齊納控制晶體管穩壓器

當穩壓電源的效率因高電流而變得非常低時，使用齊納控制的穩壓器。齊納控制的晶體管穩壓器有兩種。

這種電路也稱為發射極跟隨器穩壓器。之所以這樣稱呼，是因為所使用的晶體管以發射極跟隨器配置連接。該電路由一個N-P-N晶體管和一個齊納二極管組成。如下圖所示，晶體管的集電極和發射極端子與負載串聯。因此，該調節器具有名稱系列。使用的晶體管是串聯調整管。

然后，將濾波后的整流器的輸出提供給輸入端子，并在負載電阻Rload兩端獲得穩定的輸出電壓Vload。基準電壓由齊納二極管提供，晶體管充當可變電阻，其電阻隨基極電流Ibase的工作條件而變化。

這種穩壓器工作背后的主要原理是，電源或輸入電壓的大部分變化出現在晶體管上，因此輸出電壓趨于保持恒定。

因此，輸出電壓可以寫為

Vout=Vzener–Vbe

晶體管基極電壓Vbase和齊納二極管電壓Vzener相等，因此Vbase的值幾乎保持不變。

操作

當輸入電源電壓Vin增加時，輸出電壓V負載也隨之增加。Vload的這種增加將導致晶體管基極發射極電壓Vbe的電壓降低，因為齊納電壓Vzener是恒定的。Vbe的降低導致傳導水平的降低，這將進一步增加晶體管的集電極-發射極電阻，從而導致晶體管集電極-發射極電壓的增加，所有這些都導致輸出電壓Vout降低。因此，輸出電壓保持恒定。當輸入電源電壓降低時，操作類似。

下一個條件是輸出負載變化對輸出電壓的影響。讓我們考慮一種情況，其中電流因負載電阻Rload的降低而增加。這會導致輸出電壓值降低，從而導致晶體管基極發射極電壓增加。這導致集電極發射極電阻值由于晶體管導通電平的增加而降低。這導致輸入電流略有增加，從而補償負載電阻Rload的降低。

該電路的最大優點是齊納電流的變化降低了β倍，從而大大降低了齊納效應，獲得了更穩定的輸出。

串聯穩壓器的輸出電壓為Vout=Vzener–Vbe。電路的負載電流Iload將是晶體管可以通過的最大發射極電流。對于像2N3055這樣的普通晶體管，負載電流可以高達15A。如果負載電流為零或沒有值，則從電源汲取的電流可以寫為Izener+Ic（min）。這種發射極跟隨器穩壓器比普通齊納穩壓器效率更高。只有電阻和齊納二極管的普通齊納穩壓器必須提供晶體管的基極電流。

局限性

下面列出的限制已經證明，該系列穩壓器僅適用于低輸出電壓。

隨著室溫的升高，Vbe和Vzener的值趨于降低。因此，輸出電壓不能保持恒定。這將進一步增加晶體管基極發射極電壓，從而增加負載。

沒有改變電路中輸出電壓的選項。

由于只有一個晶體管提供的放大過程很小，因此該電路無法在高電流下提供良好的調節。

與其他穩壓器相比，該穩壓器在輸入變化方面具有較差的調節和紋波抑制。

調整管的功耗很大，因為它等于VccIc，幾乎所有變化都出現在Vce處，負載電流大約等于集電極電流。因此，對于重負載電流，調整管必須消耗大量功率，因此會變熱。

齊納控制晶體管并聯穩壓器

下圖顯示了并聯穩壓器的電路圖。該電路由一個NPN晶體管和一個齊納二極管以及與輸入電源串聯的串聯電阻R系列組成。齊納二極管連接在基極和晶體管的集電極上，晶體管的集電極連接在輸出端。

操作

由于串聯電阻R系列中存在壓降，因此未穩壓也隨之降低。壓降量取決于負載Rload提供的電流。負載兩端的電壓值取決于齊納二極管和晶體管基極發射極電壓Vbe。

因此，輸出電壓可以寫為

Vout=Vzener+Vbe=Vin–I.Rseries

輸出幾乎保持不變，因為Vzener和Vbe的值幾乎保持不變。這種情況解釋如下。

當電源電壓增加時，晶體管的輸出電壓和基極發射極電壓增加，從而增加基極電流Ibase，因此導致集電極電流Icoll（Icoll=β.Ibase）增加。

因此，電源電壓增加導致電源電流增加，這反過來又導致串聯電阻R系列的電壓下降，從而降低輸出電壓。這種降低將足以補償輸出電壓的初始增加。因此，輸出幾乎保持不變。如果電源電壓降低，上述工作將反向發生。

當負載電阻Rload降低時，由于通過基極和集電極Ibase和Icoll的電流減少，負載電流Iload增加。因此，R系列上不會有任何壓降，輸入電流保持恒定。因此，輸出電壓將保持恒定，并且將是電源電壓和串聯電阻中的壓降之差。如果負載電阻增加，則相反。

局限性

串聯電阻會導致巨大的功率損耗。

1.通過晶體管的電源電流將多于通過負載的電流。

2.電路可能存在過電壓事故問題。

2.分立晶體管穩壓器