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电路分析:两个三极管搭建的24V转12V案例

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大家好,我是蜗牛兄,今天跟大家探讨一下技术群里一位小伙伴发出来的电路。


电路如下图所示:

图1  电路图

两个NPN三极管搭建的直流降压稳压电源(至于为什么能够稳压,可以参照我前面发的文章《这两个三极管是怎么做到恒流的?一起来分析一下》 )输入电压DC24V,经过三极管Q1本身承受一定的压降后,输出电压Vo。

这里要重点强调一下Q1和Q2的工作状态,它们都只能工作在放大状态,为什么呢?

这个电路的目的是降压,所以Q1不可能工作在饱和状态,否则Vo=Vin=24V,就起不到想要的效果。Q2也不可能工作在饱和状态。

电阻R3的作用是给稳压管D1提供一定的电流,让三极管Q2的基极电压一直处于5.6V的稳压状态。

电阻R2的作用是为三极管的基极提供一定的偏置电压。


小伙伴们提出如下问题:

问题1:为啥我算出来10.5V不对?

问题2:输出电压是多少?怎么算的?

问题3:把R2调大,输出电压为什么减小了呢?


咱们一 一解答:

问题1:为啥我算出来10.5V不对?

答:10.5V是怎么来的呢?很多朋友可能是这样算的:通过稳压管为5.6V电压,可以求出三极管Q2的基极电压为:

R4的电流可算出:

输出电压:

看起来好像没啥问题,但忽略了一点,把三极管Q2的基极电流给忽略了。

正确应该是:

所以,电阻R1和R4通过的电流实际上是不一样的。这种算法是不对的,所以10.5V的结果也是不对的。

图2  三极管Q2的基极电流


问题2:输出电压是多少?怎么算的?

答:为了便于描述,我将各支路进行了标号,如下图所示:

图3  为方便计算,将各支路编号

计算如下:

对于三极管Q2:

三极管Q2基极电压被钳位,所以其基极电压为:

......①

......②

......③

联立①②③得

......④


对于三极管Q1:

忽略三极管基极的电流(本身流过的电流较小)

利用Ic=β*Ib得:

假设放大倍数β=100,则:

......⑤

由于Q1的基极电压被三极管钳位,所以其基极电压为Vo+0.7V,

......⑥

......⑦

根据④和⑦相等,可以求出:


问题3:把R2调大,输出电压为什么减小了呢?

图4  Q1基极电流走向

如上图箭头所示,我的理解是:三极管Q1的基极电流是由主电流R2所在回路分流得来的,即:IR2=Ib(Q1)+I8,电阻R2越大,基极通过的电流就越小,放大倍数越小,三极管的CE等效电阻就越大,本身承受的压降越大,所以输出电压就会减小。反之增大。


咱们再来仿真一下,仿真结果也是11.6V。

图5  电路仿真

写在最后:

这个电路从24V降压到12V,压降比较大,工作效率低,我们一般不建议这样操作。这么大的压降,我们一般用DC-DC电源,如果负载对纹波要求比较高,我们一般在DC-DC后面再加一个三端稳压。

今天的分享就到这里,欢迎留言评论补充。


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来源:硬件笔记本
电源电路电子
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2023-05-11
最近编辑:1年前
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