直流穩壓電源的串聯(lián)應用

圖2　　串聯(lián)型穩壓電路

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(chēng)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(gè)基準電壓；V2為比較放大管，作用是將穩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?！　》€壓過(guò)程如下：當輸出電壓U0發(fā)生變化時(shí)，通過(guò)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(jìn)行比較放大后，輸出調整信號送到調整V1的基極，控制V1進(jìn)行調整，以維持U0基本不變。

3.2 直流穩壓電源的串聯(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(kāi)路時(shí)，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(gè)電動(dòng)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(gè)電源正常工作時(shí)對外輸出的電流方向一致，故兩個(gè)電源也都能正常工作，Uab＝E1+E2，且整個(gè)回路符合全電路歐姆定律I=( E1+E2)/(R1+R2)，每個(gè)電源都有負載電流通過(guò)，電源上的電壓保持不變(忽略?xún)茸?。

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(kāi)路時(shí)，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(gè)電動(dòng)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(shí)負載電流將通過(guò)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(shuō)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(gè)電動(dòng)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(shí)“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(gè)電路也不符合全電路歐姆定律，I2≠(E2-E1)/(R1+R2)，此時(shí)的電壓應大于E1；E3El，電源l仍能正常工作，此時(shí)輸出電壓為E1，Uab＝E2-E1，整個(gè)電路滿(mǎn)足全電路歐姆定律，I2=(E2-E1)/(R1+R2)，但應注意，負載電流沒(méi)有真正通過(guò)電源1，而是只通過(guò)了取樣電路，此時(shí)I3=I1+I2=I1+(E2-E1)/(R1+R2),應考慮取樣電阻的功率問(wèn)題。如E3=E2，負載電流為0；E3＜E1情況與上述相反，E2電源沒(méi)有真正工作。

通過(guò)上面的分析可知，對于直流穩壓電源串聯(lián)情況而言，如電源順串，各個(gè)電源都能正常工作，整個(gè)電路符合全電路歐姆定律；電源反串，穩定電壓輸出比較小的那個(gè)電源不能真正起到一個(gè)電源作用，在任何情況下負載電流都沒(méi)有通過(guò)電源。具體情況如下：當取樣電路上的電壓大于穩壓電源輸出電壓時(shí)，迫使電源停止工作，此時(shí)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(應大于穩定輸出電壓)，整個(gè)電路不滿(mǎn)足全電路歐姆定律；當取樣電路上的電壓小于穩定輸出電壓時(shí)，電源正常工作，整個(gè)電路滿(mǎn)足全電路歐姆定律，但負載電流只通過(guò)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(shí)應考慮取樣電阻的功率。因此，我們在使用兩個(gè)或兩個(gè)以上穩壓電源的過(guò)程中，應根據具體情況合理使用電源反串。以免造成實(shí)際值與理論值大相徑庭的現象發(fā)生。