電路圖如下所示,利用LT1014與2N2222構(gòu)成輸出電壓調(diào)節(jié)的閉環(huán)回路控制,其中LT1014是利用LTspice自帶的模型,也可以用其他型號(hào)的運(yùn)放。
工作原理分析:
R1、R2分壓電路采樣輸出電壓,與V4的2.5V參考電壓進(jìn)行比較,得到運(yùn)放的誤差信號(hào),這個(gè)誤差信號(hào)根據(jù)輸入電壓、輸出電壓的變動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié),使得運(yùn)放輸出不同電平的電壓,用來(lái)驅(qū)動(dòng)Q1,穩(wěn)定5V輸出電壓不變,其實(shí)就是一個(gè)負(fù)反饋過(guò)程。
下面試驗(yàn)一下,輸入電壓變化、輸出負(fù)載變化時(shí),輸出電壓的穩(wěn)定情況:
a. 輸入電壓變化
輸入仿真了5個(gè)電壓,分別為8V、13V、18V、23V、28V,輸出電壓波形可以從上圖看到,始終為穩(wěn)定的5V;
注:
多組數(shù)據(jù)仿真時(shí),可以使用. step param語(yǔ)句來(lái)實(shí)現(xiàn);另外,有兩種實(shí)現(xiàn)方式;
第1種:
.step param 變量名 最小范圍值 最大范圍值 每次仿真步進(jìn)值
也就是設(shè)定參數(shù)變化范圍的最小值、最大值,以及仿真時(shí)每次的步進(jìn)值。
第2種:
.step param 變量名 list 數(shù)值1 數(shù)值2 數(shù)值3.......
這種方法是把你需要仿真的變量數(shù)值寫出來(lái),如果仿真的數(shù)據(jù)比較多,那語(yǔ)句就會(huì)比較長(zhǎng)了。
這兩種方法,根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選用。
b. 輸出負(fù)載變化
負(fù)載電阻從10Ω變化到100Ω,輸出電壓的電平重合在一起,可以穩(wěn)住5V電壓。
電路中的2N2222也可以用MOSFET來(lái)替換,這個(gè)串聯(lián)三極管/MOSFET在電路中起到可變電阻的作用。
這個(gè)可變電阻作用可以這樣來(lái)分析,如果輸出電壓低于5V,U1增加輸出電壓,加大Q1的驅(qū)動(dòng)電平,降低Q1集電極-發(fā)射極之間的壓降,升高輸出電壓;反之,輸出電壓低于5V,是相反的過(guò)程。
使用三極管的話,需要給三極管的基極提供足夠的電流,存在驅(qū)動(dòng)損耗;MOSFET的靜態(tài)驅(qū)動(dòng)功率可以近似為零。
這個(gè)串聯(lián)線性穩(wěn)壓電路的缺點(diǎn)也很明顯,當(dāng)輸入電壓與輸出電壓相差比較大時(shí),串聯(lián)三極管/MOSFET會(huì)承受較大的壓降,導(dǎo)致承受較大的損耗。
輸入24V,輸出5V,三極管上承受19V壓降,并由此產(chǎn)生9.4561W的損耗。另外一個(gè)缺點(diǎn)是,最小輸入電壓不能小于三極管壓降加輸出電壓的和,否則不能穩(wěn)定輸出電壓。
輸入電壓在1V到5V之間變化,得到的輸出電壓低于5V
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