我們看圖1:
在圖1左圖中,我們可以看到電源部分由電源電動勢E和電源電阻r0組成。
當電源輸出電壓給負載內阻時,根據串聯電路電流處處相等的原理,我們很容易知道,必然有
創造。 我們稱U=IR為路邊電流。
圖1下圖稱為電源的伏安特性曲線。 我們聽說這條曲線看起來像是一條對角線。 左邊A點對應電壓為零的狀態,此時路端電流U=E; 左邊的B點對應于一定電壓I下的路端電流Ux,我們看到它比E點增加了一定的高度,雖然這個增長值是電源電阻上的壓降。
這是當前的來源。
如果電流源的電阻為零,則稱為理想電流源。 理想電流源輸出的路端電流值始終等于電源的電動勢,與輸出電壓無關。
我們看圖2:
圖2左圖是電壓源電路,下圖是電壓源的伏安特性曲線。 請注意電阻串聯和并聯電流的區別,電壓源具有很大的電阻,并且與電壓源電壓并聯。
如果電壓源的電阻無窮大,則該電壓源稱為理想電壓源。
了解了電流源和電壓源之后,我們再來看看實際的供電情況。
我們看圖3:
在圖3中,如果我們能夠手動調節內阻Rk,并將調節量與路端電流U的變化量聯系起來,我們就可以設計出一個真正的電流源。
我們來看圖4,看看最簡單的穩壓電源是如何工作的:
我們先看圖4中的電源部分:變壓器次級交流電流為U2,經過檢測檢測,電容C1兩端和三極管基極的電流Uc為1.2U2。
我們知道,檢測后獲得的電流不是很穩定,它會受到交流電源電流和輸出負載變化的影響。
在圖4中,我們看到晶閘管Dw,它形成穩定的電流Ub。
現在,我們關注晶體管 T。
我們知道晶體管發射極到柵極是正向三極管,晶閘管正向導通時晶閘管的電流為0.6V,所以晶體管發射極電流
。 由于 Ub 穩定,因此 Ue 實際上也是穩定的。 雖然Ue是輸出電流,但可以看出負載內阻Rfz兩端的電流實際上是穩定的。
現在我們看一下電源電流Uc、晶體管集電極電流Uce和負載電流Ufz之間的關系:
。
我們發現這里的Uce相當于電阻Rk上的電流:當輸出電壓Ie增大時,負載內阻Rfz上的電流趨于上升,因此Uce也呈現上升趨勢,因此Rfz上的電流減小。 相反,如果輸出電壓Ie降低,Uce也呈現減弱趨勢,從而提高Rfz上的電流。 參見圖 5:
圖5兩側是晶體管的特性曲線。 注意,曲線的每個分支,基極電壓Ic和集電極電流Uce之間的關系都是單調遞增的。 并且由于發射極電壓Ie約等于基極電壓Ic,因此我們可以得到上述判斷。
雖然,從原理上可以看出,只要穩壓晶閘管的電流穩定,晶體管的集電極電流Ub也穩定,晶體管的發射極電流Ue實際上也是穩定的。
熟悉模擬電子的人一定一眼就能看出,這個電路是晶體管共基極電路,也稱為射極跟隨器。 它的輸入位于柵極和基極之間電阻串聯和并聯電流的區別,輸出位于發射極和柵極之間。 它不具有電流放大功能,但具有電壓放大功能。 實際中通常用作穩壓電源的阻抗變換和調節管。
例子:
假設變壓器次級交流電流為12V,則檢測混頻后電容C1兩端的電流為
。 該電流是晶體管的基極電流Uc。
若晶閘管的穩態電流為9.6V,則三極管的集電極電流也為9.6V。
由于基極和發射極之間的壓降為0.6V,所以晶體管的發射極電流Ue為:
。 事實上,這個電流就是穩壓電路的輸出電流。
那么,晶體管基極和發射極之間的電流為:
。
5.4V的壓降相當于電阻Rk的壓降。 當輸出電壓變大時,Uce會下降,反之則減小,從而實現輸出電流的穩定。
受試者對電流源和普通電源之間的區別有疑問。 答案是:沒有區別。
現在,讓我們看看電壓源與普通電源有何不同。
我們已經知道,電壓源的輸出是電壓,而普通電源的輸出是電流源。 顯然,兩者不是一回事。 為此,我們首先可以推斷電壓源與普通電源無關。
電壓源的電路結構采用晶體管共柵電路實現。
在圖 7 中,我們看到左側的晶體管電路。 請注意,晶體管的集電極電流是恒定的。
例如圖中晶閘管的穩定電流為6V,則三極管的集電極電流為:
,可以看出柵極電流是恒定的。
我們知道三極管集電極到發射極的電流為0.6V,所以三極管發射極的電流為:
,也是一個常數。
我們知道,晶體管的基極電壓約等于發射極電壓,因此該恒流源的電壓Is為:
,可以看出這個電壓是恒定的。
這樣的恒流源有什么問題呢?很簡單,如果負載內阻Rc增大,那么
事實上,它也得到了加強。 一旦該電流接近電源電流,恒流源就會失效。
可見恒流源本質上是由電流源轉換而來。 這可以通過電路分析中的功率轉換估算清楚地看出。
我們看圖8:
恒流源中的晶體管按照共柵電路連接,其特點是曲線非常平坦,正好滿足恒流源的特性。
這篇文章的解釋到這里就結束了。