串联反馈型晶体管稳压电路解析分析方法的研究
1 串联反馈型晶体管稳压电路的计算模型
串联反馈型晶体管稳压电路中含有的元器件种类繁多,把他作为我们研究问题的对象,使得研究结果具有普遍性。串联反馈型晶体管稳压电路如图1所示。图中,Ui为电网电压经变压、整流、滤波后的输出电压值;VT1为调整管,VT2为放大管,VD为稳压管,内阻为r。假设,VT1的参数为rbe1,β1;VT2的参数为rbe2,β2。
根据电路图可知电路有5个独立节点,输入为节点1,输出为节点5,其余节点按顺序标于图中。
根据放大电路导纳矩阵的建立方法,可以对此电路建立计算模型。
(1)首先去掉晶体管VT1和VT2,写出剩余部分电路的导纳矩阵。
(2)按电路中的实际编号,写出晶体管VT1和VT2的节点导纳矩阵。
(3)将YVT1,YVT2按他的元素所在的行、列位置"对号入座"地补入Y0中,得到串联反馈型晶体管稳压电路的节点导纳矩阵:
此导纳矩阵即是用来描述串联反馈型晶体管稳压电路的数学模型。对于稳压电源而言,我们所关心的是稳压电源的输出电压是否恒定、输出电阻是否很小、稳压系数是否很小。有了稳压电源的数学模型,下一步的问题就是如何对数学模型进行求解。
2串联反馈型晶体管稳压电路性能指标的求解
2.1 串联反馈型晶体管稳压电路性能指标的求解
对于直流稳压电路来说,可以假设有两个外加恒流源电流,分别记为Iω1和Iωn,方向以从外节点流入为正。这样整个电路的方程组包括反映信号源和负载的方程各一个。由于对外只有两个节点,可以用两个方程来描述,再考虑外加恒流源和支路电流关系的两个方程,总共6个方程来描述。利用直流稳压电源的节点导纳矩阵,可以得到端口方程:
由于稳压电路有公共点,所以可以求得节点电压列向量:
式中,△为稳压电路节点导纳矩阵的行列式;△11为此导纳矩阵中位于第1行第1列的元素所对应的代数余子式;△n1为此导纳矩阵中位于第n行第1列的元素所对应的代数余子式;△1n为此导纳矩阵中位于第1行第n列的元素所对应的代数余子式;△nn为此导纳矩阵中位于第n行第n列的元素所对应的代数余子式。
有了三个方程就可以确定稳压电源的质量指标。
2.2稳压电源的稳压系数
2.3 确定稳压电源的输出电阻
求输出电阻时,负载应该开路(RL=∞),输入端的信号源若为定势源时,视信号源处短路(Us=0,但保留Rs);若为恒流源时,视信号源处开路(Is=0,但保留Rs)。由输出端加电压Us,得到电流Is,于是可求得输出电阻为:
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