電路圖如下所示,利用LT1014與2N2222構成輸出電壓調節的閉環回路控制,其中LT1014是利用LTspice自帶的模型,也可以用其他型號的運放。
工作原理分析:
R1、R2分壓電路采樣輸出電壓,與V4的2.5V參考電壓進行比較,得到運放的誤差信號,這個誤差信號根據輸入電壓、輸出電壓的變動進行調節,使得運放輸出不同電平的電壓,用來驅動Q1,穩定5V輸出電壓不變,其實就是一個負反饋過程。
下面試驗一下,輸入電壓變化、輸出負載變化時,輸出電壓的穩定情況:
a. 輸入電壓變化
輸入仿真了5個電壓,分別為8V、13V、18V、23V、28V,輸出電壓波形可以從上圖看到,始終為穩定的5V;
注:
多組數據仿真時,可以使用. step param語句來實現;另外,有兩種實現方式;
第1種:
.step param 變量名 最小范圍值 最大范圍值 每次仿真步進值
也就是設定參數變化范圍的最小值、最大值,以及仿真時每次的步進值。
第2種:
.step param 變量名 list 數值1 數值2 數值3.......
這種方法是把你需要仿真的變量數值寫出來,如果仿真的數據比較多,那語句就會比較長了。
這兩種方法,根據實際情況進行選用。
b. 輸出負載變化
負載電阻從10Ω變化到100Ω,輸出電壓的電平重合在一起,可以穩住5V電壓。
電路中的2N2222也可以用MOSFET來替換,這個串聯三極管/MOSFET在電路中起到可變電阻的作用。
這個可變電阻作用可以這樣來分析,如果輸出電壓低于5V,U1增加輸出電壓,加大Q1的驅動電平,降低Q1集電極-發射極之間的壓降,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,存在驅動損耗;MOSFET的靜態驅動功率可以近似為零。
這個串聯線性穩壓電路的缺點也很明顯,當輸入電壓與輸出電壓相差比較大時,串聯三極管/MOSFET會承受較大的壓降,導致承受較大的損耗。
輸入24V,輸出5V,三極管上承受19V壓降,并由此產生9.4561W的損耗。另外一個缺點是,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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