第八章 直流稳压电源 第一讲 串联型稳压电源-【单招零距离】电子电工专业综合（下）

单招零距离·电子电工专业综合 第八章 直流稳压电源 知识体系 作用 电源变压器 整流电路 组成 直流稳压电源 滤波电路 稳压电路 并联型 分类 串联型 电路 串联型 简单串联型 稳压原理 稳压电源串联型稳压电源 电路 带有放大环节的串联型组成框图 输出电压调节范围 特性指标 主要技术指标 稳压系数 直流稳压电源 输出电阻 质量指标 电压调整率 电流调整率 多端式 集成稳压器分类 固定式 三端式 可调式 三端集成 三端固定式集成稳压器 稳压器 三端可调式集成稳压器 三端集成稳压器的基本应用 三端固定式集成稳压器的扩展应用 ·116· 总复习方案·第四部分 电子线路 第一讲 串联型稳压电源 考纲要求 了解 直流稳压电源的作用、分类、组成及质量指标等基本概念。 掌握 带有放大环节的串联型晶体管稳压电源的组成、工作原理及输出电压调节范围的估算。 知识梳理 1.直流稳压电源 直流稳压电源是一种当电网电压变化或负载变动时，输出电压能基本保持不变的直流电源。 (1)直流稳压电源的作用 把交流电转换成平滑而稳定的直流电，为对电源电压稳定度有一定要求的负载供电，使负载 能够稳定地工作。 引起输出电压不稳定的主要原因： ①电网电压的变化 在日常生活中，由于同电网中相并联的负载频繁起动、停止，发电机本身的不稳定等都会造成 电网电压波动。我国规定电网电压可波动士10%，例如，照明电压220V从198~242V均属正常。 ②负载的变动 所接负载本身的变动，由于输电线路存在阻抗，也会使负载端电压发生变化而不稳定。 (2)直流稳压电源的组成 一般由四部分组成：电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路。 ①电源变压器：把电网电压变换成所需的电压值。 ②整流电路：将正弦交流电变换成脉动直流电。 ③滤波电路：将脉动直流电转换成平滑的直流电。 ④稳压电路：将平滑的直流电转换成稳定的直流电。 (3)直流稳压电源分类 按调整元件与负载连接方式的不同，分为：并联型和串联型稳压电源两种。 ①并联型稳压电源 a.结构：调整元件为稳压二极管，与负载并联连接 b.应用：适用于负载电流较小，对稳压性能要求不高的场合。 ②串联型稳压电源 a.结构：调整元件为晶体三极管，与负载中联连接。 b.分类：有简单串联型和带有放大环节的串联型两种。 c.应用 )简单串联型：适用于负载电流较大，对稳压性能要求较高，输出电压固定的场合。 b)带有放大环节的串联型：适用于负载电流较大，对稳压性能要求较高，输出电压可调的场合。 ·117 单招零距离·电子电工专业综合 ③两种直流稳压电源的特点比较，如表2一8一1所示。 表2一8一1两种直流稳压电源的特点比较 调整元件与 优点 缺点 用途 负载的关系 并联型 输出电流小，输出电压 适用于稳压性能要求不高 并联 电路简单，调试方便 稳压电源 不能调节，稳定性一般 的小型电子设备上 串联型 输出电流大，输出电压稳 使用元件较多，电路较复 串联 工程上应用广泛 稳压电源 定度高，且可调 杂，调试要求高 2.串联型稳压电源 (1)简单串联型稳压电源 ①电路（如图2一8一1所示） 图2-8-1 ②稳压原理 简单串联型稳压电路是一个共集电极组态的直流放大器，也就是一个射极输出器，如图2一8 -2所示。 ● 图2-8-2 它是直接利用输出电压的微小变化量△U,去控制调整管的发射结电压UE,从而改变调整管 的管压降UE来稳定电路的输出电压的。稳压过程： a.当负载不变，电网电压增大时： U1↑→U。↑→Vg↑→U限1 Uo1←Ue↑—In↓ b.当负载电流增大时： ·118· 总复习方案·第四部分电子线路 11↑-Uw￥-→Ve1-UE↑ U,个UE↓一1↑ (2)带有放大环节的串联型稳压电源 ①电路（如图2一8一3所示） 图2-8-3 ②组成框图（如图2一8一4所示） 调整元件 0 比较放人 样 U 路 o 基准电压 0 图2-8-4 ③各部分作用 a.调整元件：由功率管V,组成，与负载串联分压，调整负载上电压使输出电压稳定。 b.采样电路：是一个分压器，由电阻R,、R。和R2组成，采样电压与输出电压成正比。 ℃.基准电压：由稳压管Vz和限流电阻R,组成，为比较放大器提供基准电压。 d.比较放大器：由品体管V,和电阻R,组成，将采样电压与基准电压进行比较，取出差值电压 进行放大后去控制调整管，调节输出电压使输出电压稳定。 注：比较放大器放大的是采样电压与基准电压的差值，故比较放大器又称误差放大器。 ④稳压原理 与简单串联型稳压电路相比，带有放大环节的串联型稳压电路增加了一级比较放大器，因此 它实质上是一个两级直流放大器，属负反馈自动调整电路。