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水平稳压电源仿真实验

[日期:2018-03-20T23:21:18] 来源:  作者:湖北 杨鹏飞 [字体: ]

 

  找到电路的改进方法
  
  先把有关的三个电路画出来。常见的射极输出稳压电源电路如图1B。按照水平线思路改造的电路如图1A。16期《水平线稳压电源》文中的电路略改变后为图1C。
  
  改造图1B,在什么地方增加那个“带有采样的正反馈环”呢?找不到合理的位置。想到的办法即图1A。
  
  图1A电路的特点是,把图1B的NPN-NPN达林顿改为前级NPN-后级PNP组合。这样,就可以如图加上由T4和R4构成的正反馈环。R3还是需要的。为了便于比较,调整管(末级)分别选用2N2955和2N3055,原因是它们为对管,各参数基本一样。
  
  图1A的工作原理是,T4的输入信号是调整管T3的基射极压降,在T3放大倍数不变时,与T3的输出电流正相关,即输出电流越大T3的基射极压降越高,于是T4的基射极电流也越大,T4提供给达林顿第一级的基极电流越大。而随着电源电压的升高,T3的倍数会大一些,T3需要的基射极就电流小一些,这个压降又与输入电压负相关。这两者恰好都符合我们调整方向的需要。T2、T4构成正反馈。调整T4的射极电阻R4,使达林顿被充分激励,同时输出特性曲线接近平或向下倾斜。电阻R3作启动为主,同时它就是原来的偏置电阻,趋于将输出曲线“拉回”原状,所以与R4配合可得到预期的曲线。

稳压电源


  
  与改进前相比
  
  图2的曲线A、B分别是电路图1A、B的源特性曲线,可以看出,获得明显改善。不但特性曲线平直(输入电压变化时输出电压基本不变,即源效应接近于零),而且对输入电压要求明显降低。如果以输出电压达到11.9V为满足工作要求,图1A需要的输入电压是13.25V,调整管管压差1.35V;图1B则需要15.8V,调整管管压差3.9V。压差下降了2.55V。
  
  这是一个不小的改进。以《水平线稳压电源》文提到的当年为黑白电视机供电为例,假设变压器不变,正常工作电压是整流滤波输出18V,则欠压特性由原来的12%提高到26%。即:原来允许交流电源最低193V,现在允许162V。或者,变压器容量可以降低。如果不用这个办法,要得到这样的效果很难。
  
  图3的曲线A和B,分别是图1A、1B的负载特性,可以看出,除了曲线平直,还获得了负载能力的明显改善。
  
  以往可能犯过的错误:没有获得更高的效率
  
  图4是电路A和C的源特性曲线:两者居然完全相同!特别是它们的起始工作电压即最小管压差也是一样的。谁都知道集电极输出的管压差应该小,这是怎么回事?
  
  反复调整R4,特性会有所变化,但两者依然相近,最小管压差没有明显差别。考虑到射极输出对地电流很小,效率岂不更高?
  
  后来忽然想,怕是电路某个环节有短板吧?于是分别在T2、T3上再并一只同型号的管子。并上一只2N2955时,集电极输出的大为改进,最小压差由1.35V降至0.7V。而射极输出的,再并5个2N2955,也得不到低至0.7V的压差。两者的本质区别显露出来了。从图5看不但集电极输出稳压电源效率高,而且曲线特性也更好一些。
  
  由此回想以前设计过的集电极输出电路,到底获得应有的高效率没有?真不敢说。
  
  而对于射极输出的,虽然效率低,但对调整管的电流驱动能力要求也低,如果局限于调整管能力,那它可能有更好的表现,则完全没有想到。
  
  那时没有仿真工具,对仿真的必要性认识不足,设计往往很粗糙。

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