三極管穩(wěn)壓電路仿真分析設(shè)計(jì)方案，你值得收藏

1、穩(wěn)壓電路的原理

很多學(xué)者在自己設(shè)計(jì)穩(wěn)壓電路仿真設(shè)計(jì)方案的時(shí)候，都有很多自己的一套習(xí)慣，R3和Z1構(gòu)成簡單的穩(wěn)壓電路，當(dāng)VIN的電壓高于Z1的穩(wěn)壓值Vz時(shí)，Z1的負(fù)極被穩(wěn)壓在Vz;Z1的負(fù)極連接到三極管的基極，三極管發(fā)射極E是輸出，形成了一個(gè)射極跟隨器，也就是說，E極的電壓隨著B電壓變化而變化，BE之間有一個(gè)壓降，一般硅管0.7V左右，假設(shè)B極是6.7V，那E極就是6.7-0.7=6V，綜上可得VOUT=Vz-Vbe，可以根據(jù)VOUT來選擇合適的穩(wěn)壓管。

2、仿真分析

如下是用Tina-TI進(jìn)行的仿真實(shí)驗(yàn)，Z1是5.1V穩(wěn)壓管，限流電阻R1是1.25K，輸入V1=30V，仿真結(jié)果VF1=4.36V，我們發(fā)現(xiàn)這個(gè)電路是可以用的。那又有人會說了，三極管導(dǎo)通之后，30V會直接從CE到VF1，為什么輸出還是4.36V呢?

三極管導(dǎo)通之后，E點(diǎn)電壓會升高，當(dāng)升高到Vbe《0.7V，三極管會關(guān)閉，IC電流急劇下降，E點(diǎn)的電壓急劇下降，當(dāng)E的電壓下降到Vbe=0.7V，此時(shí)三極管再次導(dǎo)通，E點(diǎn)的電壓往上升，當(dāng)Vbe《0.7V時(shí)，三極管再次關(guān)閉，如此的循環(huán)，使得E點(diǎn)的電壓會一直穩(wěn)定在4.36V。

3、確定R1的阻值

如下是穩(wěn)壓二極管的特性曲線，結(jié)合圖形，更好的可以理解參數(shù)，穩(wěn)壓管的Breakdown區(qū)域是Izt~Izm，在這個(gè)范圍內(nèi)，穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓效果最佳。

從穩(wěn)壓管的SPEC中我們可以看到，Vz@Izt這個(gè)參數(shù)，指在Izt=20mA時(shí)，穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值Vz=5.1V，也就是說流過穩(wěn)壓管的電流在20mA以上，穩(wěn)壓效果最佳。

再看上面的仿真圖，忽略流入三極管基極的電流，那可以算出R1≤(30-5.1)/20mA=1.245K，但是R1的下限又是多少呢?

R1的下限取決于Izm，穩(wěn)壓管有一個(gè)參數(shù)耗散功率Pd，正常工作狀態(tài)穩(wěn)壓管不能超過這個(gè)值，因?yàn)榉€(wěn)壓值5.1V不變，所以流過穩(wěn)壓管的電流最大Izm=500/5.1=98mA，所以R1最小值為：(30V-5.1V)/98mA=0.25K

再次仿真，將R1改為2K，加在穩(wěn)壓管上的電流減小了，VF2變?yōu)?V，VF1變?yōu)?.26V，穩(wěn)壓效果沒有R1=1.25K好，驗(yàn)證了上面的理論。

4、電阻R1的功率

按照R1=1.25K，穩(wěn)壓管擊穿電流Izt=20mA計(jì)算，那加在R1上的功率為P=0.02*0.02*1250=0.5W，所以R1的功率需要0.5W以上，否則電阻可能會損壞。