它是先把微小的输出电压变化量进行 放大，然后用经过放大的信号去调节调整管的管压降U,使输出电压稳定。由于微小的输出电压 变化量得到放大，因此提高了调整灵敏度，稳压性能也得到改善。 假设电网电压波动或负载电阻变动使输出电压U。减小时，稳压过程： U,￥一→Ve￥-→U2t一→Ie↓一→Iet U,个—Ug￥—Ve↑—Vm个←—Va个←一 ·119· 单招零距离·电子电工专业综合 ⑤输出电压调节范围 R+R,+R(Uz十V) Uomin =Ry+R; R+Rp+R:(U2+Vw) R 3.主要技术指标 (1)特性指标 表明稳压电源工作特性的参数。如：输入电压、输出电压、输出电流等。 (2)质量指标 衡量稳压电源性能优劣的参数，常用的质量指标有稳压系数、输出电阻、电压调整率和电流调 整率等。 ①稳压系数S 是指负载不变时，输出电压相对变化量与输入电压相对变化量之比。即： S,= △UiUa △U1/U ②输出电阻r。 是指输入电压不变时，输出电压变化量与输出电流变化量之比。即： no AUo △I ③电压调整率Kv 是指负载不变，电网电压变化10%时，输出电压的相对变化量。即： Ky= △Uu U。负数不变 ④电流凋整率K 是指在电网电压不变，输出电流从零到最大值变化时，输出电压的相对变化量。即： K,= △Um U。电网电压不安 另外，其他质量指标还有纹波电压、温度系数、噪声电压等，质量指标数值较小时，稳压性能较好。 题型讲解 【例1】某串联型稳压电路如图2一8一5所示，若稳压管的稳定电压Vz=5.3V,晶体管的 Ve=0.7V,电阻R=R,=2002,电位器R。的总阻值为2002，则输出电压U。的可调范围是 V 图2-8-5 【分析】本题主要考查带有放大环节的串联型稳压电源输出电压的计算。 ·120· 总复习方案·第四部分电子线路 【解】U-=RtR本R(w,+Ve)=20t20t200×6.3+0.7)=90w Rp+R 200+200 U-R+R.+R(W,+Vm)=200+200+200×6.3+0.7)=18(V) R 200 因此，答案为9V~18V。 【点拨】计算带有放大环节的串联型稳压电源输出电压时，通常忽路比较放大管基极电流， 然后通过采样电路的分压获得结果。 【变式训练】1.如图2一8一6所示的电路中，三极管的Ve均为0.7V,分别求出A、B两点的 电位VA、V B 40001 800D户 5V本V2 图2-8-6 【变式训练】2.某直流稳压电源如图2一8-7所示，若U1=24V,稳压管的Vz=5.3V,三极 管的VE=0.7V,Vs=2V,R1=R:=Rw=3002.要求： (1)计算变压器次级绕组电压的有效值U,是多少？ (2)试计算U,的可调范围。 VT. R 图2-8-7 ·121· 单招零距离·电子电工专业综合 【例2】串联型稳压电路如图2一8-8所示，已知U2=8V,U1=20V,R=2k2,R2=R。试： 图2-8-8 (1)当R、Rm的滑动触头都处于中点时，求稳压管的电流Iz和输出电压U: (2)写出输出电压U。的最小值和最大值的表达式。 【分析】基准电压电路由电阻R,稳压管Uz、电阻R,、R构成，基准电压值只有U2的一部 分，而并非全部：输出电压的范围由R、R2共同羽节。 【解】D?稳压管两端电压RR术K×U2子2X20≈3,3V)>店 ∴.稳压管反向击穿，两端电压为U2=8(V) 1。=40=2028=6(M R 2 根据运放虚断，得： U2 2+2=2(V) 8 I8-R+Rm I2=I-1R1=6-2=4(V) n 1×2 V=R+Rm ,=2+2×8=2V) R,+7Rr 根据运放虚短VA=V,得：U,=4V。 (2)当Rn滑动到最上端时.V,=尼KU,()为最大：当R。滑动到最下端时，V=0(W 为最小。根据运放虚短V,=V,得U,的最大值表达式为：U=B:+R+R× R。 Rm。Uz(V） R1十R U,的最小值：Umm=0(V). 【点拨】熟悉运放虚断、虚短的概念是本题求解的关键，同时要注意基准电源的位置对输出 电压的影响。 【变式训练】3.如图2一8一9所示串联型稳压电路。试分析： (1)当可调电阻滑动触头调到最上端时，输出电压U,=? (2)调到最下端时，输出电压U,=? ·122· 总复习方案·第四部分电子线路 (3)调到电阻中点时，输出电压U。=? 500 5000 图2-8-9 【变式训练】4.如图2一8一10所示稳压电路。试分析： (1)当可调电阻滑动触头调到最上端时，输出电压U,一？ (2)调到最下端时，输出电压U。=? (3)调到电阻中点时，输出电压U,一？ 本〔 5002[ 5002 图2-8-10 ·123· 单招零距离·电子电工专业综合 【变式训练】5.串联型稳压电路如图2-8-11所示，已知Uz=8V,U1=20V,R2=R= Rz=1k。