整流与滤波第三节：串联稳压型电路

并联稳压的实质是:电阻R不变，通过调节电阻R中电流IR的大小，确保输出电压Uo稳定。

串联稳压的思路是:通过调控电阻R的大小，而不改变其电流IR的大小，确保输出电压Uo稳定。

对于可调控的电阻R，我们可以利用三极管的rce受基极电流IB控制的特点，用三极管Q来承担，只要能根据输出电压Uo的变化反馈 (负反馈) 一个基极电流IB的变化!就能稳定输出电压Uo

3.2:串联稳压电路: 能够实现串联稳压功能的电路下图示：

稳压过程之一：Uin上升所致Uo↑→UDz↑→Iz↑→IB↑→Rce↑→UR↑→Uo↓，削减了Uo的上升幅度。

稳压过程之二：Ro减小所致Uo↓→UDz↓→Iz↓→IB↓→Rce↓→UR↓→Uo↑，削减了Uo的下降幅度。

相对完整的串联稳压电路的见下图

通过工频变压器T、整流桥BG、电解电容C1，获得有一点点波动的直流电压UC，三极管Q、电阻R、稳压二极管DZ完成串联稳压，使输出电压UC恒定，电解电容C2进一步滤掉输出电压UC上的纹波。

串联稳压电路实例：

Uo=6V，Io=50mA，u1=220V±15%。调整管Q在Ucmin时不能处于饱和状态，既Ucmin-Uo≥Vces，取Vces=2.5V，则Ucmin=8.5V。

根据电容滤波的结论Uout≈1.15—1.2Uin，在Ucmin=8.5V时，u2=7.4V，外加整流桥上的两个二极管的管压降2.2V，取u2=9.6V，故工频变压器按匝比19:1，5W来选取。

在u2max=253V时，整流桥上的二极管所承受的反向电压最大，达到358V，外加40%的降额，整流桥BG选用DF-S封装的DF06S（VRRM=600V，Io=1A，VF=1.1V），电压、电流都有充足余量。

调整管Q的c-e间最大电压≤16.8V，外加一些振荡尖峰及40%的降额，调整管Q的Icmax=50mA，故选用SOT-89封装的FCX619（Vceo=50V，Ic=2.75A，Ptot=2W）做调整管，可见电压、电流都能满足。

在u2max=253V时，调整管Q的功率Pmax≈0.53W，故FCX619的Ptot=2W是有充足余量。但要注意： Ptot=2W的条件是PCB板不能小于的40×40×0.8。稳压管选用SOT-23封装的MMBZ5235B（Vz=6.8V，Izmax=50mA，Pd=350mW）。

在Io=0，u2max=253V时，稳压管中的Iz≤50mA，故R≥220Ω。在Io=50mA，u2min=187V时，要保证稳压管Dz电流Iz≥1.5mA，调整管Q的基极电流Ib≥0.25mA（因调整管的hFE≥200，IC=10～200mA），故R≤1k。

先选定R=470Ω。额定输入时稳压管中的Iz≈9.5mA。

Uo=Uz-Vbe，要想获得6V的输出电压，必须针对Vbe调节Uz， Uz会随同Iz的增加而上升，在R的许可范围内，改变R的阻值，适当调节Iz的大小，微调Uz ，使Uo=6V。

根据电容滤的特性，输入电容C1越大，Uc越高， u2min=187V时的Ucmin也越高，对保证稳压管Dz电流Iz在稳压工作范围有利。Uc越高，调整管Q的功率损耗也越大，效率也就越低。

所以，在保证调整管Q处于线性放大区、稳压管Dz处于稳压工作区的条件下，输入电容C1要尽量小。

据此估算，输入电容C1≥330uF，在考虑容量偏差、温度变化等因素之后，输入电容C1选用470uF/35V的电解电容。输出电容C2主要作用是滤波，与输出纹波、保持时间等要求有关，但不是越大越好，因为输出电容C2越大，输出的脉冲特性越差。在此，先选用100uF/16V的电解电容。如对高频干扰噪声有更为严格的要求，可在输出电容C2上并联贴片的陶瓷电容，如0805的0.1～1u/10V的电容。

3.4：具有放大环节的串联稳压电路：

结果是：稳压系数减小了n倍，输出电阻减小了nK2倍。

稳压过程之一：Uin上升所致Uo↑→Ube2↑→IC2↑→IB1↓→rce1↑→Uce1↑→Uo↓，削减了Uo的上升幅度。

稳压过程之二：Ro减小所致Uo↓→Ube2↓→IC2↓→IB1↑→rce1↓→Uce1↓→Uo↑，削减了Uo的下降幅度

使用运放进行放大的串联稳压电路简图见下图

具有放大环节的串联稳压电路方框图见下图。

3.5：保护电路：

串联稳压电路除了能完成功率的传输外，还应有完善的自我保护功能，特别是对其核心器件：调整管，必须要有保护措施。保护功能包括过流保护和过压保护，保护调整管不会因过流而烧坏，也不会因过压而击穿。

过流保护电路：

能够在输出电流超过额定值时，限制调整管电流在一个数值或使之迅速减小，从而保护调整管不会因电流过大而烧坏。限流型过流保护电路：

正常工作时，Ube2=IoRs，Uon为Q2的b-e间开启电压。当输出电流增大到Ube2=IomaxRx=Uon时,Q2导通Q1的基极电流 Ib1联被分流,Ib1不在继续增加，输出电流也将维持在Iomax。

输出电流也将维持在：

限流型过流保护电路的外特性曲线：

限流型过流保护电路的缺点：

保护电路起作用时，调整管仍回有较大的工作电流，功率损耗比较大，对中大功率电路不适合 。

减流型过流保护电路：
Ube=K(IoRs+Uo)-Uo，其中k=R2/(R1+R2)

正常工作时，Ube2=IoRs<Uon ，Uon为Q2的b-e间开启电压。当输出电流增大到时，Q2导通，Q1的基极电流Ib1被分流
来自比较放大电路，此时输出电流达到Iomax。
Ib1被分流，Ib1↓→Io↓→Uo↓→Ube2↑→IB1↓，直至Uo=0，→Uo↓，此时输
出电流为：

截流型过流保护电路： 

截流型过流保护是在减流型过流保护电路基础上改进的，工作原理完全相同。

保护电路动作后，当输出电压降到时，

稳压管D 被击穿Q2进入饱和导通Q1迅速进入截止，输出电流Io迅速降为0。截流型过流保护电路外特性曲线：

过压保护电路：

调整管截止时的过压击穿问题，只能通过选UBRCEO更高的型号来解决。正常工作时，调整管过压保护问题实质上是调整管过功率保护的问题，通过调整稳压管Dz 的Uz，可以控制调整管的Uce，确保调整管的功耗在允许的范围内，保证调整管的运行安全。下图是在限流型过流保护电路基础上增加了过压保护功能的电路图：