电路原理三极管稳压电路是一种非常简单的电路,它使用稳压(齐纳)二极管作为参考电压,并使用晶体管作为电流放大器作为主要元件。由于其简单性,因此非常易于搭建。
一个简单的晶体管调节器将在电源电压Uin和负载电阻RL的变化下提供一个相对恒定的输出电压Uout,前提是Uin超过Uout一个足够的边际,并且晶体管的功率处理能力没有超过。
输出电压由以下公式给出:
Vout=UZ-UBE
稳压器的输出电压等于齐纳二极管的电压减去晶体管的基极-发射极电压,即UZ−UBE,其中UBE通常对于硅晶体管来说约为0.7V。
有人可能会抬杠说:极管导通之后,5V会直接从CE到输出,为什么输出是2.6V呢?
三极管导通之后,E点电压会升高,当升高到,三极管会关闭,IC电流急剧下降,E点的电压急剧下降,当E的电压下降到Vbe=0.7V,此时三极管再次导通,E点的电压往上升,当时,三极管再次关闭,如此的循环,使得E点的电压会一直稳定在2.6。
Rv为Zener二极管和晶体管提供偏置电流。当负载电流达到最大值时,二极管中的电流最小。电路设计师必须选择能够容忍在Rv上的最小电压,要考虑到这个电压要求越高,所需的输入电压Uin就越高,因此稳压器的效率就越低。另一方面,Rv值越小,二极管中的功耗就越高,稳压器的特性也就越差。
Rv由以下公式给出:
其中:
minVR是要保持在Rv上的最小电压,minID是要通过Zener二极管维持的最小电流,maxIL是最大设计负载电流,hFE是晶体管的前向电流增益(IC/IB)。
LTspice仿真电路波形图如下:
其中:
V(output)是输出电压。2.6V左右。
V(n002)是三极管基极电压。3.3V左右。
计算得知:
V(n002)-V(output)=3.3=0.7V。
LTspice默认没有3.3V稳压管,可以通过修改现有的稳压管模型实现自定义的3.3V稳压管,命令如下:
.MODELPH_BZX84C3V3D(IS=7.035E-16N=0.9809BV=3.3IBV=0.005RS=0.3487CJO=3.162E-10VJ=0.6687M=0.3164FC=0.5mfg=Philipstype=zener)
如果需要仿真文件,可以加作者,留言:三极管稳压电路。
干货实际搭建的电路如下:
三极管使用S8050,其他器件和仿真电路一致。
波形图如下:
黄色的CH1是输入电压,情色色的CH2是输出电压,紫色的CH3是三极管基极电压。
输入电压-输出电压=4.99=2.15V。
基极电压-输出电压=3.47=0.63V。