这可以说是目前最详细的串联型稳压电路讲解视频教程了，你可能是新手，对这种电路可能还一无所知，也许你是老鸟，对这种基础的电路也早已不屑一顾，然而这个视频里面总会有内容让你觉得有价值。我们从简至繁形象地讲解串联型稳压电路的基本结构与工作。稳压电路为什么需要一个采样电路呢？为什么需要一个基准电压呢？稳压能力是怎么样衡量的呢？转换效率又是怎么样计算的呢？
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 现阶段，开关电源逐渐取代空间技术、计算机、通信、雷达及家电中的电源。现在一般应用的串联调整稳压电源是连续控制的线性稳压电源。这种传统的串联稳压器、调整管总是工作在放大区，流过的电流是连续的，这种稳压器的缺点是承受过载和短路，由于调整管要损耗较大的功率，所以需要采用大功率调整管，并装有体积很大的散热器，能力差，效率低。而开关电源的调整管工作在开关状态，功率损耗小，稳压器的体积小，重量轻，调整管的功率损耗较小，散热器也随之减小。此外，开关频率工作在几十kHz，可以大大提高允许的环境温度。
 开关式交流稳压电源工作原理描述：由三角波发生电路产生150 kHz的三角波，由低频正弦波产生电路产生50 Hz的正弦波。两个信号分别同时送到比较器的同相和反相输入端，在比较器的输出端将产生矩形波。将其送到高速电子开关中一个输入端，并经过一级反向器反向，送到高速电子开关的另外一个输入端。该矩形波的频率与150 kHz的三角波相同，该矩形波的脉冲宽度受50 Hz正弦波实时幅度的调制后，随50 Hz正弦波实时幅度而变化，即已调制矩形波。
 该电路的作用是使得进入高频开关变压器初级的矩形波脉冲拐角趋于圆滑，以降低高频谐波。高速电子开关的两个输出端由两个反向的输入矩形波驱动，从约311 V直流电源取得能量后，分别经过一级短时间常数的LC滤波电路连接到高频开关变压器的初级。高频开关变压器的初、次级还起到对市电隔离的作用，高频开关变压器的次级获得交变、拐角圆滑的矩形波电压，经过多级长时间常数的LC滤波电路，将150 kHz高频信号滤除，还原出50 Hz正弦波的调制信号。送到负载用于对负载供电。
 互感器的主要作用是获得低谐波失真的标准正弦波，经由正弦波产生电路控制其幅值；键盘用于输入准备向负载提供的电压或电流值。电压和电流取样电路从负载上获取电压和电流信号，一方面用于通过微处理器处理后进行实时显示；另一方面用于通过微处理器处理后送D／A转换器变换为模拟量，经过光电隔离驱动电路来控制正弦波发生器的幅值，又经过比较器、反向器、高速电子开关、LC滤波、高频开关变压器、多级LC滤波等电路，从而控制负载上电压或电流的稳定。

