稳压电源电路的工作原理

一、稳压电源简介
上图是一个简单的,也是一个完整的电源电路。
交流输入电路(图中的输入电源和电源变压器)有两个用意,一个是把交流电的不安全的电压变成安全的电压(比如将220v转成14v);第二个是在许多的电路当中,它将交流输入经过处理后作为输入部分输送到电路结构当中。
然而输入电路它能把电源电压降低,但是他不能改变电流的方向,而我们使用的家用电器都是使用直流电,因此我们还要将交流电变成直流电,因此我们就要整流电路。整流电路将交流电变成直流电。 而通常情况下将交流电经过整流之后,变成不是纯粹的直流电,还有很多的交流成分,我们必须将交流成分进一步处理。处理成向直流一样平坦的电路。
那么将交流成分过滤掉,我们叫做滤波电路。滤波电路有时候又叫做平滑电路。经过滤波之后可以说变成了纯粹的直流电。然而现在还不能直接接入负载。因为还存在两个问题:第一,负载增大,必然要求输入端的电流也要增加,而负载减小,输入端的电流也要相应减小;第二,输入端的电压也会发生变化,比如用电高峰的时候输入端电压会降低,而用电高峰过去之后,输入端电压又会上升。
为了解决上面两个问题,就需要稳压电路。经过稳压电路,我们得到了理想的直流电,此时,可以连接负载。
综述:我们知道,通过二极管等可以将交流电整流为脉动直流电。通过电容、电感等可以将脉动的直流电滤波平滑成所需要的直流电。但是,对于蓄电池电源来说,增大负载电流时蓄电池的终端电压会逐渐下降。对于用整流得到的直流电源而言,输入端交流电源的电压变化,也同样会引起终端电压的变化。因此,必须使用稳压电路以防止负载变化的影响,保持输出电压恒定。
那么稳压电源要解决的问题主要有两个:
负载增大或减小时,使电压迅速获得稳定;
输入端电压发生变化时,使电压迅速获得稳定。
二、串联型固定式晶体管稳压电源电路的组成与原理
上图是由可变电阻r1与负载rl相串联的电路。如果rl的值不变,则在输入电压ui增加时,不断增大r1的阻值,输入电压的增量就会全部降落在电阻r1上,从而可以保持输出电压uo不变。若输入电压ui不变,则当rl的值减小使输出电流io增加时,相应地减小r1的阻值,维持分压比不变,也可保持输出电压uo不变。显然,通过调节r1的阻值可以实现输出电压的稳定,r1被称为调整原件。然而,实际电路中不可能用手动的方法改变r1的值,必须采取能自动调节的器件。
三极管就可以充当这个器件。
工作在放大区的晶体管c、e极之间相当于一个可变电阻,即:集电极、发射极间的电压uce是随ice变化而改变的,只要使其受输出电压的制约,就可以把晶体管作为调整元件。
三、串联型可调式稳压电源电路组成与原理
根据上述稳压电源电路的工作原理,用我们学过的知识,来制作“串联型可调式晶体管稳压电源电路”,其步骤如下:
首先,设计稳压电路的方框原理图;
· 原理是要知道负载两端的电压变化(取样电路)。
· 要和基准电路比较才知道高低(基准电路)。
· 比较放大(比较放大环节)。
· 电压调整(电压调整电路)。
其次,设计稳压电路的电路原理图;
最后,分析工作原理。
当负载不变时,若输入电压ui升高,则uo升高,通过r1、r2的分压作用,vt1的基极电位ub1升高。由于ue1不变,故ube1升高。vt1的集电极电流ic1增大,使uc1(vt2的基极电位ub2)下降。由于vt2是射极输出器,故ue2也随之下降,即uo下降,从而维持uo不变,过程如下:
当ui固定不变,若负载加大使输出电压uo降低,则r1、r2的分压作用,将使ub1下降,而vt1的发射极电位为稳压二极管两端的稳定电压,将保持不变,两者比较后,vt1的发射结压降ube1减小,从而ic1减小,uc1升高,而uc1是调整vt2的基极电位,vt2是射极跟随器,所以vt2的射极电位ue2(即uo)跟随ue1升高,uo的升高补偿了uo的降低,即输出电压保持不变。过程如下:
串联型可调稳压电路实际上是一个电压负反馈电路,反馈电压ub1,它从输出电压uo中取出与基准电压uz相比较,然后把差值电压进行放大去控制调整管,调节其管压降使输出电压重新恢复到原来的稳定值。

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