電路分析：兩個三極管搭建的24V轉(zhuǎn)12V案例

今天跟大家探討一下技術(shù)群里一位小伙伴發(fā)出來的電路。

電路如下圖所示：

圖1 電路圖

兩個NPN三極管搭建的直流降壓穩(wěn)壓電源（至于為什么能夠穩(wěn)壓，可以參照我前面發(fā)的文章《這兩個三極管是怎么做到恒流的？一起來分析一下》 ）輸入電壓DC24V，經(jīng)過三極管Q1本身承受一定的壓降后，輸出電壓Vo。

這里要重點強調(diào)一下Q1和Q2的工作狀態(tài)，它們都只能工作在放大狀態(tài)，為什么呢？

這個電路的目的是降壓，所以Q1不可能工作在飽和狀態(tài)，否則Vo=Vin=24V，就起不到想要的效果。Q2也不可能工作在飽和狀態(tài)。

電阻R3的作用是給穩(wěn)壓管D1提供一定的電流，讓三極管Q2的基極電壓一直處于5.6V的穩(wěn)壓狀態(tài)。

電阻R2的作用是為三極管的基極提供一定的偏置電壓。

小伙伴們提出如下問題：

問題1：為啥我算出來10.5V不對？

問題2：輸出電壓是多少？怎么算的？

問題3：把R2調(diào)大，輸出電壓為什么減小了呢？

咱們來一 一解答：

問題1：為啥我算出來10.5V不對？

答：10.5V是怎么來的呢？很多朋友可能是這樣算的：通過穩(wěn)壓管為5.6V電壓，可以求出三極管Q2的基極電壓為：

R4的電流可算出：

輸出電壓：

看起來好像沒啥問題，但忽略了一點，把三極管Q2的基極電流給忽略了。

正確應(yīng)該是：

所以，電阻R1和R4通過的電流實際上是不一樣的。這種算法是不對的，所以10.5V的結(jié)果也是不對的。

圖2 三極管Q2的基極電流

問題2：輸出電壓是多少？怎么算的？

答：為了便于描述，我將各支路進行了標(biāo)號，如下圖所示：

圖3 為方便計算，將各支路編號

計算如下：

對于三極管Q2：

三極管Q2基極電壓被鉗位，所以其基極電壓為:

......①

......②

......③

聯(lián)立①②③得

......④

對于三極管Q1：

忽略三極管基極的電流（本身流過的電流較?。?/p>

利用Ic=β*Ib得：

假設(shè)放大倍數(shù)β=100，則：

......⑤

由于Q1的基極電壓被三極管鉗位，所以其基極電壓為Vo+0.7V，

......⑥

......⑦

根據(jù)④和⑦相等，可以求出：

問題3：把R2調(diào)大，輸出電壓為什么減小了呢？

圖4 Q1基極電流走向

如上圖箭頭所示，我的理解是：三極管Q1的基極電流是由主電流R2所在回路分流得來的，即：IR2=Ib(Q1)+I8，電阻R2越大，基極通過的電流就越小，放大倍數(shù)越小，三極管的CE等效電阻就越大，本身承受的壓降就越大，所以輸出電壓就會減小。反之增大。

咱們再來仿真一下，仿真結(jié)果也是11.6V。

圖5 電路仿真

寫在最后：

這個電路從24V降壓到12V，壓降比較大，工作效率低，我們一般不建議這樣操作。這么大的壓降，我們一般用DC-DC電源，如果負載對紋波要求比較高，我們一般在DC-DC后面再加一個三端穩(wěn)壓。