稳压电源一般由变压器、整流器和稳压器三大部分组成,如图5一21所示。变压器把市电交流电压变为所需要的低压交流电。整流器把交流电变为直流电。经滤波后,稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。
一、稳压电源的技术指标及对稳压电源的要求
稳压电源的技术指标可以分为两大类:一类是特性指标,如输出电压、输出电滤及电压调节范围;另一类是质量指标,反映一个稳压电源的优劣,包括稳定度、等效内阻(输出电阻)、纹波电压及温度系数等。对稳压电源的性能,主要有以下四个万面的要求
1.稳定性好
当输入电压usr (整流、滤波的输出电压)在规定范围内变动时,输出电压usc 的变化应该很小一般要求 。
由于输入电压变化而引起输出电压变化的程度,称为稳定度指标,常用稳压系数s 来表示:s的大小,反映一个稳压电源克服输入电压变化的能力。在同样的输入电压变化条件下,s越小,输出电压的变化越小,电源的稳定度越高。通常s约为 。
2.输出电阻小
负载变化时(从空载到满载),输出电压usc ,应基本保持不变。稳压电源这方面的性能可用输出电阻表征。
输出电阻(又叫等效内阻)用rn 表示,它等于输出电压变化量和负载电流变化量之比。
rn 反映负载变动时,输出电压维持恒定的能力,rn 越小,则ifz 变化时输出电压的变化也越小。性能优良的稳压电源,输出电阻可小到1欧,甚至0.01欧。
3.电压温度系数小
当环境温度变化时,会引起输出电压的漂移。良好的稳压电源,应在环境温度变化时,有效地抑制输出电压的漂移,保持输出电压稳定,输出电压的漂移用温度系数kt来表示.
4.输出电压纹波小
所谓纹波电压,是指输出电压中50赫或100赫的交流分量,通常用有效值或峰值表示。经过稳压作用,可以使整流滤波后的纹波电压大大降低,降低的倍数反比于稳压系数s 。
上节介绍的串联型稳压电路,用做一种简单的稳压电源,可以满足一般无线电爱好者的需要。但是,这种电源还有许多“天生的”缺陷,要提高对性能的要求,就必须再做一些改进。从以下四个右面对它的性能加以改善,便可做成一台有实用价值的稳压电源了。这就是:增加放大环节,提高稳定性,使输出电压可调;用复合管做调整管,使输出电流增大;增加保护电路,使电源工作安全可靠。
二、带有放大环节的稳压电源
输出电压的变化量△usc 是很微弱的,它对调整管的控制作用也很弱,因此稳压效果不够好,带有放大环节的稳压电源,就是在电路中增加一个直流放大器,把微弱的输出电压变化量先加以放大,再去控制调整管,从而提高对调整管的控制作用,使稳压电源的稳定性能得到改善。图5-22 是带有放大环节的稳压电源电路。
图中,bg1 是调整管,bg2 是比较放大管。输出电田变化量△usc 的一部分与基准电压uw 比较,并经bg2 放大后进到了bg1 的基极。rc 是bg2 的集电极电阻,又是bg1 的上偏置电阻。r1、r2是bg2 的上、下偏置电阻,组成分压电路,把δusc 的一部分作为输出电压的取样,送给bg2 的基极,因此又叫取样电路 r2 上的电压ub2:叫取样电压。dw和r3组,成稳压电路,提供基准电压。
从电路路中可以看出,当输出电压usc 下降的时候,通过r1 、r2组成的分压电路的作用,bg2 的基极电位ub2也下降了。由于基准电压uw 使bg2 的发射极电位保持不变,ubc2 :=ub2,一uw随之减小。于是bg2 集电极电流ic:减小,uc2增高,即bg1 的基极电位ub1增高,使icl增加,管压降uce1减小,从而导致输出电压usc 保持基本稳定。bg2 的放大倍数越大,调整作用就越强,输出电压就越稳定。
如果输出电压usc 增高时,同样道理,又会通过反馈作用使usc 减小,保持输出电压基本不变。
下面谈谈各元件的选取原则。前面已经提到,rc是放大级的负载电阻,又相当于调整管的偏置电阻。rc大,放大倍数大,有利于提高稳压器指标,但rc过大会使bg2 和调整管电流太小,限制了负载电流和调整范围。通常rc根据下列公式选取:
usrmin 为整流输出的最小电压。ic2可取1~3毫安。稳压管dw的稳定电压uw,选择范围比较宽,只要不使bg2 饱和(即uw比usc 低2伏以下)均可。uw取得大,取样电压可大些,有利于提高稳压性能。限流电阻r3通过的电流i3,应该等于dw的稳定电流,那应满足下述关系:
输入电压usr 应大于输出电压usc 3~8伏。usr 过小,调整管容易饱和而起不到调整作用;usr 过大,则增加管子耗损,并浪费功率。整流纹波小的,usr 可取低