半导体收、扩音机稳压电源的简易设计（续）

（唐远炎）元件的估算和选择；调整管BG由流过管子的集电极最大允许电流I\(_{CM}\)、集—射极反向击穿电压BVCEO和管子的集电极最大允许耗散功率P\(_{CM}\)来选取。一般小功率半导体收、扩音机的电源电压都很低，选取调整管时可以不考虑BVCEO。这里I\(_{CM}\)≥Isc=80毫安。为了保证BG起调整作用，必须使它工作在良好的线性区，因此BG管的集、射间电压U\(_{ce}\)一般要求至少大于2伏。本例中UA＝1.2E\(_{2}\)＝1.2×8=9.6伏。

电阻R\(_{1}\)对一般收、扩音机电源可在几欧到十几欧内选取。这里取R1＝10欧，如稳压管稳定电流为10毫安，则U\(_{c}\)为

U\(_{c}\)=UA-R\(_{1}\)(Iw+I\(_{sc}\))=9.6-(10×90×10\(^{-}\)3)=8.7伏，因此Uce=U\(_{c}\)-Ue=8.7-6=2.7伏，从而可算出管子的功耗P\(_{CM}\)为

我们根据I\(_{CM}\)≥80毫安、PCM≥216毫瓦来选取调整管BG。查手册，一般大、中功率管和部分小功率管均能使用，如3AX41、3AX61～63、3AD型各种管、3AA型各种管、开关管3AK32、3AK33～33A、B、3AK34A～C、3AK51～56、61～66等均可用作调整管。本例中，我们选用3AX81作调整管，虽然3AX81的P\(_{CM}\)=200毫瓦，比要求的216毫瓦小，但装上散热片使用是可以胜任的。图8是自制散热片的方法，用金属皮（铝、铜、铁均可）包紧管壳，金属皮用螺丝钉固定在面积较大的印刷板地线铜箔或金属支架上，达到散热的目的。

调整管BG的放大系数β值越大越好，一般要求β＞50。

稳压管D\(_{w}\)：由输出电压Usc的大小来选择稳压管的型号。输出电压U\(_{sc}\)=Uw-U\(_{be}\)，其中Ube对锗管取0.2伏左右，对于硅管取0.6伏左右，我们选用3AX81锗管，U\(_{be}\)=0.2伏。Usc=6伏，所以U\(_{w}\)=Usc+U\(_{be}\)=6+0.2＝6.2伏。

查附表，2CW13、2CW14、2CW7C～7D、2CW21B～C、2CW22B～C等管的稳定电压值都在5～7.5伏之间，可按图4所示测试方法选择U\(_{w}\)在6.2伏左右的管子。如果找不到刚好在6.2伏的管子，可选用稍高或稍低的管子，就让电源工作在所稳到的电压即可。此外，也可用两只2CW10或2CW11串联使用；或用3DG型硅管的b、e极代替稳压管Dw，如图7（b）。

限流电阻R\(_{2}\)：从附表可知，2CW13、2CW14之类的管子的工作电流在10毫安左右，所以，从图7（a）可算出：

这种电路的稳压性能在很大程度上决定于稳压管D\(_{w}\)的性能，当所用稳压管较差时，脉动和动态内阻都有所增加，这时可在稳压管两端并接上100微法电容，可以显著降低脉动，如图7（a）中C3（见上期49页）。

前述串联型简易稳压电源，其性能还不够好，输出电压是固定的，不能任意调节；如果再加上放大环节，则可以大大改善稳压性能。图9是带放大环节的稳压电源的方框图，它由变压器等六个部分组成。当输出电压U\(_{sc}\)变化时，通过“取样”部分取出信号与“基准电源”比较，比较后得到的误差信号经过“比较放大”部分放大，再送到“调整管”的基极，调整调整管的电压，就能达到稳定输出电压的目的。

