串聯(lián)線性穩(wěn)壓電路的工作原理分析

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