当前课程知识点：模拟电子技术基础(应用部分) > 第八周 > 10.11 关于串联型稳压电路的讨论 > 关于串联型稳压电路的讨论
我们知道了串联型稳压电源
是一个负反馈的系统
是特别典型的模拟电子系统
所以下面我们要对它进行一些讨论
关于串联型稳压电路的讨论
首先我要提醒大家
要正确的理解
串联型稳压电源它的性能指标
这在前边呢
我们已经讲述过了
说是在电网电压波动范围内
输出电压的调节范围内
都能够输出的最大电流
才能作为稳压电源的
电流性能指标
而在电网电压波动范围内
负载电流变化范围内
都能够输出的电压范围
才能够作为稳压电源的
电压性能指标
下面我们对它理解一下
那么对于这个电路
我们可以看到
它的输出电压的调节范围是这样的
那么这只是从取样电阻
和基准电压的角度
是可以算出来的
但是我们知道
和功率放大电路一样
稳压电路这一部分
它不是单独工作的
它要靠前级 电源变压器 整流 滤波
然后才接到这
它要有前级电路的支持
而调整管能够输出多大电流
还要集成运放输出电流来支持
本身要正常工作
还要合理的选择这一串取样电阻
所以呢这个式子
仅仅是从取样电阻
和稳压管的稳定电压这个角度
来看它输出电压的调节范围
那么实际上这个电路要正常工作
调整管必须工作在放大状态
而且不损坏
如果从这样一个角度
我们还要需要
从几个方面来进行约束
一个就是这个输出电压的最大值
输出是最大的时候
而恰恰是这时候电网电压最低
也就是UI最低的时候
我们要保证这只管子
工作在放大状态
也就是它的管压降不能太小
因为UI最小
UO最大的时候
是它管压降最小的时候
管压降最小的时候
都要大于它的饱和管压降
这样呢这个电路才能正常工作
所以写成为式子
就应该是UO的最大值
它应该小于等于0.9倍UI
减UCES
UCES是饱和管压降
另外呢它不能截止
也就是说这一串电阻
取样电阻
它不是随便你都可以取多少的
因为从道理上我们看
取样电阻这一串
它就是为了反映输出电压的变化
那么如果我们
选择这一串电阻的时候
我们不能选择太小了
因为太小了它空耗电 对吧
比如说我们取三个都是100Ω
就不合适了
它流过的电流比较大
而这些是使得整个电路会下降
它的效率
因此这串电阻取的就不应该太小
但是我们能不能取的特别大呢
比如我们前面举的例子
是三个都是1kΩ
那我取三个都是10kΩ
三个都是100kΩ
三个都是1MΩ
三个都是10MΩ 行不行呢
我说不行
原因是什么呢
我们可以考虑这样一种情况
对于串联型稳压电源
常常是允许负载开路
也就是这里开路
负载电流是零
那这时候我们考虑
调整管它的射极电流
就是这一溜
取样电阻上的电流
而这是大功率管
大功率管有一个特点
就是它穿透电流比较大
我们可以想象
如果这一串电阻的阻值很大
以至于穿透电流乘上
这一串电阻几乎降掉了这个UI
我们可以看到
这只管子的工作状态
就不是放大状态
而它就进入了截止状态
而这个截止状态
又不像我们在小功率电路里面
那种截止
因为c-e之间的电压是不高的
因为UI几乎全部降到这里
所以c-e之间的那个电压
又近似的是那个饱和管压降
这时候如果你去调节
这个电路的输出
也就是你滑动R2的这个滑动端
输出电压毫无变化
我们叫这时候电路是失控的
整个电路失控的
所以这一串电阻
从道理上应该选择阻值比较大的
但是它是有上限的
这个上限要保证这只管子
在空载的时候
能够工作在放大区
那么我们在选取的时候
也应该留有一定的余地
我们知道穿透电流
会随着温度的变化而变
当温度升高的时候
穿透电流会增大
所以当我们按照正常温度
室内温度
比如说摄氏26℃ 27℃
选的这一串电阻
那么可能由于工作的时间长了
它自己就产生温升
这时候它的穿透电流就会增大
那么又会出现
我们前边所说的这样一种情况
