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电源小贴士:教你用分立组件规划稳健低成本的串联线性稳压器
发表时间: 2025-03-12 23:58:13 来源:爱游戏官网平台
有些运用需求宽松的输出调理功用和不到20mA的电流。对这样的运用来说,选用分立组件打造的是一种低成本高效益的解决方案(图1)。而关于具有严厉的输出调理功用并需求更大电流的运用,则可运用高性能的低压差
有两个与图1所示电路相关的规划应战。第一个应战是要调理输出电压,第二个应战是要在短路事情中安然无恙。在这篇文章中,笔者将评论如何用分立组件规划稳健的线性稳压器。
NPN双极型晶体管Q1是最重要的组件。笔者首要挑选了这种器材。该晶体管应契合下列要求:
集电极至发射极和基极至发射极的击穿电压应超越最高输入电压Vin_max。
除了这两项根底要求之外,运用具有备选封装的组件也是一个好主意。当涉及到功耗时,具有这种灵活性将会简化今后的规划进程。笔者为这种运用挑选了具有备选封装和不同额定功率的NPN晶体管。
输出电压等于反向齐纳电压VZ减去该晶体管基极至发射极电压VBE。因而,最低反向齐纳电压应契合下述要求(方程式1):
关于这种运用,笔者选用的一个测验条件是IZT = 1mA,并挑选了一个具有以下特性的齐纳二极管:
电阻器RB可为齐纳二极管和晶体管基极供给电流。在运转条件下,它应供给满意的电流。齐纳二极管反向电流IZ应大于1mA,正如笔者在“齐纳二极管Dz的挑选”部分所评论的。方程式2可预算出运转所需的最大基极电流:
当负载电流为零时,输出电压到达最大值。当1mA IZT 5mA时,VZ最大值为3.8。VBE(on)应大于0.1V,这样该稳压器的输出就能契合规范要求。此外,笔者还添加了一个虚拟负载电阻器,以便在无负载条件下罗致集电极电流。
图3所示电路的输出对地短路将产生较大的集电极电流。一项PSPICE仿真依据成果得出,集电极电流可高达190mA,见图4。
为了约束短路电流,笔者添加了一个电阻器RC(从VIN到晶体管Q1的集电极),如图5所示。
电阻器RC将会满意输出调理要求,并能在短路事情中耗散功率。笔者可计算出RC的值:
VCE_Test是图1中所用的集电极-发射极电压。笔者为RC挑选了一个5%容差的电阻器。选用方程式5,RC应小于271。运用这个估量值,在短路事情中方程式6可计算出最坏状况下的RC功耗:
该功耗约为0.56W。笔者挑选了一个1W、270的功率电阻器。关于RC短路功耗更高的运用,您可把多个电阻器串联以分管功耗。
就电阻器RC而言,在具有最大输入的短路事情中会产生最坏状况下的功耗。选用方程式6,可计算出最大功耗为0.59W。
就晶体管Q1而言,由于有限流电阻器RC,所以在短路事情中不可能会产生最坏状况下的功耗。在正常运转期间Q1的功耗是集电极电流的函数,如方程式7所示:
因而,Q1的最大功耗为(VIN_max VO_min)2/(4×RC)。在本示例中,它是110mW。笔者挑选了一种额定功率为350mW、选用SOT23封装的小外形晶体管。
至于RB的最大功耗,在具有最大输入的短路事情中会产生最坏的状况。跨RB的电压等于输入电压减去VBE(sat)。最大功耗估量为38mW。