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简易串联稳压电源1、原理分析图4－1－1是简易串联稳压电源，T1是调整管，D1是基准电压源，R1是限流电阻，R2是负载。
由于T1基极电压被D1固定在UD1，T1发射结电压（UT1）BE在T1正常工作时基本是一个固定值（一般硅管为0.7V，锗管为0.3V），所以输出电压UO＝UD1－（UT1）BE。
当输出电压远大于T1发射结电压时，可以忽略（UT1）BE，则UO≈UD1。
下面我们分析一下建议串联稳压电源的稳压工作原理：假设由于某种原因引起输出电压UO降低，即T1的发射极电压（UT1）E降低，由于UD1保持不变，从而造成T1发射结电压（UT1）BE上升，引起T1基极电流（IT1）B上升，从而造成T1发射极电流（IT1）E被放大β倍上升，由晶体管的负载特性可知，这时T1导通更加充分管压降（UT1）CE将迅速减小，输入电压UI更多的加到负载上，UO得到快速回升。
这个调整过程可以使用下面的变化关系图表示：UO↓→（UT1）E↓→UD1恒定→（UT1）BE↑→（IT1）B↑→（IT1）E↑→（UT1）CE↓→UO↑当输出电压上升时，整个分析过程与上面过程的变化相反，这里我们就不再重复，只是简单的用下面的变化关系图表示：UO↑→（UT1）E↑→UD1恒定→（UT1）BE↓→（IT1）B↓→（IT1）E↓→（UT1）CE↑→UO↓这里我们只分析了输出电压UO降低的稳压工作原理，其实输入电压UI降低等其他情况下的稳压工作原理都与此类似，最终都是反应在输出电压UO降低上，因此工作原理大致相同。
从电路的工作原理可以看出，稳压的关键有两点：一是稳压管D1的稳压值UD1 要保持稳定；二是调整管T1要工作在放大区且工作特性要好。
其实还可以用反馈的原理来说明简易串联稳压电源的工作原理。
由于电路是一个射极输出器，属于电压串联负反馈电路，电路的输出电压为UO＝（UT1）E≈（UT1）B，由于（UT1）B保持稳定，所以输出电压UO也保持稳定。
串联型稳压电路分析及调整管的选择发表时间：2012-01-17T13:25:57.293Z 来源：《时代报告》2011年9月下期供稿作者：何其贵[导读] 选择复合调整管应保证工作时不会超过它的极限参数。
何其贵（江西信息应用职业技术学院，江西南昌 330043）中图分类号：TM44 文献标识码：A 文章编码：1003-2738（2011）09-0000-02摘要：串联型直流稳压电源是一种应用较为广泛的电源，文章详细叙述了串联型直流稳压电源的组成、工作原理、工程设计和实际应用中调整管的选择原则及具体参数计算方法。
关键词：串联；稳压电路；分析；调整管；选择串联型直流稳压电源是一种应用较为广泛的电源，图1是输出电压可调的典型串联直流稳压电源电路，它由电压调整、比较放大、基准电压、取样电路等组成。
图1 串联型直流稳压电源电路原理图一、电路组成与工作原理1．电路组成。
串联型直流稳压电源的稳压电路由四部分组成。
（1）取样电路R1、R2和W电阻分压器组成取样电路。
取样电路与负载并联，通过取样电路可以反映U0的变化，因为反馈电压Uf与输出电压U0有关。
反馈电压Uf取出后送到放大单元，改变电位器W的滑动端子可以调节输出电压U0的大小。
（2）基准电压限流电阻R3与稳压管Dz组成基准单元。
Dz两端电压UDZ作为整个稳压电路自动调整和比较的基准电压。
（3）比较放大电路晶体管T2组成放大电路。
它将采样所得的反馈电压Uf与基准电压UDZ比较后加在T2的输入端，即UBE2=Uf-UDZ经T2放大后控制调整管T1输入端的电位。
R4是T2的集电极负载电阻，同时也是调整管T1的偏置电阻。
