Transistoria ja Zener-diodia käyttävät jännitteen säätöpiirit

Tässä artikkelissa keskustelemme kattavasti siitä, miten räätälöidyt transistorisoidut jännitteen säätöpiirit tehdään kiinteissä ja myös muutettavissa olevissa tiloissa.

Kaikki lineaariset virtalähteet, jotka on suunniteltu tuottamaan vakaa, jatkuva jännite ja virtalähtö sisältää periaatteessa transistori- ja zener-diodivaiheet vaadittujen säänneltyjen lähtöjen saamiseksi.

Nämä erillisiä osia käyttävät piirit voivat olla pysyvästi kiinteän tai vakion jännitteen tai stabiloidun säädettävän lähtöjännitteen muodossa.

Yksinkertaisin jännitteen säädin

Todennäköisesti yksinkertaisin jännitesäätimen tyyppi on zener-shuntti stabilointiaine, joka toimii säätämiseen käyttämällä perus-zener-diodia, kuten alla olevassa kuvassa on esitetty.

Zener-diodien jänniteluokka vastaa aiottua lähtöjännitettä, joka voi olla läheisesti sopiva halutun lähtöarvon kanssa.

Niin kauan kuin syöttöjännite on alle zener-jännitteen nimellisarvon, sillä on suurin vastus monien megohimien alueella, jolloin syöttö kulkee ilman rajoituksia.

Kuitenkin hetki, jolloin syöttöjännite nousee yli zener-jännitteen nimellisarvon, laukaisee sen resistanssin merkittävän laskun aiheuttaen ylijännitteen vaihtumisen maahan sen läpi, kunnes syöttö putoaa tai saavuttaa zener-jännitetason.

Tämän äkillisen vaihtamisen vuoksi syöttöjännite laskee ja saavuttaa zener-arvon, mikä aiheuttaa zener-vastuksen kasvavan uudelleen. Sykli jatkuu sitten nopeasti varmistaen, että tarjonta pysyy vakaana nimellisellä zener-arvolla eikä koskaan saa ylittää tätä arvoa.

Edellä mainitun vakautuksen saamiseksi syöttösyötön on oltava hieman korkeampi kuin vaadittu vakiintunut lähtöjännite.

Zener-arvon yläpuolella oleva ylijännite aiheuttaa zenerin sisäisten '' lumivyöry '' -ominaisuuksien liipaisun aiheuttaen välittömän vaihto-vaikutuksen ja putoamisen, kunnes se saavuttaa zener-luokituksen.

Tämä toiminta jatkuu äärettömästi varmistamalla kiinteä vakiintunut lähtöjännite, joka vastaa zener-arvoa.

Zener-jännitteenvakaajan edut

Zener-diodit ovat erittäin käteviä, jos tarvitaan matalavirtaista, jatkuvaa jännitesäätöä.

Zener-diodit on helppo konfiguroida, ja niiden avulla voidaan saada kohtuullisen tarkka vakaa lähtö kaikissa olosuhteissa.

Se vaatii vain yhden vastuksen zener-diodiin perustuvan jännitteen säätimen vaiheen konfiguroimiseksi, ja se voidaan lisätä nopeasti mihin tahansa piiriin aiottujen tulosten saavuttamiseksi.

Zenerin vakautettujen säätimien haitat

Vaikka zener-vakaa virtalähde on nopea, helppo ja tehokas tapa saavuttaa vakaa teho, siihen sisältyy muutamia vakavia haittoja.

• Lähtövirta on pieni, mikä voi tukea suuria virtakuormia lähdössä.
• Vakautus voi tapahtua vain pienillä tulo / lähtöeroilla. Tämä tarkoittaa, että tulolähde ei voi olla liian korkea kuin vaadittu lähtöjännite. Muuten kuormitusvastus voi haihtaa valtavan määrän tehoa, mikä tekee järjestelmästä erittäin tehoton.
• Zener-diodin toiminta liittyy yleensä melun muodostumiseen, mikä voi kriittisesti vaikuttaa herkkien piirien, kuten hi-fi-vahvistinrakenteiden, ja muiden vastaavien haavoittuvien sovellusten suorituskykyyn.

'Vahvistetun Zener-diodin' käyttö

Tämä on vahvistettu zener-versio, joka käyttää BJT: tä muunneltavan zenerin luomiseen parannetulla tehonkäsittelyominaisuudella.

