五一電子閱讀：《電子入門》—《簡單的穩壓電路》

　　交流電經過整流可以變成直流電,但是它的電壓是不穩定的:供電電壓的變化或用電電流的變化,都能引起電源電壓的波動。要獲得穩定不變的直流電源,還必須再增加穩壓電路。

要了解穩壓電路的工作,得從穩壓管說起。

一、有“特異功能”的二極管穩壓管

　　一般三極管都是正向導通,反向截止;加在二極管上的反向電壓、如果超過二極管的承受能力,二極管就要擊穿損毀。但是有一種二極管,它的正向特性與普通二極管相同,而反向特性卻比較特殊:當反向電壓加到一定程度時,雖然管子呈現擊穿狀態,通過較大電流,卻不損毀,并且這種現象的重復性很好;反過來著,只要管子處在擊穿狀態,盡管流過管子的電在變化很大,而管子兩端的電壓卻變化極小起到穩壓作用。這種特殊的二極管叫穩壓管。

　　　穩壓管的型號有2CW、2DW 等系列,它的電路符號如圖穩壓管符號 5-17所示。

　　穩壓管的穩壓特性,可用圖5一18所示伏安特性曲線很清楚地表示出來。

　　穩壓管是利用反向擊多區的穩壓特性進行工作的,因此、穩壓管在電路中要反向連接。穩壓管的反向擊穿電壓稱為穩定電壓、不同類型穩壓管的穩定電壓也不一樣,某一型號的穩壓管的穩壓值固定在口定范圍。例如:2CW11的穩壓值是3.2伏到4．5伏,其中某一只管子的穩壓值可能是3．5伏,另一只管子則可能是4,2伏。

穩壓管特性曲線　　在實際應用中,如果選擇不到穩壓值符合需要的穩壓管,可以選用穩壓值較低的穩壓管,然后串聯一辦或幾只硅二極管“枕墊”,把穩定電壓提高到所需數值。這是利用硅二極管的正向壓降為0．6~0．7伏的特點來進行穩壓的。因此,二極管在電路中必須正向連接,這是與穩壓管不同的。

　　穩壓管穩壓性能的好壞,可以用它的動態電阻r來表示:

　　顯然,對于同樣的電流變化量ΔI,穩壓管兩端的電壓變化量ΔU越小,動態電阻越小,穩壓管性能就越好。

　　穩壓管的動態電阻是隨工作電流變化的,工作電流越大。動態電阻越小。因此,為使穩壓效果好,工作電流要選得合。工作電流選得大些,可以減小動態電阻,但不能超過管子的最大允許電流(或最大耗散功率)。各種型號管子的工作電流和最大允許電流,可以從手冊中查到。

　　穩壓管的穩定性能受溫度影響,當溫度變化時,它的穩定電壓也要發生變化,常用穩定電壓的溫度系數來表示這種性能例如2CW19型穩壓管的穩定電壓Uw= 12伏,溫度系數為0.095%℃ ,說明溫度每升高1℃,其穩定電壓升高11.4毫伏。為提高電路的穩定性能,往往采用適當的溫度補償措施。在穩定性能要求很高時,需使用具有溫度補償的穩壓,如2DW7A、2DW7W、2DW7C 等。

二、硅穩壓管穩壓電路

　　由硅穩壓管組成的簡單穩壓電路如圖5-l9(a)所示。硅穩壓管DW與負載Rfz,并聯,R1為限流電阻。硅穩壓管電路

　　這個電路是怎樣進行穩壓的呢？若電網電壓升高,整流電路的輸出電壓Usr也隨之升高,引起負載電壓Usc 升高。由于穩壓管DW與負載Rfz并聯,Usc 只要有根少一點增長,就會使流過穩壓管的電流急劇增加,使得I1也增大,限流電阻R1上的電壓降增大,從而抵消了Usr的升高,保持負載電壓Usc 基本不變。反之,若電網電壓降低,引起Usr下降,造成Usc 也下降,則穩壓管中的電流急劇減小,使得I1減小,R1上的壓降也減小,從而抵消了Usr的下降,保持負載電壓Usc 基本不變。

