三端穩壓電路模擬與分析

潘昌鵬，陳 恒，代文鵬，樊慶強，王國偉

（西京學院，陜西 西安 710123）

隨著科技的發展，半導體、電路等工業的高速發展帶動了集成電路的迅猛發展，如今可以說是人類進入了集成電路的時代。電子信息這類的高新科技產業，其中重要組成部分就是集成電路。由于電子行業的快速發展，集成電路本身也在不斷地更新換代。由以前早期的初期的電子管、簡易的晶體管、較小規模集成電路，慢慢發展到現在的超大規模集成電路和其他許多根據特定要求制作的特殊功能的集成電路。其中三端穩壓器已經是人們在生活與生產中不可缺少的器件了，有分離的單個的器件組成的穩壓器也有集成的穩壓器，集成的穩壓器件相對占用面積比較小，功能也比較穩定等，在很多的電子產品中都是運用這種集成的[1]。

1 三端穩壓電路簡介

三端穩壓電路都是以三端穩壓器為基礎組成的，三端穩壓器是把各個可以實現單獨功能的電路集成在一個芯片上，并且把電路中的電阻、電容PNP等單個的電子器件集成在一起，然后再把其中需要連接外部電路的部分外接出來，電路中通常可以和外部連接的部分是3個管腳：輸入腳、接地腳、輸出腳，如圖1所示。在一般穩壓電流電壓源的時候，如果需要它輸出的電流為1.5 A左右，通常是把幾個穩壓電路通過并聯的方法連接在一起，這樣正常的話就可以得到輸出為1.5 A的穩壓電流源。但是在連接的時候一定要使用一個生產廠商出產的穩壓器件，而且還得是同一個類型編碼的，在連接的同時還給電路的輸出空著一定的范圍，以確保電路不會由于電路有時電流過大而導致整個電路燒壞[2]。

2 穩壓電路類型

輸入電壓通過多個二極管整流和電容濾波之后的電壓會跟著輸入的交流電壓變化而變化，當輸出負載電阻變化時輸出電壓也會隨著負載的變化而發生變化，這種輸出電壓值的變化可能是因為測量值發生了誤差所造成的，這樣就可能會引起電子元器件工作不穩定，因此在需要時就必須改變輸入電壓和負載電阻，就可以使輸出電壓能夠穩定構成一個比較穩定的電路，而穩壓電路可以直接實現這種電路的功能。穩壓電路又可以由輸入電源的不同而分兩種，一種就是直流型的，它主要是由輸入電源是直流的；另一種是交流型的，它的輸入電源是交流的。直流輸入型的相對于交流來說就是在使用的時候比較方便，而且電路也會相應的簡單一些。在現在的實驗中一般在穩壓電路中采用串聯電路[3]。

2.1 串聯型穩壓電路

串聯型穩壓電路由4部分組成，電路中有3個電阻是對輸入信息取入的，圖2是串聯電路連圖。電路圖中的電阻R3和電路圖中的穩壓管VZ就可以構成一個基準電壓，三極管VT2和R4構成比較放大環節，三極管VT2構成調整環節。如果在電路中，電路的輸入的電壓或電路中的輸出的電流的變化使得電路中的輸出的電壓也隨之發生變化，電路中的檢測處會把輸出電壓的一部分送到比較放大的一級與之進行比較，輸入和輸出之間的差值的這一信號經過下一級電路進行放大后，再通過調節滑動變阻器，從而可以調節第一級的放大電路的壓降，從而就可以使調節后的電路中的輸出的電壓保持相應的穩定值[4]。

圖2 串聯電路連圖

因此調節電路中的滑動變阻器RP的電阻值，就可以調節電路中輸出的相應的電壓的大小。輸出電壓的調節范圍的最大值和最小值分別為：

2.2 三極管串聯型穩壓電路

在穩壓電路設計時，電路中的穩壓二極管由于它本身的原因，會使電路中的電流控制在比較小的數值，而且電路中電壓值不可以連續改變。但是現有一類電路，它是通過串聯的方式來控制電路中的電流，使其保持在一個可以使用的電值中。當下這類的穩壓電源早被制作成集成電路了，在各類的電子設計和電子電路當中運用量大。當然它也有一些不足之處，就是它在電路中工作時的功耗相對其他電路連接方式就比較大[5]。

通過串聯的方式來在電路中進行穩壓方式的電路連接方式，可用圖3來進行簡單的說明，顯然，Uo=U1－UR，當電路中的輸入電壓增大的時候，電路中的滑動變阻器R在人為改動阻值后而增加，就會使電路中的電阻電壓有所增加，在一方面就可以說是滑動變阻器的數值改變代替了輸入電壓對電路所造成的影響。但是如果在電路中的負載電阻電流增加的情況下，滑動變阻器在電路中的阻值就要減小，使得滑動變阻器的電阻電路中的電壓也相對減小，在一定程度可以說是抵消了由于負載電流的發生，從而增加了輸入電壓的減小對相應的輸出的電壓減小的影響[6]。圖4為線性串聯穩壓電源的電路。

圖3 線性串聯穩壓電源原理示意

圖4 線性串聯穩壓電源電路

其電路原理為：

設電位器R2的下半部分電阻為R2則：

輸出調節范圍為：

通過改變滑動變阻器可以在電路中得到不同的電流。

3 電路模擬分析

這個是通過OrCAD進行仿真，直接引入直流電流當成輸入電壓的幅值為30 V，負載RL=500 Ω，通過調試輸出的穩定電壓[7]，波形如圖5所示。

4 結語

本文首先介紹三端穩壓電路其中的一些組成部分以及在電路中可以起到的作用及其工作原理；其次介紹了三段穩壓電路和穩壓器的基本知識。

圖5 仿真分析

[1]孫梅生.電子技術基礎課程設計[M].北京：高等教育出版社，2013.

[2]黃繼昌，張海貴.實用單元電路及其應用[M].北京：人民郵電出版社，2014.

[3]王衛東.模擬電子電路基礎[M].西安：西安電子科技大學出版社，2013.

[4]王槐斌，吳建國，周國平.電路與電子簡明教程[M].武漢：華中科技大學出版社，2014.

[5]王輔春.ORCD9.0簡明教程[M].北京：機械工業出版社，2015.

[6]OHKAWA N.Fiber-optic multigigabit GaAs MIC front-end circuit with inductor peaking[J].Journal of Lightwave Technology，1988（11）：1665-1671.

[7]TANABE A.A single-chip 2.4GB/S CMOS optical receiver IC with low substrate preamplifier[J].IEEE Journal of Solid-State Circuits，1998（12）：2148-2153.