可调整串联型直流稳压电源故障诊断及维修方法 串联型直流稳压电源保护电路的工作原理是什么？
串联型晶体管稳压电路的保护电路可分为限流式和截止式两种。
1．限流式保护电路
限流式保护电路是当输出电流超过一定数值时，则保护电路开始工作，使调整管处于不完全截止状态，输出电流和输出电压都相应下降，达到保护电源的目的。这种保护电路比较简单，而且当输出过载或短路被排除后，稳压电路便自动地恢复工作。
图1-5 限流保护电路
图1-5所示虚线包围的部分是较常见的限流式保护电路。T3称为保护管。输出电压经R5和R6分压，取R6上的电压给T3基极提供反向偏压。R7为检测电阻，其阻值较小。输出电流在R7上的压降给T3基极提供正向偏压。
在正常情况下，R6上的反向偏压超过R7上的正向偏压，所以T3处于截止状态，对稳压电路工作没有影响。
当过载使输出电流过大时，则R7正向压降也增大，使T3进入导通状态，于是T3管两端电压减小，使调整管T2发射结正向电压也减小，从而使调整管电流减小，输出电流和电压都减小，对调整管起到了保护作用。
这种保护电路维持T3导通的必要条件是输出电流经过R7产生正向偏压，因此只能把输出电流减小到一定程度，而不能使调整管截止。当输出过载原因被排除后，可以自动恢复到正常状态。优点是简单可靠，缺点是过载时调整管上仍消耗较大的功率。
2．截止式保护电路
截止式保护电路是当负载过载或短路时，通过保护电路使调整管截止，这时输出电压和电流基本都下降为零，从而起到保护作用。截止式保护电路稍微复杂。它又可分为两种情况：一种是可自动恢复工作；另一种是当故障排除后必须依靠复位按钮或切断交流电源重新开机，稳压电源才能恢复正常工作。
图1-6 截止式保护电路
图1-6 所示虚线包围的部分为截止式保护电路。图中电阻R8、稳压管Dz2及分压电阻R4、R5为保护管T3提供基极电压，由输出电压Vo经电阻R6、R7分压供给T3发射极电压，检测电阻R接在R7和R5之间，输出电流Io流过它产生电压降，R5、R7和R上电压的极性如图所示，可见加在保护管T3的发射结电压为
VBE3=（VR5+VR）-VR7
当稳压电路正常工作时，Io在额定值内，VR=IoR较小，使VR5+ VR＜VR7，则VBE3为负值，T3管发射结反向偏置而可靠地截止。保护电路不起作用，对稳压电路的正常工作没有影响。
当输出电流Io超过额定值时，R上电压增加使T3导通，其集电极电压VC3下降，即调整管T2的VB2下降，致使它趋于截止，VCE2增大，输出电压Vo随之减小，结果R7上的电压VR7减小，使T3管进一步导通，又使Vo进一步下降，形成正反馈过程，以致调整管T2迅速截止，输出电压和电流均接近于零。此时靠R5上的电压VR5维持T3导通，T2截止，达到了保护的目的。
下图为0-18伏串联直流稳压电源：
下图为过压过流保护电路。加入即可。在Tr1的发射极电路中增加一个串联电阻Rs和一个小功率三极管Tr3，就可以在电路的输出端出现短路时，对Tr1上流过的电流加以限制。在正常工作时由于Rs电阻上的电压降很小，所以Tr3截止。在电路的输出电流增大时，RS电阻上的电压降也随之增加，当RS电阻上电压降(Tr3的VBE3)超过0.65V时，Tr3导通，Tr3的VCE变小。Tr1的VBE1也随之变小，于是流过Tr1的输出电流就会被限定在某一个设定的值。在该电路中电流的限定值为0.65V／Rs≈2A。
下图为电路的整流滤波供电电路：
一、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。
简易串联稳压电源由于使用固定的基准电压源D1，所以当需要改变输出电压时只有更换稳压管D1，这样调整输出电压非常不方便。另外由于直接通过输出电压UO的变化来调节T1的管压降（UT1）CE，这样控制作用较小，稳压效果还不够理想。因此这种稳压电源仅仅适合一些比较简单的应用场合。