硅穩壓管電路2 　　若Usr 不變而負載電流增加,則R1上的壓降增加,造成負載電壓Usc 下降。Usc 只要下降一點點,穩壓管中的電流就迅速減小,使R1上的壓降再減小下來,從而保持R1上的壓降基本不變,使負載電壓Usc 得以穩定。

　　綜上所述可以看出,穩壓管起著電流的自動調節作用,而限流電阻起著電壓調整作用。穩壓管的動態電阻越小,限流電阻越大,輸出電壓的穩定性越好。

　　　　那么怎樣選擇穩壓管和限流電阻呢？

　　1．因為穩壓管是與負載并聯的,所以穩田管的穩定電壓應該等于負載直流電壓,即Uw=Usc 。穩壓管最大穩定電流的選擇,要考慮到特殊情況下穩壓管通過的最大電流:一種情況是,當負載電流Ifz=0時,全部最大負載電流Ifzmax都通過穩壓管;另一種情況是,輸入電壓Usr,升高,也會引起通過穩壓管電流增大。一般取穩壓管最大電流選用動態電阻小、電壓溫度系數小的穩壓管,有利于提高電壓的穩定度。

　　2．限流電阻R1可由式中算出: wpe2.jpg (2215 字節) 因為Usr 、和Ifz都是變化的,為了保證Ifz=0時Iw不起超過穩壓管的最大穩定電流,R1要足夠大,為了保證穩定作用,又必須保證在Usr,最小時,Iw大于穩壓管的最小穩定電流。綜合上述兩右面的考慮,限流電阻R1的選擇范圍是: wpe4.jpg (4083 字節)

　　圖5-l9(A)所示電路簡單可靠,但是穩定電壓不能調整,負載電流太小,一般多用做電路前級的穩壓和其他電源的參考電壓。

　　采用兩級硅穩壓管穩壓電路,可以輸出兩種穩定電壓U1和Usc ,并能進一步提高穩壓效果。電路見圖5-19(b)

三、串聯型穩壓電路

　　串聯型穩壓電路是比較常用的一種電路。電路如圖5-20(a)所示。串聯型穩壓電路a

　　三極管BG 在電路申是調整元件,它很有“見機行事”的本領,每當由于供電或用電發生變化,電路輸出電壓波動欲起的時候,它都能及時地加以調節,使輸出電壓保持基本穩定,因此它被稱做調整管口因為在電路中作為調整元件的三極管是與負載相串聯的,所以這種電路叫串聯型穩壓電路。穩壓管DW為調整管提供基準電壓,使調整管基極電位不變。R1是DW的保護電阻,限制通過DW的電流,起保護穩壓管的作用。Rfz,是負載電阻,是BG 的直流通路。

　　BG 和DW配合“默契”,保證電路格出穩定的用壓。電路穩壓過程是這佯的:如果輸人電壓Usr增大,使輸出電壓Usc 。增大時,由于Ub=Uw固定不變,調整管基棗射間電壓Ube 。=Ub-Usc 將減小,基流Ib隨之減小,而管壓降Uce,隨之增大,從而抵消了Usc 增大的部分,使Usc ,基本穩定。如果負載電流Isc 增大,使輸出電壓Usc 減小時,由于Ub固定,Ube 將增大,使人增大,Uce減小,也同樣地使Usc 基本穩定。

　　從上面分析中可以看到,調整管既象是一個自動的可變電阻:當輸出電壓增大時,它的“阻值”就增大,分擔了大出來的電壓;當輸出電壓減小時,它的“阻值”就減小,補足了小下去的電壓。無論是哪種情況,都使電路保持輸出一個穩定的電壓�！爸笓]”調整管變化的是輸出電壓的變化量？Usc ;正是ΔUsc 控制調整管的基極電流Ib,才使得調整管隨著ΔUsc 變化。換句話說,是不穩定的輸出電壓,驅動調整管去穩定輸出電壓。串聯型穩壓電路b

　　如果把圖5-20(a)所示穩壓電路的形式稍微改變一下,畫成圖5-20(b)樣子的話,不難看出,原來串聯型穩壓電路就是一個射極跟隨器。R1是上偏置電阻,穩壓管DW是下偏置電阻,輸出電壓是從發射極電阻Rfz上取出的。