这在设计里面要考虑到
我们管那样的一种情况
叫做高温失控
所以它所流过的电流
R1流过的电流
一定要大于穿透电流
来保证这个管子不截止
整个电路不失控
另外就是还要保证它不要过电压
前面我们已经讲到
什么时候它的压降最大呢
就是电网电压最大
也就是UI最高
而UO最低的时候
它所承受的电压最大
因此我们要对UO它的最小值
做限制
所以这个式子描述的就是不过压
当然还得有一个式子
来描述它不过流 不过损耗
也就是说只有当你
UI前级电路选的合适了
而且做到保证这样一些
那才会按照这个式子
来调节输出电压
好 下面呢
我们就来看一个实际的电路
这是一个实用的串联型稳压电路
所谓实用的
就是它真正能做成的一个仪器
这样的一个稳压电路
那我们首先来看一看
在这个电路里面
它是由哪些部分组成的
我们在看电子电路的时候
在很规范画法下
我们总是从左到右这样去看
首先我们看到的是一个
电源变压器
然后我们看到了一个桥式整流电路
再看到了一个电容滤波电路
然后后面呢
就应该是串联型稳压电路的部分
首先找调整管
这是调整管
注意 调整管这里用的是复合管
那么如果输出是两个安培
可能你用了两只管子
如果它的要求更高
说输出五个安培
你还有可能是
用三只管子来做复合管
这是复合管
然后我们再来看
这是基本电压部分
注意 基准电压 你看
它是从一个稳压管稳压电路
来进一步的又是一个稳压管
稳压电路来得到基准电压
两级稳压
所以这个稳压性能就比较好了
而为什么非要
这一级稳压管稳压电路呢
那是为了给集成运放供电
所以这里是一个单电源供电的
这样一个集成运放
这是它的比较放大部分
那么它的输入来源与取样电阻
这个R2的滑动端
这是它的这一部分
我们看输出又加了一个电容
这是在实用的
串联型稳压电源里边经常看到的
就是它要进一步的滤波
来减小输出的纹波电压
所以一个好的稳压电路
那它输出的纹波电压
大概就是几个毫伏
也就是 它比如输出是30V的直流
那么它出的交流的分量
大概只有比如两个毫伏
三个毫伏这样的数量级
还有一部分呢
就是由这个T3和R0
所构成的这一部分
是我们在前边分析
基本电路时候没有看到的
我们来看一看
它是干什么用的
首先R0这个电阻
是输出电流的取样电阻
我们看它串在这个位置上
串在这个位置上
所以从这个上头的电压
能够看出来负载电流有多大
这个电阻
应该是一个特别小的电阻
它只起取样作用
所以一般很多情况下
它就是一个电阻丝线绕的
这么一个电阻
比如零点几个欧姆
然后我们看它接在什么地方呢
流过这个电阻上的电流
产生一个压降
这个压降就是T3管的
b-e之间的电压
正常情况下
T3管应该是截止的
而一旦电流过大
也就是R0上的电压
足以使得T3管导通
我们看这时候A所输出的电流
就要有一部分
通过T3管流向负载
而为调整管分流
从而保证调整管不过流
所以这一部分电路
是一个过流保护电路
这种过流保护电路
是把输出电流限制在一个数值上
那限制的数值呢
就是这个最大电流
就是这个b-e之间的电压
除以R0
这一类保护电路
叫做限流型过流保护电路
那么在集成的电源里边
有一些电源它叫做截流型
所谓截流型
就是一旦过流
它会迅速的使得输出电流为零
下降下来
那么对于调整管的保护
应该说是更好
那在这种情况下
可能调整管这时候
还要有比较大的功耗
标出集成运放的同相输入端
和反相输入端
我们知道串联型稳压电路
是一个负反馈系统
所以假如集成运放的同相输入端
和反相输入端接反了
这个电路就变成为
正反馈的系统了
电路不可能稳压
所以A的正和负一定不能接错
那就是上负下正
然后我们再来看
说UI＝21V
R1＝R2＝R
3＝300Ω
UZ＝6V
UCES＝3V
问UO的调节范围是什么
那么在这里要提醒大家
