串聯(lián)直流穩(wěn)壓電路

第四節(jié)串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電路輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍穩(wěn)壓電路的過(guò)載保護(hù)電路組成和工作原理調(diào)整管的選擇下頁(yè)總目錄+-u2RC+RLiLUO+-UFVDZ+-AR1R2R3R'2R"2UI+-VT采樣電阻放大電路基準(zhǔn)電壓調(diào)整管一、電路組成和工作原理下頁(yè)上頁(yè)1.電路組成首頁(yè)2.工作原理+-u2RC+RLiLUO+-UFVDZ+-AR1R2R3R'2R"2UI+-VT串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓的過(guò)程，實(shí)質(zhì)上是通過(guò)電壓負(fù)反饋使輸出電壓保持基本穩(wěn)定的過(guò)程。下頁(yè)上頁(yè)首頁(yè)仿真二、輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍UZ

=

UF

=R″2

+R3

R1

+R2

+R3

UOUO

=R″2

+R3

R1

+R2

+R3

UZRRLUO+-UFVDZ+-AR1R2R3R'2R"2UI+-VTUZUOmin

=R2+R3

R1+R2+R3

UZUOmax

=

R3

R1+R2+R3

UZ通過(guò)改變采樣電阻中電位器R2的滑動(dòng)端位置進(jìn)行調(diào)節(jié)。下頁(yè)上頁(yè)首頁(yè)式中ILmax

是負(fù)載電流的最大值。三、調(diào)整管的選擇調(diào)整管不僅要根據(jù)外界條件的變化，隨時(shí)調(diào)整本身的管壓降，以保持輸出電壓穩(wěn)定，還要提供負(fù)載所要求的全部電流，因此管耗比較大，通常采用大功率的三極管。選用時(shí)應(yīng)估算管子的主要參數(shù),確保調(diào)整管的安全。1.集電極最大允許電流ICM≥

ILmax

+IR下頁(yè)上頁(yè)首頁(yè)2.集電極和發(fā)射極之間的最大允許反向電壓U(BR)CEOU(BR)CEO≥U'Imax

=1.1×√2U2式中U'Imax

是空載時(shí)整流濾波電路的最大輸出電壓。穩(wěn)壓電路正常工作時(shí)，調(diào)整管上的電壓降約為幾伏。若負(fù)載短路，則整流濾波電路的輸出電壓UI將全部加在調(diào)整管兩端。UI最大值可能接近于變壓器二次電壓的峰值另外電網(wǎng)電壓可能有±10%的波動(dòng)，所以應(yīng)選擇三極管的參數(shù)為：下頁(yè)上頁(yè)首頁(yè)

3.集電極最大耗散功率PCM調(diào)整管的功耗

PC=UCEIC=(UI－

UO)IC

PCM≥(UImax

－

UOmin

)×ICmax

≈(1.1×1.2U2－

UOmin

)×ICmax式中UImax

是滿載時(shí)整流濾波電路的最大輸出電壓，電容濾波電路中，若電容的容值足夠大，可認(rèn)為其輸出電壓近似為1.2U2。當(dāng)電網(wǎng)電壓達(dá)到最大值，而輸出電壓達(dá)到最小值，同時(shí)負(fù)載電流也達(dá)到最大值時(shí)，調(diào)整管的功耗最大，下頁(yè)上頁(yè)首頁(yè)調(diào)整管選定后，為保證調(diào)整管工作在放大狀態(tài)，通常使

UCE=(3～8)VUI

=UOmax

＋(3～8)V穩(wěn)壓電路的輸入直流電壓應(yīng)為：若采用橋式整流、電容濾波電路則UI≈1.2U2UI1.2U2≈1.1×考慮電網(wǎng)電壓可能有10%的波動(dòng)，因此要求變壓器二次電壓為：下頁(yè)上頁(yè)首頁(yè)[例10.6.1]在串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電路中，要求輸出電壓UO=(10~15)V，負(fù)載電流IL=(0~100)mA

。已選定基準(zhǔn)電壓的穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓UZ=7V，最小電流IZmin=5mA

