三极管串联稳压电路

用三极管V代替图8.2中的限流电阻Ｒ，就得到图8.3所示的串联型三极管稳压电路。
   在基极电路中，VDZ与Ｒ组成参数稳压器。
   
   图 8.3 串联型三极管稳压电路
   2. 工作原理
   〔实验〕：
   ①按图8.3连接电路，检查无误后，接通电路。
   ②保持输入电压Ui不变，改变RL，观察U0。
   ③保持负载RL不变，改变UL，观察U0。
   结论：输出电压U0基本保持不变。
   该电路稳压过程如下：
   （１） 当输入电压不变，而负载电压变化时，其稳压过程如下：
   
   （２）当负载不变，输入电压U增加时，其稳压过程如下：
   
   （３）当ＵＩ增加时，输出电压Ｕ０有升高趋势，由于三极管Ｔ基极电位被稳压管ＤＺ固定，故Ｕ０的增加将使三极管发射结上正向偏置电压降低，基极电流减小，从而使三极管的集射极间的电阻增大，ＵＣＥ增加，于是，抵消了Ｕ０的增加，使Ｕ０基本保持不变．
   上述电路虽然对输出电压具有稳压作用，但此电路控制灵敏度不高，稳压性能不理想。
   
   8.3.2 带有放大环节的串联型稳压电路
   1．电路组成
   在图8.3电路加放大环节．如图8.4所示。可使输出电压更加稳定。
   图８．４ 带放大电路的串联型稳压电路
   取样电路：由Ｒ1、ＲP、Ｒ2组成，当输出电压变大时，取样电阻将其变化量的一部分送到比较放大管的基极，基极电压能反映出电压的变化，称为取样电压；取样电压不宜太大，也不宜太小，若太大，控制的灵敏度下降；若太小，带负载能力减弱。
   基准电路：由ＲZ、VDＺ组成，给V２发射极提供一个基准电压，ＲZ为限流电阻，保证VDＺ有一个合适的工作电流。
   比较放大管V2：Ｒ4既是V２的集电极负载电阻，又是V１的基极偏置电阻，比较放大管的作用是将输出电压的变化量，先放大，然后加到调整管的基极，控制调整管工作，提高控制的灵敏度和输出电压的稳定性。
   调整管V１：它与负载串联，故称此电路为串联型稳压电路，调整管V１受比较放大管控制，集射极间相当于一个可变电阻，用来抵消输出电压的波动。
   2． 工作原理
   （１） 当负载RL不变，输入电压ＵＩ减小时，输出电压U０有下降趋势，通过取样电阻的分压使比较放大管的基极电位ＵＢ２下降，而比较放大管的发射极电压不变（ＵＥ２＝ＵＺ），因此ＵBE2也下降，于是比较放大管导通能力减弱，ＵC2升高，调整管导通能力增强，调整管Ｖ1集射之间的电阻ＲCE1减小，管压降ＵCE1下降，使输出电压Ｕ0上升，保证了Ｕ0基本不变。其过程表示如下：
   
   （2）当输入电压不变，负载增大时，引起输出电压有增长趋势，则电路将产生下列调整过程：
   
   当负载RL减小时，稳压过程相反。
   可见，稳压过程实质上是通过负反馈使输出电压维持稳定的过程。
   3． 提高稳压性能的措施和保护电路
   为提高稳压电源的稳压性能，稳压电源的比较放大器可采用其它相应的电路，如图8.5所示电路，即具有恒流源负载的稳压电路。图中稳压管VDZ2和R5确定V3管的静态工作点的偏置电路，因为V3的基极电位稳定在UVDZ2上，加上R4的负反馈作用，V3的集电极电流IC3恒定不变。另外，V3又是比较放大器的V2负载，所以称恒流源负载，由于调整管V1和比较放大管V2都有是PNP管，为了使恒流源电流方向与V2的负载电流方向一致，所以V3必须采用PNP管，因为恒流源具有很高的输出阻抗，使得比较放大器具有很高的电压放大倍数，从而可以提高电源的稳定性能。其次，由于IC3恒定不变，输入电压Ui的变化不能直接加到调整管基极，从而大大削弱了Ui的变化对输出的影响，有利于输出电压稳定。
   
