Her zaman amatör radyoda değil, gerekli mikrosirüsler vardır ve daha sonra uzun süreli uygulama (şemaya bakınız) tarafından kontrol edilen bileşik transistör üzerindeki şemaya yardım gelir:
Voltaj regülatörünün teknik özellikleri aşağıdaki gibidir:
Maksimum yük akımı, A. 2.
Çıkış gerilimi, V. 5, 6, 9, 12 ya da 15.
Transistör VT1, en az 50 cm2'lik bir soğutma yüzey alanına sahip bir radyatör üzerine kurulmalıdır. Yerli transistör KT829A yerine, Motorola'dan bir yabancı BDX53 kurabilirsiniz. Kondenserler К50-35, rezistanslar МЛТ-0,5.
Devre kartı ve üzerindeki elemanların yerleştirilmesi aşağıdaki şekilde gösterilmiştir:
I. I. Masyagin. Radyo amatör yeteneklerin sırları
Transistörlerdeki parametrik voltaj regülatörünün hesaplanması
Transistörler üzerinde bir parametrik voltaj sabitleyicinin basitleştirilmiş hesaplaması tekniği verilir. Bir zener diyot ve bir direnç üzerindeki en basit parametrik sabitleyicinin şeması Şekil 1'de gösterilmiştir.
Basit parametrik voltaj regülatörü
Giriş gerilimi Uin, zener diyot VD1'in stabilizasyon voltajından önemli ölçüde daha yüksek olmalıdır. Ve zener diyotu akımını bozmaz, sabit bir rezistör R1 ile sınırlıdır. Çıkış gerilimi Uout, zener diyotun dengeleyici voltajına eşit olacaktır ve çıkış akımı ile durum daha karmaşıktır.
Gerçek şu ki, her bir zener diyotu, örneğin, 5 mA'lık bir minimum stabilize akım ve maksimum 25 mA'lik bir çalışma akımı aralığına sahiptir. Yükü böyle bir dengeleyicinin çıkışına bağlarsak, akımın bir kısmı içinden akmaya başlar.
Ve bu akımın maksimum değerinin değeri, R1 direncine ve zener diyotun minimum dengeleme akımına bağlı olacaktır, - maksimum yük akımı, zener diyodunun minimum dengeleyici akımı ile azaltılacaktır. Yani, R1 direnci ne kadar düşük olursa, yüke daha büyük akım verilebilir. Aynı zamanda, R1 akımı, zener diyotunun maksimum stabilize akımından daha büyük olmamalıdır.
Şek. 1. Bir zener diyot ve bir direnç üzerindeki en basit parametrik sabitleyicinin şeması.
Çünkü, ilk olarak, bir besleme Zener çıkışında sabit bir voltaj sağlamak için gerekli olan ve yükü veya düşük güç tüketimi ile modu çalışmalarını kesme bir maksimum akım stabilizasyon aştığında ikinci olarak bir zener diyot tahrip olabilir.
Bu şemaya göre stabilizatör çok verimsizdir ve sadece zener diyodunun maksimum akımından daha fazlasını tüketmeyen devreleri beslemek için uygundur. Bu nedenle, Şekil l'deki şemaya göre stabilizatörler sadece küçük bir yük akımına sahip devrelerde kullanılır.
Bir transistör kullanarak voltaj sabitleyici
Daha fazla veya daha az önemli bir yük akımı sağlamak ve stabilite üzerindeki etkisini azaltmak gerekirse, yayıcı izleyici devresi tarafından açılmış bir transistör vasıtasıyla dengeleyicinin çıkış akımını arttırmak gerekir (Şekil 2).
Şek. 2. Bir transistörün parametrik voltaj regülatörünün şeması.
Belirli bir dengeleyicinin maksimum yük akımı aşağıdaki formüle göre belirlenir:
Ін = (Іст - Іст.мин) * h21э.
nerede Іст. - kullanılan zenerin ortalama dengeleyici akımı, h21e, transistör VT1'in tabanının akım transfer katsayısıdır.