就是电网电压它的波动范围
是±10%
那么按照我们前面曾经举了例子
说如果R1＝R2＝
R3
UZ又等于6V的话
那这时候它的调节范围
是9V到18V
我的问题是
它真能够输出9V到18V吗
它9V到18V能够作为
这个电源的电压性能指标吗
我为什么会提这样一个问题呢
原因就在于UI给的是21V
如果电网是不波动的
保证它永远是220V
这个电路没有问题
但是电网电压是波动的
也就是说
它会变成为0.9倍的21V
于是当你调整的时候
这时候管子已经饱和了
所以当电网电压波动-10%
输出电压小于18V
因为管子饱和需要降掉3V
因此这个电路如果作为性能指标
它输出的最大值最多就是
0.9UI-UCES
这就是我在前边所说的
大家要注意它的性能指标
所描述的是什么样的一个物理意义
那么如何选取R’和R呢
R在这儿
R’在上边
R是后边这个
DZ的它的限流电阻
而R'是D'Z的限流电阻
我们知道在分析电子电路的时候
我们在规范画法下
是自左向右 自入到出
是这样的一种分析的过程
那么如果我们是设计电路呢
应该是一个逆过程
所以我们在选择
这两个电阻的时候
应该首先选择这个R
比如D'z它的稳定电压是30V
而这里是6V
我们就可以知道
限流电阻上头的电压是24V
于是我们就可以根据
DZ的IZ和I
ZM选择R
它有一个范围
然后我们选一个确定的R
当R确定下来
对于前一级这个稳压管稳压电路
它的负载的一部分就确定下来了
为什么说一部分呢
因为还有一部分它的负载电流
是为A提供的
我们知道了这样两个负载电流
这个是一个基本不变的电流
这个是一个有变化的电流
于是我们就可以
根据我们前面选择限流电阻的
那个式子去选择R’
这是我们要讨论的第四个问题
我们要讨论的第五个问题
就是取样电阻的阻值
应该是大一些还是小一些
为什么
它有上限值吗
这在前面我讲指标的时候
已经对这个问题进行了阐述
从道理上它应该选择大一些
但是它不是没有上限的
它要保证这里头的电流
大于调整管的穿透电流
才能使得整个电路
管子不截止
整个电路不会产生失控的现象
如果在电路的输出
纹波电压很大
那么原因是什么呢
可能性最大的是什么呢
我曾经带过学生来做稳压电源
那时候集成运放
还是非常金贵的东西
所以这里面的比较
放大器用的是分立元件
这个同学用了一个
四级的差分放大电流
然后这样引入反馈
结果他发现输出这个电压
不是一个直流电压
而是一个有一定周期
幅值很大的一个交流量
那为什么会这样呢
我们知道这是一个负反馈的系统
负反馈系统
当你反馈引的很深的时候
就会产生一个问题
这个问题就是可能产生自激振荡
而在这里
A里边有很多管子
有多少管子就有多少个
就有多少Cπ Cμ
然后外边还有这样一些管子
它们也有Cπ Cμ
这都是直接偶合的
所以当引入深度负反馈的时候
很容易引起它高频振荡
所以当我们看到输出纹波
大的不靠谱了
那么你一定要想到
这是一个负反馈系统
如果输出交流成份很大
就说明这个电路
产生了自激振荡
而一旦产生自激振荡
我们就要消振
所以通常我们就可以在这儿
加一个小电容
注意应该是个小电容
最后有一个问题留给大家
就是按照这个电路里边
它的过流保护这样一个原理
你能不能自己
也设计一个保护电路
也是限流型的
我的提示是可不可以利用
稳压管来达到这样的目的
-7.1模拟电子技术基础（应用部分）概述
-7.2 由集成运放组成的运算电路概述
-7.3 反相输入比例运算电路
-7.4 同相输入比例运算电路
-7.5 反相求和运算电路
--反相求和运算电路
-7.6 同相求和运算电路
--同相求和运算电路
-实验一：单端输入双端输出电路
-7.7 加减运算电路
--加减运算电路
-7.8 关于比例及加减运算电路的讨论
-7.9 积分运算电路