   图８．５具有恒流源负载的稳压电源
   对于串联型晶体管稳压电路，由于负载和调整很容易串联的，所以随着负载电流的增加，调整管的电流也要增加，从而使管子的功耗增加；如果在使用中不慎，使输出电路短路，则不断电流增加，且管压降也增加，很可能引起调整管损坏。调整管的损坏可以在非常短的时间内发生，用一般保险丝不能起作用。因此，通常用速度高的过载保护电路来代替保险丝。过载保护电路的形式很多。
   例1： 如图８．6（a），晶体管V3和电阻R5、R6组成过载保护电路。当稳压电路正常工作时，V3发射极电位比基极电位高，发射结受反向电压作用，使V3处于截止状态，对稳压电路的工作无影响；当负载短路时，V3因发射极电位降低而导通，相当于使V1的基、射极间被V3短路，从而只有少量电流流过调整管，达到保护调整管的目的，而且可以避免整流元件因过电流而损坏。
   
   图８．６过载保护电路
   例2： 如图８．6（b）由晶体管V3、二极管VD和电阻R5、RM组成过载保护电路。在二极管VD中流过电流，二极管VD的正向电压UF基本恒定。正常负载时，负载电流流过RM产生的压降较小，V3的发射结处于反向偏置而截止，对稳压电路无影响；当IL增大到某一值时，RM上的压降增大，V3发射结转变为正偏，V3导通，RC上的压降增大，UCE3减小，即调整管的基极电位降低，调整管的UCE1增加，输出电压U0下降，IL被限制。从图可以写出V3导通时的发射结电压方程为：
   用被限制的电流IL代入上式，即可求出Rm来，Rm称为过载信号检测电阻或电流取样电阻。
   8.3.3 集成稳压器电路
   集成稳压器是将调整电路、取样电路、基准电路、启动电路及保护电路集成在一块硅片上构成的芯片。它完整的功能体系、健全的保护电路、安全可靠的工作性能，给稳压电源的制作带来了极大的方便。集成电路稳压器的型号很多，按单片的引出端子分类，有三端固定式、三端可调式、和多端可调式等。三端集成稳压器只有三个端子，安装和使用都很方便。
   1． 三端固定式集成稳压器
   （１） 三端固定式集成稳压器外形及管脚排列
   三端固定式集成电路稳压器的外形和管脚排如图８．７所示。
   
   图８．７　三端固定式集成稳压器外形及管脚排列
   （２） 三端固定式稳压器的型号组成及其意义
   
   三端固定式集成稳压器的型号组成及其意义如图８．８所示。
   国产三端固定式集成稳压器有CW78XX系列（正电压输出）和CW79XX系列（负电压输出），其输出电压有5V、6V、8V、9V、12V、15V、18V、24V，最大输出电流有0.1A、0.5A、1A、1.5A、2.0A等。
   
   图８．８ 三端固定式集成稳压器型号组成及意义
   （３） 三端固定式集成稳压器的应用
   ① 固定输出稳压器
   在实际上工作中，可根据不同的需要，选取符合要求的CW78XX、CW79XX系列产品。电路组成如图８．９所示。图中C1可以防止由于输入引线较长时产生的电感而引起的自激。C2用来减小由于负载电流瞬时变化而引起的高频干扰。C3是容量较大的电解电容，主要用来进一步减小输出脉动和低频干扰。
   
   图８．９ 三端集成稳压器的典型接法
   ② 扩压、扩流和可调电路
   如果需要输出电压高于三端稳压器输出电压时，可采用图８．１０所示电路。
   
   图8.10　提高输出电压接线图