Örneğin, KT815A transistörü H21 e zener KS212ZH (ortalama akım = (0,013-0,0001) / 2 = 0,00645A stabilizasyonunu) kullanılarak - 40) Şekil 2, akımındaki şemaya göre stabilize elde edebileceği daha fazla değildir, ( 0.006645-0.0001) 40 = 0.254 A.
Buna ek olarak, çıkış voltajı hesaplanırken, silikon transistörün yaklaşık 0.6-0.7V (yaklaşık 0.65V alındığı) düştüğü için, zener diyot stabilizasyon voltajının 0.65V altında olacağı dikkate alınmalıdır.
Şekil 2'deki şemaya göre dengeleyiciyi hesaplamaya çalışalım.
Aşağıdaki ilk verileri alıyoruz:
- Giriş voltajı Uin = 15V,
- Çıkış gerilimi Uout = 12V,
- yük boyunca maksimum akım Ін = 0,5А.
Soru ne seçilir, ne seçilir - büyük bir ortalama akım ile bir zener diyot veya büyük bir h21e ile bir transistör?
Biz h21e = 40, aşağıdaki formüle sahip bir transistor KT815A varsa = Іn (Іst -Іst.min) h21e biz ortalama akım ve en az 0,0125A bir fark ile bir diyot gerekir. Voltaj tarafından, çıkış voltajından 0.65V daha yüksek, yani 12.65V olmalıdır. Dizini almaya çalışalım.
Burada örneğin stabilizatör KS512A, stabilizasyon voltajı 12V, minimum akım 1 mA, maksimum akım 67 mA'dır. Yani ortalama akım 0.033A'dır. Genel olarak uygundur, ancak çıkış voltajı 12V, ancak 11.35V olmayacaktır.
12V'a ihtiyacımız var. 12.65V'de bir zener diyotunu aramak ya da Şekil 3'te gösterildiği gibi bir zener diyot ile seri halinde dahil olmak üzere bir silikon diyot tarafından voltaj eksikliğini telafi etmek için kalır.
Şekil 3. Bir diyot tarafından takviye edilmiş bir parametrik voltaj regülatörünün şematik diyagramı.
Şimdi direnci R1 hesaplayın:
R = (15 -12) / 0.0125 A = 160 Ohm.
Transistörün gücü ve toplayıcının maksimum akımı açısından seçimi hakkında birkaç kelime. Maksimum kolektör akımı І.max. Maksimum yük akımından daha az olmamalıdır. Yani, bizim durumumuzda, 0,5A'dan daha az değil.
Bir güç izin verilen maksimum değeri geçmemelidir. Transistörde dağıtılacak gücü aşağıdaki formülle hesaplayın:
P = (Uвх - Uout) * Sayı.
Bizim durumumuzda, P = (15-12) * 0.5 = 1.5W.
Böylece, ma.max. transistör 0,5A ve Рмакс'den az olmamalıdır. en az 1,5W. Seçilen transistör KT815A, geniş bir marj ile uyumludur (Ik.max = 1.5A, PMax = 10W).
Kompozit transistör devresi
Transistörün h21 değerini artırarak zener diyotu üzerinden akımı arttırmadan çıkış akımını artırın. Kompozit devrede bulunan bir transistör yerine iki transistör kullanılıyorsa bu yapılabilir (Şekil 4). Böyle bir şemada, toplam h21, her iki transistörün h21e ürününe yaklaşık olarak eşit olacaktır.
Şek. 4. Bir kompozit transistöre dayalı bir voltaj regülatörünün şematik diyagramı.
Transistör VT1, düşük güç ve yüke karşılık gelen güç ve akım için VT2 alır. Her şey Şekil 3'teki şemada olduğu gibi hesaplanır. Fakat şimdi iki adet silikon transistörü var, bu nedenle çıkış voltajı 0,65V değil, 1, 3V azalır.
