3.2 调整管的选取与静态工作点的设置
调整管VQ1和VQ2主要参数:(1)反向电压VCEO不小于Vin的2 倍的裕量;(2)最大允许电流ICM,不小于输出电流I0的2倍的裕量;(3)耗散功率PCM应在功率损耗的安全区内;通常为了安全可靠,参数应按照实际值的几倍选取。设置适当的静态工作点(即确定基极静态电流Ih,发射极电流Ie,集电极一发射极静态电压Uce),可以在保证输出稳定精度的同时使调整管的损耗最小。合适的静态工作点首先要求调整管工作在放大状态,其次要满足电网和负载波动情况下,Ib、Ie、UCC尽量小,以减少损耗。设置静态工作点要选择合适的驱动管VQ1和偏置电阻R8、R9。VQ1的静态工作点为:
式中,Irg为运放的控制输出信号,Vin为电源电压,Vcc为5 V输出电压,RL为额定负载200Ω,VD是二极管导通电压0.7V。
由式(3)和(4)可以确定VQ2的参数,然后,计算电阻R9:
使用放大倍数β1、β2在30-80之间的调整管,放大倍数较大的调整管消耗功率较小,但稳定性降低,这里选取β为50,设计供电电源在5.2~9 V之间波动,为了防止电源电压高时烧毁调整管VQ2,加约1 kΩ的电阻R8以限流保护。
3.3 过流保护电路的设计
图3中,电阻Ri与三极管VQ3组成过流保护环节。输出电流过大时,取样电阻Ri上的电压大于0.7 V,VQ3导通,迫使调整管基极电压Vbe降低,直到关闭电源输出。R4=0.7/kIC。其中,LC为输出电流,K为最大过流系数,通常取值约1.5。 R7=(Vcc-Uce3)/Ie3≈Vrg/Ic3,限制Ic3不宜过大,以免VQ3过流损坏。
4 试验
图4为设计的一个直流稳压电源模块,输入电源为直流5~9 V的蓄电池组;分别对设计电路进行电源特性和负载特性试验,其中负载特性试验以输入的6.5 V蓄电池模拟实际使用工作环境。图5为其试验记录结果。输出纹波试验数据,当电源输入电压为5-11 V,输出纹波为5~8 mV。
5 结束语
通过分析与试验可看出,该直流电源稳压模块具有稳压精度高、负载特性好等特点,且电路简单,另外可利用接口P0监测实际电源,此电路已投入生产,通过实践检验该电路设计性能可靠,耗电少,可很好满足单电源供电应用情况。