穩(wěn)壓器設計用于自動“調節(jié)”電壓水平。它基本上將輸入電壓降低到所需的水平，并在供電期間將其保持在相同的水平。這確保了即使施加負載時電壓也不會下降。
因此，使用電壓調節(jié)器有兩個原因：
1. 調節(jié)或改變電路的輸出電壓。
2. 盡管電源電壓或負載電流存在變化，仍要將輸出電壓保持在所需值。
要了解有關該主題的基礎知識的更多信息，您還可以參考穩(wěn)壓二極管工作原理。
穩(wěn)壓器可用于計算機，交流發(fā)電機，發(fā)電廠，其中電路用于控制電廠的輸出。穩(wěn)壓器可以分為機電或電子。它也可以歸類為交流穩(wěn)壓器或直流穩(wěn)壓器。
電子穩(wěn)壓器
所有電子穩(wěn)壓器都有一個穩(wěn)定的電壓基準源，由稱為齊納二極管的反向擊穿電壓工作二極管提供。使用穩(wěn)壓器的主要原因是保持恒定的直流輸出電壓。它還可以阻止濾波器無法阻止的交流紋波電壓。良好的電壓調節(jié)器還可以包括用于保護的附加電路，如短路，限流電路，熱關斷和過電壓保護。
電子電壓調節(jié)器由三種中的任何一種或下面給出的三種調節(jié)劑中的任何一種的組合設計。
1.齊納控制晶體管電壓調節(jié)器
當穩(wěn)壓電源的效率由于高電流而變得非常低時，使用齊納控制的電壓調節(jié)器。齊納控制的晶體管電壓調節(jié)器有兩種。
齊納控制晶體管串聯(lián)電壓調節(jié)器
這種電路也稱為射極跟隨器電壓調節(jié)器。之所以這樣稱呼是因為所使用的晶體管以射極跟隨器配置連接。該電路由NPN晶體管和齊納二極管組成。如下圖所示，晶體管的集電極和發(fā)射極端子與負載串聯(lián)。因此，這個監(jiān)管機構有名稱系列。使用的晶體管是串聯(lián)傳輸晶體管。
齊納控制晶體管串聯(lián)電壓調節(jié)器圖
然后將經(jīng)濾波的整流器的輸出提供給輸入端子，并且通過負載電阻器Rload獲得經(jīng)調節(jié)的輸出電壓Vload。參考電壓由齊納二極管提供，晶體管充當可變電阻，其電阻隨基極電流Ibase的工作條件而變化。
這種調節(jié)器工作背后的主要原理是晶體管上出現(xiàn)大部分電源或輸入電壓的變化，因此輸出電壓趨于保持恒定。
因此輸出電壓可寫為
Vout = Vzener - Vbe
晶體管基極電壓Vbase和齊納二極管電壓Vzener相等，因此Vbase的值幾乎保持恒定。
穩(wěn)壓器工作原理
當輸入電源電壓Vin增加時，輸出電壓Vload也增加。當齊納電壓Vzener恒定時，Vload的這種增加將導致晶體管基極發(fā)射極電壓Vbe的電壓降低。Vbe的這種減小導致導電水平的降低，這將進一步增加晶體管的集電極 - 發(fā)射極電阻，從而導致晶體管集電極 - 發(fā)射極電壓的增加，并且所有這些都導致輸出電壓Vout降低。因此，輸出電壓保持恒定。當輸入電源電壓降低時，操作類似。
下一個條件是輸出負載變化對輸出電壓的影響。讓我們考慮通過負載電阻Rload的減小來增加電流的情況。這導致輸出電壓值的減小，從而導致晶體管基極發(fā)射極電壓增加。這導致集電極發(fā)射極電阻值由于晶體管的導通電平的增加而降低。這導致輸入電流略微增加，從而補償負載電阻Rload的減小。
這個電路的最大優(yōu)點是齊納電流的變化減少了因子β，因此齊納效應大大降低，并獲得更穩(wěn)定的輸出。
串聯(lián)穩(wěn)壓器的輸出電壓為Vout = Vzener - Vbe。電路的負載電流Iload將是晶體管可以通過的最大發(fā)射極電流。對于像2N3055這樣的普通晶體管，負載電流可以達到15A。如果負載電流為零或沒有值，則從電源汲取的電流可寫為Izener + Ic（min）。這種射極跟隨器電壓調節(jié)器比普通齊納調節(jié)器更有效。只有電阻和齊納二極管的普通齊納穩(wěn)壓器必須提供晶體管的基極電流。
串聯(lián)穩(wěn)壓器的作用的限制因素
下面列出的限制證明該系列電壓調節(jié)器的使用僅適用于低輸出電壓。
1. 隨著室溫的增加，Vbe和Vzener的值趨于降低。因此，輸出電壓不能保持恒定。這將進一步增加晶體管基極發(fā)射極電壓，從而增加負載。
2. 沒有選項可以改變電路中的輸出電壓。
3. 由于僅由一個晶體管提供的小放大過程，該電路不能在高電流下提供良好的調節(jié)。
4. 與其他穩(wěn)壓器相比，該穩(wěn)壓器在輸入變化方面的調節(jié)和紋波抑制較差。
5. 傳輸晶體管的功耗很大，因為它等于Vcc Ic，幾乎所有的變化都出現(xiàn)在Vce，負載電流大約等于集電極電流。因此，對于重負載電流，晶體管必須耗散大量功率，因此變熱。
齊納可控晶體管分流穩(wěn)壓器
下圖顯示了并聯(lián)穩(wěn)壓器的電路圖。該電路由一個NPN晶體管和一個齊納二極管以及一個與輸入電源串聯(lián)的串聯(lián)電阻R系列組成。齊納二極管連接在晶體管的基極和集電極之間，晶體管的集電極連接在輸出端。
齊納控制晶體管并聯(lián)穩(wěn)壓器圖
并聯(lián)穩(wěn)壓器工作原理
由于串聯(lián)電阻Rseries中存在電壓降，因此未調節(jié)的電壓也隨之降低。電壓降量取決于負載Rload提供的電流。負載兩端的電壓值取決于齊納二極管和晶體管基極發(fā)射極電壓Vbe。
因此，輸出電壓可寫為
Vout = Vzener + Vbe = Vin - I.Rseries
由于Vzener和Vbe的值幾乎恒定，輸出幾乎保持不變。這種情況解釋如下。
Â當電源電壓增加時，晶體管的輸出電壓和基極發(fā)射極電壓增加，從而增加基極電流Ibase，從而導致集電極電流Icoll（Icoll =β.Ibase）增加。
因此，電源電壓增加導致電源電流增加，這導致串聯(lián)電阻Rseries的電壓降，從而降低輸出電壓。這種下降將足以補償輸出電壓的初始增加。因此，輸出幾乎保持不變。如果電源電壓降低，上述工作反向發(fā)生。
當負載電阻Rload減小時，負載電流Iload由于通過基極和集電極Ibase和Icoll的電流減小而增加。因此，Rseries上不會有任何電壓降，輸入電流保持不變。因此，輸出電壓將保持恒定，并且將是電源電壓和串聯(lián)電阻中的電壓降的差值。如果負載電阻增加，則反向發(fā)生。
并聯(lián)穩(wěn)壓器的作用的限制因素
串聯(lián)電阻會導致大量功率損耗。
1. 通過晶體管的供電電流將比通過負載更多。
2. 電路可能存在有關過壓故障的問題。
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