2、电路实例
图4－1－1是简易串联稳压电源的一个实际应用电路，这个电路用在无锡市无线电五厂生产的“咏梅”牌771型8管台式收音机上。其中T8、DZ、R18构成简易稳压电路，B6、D4～D7、C21组成整流滤波电路。由于T8发射结有0.7V压降，为保证输出电压达到6V，应选用稳压值为6.7V左右的稳压管。
二、串联负反馈稳压电源
由于简易串联稳压电源输出电压受稳压管稳压值得限制无法调节，当需要改变输出电压时必须更换稳压管，造成电路的灵活性较差；同时由输出电压直接控制调整管的工作，造成电路的稳压效果也不够理想。所以必须对简易稳压电源进行改进，增加一级放大电路，专门负责将输出电压的变化量放大后控制调整管的工作。由于整个控制过程是一个负反馈过程，所以这样的稳压电源叫串联负反馈稳压电源。
1、原理分析
图4－2－1是串联负反馈稳压电路电路图，其中T1是调整管，D1和R2组成基准电压，T2为比较放大器，R3～R5组成取样电路，R6是负载。其电路组成框图见图4－2－2。
假设由于某种原因引起输出电压UO降低时，通过R3～R5的取样电路，引起T2基极电压（UT2）O成比例下降，由于T2发射极电压（UT2）E受稳压管D1的稳压值控制保持不变，所以T2发射结电压（UT2）BE将减小，于是T2基极电流（IT2）B减小，T2发射极电流（IT2）E跟随减小，T2管压降（UT2）CE增加，导致其发射极电压（UT2）C上升，即调整管T1基极电压（UT1）B将上升，T1管压降（UT1）CE减小，使输入电压UI更多的加到负载上，这样输出电压UO就上升。这个调整过程可以使用下面的变化关系图表示：
UO↓→（UT2）O↓→UD1恒定→（UT2）BE↓→（IT2）B↓→（IT2）E↓→（UT2）CE↑
→（UT2）C↑→（UT1）B↑→（UT1）CE↓→UO↑
当输出电压升高时整个变化过程与上面完全相反，这里就不再赘述，简单的用下图表示：
UO↑→（UT2）O↑→UD1恒定→（UT2）BE↑→（IT2）B↑→（IT2）E↑→（UT2）CE↓
→（UT2）C↓→（UT1）B↓→（UT1）CE↑→UO↓
与简易串联稳压电源相似，当输入电压UI或者负载等其他情况发生时，都会引起输出电压UO的相应变化，最终都可以用上面分析的过程说明其工作原理。
在串联负反馈稳压电源的整个稳压控制过程中，由于增加了比较放大电路T2，输出电压UO的变化经过T2放大后再去控制调整管T1的基极，使电路的稳压性能得到增强。T2的β值越大，输出的电压稳定性越好。
2、调节输出电压
前面我们还说到R3～R5是取样电路，由于取样电路并联在稳压电路的输出端，而取样电压实际上是通过这三个电阻分压后得到。在选取R3～R5的阻值时，可以通过选择适当的电阻值来使流过分压电阻的电流远大于流过T2基极的电流。也就是说可以忽略T2基极电流的分流作用，这样就可以用电阻分压的计算方法来确定T2基极电压（UT2）B。
当R4滑动到最上端时T2基极电压（UT2）B为：
此时输出电压为：
这时的输出电压是最小值。
当R4滑动到最下端时T2基极电压（UT2）B为：
此时输出电压为：
这时的输出电压是最大值。
以上计算中，当（UT2）BE<<UD1时可以忽略（UT2）BE的值。
通过上面的计算我们可以看出，只要合适选择R3～R5的阻值就可以控制输出电压UO的范围，改变R3和R5的阻值就可以改变输出电压UO的边界值。
3、增加输出电流
当输出电流不能达到要求时，可以通过采用复合调整管的方法来增加输出电流。一般复合调整管有四种连接方式，如图4－2－7所示。
图4－2－7中的复合管都是由一个小功率三极管T2和一个大功率三极管T1连接而成。复合管就可以看作是一个放大倍数为βT1βT2，极性和T2一致，功率为（PT1）PCM的大功率管，而其驱动电流只要求（IT2）B。
