串联型晶体管的稳压电路设计优化

线性稳压管稳压电路尽管电路简单，使用方便，但在使用时存在两方面的问题。一是电网电压和负载电流变化较大时，电路将失去稳压作用，适应范围小；二是稳压值只能由稳压管的型号决定，不能连续可调，稳压精度不高，输出电流也不大，很难满足对电压精度要求高的负载的需要。为解决这一问题，往往采用串联反馈式稳压电路。

图8.12所示为串联反馈式稳压电路的一般结构图，这是一个由负反馈电路组成的自动调节电路。当输出电压或者负载电流有一定的变化时，通过负反馈的自动调节输出直流电压基本保持稳定不变。这个稳压电路分为四个部分：取样电路、比较放大电路、基准电压和调整电路。其中UI是整流滤波电路的输入电压，VT为调整管，A为比较放大电路，UREF为基准电压，它由稳压管VDZ与限流电阻R串联所构成的简单稳压电路获得，R1与R2组成反馈网络，是用来反映输出电压变化的取样环节。这种稳压电路的主回路是起调整作用的三极管VT与负载串联，故称为串联式稳压电路。

图8.12　串联式稳压电路

参见图8.12，串联式稳压电路是利用输出电压的变化量由反馈网络取样经放大电路（A）放大后去控制调整管VT的c-e极间的电压降，从而达到稳定输出电压UO的目的。稳压原理可简述为，当输入电压UI增加（或负载电流IO减小）时，导致输出电压UO增加，随之反馈电压UF=R2UO/（R1+R2）=FuUO也增加（Fu为反馈系数）。UF与基准电压UREF相比较，其差值电压经比较放大电路放大后使UB和IC减小，调整管VT的c-e极间电压UCE增大，使UO下降，从而维持UO基本恒定。

同理，当输入电压UI减小（或负载电流IO增加）时，亦将使输出电压基本保持不变。

从反馈放大电路的角度来看，这种电路属于电压串联负反馈电路。调整管VT连接成电压跟随器，因此可得

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式（8.21）中Au是比较放大电路的电压增益，考虑了所带负载的影响，与开环增益AuO不同。在深度负反馈条件下，｜1+AuFu｜≥1时，可得

式（8.22）表明，输出电压UO与基准电压UREF近似成正比，与反馈系数Fu成反比。当UREF及Fu已定时，UO也就确定了，因此它是设计稳压电路的基本关系式。

值得注意的是，调整管VT的调整作用是依靠UF和UREF之间的偏差来实现的，必须有偏差才能调整。如果UO绝对不变，调整管的UCE也绝对不变，那么电路也就不能起调整作用。所以UO不可能达到绝对稳定，只能是基本稳定。因此，图8.12所示的系统是一个闭环有差调整系统。

由以上分析可知，反馈越深，调整作用越强，输出电压UO也越稳定，电路的稳压系数γ和输出电阻Ro也越小。

应当指出的是，基准电压UREF是稳压电路的一个重要组成部分，它直接影响稳压电路的性能。为此要求基准电压输出电阻小，温度稳定性好，噪声低。目前用稳压管组成的基准电压源虽然电路简单，但它的输出电阻大。故常采用带隙基准电压源（电路介绍从略），这种基准电压源的电压值较低，温度稳定性好，故适用于低电压的电源中。

值得注意的是，在实际的稳压电路中，如果输出端过载或者短路，将使调整管的电流急剧增大，为使调整管安全工作，还必须加过流保护电路。