串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源電路原理

串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源結(jié)構(gòu)如下圖a）所示，可以看出，一個串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源通常都是由變壓器、整流濾波器、調(diào)整器件、比較放大、基準(zhǔn)電源和取樣6個部分組成，有些穩(wěn)壓電源中還有過載或短路保護(hù)裝置。

從下圖b）可以看出，電路由變壓器T將220V降壓為10V，經(jīng)VD1~VD4橋式整流，把交流10V變?yōu)槊}動的直流電，經(jīng)電容C1濾波，再經(jīng)過穩(wěn)壓、放大、取樣環(huán)節(jié)，使調(diào)整管VT2工作，輸出直流電Uo為6V。調(diào)整取樣電阻RP的大小，就可以使輸出電壓U0在6V內(nèi)變化，該電路的輸出電流為200mA。

它的穩(wěn)壓過程是：當(dāng)輸出電壓發(fā)生變化時(shí)，通過電阻分壓器的“取樣”，與基準(zhǔn)電源比較后，放大器將誤差信號放大，送到調(diào)整管的基極調(diào)整其管壓降，以達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。一般的講，放大環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)越大，穩(wěn)定度就越高。

下面對對照上圖a）所示串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源框圖逐一分析如下：

1、基準(zhǔn)電源、基準(zhǔn)電壓

基準(zhǔn)電壓應(yīng)是一個穩(wěn)定性較高的直流電壓，否則若基準(zhǔn)電壓值改變了，即使輸入不變，也會引起輸出電壓的變化，影響輸出電壓的穩(wěn)定性。

目前，基準(zhǔn)電壓往往采用硅穩(wěn)壓二極管VS和R5取得，如上圖b）所示，穩(wěn)壓二極管電路的關(guān)鍵是選擇限流電阻，其阻值應(yīng)保證當(dāng)輸入電壓最小時(shí)，流過穩(wěn)壓二極管的電流也不小于維持穩(wěn)定電壓下的最小電流；而當(dāng)輸入電壓達(dá)到最大值時(shí)，應(yīng)保證流過穩(wěn)壓二極管的電流不大于它的最大允許電流。

2、取樣環(huán)節(jié)

取樣環(huán)節(jié)是一個電阻分壓器，由R1，R2，RP組成，如上圖b）所示，取樣環(huán)節(jié)的任務(wù)是將輸出電壓的一部分取出，加到比較放大器去，和基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，以檢出輸出電壓變化值，并經(jīng)放大后去控制調(diào)整環(huán)節(jié)。

3、比較放大器

比較放大器是將取樣電路得到的電壓與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，然后以兩者之差進(jìn)行放大再去控制調(diào)整管以穩(wěn)定輸出電壓。應(yīng)該指出，比較放大器的增益將直接影響穩(wěn)壓電源的質(zhì)量指標(biāo)。最簡單的比較放大器是一個單級直流放大器，如上圖b）所示，VT1組成單級直流放大器為比較放大環(huán)節(jié)。

4、調(diào)整環(huán)節(jié)

調(diào)整環(huán)節(jié)是穩(wěn)壓電源的核心環(huán)節(jié)，因?yàn)檩敵鲭妷鹤詈笠蕾囌{(diào)整環(huán)節(jié)的調(diào)節(jié)作用才能達(dá)到穩(wěn)定，而且穩(wěn)壓電源能輸出的最大電流也主要是取決于調(diào)整環(huán)節(jié)。

調(diào)整環(huán)節(jié)是由工作在線性區(qū)域的調(diào)整管VT2組成，它的基極電流受比較放大器的輸出信號控制。由于穩(wěn)壓電源的輸出電流全部要經(jīng)過調(diào)整管，因此應(yīng)保證所選用的調(diào)整管具有足夠的功耗和集電極電流。

串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源電路圖解

串聯(lián)型穩(wěn)壓電路屬直流穩(wěn)壓電源中的一種，其實(shí)是在三端穩(wěn)壓器出現(xiàn)之前比較常用的直流供電方法，在三端穩(wěn)壓器出現(xiàn)之前，串聯(lián)穩(wěn)壓器通常有OP放大器和穩(wěn)壓二極管構(gòu)成誤差檢測電路，如下圖，該電路中，OP放大器的反向輸入端子與輸出電壓的檢測信號相連，正向輸入端子與基準(zhǔn)電壓Vref相連，Vs=Vout*R2/（R1+R2）。

由于放大信號ΔVs為負(fù)值，控制晶體管的基級電壓下降，因此輸出電壓減小在正常情況下，必有Vref=Vs=Vout*R2/（R1+R2），調(diào)整R1，R2之比可設(shè)定所需要的輸出電壓值。

三端穩(wěn)壓器的基本原理，其實(shí)負(fù)載大小可以可以把三極管換成達(dá)林頓管等等，這種串聯(lián)型穩(wěn)壓電路做組成的直流穩(wěn)壓電源處理不當(dāng)，極易產(chǎn)生振蕩。

現(xiàn)在沒有一定模擬功底的工程師，一般現(xiàn)在不用這種方法，而是直接采用集成的三端穩(wěn)壓電路，進(jìn)行DC/DC轉(zhuǎn)換電路的使用。

穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路電路結(jié)構(gòu)簡單，但是帶負(fù)載能力差，輸出功率小，一般只為芯片提供基準(zhǔn)電壓，不做電源使用。

選擇穩(wěn)壓管時(shí)一般可按下述式子估算： （1） Uz=Vout; （2）Izmax=（）ILmax （3）Vin=（2-3）Vout 這種電路結(jié)構(gòu)簡單，可以抑制輸入電壓的擾動，但由于受到穩(wěn)壓管最大工作電流限制，同時(shí)輸出電壓又不能任意調(diào)節(jié)，因此該電路適應(yīng)于輸出電壓不需調(diào)節(jié)，負(fù)載電流小，要求不高的場合，該電路常用作對供電電壓要求不高的芯片供電。

10大法則之三：基準(zhǔn)電壓源芯片穩(wěn)壓電路

穩(wěn)壓電路的另一種形式，有些芯片對供電電壓要求比較高，例如AD DA芯片的基準(zhǔn)電壓等，這時(shí)常用的一些電壓基準(zhǔn)芯片如TL431、 MC1403 ，REF02等。TL431是最常用基準(zhǔn)源芯片，有良好的熱穩(wěn)定性能的三端可調(diào)分流基準(zhǔn)電壓源。

它的輸出電壓用兩個電阻就可以任意地設(shè)置到從Vref（）到36V范圍內(nèi)的任何值。最常用的電路應(yīng)用如下圖示，此時(shí)Vo=（1+R1/R2）Vref。

選擇不同的R1和R2的值可以得到從到36V范圍內(nèi)的任意電壓輸出，特別地，當(dāng)R1=R2時(shí)，Vo=5V。