Kuvitellaan, että R1: llä ja R2: lla on sama arvo., Mikä loisi riittävän esijännitetason BJT-pohjaan ja antaisi BJT: n toimia optimaalisesti. Koska emolähettimen lähtöjännitteen vähimmäisvaatimus on 0,7 V, BJT suorittaa ja siirtää kaikki arvot, jotka ovat yli 0,7 V tai enintään 1 V, riippuen käytetyn BJT: n erityisominaisuuksista.

Joten lähtö vakiintuu noin 1 V: n jännitteellä. Tämän 'vahvistetun muuttuvan zenerin' teho riippuu BJT: n teholuokasta ja kuormitusvastuksen arvosta.

Tätä arvoa voidaan kuitenkin helposti muuttaa tai säätää jollekin muulle halutulle tasolle yksinkertaisesti muuttamalla R2-arvoa. Tai yksinkertaisesti korvaamalla R2 potilla. Sekä R1- että R2-potin alue voi olla mikä tahansa välillä 1K ja 47K, jotta saadaan tasaisesti muuttuva lähtö 1V: sta syöttötasoon (max 24V). Tarkkuuden lisäämiseksi voit käyttää seuraavaa volatge jakajan kaavaa:

Lähtöjännite = 0,65 (R1 + R2) / R2

Zener-vahvistimen haittapuoli

Jälleen kerran tämän mallin haittana on suuri hajaantuminen, joka kasvaa suhteessa tulo- ja lähtöeron kasvaessa.

Seuraavat tiedot voidaan käyttää asianmukaisesti, jotta kuormitusvastuksen arvo voidaan asettaa oikein lähtövirrasta ja tulolähteestä riippuen.

Oletetaan, että vaadittu lähtöjännite on 5 V, vaadittu virta on 20 mA ja syöttöjännite on 12 V. Sitten meillä on Ohmin lakia:

Kuormitusvastus = (12-5) / 0,02 = 350 ohmia

teho = (12-5) x 0,02 = 0,14 wattia tai yksinkertaisesti 1/4 wattia.

Sarjan transistorin säätimen piiri

Pohjimmiltaan sarjasäädin, jota kutsutaan myös sarjapäästitransistoriksi, on vaihteleva vastus, joka syntyy käyttämällä transistoria, joka on kiinnitetty sarjaan yhden syöttöjohdon ja kuorman kanssa.

Transistorin vastus virralle säätyy automaattisesti lähtökuormasta riippuen siten, että lähtöjännite pysyy vakiona halutulla tasolla.

Sarjaohjauspiirissä tulovirran on oltava hieman suurempi kuin lähtövirta. Tämä pieni ero on ainoa virran suuruus, jota säätöpiiri käyttää yksinään.

Sarjan säätimen edut

Sarjaohjauspiirin ensisijainen etu verrattuna shuntityyppiseen säätimeen on sen parempi hyötysuhde.

Tämä johtaa minimaaliseen tehon ja hukan häviämiseen lämmön kautta. Tämän suuren edun takia sarjatransistori-säätimet ovat erittäin suosittuja suuritehoisten jännitteen säätimien sovelluksissa.

Tätä voidaan kuitenkin välttää, jos tehontarve on hyvin pieni tai kun hyötysuhde ja lämmöntuotanto eivät kuulu kriittisiin kysymyksiin.

Periaatteessa sarjasäädin voisi yksinkertaisesti sisällyttää zener-shunttisäätimen, joka lataa emitterin seuraajapuskuripiirin, kuten edellä on osoitettu.

Saatat löytää yhtenäisyyden jännitteen vahvistuksen aina, kun käytetään lähettimen seuraajavaihetta. Tämä tarkoittaa sitä, että kun vakaan tulo syötetään sen pohjaan, saavutamme yleensä myös stabiloidun lähdön emitteristä.

Koska pystymme saamaan suuremman virranvahvistuksen emitterin seuraajalta, lähtövirran voidaan odottaa olevan paljon suurempi verrattuna sovellettuun perusvirtaan.

Siksi, vaikka perusvirta on noin 1 tai 2 mA zener-shunttivaiheessa, josta tulee myös suunnittelun lepotilassa oleva virrankulutus, 100 mA: n lähtövirta voitaisiin asettaa saataville ulostulosta.