Bu, bir zener diyot seçerken dikkate alınmalıdır - stabilizasyon voltajı (silikon transistörler kullanılırken) gereken çıkış voltajından 1, 3V daha büyük olmalıdır. Ayrıca, bir direnç (R2) ortaya çıktı. Amacı, transistör VT2'nin reaktif bileşenini bastırmak ve transistörün kendi tabanındaki voltaj değişikliğine güvenilir bir yanıt vermektir.
Bu direncin büyüklüğü büyük bir önem taşımamaktadır, ancak makul sınırların ötesine geçmemelidir. Genellikle R1 direncinden yaklaşık 5 kat daha fazla seçilir.
Transistör ve zener diyot üzerinde sabitleyici
Güç kaynağı ünitesi "Daha kolay". Bölüm iki
Dikkat lütfen! Etiketler ekleme sırası önemlidir! En önemlisi ile eklemeye başlayın. Mümkünse mevcut etiketleri kullanın
Evet, geldin mi? Ne, merak uyandı mı? Ama ben çok mutluyum. Hayır, gerçekten. Kendinizi rahat ettirin, şimdi, makalenin ilk bölümünde yaptığımız güç kaynağı ünitesini kesmek için gerekli olan bazı basit hesaplamaları birlikte yapacağız. Her ne kadar bu hesaplamaların daha karmaşık şemalarda yararlı olabileceğini söylemem gerekir.
Bu nedenle, güç kaynağımız iki ana bileşenden oluşur - bir transformatör, doğrultucu diyot ve bir kondansatör ve diğer her şeyden oluşan bir dengeleyiciden oluşan bir doğrultucu. Gerçek Hintliler gibi, belki de en baştan başlayalım ve önce dengeleyiciyi hesaplayalım.
Stabilizatör devresi şekilde gösterilmiştir.
Bu, sözde parametrik sabitleyici. İki bölümden oluşur:
1 - dengeleyicinin kendisi bir balast rezistansı Rb olan bir zener diyot D üzerinde
2 - transistör VT'de yayıcı takipçisi.
Gerilimin ihtiyaç duyduğumuz şekilde kalmasını sağlamak için, dengeleyicinin izlemesi ve yayıcı izleyicinin sabitleyiciye güçlü bir yük bağlamanızı sağlar. Bir amplifikatörün rolünü oynar ya da istersen, bir kıskaç.
Güç kaynağı ünitemizin iki ana parametresi çıkış voltajı ve maksimum yük akımıdır. Onları arayalım:
Uout voltajı
ve
Imax bir akımdır.
Son bölümde boşalttığımız güç kaynağı için Uout = 14 Volt ve Imax = 1 Amper.
İlk olarak, çıkışta gerekli Uout'u elde etmek için stabilizatöre uygulamak için gereken Uin voltajını belirlemeliyiz.
Bu voltaj aşağıdaki formüle göre belirlenir:
Şekil 3 nereden geldi? Bu, VT transistörünün toplayıcı-emitör bağlantısındaki voltaj düşüşüdür. Bu nedenle, sabitleyicimizi kendi girişinde çalıştırmak için en az 17 volt uygulamalıyız.
Ne tür bir transistör VT ihtiyacımız olduğunu belirleyelim. Bunu yapmak için ne kadar güç harcayacağını belirlememiz gerekiyor.
Bir an dikkate almak gerekir. Hesaplama için, güç kaynağının maksimum çıkış voltajını aldık. Ancak, bu hesaplamada, PSU'nun ürettiği asgari voltajı tersine almak gereklidir. Ve bizim durumumuzda, 1.5 volt. Bu yapılmazsa, transistör bir bakır havza ile kaplanabilir, çünkü maksimum güç yanlış hesaplanır.
Kendiniz görün:
Uout = 14 volt alırsak, P max = 1.3 * (17-14) * 1 = 3.9 W elde ederiz.
