基于晶體管的低壓差5V/12V穩(wěn)壓電路

本文介紹的晶體管低壓差穩(wěn)壓器電路原理可用于從3 V及以上獲得穩(wěn)定的輸出電壓，例如5 V、8 V、9 V、12 V等，壓差極低至0.1 V。

例如，如果采用建議的5 V LDO電路，即使輸入電源低至5.5 V，它仍將繼續(xù)產(chǎn)生恒定的1 V輸出。

優(yōu)于 78XX 調(diào)壓閥

對于標(biāo)準(zhǔn) 7805 穩(wěn)壓器，我們發(fā)現(xiàn)它們必須至少需要 7 V 才能產(chǎn)生精確的 5 V 輸出，依此類推。這意味著壓差電平為2 V，看起來非常高，不適合許多應(yīng)用。

下面解釋的LDO概念可以被認(rèn)為比流行的78XX穩(wěn)壓器（如7805、7812等）更好，因?yàn)樗鼈儾灰筝斎腚娫幢阮A(yù)期輸出電平高2 V，而是可以使用輸入2%以內(nèi)的輸出。

事實(shí)上，對于所有線性穩(wěn)壓器，如 78XX 或 LM317、338 等，輸入電源必須比固定穩(wěn)定輸出高 2 至 3 V。

設(shè)計5 V低壓差穩(wěn)壓器

注意：請在Q1基極和Q1集電極之間添加一個2K電阻

上圖顯示了一個簡單的低壓差5 V穩(wěn)壓器設(shè)計，即使輸入電源降至5.5 V以下，也能為您提供適當(dāng)?shù)? V穩(wěn)定電壓。

穩(wěn)壓器的工作原理其實(shí)很簡單，Q1和Q2組成一個簡單的高增益共發(fā)射極電源開關(guān)，允許電壓以低壓差從輸入傳遞到輸出。

Q3與齊納二極管和R2一起工作，就像一個基本的反饋網(wǎng)絡(luò)，將輸出調(diào)節(jié)到相當(dāng)于齊納二極管值的值（近似值）。

這也意味著，通過改變齊納電壓值，輸出電壓可以根據(jù)需要相應(yīng)地改變。這是該設(shè)計的另一個優(yōu)勢，因?yàn)樗褂脩裟軌蜃远x固定78XX IC無法提供的非標(biāo)準(zhǔn)輸出值

設(shè)計12 V低壓差穩(wěn)壓器

注意：請在Q1基極和Q1集電極之間添加一個2K電阻

如上一節(jié)所述，僅更改齊納值即可將輸出更改為所需的穩(wěn)定電平。在上述12 V LDO電路中，我們將齊納二極管替換為12 V齊納二極管，通過12.12 V至3 V輸入獲得20 V穩(wěn)壓輸出。

當(dāng)前規(guī)格。

這些LDO設(shè)計的電流輸出將取決于R1的值，以及Q1、Q2的電流處理能力。R1的指示值將允許最大200 mA，可以通過適當(dāng)降低R1的值將其增加到更高的安培。

為確保最佳性能，請確保 Q1 和 Q2 指定為高 hFE，至少為 50。此外，與Q1晶體管一起，Q2也必須是功率晶體管，因?yàn)樗诖诉^程中也可能有點(diǎn)熱。

短路保護(hù)

所解釋的低壓降電路的一個明顯缺點(diǎn)是缺乏短路保護(hù)，這通常是大多數(shù)普通固定穩(wěn)壓器的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)置功能。

不過，可以通過包括一個使用Q4和Rx的限流級來添加該功能，如下所示：

注意：請在Q1基極和Q1集電極之間添加一個2K電阻

當(dāng)電流增加超過預(yù)定限值時，Rx兩端的壓降變得足夠高，以開啟Q4，從而開始將Q2基極接地。這導(dǎo)致Q1、Q2導(dǎo)通受到高度限制，輸出電壓關(guān)斷，直到電流消耗恢復(fù)到正常水平。

具有軟啟動功能的低壓降晶體管穩(wěn)壓器

這款僅使用幾個晶體管的高增益穩(wěn)壓器具有優(yōu)于廣泛使用的多個發(fā)射極跟隨器變體的質(zhì)量。

該電路已在30瓦立體聲放大器中進(jìn)行了嘗試，該放大器嚴(yán)格要求高度穩(wěn)壓的電源和輸出電壓，只要電路最初上電，輸出電壓就可以緩慢而逐漸地從零伏爬升到最大值。

功率放大器的軟啟動計劃（約2秒）有助于2000 uF輸出電容充電，而不會觸發(fā)輸出晶體管內(nèi)的過多集電極電流。

正常穩(wěn)壓器輸出阻抗為 0.1 歐姆。輸出電壓由以下公式求解：

VO = VZ - VBE1。

輸出電壓的上升時間通過以下公式計算來計算：

T = RB。C1（1 -Vz/V ）。

許多數(shù)字設(shè)備需要為其電源預(yù)設(shè)開關(guān)順序。通過建立適當(dāng)?shù)腞B/C1值，可以固定電路輸出的上升時間，以提供該序列或延遲間隔。

可調(diào)LDO電路

如原理圖中所示，負(fù)載連接到串聯(lián)晶體管T4的集電極引腳。這表明這個特定的晶體管可能會硬接成飽和，導(dǎo)致發(fā)射極和集電極之間的電壓只是一個極小的飽和電壓。該特定電壓電平自然取決于電流規(guī)格和晶體管的類型。

零件清單

R1 = 1.2 歐姆

R2 = 10k

R3 = 470 歐姆

R4 = 1.2 k

R5 = 560 歐姆

R6 = 1.6 歐姆

P1 = 預(yù)設(shè) 500 歐姆

C1 = 10uF/25V

T1， T3 = BC557

T2 = BC547

T4 = BD438

LED = 紅色 20mA 5mm

在所討論的設(shè)計中，考慮到0.5 A的最佳電流，壓降可能很難達(dá)到0.2 V.再加上R6附近的壓降，這是限流所必需的。當(dāng)R0兩端約5.6 V時，T3開始導(dǎo)通并限制輸出電流。LED D1具有多種功能，它既可用作指示器，也可用作基準(zhǔn)電壓二極管，以便在T1的發(fā)射極上箝位5.1 V至6.1 V參考電平。

T1的基極驅(qū)動電流來自分壓器，分壓器涉及R4、P1和R5。關(guān)于基準(zhǔn)電壓電平和輸出電壓電平之間的差異，T1緩慢開始導(dǎo)通。

T2 也發(fā)生了完全相同的情況，它為 T4 提供了或多或少的基本驅(qū)動器。電容C1的功能是濾除輸出級。您可以輕松地將BD 438與其他流行品牌（例如BD136，BD138和BD140等）重新搭配。

話雖如此，這些晶體管可能具有相當(dāng)高的飽和電壓。需要注意的是，由于D1的工作方式類似于參考源，因此應(yīng)該是紅色LED，其他顏色的LED可能具有其他壓降規(guī)格。