Tulovirta lasketaan yhteen lähtövirtaan yhdessä 1 tai 2 mA: n kanssa, jota zener-stabilointiaine käyttää, ja tästä syystä saavutettu hyötysuhde saavuttaa erinomaisen tason.

Ottaen huomioon, että piirin tulonsyöttö on riittävän mitoitettu odotetun lähtöjännitteen saavuttamiseksi, lähtö voi olla käytännössä riippumaton tulon syöttötasosta, koska tätä säätelee suoraan Tr1: n kantapotentiaali.

Zener-diodi ja irrotuskondensaattori kehittävät täysin puhtaan jännitteen transistorin pohjalle, joka replikoituu lähdössä ja tuottaa käytännöllisesti katsoen meluttoman haihtumisen.

Tämä sallii tämäntyyppisten piirien kyvyn tuottaa lähtöjä yllättävän pienellä aaltoilulla ja melulla ilman valtavia tasoituskondensaattoreita, ja virran alueella, joka voi olla jopa 1 ampeeri tai jopa enemmän.

Lähtöjännitetason osalta tämä ei välttämättä ole täysin sama kuin kytketty zener-jännite. Tämä johtuu siitä, että transistorin kanta- ja emitterijohtimien välillä on noin 0,65 voltin jännitehäviö.

Tämä pudotus on sen vuoksi vähennettävä zener-jännitteen arvosta, jotta piirin pienin lähtöjännite voidaan saavuttaa.

Jos zener-arvo on 12,7 V, niin transistorin emitterin lähtö voi olla noin 12 V, tai päinvastoin, jos haluttu lähtöjännite on 12 V, zener-volatge on valittava 12,7 V.

Tämän sarjan säädinpiirin säätö ei koskaan ole identtinen zener-piirin säätämisen kanssa, koska lähettimen seuraaja ei yksinkertaisesti voi olla nolla lähtöimpedanssia.

Ja jännitteen pudotuksen vaiheen läpi on noustava marginaalisesti vasteena lähtövirran kasvulle.

Toisaalta hyvää säätelyä voidaan odottaa, kun zener-virta kerrottuna transistorin virranvahvistuksella saavuttaa vähintään 100 kertaa odotetun suurimman lähtövirran.

Suurivirta-sarjan säädin Darlington-transistoreilla

Tämän tarkan saavuttamiseksi tämä tarkoittaa usein, että muutamia transistoreita, joita voi olla 2 tai 3, tulisi käyttää, jotta voimme saavuttaa tyydyttävän vahvistuksen lähdössä.

Kahden perustransistorin piiri, joka käyttää lähettäjän seuraaja Darlington-pari on osoitettu seuraavissa kuvissa, jotka esittävät tekniikkaa 3 BJT: n levittämiseksi Darlington, emitter-seuraajan kokoonpanossa.

Huomaa, että sisällyttämällä transistoripari johtaa suurempaan jännitteen pudotukseen noin 1,3 voltin ulostulossa ensimmäisen transistorin pohjan kautta lähtöön.

Tämä johtuu siitä, että noin 0,65 volttia ajetaan pois jokaisen transistorin poikki. Jos otetaan huomioon kolmen transistorin piiri, tämä voi tarkoittaa hieman alle 2 voltin jännitepudotusta ensimmäisen transistorin ja ulostulon yli ja niin edelleen.

Yleinen lähettimen jännitesäädin negatiivisella palautteella

Mukava kokoonpano näkyy toisinaan tietyissä malleissa, joissa on pari yleiset emitterivahvistimet , jossa on 100 prosentin nettomääräinen negatiivinen palaute.

Tämä kokoonpano on esitetty seuraavassa kuvassa.

Huolimatta siitä, että tavallisilla emitterivaiheilla on tavallisesti huomattava jännitevahvistus, tämä ei välttämättä ole tilanne tässä tapauksessa.

Se johtuu 100% negatiivisesta takaisinkytkennästä, joka on sijoitettu lähtötransistorin keräimen ja kuljettajatransistorin emitterin yli. Tämä helpottaa vahvistinta saavuttamaan tarkan yhtenäisyyden.

