稳压器，电路，类型，工作原理，设计，应用

电压调节器是用来自动“调节”电压水平的。它基本上是将输入电压降低到所需的水平，并在供电期间保持在相同的水平。这确保了当负载被施加时，电压不会下降。

因此，使用电压调节器有两个原因:-

调节或改变电路的输出电压。
无论电源电压或负载电流如何变化，都能使输出电压保持在所需的值。

要知道更多关于这个主题的基础知识，你也可以参考稳压电源．

电压稳压器在计算机，交流发电机，发电厂的电路是用来控制电厂的输出。电压调节器可分为机电式或电子式。它也可以分类为交流调节器或直流调节器。

电子电压调节器

所有电子电压调节器将有一个稳定的电压参考源，由反向击穿电压操作二极管提供，称为齐纳二极管。使用电压调节器的主要原因是保持一个恒定的直流输出电压。它还可以屏蔽滤波器无法屏蔽的交流纹波电压。一个好的电压调节器可能还包括额外的保护电路，如短路，限流电路，热关闭和过电压保护。

电子电压稳压器是由下列三个或三个稳压器的任何组合设计的。

1.齐纳控制晶体管电压调节器

齐纳控制电压稳压器是使用时，调节电源的效率变得非常低，由于高电流。有两种齐纳控制晶体管稳压器。

齐纳控制晶体管系列电压调节器

这种电路也称为发射极跟随器电压调节器。之所以这样叫，是因为所使用的晶体管连接在发射极跟随器的结构中。该电路由一个npn晶体管和一个齐纳二极管组成。如图所示，晶体管的集电极和发射极与负载是串联的。因此，这个调节器有名字系列在里面。所用的晶体管是串联晶体管。

整流器的输出经过过滤，然后给输入端子和调节的输出电压Vload是通过负载电阻Rload获得。参考电压由齐纳二极管提供，晶体管作为可变电阻，其电阻随基极电流的工作条件而变化。

这种稳压器工作背后的主要原理是电源或输入电压的大部分变化出现在晶体管上，因此输出电压趋向于保持恒定。

输出电压可以写成

Vout = Vzener - Vbe

晶体管基极电压Vbase和齐纳二极管电压Vzener相等，因此Vbase的值几乎保持不变。

操作

当输入电源电压Vin增加时，输出电压Vload也增加。当齐纳电压Vzener不变时，Vload的增加将导致晶体管基极发射极电压Vbe的电压降低。Vbe的降低导致传导水平的降低，这将进一步增加晶体管集电极-发射极电阻，从而导致晶体管集电极-发射极电压的增加，所有这些都导致输出电压Vout降低。因此，输出电压保持不变。当输入电源电压降低时，其操作类似。

下一个条件是输出负载变化对输出电压的影响。我们考虑一种情况，在这种情况下，电流随着负载电阻Rload的减小而增加。这导致输出电压的降低，从而导致晶体管基极发射极电压增加。这导致集电极发射极电阻值由于晶体管传导水平的增加而降低。这导致输入电流略有增加，从而补偿了负载电阻Rload的下降。

该电路的最大优点是齐纳电流的变化减少了一个β因子，从而大大减少了齐纳效应，获得了更稳定的输出。

该系列稳压器的输出电压为Vout = Vzener - Vbe。电路的负载电流将是晶体管能通过的最大发射极电流。对于像2N3055这样的普通晶体管，负载电流可以高达15A。如果负载电流为零或没有值，那么从电源中提取的电流可以写成Izener + Ic(min)。这样一个发射极跟随电压调节器比一个正常的齐纳调节器更有效。只有一个电阻和一个齐纳二极管的正常齐纳稳压器必须提供晶体管的基极电流。

限制

以下列出的限制证明了使用本系列电压调节器只适合低输出电压。

随着室温的升高，Vbe和Vzener有降低的趋势。因此，输出电压不能保持恒定。这将进一步增加晶体管基极发射极电压，从而增加负载。
在电路中没有改变输出电压的选项。
由于只有一个晶体管提供了小的放大过程，电路不能提供良好的调节在大电流。
与其他稳压器相比，该稳压器对输入变化的调节和纹波抑制能力较差。
通管的功耗很大，因为它等于Vcc Ic，几乎所有的变化都出现在Vce，负载电流近似等于集电极电流。因此，对于大负载电流通过晶体管必须耗散大量的功率，因此，变得热。

齐纳控制晶体管并联稳压器

下图显示了一个分流电压调节器的电路图。该电路由NPN晶体管和齐纳二极管以及与输入电源串联的串联电阻r系列组成。齐纳二极管连接在基极和晶体管的集电极上，后者连接在输出端。

操作

由于串联电阻r串联有电压降，非稳压电压也随之降低。电压降的大小取决于提供给负载的电流。负载上的电压值取决于齐纳二极管和晶体管基极发射极电压Vbe。

因此输出电压可表示为

Vout = Vzener + Vbe = Vin - i.r系列

当Vzener和Vbe的值接近恒定时，输出几乎保持恒定。这个条件在下面解释。

当电源电压增加时，晶体管的输出电压和基极射极电压增加，从而增加基极电流Ibase，从而导致集电极电流Icoll (Icoll = β.Ibase)增加。

因此，电源电压增加导致电源电流增加，反过来导致串联电阻r系列的电压下降，从而降低输出电压。这种降低将足以补偿输出电压的初始增加。因此，输出几乎保持不变。如果电源电压降低，上述工作将反向进行。

