电路原理
三极管稳压电路是一种非常简单的电路,它使用稳压(齐纳)二极管作为参考电压,并使用晶体管作为电流放大器作为主要元件。由于其简单性,因此非常易于搭建。

一个简单的晶体管调节器将在电源电压Uin和负载电阻RL的变化下提供一个相对恒定的输出电压Uout,前提是Uin超过Uout一个足够的边际,并且晶体管的功率处理能力没有超过。
输出电压由以下公式给出:
Vout = UZ - UBE
稳压器的输出电压等于齐纳二极管的电压减去晶体管的基极-发射极电压,即UZ − UBE,其中UBE通常对于硅晶体管来说约为0.7 V。
假设由于外部负载减小导致输出电压下降,因为 UZ 不变,由基尔霍夫电压定律定律可知, UBE 会增加,这会进一步打开晶体管并提供更多电流以增加负载电压。反之,负载增大的情况,会导致电流UCE 电流减小以维持输出电压。
有人可能会抬杠说:极管导通之后,5V 会直接从 CE 到输出,为什么输出是 2.6V 呢?
三极管导通之后,E 点电压会升高,当升高到 Vbe<0.7V,三极管会关闭,IC 电流急剧下降,E 点的电压急剧下降,当 E 的电压下降到 Vbe=0.7V,此时三极管再次导通,E 点的电压往上升,当 Vbe<0.7V 时,三极管再次关闭,如此的循环,使得 E 点的电压会一直稳定在 2.6。
Rv为Zener二极管和晶体管提供偏置电流。当负载电流达到最大值时,二极管中的电流最小。电路设计师必须选择能够容忍在Rv上的最小电压,要考虑到这个电压要求越高,所需的输入电压Uin就越高,因此稳压器的效率就越低。另一方面,Rv值越小,二极管中的功耗就越高,稳压器的特性也就越差。
Rv由以下公式给出:

其中:
minVR是要保持在Rv上的最小电压,minID是要通过Zener二极管维持的最小电流,maxIL是最大设计负载电流,hFE是晶体管的前向电流增益(IC/IB)。
LTspice 仿真电路

波形图如下:

其中:
V(output)是输出电压。2.6V 左右。
V(n002)是三极管基极电压。3.3V 左右。
计算得知:
V(n002)- V(output)= 3.3V - 2.6V = 0.7V。
LTspice 默认没有 3.3V 稳压管,可以通过修改现有的稳压管模型实现自定义的 3.3V 稳压管,命令如下:
.MODEL PH_BZX84C3V3 D ( IS=7.035E-16 N=0.9809 BV=3.3 IBV=0.005 RS=0.3487 CJO=3.162E-10 VJ=0.6687 M=0.3164 FC=0.5 mfg=Philips type=zener )
如果需要仿真文件,可以加作者微信:jiyuyun18, 留言:三极管稳压电路。
干货
实际搭建的电路如下:

三极管使用 S8050, 其他器件和仿真电路一致。
波形图如下:

黄色的 CH1 是输入电压,情色色的 CH2 是输出电压,紫色的 CH3 是三极管基极电压。
输入电压-输出电压=4.99V-2.84V=2.15V。
基极电压-输出电压=3.47V-2.84V=0.63V。