Palautetta sisältävän yleisen emitterisäätimen edut

Tämä kokoonpano toimii paremmin kuin a Darlington-pari lähettimen seuraajaan perustuvat säätimet johtuen pienemmästä jännitehäviöstä tulo- / lähtöliittimien yli.

Näistä rakenteista saavutettu jännitehäviö on tuskin noin 0,65 volttia, mikä lisää tehokkuutta ja antaa piirin toimimaan tehokkaasti riippumatta siitä, onko vakauttamaton tulojännite vain muutama sata millivoltia odotettua lähtöjännitettä vai ei.

Akun poistaja sarjan säätimen piirillä

Ilmoitettu paristonpoistopiiri on toiminnallinen esimerkki mallista, joka on rakennettu perussarjan säätimellä.

Malli on kehitetty kaikkiin sovelluksiin, jotka työskentelevät 9 voltin DC: llä ja maksimivirralla, joka ei ylitä 100 mA. Se ei sovi laitteille, jotka vaativat suhteellisen paljon virtaa.

T1 on a 12-0 - 12 oli 100 mA: n muuntaja joka toimittaa eristetyn suojaeristyksen ja jännitteen alaspäin, kun taas sen keskikierteinen toissijainen käämi käyttää perusvetosuuntaajaa suodatinkondensaattorilla.

Ilman kuormitusta lähtö on noin 18 volttia tasavirtaa, joka voi pudota noin 12 volttiin täydellä kuormalla.

Jännitevakaajan tavoin toimiva piiri on itse asiassa perussarjan tyyppisuunnittelu, joka sisältää R1, D3 ja C2, jotta saadaan säännelty 10 V: n nimellisteho. Zener-virta vaihtelee noin 8 mA: n läpi ilman kuormitusta ja noin 3 mA: iin täydellä kuormalla. R1: n ja D3: n tuloksena syntyvä häviö on minimaalinen.

TR1: n ja TR2: n muodostaman Darlington-parin lähettimen seuraaja voidaan nähdä konfiguroituna lähtöpuskurivahvistimena, joka tuottaa noin 30000 virranvahvistuksen täydellä teholla, kun taas pienin vahvistus on 10000.

Tällä vahvistustasolla, kun yksikkö toimii 3 mA: lla täydellä kuormitusvirralla, ja vähimmäisvahvistuksella i ei ole lainkaan poikkeamia vahvistimen poikki olevasta jännitehäviöstä, vaikka kuormitusvirta vaihtelee.

Lähtövahvistimen todellinen jännitehäviö on noin 1,3 volttia, ja kohtuullisella 10 voltin tulolla tämä antaa noin 8,7 voltin lähdön.

Tämä näyttää melkein yhtä suurelta kuin määritelty 9 V, kun otetaan huomioon, että jopa todellinen 9 voltin akku voi näyttää vaihteluita 9,5 V: sta 7,5 V: iin käyttöjaksonsa aikana.

Nykyisen rajan lisääminen sarjasäätimeen

Edellä selitetyille säätimille on yleensä tärkeää lisätä ulostulon oikosulkusuojaus.

Tämä voi olla tarpeen, jotta suunnittelu pystyy tuottamaan hyvän sääntelyn ja matalan lähtöimpedanssin. Koska syöttölähde on hyvin matala impedanssi, voi vahingossa lähdön oikosulun yhteydessä kulkea erittäin suuri lähtövirta.

Tämä saattaa aiheuttaa lähtötransistorin ja muutamien muiden osien palamisen heti. Tyypillinen sulake ei yksinkertaisesti pysty tarjoamaan riittävää suojaa, koska vahinko todennäköisesti tapahtuisi jo ennen kuin sulake voisi reagoida ja palaa.

Helpoin tapa toteuttaa tämä ehkä lisäämällä virranrajoitin piiriin. Tähän liittyy lisäkytkentä ilman mitään suoraa vaikutusta suunnittelun suorituskykyyn normaaleissa työolosuhteissa.

Virranrajoitin voi kuitenkin aiheuttaa lähtöjännitteen pudotuksen nopeasti, jos liitetty kuorma yrittää vetää huomattavia määriä virtaa.

Oikeastaan ​​lähtöjännite laskee niin nopeasti, että vaikka oikosulku on sijoitettu lähdön yli, virtapiirin käytettävissä oleva virta on hieman suurempi kuin määritetty maksimiarvo.

