Ky= △V。 △V,ao=0 AT=0 K,反映了输入电压波动对输出电压的影响，实用上常用输入电压变化△V,时 引起输出电压的相对变化来表示，称为电压调整率①，即 Sy= △V/V0×100% (%/V) (10.2.1) △V 410=0 △T=0 有时也以输出电压和输入电压的相对变化之比来表征稳压性能，称为稳压系 数，其定义可写为 Y= △Vo/Vo (10.2.2) △V,/V, A1o=0 AT=0 输出电阻 AVo (2) (10.2.3) △IA=0 △T=0 R。反映负载电流I。变化对V。的影响。 有时也用电流调整率S,表示。S,②是指负载电流从零变到最大时，输出电 压的相对变化，即 S1= △V。 ×100% (%) (10.2.4) Vo △T=0 △V1=0 温度系数 S,③= AVo mV/℃) (10.2.5) △Ta1=0 410=0 上述的系数愈小，输出电压愈稳定，它们的具体数值与电路形式和电路参 数有关。 纹波抑制比 纹波电压前已定义，是指稳压电路输出端交流分量的有效值，一般为毫伏 数量级，它表示输出电压的微小波动。常用纹波抑制比RR④表示，为 ViP-e RR=20 lg Vor-r dB 式中Vp-p和VoP-p分别表示输人纹波电压峰-峰值和输出纹波电压的峰- ①电压调整率也有定义为：在温度和负载恒定条件下，输入电压变化10%时，输出电压的变化， 单位为mV。 ②电流调整率S,也定义为：在恒温条件下，负载电流变化时所引起的输出电压的变化，单位为 mV。 ③S,有时常用相对变化量△Vo/V。表示，记作106/℃，其含义是温度变化1℃时，输出电压 V。相对变化的百万分之一时的值。 ④RR是Ripple Rejection的缩写。 ·495● 10.2串联反馈式稳压电路
峰值。 应当指出的是，稳压系数y较小的稳压电路，它的输出纹波电压一般 也较小。 10.2.2串联反馈式稳压电路的工作原理 1.电路组成和稳压原理 图10.2.1是串联反馈式稳压电路的一般结构图，图中V,是整流滤波电路 的输出电压，T为调整管，A为比较放大电路，VEF为基准电压，它由稳压管 Dz与限流电阻R串联所构成的简单稳压电路获得（见3.5.1节），R,、R。与R2 组成反馈网络，是用来反映输出电压变化的取样环节。 VREF D2本 R R' 取 R 比较放大 调整管 R2 R'2 电压 图10.2.1串联反馈式稳压电路一般结构图 这种稳压电路的主回路是起调整作用的BJTT与负载串联，故称为串联式 稳压电路。输出电压的变化量由反馈网络取样经比较放大电路(A)放大后去控 制调整管T的c-e极间的电压降，从而达到稳定输出电压V。的目的。稳压原 理可简述如下：当输人电压V,增加（或负载电流I减小）时，导致输出电压V。 增加，随之反馈电压V=R'2V。/(R',+R'2)=FvV。也增加(F,为反馈系数)。 V,与基准电压VF相比较，其差值电压经比较放大电路放大后使V。和Ic减 小，调整管T的c-e极间电压VcE增大，使V。下降，从而维持V。基本恒定。 其稳定过程可简单表示如下： V,↑→V。↑→V(Vn)↑→Vs↓一Vcet V。↓- ●496· 10直流稳压电源
同理，当输入电压V,减小（或负载电流I增加）时，亦将使输出电压基本 保持不变。 从反馈放大电路的角度来看，这种电路属于电压串联负反馈电路。调整管 T连接成电压跟随器。 值得注意的是，调整管T的调整作用是依靠V。和VEF之间的偏差来实现 的，必须有偏差才能调整。如果V。绝对不变，调整管的Vc也绝对不变，那 么电路也就不能起调整作用了。所以V。不可能达到绝对稳定，只能是基本稳 定。因此，图10.2.1所示的系统是一个闭环有差自动调整系统。 由以上分析可知，当反馈越深时，调整作用越强，输出电压V。也越稳定， 电路的稳压系数y和输出电阻R。也越小。 2.输出电压及调节范围 基准电压VF、调整管T和A组成同相放大电路，输出电压 Ri =Fv （10.2.6a) 上式表明，输出电压V,与基准电压VEr近似成正比，与反馈系数F,成反比。 当VEr及Fy一定时，V。也就确定了，因此它是设计稳压电路的基本关系式。 输出电压的调节范围 R。动端在最上端时，输出电压最小 Van-R十RRv四 (10.2.6b) R2+R。 R。动端在最下端时，输出电压最大 Vomns R:+RVr (10.2.6c) R2 3.调整管T极限参数的确定 调整管是串联稳压电路中的核心元件，它一般为大功率管，因而选用原则 与功率放大电路中的功放管相同，主要考虑极限参数IcM、V(BR)Co和PcM。