稳压器电路的类型-工作原理和作用(一)

稳压器设计用于自动“调节”电压水平。它基本上将输入电压降低到所需的水平，并在供电期间将其保持在相同的水平。这确保了即使施加负载时电压也不会下降。

因此，使用电压调节器有两个原因：

1. 调节或改变电路的输出电压。

2. 尽管电源电压或负载电流存在变化，仍要将输出电压保持在所需值。

要了解有关该主题的基础知识的更多信息，您还可以参考稳压二极管工作原理。

稳压器可用于计算机，交流发电机，发电厂，其中电路用于控制电厂的输出。稳压器可以分为机电或电子。它也可以归类为交流稳压器或直流稳压器。

电子稳压器

所有电子稳压器都有一个稳定的电压基准源，由称为齐纳二极管的反向击穿电压工作二极管提供。使用稳压器的主要原因是保持恒定的直流输出电压。它还可以阻止滤波器无法阻止的交流纹波电压。良好的电压调节器还可以包括用于保护的附加电路，如短路，限流电路，热关断和过电压保护。

电子电压调节器由三种中的任何一种或下面给出的三种调节剂中的任何一种的组合设计。

1.齐纳控制晶体管电压调节器

当稳压电源的效率由于高电流而变得非常低时，使用齐纳控制的电压调节器。齐纳控制的晶体管电压调节器有两种。

齐纳控制晶体管串联电压调节器

这种电路也称为射极跟随器电压调节器。之所以这样称呼是因为所使用的晶体管以射极跟随器配置连接。该电路由NPN晶体管和齐纳二极管组成。如下图所示，晶体管的集电极和发射极端子与负载串联。因此，这个监管机构有名称系列。使用的晶体管是串联传输晶体管。

齐纳控制晶体管串联电压调节器图

然后将经滤波的整流器的输出提供给输入端子，并且通过负载电阻器Rload获得经调节的输出电压Vload。参考电压由齐纳二极管提供，晶体管充当可变电阻，其电阻随基极电流Ibase的工作条件而变化。

这种调节器工作背后的主要原理是晶体管上出现大部分电源或输入电压的变化，因此输出电压趋于保持恒定。

因此输出电压可写为

Vout = Vzener - Vbe

晶体管基极电压Vbase和齐纳二极管电压Vzener相等，因此Vbase的值几乎保持恒定。

稳压器工作原理

当输入电源电压Vin增加时，输出电压Vload也增加。当齐纳电压Vzener恒定时，Vload的这种增加将导致晶体管基极发射极电压Vbe的电压降低。Vbe的这种减小导致导电水平的降低，这将进一步增加晶体管的集电极 - 发射极电阻，从而导致晶体管集电极 - 发射极电压的增加，并且所有这些都导致输出电压Vout降低。因此，输出电压保持恒定。当输入电源电压降低时，操作类似。

下一个条件是输出负载变化对输出电压的影响。让我们考虑通过负载电阻Rload的减小来增加电流的情况。这导致输出电压值的减小，从而导致晶体管基极发射极电压增加。这导致集电极发射极电阻值由于晶体管的导通电平的增加而降低。这导致输入电流略微增加，从而补偿负载电阻Rload的减小。

这个电路的最大优点是齐纳电流的变化减少了因子β，因此齐纳效应大大降低，并获得更稳定的输出。

串联稳压器的输出电压为Vout = Vzener - Vbe。电路的负载电流Iload将是晶体管可以通过的最大发射极电流。对于像2N3055这样的普通晶体管，负载电流可以达到15A。如果负载电流为零或没有值，则从电源汲取的电流可写为Izener + Ic（min）。这种射极跟随器电压调节器比普通齐纳调节器更有效。只有电阻和齐纳二极管的普通齐纳稳压器必须提供晶体管的基极电流。

串联稳压器的作用的限制因素

下面列出的限制证明该系列电压调节器的使用仅适用于低输出电压。

1. 随着室温的增加，Vbe和Vzener的值趋于降低。因此，输出电压不能保持恒定。这将进一步增加晶体管基极发射极电压，从而增加负载。

2. 没有选项可以改变电路中的输出电压。

3. 由于仅由一个晶体管提供的小放大过程，该电路不能在高电流下提供良好的调节。

4. 与其他稳压器相比，该稳压器在输入变化方面的调节和纹波抑制较差。

5. 传输晶体管的功耗很大，因为它等于Vcc Ic，几乎所有的变化都出现在Vce，负载电流大约等于集电极电流。因此，对于重负载电流，晶体管必须耗散大量功率，因此变热。

齐纳可控晶体管分流稳压器

下图显示了并联稳压器的电路图。该电路由一个NPN晶体管和一个齐纳二极管以及一个与输入电源串联的串联电阻R系列组成。齐纳二极管连接在晶体管的基极和集电极之间，晶体管的集电极连接在输出端。

齐纳控制晶体管并联稳压器图

并联稳压器工作原理

由于串联电阻Rseries中存在电压降，因此未调节的电压也随之降低。电压降量取决于负载Rload提供的电流。负载两端的电压值取决于齐纳二极管和晶体管基极发射极电压Vbe。

因此，输出电压可写为

Vout = Vzener + Vbe = Vin - I.Rseries

由于Vzener和Vbe的值几乎恒定，输出几乎保持不变。这种情况解释如下。

?当电源电压增加时，晶体管的输出电压和基极发射极电压增加，从而增加基极电流Ibase，从而导致集电极电流Icoll（Icoll =β.Ibase）增加。

因此，电源电压增加导致电源电流增加，这导致串联电阻Rseries的电压降，从而降低输出电压。这种下降将足以补偿输出电压的初始增加。因此，输出几乎保持不变。如果电源电压降低，上述工作反向发生。

当负载电阻Rload减小时，负载电流Iload由于通过基极和集电极Ibase和Icoll的电流减小而增加。因此，Rseries上不会有任何电压降，输入电流保持不变。因此，输出电压将保持恒定，并且将是电源电压和串联电阻中的电压降的差值。如果负载电阻增加，则反向发生。

并联稳压器的作用的限制因素

串联电阻会导致大量功率损耗。

1. 通过晶体管的供电电流将比通过负载更多。

2. 电路可能存在有关过压故障的问题。

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