（4）电压调整T1是电压调整管，它是整个稳压电路的核心器件，利用T2输出电压的变化量来控制T1的基极电流的变化，进而控制T1的管压降UCE1的变化，自动控制U0值维持稳定。
2．电路工作原理。
对于电路的稳压过程，从电网电压的波动和负载电流的变化这两个方面来加以分析。
典型的串联调整稳压电路的分析
图8-10所示是典型的串联调整稳压电路。
电路中，VT1是调整管，它构成电压调整电路；VD1是稳压二极管，MAX3815CCM+TD它构成基准电压电路；VT2是比较放大管，它构成电压比较放大器电路；RP1和R3、R4构成取样电路。
1．直流电路分析
从整流和滤波电路输出的直流电压+V加到调整管VT1集电极，同时经电阻Rl加到VT1基极和VT2集电极。
VT1发射极输出的直流电压通过R2加到VD1上，使VD1处于导通状态，R2是稳压二极管VD1的限流保护电阻。
R3、RP1、R4构成分压电路，RP1动片输出电压为VT2基极提供正向偏置电压的同时，稳压电路直流输出电压“的大小波动变化量也通过R3、RP1、R4取样电路，由RP1动片加到VT2基极。
2．稳压原理分析
由上述电路分析可知，当稳压电路直流输出电压增大时，通过电路的一系列调整，使稳压电路的直流输出电压Uo下降，达到稳定直流输出电压的目的。
同理，由于某种因素使稳压电路的直流输出电压醮下降时，VT2基极电压下降，VT2集电
极电压在升高，VT1基极电压升高，使VT1发射极电压降升高，使稳压电路的直流输出电压瓯
升高，从而达到稳定输出电压Uo的目的。
3．直流榆出电压调整电路分析
串联调整稳压电路输出的直流工作电压Uo的大小是可以进行连续微调的，即可以在一定范围内对直流输出电压的大小进行调整。
关于串联调整稳压电路直流输出电压调整电路的工作原理主要说明如下。
电路中，电容Cl、C2和C3是滤波电容，其中电容C2与调整管VT1构成了电子滤波器电路。
4．电路分析小结
关于串联调整稳压电路分析小结如下。
基于Multisim软件的串联型稳压电路设计解念念( 安庆师范学院物理与电气工程学院安徽安庆 246011)指导教师：江巨浪摘要：EDA技术发展迅猛，已在科研、产品设计与制造及教学等各方面都发挥着巨火的作用。
EDA代表了当今电子产品设计的最新发展方向，利用EDA工具，电子工程师不仅可以在计算机上设计电子产品，还可以将电子产品从电路设计、模拟实验、性能分忻、到设计出PCB印制板的整个过程在计算机上处理完成。
，本文采用Multisim9仿真软件对串联型稳压电路的设计与参数的设定和分析，以及调整管的选择。
关键字：Multisim9 稳压电路串联型一、引言Multisim9是电子电路设计与仿真方面的EDA软件。
由于Multisim9的最强大功能是用于电路的设计与仿真，因此称这种软件叫做虚拟电子实验室或电子工作平台。
在任一台计算机上，利用Multisim9均可以创建电子技术基础虚拟实验室，从而改变传统的教学模式，学生可把学到的电子技术基础知识，应用Multisim9电路仿真软件进行验证。
例如串联型直流稳压电路的设计，一般有四个环节：调整环节、基准电压、比较放大器和取样电路。
当电网电压或负载变动引起输出电压Uo变化时，取样电路将输出电压Uo的一部分馈送给比较放大器与基准电压进行比较，产生的误差电压经放大后去控制调整管的基极电流，自动地改变调整管的集一射极间电压，补偿Uo的变化，从而维持输出电压基本不变。
二、稳压电路的理论分析与设计部分1 电的组成和工作原理串联型稳压电路的原理图如图1.1所示，电路包括四个组成部分。
（1）采样电阻由电阻R1、R2和R3组成。
当输入电压发生变化时，采样电阻对变化量进行采样，并传送到放大电路的反响输入端。
