什么是调整管
调整管是稳压电源中的输出功率管。它在稳压电源电路中相当于可调电阻,随输入电压的波动,由取样管取样后随时调整该管的导通程度,以达到输出电压稳定的目的。整流管的导通程度不同。
 
调整管 CE 间的电压也不同。输入电压高时调整管 CE 间的电压高。输入电压低时调整管 CE 间的电压就低。比稳压输出高的电压全部加在调整管上了。调整管的功率损耗大,所以调整管都有散热器。下图为一只三脚调整管。
 
 
调整管应用电路原理分析
1、本调整管稳压电路
 
 
所谓串联型稳压电路,就是在输入直流电压和负载之间串入一个三极管,其作用就是当 q 或 RL 发生变化引起输出电压 Uo 变化时,通过某种反馈形式使三极管的 UcP 也随之变化,从而调整输出电压玩,以保持输出电压基本稳定。由于串入的三极管是起调整作用的,故称为调整管。
 
图(a)所示是基本的调整管稳压电路.图中三极管Ⅵ’为调整管。为了分析其稳压原理,我们将图(a)所示的电路改画成图(b)所示的形式,这时我们可清楚地看到,它实质上是在图所示电路的基础上再加上射极跟随器而组成的。根据电路的特点可知,乩和 Uz 是跟随关系,因此只要稳压管的电压 Uz 保持稳定,则当矾和 IL 在一定的范围内变化时,乩也能基本稳定。加了跟髓器后的突出特点是带负载的能力加强了。
 
2、采用功率 MOSFET 调整管组成超低压差线性稳压电路
一般认为线性稳压器的转换效率低但输出纹波电压低,而开关式 DC/DC 变换器的转换效率高,但它的输出纹波电压很高(比线性稳压器高 1~2 个数量级)。如果采用功率 MOSFET 作调整管,可以组成超低压差线性稳压器,它不仅输出纹波电压小,而且其转换效率可以与 DC/DC 变换器媲美。
 
便携式电子产品希望电池寿命长(或两次充电之间的时间间隔长),本文介绍的超低压线性稳压器可满足这种要求,并且有较好的输出精度。
 
线性稳压器电路笔者采用 Si9933 功率 MOSFET 作调整管设计了~个由电池供电(输入电压 6V),输出 5V 电压,输出电流 500mA 的线性稳压器电路,如下图所示。它与一般的线性稳压器电路基本相同,为了提高基准电压的精度,这里采用 TL431 精密可调基准电压源来代替一般的稳压二极管。这是因为一般的稳压二极管在 3V 以下的精度差,其动态电阻 Rz=30Ω左右。另外,这里设了一个微调电位器 RP,可使在空载时调整 RP 获得所需的初始电压(因为 TL431 的基准电压典型值是 2.495V.最小值是 2.470V,最大值是 2.520V)。
 
 
其工作原理如下:如果输出电压 VOUT 有所增加,即输出电压↑,VT3 基极电压↑,VT3 的 IC3↑,R3 上的电压降↑,VT2 的 VBEt,VT2 的 ic2↑,R2 上的压降↑,使 R1 上的压降↓,即 P 管的 -VGS↓,P 管的内阻↑.使 VOUT 输出电压↓。
 
3、用 IGBT 做调整管的 2.5—24V 稳压电源
电源基本用的是这个图,MOS 管直接替换成 IGBT,限流取样电阻略有变化 0.3Ω左右。在 2A 左右保护(实测)。
 
 
工作原理
如图所示,220v 电压经变压器 B 降压、D1-D4 整流、C1 滤波。此外 D5、D6、C2、C3 组成倍压电路(使得 Vdc=60V),Rw、R3 组成分压电路,T1431、R1 组成取样放大电路,9013、R2 组成限流保护电路,场效应管 K790 作调整管(可直接并联使用)以及 C5 是输出滤波器电路等。稳压过程是:当输出电压降低时,f 点电位降低,经 T1431 内部放大使 e 点电压增高,经 K790 调整后,b 点电位升高;反之,当输出电压增高时,f 点电位升高,e 点电位降低,经 K790 调整后,b 点电位降低。从而使输出电压稳定。当输出电流大于 6A 时,三极管 9013 处于截止,使输出电流被限制在 6A 以内,从而达到限流的目的。本电路除电阻 R1 选用 2W、R2 选用 5W 外,其它元件无特殊要求,其元件参数如图 3 所示。
 
另外 k790 完全可以用 K72515A500V125W 的管子代替。因为是电压型器件,不用考虑驱动问题。
 
 

 

4、用复合管做调整管的稳压电源电路图
在稳压电源中,负载电流 Ifz 要流过调整管,输出大电流的电源必须使用大功率的调整管,这就要求有足够大的电流供给调整管的基极,而比较放大电路供不出所需要的大电流,另一方面,调整管需要有较高的电流放大倍数,才能有效地提高稳压性能,但是大功率管一般电流放大倍数都不高。解决这些矛盾的办法,是给原有的调整管再配上一个或几个“助手”,组成复合管。用复合管做调整管的稳压电源电路如图 5 一 24 所示。
 
 
用复合管做调整管时,BG2 的反向电流 Iceo2 将被放大,尤其是采用大功率锗管时,反向截止电流 Icbo 比较大,并随温度增高按指数增加,很容易造成高温空载时稳压电源的失控,使输出电压 Usc 增大。误差信号ΔUsc 经放大加到 BG2 的级基极来减少 Ic 人,可能迫使 BG2 截止。为了使调整管在不同温度下都工作在放大区,常在 BG1 的基极加电阻(R7)接到电源的正极(如图 5 一 24)或负极。在温度或负载变化不大或全用硅管时,可不加这个电阻。
 
带有保护电路的稳压电源
 
 
在稳压电路中,要采取短路保护措施,才能保证安全可靠地工作。普通保险丝熔断较慢,用加保险丝的办法达不到保护作用,而必须加装保护电路。
 
保护电路的作用是保护碉整管在电路短路、电流增大时不被烧毁。其基本方法是,当输出电流超过某一致值时,使调整管处于反向偏置状态,从而截止,自动切断电路电流。
 
保护电路的形式很多。图 5-25 是二极管保护电路,由二极管 D 和检图 5-25 二极管保护电路测电阻 R0 组成。正常工作时,虽然二极管两端的电压上低下场,但二极管仍处于反向截止状态。负载电流增大到一定数值时,电阻 RO 上的压陷 ROIe 加大,使二极管导通。由于 UD=Ube1+ROIe,而二极管的导通电压 UD 是一定的,则 Ube1 被迫减小,从而使 Ie 限制到一定值,达到保护调整管的目的。在使用时,二极管要选用 UD 值大的。
 
 
图 5-26 是三极管保护电路。由三极管 BG2 和分压电阻 R4、R5 组成。电路正常工作时,通过 R4 与 R5 的压作用,使得 BG2 的基极电位比发射极电位高,发射结承受反向电压。于是 BG2 处于截止状态(相当于开路),对稳压电路没有影响。当电路短路时,输出电压为零,BG2 的发射极相当于接地,则 BG2 处于饱和导通状态(相当于短路),从而使调整管 BG1 基极和发射极近于短路,而处于截止状态,切断电路电流,从而达到保稳压电源的技术指标及对稳压电源的要求。