稳压电路的串联电阻值计算

只看该作者 · 2018-5-28 11:28

【不懂就问】
题目描述如图
另外，书上说经过电阻R流经Vz的电流叫做“泻放电流”，怎么理解？
谢谢

1万 · 2018-5-28 17:05

它不应叫泄放电流，它主要供给稳压管一个合适的电流，并保证满足负载需要。
当然，当负载完全开路时，它可以将前面未稳电源的储能放至Ⅴz以下。也许是指这个。

只看该作者 · 2018-5-29 10:17

首先你要理解稳压二极管工作本身就需要一个电流，根据厂家不同质量不同，这个电流也不同，国产的可以达到1mA左右，Vishay的可以到50uA，这个电流再加上负载电流除以放大倍数就是Ib。这个就是流过电阻的电流了。如果做题，没意义，如果是实际设计告诉你R取15K~22K即可

2万 · 2018-5-29 10:31

R的计算：
1、三极管最大基极电流，根据：最大输出电流，以及三极管的最小放大倍数，计算
2、稳压管最小稳定电压范围的电流
以上2个相加，再根据最小输入电压，计算R

只看该作者 · 2018-6-27 15:47

woshidasha 发表于 2018-5-29 10:17
首先你要理解稳压二极管工作本身就需要一个电流，根据厂家不同质量不同，这个电流也不同，国产的可以达到1m ...

非常谢谢你的回答，学习了
对于这样的，含有三极管的电路
我有个地方总是分析不清楚
电路开始工作时，电流从Vin出来，到Vout之间，电流的流向是怎样的？
就是分几路，每路依次流过哪些器件
比如此图中，从Vin出来，有R的一条支路，又有一条Q1的支路，不知道电流流向了
谢谢分析

只看该作者 · 2018-6-27 19:17

【示例性稳压电路元件参数计算】
电路指标
输入电压：10V～16V
输出电压：6V
输出电流：50mA

调整三极管Q1
Vcemax = 16V - 6V = 10V
Ic = 50mA
Pdmax = 10V × 50mA = 500mW

选择：
Vceo ≥ 2 × 10V = 20V （50% 降额）
Ic ≥ 2 × 50 mA = 100 mA （50% 降额）
Pd ≥ 2 × 500 mW = 1000 mW （50% 降额）
如安森美的 2SC4027

EN2262-D.PDF (302.61 KB)

查看数据手册第四页的安全工作范围（SOA）

三极管在室温下，无需额外散热器能安全工作。

确定基极电流 Ib：
从数据手册第三页的输出特性曲线上

可以看到基极电流工作时的范围大致在 2.20mA～3.50 mA。

同样从数据手册第三页的输入特性曲线上

可以看到基极、发射极间压降工作时的范围大致在 0.55V～0.75V。

稳压二极管 Dz
稳压值 Vz = (0.55V + 0.75V) / 2 + 6V = 6.65V
稳压管的工作电流没有特别的约束。
可以考虑功耗最小的稳压管，如安森美（原仙童）的 MM3Z6V8E

MM3Z9V1BCN-D.pdf (429.18 KB)

从数据手册第四页的稳压特性曲线（图4）上

选择稳压值比较稳定的工作电流范围：2mA～4mA。

串联电阻 R
在输入电压为 10V 时：
Ib = 3.5mA
Iz = 2.0mA
Vz = 6.80V
R = (10V - 6.80V) / (3.5mA + 2.0mA) = 0.582K

在输入电压为 16V 时：
Ib = 2.2mA
Iz = 4.0mA
Vz = 6.81V
R = (16V - 6.81V) / (2.2mA + 4.0mA) = 1.482K

取个平均值：
R = (0.582K + 1.482K) / 2 = 1.032K
选 1K 电阻。

设计验证
最后根据选定的元件及其参数验证计算电路的工作参数，
确保电路能满足要求 —— 留给 LZ 了。

只看该作者 · 2018-6-27 19:28

本帖最后由 Jack315 于 2018-6-28 18:22 编辑

楼上三极管基极电流标错，对应了 Ic = 0.5 A 了……

改看数据手册第三页的放大倍数 Hfe ：范围大致在 150～250 之间
Ib = 50mA / (150~250) = 200uA～330uA

Iz 可选 1mA 甚至更低……

供 LZ 参考：

只看该作者 · 2018-6-28 08:20

Jack315 发表于 2018-6-27 19:28
楼上三极管基极电流标错，对应了 Ic = 0.5 mA 了……

改看数据手册第三页的放大倍数 Hfe ：范围大致在 150 ...

哇，好惊喜，谢谢你的技术支持
在我的这个电路图中，你在最后也用红色符号标记过了
有点疑问，希望解答
【1】电路刚开始工作时，电流从Vin出来后，因为Q1没有导通，所以开始时全部电流流过R？
【2】经过R后形成的电流，一路形成基极电流开通Q1，一路提供VZ的工作电流？
【3】一旦Q1导通后，从Vin出来的全部电流不就都流过Q1了吗，没有再经过R了，那么Vz还如何保持工作，稳定钳位住B点的电位？
【4】没有分析电流流过电容的情况，是不是因为电容隔直通交的原因？
谢谢

只看该作者 · 2018-6-28 08:33

什么叫齐纳电压，是齐纳击穿的电压么

只看该作者 · 2018-6-28 08:42

guagua27 发表于 2018-6-28 08:33
什么叫齐纳电压，是齐纳击穿的电压么

是的早上好

只看该作者 · 2018-6-28 16:06

Jack315 发表于 2018-6-27 19:17
【示例性稳压电路元件参数计算】
电路指标
输入电压：10V～16V

写了这么详细这么多，先非常感谢
我就此还有几点不懂，请解答，多谢

【1】既然之前已经算出Vceo＞20V，Ic＞100mA，Pd＞1W这些参数来选择三极管，
那么在选用安森美2SC4027这款三极管时，看到它的datasheet中说，Vceo，Ic，Pd这些参数远远大于之前计算的值，为什么要选择余量这么大的一款三极管呢？

