三極管串聯穩壓電路

用三極管V代替圖8.2中的限流電阻Ｒ，就得到圖8.3所示的串聯型三極管穩壓電路。

在基極電路中，VDZ與Ｒ組成參數穩壓器。

圖 8.3?串聯型三極管穩壓電路

2. 工作原理

〔實驗〕：

①按圖8.3連接電路，檢查無誤后，接通電路。

②保持輸入電壓Ui不變，改變RL，觀察U0。

③保持負載RL不變，改變UL，觀察U0。

結論：輸出電壓U0基本保持不變。

該電路穩壓過程如下：

（１）?當輸入電壓不變，而負載電壓變化時，其穩壓過程如下：

（２）當負載不變，輸入電壓U增加時，其穩壓過程如下：

（３）當ＵＩ增加時，輸出電壓Ｕ０有升高趨勢，由于三極管Ｔ基極電位被穩壓管ＤＺ固定，故Ｕ０的增加將使三極管發射結上正向偏置電壓降低，基極電流減小，從而使三極管的集射極間的電阻增大，ＵＣＥ增加，于是，抵消了Ｕ０的增加，使Ｕ０基本保持不變．

上述電路雖然對輸出電壓具有穩壓作用，但此電路控制靈敏度不高，穩壓性能不理想。

8.3.2?帶有放大環節的串聯型穩壓電路

1．電路組成

在圖8.3電路加放大環節．如圖8.4所示。可使輸出電壓更加穩定。

圖８．４?帶放大電路的串聯型穩壓電路

取樣電路：由Ｒ1、ＲP、Ｒ2組成，當輸出電壓變大時，取樣電阻將其變化量的一部分送到比較放大管的基極，基極電壓能反映出電壓的變化，稱為取樣電壓；取樣電壓不宜太大，也不宜太小，若太大，控制的靈敏度下降；若太小，帶負載能力減弱。

基準電路：由ＲZ、VDＺ組成，給V２發射極提供一個基準電壓，ＲZ為限流電阻，保證VDＺ有一個合適的工作電流。

比較放大管V2：Ｒ4既是V２的集電極負載電阻，又是V１的基極偏置電阻，比較放大管的作用是將輸出電壓的變化量，先放大，然后加到調整管的基極，控制調整管工作，提高控制的靈敏度和輸出電壓的穩定性。

調整管V１：它與負載串聯，故稱此電路為串聯型穩壓電路，調整管V１受比較放大管控制，集射極間相當于一個可變電阻，用來抵消輸出電壓的波動。

2．?工作原理

（１）?當負載RL不變，輸入電壓ＵＩ減小時，輸出電壓U０有下降趨勢，通過取樣電阻的分壓使比較放大管的基極電位ＵＢ２下降，而比較放大管的發射極電壓不變（ＵＥ２＝ＵＺ），因此ＵBE2也下降，于是比較放大管導通能力減弱，ＵC2升高，調整管導通能力增強，調整管Ｖ1集射之間的電阻ＲCE1減小，管壓降ＵCE1下降，使輸出電壓Ｕ0上升，保證了Ｕ0基本不變。其過程表示如下：

（2）當輸入電壓不變，負載增大時，引起輸出電壓有增長趨勢，則電路將產生下列調整過程：

當負載RL減小時，穩壓過程相反。

可見，穩壓過程實質上是通過負反饋使輸出電壓維持穩定的過程。

3．?提高穩壓性能的措施和保護電路

為提高穩壓電源的穩壓性能，穩壓電源的比較放大器可采用其它相應的電路，如圖8.5所示電路，即具有恒流源負載的穩壓電路。圖中穩壓管VDZ2和R5確定V3管的靜態工作點的偏置電路，因為V3的基極電位穩定在UVDZ2上，加上R4的負反饋作用，V3的集電極電流IC3恒定不變。另外，V3又是比較放大器的V2負載，所以稱恒流源負載，由于調整管V1和比較放大管V2都有是PNP管，為了使恒流源電流方向與V2的負載電流方向一致，所以V3必須采用PNP管，因為恒流源具有很高的輸出阻抗，使得比較放大器具有很高的電壓放大倍數，從而可以提高電源的穩定性能。其次，由于IC3恒定不變，輸入電壓Ui的變化不能直接加到調整管基極，從而大大削弱了Ui的變化對輸出的影響，有利于輸出電壓穩定。

圖８．５具有恒流源負載的穩壓電源

對于串聯型晶體管穩壓電路，由于負載和調整很容易串聯的，所以隨著負載電流的增加，調整管的電流也要增加，從而使管子的功耗增加；如果在使用中不慎，使輸出電路短路，則不斷電流增加，且管壓降也增加，很可能引起調整管損壞。調整管的損壞可以在非常短的時間內發生，用一般保險絲不能起作用。因此，通常用速度高的過載保護電路來代替保險絲。過載保護電路的形式很多。

例1：如圖８．6（a），晶體管V3和電阻R5、R6組成過載保護電路。當穩壓電路正常工作時，V3發射極電位比基極電位高，發射結受反向電壓作用，使V3處于截止狀態，對穩壓電路的工作無影響；當負載短路時，V3因發射極電位降低而導通，相當于使V1的基、射極間被V3短路，從而只有少量電流流過調整管，達到保護調整管的目的，而且可以避免整流元件因過電流而損壞。

圖８．６過載保護電路

例2：如圖８．6（b）由晶體管V3、二極管VD和電阻R5、RM組成過載保護電路。在二極管VD中流過電流，二極管VD的正向電壓UF基本恒定。正常負載時，負載電流流過RM產生的壓降較小，V3的發射結處于反向偏置而截止，對穩壓電路無影響；當IL增大到某一值時，RM上的壓降增大，V3發射結轉變為正偏，V3導通，RC上的壓降增大，UCE3減小，即調整管的基極電位降低，調整管的UCE1增加，輸出電壓U0下降，IL被限制。從圖可以寫出V3導通時的發射結電壓方程為：

用被限制的電流IL代入上式，即可求出Rm來，Rm稱為過載信號檢測電阻或電流取樣電阻。

8.3.3?集成穩壓器電路

集成穩壓器是將調整電路、取樣電路、基準電路、啟動電路及保護電路集成在一塊硅片上構成的芯片。它完整的功能體系、健全的保護電路、安全可靠的工作性能，給穩壓電源的制作帶來了極大的方便。集成電路穩壓器的型號很多，按單片的引出端子分類，有三端固定式、三端可調式、和多端可調式等。三端集成穩壓器只有三個端子，安裝和使用都很方便。

1．?三端固定式集成穩壓器

（１）?三端固定式集成穩壓器外形及管腳排列

三端固定式集成電路穩壓器的外形和管腳排如圖８．７所示。