直流稳压电源的串联应用 - 直流稳压电源设计环节中问题处理方法

3 直流稳压电源的串联应用

　　直流稳压电源应用非常广泛，有时会把两个或两个以上的电源串联使用，现就此应用做一简要介绍。

图2　　串联型稳压电路

3.1 电路的组成及工作原理

　　图2是一种串联型稳压电路，由取样电路、基准电路、比较放大和调整电路等部分组成。其中R1、R2和RP组成取样电路，R1、R2和RP称为取样电阻；R3和V2组成基准电路，R3是VZ的限流电阻，VZ给V2发射极提供一个基准电压；V2为比较放大管，作用是将稳压电路输出电压的变化量先放大，然后再送到调整管基极；V1是调整管，起调整作用。　　稳压过程如下：当输出电压U0发生变化时，通过取样电路把U0的变化量取样加到放大管V2的基极。而由R3和Vz组成的基准电路为V2的发射极提供基准电压Uz。由V2和R4组成的放大电路把取样电压和基准电压进行比较放大后，输出调整信号送到调整V1的基极，控制V1进行调整，以维持U0基本不变。

3.2 直流稳压电源的串联使用

　　1、顺串使用

所谓顺串，指电源的极性首尾相连，如图3。

图3　　电源串联示意图(顺串)

　　a、b端开路时，两电源分别是独立的电源，都能正常工作，输出的电压分别为E1、E2，a、b端的电压应为两个电动势的代数和，Uab＝E1+E2；接上负载R1、R2后，由于负载电流的方向与两个电源正常工作时对外输出的电流方向一致，故两个电源也都能正常工作，Uab＝E1+E2，且整个回路符合全电路欧姆定律I=( E1+E2)/(R1+R2)，每个电源都有负载电流通过，电源上的电压保持不变(忽略内阻)。

　　2、反串使用

　　所谓反串指电源首首或尾尾相连，如图4，把图4可以等效成图5。

　　a、b端开路时，两电源分别是独立的电源，都能正常工作，输出的电压分别为E1、E2，a、b端的电压应为两个电动势的代数和，Uab＝E2-E1；加上负载R1、R2，因E2＞E1，所以负载上的电流方向如图所示(即I2)，它与电源1对外输出的电流方向相反，迫使电源1停止工作，输出电压为0，而此时负载电流将通过取样电路形成回路，故左边电源“输出的电压”也就是取样电路R1、R2和RP上的电压，设电源1、2及取样电路上的电流参考方向如图所示，则I3＝I1+I2，也就是说取样电路上的电压U取＝I3(R1+R2+RP)。如果从取样电路向右看，可等效为一个电动势为E3、内阻为R0的电源，其中E3=U取。如E3＞E1，迫使Iv1截止，IIVC1近似等于0，电源真正停止工作，此时“电源输出的电压”U取＝I3(R1+R2+RP)(并不是真正电源1输出的电压，而是取样电阻分担E2的电压)，其中I3=E2/(R1+R2+(1R1+2R2+1Rp))，其电压的大小主要由E2、R1、R2、lRl、lR2、1RP的大小决定，整个电路也不符合全电路欧姆定律，I2≠(E2-E1)/(R1+R2)，此时的电压应大于E1；E3

　　通过上面的分析可知，对于直流稳压电源串联情况而言，如电源顺串，各个电源都能正常工作，整个电路符合全电路欧姆定律；电源反串，稳定电压输出比较小的那个电源不能真正起到一个电源作用，在任何情况下负载电流都没有通过电源。具体情况如下：当取样电路上的电压大于稳压电源输出电压时，迫使电源停止工作，此时只有电源的取样电路接入电路中，电源两端的电压也就是取样电路两端的电压(应大于稳定输出电压)，整个电路不满足全电路欧姆定律；当取样电路上的电压小于稳定输出电压时，电源正常工作，整个电路满足全电路欧姆定律，但负载电流只通过取样电路，取样电路上的电流应是负载电流与电压比较小的电源调整电流之和，使用时应考虑取样电阻的功率。因此，我们在使用两个或两个以上稳压电源的过程中，应根据具体情况合理使用电源反串。以免造成实际值与理论值大相径庭的现象发生。