（2）放大电路放大电路的作用是将采样电阻送来的变化量进行放大，然后传送到调整管的基极。
（3）基准电压基准电压有稳压管ＶＤZ提供，接在放大电路的同向输入端。
采样电压与基准电压进行比较，得到的差值再由放大电路进行放大。
任务二、串联型稳压电源的装配与调试任务描述：随着人们生活水平的日益提高，通信技术不断的进展，同学们每天使用手机，手机的充电器就是一个稳压电源。
在我们电子生产实习中，常常需要用到稳压电源，为后一级电路供给稳定的直流电压，图 2-2-1 为串联型稳压电源的原理图。
图2-2-1 串联型稳压电源原理图活动 1识读电路元件，实施元件检测技能目标1、能够识读和检测常用电子元器件2、能够识读和检测稳压二极管3、能够用 MF-47 型万用表检测各元器件学问贮存一、稳压二极管〔一〕简介稳压二极管，英文名称 Zener diode，又叫齐纳二极管。
利用 pn 结反向击穿状态，其电流可在很大范围内变化而电压根本不变的现象，制成的起稳压作用的二极管。
此二极管是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件.在这临界击穿点上，反向电阻降低到一个很小的数值，在这个低阻区中电流增加而电压则保持恒定，稳压二极管是依据击穿电压来分档的，由于这种特性，稳压管主要被作为稳压器或电压基准元件使用。
稳压二极管可以串联起来以便在较高的电压上使用，通过串联就可获得更高的稳定电压。
其图形符号和封装形式如图2-2-2。
图2-2-2 稳压二极管的图形符号及其封装形式〔二〕原理稳压二极管的伏安特性曲线的正向特性和一般二极管差不多如图 2-2-3，反向特性是在反向电压低于反向击穿电压时，反向电阻很大，反向漏电流微小。
但是，当反向电压接近反向电压的临界值时，反向电流突然增大，称为击穿，在这一临界击穿点上，反向电阻突然降至很小值。
尽管电流在很大的范围内变化，而二极管两端的电压却根本上稳定在击穿电压四周，从而实现了二极管的稳压功能。
图2-2-3 稳压二极管特性曲线〔三〕主要参数1、Uz—稳定电压指稳压管通过额定电流时两端产生的稳定电压值。
该值随工作电流和温度的不同而略有转变。
由于制造工艺的差异，同一型号稳压管的稳压值也不完全全都。
例如，2CW51 型稳压管的 Vzmin 为3.0V, Vzmax 则为3.6V。
9.5.1 串联型稳压电路的工作原理一、基本调整管电路如下图（a）所示为稳压管稳压电路，负载电流最大变化范围等于稳压管的最大稳定电流和最小稳定电流之差，即（I ZM-I Z）。
扩大负载电流的最简单方法是：利用晶体管的电流放大作用,将稳压管稳定电路的输出电流放大后,再作为负载电流.电路采用射极输出形式，因而引入了电压负反馈，可以稳定输出电压，如图(b）所示，常见画法如图（c）所示.其工作原理如下：调整管:晶体管的调节作用使U O稳定，晶体管称为调整管。
要使调整管起到调整作用，必须使它工作在放大状态。
串联稳压电源：由于调整管与负载相串联，故称这类电路为串联型稳压电源。
线性稳压电源：由于调整管工作在线性区，故称这类电路为线性稳压电源。
二、具有放大环节的串联稳压电路★电路构成基本调整管稳压电路的输出电压不可调，且输出电压因U BE的变化而变，稳定性较差。
为了使输出电压可调，加深电压负反馈,可在基本调整管稳压电路的基础上引入放大环节。
电路如图所示，由调整管、基准电压电路、取样电路和比较放大电路组成。
★稳压原理当电网电压波动（或负载电阻的变化)使输出电压U O上升时，取样电压U N增大，由于稳压管的电压U Z不变，运放的输入电压U NP （=U N-U P=U N—U Z)增大，使A的输出减小（即调整管的基极电位降低）,而使调整管T的c—e压降低增大，从而调节输出电压U O （=U I—U ce）减小。