Ve eğer Uout = 1.5 volt alırsak, o zaman P max = 1.3 * (17-1.5) * 1 = 20.15 W
Yani, hesaba katılmamış olsaydı, hesaplanan gücün FIVE değerinin gerçek olandan daha az olduğu ortaya çıkmış olurdu. Elbette, transistör bundan hoşlanmayacaktır.
Şimdi, dizine girip bir transistör seçiyoruz.
Elde edilen güce ek olarak, yayıcı ile toplayıcı arasındaki voltajın Uin'den daha büyük olması ve maksimum kolektör akımının Imax'tan daha büyük olması gerektiği dikkate alınmalıdır. KT817'yi seçtim - oldukça iyi bir transistör.
Phew, peki, onunla uğraştım. Daha ileri gidelim.
Dengeleyicinin kendisini düşünüyoruz.
İlk olarak, yeni seçilen transistörün tabanının maksimum akımını belirliyoruz (ve düşündüğünüz gibi, zalim dünyamızdaki her şey - transistörlerin tabanı bile).
Ben b max = I max / h21 E min
h21 E min, minimum transistör akım transfer faktörüdür ve dizinden alınır. Eğer bu parametrenin belirtilen limitleri varsa - 30... 40 gibi bir şey varsa, o zaman en küçük olanı alınır. Şey, dizinde sadece bir numara var - 25, düşüneceğiz, ve başka neler var?
B max = 1/25 = 0,04 A (veya 40 mA). Biraz değil.
Şimdi bir zener diyotu arayalım.
Arama iki parametre üzerinde olmalıdır - stabilizasyon voltajı ve stabilizasyon akımı.
Stabilizasyon voltajı, güç kaynağının maksimum çıkış voltajına eşit olmalıdır, yani 14 volt ve akım - 40 mA'dan az değil, yani hesapladığımız değer.
Yine referans kitabını kullandılar.
Voltajda, Zener D814D'den korkuyoruz, ayrıca, elimizdeydi. Ama burada stabilizasyon akımı... 5 mA hiç de iyi değil. Ne yapacağız? Çıkış transistörünün temel akımını azaltacağız. Ve bunun için devreye bir tane daha transistör ekliyoruz. Resme baktık. Devreye bir transistör VT2 ekledik. Bu işlem, zener diyot üzerindeki yükün h21E zamanlarında azaltılmasını sağlar. h21E, elbette, devreye yeni eklediğimiz transistör. Özellikle düşünmeden KT315'i bir bez parçasından aldım. Minimum h21E değeri 30'dur, yani akımı 40/30 = 1,33 mA'ye indirebiliriz, ki bu bizim için oldukça uygundur.
Şimdi balast direncinin Rb direncini ve gücünü hesaplayınız.
Rb = (Uin-Ust) / (I b maks + I min min)
Ust, zener diyotun stabilizasyon voltajıdır.
İst min - Stabilitron stabilizasyon akımı.
Rb = (17-14) / ((1.33 + 5) / 1000) = 470 Ohm.
Şimdi bu direncin gücünü belirle
P rb = (U-x st içinde) 2 / Rb.
P rb = (17-14) 2/470 = 0,02 W.
Aslında hepsi bu. Böylece, başlangıçtaki verilerden - çıkış voltajı ve akımı, tüm devre elemanlarını ve dengeleyiciye beslenmesi gereken giriş voltajını aldık.
Ancak, biz rahatlamıyoruz - hala redresörü bekliyoruz. Sanırım öyle düşünüyorum (ama yine de).
Yani redresör devresine bakın.
Eh, her şey burada ve neredeyse parmaklarında daha basit. Stabilizatöre - 17 volt'a hangi gerilimi uyguladığımızı bildiğimiz için, transformatörün sekonder sargısındaki voltajı hesaplayınız. Bunu yapmak için, başlangıçta olduğu gibi - kuyruktan gidelim. Bu yüzden, filtre kondansatöründen sonra, 17 voltluk bir voltajımız olmalı.
