什么是稳压电路?

什么是稳压电路?

[拼音]：wenya dianlu

[外文]：voltage stabilizing circuit

在输入电压、负载、环境温度、电路参数等发生变化时仍能保持输出电压恒定的电路。这种电路能提供稳定的直流电源，广为各种电子设备所采用。

图1为典型的直流稳压器的框图。交流输入电压e1由变压器Tp变成电压e2，经整流、滤波后向调整电路（稳压电路）输送一个不稳定的脉动的直流电压ui。因ui或稳压电路输出电流 I0的变动而引起输出电压u0变化时，调整电路使u0保持原值或者只有极小的变动。调整电路中的调整管工作在线性放大区的称为线性电源，工作在非线性区的则称为开关电源。线性电源分为简单稳压电路、并联稳压电路、串联稳压电路和集成化稳压电路。

简单稳压电路

图2为简单稳压电路，由限流电阻 Rs和稳压二极管 Dz组成。输出端电压u0＝uz＝ui-RsIi＝ui-(Iz+I0)Rs

当输入电压ui或输出电流I0在一定范围内升高或降低时，具有稳压特性的Dz上的电压uz保持不变而使u0也随之稳定，Rs及Dz起调整电路作用。这种稳压电路的工作范围受稳压管最大功耗的限制，Iz不能超过一定数值。其关键是：在ui、RL及u0均为给定的条件下，Rs值的选取应保证在输入脉动电压为最大值uimax时，稳定电流Iz和稳压管允许的功耗不超过规定的最大值；在输入脉动电压为最小值u


时，又能保证Iz不低于最小的稳定电流。

稳压电源的稳压性能可用输出电阻R0和稳压系数S来表征。输出电阻R0是输出电压变化值墹u0与输出电流变化值墹I0比值的负数，即R0=－墹u0/墹I0。稳压系数S为输出电压的相对变化量墹u0／u0与输入电压相对变化量墹ui／ui的比值，即


。R0和S越小，稳压器性能越好。对于简单的稳压电路，R0≈Rz（Rz为稳压二极管动态内阻），


。过稳压后输出的纹波因数r0比输入纹波因数ri要小，其比值r0/ri也等于S。简单稳压电路的S 值一般在0.01左右，性能较差，但线路简单，多用于对稳压要求不高的场合。

并联晶体管稳压电路

图3为并联晶体管稳压电路。负载电阻RL与调整管T相并联。当输入电压ui升高时，通过稳压管注入调整管基极的电流Ib增大，Ic和u


≈IcR1也随之增加，输出电压u0仍然稳定不变。

这种稳压电路由于用作调整管的晶体管 T兼有放大作用，稳压性能有所提高，线路也不复杂，但性能仍不理想，实际上应用较少。

串联晶体管稳压电路

图4为串联晶体管稳压电路。调整管T1与负载RL相串联，uz为放大器T2发射极的参考电平。输出电压u0被R1、R2分压取样后与uz进行比较。当输出电压u0因某种原因升高时，T2的基极电压u


也升高，I


和I


随之增加；调整管T1的基极电位u


下降，使u0趋于稳定。

采用高增益的集成运算放大器代替图4中的放大器T2，可以构成运算放大器稳压电路（图5）。运算放大器的同相端接入一参考电平uz，由输出电压分压取样电路的输出与uz进行比较后的误差信号经运算放大器输出一放大的误差信号，然后利用调整管T使输出电压 u0保持稳定。这种稳压电路也能输出较大的电流，而且输出电阻低，稳压性能好，电路也易于制作。图5电路经适当改变后可接入反馈电阻Rf以改变输出电压u0，据此可构成手动控制或程序控制的电压可变的稳压电源。

开关稳压电路

开关型稳压电路具有体积小、效率高的特点。线性电源的效率为30％～55％，而开关稳压器可达60％～85％，而且可以省去工频变压器和巨大的散热器，体积和重量都大为减小。这种电路已在各种电子设备中获得广泛的应用。

常用的实现开关控制的方法，有自激式开关稳压器、脉宽调制式开关稳压器和直流变换式开关稳压器等。

图 6是采用直流变换器的开关稳压电路的框图。对工频电压直接整流-滤波后获得的直流电压，由开关管变为高频电压。后者经高频换流变压器变为一定的电压，再经高频整流－滤波以后给出所需的输出电压u0。开关管的工作受脉冲调制器和驱动放大器的控制。当输出电压u0发生变化时，来自输出端的取样信号经比较电路产生误差信号，然后通过脉冲调制器来控制开关管的开关工作比，从而使直流变换器的输出保持稳定。开关管是在饱和区断续工作的，所以功耗较线性电源的调整管为小，因而效率较高。