下面结合具体实例介绍电路工作原理和计算方法。图10是输出电压9伏、电流200毫安供硅管收、扩音机用的一个稳压电源。

1．工作原理及元件作用：这里着重讲稳压部分。

调整管：由BG\(_{1}\)+BG2复合管构成。这是因为流过调整管的电流基本上等于输出的负载电流I\(_{FZ}\)，IFZ较大（200毫安），就要求调整管有足够大的基极推动电流，如调整管的β=20，则要求推动电流有10毫安（I\(_{b}\)=Ic/β=200/20=10毫安）。为了减小推动电流，一般采用两只或两只以上的晶体管组成复合管作调整管用，因复合管的总β很大，β≈β\(_{1}\)·β2，如β\(_{1}\)=β2=20，则β≈400。BG\(_{2}\)的基极推动电流很小，只有0.5毫安（Ib2=I\(_{FZ}\)/β1β\(_{2}\)=200/400=0.5毫安）。因此，采用复合管后，很小的Ib2就可以控制很大的电流I\(_{c1}\)（即IFZ）。

比较放大部分由BG\(_{3}\)担任，Rc是其集电极电阻，调整管所需的控制信号由BG\(_{3}\)的集电极直接加到BG2的基极。

D\(_{w}\)和Rw组成硅稳压管稳压电路，它除了使BG\(_{3}\)得到合适的工作点外，更重要的是提供一个基准电源。

取样部分由分压器R\(_{1}\)、W、R2组成，从电位器W中心抽头处取得信号电压加到BG\(_{3}\)去比较放大，改变电位器中心抽头的位置，可以调节输出电压的大小。

稳压过程是：如果由于电网电压降低或负载电流增大而使输出电压U\(_{sc}\)降低，则通过取样部分，即R1、W、R\(_{2}\)组成的分压器使比较放大器BG3的基极电压U\(_{b3}\)下降。由于BG3发射极接有一个基准电压U\(_{w}\)，即Dw的稳定电压，因U\(_{be3}\)=Ub3-U\(_{w}\)，所以BG3的U\(_{be3}\)也减小，使Ib3减小，I\(_{c3}\)相应减小，Ic3在电阻R\(_{c}\)上的压降Ic3·R\(_{c}\)也减小，BG3的集电极电位U\(_{c3}\)上升，也就是BG2的基极电位U\(_{b2}\)上升，所以Ib2增加，导致I\(_{c2}\)、Ic1增加，BG\(_{1}\)管压降Uce1减小，从而使输出电压U\(_{sc}\)恢复到原来数值附近。这个稳压过程可简化为：

U\(_{sc}\)↓b3↓c3↓c3（U\(_{b2}\)）↑c1↑ce1↓sc↑

同样，当U\(_{sc}\)增加时，通过反馈作用也会使Usc下降，保持U\(_{sc}\)基本稳定。

2．简单的估算设计方法：

整流滤波部分：首先根据输出电压U\(_{sc}\)和输出电流Isc的数据确定整流滤波部分的输出电压U\(_{z}\)和电流Iz，再按整流滤波电路的估算设计方法确定变压器数据，以及整流滤波电路的元件参数。

U\(_{z}\)——为了保证调整管工作在放大区，需要有一定的管压降Uce1，一般U\(_{ce1}\)=3～8伏，从图可知Uz=U\(_{sc}\)＋Uce1。这里U\(_{sc}\)=9伏，Uce1取3伏，则U\(_{z}\)＝9+3=12伏。

I\(_{z}\)——应大于稳压电源的最大负载电流Isc，这里I\(_{sc}\)＝200毫安，则Iz取240毫安左右。

根据整流滤波电源的简易估算方法（参看本刊1975年5期），可以知道变压器次级的交流输出电压有效值应为E\(_{2}\)=10伏。

调整管部分：调整管采用两只晶体管构成的复合管，每只管子的β值应在20以上。

BG\(_{1}\)的选择主要考虑集、射极间反向击穿电压BVCEO、集电极最大允许电流I\(_{CM}\)、集电极最大损耗功率PCM。这里BV\(_{CEO}\)＝\(\sqrt{2}\)E2-U\(_{sc}\)=14-9=5伏，ICM=240毫安，P\(_{CM}\)=Uce·I\(_{c}\)＝3×240＝720毫瓦。按照这三个条件选取BG1，查晶体管手册，凡是3DD型及3DA型各型硅管均可，若用小功率的3DG12加上散热片也可使用。

