串联稳压电路是一种电力电子设备中常见的稳压方法,其作用是将经过整流滤波后的直流电压稳定在一定的水平,以满足电子设备对电源稳定性的要求。在电源电路中,整流滤波电路的输出直流电压虽然平滑,但由于输入市电电压波动、负载电流变化以及环境温度变化等因素,其稳定性往往不能满足精密电子设备的需求。因此,需要通过稳压电路来进一步稳定电压。
串联稳压电路中,稳压元件与负载串联连接,当电路中的输入电压Ui发生变化或负载电流IL发生变化时,通过调整串联元件的电阻值来保证输出电压UL的稳定性。基本原理是利用元件(如晶体管)的电阻特性变化来吸收或补偿输入电压的波动,使得输出电压保持不变。串联稳压电路的工作原理主要依靠负反馈机制,将输出电压的微小变化放大,并用以调节串联元件的电阻值,以维持输出电压的稳定。
并联型稳压电路则是将稳压元件并联连接在负载上,常见的有硅稳压管稳压电路。在这种电路中,稳压管工作在反偏状态,当输入电压Ui或负载电流IL发生变化时,稳压管的稳压特性会引起流过限流电阻R的电流I发生较大变化,从而调整R上的电压降,使得负载上的电压UL保持基本不变。
串联型稳压电路的稳压原理通过调节与负载串联的电阻R值来实现。在简单的串联稳压电路中,晶体管T作为调整管,使用硅稳压管和电阻组成的基准电压电路为调整管提供稳定的电压参考。输出电压UL通过基极与发射极之间电压差来控制。当输入电压Ui或负载电流IL变化引起输出电压UL变化时,通过调整管的集射极间电阻值的变化来维持UL的稳定。
而在带有放大环节的串联型稳压电路中,引入了一个直流放大电路,用于放大输出电压UL的微小变化量,这样可以更精确地控制调整管的电阻变化,从而提高整个电路的稳压性能。这种电路通常使用晶体三极管或场效应管作为调整元件,并通过反馈机制实现对输出电压的精细控制。
在设计和分析串联稳压电路时,需要考虑的主要参数包括输入电压、输出电压、负载电流、基准电压、限流电阻值等。电路设计者必须确保电路在各种操作条件下都能提供稳定的输出电压,并对电路的温度特性、长期稳定性和可能的故障模式进行分析,以保证电路的可靠性和稳定性。
为了进一步提高电路的性能,还可能需要在电路中加入保护机制,比如过流保护、过热保护等,以防止电路在异常情况下损坏。此外,优化电路设计还可以减小功耗、提高转换效率和降低成本。在实际应用中,根据设备对电源稳定性的要求,可以选择合适类型的稳压电路,并进行适当的调整和优化,以满足具体的应用需求。