直流線性電源的工作原理

　　假如有圖1所示電路，輸入電壓Uin加在可變電阻R與負(fù)載電阻RL串聯(lián)電路的兩端，于是，通過(guò)改變R兩端的壓降即可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓。如輸入電壓增加時(shí)，可增大可變電阻R的阻值，使輸人電壓的增加量全部降在它的兩端，這樣，輸出電壓即可維持不變；輸入電壓減少時(shí)，可減小R的阻值，使它兩端的壓降隨輸入電壓的減少而減少，以維持輸出電壓不變；若輸人電壓不變，而負(fù)載電流變化，這時(shí)也可通過(guò)改變可變電阻R的阻值，使它兩端的壓降不變，即輸出電壓＝輸入電壓—可變電阻兩端的壓降。這種以調(diào)整元件（可變電阻）與負(fù)載串聯(lián)的電源稱為串聯(lián)型穩(wěn)壓電源。

　　圖1 利用可變電阻穩(wěn)壓

　　實(shí)際電源電路中，通常利用負(fù)反饋原理，以輸出電壓的變化量去控制晶體管集電極與發(fā)射極之間的電阻值，原理電路見圖2。圖2示出的是一種最簡(jiǎn)單的單管串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電源。調(diào)整元件為晶體管VT1。220V交流電壓經(jīng)變壓器降壓后，再經(jīng)整流濾波電路轉(zhuǎn)換成直流Uin，加在調(diào)整管與負(fù)載兩端。R'1、R'2和R3（R3=R31＋R32）組成分壓器，用來(lái)測(cè)量輸出電壓Uout的變化，VD為硅穩(wěn)壓管，產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓，R4為其限流電阻。VT2組成的放大器起比較和放大的作用，Rc為其集電極電阻。VT2集電極的輸出直接加到調(diào)整管VT1的基極，改變VT1的c、e極之間的電阻。

　　圖2 串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電源原理電路圖

　　假如因電網(wǎng)電壓降低或負(fù)載電流加大，而使輸出電壓Uout降低，則通過(guò)R'1，R'2和R3組成的分壓器使VT2的基極電壓下降。由于VT2的發(fā)射極接在穩(wěn)壓管VD上，此點(diǎn)電位基本不變，所以，VT2的Ube2減小，集電極電流Ic2減小，因而Uc2增加。Uc2增加導(dǎo)致Ib1、Ic1增加，VT1管的c、e之間的電阻減小，從而使輸出電壓恢復(fù)到原來(lái)的數(shù)值附近。放大倍數(shù)愈大，輸出電壓的變化就愈小。

　　當(dāng)輸出電壓升高時(shí)，通過(guò)負(fù)反饋?zhàn)饔?，同樣能使它下降，以維持輸出電壓基本不變。

　　改變?nèi)与娐返姆謮罕?，則可調(diào)節(jié)輸出電壓。輸出電壓Uout的近似表達(dá)式為

　　實(shí)際的穩(wěn)壓電源中，調(diào)整管常由若干個(gè)晶體管復(fù)合而成，以擴(kuò)大輸出電流；為了減小放大器的溫度漂移和提高它的放大倍數(shù)，常采用兩級(jí)差動(dòng)式放大電路。為了消除輸人電壓不穩(wěn)對(duì)放大器和輸出電壓的影響，穩(wěn)壓電源中常增加一組輔助電源，將它與輸出電壓串聯(lián)后，向放大器供電。精密電源中，為了降低漂移和噪聲，在電路設(shè)計(jì)、元器件選擇和制作工藝上還將采取一系列措施。例如，在電網(wǎng)與電源變壓器之間加低通濾波器；將差分管放在恒溫槽中；取樣電路采取抑噪措施；直流電路對(duì)地浮置等。