CE 短路的 (PNP) BJT 有什么作用?

电器工程 电压调节器 二极管 bjt 线性稳压器
2022-01-08 05:34:14

我浏览了TI 的 LM78L05 数据表,并注意到了这个应用原理图:

在此处输入图像描述

请注意 Q2 如何使其集电极和发射极短路。我不能说我以前见过,搜索也没有发现任何东西。

Q2 将在该配置中扮演什么角色?

我有点怀疑是二极管,但不明白为什么普通的旧二极管不能更好地工作并且更便宜。2N4033 数据表将其描述为通用 PNP 硅平面射频晶体管。

4个回答

来自1980 National Semiconductor 线性稳压器手册,第 7.1.3 节有一个High Current Regulator with Short Circuit Limit During Output Shorts, 布局相同,但 Q2 是一个简单的二极管 D。

在此处输入图像描述

该电流升压电路利用稳压器的内部限流特性为升压器提供短路电流保护。如果\$V_d = V_{be}(Q1)\$则调节器和\$Q1\$以\$R2\$\$R1\$之间的比率共享负载电流

\$I1 = \dfrac{R2}{R1} \cdot I_{REG}\$

在输出短路

\$I1(sc) = \dfrac{R2}{R1} \cdot I_{REG}(sc)\$

如果稳压器和\$Q1\$具有相同的热阻\$0jC\$并且传输晶体管散热器的\$R2/R1\$是稳压器散热器容量的\$R2/R1\$倍,则稳压器的热保护(关断)监管机构也将扩展到\$Q1\$下面列出了一些建议的晶体管。

稳压器电路的最小输入到输出电压差增加了一个二极管压降加上 Vr1 压降。

在此处输入图像描述

考虑到相同的布局,并且 NatSemi 是布局的来源,短路的 Q2 PNP CE 将起到相同的作用。正如@Robherc 所建议的那样,它很可能用作匹配对,与具有截然不同性能的随机二极管相比,提供一些性能增益。无与伦比,我怀疑不同的 IV 曲线会导致电流过高或过低,或者循环/振荡过多。当然,鉴于应用笔记建议使用二极管,情况可能并非如此。

由于使用外部传输晶体管防止内部短路保护工作,因此添加了这种短路保护。如果不需要短路保护,它可以省略。

我认为他们搞砸了。集电极短路到基地更常见,更合乎逻辑,并且可能更准确和更可靠。如果将它们的集电极与发射极断开并将其连接到基极,则会得到电流镜或电流倍增器。谷歌“当前镜像”。(关于这个主题,请忽略Wikipedia 文章。)您将看到使用两个 BJT 的变化示意图:0V 或 -V 轨上的两个 NPN,或 +V 轨上的两个 PNP。(但很少有像这种功率升压器这样的实际应用。)比例因子由两个发射极电阻器的比率决定。但是缩放的准确性由 V BE匹配控制。为了最好的 V BE匹配时,晶体管应该是相同的类型,并且它们的温度应该保持接近,方法是将它们安装在同一个散热器上(即使 Q1 的耗散很小)。当然,普通二极管可以工作,但匹配效果不佳。将普通二极管与晶体管一起放在散热器上可能是一种改进。

重新绘制他们的电路使发生的事情更加明显。Q2 和 R2 降低稳压器的输入电压,以测量其拉动的电流(其中大部分流向负载)。Q1 和 R1将稳压器周围的 Q2 电流的 4 倍路由到负载。即使 80% 的电流通过 Q1 提供,稳压器仍会调节负载上的 +5V。(R3 更微妙。当负载电流较小时,它会降低 Q1 的负载电流份额。稳压器还会将一些电流发送到地。如果没有 R3,电流镜也会将该电流倍增,这会导致输出电压超过 +5V,一场灾难。由于这种故意的不平衡,有人可能会争辩说 V BE的精确度匹配没有那么重要,所以 Q2 的匹配晶体管没有那么重要,所以二极管或错误连接的晶体管不是问题。)

示意图

模拟此电路- 使用CircuitLab创建的原理图

我以前见过这个。如果您查看 2N4033 通用晶体管的数据表,则会列出:发射极基极击穿电压 - 5V。这意味着它就像一个 5V 齐纳稳压器。当限制不同部件的数量很重要时,这很常见。请注意,两个晶体管的部件号相同。

我的猜测是他们使用 CE 短路晶体管来补偿/平衡 Q1 的 BE 偏移电压。

虽然二极管在技术上可以实现相同的功能,但使用匹配的晶体管应该会产生更相似的响应。