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三極管+穩(wěn)壓二極管實(shí)現(xiàn)的穩(wěn)壓輸出電路中為什么需要恒流源?

硬件那點(diǎn)事兒 ? 來源:公眾號(hào):硬件那點(diǎn)事兒 ? 作者:公眾號(hào):硬件那點(diǎn) ? 2024-05-11 11:38 ? 次閱讀

Part 01

前言

在之前的文章中我們介紹了基于三極管+穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓輸出電路的器件選型,以及優(yōu)化電路,但是我們有時(shí)候會(huì)在某些電路中看到三極管+穩(wěn)壓二極管又會(huì)搭配恒流源使用,但是此恒流源又不是實(shí)現(xiàn)輸出負(fù)載電流恒流輸出,接下來我們就探討一下恒流源在此電路中的作用。

f3deb976-0f2f-11ef-b759-92fbcf53809c.png

Part 02

電路原理分析

下圖中紅線對(duì)應(yīng)的是穩(wěn)壓輸出的路徑,基于此我們可以計(jì)算出輸出電壓:

Vout=Vbe+Vz。

f4049470-0f2f-11ef-b759-92fbcf53809c.png

輸出電壓受兩個(gè)因素影響,一個(gè)是穩(wěn)壓二極管Vz的影響,一個(gè)是三極管T1 BE結(jié)壓降影響,尤其是三極管BE結(jié)壓降受溫度影響很大,基于三極管選擇型號(hào)的不同,會(huì)在BE結(jié)壓降會(huì)在0.2-1.1V左右變化,這就會(huì)導(dǎo)致輸出電壓也會(huì)有這么大的變化,而這還只是考慮了BE結(jié)壓降的影響,還沒有考慮穩(wěn)壓二極管Vz的波動(dòng),三極管的BE結(jié)是具有負(fù)溫度特性的,也就是溫度越高,BE結(jié)壓降越小,因此我們可以選擇一個(gè)具有正溫度特性的穩(wěn)壓二極管Z1,這樣三極管BE結(jié)壓降和穩(wěn)壓二極管Vz隨溫度變化可以互相抵消。

Part 03

恒流源作用分析

上一篇文章中恒流源IS1的位置是一個(gè)電阻,既然放個(gè)電阻就能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓輸出,方案成本也低,為什么還要放一個(gè)恒流源呢?原因是穩(wěn)壓二極管Vz受自身流過的電流I6變化的影響非常大,要想Vz穩(wěn)定,I6必須基本不變。

Iz=I6=I4+I5;

f423964a-0f2f-11ef-b759-92fbcf53809c.png

假定三極管的放大倍數(shù)為β:I4=I7/β;I5=VBE/R2;

I7=I1-I3=I1-I2/β,進(jìn)而可以得出

Iz=I6=(I1-I2/β)/β+VBE/R2;

由于β一般比較大,因此I2/β/β可以忽略不計(jì),因此:

Iz=I6≈I1/β+VBE/R2;

這樣穩(wěn)壓二極管的Iz變化很小,就實(shí)現(xiàn)了Vz波動(dòng)小的目的。

Part 04

總結(jié)

恒流源對(duì)三極管T2的集電極來說看起來像是非常高的負(fù)載阻抗,其實(shí)在很多電路中也是這樣,我們可以把恒流源看作是一個(gè)非常大的電阻,為電路實(shí)現(xiàn)偏置電流的同時(shí)又不會(huì)隨外部電壓的變化而變化。

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