串联型直流稳压电源电路解析

串联型直流稳压电源电路原理

串联型直流稳压电源结构如下图a）所示，可以看出，一个串联型直流稳压电源通常都是由变压器、整流滤波器、调整器件、比较放大、基准电源和取样6个部分组成，有些稳压电源中还有过载或短路保护装置。

从下图b）可以看出，电路由变压器T将220V降压为10V，经VD1~VD4桥式整流，把交流10V变为脉动的直流电，经电容C1滤波，再经过稳压、放大、取样环节，使调整管VT2工作，输出直流电Uo为6V。调整取样电阻RP的大小，就可以使输出电压U0在6V内变化，该电路的输出电流为200mA。

它的稳压过程是：当输出电压发生变化时，通过电阻分压器的“取样”，与基准电源比较后，放大器将误差信号放大，送到调整管的基极调整其管压降，以达到稳定输出电压的目的。一般的讲，放大环节的放大倍数越大，稳定度就越高。

下面对对照上图a）所示串联型直流稳压电源框图逐一分析如下：

1、基准电源、基准电压

基准电压应是一个稳定性较高的直流电压，否则若基准电压值改变了，即使输入不变，也会引起输出电压的变化，影响输出电压的稳定性。

目前，基准电压往往采用硅稳压二极管VS和R5取得，如上图b）所示，稳压二极管电路的关键是选择限流电阻，其阻值应保证当输入电压最小时，流过稳压二极管的电流也不小于维持稳定电压下的最小电流；而当输入电压达到最大值时，应保证流过稳压二极管的电流不大于它的最大允许电流。

2、取样环节

取样环节是一个电阻分压器，由R1，R2，RP组成，如上图b）所示，取样环节的任务是将输出电压的一部分取出，加到比较放大器去，和基准电压进行比较，以检出输出电压变化值，并经放大后去控制调整环节。

3、比较放大器

比较放大器是将取样电路得到的电压与基准电压进行比较，然后以两者之差进行放大再去控制调整管以稳定输出电压。应该指出，比较放大器的增益将直接影响稳压电源的质量指标。最简单的比较放大器是一个单级直流放大器，如上图b）所示，VT1组成单级直流放大器为比较放大环节。

4、调整环节

调整环节是稳压电源的核心环节，因为输出电压最后要依赖调整环节的调节作用才能达到稳定，而且稳压电源能输出的最大电流也主要是取决于调整环节。

调整环节是由工作在线性区域的调整管VT2组成，它的基极电流受比较放大器的输出信号控制。由于稳压电源的输出电流全部要经过调整管，因此应保证所选用的调整管具有足够的功耗和集电极电流。

串联型直流稳压电源电路图解

串联型稳压电路属直流稳压电源中的一种，其实是在三端稳压器出现之前比较常用的直流供电方法，在三端稳压器出现之前，串联稳压器通常有OP放大器和稳压二极管构成误差检测电路，如下图，该电路中，OP放大器的反向输入端子与输出电压的检测信号相连，正向输入端子与基准电压Vref相连，Vs=Vout*R2/（R1+R2）。

由于放大信号ΔVs为负值，控制晶体管的基级电压下降，因此输出电压减小在正常情况下，必有Vref=Vs=Vout*R2/（R1+R2），调整R1，R2之比可设定所需要的输出电压值。

三端稳压器的基本原理，其实负载大小可以可以把三极管换成达林顿管等等，这种串联型稳压电路做组成的直流稳压电源处理不当，极易产生振荡。

现在没有一定模拟功底的工程师，一般现在不用这种方法，而是直接采用集成的三端稳压电路，进行DC/DC转换电路的使用。

稳压管稳压电路电路结构简单，但是带负载能力差，输出功率小，一般只为芯片提供基准电压，不做电源使用。

选择稳压管时一般可按下述式子估算： （1） Uz=Vout; （2）Izmax=（）ILmax （3）Vin=（2-3）Vout 这种电路结构简单，可以抑制输入电压的扰动，但由于受到稳压管最大工作电流限制，同时输出电压又不能任意调节，因此该电路适应于输出电压不需调节，负载电流小，要求不高的场合，该电路常用作对供电电压要求不高的芯片供电。

10大法则之三：基准电压源芯片稳压电路

稳压电路的另一种形式，有些芯片对供电电压要求比较高，例如AD DA芯片的基准电压等，这时常用的一些电压基准芯片如TL431、 MC1403 ，REF02等。TL431是最常用基准源芯片，有良好的热稳定性能的三端可调分流基准电压源。

它的输出电压用两个电阻就可以任意地设置到从Vref（）到36V范围内的任何值。最常用的电路应用如下图示，此时Vo=（1+R1/R2）Vref。

选择不同的R1和R2的值可以得到从到36V范围内的任意电压输出，特别地，当R1=R2时，Vo=5V。

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