,通常利用负反馈原理,以输出电压的变化量去控制晶体管集电极与发射极之间的电阻值,原理电路见图2。图2示出的是一种最简单的单管串联型晶体管稳压电源。调整元件为晶体管VT1。220V交流电压经变压器降压后,再经整流滤波电路转换成直流Uin,加在调整管与负载两端。R"1、R"2和R3(R3=R31+R32)组成分压器,用来测量输出电压Uout的变化,VD为硅稳压管,产生基准电压,R4为其限流电阻。VT2组成的放大器起比较和放大的作用,Rc为其集电极电阻。VT2集电极的输出直接加到调整管VT1的基极,改变VT1的c、e极之间的电阻。

图2 串联型晶体管稳压电源原理电路图

假如因电网电压降低或负载电流加大,而使输出电压Uout降低,则通过R"1,R"2和R3组成的分压器使VT2的基极电压下降。由于VT2的发射极接在稳压管VD上,此点电位基本不变,所以,VT2的Ube2减小,集电极电流Ic2减小,因而Uc2增加。Uc2增加导致Ib1、Ic1增加,VT1管的c、e之间的电阻减小,从而使输出电压恢复到原来的数值附近。放大倍数愈大,输出电压的变化就愈小。

当输出电压升高时,通过负反馈作用,同样能使它下降,以维持输出电压基本不变。

改变取样电路的分压比,则可调节输出电压。输出电压Uout的近似表达式为

实际的稳压电源中,调整管常由若干个晶体管复合而成,以扩大输出电流;为了减小放大器的温度漂移和提高它的放大倍数,常采用两级差动式放大电路。为了消除输人电压不稳对放大器和输出电压的影响,稳压电源中常增加一组辅助电源,将它与输出电压串联后,向放大器供电。精密电源中,为了降低漂移和噪声,在电路设计、元器件选择和制作工艺上还将采取一系列措施。例如,在电网与电源变压器之间加低通滤波器;将差分管放在恒温槽中;取样电路采取抑噪措施;直流电路对地浮置等。

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