在专栏的最后一节中再次给大家分析了直流稳压电路的原理，本来是用来检测这段时间学习效果的文章，但是在评论区中看到很多网友还是没能看懂稳压电路具体怎么实现的稳压，这次再给大家讲一下，正好也把之前学到的知识点串起来。
之前没看到那篇文章的朋友也没关系，顺便可以检测一下自己的电子水平。下图这个是直流稳压电源和电流源(充电器)电路，如果自己能够独立分析出电路的原理(这里的独立分析是指自己不看本篇文章的原理讲解就能够分析出电路原理)，那么恭喜你，单模电这一块，绝对能够达到在校本科生(或者刚毕业本科生)的水平。
串联型稳压电压
在看这个电路之前，我们先来复习一个知识点，那就是4种直流稳压方式之一——串联型稳压电路(专栏40节)，我们来回忆一下这个电路是怎么实现的稳压。
如果输入端电压升高，导致输出端电压偏高，那么采样电路采得的电压值就会升高，也就是运放反向输入端电压会升高，而正向输入端电压为稳压管两端电压，几乎不变，所以从运放输出的电压就会降低(专栏46节)，也就是三极管基极电压降低，此时三极管会偏离饱和状态，集电极和发射极的压降会增加(专栏24节)，从而降低输出端电压。
当输出端电压降低时正好和升高相反，但是结果都相同，都能稳定输出端的电压。
直流稳压电压
其实这个电路和串联型稳压电源原理类似，这里和调整管等同的作用就是三极管Q1和Q2。当输入端电压升高导致输出端电压升高时，导致流向R6的电流会增加，也就是R6两端的电压会上升，则三极管Q3会偏向饱和状态，集电极和发射极的压降会降低，由于发射极和LED1相连，相对来说电压较为稳定，那么B点电压就会降低，也就是A点电压降低，即Q1基极电压会降低。
基极电压一降低，三极管Q1和Q2就会偏离饱和状态，此时Q2集电极和发射极之间压降会增加，从而降低输出端的电压。当输出端降低时正好相反。
大家有没有发现这个电路和讲述的串联型稳压电源很像，这里把运放给去了，换成了三极管Q3，但是所承担的功能却没有变，都是改变调整管基极电压，这也是这两种电路的联系。
短路保护功能
还有一个功能给大家补充一下，如果输出端电压过低，取个极限条件就是输出端变成短路，那么LED2会导通，电流通过电阻R1和LED2到地，从而保护了电源。
关于这个保护功能，我们可以来实际检测一下，正常工作时红色LED灯(LED1)亮，当输出端短路时，转化为白灯亮(LED2)。
在头条上有很多网友想自学电路，我想现在大家遇到的最大的问题是看不懂，很难入门，无论是自己买的书还是找的资料，都很难理解，我也很理解大家这种心情，毕竟谁都是一步步走过来的，针对这个问题，我也写了一个电子入门专栏，一共50节，用了3个月才完结，最大的特点就是好理解，里面有很多免费章节，大家可以试看一下。

终于迎来了《模拟电子技术基础》这学期课程最后一章最后一个知识要点的学习啦！大家一起撸起袖子加油干！！稳压电路还是蛮重要的，因此，本文也会花大篇幅详细分析。我们开始吧！

文章目录
1.稳压管稳压电路
1.1 稳压原理
1.2 性能指标
1.3 电路参数的选择
1.3.1 稳压管的选择
1.3.2 限流电阻R的选择
2.串联型稳压电路
2.1 基本调整管稳压电路
2.2 具有放大环节的串联型稳压电路
3.集成稳压电路
W7800三端稳压器
W7800的一些应用：
W117

1.稳压管稳压电路
我们来看看电路图：$U_1$是我们经过滤波之后的输出电压，图中虚线框的部分就是最简单的稳压电路了，它由一个电阻R和一支稳压管构成。

从上面的电路图，我们可以得到两个重要的关系式：$\left \{ 
\begin{array}{c}
I_R = I_{DZ} + I_O\\
U_1 = U_R + U_O\\
\end{array}
\right.$

在介绍稳压原理之前，我们回顾一下稳压管的伏安特性：

1.1 稳压原理
好，下面介绍稳压过程：

【情况1】：当电网电压增大时，$\longrightarrow$$U_1$也随之增大，$\longrightarrow$$U_1$的增大又会导致输出电压$U_O$的增大，$\longrightarrow$由于$U_O = U_Z$，根据稳压管的伏安特性曲线，当$U_Z$增大一点点时，稳压电流$I_{DZ}$就会急剧增大$\longrightarrow$由式子$I_R = I_{DZ} + I_O$可知，$I_{DZ}$的急剧增大会导致$I_R$的增大$\longrightarrow$$I_R$的增大使得$U_R$增大，那么只要我们参数选择合理，我们就可以让$U_R$的增量和$U_1$的增大相等，这样一来，由式子：$U_1 = U_R + U_O$可知，我们就能够使得$U_O$基本不变