--积分运算电路
-7.10 微分运算电路
--微分运算电路
-第一周作业
--第一周作业题
-EDA1 解一元多次方程
--解一元多次方程
-7.11 对数运算电路和指数运算电路
-7.12 模拟乘法器简介
--模拟乘法器简介
-7.13 模拟乘法器在运算电路中的应用
-实验二 正弦波电压倍频电路
-7.14 关于运算电路的讨论
-7.15 有源滤波器概述
--有源滤波器概述
-7.16 一阶低通滤波器
--一阶低通滤波器
-7.17 二阶低通滤波器
--二阶低通滤波器
-7.18 其它滤波器
--其它滤波器
-实验三 滤波电路的应用
--滤波电路的应用
-第二周作业
--第二周作业题
-8.1 正弦波振荡的条件
--正弦波振荡的条件
-8.2 正弦波振荡的组成及分类
-EDA2 正弦波振荡电路的起振和稳幅过程
-8.3 RC串并联选频网
--RC串并联选频网
-8.4 RC桥式正弦波振荡电路
-8.5 RC正弦波振荡电路的讨论
-实验四 正弦波振荡电路的测试
-8.6 变压器反馈式正弦波振荡电路
-8.7 电感反馈和电容反馈式正弦波振荡电路
-8.8 LC正弦波振荡电路的讨论
-第三周作业
--第三周作业题
-8.9 石英晶体正弦波振荡电路
-8.10 电压比较器概述
--电压比较器概述
-8.11 过零比较器
--过零比较器
-8.12 一般单限比较器
--一般单限比较器
-8.13 滞回比较器
--滞回比较器
-8.14 窗口比较器与集成比较器
-8.15 关于电压比较器的讨论
-8.16 常见非正弦波和矩形波发生电路的组成
-第四周作业题
-8.17 矩形波发生电路
--矩形波发生电路
-8.18 三角波-方波发生电路
-8.19 锯齿波发生电路和压控振荡电路
-EDA3 三角波发生电路->锯齿波发生电路->压控振荡电路的结构变化
-实验五 非正弦波发生电路的测试
-8.20 波形变换电路
--波形变换电路
-EDA4 波形变换电路的设计与实现
-8.21 信号转换电路
--信号转换电路
-8.22 关于信号转换电路的讨论
-9.1 概述
--概述
-9.2 变压器耦合功率放大电路
-第五周作业
--第五周作业题
-实验六 压控振荡电路的参数选择与调试
-9.3 OTL电路
--OTL电路
-9.4 OCL电路和BTL电路
-9.5 OCL电路最大输出功率及效率的估算
-9.6 OCL电路中晶体管的选择
-实验七 功放管及其散热器展示
-9.7 功率放大电路的讨论一（读图练习）
-9.8 功率放大电路的讨论二（电路的识别和故障分析）
-10.1 直流稳压电源的组成及各部分的作用
-10.2 单相半波整流电路
--单相半波整流电路
-第六周作业
--第六周作业题
-EDA5 数字式仪表的设计与仿真
--数字式仪表的设计
-10.3 单相桥式整流电路
--单相桥式整流电路
-10.4 电容滤波电路
--电容滤波电路
-10.5 其它滤波电路
--其他滤波电路
-10.6 稳压电路的性能指标及稳压二极管
-10.7 稳压管稳压电路的工作原理和主要性能指标
-10.8 稳压管稳压电路的设计
-实验八 稳压管稳压电路的设计及实现
-10.9 串联型稳压电路的组成
-10.10 串联型稳压电路中调整管的选择
-第七周作业
--第七周作业题
-10.11 关于串联型稳压电路的讨论
-10.12 集成三端稳压器及其基本用法
-10.13 基准电压源三端稳压器及其基本用法
-实验九 稳压电源性能指标的测试
-10.14 关于线性稳压电源的讨论
-10.15 开关型稳压电路的特点和基本原理
-10.16 串联开关型稳压电路
-10.17 并联开关型稳压电路
-第八周作业
--第八周作业题
-调查问卷
-期末考试
