单元十三稳压电路与定电流源.DOCVIP

單元十三穩壓電路與定電流源電路 實習13-1：串聯電壓調節器 一. 相關原理 圖13-1是電晶體串聯電壓調節器，串聯式的調節器比並聯式的調節器穩壓效果佳，電壓調整範圍大，所以串聯式成為電晶體電壓調節器的主流。 電壓調節器的輸入電壓Vi=VZ+VR，輸出電壓VO=VZ-VBE。若Vi固定，負載變動使VO上升，由於VZ值固定，所以相對的VBE值減少。VBE減少，使電晶體Q導通率降低，VCE值提高，會使輸出VO下降，而維持在定值。同理，若負載變動使VO下降，調節器則相反工作，使輸出電壓上升，並維持在定值。若輸入電壓Vi上升，因zener二極體電壓VZ保持定值，所以電阻R上的電壓降VR上升，電流I上升，並流經zener二極體，對輸出電壓沒有影響。 二. 實習步驟 (1) 按圖13-2接妥電路。 (2) 開關S打開，照表12-1所示的Vi值調電源供應器，測VBE1﹑VBE2及VO值，並記錄於表13-1中。 (3) 開關S關閉，照表13-2所示的Vi值調電源供應器，測VBE1﹑VBE2及VO值，並記錄於表13-2中，最後計算其電壓調整率VR%。 注意：表13-1之VO為無載之輸出電壓VO,(no load)，表13-2之VO為滿載之輸出電壓VO,(full load)，VR(%)=[VO,(no load)-VO,(full load)]/VO,(full load) ×100%，故可知理想之穩壓電路，其VR(%)=0。 (4) 將zener二極體改為5.1V，重作步驟(2)、(3)，並將結果記錄於表13-3中。 (5) 分別觀察表13-1至表13-3內輸出電壓值，其穩壓值分別為何？zener二極體之崩潰電壓與穩壓效果間之關係為何？試說明之。 13-1 電晶體串聯電壓調節器 圖13-2 電晶體串聯電壓調節器實驗電路 三. 結果數據 表13-1 未加負載之串聯電壓調節器實驗結果 Vi (V) VBE1 (V) VBE2 (V) VO(V) 10 12 14 16 18 20 22 24 表13-2 負載狀況下串聯電壓調節器實驗結果 Vi (V) VBE1 (V) VBE2 (V) VO (V) VR% 10 12 14 16 18 20 22 24 表13-3 串聯電壓調節器使用不同zener二極體之穩壓效果 Vi(V) VBE1 (V) VBE2 (V) VO (V) VR (%) 4V 6V 8V 10V 12V 14V 16V 實習13-2：回授式串聯電壓調節器 一. 相關原理 圖13-3是回授式串聯電壓調節器，VO=Vi-VCE2，其中電晶體Q2是射極隨耦器，因為所有的負載電流都流經Q2，所以Q2也稱為傳送電晶體。 當VO上升時，回授電壓VF上升，VBE1也上升，則IB1增大，並使得IC1增加，VCE1下降。VCE1下降使Q2的基極電壓VB2減少，VBE2下降，最後Q2的IB2、IC2減少，VCE2上升，即輸出電壓VO減少。同理，若VO減少，回授電壓VF減少，VBE1就會減少，IB1減小，VCE1會增大。VCE1增大使Q2的基極電壓VB2增大，VCE2降低，結果VO上升。所以無論負載怎麼改變，電壓調節器的輸出電壓VO都不變。 圖13-3的輸出電壓VO： 且VF=(VBE+VZ) ( 13-1 ) 由( 13-1 )式看出，適當的調整R3與R4的比值，便可調整所需的輸出電壓VO值。 圖13-3的傳送電晶體Q2是和負載RL串聯的，故稱為串聯調節器。它的缺點是功率消耗都在傳送電晶體Q2上，即 PD=VCE2×IC2=(Vi-VO)IC ( 13-2 ) 若負載電流太大，Q2勢必消耗很多電源，所以必須提供大的散熱槽及較高的電源供給。 二. 實習步驟 (1) 按圖13-4接妥電路，其中Vi為電源供應器之輸出電壓。 (2) 開關S打開，調整電源供應器為15V，即為Vi。 (3) 調可變電阻VR1，測得VO(min)和VO(max)，記錄於表12-4內。 (4) R3=3.3k(﹑R4=1k(，重作步驟(3)。 (5) R3=1k(﹑R4=3.3k(，重作步驟(3)。 (6) 開關S關閉，重作步驟(3)至(5)。 圖13-3 電晶體回授式串聯電壓調節器 圖13-4 電晶體回授式串聯電壓調節器實驗電路 三. 結果數據 表13-4 回授式串聯電壓調節器穩壓效果 VO(min) VO(max) VO(min) 理論值 VO(max) 理論值 R3=1k(