（当然，电网电压下降的情况分析也是类似的）
【情况二】：当负载电阻$R_L$减小$\longrightarrow$流过$R_L$的电流$I_O$增大$\longrightarrow$$I_R$也随之增大$\longrightarrow$$U_R$增大$\longrightarrow$由式子$U_1 = U_R + U_O$可知：$U_O$将会下降，即$U_{DZ}$下降$\longrightarrow$由稳压管的伏安特性曲线可知，$U_{DZ}$的下降将导致$I_{DZ}$的急剧减小$\longrightarrow$那么只要我们合理选择参数，就可以让稳压管电流的变化量大小等于$I_O$变化量大小，从而使得$I_R$不变，进而$U_R$不变，使得输出电压不变
1.2 性能指标
下图是稳压电路的交流等效电路：

稳压系数$S_r$：$S_R = \frac{r_z}{R}\frac{U_1}{U_Z}$
电路的输出电阻$R_O = R // r_z ≈ r_z$

($r_z$是稳压管的动态等效电阻，一般题目会给出）
1.3 电路参数的选择
1.3.1 稳压管的选择
我们首先要明确两件事情：稳压管稳压电路工作时应该有以下两个条件成立：

$\left \{ 
\begin{array}{c}
U_O = U_{DZ}\\
I_{Z(max)} - I_{Z(min)} > I_{L(max)} - I_{L(min)}
\end{array}
\right.$

$I_{Z(max)} - I_{Z(min)} > I_{L(max)} - I_{L(min)}$这个式子的意思是稳压管的稳压电流范围应该要大于负载电流的变化范围。为什么这样说呢？大家回顾以下我们在上面所说的：当负载变化的情况下是如何稳压的？由于$I_R = I_{DZ} + I_O$，当$I_O$变化时，电路会使得$I_{DZ}$产生一个和$I_O$相反的变化，而且它们的变化量大小几乎相等。所以我们在选择稳压管的时候，才应该要使得稳压管稳压电流的范围大于负载电流的变化范围
1.3.2 限流电阻R的选择
请大家记住一条原则：我们在选限流电阻R的时候，要考虑下面两点：

所选取的R应该使得流过稳压管的电流$I_{DZ}$的最大值小于$I_{Z(max)}$(最大稳定电流）
所选取的R应该使得流过稳压管的电流$I_{DZ}$的最小值大于$I_{Z(min)}$（最小稳定电流）

我们来推导一下：

首先，限流电阻上的电压：$U_R =U_1 - U_O$

因此，限流电阻上的电流$I_R = \frac{U_1-U_O}{R}$

那么，流过稳压管的电流即为：$I_{DZ} = I_R - I_O = \frac{U_1-U_O}{R} - I_O = \frac{U_1-U_Z}{R} - I_O$

那么，流过稳压管的最小电流即为：$I_{DZ(min)} = \frac{U_{1(min)}-U_Z}{R} - I_{O(max)}$

应有：$I_{DZ(min)} > I_{Z(min)}$

类似地，流过稳压管的最大电流为：$I_{DZ(max)} = \frac{U_{1max)}-U_Z}{R} - I_{O(min)}$

应有：$I_{DZ(max)} < I_{Z(max)}$

$U_I$的变化来自于电网电压的波动，波动范围题目都会给出

2.串联型稳压电路
2.1 基本调整管稳压电路
如果，我们想扩大负载电阻的电流范围，应该怎么做？

我们知道：在稳压管稳压电路中，负载电流的变化范围就是稳压管电流的变化范围，那么，假如我们把稳压管电流作为一个晶体管放大电路的输入，负载电流作为放大电路的输出，那么似乎就是实现了我们的想法。我们来看看电路长什么样：



