详解典型串联调整型稳压电路
实用的直流稳压电路大量使用的是串联调整型稳压电路，这种稳压电路比稳压二极管稳压电路复杂得多，但是稳压性能更好。
串联调整型稳压电路组成及各单元电路作用1.串联调整型稳压电路方框图
图3-19所示是串联调整型稳压电路方框图，从图中可以看出，它设有调整管、比较放大器、基准电压电路和取样电路，有的稳压电路中还接入了各种保护电路等。稳压电路的输入电压是整流、滤波电路输出的直流电压，是不稳定的直流电压，经过这一稳压电路稳定后的直流电压Uo是稳定的。
图3-19 串联调整型稳压电路方框图
2.各单元电路作用
串联调整型稳压电路中各单元电路的作用说明如下。
(1)基准电压电路用来为比较放大器提供一个稳定的直流电压，这一直流电压作为比较放大器的一个基准电压。
基准电压也是一个直流电压，而且是一个非常稳定的直流电压，在两个电压的比较中用它作为标准，所以称为基准电压。
基准电压电路中的主要元器件是稳压二极管。
(2)取样电路的作用是将稳压电路输出的直流电压大小变化量取样出来，再将该取样电压送入比较放大器电路。从取样电路中取出的直流电压变化量，反映了稳压电路直流输出电压大小波动的情况。
(3)比较放大器的作用是对两个输入电压进行比较，并将比较的结果送到调整管电路中，对调整管进行控制。输入比较放大器的两个信号是取样电压和基准电压，这两个电压信号在比较放大器中进行比较，比较的结果有误差时，比较放大器放大输出这一误差电压，由这一误差电压去控制调整管的工作电流大小。
(4)调整管是一只三极管，利用三极管集电极与发射极之间内阻可控特性，对稳压电路的直流输出电压进行大小调整。调整管的基极工作电流受比较放大器的误差输出电压控制，当比较放大器有误差电压输出时，调整管基极电流大小相应的改变，进行稳压电路的直流输出电压自动调整，实现稳压。由于调整管与稳压电路负载串联，因此称这种稳压电路为串联稳压电路。又因为直流输出电压的稳定是靠调整管集电极与发射极之间电压降自动调整实现的，所以称为串联调整型稳压电路。
3.稳压原理
图3-20所示是串联调整型稳压电路的稳压原理电路。电路中，VT1是调整管，Ui是输入稳压电路的直流电压，Uo是经过稳压电路稳压之后的直流工作电压，R1是稳压电路的负载(实际电路中R1是整机电路)。
图3-20 串联调整型稳压电路原理电路
(1)直流输入电压Ui从VT1集电极输入，经过VT1集电极与发射极之间的内阻，从VT1发射极输出，加到负载R1上，R1上的直流电压为Uo。
(2)从电路中可以看出，调整管VT1集电极与发射极之间的电压降加上R1上的电压降(Uo)等于直流输入电压Ui。
(3)串联调整型稳压电路的基本稳压原理是：由于某种因素使负载R1两端的直流输出电压Uo增大时，VT1基极电流进行相应的减小变化，使VT1集电极与发射极之间的管压降增大，这样直流输入电压Ui更多地降在VT1集电极与发射极之间，迫使负载R1上的直流工作电压Uo下降，稳定稳压电路的直流输出电压Uo。
(4)由于某种因素使负载R1两端的直流输出电压Uo减小时，VT1基极电流增大，使VT1集电极与发射极之间的内阻减小，这样在VT1集电极与发射极之间的管压降降低，使负载R1上的直流工作电压Uo增大，稳定稳压电路的直流输出电压Uo。
(5)观察电路中稳压电路的等效电路，调整管VT1相当于一只可变电阻器RP1，RP1与负载R1串联，流过RP1的电流等于流过R1的电流。当负载R1两端的直流输出电压大小变化时，RP1的阻值相应的变化，使RP1两端的直流压降有相应的改变，迫使负载R1两端的直流工作电压Uo稳定。
直流电压波动因素解析和电路分析方法稳压电路的根本目的是稳定稳压电路输出的直流工作电压Uo，了解哪些因素会引起稳压电路直流输出电压Uo的大小波动是分析电路的基础，也是检修稳压电路不能稳定直流输出电压的基础。
1.直流输入电压因素
从输入稳压电路的直流输入电压Ui角度上来讲，造成稳压电路直流输出电压Uo大小波动的主要因素有下列两个。
(1)在其他因素不变时，如果输入稳压电路的直流电压Ui增大，会引起稳压电路输出的直流工作电压Uo增大。
(2)在其他因素不变时，如果输入稳压电路的直流电压Ui减小，将引起稳压电路输出的直流工作电压Uo减小。
2.负载大小因素
稳压电路的负载R1实际上是接在电源电路输出端的整机电路，当整机电路的工作状态不同时，负载轻重也不一样，简单地讲负载电阻R1的阻值大小也不一样，这时也会引起稳压电路输出的直流工作电压大小波动。
从稳压电路的负载R1大小波动角度来讲，造成稳压电路直流输出工作电压Uo大小波动的主要因素有下列两个。
(1)在其他因素不变时，如果稳压电路的负载电阻R1增大，会引起稳压电路输出的直流工作电压Uo增大。
(2)在其他因素不变时，如果稳压电路的负载电阻R1减小，会引起稳压电路输出的直流工作电压Uo减小。
3.电流因素
上述两种引起稳压电路直流输出工作电压波动的因素，都可以用稳压电路的直流输出电流变化来解释，关于这一点说明如下。
(1)如果负载R1大小不变，稳压电路的输出电流增大，那么在R1上的电压降增大，必将引起稳压电路的直流工作电压Uo增大。
(2)如果负载R1大小不变，稳压电路的输出电流减小，那么在R1上的电压降减小，必将引起稳压电路的直流工作电压Uo减小。