使输出电压得到稳定。
可见，电路是靠引入深度电压负反馈来稳定输出电压。
★输出电压的可调范围当电位器R2的滑动端在最上端时，输出电压最小为当电位器R2的滑动端在最下端时，输出电压最大为若R1=R2=R3=300Ω，U Z=6V，则输出电压9V≤U O≤18V。
★调整管的选择在串联型稳压电路中，调整管是核心元件，它的安全工作是电路正常工作的保证。
调整管一般为大功率管，因而选用原则与功率放大电路中的功放管相同，主要考虑其极限参数I CM、U（BR)CEO和P CM。
串联型稳压电路分析及调整管的选择
摘要：串联型直流稳压电源是一种应用较为广泛的电源，文章详细叙述了串联型直流稳压电源的组成、工作原理、工程设计和实际应用中调整管的选择原则及具体参数计算方法。
关键词：串联；稳压电路；分析；调整管；选择
串联型直流稳压电源是一种应用较为广泛的电源，图1是输出电压可调的典型串联直流稳压电源电路，它由电压调整、比较放大、基准电压、取样电路等组成。
图1 串联型直流稳压电源电路原理图
一、电路组成与工作原理
1．电路组成。
串联型直流稳压电源的稳压电路由四部分组成。
（1）取样电路
R1、R2和W电阻分压器组成取样电路。
取样电路与负载并联，通过取样电路可以反映U0的变化，因为反馈电压Uf与输出电压U0有关。
反馈电压Uf取出后送到放大单元，改变电位器W的滑动端子可以调节输出电压U0的大小。
（2）基准电压
限流电阻R3与稳压管Dz组成基准单元。
Dz两端电压UDZ作为整个稳压电路自动调整和比较的基准电压。
（3）比较放大电路
晶体管T2组成放大电路。
它将采样所得的反馈电压Uf与基准电压UDZ比较后加在T2
的输入端，即UBE2=Uf-UDZ经T2放大后控制调整管T1输入端的电位。
R4是T2的集电极负载电阻，同时也是调整管T1的偏置电阻。
（4）电压调整
T1是电压调整管，它是整个稳压电路的核心器件，利用T2输出电压的变化量来控制T1的基极电流的变化，进而控制T1的管压降UCE1的变化，自动控制U0值维持稳定。
2．电路工作原理。
对于电路的稳压过程，从电网电压的波动和负载电流的变化这两个方面来加以分析。
（1）当输入电压Ui上升时，输出电压U0也上升，电路将发生如下变化：取样电路从输出电压中取样，使T2基极电位UB2上升，因稳压管Dz的作用使T2发射极电位UE2保持不变，则T2发射结正向偏置电压UBE2上升，使T2基极电流Ib2增加，T2集电极电流IC2也增加，使T2集、射电压UCE2下降，即T1基极电位UB1下降，使T1发射结正向偏置电压UBE1下降，T1基极电流Ib1下降，使T1的c、e极间电压UCE1增加，从而使输出电压U0下降，因为U0=Ui- UCE1，所以输出电压U0会趋于稳定。
此稳压过程可表示如：
同理，当输入电压Ui下降时，输出电压U0也下降，有下述稳压过程：
（2）当负载电阻减小(如负载电路中有短路)时，负载电流IL增大，但输出电压U0会减小，则取样电压下降，使T2基极电位UB2下降，由于稳压管Dz的作用使T2发射极电位UE2保持不变，则T2发射结正向偏置电压UBE2下降，使T2基极电流Ib2减少，T2集电极电流IC2也减少，使T2集、射电压UCE2上升，即T1基极电位UB1上升，使T1发射结正向偏置电压UBE1上升，T1基极电流Ib1上升，使T1的c、e极间电压UCE1减少，从而使输出电压U0上升，从而达到稳压的目的。
此稳压过程可表示如下：
同理，当负载电流IL减小时调整过程与上述情
况相反，其稳压过程可表示如下：
