直流穩(wěn)壓電源設(shè)計環(huán)節(jié)中問題處理方法

3 直流穩(wěn)壓電源的串聯(lián)應(yīng)用

　　直流穩(wěn)壓電源應(yīng)用非常廣泛，有時會把兩個或兩個以上的電源串聯(lián)使用，現(xiàn)就此應(yīng)用做一簡要介紹。

圖2　　串聯(lián)型穩(wěn)壓電路

3.1 電路的組成及工作原理

　　圖2是一種串聯(lián)型穩(wěn)壓電路，由取樣電路、基準(zhǔn)電路、比較放大和調(diào)整電路等部分組成。其中R1、R2和RP組成取樣電路，R1、R2和RP稱為取樣電阻；R3和V2組成基準(zhǔn)電路，R3是VZ的限流電阻，VZ給V2發(fā)射極提供一個基準(zhǔn)電壓；V2為比較放大管，作用是將穩(wěn)壓電路輸出電壓的變化量先放大，然后再送到調(diào)整管基極；V1是調(diào)整管，起調(diào)整作用?！　》€(wěn)壓過程如下：當(dāng)輸出電壓U0發(fā)生變化時，通過取樣電路把U0的變化量取樣加到放大管V2的基極。而由R3和Vz組成的基準(zhǔn)電路為V2的發(fā)射極提供基準(zhǔn)電壓Uz。由V2和R4組成的放大電路把取樣電壓和基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較放大后，輸出調(diào)整信號送到調(diào)整V1的基極，控制V1進(jìn)行調(diào)整，以維持U0基本不變。

3.2 直流穩(wěn)壓電源的串聯(lián)使用

　　1、順串使用

所謂順串，指電源的極性首尾相連，如圖3。

圖3　　電源串聯(lián)示意圖(順串)

　　a、b端開路時，兩電源分別是獨立的電源，都能正常工作，輸出的電壓分別為E1、E2，a、b端的電壓應(yīng)為兩個電動勢的代數(shù)和，Uab＝E1+E2；接上負(fù)載R1、R2后，由于負(fù)載電流的方向與兩個電源正常工作時對外輸出的電流方向一致，故兩個電源也都能正常工作，Uab＝E1+E2，且整個回路符合全電路歐姆定律I=( E1+E2)/(R1+R2)，每個電源都有負(fù)載電流通過，電源上的電壓保持不變(忽略內(nèi)阻)。

　　2、反串使用

　　所謂反串指電源首首或尾尾相連，如圖4，把圖4可以等效成圖5。

　　a、b端開路時，兩電源分別是獨立的電源，都能正常工作，輸出的電壓分別為E1、E2，a、b端的電壓應(yīng)為兩個電動勢的代數(shù)和，Uab＝E2-E1；加上負(fù)載R1、R2，因E2＞E1，所以負(fù)載上的電流方向如圖所示(即I2)，它與電源1對外輸出的電流方向相反，迫使電源1停止工作，輸出電壓為0，而此時負(fù)載電流將通過取樣電路形成回路，故左邊電源“輸出的電壓”也就是取樣電路R1、R2和RP上的電壓，設(shè)電源1、2及取樣電路上的電流參考方向如圖所示，則I3＝I1+I2，也就是說取樣電路上的電壓U?。絀3(R1+R2+RP)。如果從取樣電路向右看，可等效為一個電動勢為E3、內(nèi)阻為R0的電源，其中E3=U取。如E3＞E1，迫使Iv1截止，IIVC1近似等于0，電源真正停止工作，此時“電源輸出的電壓”U取＝I3(R1+R2+RP)(并不是真正電源1輸出的電壓，而是取樣電阻分擔(dān)E2的電壓)，其中I3=E2/(R1+R2+(1R1+2R2+1Rp))，其電壓的大小主要由E2、R1、R2、lRl、lR2、1RP的大小決定，整個電路也不符合全電路歐姆定律，I2≠(E2-E1)/(R1+R2)，此時的電壓應(yīng)大于E1；E3El，電源l仍能正常工作，此時輸出電壓為E1，Uab＝E2-E1，整個電路滿足全電路歐姆定律，I2=(E2-E1)/(R1+R2)，但應(yīng)注意，負(fù)載電流沒有真正通過電源1，而是只通過了取樣電路，此時I3=I1+I2=I1+(E2-E1)/(R1+R2),應(yīng)考慮取樣電阻的功率問題。如E3=E2，負(fù)載電流為0；E3＜E1情況與上述相反，E2電源沒有真正工作。

　　通過上面的分析可知，對于直流穩(wěn)壓電源串聯(lián)情況而言，如電源順串，各個電源都能正常工作，整個電路符合全電路歐姆定律；電源反串，穩(wěn)定電壓輸出比較小的那個電源不能真正起到一個電源作用，在任何情況下負(fù)載電流都沒有通過電源。具體情況如下：當(dāng)取樣電路上的電壓大于穩(wěn)壓電源輸出電壓時，迫使電源停止工作，此時只有電源的取樣電路接入電路中，電源兩端的電壓也就是取樣電路兩端的電壓(應(yīng)大于穩(wěn)定輸出電壓)，整個電路不滿足全電路歐姆定律；當(dāng)取樣電路上的電壓小于穩(wěn)定輸出電壓時，電源正常工作，整個電路滿足全電路歐姆定律，但負(fù)載電流只通過取樣電路，取樣電路上的電流應(yīng)是負(fù)載電流與電壓比較小的電源調(diào)整電流之和，使用時應(yīng)考慮取樣電阻的功率。因此，我們在使用兩個或兩個以上穩(wěn)壓電源的過程中，應(yīng)根據(jù)具體情況合理使用電源反串。以免造成實際值與理論值大相徑庭的現(xiàn)象發(fā)生。