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當負載電阻不變,電路的輸入直流電壓U變化時

發(fā)布時間:2013/5/23 19:45:57 訪問次數:5171

    假定穩(wěn)壓電路負載電阻DSP2A-24V上的電流/保持不變,F(xiàn)在輸入直流電壓U由于某種原因而有所升高,穩(wěn)壓電路的輸出電壓U就有升高的趨勢。由于穩(wěn)壓二極管VZ兩端的穩(wěn)定電壓Uvz不會發(fā)生變化,也就是說調整三極管的基極電壓保持不變,而發(fā)射極電壓有升高的趨勢,所以三極管基極和發(fā)射極之間的電壓乩。= UvZ砜有下降趨勢,從而引起三極管基極電流厶也有減小的趨勢,這將導致三極管c-e間導通電阻增大,三極管集電極與發(fā)射極之間的管壓降隨之增大,以抵消輸入直流電壓的上升趨勢,保持輸出直流電壓的穩(wěn)定。該電路調整穩(wěn)壓的過程可以用符號簡單表示。
     當電路的直流輸入電壓U由于某種原因下降而造成穩(wěn)壓電路的輸出電壓U有下降的趨勢時,電路調整的情況正好與上述過程相反,讀者自己分析。
    當輸入電壓不變,負載電流屯變化時
    假定穩(wěn)壓電路的輸入直流電壓“保持不變,那么穩(wěn)壓電路的輸出電壓也將保持不變,而負載電阻風酌阻值減小,就會使輸出電流屯和電路中的線損增大,造成穩(wěn)壓電路的輸出電壓“有所下降,即三極管發(fā)射極電壓有所下降。由于三極管基極上電壓Uvz不會變化,因此三極管基極和發(fā)射極之間的電壓Ub=Uvz-Uo增大,造成三極管基極電流厶增大,致使三極管的導通程度增加,管壓降減小,從而使電路輸出電壓Uo上升到接近正常值,保持穩(wěn)壓電路輸出電壓的穩(wěn)定。其穩(wěn)壓調整過程可以簡單表示。
     若輸出負載電阻R增大,負載電流變小,則電路的調整過程與此相反,最后也能保證輸出電壓Uo穩(wěn)定不變。
     從以上分析可以看出,圖5-39所示的串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電源實際上是以穩(wěn)壓二極管兩端的穩(wěn)定電壓為基準,鎖定三極管(調整管)的基極直流電位,根據基準電壓與輸出直流電壓之間出現(xiàn)的差值來控制調整三極管的導通程度,從而起到穩(wěn)定輸出直流電壓的目的。

          
    與穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓電路相比,這種簡單的串聯(lián)穩(wěn)壓電路最大優(yōu)點就是能夠提供大得多的輸出電流。穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路要求輸出電流小,輸出電流的變化范圍也不大。而在串聯(lián)型穩(wěn)壓電路中,硅穩(wěn)壓二極管只需為調整三極管提供較小的基極電流,這恰好避開了穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路的觖點。利用三極管所具有的電流放大作用,就可以得到較大的輸出電流。但是,電中只是簡單地用了一個硅穩(wěn)壓二極管提供基準,所以這種串聯(lián)穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓性能比穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓性能并沒有明顯提高,并且其輸出電壓同樣是不可調整的,基本上還是由穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓值確定。
    由于使用了一個三極管進行電流放大,圖5-39電路大大提高了直流穩(wěn)壓電源對輸入直流電壓的變化和負載電流變化的適應性。但是這種提高有一定限度,超過了這個限度,或者起不到穩(wěn)壓作用,或者會損壞穩(wěn)壓電源電路自身的元器件。首先,為了保證這種穩(wěn)壓電源電路能夠安全可靠地工作,除了穩(wěn)壓二極管必須工作在規(guī)定的穩(wěn)定范圍之內,還必須保證調整三極管工作在安全范圍內。也就是說,三極管c-e間電壓不允許超過其擊穿電壓Uce。,流過三極管的集電極電流不允許超過其最大集電極電流/cm,三極管的耗散功率不允許超過它的最大集電極耗散功率Pcm,所以,穩(wěn)壓電路的總輸入直流電壓U不能超過負載電流屯不能超過/cm(忽略/b);還應保證。這三個條件應同時滿足。其次,為了使三極管具有較好的電壓調整能力,還必
須使其始終處于輸出特性的放大區(qū)內。為了避免幽現(xiàn)三極管飽和,三極管c-e間的最小電壓不能小于三極管的飽和壓降Ue一般硅管的飽和壓降為0.5~3V。所以,一般電路輸入電壓“的下限至少應高出電路輸出電壓乩幾伏。為了避免三極管進入截止區(qū),應保證負載電流屯不能小于三極管的穿透電流。,否則三極管對厶將失去控制能力,電路輸出電壓砜就會隨負載電流屯的減小而減小到趨于零。通常,為了使穩(wěn)壓電源在負載電阻很大甚至開路的情況下,仍能輸出正常的電壓,可以在電路輸出端外接負載電阻的地方并聯(lián)一個泄放電阻。只要流過泄放電阻的電流大于三極管的穿透電流,即使負載電阻開路,調整管也不會截止。但泄放電阻也不能取得太小,不然會白白耗費大量電能,降低穩(wěn)壓電源的帶載能力。
    上述串聯(lián)型三極管穩(wěn)壓電路在很多要求不高的場合可供使用,但仍不完善。其穩(wěn)壓性能還不夠好,輸出電壓也無法調整,輸出一旦不小心短路還可能燒毀調整三極管。