Virranrajoituspiirin tulos on osoitettu alla olevissa tiedoissa, jotka näyttävät lähtöjännitteen ja virran asteittain laskevan kuormitusimpedanssin suhteen, mikä saavutetaan ehdotetulla akun eliminointilaitteella.

virtaa rajoittavat piirit toimii vain muutamalla elementillä R2 ja Tr3. Sen vastaus on itse asiassa niin nopea, että se yksinkertaisesti eliminoi kaikki mahdolliset oikosulun riskit ulostulossa tarjoten siten vikasuojatun suojan lähtölaitteille. Virranrajoituksen toiminta voidaan ymmärtää alla selitetyllä tavalla.

R2 on kytketty sarjaan lähdön kanssa, mikä aiheuttaa R2: n kautta kehitetyn jännitteen olevan verrannollinen lähtövirtaan. Lähtökulutuksella, joka saavuttaa 100 mA, R2: n kautta tuotettu jännite ei riitä laukaisemaan Tr3: lla, koska se on piitransistori, jonka virran kytkeminen vaatii vähintään 0,65 V: n potentiaalin.

Kuitenkin, kun lähtökuormitus ylittää 100 mA: n rajan, se tuottaa riittävän potentiaalin T2: n kautta kytkeäksesi ON-virran Tr3: n johtamiseen. TR3 puolestaan ​​aiheuttaa jonkin verran virtaa Fto: ta kohti Trl: tä negatiivisen syöttökiskon poikki kuorman läpi.

Tämän seurauksena lähtöjännite pienenee jonkin verran. Jos kuorma kasvaa edelleen, seurauksena on suhteellinen potentiaalin nousu R2: n alueella, mikä pakottaa Tr3: n kytkeytymään päälle vielä kovemmin.

Tämä mahdollistaa suurempien virtamäärien siirtymisen kohti Tr1: tä ja negatiivista viivaa Tr3: n ja kuorman läpi. Tämä toiminta johtaa edelleen lähtöjännitteen suhteellisesti nousevaan jännitteen pudotukseen.

Jopa lähdön oikosulun sattuessa, Tr3 todennäköisesti todennäköisesti esijännittyy voimakkaasti johtavaksi, pakottaen lähtöjännitteen laskemaan nollaan, varmistaen, että lähtövirran ei koskaan saa ylittää 100 mA -merkkiä.

Säädettävä penkkivirtalähde

Vakaa virransyöttö toimivat samalla periaatteella kuin kiinteän jännitteen säätötyypit, mutta niissä on a potentiometrin ohjaus mikä helpottaa stabiloitua lähtöä vaihtelevalla jännitealueella.

Nämä piirit soveltuvat parhaiten penkki- ja korjaamovirtalähteiksi, vaikka niitä voidaan käyttää myös sovelluksissa, jotka edellyttävät erilaisia ​​säädettäviä syötteitä analyysiin. Tällaisia ​​töitä varten virtalähteen potentiometri toimii kuin esiasetettu ohjaus, jota voidaan käyttää virransyötön lähtöjännitteen räätälöimiseen haluttuihin säänneltyihin jännitetasoihin.

Yllä olevassa kuvassa on klassinen esimerkki vaihtelevan jännitteen säätöpiiristä, joka tuottaa jatkuvasti muuttuvan stabiloidun lähdön välillä 0 - 12 V.

Pääpiirteet

• Nykyinen alue on rajoitettu enintään 500 mA: iin, vaikka se voi nousta korkeammalle tasolle päivittämällä transistorit ja muuntajan sopivasti.
• Suunnittelu tarjoaa erittäin hyvän melun ja aaltoilun säätelyn, joka voi olla alle 1 mV.
• Suurin ero tulolähteen ja säädetyn lähdön välillä on enintään 0,3 V edes täydellä lähtökuormituksella.
• Säädettyä vaihtelevaa virtalähdettä voidaan käyttää ihanteellisesti melkein kaiken tyyppisten elektronisten projektien testaamiseen, jos tarvitaan korkealaatuisia säänneltyjä syöttöjä.

