直流穩(wěn)壓電源設(shè)計及其串聯(lián)應(yīng)用

、穩(wěn)壓電路及器件選擇

穩(wěn)壓電路有分立元件穩(wěn)壓電路和集成穩(wěn)壓電路2種，其中集成穩(wěn)壓電路主要用于低電壓小電流的整流電路，具有體積小，電路簡單，穩(wěn)壓精度高，使用調(diào)試方便等特點。選擇時首先要確定系列，是正電源還是負電源，是可調(diào)的還是固定的，其次是根據(jù)它的額定電壓和額定電流選擇具體型號;同時，穩(wěn)壓器在接入整流電路時要適當(dāng)加一些保護元件，如在I/O端接二極管可防止輸入端短路，在輸入端和地之間接一小電容，可限制輸入電壓幅值等。

直流電源的設(shè)計理論上比較簡單，但在具體的工程設(shè)計中還需要進一步分析、研究、實踐和總結(jié)。

3 直流穩(wěn)壓電源的串聯(lián)應(yīng)用

直流穩(wěn)壓電源應(yīng)用非常廣泛，有時會把兩個或兩個以上的電源串聯(lián)使用，現(xiàn)就此應(yīng)用做一簡要介紹。

3.1 電路的組成及工作原理

圖2是一種串聯(lián)型穩(wěn)壓電路，由取樣電路、基準(zhǔn)電路、比較放大和調(diào)整電路等部分組成。其中R1、R2和RP組成取樣電路，R1、R2和RP稱為取樣電阻;R3和V2組成基準(zhǔn)電路，R3是VZ的限流電阻，VZ給V2發(fā)射極提供一個基準(zhǔn)電壓;V2為比較放大管，作用是將穩(wěn)壓電路輸出電壓的變化量先放大，然后再送到調(diào)整管基極;V1是調(diào)整管，起調(diào)整作用?！　》€(wěn)壓過程如下：當(dāng)輸出電壓U0發(fā)生變化時，通過取樣電路把U0的變化量取樣加到放大管V2的基極。而由R3和Vz組成的基準(zhǔn)電路為V2的發(fā)射極提供基準(zhǔn)電壓Uz。由V2和R4組成的放大電路把取樣電壓和基準(zhǔn)電壓進行比較放大后，輸出調(diào)整信號送到調(diào)整V1的基極，控制V1進行調(diào)整，以維持U0基本不變。

3.2 直流穩(wěn)壓電源的串聯(lián)使用

1、順串使用

所謂順串，指電源的極性首尾相連，如圖3。

a、b端開路時，兩電源分別是獨立的電源，都能正常工作，輸出的電壓分別為E1、E2，a、b端的電壓應(yīng)為兩個電動勢的代數(shù)和，Uab=E1+E2;接上負載R1、R2后，由于負載電流的方向與兩個電源正常工作時對外輸出的電流方向一致，故兩個電源也都能正常工作，Uab=E1+E2，且整個回路符合全電路歐姆定律I=( E1+E2)/(R1+R2)，每個電源都有負載電流通過，電源上的電壓保持不變(忽略內(nèi)阻)。

2、反串使用

所謂反串指電源首首或尾尾相連，如圖4，把圖4可以等效成圖5。

a、b端開路時，兩電源分別是獨立的電源，都能正常工作，輸出的電壓分別為E1、E2，a、b端的電壓應(yīng)為兩個電動勢的代數(shù)和，Uab=E2-E1;加上負載R1、R2，因E2>E1，所以負載上的電流方向如圖所示(即I2)，它與電源1對外輸出的電流方向相反，迫使電源1停止工作，輸出電壓為0，而此時負載電流將通過取樣電路形成回路，故左邊電源“輸出的電壓”也就是取樣電路R1、R2和RP上的電壓，設(shè)電源1、2及取樣電路上的電流參考方向如圖所示，則I3=I1+I2，也就是說取樣電路上的電壓U取=I3(R1+R2+RP)。如果從取樣電路向右看，可等效為一個電動勢為E3、內(nèi)阻為R0的電源，其中E3=U取。如E3>E1，迫使Iv1截止，IIVC1近似等于0，電源真正停止工作，此時“電源輸出的電壓”U取=I3(R1+R2+RP)(并不是真正電源1輸出的電壓，而是取樣電阻分擔(dān)E2的電壓)，其中I3=E2/(R1+R2+(1R1+2R2+1Rp))，其電壓的大小主要由E2、R1、 R2、lRl、lR2、1RP的大小決定，整個電路也不符合全電路歐姆定律，I2≠(E2-E1)/(R1+R2)，此時的電壓應(yīng)大于 E1;E3

通過上面的分析可知，對于直流穩(wěn)壓電源串聯(lián)情況而言，如電源順串，各個電源都能正常工作，整個電路符合全電路歐姆定律;電源反串，穩(wěn)定電壓輸出比較小的那個電源不能真正起到一個電源作用，在任何情況下負載電流都沒有通過電源。具體情況如下：當(dāng)取樣電路上的電壓大于穩(wěn)壓電源輸出電壓時，迫使電源停止工作，此時只有電源的取樣電路接入電路中，電源兩端的電壓也就是取樣電路兩端的電壓(應(yīng)大于穩(wěn)定輸出電壓)，整個電路不滿足全電路歐姆定律;當(dāng)取樣電路上的電壓小于穩(wěn)定輸出電壓時，電源正常工作，整個電路滿足全電路歐姆定律，但負載電流只通過取樣電路，取樣電路上的電流應(yīng)是負載電流與電壓比較小的電源調(diào)整電流之和，使用時應(yīng)考慮取樣電阻的功率。因此，我們在使用兩個或兩個以上穩(wěn)壓電源的過程中，應(yīng)根據(jù)具體情況合理使用電源反串。以免造成實際值與理論值大相徑庭的現(xiàn)象發(fā)生。