串聯穩壓電路工作原理

知識原理要點

直流穩壓電源原理框圖如圖4－1 所示。

四、實驗原理

圖為串聯型直流穩壓電源。它除了變壓、整流、濾波外，穩壓器部分一般有四個環節：調整環節、基準電壓、比較放大器和取樣電路。

當電網電壓或負載變動引起輸出電壓vo變化時，取樣電路將輸出電壓vo的一部分饋送回比較放大器與基準電壓進行比較，產生的誤差電壓經放大後去控制調整管的基極電流，自動地改變調整管的集一射極間電壓，補償vo的變化，從而維持輸出電壓基本不變。

當輸入電壓(vi)改變時，能自動調節(vce)電壓的大小，使輸出電壓(vo)保持恆定。例如：vi↑→vo↑→經取樣和放大電路後→ib↓→vce↑→vo↓

vi是整流濾波後的電壓，t為調整管，a為比較放大電路，vref為基準電壓，它由穩壓管dz與限流電阻r構成。r1與r2組成反饋網路，是用來反映輸出電壓變化的取樣環節。

工作原理圖及功能方框圖

假設由於某種原因（如電網電壓波動或者負載電阻變化等）使輸出電壓上公升，取樣電路將這一變化趨勢送到比較放大管的基極，與發射極基準電壓進行比較，並且將二者的差值進行放大，比較放大管的基電極電位（即調整管的基極電位）降低。由於調整管採用射極輸出形式，所以輸出電壓必然降低，從而保證uo基本穩定。

穩壓電路由於直接用輸出電壓的微小變化量去控制調整管。其控制作用較小，所以，穩壓效果不好。如果在電路中增加一級直流放大電路，把輸出電壓的微小變化加以放大，再去控制調整管，其穩壓效能便可大大提高，這就是帶放大環節的串聯型穩壓電路。

當輸入電壓ui增大(或減小)時，串聯型穩壓電路的穩壓原理可用電路來說明。圖中可變電阻r與負載rl相串聯。若rl不變。

增大(或減小)r值使輸入電壓ui變化全部降落在電阻r上，從而堅持輸出電壓ul基本不變。同理，若ui不變，當負載電流il變化時(導致ul變化)也相應地調整r值，以保持r上的壓降不變，使輸出電壓ul也基本不變。

則是用晶體三極體來代替可變電阻r利用負反饋的原理，實際的穩壓電路中。以輸出電壓的變化量控制三極體集射極間的電阻值，以維持輸出電壓的基本不變。

故稱調整管，最簡單的串聯型穩壓電路如圖z0719所示。電晶體t電路中起電壓調整作用。因它與負載rl串聯聯接的故稱串聯型穩壓電路。

圖中dz與r組成矽穩壓管穩壓電路，給電晶體基極提供乙個穩定的電壓，叫基準電壓uzr又是電晶體的偏流電阻，使電晶體工作於合適的工作狀態，由電路可知

ul=ui-uce

ube=ub-ue=uz-ul

使輸出電壓ul增大時，該電路的穩壓原理如下：當輸入電壓ui增加或負載電流 il減小。則三極體的ube減小，從而使ibic都減小，uce增加(相當於rce增大)結果使ul基本不變。

這一穩壓過程可表示為：

ui↑(或il↓)ul↑→ube↓→ib↓→ic↓→uce↑→ul↓

當ui減小或il增大，同理。使ul減小時，通過與上述相反的調整過程，也可維持ul基本不變。

該穩壓電路是一射極輸出器(rl接於t射極)其輸出電壓ul跟隨輸入電壓ub=uz變化的因ub一穩定值，從放大電路的角度看。故ul也是穩定的基本上不受ui與il變化的影響。

乙類它由兩隻特性對稱的npn管及pnp管組成，輸入電壓ui加至兩管的基極，輸出電壓uo由兩管的射極取出。電路採用正、負電源供電。

在靜態時，ui=0,兩管無偏壓，同時截止，icq1=icq2=0，uceq1=uceq2=ucc，

uo=0，io=0，功耗為零。

加上正弦輸入訊號ui後，若忽略管子的發射結閾值電壓（令ube0=0），則在輸入訊號的正半周時，t2截止，t1導通，此時t1相當於npn管的共集放大

電路，獲得uo和io的正半周；在輸入訊號的負半周時，t1截止，t2導通，此時t2相當於pnp管的共集放大電路，獲得uo和io的負半周。這樣，兩管交替輪流導通半個週期，在負載上得到了完整的正弦波形。該電路的電流波形如圖3—60(b)所示。

可見，互補推挽功放實際上是兩個輪流工作的共集電路的組合。每個管子導通半個週期，處於乙類工作狀態。

其工作原理：

當輸入訊號使變壓器副邊電壓極性為上「+」下「-」時，t1管導通，t2管截止，電流如圖所示；

當輸入訊號使變壓器副邊電壓極性為上「-」下「+」時，t2管導通，t1管截止，電流如圖所示；

圖（b）為圖（a）所示電路的**分析，等效負載r/l上能夠獲得的最大電壓幅值近似等於vcc。因此負載rl上獲得正弦波電壓，從而獲得交流功率。t1和t2

「推挽」工作方式：同型別管子（t1和t2）在電路中交替導通的方式稱為「推挽」工作方式。