图4－2－8是一个实用串联负反馈稳压电源电路图。此电路采用图4－2－7（a）中的复合管连接方法来增加输出电流大小。另外还增加了一个电容C2，它的主要作用是防止产生自激振荡，一旦发生自激振荡可由C2将其旁路掉。
线性稳定电源
线性稳定电源有一个共同的特点就是它的功率器件调整管工作在线性区，靠调整管之间的电压降来稳定输出。由于调整管静态损耗大，需要安装一个很大的散热器给它散热。而且由于变压器工作在工频（50Hz)上，所以重量较大。
该类电源优点是稳定性高，纹波小，可靠性高，易做成多路，输出连续可调的成品。缺点是体积大、较笨重、效率相对较低。这类稳定电源又有很多种，从输出性质可分为稳压电源和稳流电源及集稳压、稳流于一身的稳压稳流（双稳）电源。从输出值来看可分定点输出电源、波段开关调整式和电位器连续可调式几种。从输出指示上可分指针指示型和数字显示式型等等。
开关型直流稳压电源
与线性稳压电源不同的一类稳电源就是开关型直流稳压电源，它的电路型式主要有单端反激式，单端正激式、半桥式、推挽式和全桥式。它和线性电源的根本区别在于它变压器不工作在工频而是工作在几十千赫兹到几兆赫兹。功能管不是工作在饱和及截止区即开关状态；开关电源因此而得名。
开关电源的优点是体积小，重量轻，稳定可靠；缺点相对于线性电源来说纹波较大（一般≤1%VO(P-P)，好的可做到十几mV(P-P)或更小)。它的功率可自几瓦－几千瓦均有产品。价位为3元－十几万元/瓦，下面就一般习惯分类介绍几种开关电源：
1 AC/DC电源
该类电源也称一次电源，它自电网取得能量，经过高压整流滤波得到一个直流高压，供DC/DC变换器在输出端获得一个或几个稳定的直流电压，功率从几瓦－几千瓦均有产品，用于不同场合。属此类产品的规格型号繁多，据用户需要而定通信电源中的一次电源（AC220输入，DC48V或24V输出)也属此类.
② DC/DC电源
在通信系统中也称二次电源，它是由一次电源或直流电池组提供一个直流输入电压，经DC/DC变换以后在输出端获一个或几个直流电压。
③ 通信电源
通信电源其实质上就是DC/DC变换器式电源，只是它一般以直流－48V或－24V供电，并用后备电池作DC供电的备份，将DC的供电电压变换成电路的工作电压，一般它又分中央供电、分层供电和单板供电三种，以后者可靠性最高。
④ 电台电源
电台电源输入AC220V/110V，输出DC13.8V，功率由所供电台功率而定，几安几百安均有产品.为防止AC电网断电影响电台工作，而需要有电池组作为备份，所以此类电源除输出一个13.8V直流电压外，还具有对电池充电自动转换功能。
⑤ 模块电源
随着科学技术飞速发展，对电源可靠性、容量/体积比要求越来越高，模块电源越来越显示其优越性，它工作频率高、体积小、可靠性高，便于安装和组合扩容，所以越来越被广泛采用。目前，目前国内虽有相应模块生产，但因生产工艺未能赶上国际水平，故障率较高。
DC/DC模块电源目前虽然成本较高，但从产品的漫长的应用周期的整体成本来看，特别是因系统故障而导致的高昂的维修成本及商誉损失来看，选用该电源模块还是合算合算的，在此还值得一提的是罗氏变换器电路，它的突出优点是电路结构简单，效率高和输出电压、电流的纹波值接近于零。
⑥ 特种电源
高电压小电流电源、大电流电源、400Hz输入的AC/DC电源等，可归于此类，可根据特殊需要选用。开关电源的价位一般在2-8元/瓦特殊小功率和大功率电源价格稍高，可达11-13元/瓦。
用途
直流稳压电源[1]可广泛应用于国防、科研、大专院校、实验室、工矿企业、电解、电镀、直流电机、充电设备等。
你是否需要了解？
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