    假定穩(wěn)壓電路負載電阻DSP2A-24V上的電流/保持不變,F(xiàn)在輸入直流電壓U由于某種原因而有所升高,穩(wěn)壓電路的輸出電壓U就有升高的趨勢。由于穩(wěn)壓二極管VZ兩端的穩(wěn)定電壓Uvz不會發(fā)生變化,也就是說調整三極管的基極電壓保持不變,而發(fā)射極電壓有升高的趨勢,所以三極管基極和發(fā)射極之間的電壓乩。= UvZ砜有下降趨勢,從而引起三極管基極電流厶也有減小的趨勢,這將導致三極管c-e間導通電阻增大,三極管集電極與發(fā)射極之間的管壓降隨之增大,以抵消輸入直流電壓的上升趨勢,保持輸出直流電壓的穩(wěn)定。該電路調整穩(wěn)壓的過程可以用符號簡單表示。
     當電路的直流輸入電壓U由于某種原因下降而造成穩(wěn)壓電路的輸出電壓U有下降的趨勢時,電路調整的情況正好與上述過程相反,讀者自己分析。
    當輸入電壓不變,負載電流屯變化時
    假定穩(wěn)壓電路的輸入直流電壓“保持不變,那么穩(wěn)壓電路的輸出電壓也將保持不變,而負載電阻風酌阻值減小,就會使輸出電流屯和電路中的線損增大,造成穩(wěn)壓電路的輸出電壓“有所下降,即三極管發(fā)射極電壓有所下降。由于三極管基極上電壓Uvz不會變化,因此三極管基極和發(fā)射極之間的電壓Ub=Uvz-Uo增大,造成三極管基極電流厶增大,致使三極管的導通程度增加,管壓降減小,從而使電路輸出電壓Uo上升到接近正常值,保持穩(wěn)壓電路輸出電壓的穩(wěn)定。其穩(wěn)壓調整過程可以簡單表示。
     若輸出負載電阻R增大,負載電流變小,則電路的調整過程與此相反,最后也能保證輸出電壓Uo穩(wěn)定不變。
     從以上分析可以看出,圖5-39所示的串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電源實際上是以穩(wěn)壓二極管兩端的穩(wěn)定電壓為基準,鎖定三極管(調整管)的基極直流電位,根據基準電壓與輸出直流電壓之間出現(xiàn)的差值來控制調整三極管的導通程度,從而起到穩(wěn)定輸出直流電壓的目的。

          
    與穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓電路相比,這種簡單的串聯(lián)穩(wěn)壓電路最大優(yōu)點就是能夠提供大得多的輸出電流。穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路要求輸出電流小,輸出電流的變化范圍也不大。而在串聯(lián)型穩(wěn)壓電路中,硅穩(wěn)壓二極管只需為調整三極管提供較小的基極電流,這恰好避開了穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路的觖點。利用三極管所具有的電流放大作用,就可以得到較大的輸出電流。但是,電中只是簡單地用了一個硅穩(wěn)壓二極管提供基準,所以這種串聯(lián)穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓性能比穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓性能并沒有明顯提高,并且其輸出電壓同樣是不可調整的,基本上還是由穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓值確定。
    由于使用了一個三極管進行電流放大,圖5-39電路大大提高了直流穩(wěn)壓電源對輸入直流電壓的變化和負載電流變化的適應性。但是這種提高有一定限度,超過了這個限度,或者起不到穩(wěn)壓作用,或者會損壞穩(wěn)壓電源電路自身的元器件。首先,為了保證這種穩(wěn)壓電源電路能夠安全可靠地工作,除了穩(wěn)壓二極管必須工作在規(guī)定的穩(wěn)定范圍之內,還必須保證調整三極管工作在安全范圍內。也就是說,三極管c-e間電壓不允許超過其擊穿電壓Uce。,流過三極管的集電極電流不允許超過其最大集電極電流/cm,三極管的耗散功率不允許超過它的最大集電極耗散功率Pcm,所以,穩(wěn)壓電路的總輸入直流電壓U不能超過負載電流屯不能超過/cm(忽略/b);還應保證。這三個條件應同時滿足。其次,為了使三極管具有較好的電壓調整能力,還必
須使其始終處于輸出特性的放大區(qū)內。為了避免幽現(xiàn)三極管飽和,三極管c-e間的最小電壓不能小于三極管的飽和壓降Ue一般硅管的飽和壓降為0.5~3V。所以,一般電路輸入電壓“的下限至少應高出電路輸出電壓乩幾伏。為了避免三極管進入截止區(qū),應保證負載電流屯不能小于三極管的穿透電流。,否則三極管對厶將失去控制能力,電路輸出電壓砜就會隨負載電流屯的減小而減小到趨于零。通常,為了使穩(wěn)壓電源在負載電阻很大甚至開路的情況下,仍能輸出正常的電壓,可以在電路輸出端外接負載電阻的地方并聯(lián)一個泄放電阻。只要流過泄放電阻的電流大于三極管的穿透電流,即使負載電阻開路,調整管也不會截止。但泄放電阻也不能取得太小,不然會白白耗費大量電能,降低穩(wěn)壓電源的帶載能力。
    上述串聯(lián)型三極管穩(wěn)壓電路在很多要求不高的場合可供使用,但仍不完善。其穩(wěn)壓性能還不夠好,輸出電壓也無法調整,輸出一旦不小心短路還可能燒毀調整三極管。

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