调整 管极限参数的确定，必须考虑输人电压V的变化、输出电压V。的调节和负载电 流变化的影响。从图10.2.1所示电路可知，调整管的最大电流应为IcM>ILma (负载最大电流)，调整管承受的最大电压VCEmax=Vmx-Vomin,故要求V(BR)cEo> Vx-Vomin。当调整管T通过的电流和承受电压分别都是最大值(Icmax、VCEmA) 时，管子损耗最大，PTCmAx=ICma VCEmx,即要求PcM≥ILna(Vimx一Vomin),实际选 用时，一般要考虑一定的余量，同时还应按手册上的规定采取散热措施。 4.带隙基准电压源电路 应当指出的是，基准电压VEF是稳压电路的一个重要组成部分，它直接影 响稳压电路的性能。为此要求基准电压源输出电压稳定性高，温度系数小，噪 ·497· 10.2串联反馈式稳压电路
声低。目前用稳压管组成的基准电压源虽然电路简单，但它的输出电阻大，故 常采用带隙基准电压源①，其电路如图 10.2.2所示。由图可知，基准电压为 VREF VBE3 +Ic2Re2 (10.2.7) 从原理上说，T,的发射结电压VB 可用作基准电压源，但它具有较高的负” c VREF 温度系数(-2mV/℃)，因而必须增加 E2 一个具有正温度系数的电压I2R2来补 Re2 偿。1c2是由T,、T2和R2构成的微电流 源电路提供。其值为 a-(总（是 图10.2.2带隙基准电压源电路 故式(10.2.7)可写为 VREr VnEs + 如果合理地选择Ic1/Ic2和R2/R2的值，即可利用具有正温度系数的电压Ic2R2 补偿具有负温度系数的电压V3,使得基准电压为② VREF 2=1.205V (10.2.8) 0 那么基准电压VE的温度系数恰好为零。式中的q为电子电荷，E。为硅 的禁带宽度。因此，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，温度稳定性好，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，国产型号有CJ336、CJ329,国外型号有MC1403、AD580等。 这类带隙基准电压源还能方便地转换成1.2~10V等多档稳定性极高的基 准电压，温度系数可达2μV/℃，输出电阻极低，而且近似零温漂及微伏级的 热噪声。它广泛用于集成稳压器、数据转换器、A/D、D/A和集成传感器中。 例10.2.1稳压电源电路如图10.2.3所示。(1)设变压器二次电压的有 效值V2=20V,求V,=？说明电路中T1、R1、D2的作用；（2)当V1=6V, VE=O.7V,电位器R。箭头在中间位置，不接负载电阻R时，试计算A、B、 C、D、E各点的电位和Vc的值；(3)计算输出电压的调节范围；(4)当V。= 12V、R,=150D,R2=510D时，计算调整管T3的功耗Pc0 解：(1)由式(10.1.12)可得 ① 带隙基准电压源系Bandgap Reference的译称。 ②见参考文献[6]。 ·498● 10直流稳压电源
E3 D.A 本D \1e R 5102 Ix, ~220V 3002 R 50 Hz +91502 V, D Vo 2000μF 1000F 3002 D D 3002 图10.2.3例10.2.1图 V,=(1.1~1.2)V2,取V,=1.2V2=1.2×20V=24V。电路中T1、R1和 D2为稳压电源的启动电路，当输入电压V,为一定值，且高于Dz2的稳定电压 Vn时，稳压管两端电压V2使T,导通，电路中E点电位V建立，整个电路进 入正常工作状态。 (2)R,箭头在中间，A、B、C、D、E各点的电位和Vc的值 V=V=24 V R,+R。+R VB=Vo= Ra+k, V =300+300+300x6V=12V 300+150 Vc=。=Vz1=6V Ve=V。+2Ve=12V+1.4V=13.4V Vce3=V,-V。=24V-12V=12V (3)输出电压的最小值和最大值分别由式(10.2.6b)和式(10.2.6c)得 Vomin R+R,+Ry=00 ×6V=9V ·R4+R。 600 R3+BtRvn Vomax =300×6V=18V 900 因此，输出电压调节范围为9~8V。 (4)T的功耗Pc3 当=l2,R=150,人=号×10A=80A,s=品×10aA 13.3mA,1e=20×102mA=1.7mA,所以 Ic3=I1+I3+I2=(80+13.3+11.7)mA=105mA ·499· 10.2串联反馈式稳压电路