三端穩壓管原理 作用 解決發熱的問題

2021-10-01 02:26:39 字數 1587 閱讀 7985

三端穩壓管是一種直到臨界反向擊穿電壓前都具有很高電阻的半導體器件。穩壓管在反向擊穿時,在一定的電流範圍內(或者說在一定功率損耗範圍內),端電壓幾乎不變,表現出穩壓特性,因而廣泛應用於穩壓電源與限幅電路之中。

三端穩壓管,主要有兩種,一種輸出電壓是固定的,稱為固定輸出三端穩壓管,另一種輸出電壓是可調的,稱為可調輸出三端穩壓管。

三端穩壓塊的作用是將電壓進行降壓處理,並穩定為某一固定的值後輸出。例如,三端穩壓塊7805可將小於35v的電壓降成穩定的5v輸出電壓。它比只使用乙隻穩壓二極體進行穩壓的電路要好得多,成本也不是很高,所以應用還是很廣泛的。常見的三端穩壓塊可分為正電壓穩壓塊和負電壓穩壓塊兩種,正電壓的有78系列、負電壓的有79系列,兩個系列是不能互換使用的,所以在選用時不要弄混。

因為固定三端穩壓器屬於串聯型穩壓電路,因此它的原理等同於串聯型穩壓電路。

其中r1、rp、r2組成的分壓器是取樣電路,從輸出端取出部分電壓ub2作為取樣電壓加至三極體t2的基極。穩壓管dz以其穩定電壓uz作為基準電壓,加在t2的發射極上。r3是穩壓管的限流電阻。三極體t2組成比較放大電路,它將取樣電壓ub2與基準電壓uz加以比較和放大,再去控制三極體t1的基極電位。輸入電壓ui加在三極體t1與負載rl相串聯的電路上,因此,改變t1集電極間的電壓降uce1便可調節rl兩端的電壓uo。也就是說,穩壓電路的輸出電壓uo可以通過三極體t1加以調節,所以t1稱為調整管。由於調整元件是電晶體管,而且在電路中與負載相串聯,故稱為電晶體串聯型穩壓電路。電阻r4和t1的基極偏置電阻,也是t2的集電極負載電阻。

當電網電壓降低或負載電阻減小而使輸出端電壓有所下降時,其取樣電壓ub2相應減小,t2基極電位下降。但因t2發射極電位既穩壓管的穩定uz保持不變,所以發射極電壓ube2減小,導致t2集電極電流減小而集電極電位uc2公升高。由於放大管t2的集電極與調整管t1的基極接在一起,故t1基極電位公升高,導致集電極電流增大而管壓降uce1減小。因為t1與rl串聯,所以,輸出電壓uo基本不變。

同理,當電網電壓或負載發生變化引起輸出電壓uo增大時,通過取樣、比較放大、調整等過程,將使調整調整管的管壓降uce1增加,結果抑制了輸出端電壓的增大,輸出電壓仍基本保持不變。

調節電位器rp,可對輸出電壓進行微調。調整管t1與負載電阻rl組成的是射極輸出電路,所以具有穩定輸出電壓的特點。

在串聯型穩壓電源電路的工作過程中,要求調整管始終處在放大狀態。通過調整管的電流等於負載電流,因此必須選用適當的大功率管作調整管,並按規定安裝散熱裝置。為了防止短路或長期過載燒壞調整管,在直流穩壓器中一般還設有短路保護和過載保護等電路。

三端穩壓管」通常是以78xx為代表的整合線性穩壓電路,其根本原理是「串聯電路電阻分壓規律」。由於是線性穩壓電路,其效率是與壓差成反比的,壓差越高效率越低。在壓差較大、電流也較大時,三端線性穩壓晶元的發熱會非常嚴重。

解決這個問題可以從兩個角度考慮:

加強散熱,比如安裝散熱片、加大散熱片面積、使用風扇進行強制風冷等等。

減小發熱,比如通過降低電源電壓來降低壓差,或者使用buck斬波電路來代替線性穩壓電路。

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