准备知识和电路分析方法
分析串联调整型稳压电路的工作原理，需要运用下列几个方面的基础知识。
(1)了解三极管的放大原理，掌握基极电流对集电极电流和发射极电流的控制原理。
(2)掌握三极管直流电路的工作原理和电路分析方法。
(3)掌握共发射极放大器中三极管各电极的电压特性。三极管的集电极电压与基极电压相位相反，即当基极电压增大时其集电极电压减小，基极电压减小时其集电极电压增大，这称为电压相位的反相特性。
(4)了解比较放大器电路的分析方法。比较放大器有两个功能：一是对两个信号电压的大小进行比较，二是对比较出现的误差电压进行放大。比较放大器对两个输入信号电压的大小进行比较，然后对比较后的结果(误差信号)进行放大，这也是三极管的一种具体应用电路。
关于串联调整型稳压电路的分析方法，主要说明下列几点。
(1)串联调整型稳压电路的核心是稳定直流输出电压，所以要以假设稳压电路输出端的直流输出电压波动为电路分析的出发点，进行电路分析。
(2)电路分析时通常设稳压电路直流输出电压增大，沿取样电路、比较放大器、调整管电路，再回到稳压电路直流电压输出端这样一个闭合回路进行分析。
(3)也可以设稳压电路直流输出电压减小，其分析过程和方法一样，只是每一步的分析结果都相反。在电路分析中，通常只需要分析一次，习惯上设稳压电路直流输出电压增大情况进行稳压过程的分析。
典型串联调整型稳压电路工作原理分析与理解图3-21所示是典型串联调整型稳压电路。电路中，VT1是调整管，它构成电压调整电路;VZ1是稳压二极管，它构成基准电压电路;VT2是比较放大管，它构成电压比较放大器电路;RP1和R3、R4构成取样电路。
图3-21 典型串联调整型稳压电路
1.直流电路分析
(1)从整流和滤波电路输出的直流电压+V加到调整管VT1集电极，同时经电阻R1加到VT1管基极和VT2集电极。
(2)VT1 管直流回路是：直流工作电压+V直接加到调整管VT1集电极，R1为VT1提供一定的正向偏置电流，VT1发射极电流通过R3、RP1、R4和稳压电路负载电路(图中未画出)成回路。
(3)VT2 管直流回路是：直流工作电压+V经R1加到比较放大管VT2集电极;R3、RP1、R4构成VT2基极分压式偏置电路，RP1动片输出的直流电压加到VT2基极，为VT2提供基极偏置电压;VT2发射极电流通过导通的VZ1到地端。
(4)VT1 管发射极输出的直流电压通过R2加到VZ1上，使VZ1处于导通状态，R2是稳压二极管VZ1的限流保护电阻。
(5)R3、RP1、R4 构成分压电路，RP1动片输出电压为VT2基极提供正向偏置电压的同时，稳压电路直流输出电压Uo的大小波动变化量也通过R3、RP1、R4取样电路，由RP1动片加到VT2基极。
2.稳压原理分析
设某种因素导致稳压电路的直流输出电压Uo在增大，通过取样电路R3、RP1、R4使VT2基极电压增大，因为直流输出电压Uo增大时，RP1动片上的输出电压也增大，即VT2基极电压增大。
由于VT2发射极上的直流电压取自稳压二极管上的电压，因此这一电压是稳定的，这一直流电压作为VT2的基准电压。
因为加到VT2基极上的取样电压使基极电压升高，所以VT2集电极电压下降(VT2接成共发射极放大器，它的集电极电压与基极电压相位相反)，使VT1基极电压下降，VT1发射极直流输出电压下降(发射极电压跟随基极电压变化)，即稳压电路直流输出电压下降。
由上述电路分析可知，当稳压电路直流输出电压增大时，通过电路的一系列调整，稳压电路的直流输出电压Uo将下降，达到稳定直流输出电压的目的。
同理，由于某种因素使稳压电路的直流输出电压Uo下降时，VT2基极电压下降，VT2集电极电压在升高，VT2基极电压升高，使VT2发射极电压降升高，稳压电路的直流输出电压Uo将升高，达到稳定输出电压Uo的目的。
3.直流输出电压调整电路分析
串联调整型稳压电路输出的直流工作电压Uo大小是可以进行连续微调的，即在一定范围内对直流输出电压大小进行调整。
(1)当将RP1的动片向上端调整时，RP1动片输出的直流电压升高，使VT2基极电压升高，VT2集电极电压下降，VT1基极电压降低，VT1发射极电压下降，稳压电路的直流输出电压Uo将减小。由此可知，将RP1动片向下调整时，可以降低直流输出电压Uo。注意，虽然直流输出电压Uo下降，但是仍然是稳定的。
(2)当将RP1的动片向下端调整时，RP1动片输出的直流电压下降，使VT2基极电压下降，通过电路的一系列调整，直流输出电压Uo增大。
4.其他电路分析
电路中，电容C1、C2和C3是滤波电容，其中电容C2与调整管VT1构成了电子滤波器电路。
电路分析小结
(1)上述稳压电路的稳压过程有多种理解方法，最简单、容易接受的方法是上面介绍的电压分析方法，也可以从调整管电流大小变化这个角度来理解，但是理解比较困难。
(2)电路分析的过程是：先分析直流电路，再搞懂各单元电路的工作原理，最后进行稳压过程的分析。
(3)在比较电路中，必有两个输入信号电压，其中一个是基准信号电压，两信号电压比较的结果会产生一个误差信号电压。
(4)稳压电路的分析过程主要是直流电压电路的分析过程，所以要牢记三极管3个电极之间的电压关系和相位。