【2】在确定基极电流工作时的范围这一步骤时，就是右上角编号为2SC4027的两张图，自己没有看懂这个图，横轴是CE间电压，纵轴是Ic电流，那么中间画的这么多条弯曲线怎么用的？我看到线上的数值比纵轴最小分度还要小

谢谢

只看该作者 · 2018-6-28 18:03

shaorc 发表于 2018-6-28 08:20
哇，好惊喜，谢谢你的技术支持
在我的这个电路图中，你在最后也用红色符号标记过了
有点疑问，希望解答

建议 LZ 用个 SPICE 仿真一下，
对电路的工作原理会有更好的理解。

Q1 开通后，Vin 相当于给两个并联的电阻（负载）供电。
稳压管回路可以持续正常工作。

电容的作用主要在上电开始时起作用。由于电容上的压降不能突变，
因此上电时稳压管和输出电压都是缓慢上升的。避免了电压的冲击。

只看该作者 · 2018-6-28 18:15

shaorc 发表于 2018-6-28 16:06
写了这么详细这么多，先非常感谢
我就此还有几点不懂，请解答，多谢

【1】选择三极管时，可以选用任何一款满足要求的管子。
这里只是举个例子，说明计算方法。
实际工作中，元件的选择除了技术上的约束条件外，
还有其它方面的约束，比如生产厂商……等。
如果有几款元件都符合所有的约束条件，
选择价格便宜、供货时间短的元件……

【2】这是三极管的输出特性曲线，
每条曲线对应一个基极电流（图上标的数字）。
两张图分别对应低压（0V～5V）和高压（0V～50V）的特性。
找一本模拟电路的教材，再复习一下。

只看该作者 · 2018-6-28 21:47

Jack315 发表于 2018-6-28 18:15
【1】选择三极管时，可以选用任何一款满足要求的管子。
这里只是举个例子，说明计算方法。
实际工作中， ...

我问题让你见笑了，恩，我明白了，谢谢，自己也多复习去

只看该作者 · 2018-6-28 21:52

Jack315 发表于 2018-6-28 18:03
建议 LZ 用个 SPICE 仿真一下，
对电路的工作原理会有更好的理解。

谢谢你的仿真建议，我去试试
现在还要问你两个问题，呵呵
【1】Q1导通后，Vin给两个并联的电阻供电，这两个电阻一个是图中的R，另外一个就是Q1的CE极之间的电阻吧？

【2】稳压二极管回路是指Vin到R到Vz到GND这个回路吗？

只看该作者 · 2018-6-28 22:14

shaorc 发表于 2018-6-28 21:52
谢谢你的仿真建议，我去试试
现在还要问你两个问题，呵呵
【1】Q1导通后，Vin给两个并联的电阻供电，这两 ...

Q1 导通后，从 Vin 这个节点看主要有两个回路：
1. Vin -> Q1C -> Q1E -> 负载 -> GND
2. Vin -> R -> Dz -> GND

PS. 这个电路实际上就是射极跟随器。
在 Vin 和 Q1 集电极之间可以串接诸如电阻、（稳压）二极管……等，
这样可以降低对 Q1 的功耗要求。

从效率角度看，DC-DC 稳压器是首选。不过这是题外话了。
如果 LZ 的设计是实际工作上的课题，应考虑这个选项。

只看该作者 · 2018-6-29 09:39

Jack315 发表于 2018-6-28 22:14
Q1 导通后，从 Vin 这个节点看主要有两个回路：
1. Vin -> Q1C -> Q1E -> 负载 -> GND
2. Vin -> R -> Dz ...

额，这么多啊，有点乱了，我捋一下，谢谢

只看该作者 · 2018-6-29 09:51

Jack315 发表于 2018-6-27 19:17
【示例性稳压电路元件参数计算】
电路指标
输入电压：10V～16V

对了，你贴出来的第一个图SOA，不太会看
知道在Vce的范围是4-10V，就是图中红线的地方
那么上面的几条曲线怎么看，怎么得出室温下，不用安装散热器的结论的

只看该作者 · 2018-6-29 10:07

shaorc 发表于 2018-6-29 09:51
对了，你贴出来的第一个图SOA，不太会看
知道在Vce的范围是4-10V，就是图中红线的地方
那么上面的几条曲 ...

SOA 曲线：
wenku.baidu.com/view/4725b6f85f0e7cd185253621.html

Tc - 外壳 (case) 温度；
Ta - 环境 (ambient) 温度。

只看该作者 · 2018-6-29 10:09

本帖最后由 shaorc 于 2018-6-29 10:11 编辑

Jack315 发表于 2018-6-29 10:07
SOA 曲线：
wenku.baidu.com/view/4725b6f85f0e7cd185253621.html

哇塞，居然与你在线同步交流了
嗯嗯，这个点我在学习

今天好好的看了看确定基极电流的那两张图，就是我昨天问过，不知道中间很多标有数值曲线的图
现在确实可以明确思路来分析了，
有一地方没有看懂，
就是比如Vce=4V时（16-6）
此时在横轴选取4V这个点没错，但是要确定基极电流，还要通过纵轴的配合
你在纵轴Ic上选取的点是0.5A，所以才估算出此时的基极电流大约为3.5mA
但是我们不是算出来Ic=50mA吗？你选的0.5A确是500mA啊？下面一个图也是这样，求解