，最大電流IZmax=33mA

。①假設(shè)采樣電阻總的阻值選定為2kΩ左右，則R1、R2和R3三個(gè)電阻分別為多大？

②

估算電源變壓器二次電壓的有效值U2；③

估算基準(zhǔn)穩(wěn)壓管的限流電阻R的阻值；④

估算穩(wěn)壓電路中的調(diào)整管的極限參數(shù)。下頁(yè)上頁(yè)首頁(yè)解①下頁(yè)上頁(yè)取

R3=910Ω取

R2=510Ω取

R1=560Ω經(jīng)驗(yàn)證，輸出電壓的變化范圍符合給定的要求。首頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)首頁(yè)②取

UI=23V③④下頁(yè)上頁(yè)首頁(yè)四、穩(wěn)壓電路的過(guò)載保護(hù)1.限流型保護(hù)電路主要保護(hù)元件是串接在調(diào)整管發(fā)射極回路中的監(jiān)測(cè)電阻R4和保護(hù)三極管VT2。

R4的阻值很小，一般為1Ω左右。RRLUO+-UFVDZ+-AR1R2R3R'2R"2UI+-VT1UZR4VT2IL下頁(yè)上頁(yè)首頁(yè)RRLUO+-UFVDZ+-AR1R2R3R'2R"2UI+-VT1UZR4VT2IL穩(wěn)壓電路正常工作時(shí)，IL不超過(guò)額定值，電流在R4上的壓降很小，VT2截止,保護(hù)電路不起作用。IL超過(guò)某一臨界值后，R4上壓降增大，使VT2導(dǎo)通,將調(diào)整管VT1的基極電流分流掉一部分，于是限制了VT1中電流的增長(zhǎng)，保護(hù)了調(diào)整管。UOILO正常穩(wěn)壓區(qū)限流保護(hù)限流型保護(hù)電路的輸出特性下頁(yè)上頁(yè)首頁(yè)2.截流型保護(hù)電路限流型保護(hù)電路雖然能夠限制過(guò)大的輸出電流，但當(dāng)負(fù)載短路時(shí)，整流濾波后的輸出直流電壓UI將全部加在調(diào)整管的兩端，而且，此時(shí)通過(guò)調(diào)整管的電也相當(dāng)大，所以此時(shí)消耗在調(diào)整管上的功率仍很可觀。因此，在容量較大的穩(wěn)壓電路中，希望一旦發(fā)生過(guò)載，輸出電壓和輸出電流同時(shí)下降到較低的數(shù)值。這樣的保護(hù)電路稱為截流型保護(hù)電路。下頁(yè)上頁(yè)首頁(yè)RRLUO+-VDZ+-AR1R2R3UI+-VT1R4VT2ILR5R7R8R6IC2IB1UB2UE2輔助電源截流型保護(hù)電路UOILO正常穩(wěn)壓區(qū)保護(hù)電路動(dòng)作截流型保護(hù)電路的輸出特性過(guò)載后的工作點(diǎn)穩(wěn)壓電路正常工作時(shí)，電阻R4上的壓降較低，此時(shí)UR6+UR4<UR8VT2的UBE2<0，VT2截止。下頁(yè)上頁(yè)首頁(yè)RRLUO+-VDZ+-AR1R2R3UI+-VT1R4VT2ILR5R7R8R6IC2IB1UB2UE2輔助電源截流型保護(hù)電路當(dāng)負(fù)載電流IL增大時(shí)，電阻R4上的壓降隨之增大，若UBE2增大到使VT2進(jìn)入放大區(qū)后，將產(chǎn)生集電極電流IC2。使調(diào)整管的基流被分流，IB1減小，于是引起以下正反饋過(guò)程:IC2IB1UOUE2UBE2IC2VT2很快達(dá)到飽和，最后穩(wěn)壓電路的輸出電壓為當(dāng)保護(hù)電路動(dòng)作以后，UBE2很快下降到1V左右，因而調(diào)整管的功耗很小。上頁(yè)首頁(yè)在這種截流型保護(hù)電路中，當(dāng)負(fù)載端故障排除以后，由于IL減小，使R4上壓降減小，只要三極管VT1和VT2能夠進(jìn)入放大區(qū)，則穩(wěn)壓電路的輸出電壓將由于以下正反饋過(guò)