Kuinka se toimii

Tässä mallissa voimme nähdä potentiaalijakajapiirin, joka sisältyy ulostulon zener-stabilointiaineen vaiheeseen ja tulopuskurivahvistimeen. Tämän potentiaalijakajan luovat VR1 ja R5. Tämä mahdollistaa VR1: n liukuvarren säätämisen vähintään 1,4 voltista, kun se on lähellä kiskonsa alustaa, jopa 15 V: n zener-tasoon, kun se on säätöalueensa korkeimmalla pisteellä.

Lähtöpuskurivaiheessa on pudonnut noin 2 volttia, mikä sallii lähtöjännitealueen 0 V: sta noin 13 V. Siksi optimaalinen lähtöjännite voi olla yli 12 voltin sävy.

Muutama tyyppinen tehokas ylikuormitussuojapiiri voi olla erittäin tärkeä kaikille virtalähteille. Tämä voi olla välttämätöntä, koska lähtö voi olla alttiina satunnaisille ylikuormille ja oikosulkuille.

Käytämme nykyisessä suunnittelussa melko suoraviivaisia ​​virranrajoituksia, jotka Trl ja siihen liittyvät elementit määrittelevät. Kun yksikköä käytetään normaaleissa olosuhteissa, R1: n yli tuotettu jännite, joka on kytketty sarjaan syöttötuoton kanssa, on liian pieni Trl: n johtamiseksi johtamiseen.

Tässä skenaariossa piiri toimii normaalisti R1: n generoiman pienen jännitehäviön lisäksi. Tällä ei ole juurikaan vaikutusta yksikön säätötehokkuuteen.

Tämä johtuu siitä, että R1-vaihe on ennen säätöpiiriä. Ylikuormitustilanteessa R1: n kautta indusoitu potentiaali nousee noin 0,65 volttiin, mikä pakottaa Tr1: n kytkeytymään päälle, vastuksen R2 kautta muodostetusta potentiaalierosta hankitun perusvirran vuoksi.

Tämä saa R3: n ja Tr1: n vetämään merkittävän määrän jännitettä, jolloin jännitteen pudotus R4: n yli kasvaa merkittävästi ja lähtöjännite pienenee.

Tämä toiminto rajoittaa lähtövirran hetkeksi enintään 550-600 mA: iin huolimatta lähdön oikosulusta.

Koska virranrajoitustoiminto rajoittaa lähtöjännitteen käytännössä 0 V.

R6 on kiinnitetty kuormitusvastuksen tavoin, mikä periaatteessa estää lähtövirran laskemisen liian pieneksi ja puskurivahvistimen kyvyttömyyden toimia normaalisti. C3 antaa laitteen saavuttaa erinomaisen ohimenevän vasteen.

Haittoja

Aivan kuten mikä tahansa tyypillinen lineaarinen säädin, myös tehohäviö Tr4: ssä määräytyy lähtöjännitteen ja virran mukaan ja on maksimissaan potin ollessa säädetty pienemmille lähtöjännitteille ja suuremmille lähtökuormille.

Vakavimmissa olosuhteissa Tr4: n yli voi olla indusoitunut mahdollisesti 20 V, mikä saa noin 600 mA: n virran virtaamaan sen läpi. Tämä johtaa noin 12 watin tehohäviöön transistorissa.

Jotta tämä kestää pitkään, laite on asennettava melko isolle jäähdytyselementille. VR1 voidaan asentaa suurella säätönupilla, joka helpottaa kalibroitua asteikkoa, joka näyttää lähtöjännitemerkinnät.

Osaluettelo

• Vastukset. (Kaikki 1/3 wattia 5%).
• R1 1,2 ohmia
• R2 100 ohmia
• R3 15 ohmia
• R4 1k
• R5 470 ohmia
• R6 10k
• VR1 4,7 k lineaarista hiiltä
• Kondensaattorit
• C1 2200 µF 40 V
• C2 100 uF 25 V
• C3 330 nF
• Puolijohteet
• Tr1 BC108
• Tr2 BC107
• Tr3 BFY51
• Tr4 TIP33A
• DI - D4 1N4002 (4 pois päältä)
• D5 BZY88C15V (15 volttia, 400 mW zener)
• Muuntaja
• T1 Vakio verkkojännite, 17 tai 18 volttia, 1 ampeeri
• toissijainen
• Vaihtaa
• S1 D.P.S.T. pyörivä verkkovirta tai vaihtotyyppi
• Sekalaiset
• Kotelo, lähtöpistorasiat, piirilevy, verkkojohto, johto,
• juote jne.

