串联型稳压电路优化设计

例5-1 如图5-2所示串联型晶体管稳压电路，晶体管VT₁与VT₂均工作于线性放大区。1）说明VT₁集-射电压U_CE1受其基极电流I_B1控制调整的原理，若I_B1上升，则U_CE1下降，反之，若I_B1下降，则U_CE1上升；2）应用反馈概念分析该电路稳定输出电压U_o的原理；3）设图中稳压管VS的稳压值U_Z=7V，晶体管发射结偏压U_BE2=0.7V，R₁=1kΩ，R₂=680Ω，R_P=200Ω，估算该稳压电路的输出电压范围；4）根据本例题说明串联型稳压电路的组成，并画出结构框图。

解 1）可以用图5-3说明VT₁集-射电压U_CE1受其基极电流I_B1控制调整的原理。

图5-3 晶体管VT₁集-射电压U_CE1受基极电流I_B1调整的原理

图5-3a画出了由晶体管VT₁及与其周围元器件构成的等效电路，其中R_CE2是晶体管VT₂集-射间的等效电阻，R_E为VT₁发射极到地之间的等效电阻，并忽略了I_B2对I_E1的影响。

根据U_i=U_CE1+R_EI_E1，且I_E1≈I_C1，可得到直流负载线MN：，如图5-3b所示。

假设VT₁原处于静态工作点Q₁，I_B1=I_BQ1，U_CE1=U_CEQ1，若I_B1上升，如静态工作点升高到Q₁′点，则U_CE1=U′_CEQ1，显然U′_CEQ1＜U_CEQ1；反之，若IB1下降，如静态工作点降低到Q₁″点，则U_CE1=U″_CEQ1，显然U″_CEQ1＞UCEQ1。因此若IB1上升，则UCE1下降；反之，若I_B1下降，则U_CE1上升。

2）假设由于某种原因（如U_i升高或负载R_L变大）使U_o升高，由于输出电压U_o=U_i-U_CE1，则

U_o↑→U_B2↑→I_B2↑→U_CE2↓→U_C2↓→U_B1↓→I_B1↓→U_CE1↑→U_o↓(www.xing528.com)

反之，U_o↓→U_B2↓→I_B2↓→U_CE2↑→U_C2↑→U_B1↑→I_B1↑→U_CE1↓→U_o↑，即实现稳压过程。

可见，稳压电路实际上是电压负反馈电路。

3）从电路中可以看出U_B2=U_BE2+U_Z，当R_P的滑动端置于最上端时，U_B2=，代入本例中的参数，有U_B2=7.7V，与U_B2=0.468U_o，则。当R_P的滑动端置于最下端时，，则。

即该稳压电路的输出电压范围为16.5～21.3V，通过R_P连续可调。

4）根据本例题说明串联型稳压电路的组成：R₁、R₂、R_P构成分压电路，又叫作取样电路。取样电压U_B2加在晶体管VT₂的基极上。R₃与稳压管VS构成基准电压电路，基准电压U_Z加在晶体管VT₂的发射极上。晶体管VT₂构成比较放大器，取样电压U_B2与基准电压UZ相比较，其电压差经VT₂放大后调整晶体管VT₁的集-射电压U_CE1的大小。晶体管VT₁起调整作用，因此叫作调整元件或调整管。一般串联型晶体管稳压电路的结构组成如图5-4所示，输入电压U_i、调整管、负载三者之间为串联形式，因而叫作串联型稳压电路。

图5-4 串联型晶体管稳压电路的结构