【48812】串联反应式稳压电源

  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。