Kuinka pysäyttää transistorin ylikuumeneminen suuremmilla tulo- / lähtöeroilla

Yllä selitetyt passitransistorityyppiset säätimet kohtaavat yleensä tilanteen, jossa sarjaohjaustransistorista ilmenee erittäin suuri hajaantuminen aina, kun lähtöjännite on paljon pienempi kuin tulojännite.

Joka kerta, kun suurta lähtövirtaa käytetään matalalla jännitteellä (TTL), voi olla ratkaisevan tärkeää käyttää jäähdytyspuhallinta jäähdytyselementissä. Mahdollisesti vakava esimerkki voi olla skenaario lähdeyksiköstä, joka on määritelty tuottamaan 5 ampeeria 5 ja 50 voltin välillä.

Tämän tyyppisessä yksikössä voi normaalisti olla 60 voltin säätelemätön syöttö. Kuvittele, että tämän laitteen on lähdettävä TTL-piireille koko nimellisvirrassaan. Piirin sarjaelementin on tällöin hävitettävä 275 wattia!

Riittävän jäähdytyksen toimittamisen kustannukset näyttävät toteutuvan vain sarjatransistorin hinnalla. Siinä tapauksessa, että jännitteen pudotus säätimen transistorin yli voitaisiin mahdollisesti rajoittaa 5,5 volttiin ilman edullisesta lähtöjännitteestä riippuvaa, hajoamista voidaan vähentää huomattavasti yllä olevassa kuvassa, tämä voi olla 10% sen alkuperäisestä arvosta.

Tämä voidaan saavuttaa käyttämällä kolmea puolijohdeosaa ja pari vastusta (kuva 1). Näin tämä toimii tarkasti: tyristori Thy saa olla normaalisti johtava R1: n kautta.

Siitä huolimatta, kun jännitteen pudotus T2: n yli - sarjasäädin ylittää 5,5 volttia, T1 alkaa johtaa, jolloin tyristori `` avautuu '' sillan tasasuuntaajan lähdön seuraavalla nolla-risteyksellä.

Tämä erityinen työskentelyjakso ohjaa jatkuvasti C1: n - suodatinkondensaattorin - kautta syötettyä varausta, jotta säätelemätön syöttö olisi kiinteä 5,5 voltilla säädetyn lähtöjännitteen yli. R1: lle tarvittava resistanssiarvo määritetään seuraavasti:

R1 = 1,4 x Vsek - (Vmin + 5) / 50 (tulos on k Ohm)

missä Vsec osoittaa muuntajan toissijaisen RMS-jännitteen ja Vmin tarkoittaa säädetyn lähdön vähimmäisarvoa.

Tyristorin on pystyttävä kestämään huippuvirtaus, ja sen toimintajännitteen tulisi olla vähintään 1,5 Vsek. Sarjasäätimen transistori tulisi määritellä tukemaan suurinta lähtövirtaa, Imax, ja se tulisi asentaa jäähdytyselementtiin, jossa se voi haihtaa 5,5 x isek wattia.

Johtopäätös

Tässä viestissä opimme kuinka rakentaa yksinkertaisia ​​lineaarisia jännitteen säätöpiirejä käyttämällä sarjapäästitransistoria ja zener-diodia. Lineaariset stabiloidut virtalähteet tarjoavat meille melko helpot vaihtoehdot kiinteiden stabiloitujen lähtöjen luomiseksi käyttämällä vähimmäismäärää komponentteja.

Tällaisissa malleissa NPN-transistori on konfiguroitu sarjaan positiivisen tulojohdon kanssa yhteisessä emitterimoodissa. Vakaa lähtö saadaan transistorin ja negatiivisen syöttöjohdon poikki.

Transistorin pohja on konfiguroitu zener-kiinnityspiirillä tai säädettävällä jännitteenjakajalla, joka varmistaa, että transistorin emitteripuolen jännite replikoi läheisesti kantapotentiaalia transistorin emitterilähdössä.

Jos kuorma on suuri virtakuorma, transistori säätelee kuorman jännitettä lisäämällä sen vastusta ja varmistaa siten, että kuorman jännite ei ylitä määritettyä kiinteää arvoa, jonka sen perusrakenne on asettanut.