BG\(_{2}\)的选择方法和BG1相似，RV\(_{CEO}\)的数值和BG1的一样（5伏），流过BG\(_{2}\)的电流只有BG1的1/β\(_{1}\)（240/20=12毫安），功耗PCM=12×3=36毫瓦。采用一般的3DG型、3DK型硅管均可。

基准部分：选择基准电压应低于U\(_{sc}\)，但基准电压Uw也不能太低，否则将使稳定度降低（U\(_{w}\)愈高，则稳定度愈高）。这里Usc=9伏，从附表中（见上期）可以选用2CW14（U\(_{w}\)=6～7.5伏，1w=10毫安），电阻R\(_{w}\)为

也可以选用2CW10～2CW13型稳压管。若采用2CW10（U\(_{w}\)＝2～3.5伏，Iw＝10毫安），则

余类推。稳压管也可以用3DG型管的b、e极代用，也可以用几只2CP型二极管串起来代用。

放大部分：放大管可用3DG型各管，BG\(_{3}\)应工作在放大区，β值尽可能选大一些，最好大于50。这一级的电流可取Ic3＝0.5～1毫安。负载电阻R\(_{c}\)可按下式估算

取R\(_{c}\)=3.9千欧。

取样部分：分压器的总阻值R\(_{1}\)+W+R2应使流过分压器的电流I\(_{f}\)＞＞Ib3。I\(_{b3}\)=Ic3/β\(_{3}\)=1/50=0.02毫安。一般If应为f\(_{b3}\)的数十倍以上，If过小会影响分压器的分压关系，I\(_{f}\)过大会增加分压电阻上的不必要的功耗。这里取If=5～10毫安，则

取R\(_{1}\)+W+R2=1.2千欧。为了调节方便，取W=1千欧，R\(_{1}\)=R2=100欧。C\(_{2}\)用以改善稳压性能，例如减小电源纹波，减小负载电流突变对稳压电源的影响。

图11是用锗管装的加保护电路的稳压电源。BG\(_{4}\)和R1、R\(_{2}\)组成短路保护电路。当稳压器正常工作时，BG4的发射极电位比基极电位低，BG\(_{4}\)处于截止状态，对稳压器的工作无影响；而当负载短路时，BG4的发射极与正电位相接，BG\(_{4}\)的发射结处于正向电压作用下，使BG4的集电极电流很大，以致BG\(_{4}\)处于深饱和导电状态，Uce4=0。此时调整管BG\(_{1}\)＋BG2的发射结被BG\(_{4}\)所短路而只有少量电流流过，达到了保护调整管的作用，而且避免了稳压电源因过电流而损坏。

BG\(_{4}\)可选用一般的3AX型管，R1取2千欧，R\(_{2}\)由调整确定。可将BG4的发射极连线从输出端断开，改接到正端（相当于负载短路时BG\(_{4}\)所处的状态），调整R2使U\(_{ce4}\)在0.1伏以下，然后将BG4的发射极连线接回原状，在输出端接一个假负载，将负载电阻由大减小至短路，测量输出总电流应不超过允许值，否则还要加大R\(_{2}\)。图13是印刷电路板。

最后介绍一种电流限制型保护电路，如图12（24页）。加在二极管D上的电压是调整管的U\(_{be}\)与负载电流IFZ在电阻R\(_{D}\)上的电压降之和。正常时，二极管上的电压低，D不导通。当负载电流增大到IM时，由于R\(_{D}\)上的压降加大，使D导通。D导通时正向电阻很小，分流作用大，不使过大的电流流过调整管。D采用2CP型管，导通时D两端的电压为UD＝0.6伏左右。BG\(_{1}\)用锗管，Ube=0.2伏左右，则U\(_{RD}\)=UD－U\(_{be}\)=0.6-0.2=0.4伏。若要求负载电流IFZ超过400毫安就起保护作用，则R\(_{D}\)的阻值应为