五一电子阅读：《电子入门》—《简单的稳压电路》

　　交流电经过整流可以变成直流电,但是它的电压是不稳定的:供电电压的变化或用电电流的变化,都能引起电源电压的波动。要获得稳定不变的直流电源,还必须再增加稳压电路。

要了解稳压电路的工作,得从稳压管说起。

一、有“特异功能”的二极管稳压管

　　一般三极管都是正向导通,反向截止;加在二极管上的反向电压、如果超过二极管的承受能力,二极管就要击穿损毁。但是有一种二极管,它的正向特性与普通二极管相同,而反向特性却比较特殊:当反向电压加到一定程度时,虽然管子呈现击穿状态,通过较大电流,却不损毁,并且这种现象的重复性很好;反过来着,只要管子处在击穿状态,尽管流过管子的电在变化很大,而管子两端的电压却变化极小起到稳压作用。这种特殊的二极管叫稳压管。

　　　稳压管的型号有2CW、2DW 等系列,它的电路符号如图稳压管符号 5-17所示。

　　稳压管的稳压特性,可用图5一18所示伏安特性曲线很清楚地表示出来。

　　稳压管是利用反向击多区的稳压特性进行工作的,因此、稳压管在电路中要反向连接。稳压管的反向击穿电压称为稳定电压、不同类型稳压管的稳定电压也不一样,某一型号的稳压管的稳压值固定在口定范围。例如:2CW11的稳压值是3.2伏到4．5伏,其中某一只管子的稳压值可能是3．5伏,另一只管子则可能是4,2伏。

稳压管特性曲线　　在实际应用中,如果选择不到稳压值符合需要的稳压管,可以选用稳压值较低的稳压管,然后串联一办或几只硅二极管“枕垫”,把稳定电压提高到所需数值。这是利用硅二极管的正向压降为0．6~0．7伏的特点来进行稳压的。因此,二极管在电路中必须正向连接,这是与稳压管不同的。

　　稳压管稳压性能的好坏,可以用它的动态电阻r来表示:

　　显然,对于同样的电流变化量ΔI,稳压管两端的电压变化量ΔU越小,动态电阻越小,稳压管性能就越好。

　　稳压管的动态电阻是随工作电流变化的,工作电流越大。动态电阻越小。因此,为使稳压效果好,工作电流要选得合。工作电流选得大些,可以减小动态电阻,但不能超过管子的最大允许电流(或最大耗散功率)。各种型号管子的工作电流和最大允许电流,可以从手册中查到。

　　稳压管的稳定性能受温度影响,当温度变化时,它的稳定电压也要发生变化,常用稳定电压的温度系数来表示这种性能例如2CW19型稳压管的稳定电压Uw= 12伏,温度系数为0.095%℃ ,说明温度每升高1℃,其稳定电压升高11.4毫伏。为提高电路的稳定性能,往往采用适当的温度补偿措施。在稳定性能要求很高时,需使用具有温度补偿的稳压,如2DW7A、2DW7W、2DW7C 等。

二、硅稳压管稳压电路

　　由硅稳压管组成的简单稳压电路如图5-l9(a)所示。硅稳压管DW与负载Rfz,并联,R1为限流电阻。硅稳压管电路

　　这个电路是怎样进行稳压的呢？若电网电压升高,整流电路的输出电压Usr也随之升高,引起负载电压Usc 升高。由于稳压管DW与负载Rfz并联,Usc 只要有根少一点增长,就会使流过稳压管的电流急剧增加,使得I1也增大,限流电阻R1上的电压降增大,从而抵消了Usr的升高,保持负载电压Usc 基本不变。反之,若电网电压降低,引起Usr下降,造成Usc 也下降,则稳压管中的电流急剧减小,使得I1减小,R1上的压降也减小,从而抵消了Usr的下降,保持负载电压Usc 基本不变。