上述电源电路是利用输出电压的变化，经反馈来控制调整管UCE1的变化，实质上它是一个电压串联反馈电路，因此输出电压是稳定的。
当稳压电路输出电流较大和要求稳压性能更好时，电压调整管T1用三极管复合管来代替。
二、输出电压的调节范围
图1 所示电源电路实际上是一个负反馈系统，调节电路中的可变电阻器W可改变输出电压U0的大小，其控制过程是：
1．当W的滑动端移至最上端C点时，WAB=W，输出电压最小，因为：
UB2=（R2+WAB）/（R1+R2+W）*U0
而UB2=UDZ+UBE2，所以
U0=（UDZ+UBE2）∙（R1+R2+W）/（R2+WAB）=（UDZ+UBE2）∙（R1+R2+W）/（R2+W）为最小值。
2．类似地，当W的滑动端移至最下端时，输出电压最大，因为当W的滑动端移至最下端时，WAB=0为最小值。
U0=（UDZ+UBE2）∙（R1+R2+W）/（R2+WAB）=（UDZ+UBE2）∙（R1+R2+W）/（R2+0）则为最大值。
可见只要合理选择取样单元的分压比n，就可以确定输出电压。
即
U0=（UDZ +UBE2）/n
其中，n=（R1+R2+W）/（R2+WAB），n一般取0.5～0.8。
三、调整管的选择
选择调整管是设计稳压电源的一项重要工作，如果调整管的耐压和功率选得比较小，使用时容易损坏，如果取得过大，非但不经济而且也增大了重量和体积，为了确保调整管在各种不利条件下可靠地工作，并保证管子的安全，在选择调整管时应满足耐压和最大功耗的要求。
单个晶体管做调整管时,选择调整管可按照下列条件进行,即
ICM>IOM
Vceo>(Uim-Uomin)
PCM>(Uim-Uomin)IOM
如果稳压电路采用过流保护时，在输出短路时，全部输入电压Ui都加到调整管上，所以调整管的反向击穿电压Uceo应该大于输入电压的最大值Uim。
并且调整管的最大集电极允
许功耗也应该比不加保护电路的大一些。
当负载电流较大时，为了减小比较放大器的负担，多采用复合管作调整管。
如图2所示。
图2 复合管的两种形式
选择复合调整管应保证工作时不会超过它的极限参数。
主要参数有三个，即击穿电压Uceo，最大集电极允许功耗PCM和最大集电极电流ICM，如果采用两只晶体管复合，T1应
满足：
ICM=IOM
Uceo>(Uim-Uomin)
PCM>(Uim-Uomin)IOM
对于T2则应满足：
Uceo2≈Uceo1
ICM2≥Iom/β1
PCM2>(Uim-Uomin)ICM2
当稳压电路输出电流超过计划几安培以上时，调整管需用多管并联，并联管子应选择特
性基本相同的，以便使输出电流由各管平均分配。
除此之外还应加均流电阻，这时每只并联
管子的集电极电流应是并联管子的个数的平均值，为留有余地，也可以大一些。
例如，电源
输出电流是3A，我们可以选用3只ICM=1A的晶体管并联起来作调整管用，每个晶体管流过
的电流为1A，但实际上，三只晶体管的参数不可能完全一致，很可能其中某一只晶体管流过
的实际电流会超过1A，造成过热，以致烧毁。
因此，我们可以选择ICM>1/3I0的晶体管，作
并联调整管，选用三只ICM=（1.3～1.5）A的晶体管并联，以留有余地。
另外还应在每只并
联晶体管发射极上串联一只约零点几欧到几欧的均流电阻。
参考文献：
[1]杨碧石.何其贵.模拟电子技术基础.北京：北京航空航天大学出版社，2006。
[2]谢嘉奎.电子线路（非线性部分）.北京：高等教育出版社．2000。
[3]王成华等.现代电子技术基础（模拟部分）.北京：北京航空航天大学出版社．2005。
[4]邹其洪等.电工电子实验与计算机仿真.北京：电子工业出版社．2003。
作者简介：何其贵 1969年2月出生，男，江西信息应用职业技术学院，硕士，副教授。
