利用三極管和穩(wěn)壓管可以構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)壓保護(hù)電路，這個(gè)電路經(jīng)常用來作過壓保護(hù)。
先來看一下下面電路穩(wěn)壓的原理
R3 和 Z1 構(gòu)成簡單的穩(wěn)壓電路，當(dāng) VIN 的電壓高于 Z1 的穩(wěn)壓值 Vz 時(shí)，Z1 的負(fù)極被穩(wěn)壓在 Vz。
Z1 的負(fù)極連接到三極管的基極，三極管發(fā)射極 E 是輸出，形成了一個(gè)射極跟隨器，也就是說，E 極的電壓隨著 B 電壓變化而變化，但 BE 之間有一個(gè)壓降，一般硅管 0.7V 左右，假設(shè) B 極是 6.7V，那 E 極就是 6.7-0.7=6V，所以就有一個(gè)公式 VOUT=Vz-Vbe，可以根據(jù) VOUT 來選擇合適的穩(wěn)壓管。
如下用 Tina-TI 進(jìn)行仿真驗(yàn)證
Z1 是 5.1V 穩(wěn)壓管，限流電阻 R1 是 1.25K，輸入 V1=30V，仿真結(jié)果 VF1=4.14V，我們發(fā)現(xiàn)這個(gè)電路是可以用的。那又有人會(huì)說了，三極管導(dǎo)通之后，30V 會(huì)直接從 CE 到 VF1，為什么輸出還是 4.14V 呢？
三極管導(dǎo)通之后，E 點(diǎn)電壓會(huì)升高，當(dāng)升高到 Vbe<0.7V，三極管會(huì)關(guān)閉，IC 電流急劇下降，E 點(diǎn)的電壓急劇下降，當(dāng) E 的電壓下降到 Vbe=0.7V，此時(shí)三極管再次導(dǎo)通，E 點(diǎn)的電壓往上升，當(dāng) Vbe<0.7V 時(shí)，三極管再次關(guān)閉，如此的循環(huán)，使得 E 點(diǎn)的電壓會(huì)一直穩(wěn)定在 4.14V。
R1 的阻值如何確定呢？
如下是穩(wěn)壓二極管的特性曲線，結(jié)合圖形，更好的可以理解參數(shù)，穩(wěn)壓管的 Breakdown 區(qū)域是 Izt~Izm，在這個(gè)范圍內(nèi)，穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓效果最佳。
從穩(wěn)壓管的 SPEC 中我們可以看到，Vz@Izt 這個(gè)參數(shù)，指在 Izt=20mA 時(shí)，穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值 Vz=5.1V，也就是說流過穩(wěn)壓管的電流在 20mA 以上，穩(wěn)壓效果最佳。
再看上面的仿真圖，忽略流入三極管基極的電流，那可以算出：
R1≤(30-5.1)/20mA=1.245K
但是 R1 的下限又是多少呢？
R1 的下限取決于 Izm，穩(wěn)壓管有一個(gè)參數(shù)耗散功率 Pd，正常工作狀態(tài)穩(wěn)壓管不能超過這個(gè)值，因?yàn)榉€(wěn)壓值 5.1V 不變，所以流過穩(wěn)壓管的電流最大 Izm=500/5.1=98mA，所以 R1 最小值為：(30V-5.1V)/98mA=0.25K
再次仿真，將 R1 改為 2K，加在穩(wěn)壓管上的電流減小了，VF2 變?yōu)?4.68V，VF1 變?yōu)?3.99V，穩(wěn)壓效果沒有 R1=1.25K 好，驗(yàn)證了上面的理論。
電阻 R1 的功率怎么算呢？
按照 R1=1.25K，穩(wěn)壓管擊穿電流 Izt=20mA 計(jì)算，那加在 R1 上的功率為：
P=0.02*0.02*1250=0.5W
所以 R1 的功率需要 0.5W 以上，否則電阻可能會(huì)損壞。
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