电路分析：两个三极管搭建的24V转12V案例

今天跟大家探讨一下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？

咱们来一 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，本身承受的压降就越大，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。