当负载电阻Rload降低时，由于通过底座和集电极Ibase和Icoll的电流减少，负载电流ilload增加。因此，在r系列上不会有任何电压降，输入电流保持恒定。因此，输出电压将保持恒定，并将是电源电压和串联电阻的压降之差。如果负载电阻增加，则发生相反的情况。

限制

串联电阻造成巨大的功率损失。

1.通过晶体管的供应电流比通过负载的电流要多。

2.电路可能存在过电压事故方面的问题。

2.分立晶体管稳压器

分立晶体管稳压器可分为两种。下面将对此进行解释。这两个电路能够产生一个稳压输出直流电压，即使输入电压变化或连接到输出端子的负载发生变化，该稳压输出直流电压也被稳压或保持在预定值。

离散型晶体管系列电压调节器

下面给出了离散型晶体管稳压器的框图。一个控制元件被放置来收集非调节输入，控制输入电压的大小并将其传递给输出。输出电压然后反馈到采样电路，然后与参考电压进行比较，再返回到输出。

因此，如果输出电压倾向于增加，比较电路提供一个控制信号，使控制元件通过采样电路并比较输出电压，从而保持一个恒定和稳定的输出电压，从而降低输出电压的幅度。

假设输出电压趋于下降，比较电路提供一个控制信号，使串联控制元件增加输出电压的幅度，从而保持稳定。

分立晶体管并联稳压器

下面给出了一个分立晶体管并联稳压器的框图。顾名思义，电压调节是通过将电流分流离开负载来实现的。控制元件分流一部分由于给负载的输入非稳压电压而产生的电流。因此电压在整个负载中被调节。由于负载的变化,如果有输出电压的变化,它将被给予纠正反馈信号与参考电压的比较器电路,输出控制信号去控制元件正确信号分路电流所需的大小从负载。

如果输出电压增加，分流电流增加，从而产生更少的负载电流，并保持一个稳压输出电压。如果输出电压降低，分流电流减少，从而产生更多的负载电流，并保持稳定的输出电压。在这两种情况下，采样电路、比较电路和控制元件都起着重要的作用。

晶体管稳压器的局限性

从稳压器获得的稳定输出电压限制在(30-40)伏特的电压范围内。这是因为晶体管的最大集电极-发射极电压值很小(50伏)。这就限制了晶体管电源的使用。

3.机电调节器

顾名思义，它是一种结合了电气和机械特性的调节器。电压调节过程是由线圈感测线作为电磁铁来进行的。根据通过螺线管的电流产生磁场。这个磁场吸引一个移动的铁芯材料，这个铁芯材料与弹簧张力或万有引力相连接。当电压增加时，电流增强了磁场，因此磁芯被吸引向螺线管。磁铁被物理地连接到机械开关上。当电压降低时，铁芯产生的磁场减小，因此弹簧张力使铁芯收缩。这样就关闭了机械开关，让能量流动起来。

如果机械调节器的设计对微小的电压变化敏感，一个选择开关可以添加到螺线管的范围内的电阻或变压器绕组，以逐步提高输出电压的上升和下降，或旋转移动线圈交流调节器的位置。

在早期的汽车中，发电机和交流发电机包含机械调节器。在这些过程的监管机构是由两个或三个继电器和各种电阻建立发电机输出略多于6或12伏特,这个过程是独立的rpm引擎或负载变化对汽车的电气系统。继电器用于进行脉宽调制，以调节发电机的输出和控制通过发电机的励磁电流。

用于直流发电机的调节器在发电机不工作时将断开与发电机的连接，以防止电力从电池反向流向发电机。否则它就会像马达一样工作。

4.自动电压调节器(AVR)

这种主动系统调节器主要用于调节船舶、石油钻井平台、大型建筑等大型发电机的电压输出。AVR电路复杂，由所有有源元件和无源元件以及微控制器组成。AVR的基本原理与普通电压调节器相同。发电机励磁机的输入电压由AVR控制，当发电机电压升高或降低时，发电机输出电压自动升高或降低。将会有一个预定的设定点，在这个设定点上，AVR将每毫秒传递到励磁机的电压量进行排序。这样输出电压就被调节了。当只有一个AVR来调节并联的多台发电机时，同样的操作变得更加复杂。

5.恒压变压器(CVT)

在某些情况下，无级变速器也用作电压调节器。无级变速器由一个高压谐振绕组和一个电容器组成，该电容器为任何类型的输入变化电流产生一个稳压输出电压。像普通变压器一样，无级变速器有一个主变压器和一个备用变压器。初级在磁分流器的一侧，次级在与调谐线圈电路相反的一侧。调节是由次级线圈的磁饱和来维持的。了解更多关于无级变速器检查我们的文章-恒压变压器．

电压调节器的一些应用

用于所有电子设备的电源，以调节电压，避免设备损坏
与内燃机交流发电机配合使用，调节交流发电机出力。
用于电子电路中提供精确数量的电压

注意:电压调节器不同于电压稳定器。稳压器被用来降低电压到所需的水平，而稳压器“稳定”电压。稳压器主要用于直流，而稳定器主要用于交流。稳定器保持电压不过高或过低，以免损坏连接到它的设备，如电视或冰箱。