我们来看看稳压过程：

由于$U_1$的增大导致$U_O$增大$\longrightarrow$由于T管的基极电位$U_B = U_{DZ}$几乎不变$\longrightarrow$因此$U_{BE} = U_B - U_O$，$U_{BE}$将减小$\longrightarrow$由三极管的输入特性曲线可知：$U_{BE}$减小导致$i_B$减小$\longrightarrow$进而$i_C$和$i_E$减小$\longrightarrow$最终使得$U_O$减小
2.2 具有放大环节的串联型稳压电路

为了使输出电压可调，也为了增加电压负反馈以提高电输出电压的稳定性，通常在基本调整管稳压电路的基础上引入放大环节：


这个稳压原理也是挺明显的，我们分析一下：

首先，A反相输入端的输入电压为：$u_N = \frac{R_{2下}+R_3}{R_1+R_2+R_3}U_O$

那么，当$U_1$增大时$\longrightarrow$$U_O$也增大$\longrightarrow$由上式可知$u_N$也随之增大$\longrightarrow$那么经过比较放大之后，使得T的$U_B$减小（因为输入在了反相输入端）$\longrightarrow$因此经过三极管之后就会使得$U_O$减小
下面我们来看看输出电压的可调节范围：在理想运放下，我们有$u_P = u_N$，因此，我们得到：$\frac{R_{2下}+R_3}{R_1+R_2+R_3}U_O = U_{DZ}$

即：$U_O = \frac{R_1+R_2+R_3}{R_{2下} +R_{3}}U_{DZ}$

通过滑动变阻器滑片在$R_2$上的位置即可调节$U_O$
另外，我们在这种电路中是希望调整管工作在放大区 的，因此，我们需要调整管$CE$之间的电压的最小值要比它的饱和管压降大，对于$u_{CE}$，我们有：$u_{CE} = U_1 - U_O$

当输入电压$U_1$最小，而输出电压$U_O$最大时，$u_{CE}$最小，即：$u_{CE(min)} = U_{1(min)} - U_{O(max)}$

然后，为了使调整管工作在放大区，我们就要令：$u_{CE(min)} > U_{CES}$

【下面我们来看调整管的选择】：

首先是T的最大管压降：由于$U_{CE} = U_1 - U_O$，因此，在$U_1$最大而$U_O$最小的时候，晶体管的压降最大：$U_{CE(max)} = U_{1(max)} - U_{O(max)}$
调整管的最大集电极电流：$I_{C(max)} = I_{L(max)}$
调整管的最大功耗：$P_{CM} = I_{L(max)}U_{CE(max)}$

3.集成稳压电路
W7800三端稳压器
【1】输出电压：5V，6V，9V，12V，15V，18V和24V。输出电压的值看78后面的两个数字：例如W7805表示输出电压是5V

【2】输出电流：看78和后面两个数字之间的字母：如果没有字母，那么输出电流就是1.5A；如果是字母M，表示输出电流是0.5A；如果是字母L，表示输出电流是0.1A

例如：W78M05表示：输出电流是0.5A，输出电压为5V

大家注意上图右边的方框图，2，3之间的电压就是W7800的输出电压$U_O'$
W7800的一些应用：

扩大输出电流的稳压电路


电路的输出电压$U_O$为：$U_O = U_O' + U_D - U_{BE}$

而$U_D = U_{BE}$，因此在理想情况下有：$U_O = U_O'$.即二极管的作用是抵消三极管$U_{BE}$对输出电压的影响。下面我们来看看输出电流：

三极管基极的输入电流为：$I_B = I_O - I_R$，那么输出电压的最大值即为：$I_{L(max)} = (1+β)(I_{O(max)} - I_R)$
W117
输出电压和电流大家要记得：输出电压是1.25V，输出电流是1.5A

电路千千万，分析第一条，要点找不对，做题两行泪


终于把本学期《模拟电子技术基础》的基本知识点都整理完啦！其实还有很多细节博主没有写到，那些还得考不断的做题去打磨和体会。希望要考模电的童鞋们都能考出自己理想的成绩！！