硅稳压管电路2 　　若Usr 不变而负载电流增加,则R1上的压降增加,造成负载电压Usc 下降。Usc 只要下降一点点,稳压管中的电流就迅速减小,使R1上的压降再减小下来,从而保持R1上的压降基本不变,使负载电压Usc 得以稳定。

　　综上所述可以看出,稳压管起着电流的自动调节作用,而限流电阻起着电压调整作用。稳压管的动态电阻越小,限流电阻越大,输出电压的稳定性越好。

　　　　那么怎样选择稳压管和限流电阻呢？

　　1．因为稳压管是与负载并联的,所以稳田管的稳定电压应该等于负载直流电压,即Uw=Usc 。稳压管最大稳定电流的选择,要考虑到特殊情况下稳压管通过的最大电流:一种情况是,当负载电流Ifz=0时,全部最大负载电流Ifzmax都通过稳压管;另一种情况是,输入电压Usr,升高,也会引起通过稳压管电流增大。一般取稳压管最大电流选用动态电阻小、电压温度系数小的稳压管,有利于提高电压的稳定度。

　　2．限流电阻R1可由式中算出: wpe2.jpg (2215 字节) 因为Usr 、和Ifz都是变化的,为了保证Ifz=0时Iw不起超过稳压管的最大稳定电流,R1要足够大,为了保证稳定作用,又必须保证在Usr,最小时,Iw大于稳压管的最小稳定电流。综合上述两右面的考虑,限流电阻R1的选择范围是: wpe4.jpg (4083 字节)

　　图5-l9(A)所示电路简单可靠,但是稳定电压不能调整,负载电流太小,一般多用做电路前级的稳压和其他电源的参考电压。

　　采用两级硅稳压管稳压电路,可以输出两种稳定电压U1和Usc ,并能进一步提高稳压效果。电路见图5-19(b)

三、串联型稳压电路

　　串联型稳压电路是比较常用的一种电路。电路如图5-20(a)所示。串联型稳压电路a

　　三极管BG 在电路申是调整元件,它很有“见机行事”的本领,每当由于供电或用电发生变化,电路输出电压波动欲起的时候,它都能及时地加以调节,使输出电压保持基本稳定,因此它被称做调整管口因为在电路中作为调整元件的三极管是与负载相串联的,所以这种电路叫串联型稳压电路。稳压管DW为调整管提供基准电压,使调整管基极电位不变。R1是DW的保护电阻,限制通过DW的电流,起保护稳压管的作用。Rfz,是负载电阻,是BG 的直流通路。

　　BG 和DW配合“默契”,保证电路格出稳定的用压。电路稳压过程是这佯的:如果输人电压Usr增大,使输出电压Usc 。增大时,由于Ub=Uw固定不变,调整管基棗射间电压Ube 。=Ub-Usc 将减小,基流Ib随之减小,而管压降Uce,随之增大,从而抵消了Usc 增大的部分,使Usc ,基本稳定。如果负载电流Isc 增大,使输出电压Usc 减小时,由于Ub固定,Ube 将增大,使人增大,Uce减小,也同样地使Usc 基本稳定。

　　从上面分析中可以看到,调整管既象是一个自动的可变电阻:当输出电压增大时,它的“阻值”就增大,分担了大出来的电压;当输出电压减小时,它的“阻值”就减小,补足了小下去的电压。无论是哪种情况,都使电路保持输出一个稳定的电压。“指挥”调整管变化的是输出电压的变化量？Usc ;正是ΔUsc 控制调整管的基极电流Ib,才使得调整管随着ΔUsc 变化。换句话说,是不稳定的输出电压,驱动调整管去稳定输出电压。串联型稳压电路b

　　如果把图5-20(a)所示稳压电路的形式稍微改变一下,画成图5-20(b)样子的话,不难看出,原来串联型稳压电路就是一个射极跟随器。R1是上偏置电阻,稳压管DW是下偏置电阻,输出电压是从发射极电阻Rfz上取出的。