串联反应式稳压电源
时间: 2024-09-13 14:14:47 | 作者: 优游国际怎么注册登录
稳压电源的技术目标分为两种:一种是特性目标,包含答应的输入电压、输出电压、输出电流及输出电压调理规模等;另一种是质量目标,用来衡量输出直流电压的安稳程度,包含稳压系数、输出电阻、温度系数及纹波电压等。这些质量目标的意义,可简述如下。
因为输出直流电压VO 随输入直流电压VI(即整流滤波电路的输出电压,其数值可近似以为与沟通电源电压成正比)、输出电流IO 和环境和温度T(℃)的改变而改变,即输出电压VO = f(V1,IO,T),因而输出电压改变量的一般式可标明为
KV反映了输入电压动摇对输出电压的影响,实际上常用输入电压改变DVI时引起输出电压的相对改变来标明,称为电压调整率,即
电压调整率也可界说为:在温度和负载安稳条件下,输入电压改变10%,输出电压的改变,单位为mV。
有时也以输出电压和输入电压的相对改变之比来表征稳压功能,称为稳压系数,其界说可写为
上述的系数愈小,输出电压愈安稳,它们的详细数值与电路方式和电路参数有关。
至于纹波电压,是指稳压电路输出端沟通重量的有效值,一般为毫伏数量级,它标明输出电压的细小动摇。(拜见前面的知识点——桥式整流电路的功能剖析)
图1是串联反应式稳压电路的一般结构图,图中VI是整流滤波电路的输出电压,T为调整管,A为比较扩大电路,VREF为基准电压,它由稳压管DZ与限流电阻R串联所构成的简略稳压电路取得(可拜见齐纳二极管一节),R1与R2组成反应网络,是用来反映输出电压改变的取样环节。
这种稳压电路的主回路是起调整效果的三极管T与负载串联,故称为串联式稳压电路。输出电压的改变量由反应网络取样经扩大电路(A)扩大后去操控调整管T的c-e极间的电压降,然后到达安稳输出电压VO的意图。稳压原理可简述如下:当输入电压VI添加(或负载电流IO减小)时,导致输出电压VO添加,随之反应电压VF=R2VO/(R1+R2)=FVVO也添加(FV为反应系数)。VF与基准电压VREF相比较,其差值电压经比较扩大电路扩大后使VB和IC减小,调整管T的c-e极间电压VCE增大,使VO下降,然后坚持VO根本安稳。
同理,当输入电压VI减小(或负载电流IO添加)时,亦将使输出电压根本坚持不变。
从反应扩大电路的视点来看,这种电路归于电压串联负反应电路。调整管T连接成电压跟从器。因而可得
式中AV是比较扩大电路的电压增益,是考虑了所带负载的影响,与开环增益AVO不同。在深度负反应条件下,
上式标明,输出电压VO与基准电压VREF近似成正比,与反应系数FV 成反比。当VREF 及FV 已守时,VO也就确认了,因而它是规划稳压电路的根本关系式。
值得注意的是,调整管T的调整效果是依托VF和VREF之间的误差来完成的,有必要有误差才干调整。假如VO肯定不变,调整管的VCE也肯定不变,那么电路也就不能起调整效果了。所以VO不可能到达肯定安稳,只能是根本安稳。因而,图1所示的体系是一个闭环有差调整体系。
由以上剖析可知,当反应越深时,调整效果越强,输出电压VO也越安稳,电路的稳压系数g和输出电阻Ro也越小。
基准电压VREF是稳压电路的一个重要组成部分,它直接影响稳压电路的功能。为此要求基准电压输出电阻小,温度安稳性高,噪声低。现在用稳压管组成的基准电压源尽管电路简略,但它的输出电阻大。故常选用带隙基准电压源,其电路如图1所示。由图可知,基准电压为
从原理上说,三极管T3的发射结电压VBE3可用作基准电压源,但它具有较高的负温度系数(–2mV/℃),因而有必要添加一个具有正温度系数的电压IC2R2来补偿。IC2是由T1、T2和Re2构成的微电流源电路提代。其值为
假如合理地挑选IC1/ IC2和Rc1/ Rc2的值,即可使用具有正温度系数的电压IC2Rc2补偿具有负温度系数的电压VBE3,使得基准电压为
那么基准电压VREF的温度系数刚好为零。式中的q为电子电荷,EG为硅的禁带宽度。因而,上述电路常称为带隙基准电压源电路。这种基准电压源的电压值较低,温度安稳性高,故适用于低电压的电源中。市场上已有这类集成组件可供使用,国产类型有CJ336、CJ329,国外类型有MC1403、AD580等。
这类带隙基准电压源还能方便地转换成1.2V~10V等多档安稳性极高的基准电压,温度系数可达2mV/℃,输出电阻极低,并且近似零温漂及微伏级的热噪声,它大规模的使用在集成稳压器、数据转换器(A/D、D/A)和集成传感器中。