直流穩(wěn)壓電源的串聯應用

圖2　　串聯型穩(wěn)壓電路

3.1 電路的組成及工作原理

圖2是一種串聯型穩(wěn)壓電路，由取樣電路、基準電路、比較放大和調整電路等部分組成。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組成基準電路，R3是VZ的限流電阻，VZ給V2發(fā)射極提供一個基準電壓；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，然后再送到調整管基極；V1是調整管，起調整作用。　　穩(wěn)壓過程如下：當輸出電壓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組成的基準電路為V2的發(fā)射極提供基準電壓Uz。由V2和R4組成的放大電路把取樣電壓和基準電壓進行比較放大后，輸出調整信號送到調整V1的基極，控制V1進行調整，以維持U0基本不變。

3.2 直流穩(wěn)壓電源的串聯使用

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端的電壓應為兩個電動勢的代數和，Uab＝E1+E2；接上負載R1、R2后，由于負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)，每個電源都有負載電流通過，電源上的電壓保持不變(忽略內阻)。

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端的電壓應為兩個電動勢的代數和，Uab＝E2-E1；加上負載R1、R2，因E2＞E1，所以負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取＝I3(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?。絀3(R1+R2+RP)(并不是真正電源1輸出的電壓，而是取樣電阻分擔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)，但應注意，負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),應考慮取樣電阻的功率問題。如E3=E2，負載電流為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，在任何情況下負載電流都沒有通過電源。具體情況如下：當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(應大于穩(wěn)定輸出電壓)，整個電路不滿足全電路歐姆定律；當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，但負載電流只通過取樣電路，取樣電路上的電流應是負載電流與電壓比較小的電源調整電流之和，使用時應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，應根據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象發(fā)生。