当R,Rm的滑动触头都处于中点时，求输出电压U。和稳压管中电流Iz。 本 2k2 2k 2000R, 图2-8-11 【变式训练】6.串联型稳压电路如图2一8一11所示，已知U2=8V,U,=20V,R2=R Rz=1k,Rm的滑动触头处于中点，求：调节R四时，输出电压U,的可调范围和稳压管中电流Iz 的变化范围。 【变式训练】7.串联型稳压电路如图2-8一11所示，已知Uz=8V,U1=30V,R,=1k,R =1k,R,=2k2,R的滑动触头处于中点，求：调节Rm时，输出电压U,的可调范围和稳压管中 电流Iz的变化范围。 ·124· 总复习方案·第四部分电子线路 盲点点击 1.稳压电路如图2-8-12所示，若U,=22V,稳压管的Vz=5.3V,三极管的VE=0.7V, Vs=2V,R,=6002,R2=R,=3002,试计算U,的可调范围。 Lo 图2-8-12 【错解】 U,=R+R+R(y,+Ve)=600+300+30×6.3+0.7)=12(V R。十R2 300+300 -R+&+Rw,+Ve=0++0x6.3+00=24W R, 300 因此，U,的可调范围为12V~24V。 【分析】在计算稳压电路输出电压U。时，应注意输入电压U1的大小是否足够输出。 【正】解Uo=RRR-RR(V,+Ve)=600+30t30×6.3+0.7)=12(v Rp+R 300+300 U,=R+R+R(W,+V)=60+300+300×(6.3+0.7)=24(V)>U, R 300 ∴.U.=U1-Us=22-2=20(V) 因此，U,的可调范围为12V~20V。 2.如图2-8-13所示电路，已知U,=24V,稳压管的V2=5.3V,三极管的VE=0.7V,Vs =2V,试回答下列问题： (1)若R,开路，则U,=? (2)若R开路，则U。=? 【错解】(1)当R开路时，V,、V:管截止，U。= 0V:(2)当R开路时，V,管饱和，U,=22V。 【分析】本题是电路故障分析，当R,开路时，比 较放大管V:因没有基极偏置电压而截止，使调整管V, 本 饱和：当R开路时，调整管V1因没有基极偏置电压而 图2-8-13 截止。 【正解】(1)调整管V,饱和，U,=U,-Vcs=24-2=22(V)。 (2)调整管V,截止，U,=0(V)。 ·125·总复习方案·参考答案 2.(1)26(V)(2)调整Rm使之减小 (3)调整R使之增大 3.(1)0(2)克服交越失真 (3)6.25(W) 4.(1)调大R:或调小R,。 (2)Vp1、Ve、R:的作用是给Vm,V:提供合适的静态 电流，以克服交越失真。C,的作用耦合输出信号，且充 当Vr的电源。 3.(1)交流通路 (3)该电路的最大不失真输出功率 (V-Us)2(5-2)2 =0.5625(W) 2R 2×8 第八章 直流稳压电源 第一讲 串联型稳压电源 【变式训练】 (2)并联谐振 1.12V8.55V 电感三点式L,C振荡电路 2.(1)20V(2)9~18V 4.(a)不能振荡。因为V.=0,不满足振幅平衡条 3.10V15V11.67V 件. 4.10V7.5V8.75V (b)不能振荡。根据瞬时极性法判断为负反馈，不满 5.12V18mA 足相位平衡条件。 6.9~18V348mA 第七章 功率放大器 7.12~24V18~78mA 【实战演练】 【变式训练】 一、选择题 1.C2.A3.C 1.C2.B3.A4.A 4.(1)Va=6V调小Rm的值 二、判断题 (2)调大Rm(3)Pm=2.25W(4)P。=0.5W 1.×2.×3./4.×5./6./7.× 【实战演练】 8./ 一、选择题 三、填空题 1.B2.B3.D4.A5.B6.B7.A 1.电网电压波动 负载变动 8.B9.D 2.4.170 二、是非题 3.变化量 URE UeE 1.×2.×3.×4.×5.×6./7.× 4.0.1 8.×9.× 10.×11.×12.× 5.放大 电压串联负反馈 采样电压 三、填空题 6.30V12V 1.84625% 四、分析计算题 2.2R V 1.基准电压 比较放大 调整元件 采样电路 8R 2.918V 3.6.488.6 3.(1)5~10V(2)1.075W1.075mA 4.4.5 4.(1)上负下正 5.1224 (2)带有放大环节的串联型稳压电路 6.甲乙类4 (3)R:=700(2)R:=200(n)(4)20(V)11 7.6.254 5.(1)8~24V(2)VA=24(V)Vg=12.7(V) 8.12 V。=6(V)Vg=12(V)Ve=5.3(V) 四、分析计算题 1.(1)9.9(V)(2)12.25(W):73.3% ·248·