Filtre kondansatörünün reddedilen gerilimi 1,41 kat arttırdığı göz önüne alınırsa, redresör köprüsünden sonra 17 / 1.41 = 12 volt almamız gerekir.
Şimdi, redresör köprüsünde 1,5-2 volt kaybettiğimizi düşünün, bu nedenle sekonder sargıdaki voltaj 12 + 2 = 14 volt olmalıdır. Böyle bir transformatörün bulunmadığı, korkunç olmadığı da ortaya çıkabilir - bu durumda, 13 ila 16 volttan ikincil sargı üzerinde bir gerilime sahip bir trafo uygulayabilirsiniz.
Daha ileri gidiyoruz. Filtre kondansatörünün kapasitansını tanımlayın.
C ф = 3200I н / U н K н
Nerede maksimum yük akımı,
Un, yükteki voltajdır,
Kн dalgalanma katsayısıdır.
Bizim durumda
IEL = 1 Amper,
Un = 17 volt,
KH = 0.01.
C = = 3200 * 1/14 * 0.01 = 18823.
Ancak, redresörün arkasında hala bir voltaj regülatörü olduğundan, tasarım kapasitesini 5... 10 kat azaltabiliriz. Yani, 2000 uF yeterli olacaktır.
Düzeltici diyotları veya bir diyot köprüsünü seçmek için kalır.
Bunu yapmak için, iki ana parametreyi bilmemiz gerekir - bir diyot ve maksimum ters voltajdan geçen maksimum akım, sadece bir diyot üzerinden.
Gerekli maksimum geri voltajın böyle olduğu varsayılır.
U обр max = 2U н, yani, U о obr max = 2 * 17 = 34 Volt.
Ve bir diyot için maksimum akım, güç kaynağının yük akımına eşit veya ondan büyük olmalıdır. Pekala, dizinlerdeki diyod meclisleri için, bu montajda akabilecek toplam maksimum akımı gösterir.
Pekala, tüm bunlar doğrultucu ve parametrik stabilizatörlerle ilgili.
Önceden, en tembel entegre mikrodevre ve çalışkan olanlar için bir dengeleyici için dengeleyici - dengeleyici bir dengeleyici var.
Parametrik transistör voltaj regülatörü
Yani, sağ tarafta en basit transistör voltaj regülatörünün bir şeması bulunur.
- beniçin Transistörün toplayıcı akımı
- benn - yük akımı
- benb - Transistörün temel akımı
- benR, - Balast direncinden akım
- URin - giriş gerilimi
- UEy - çıkış gerilimi (yükte voltaj düşüşü)
- Umakale - Zener diyot boyunca voltaj düşüşü
- UBE - Transistörün baz vericisinin p-n birleşiminden gerilim düşmesi
Böyle bir dengeleyici nasıl çalışır ve çalışması bir zener diyot üzerindeki parametrik sabitleyicinin çalışmasından nasıl farklıdır? Evet çalışmalarının neredeyse hiçbir farklılık yok - devre çıkışındaki voltaj nedeniyle gerilim düşüşü akımına zayıf bağlı olan bölgeler (tranzistor zener diyot ve p-n baz emiter voltajının) akım-voltaj varlığına sabit kalır. Yani, tüm parametrik stabilizatörlerde olduğu gibi, bileşenlerin iç özellikleri ile stabilite elde edilir.
Gerçekten de, şekilden görülebileceği gibi, yük boyunca gerilim düşmesi, zener diyodu boyunca ve transistörün p-n bağlantısında voltaj düşüşlerindeki farkla eşittir. zener diyot boyunca voltaj düşüşü (çalışma alanı voltaj stabilizasyonu eşittir) güncel bir zayıf bağlı olduğu için, ileriye doğru bastırılan pn geçişi boyunca voltaj düşüşü (bir silikon transistörü için geleneksel silikon diyot için yaklaşık olarak aynı alınabilir ayrıca geçerli hafifçe bağlıdır - yaklaşık 0, 6 Volt), çıkış voltajının da sabit olduğu ortaya çıkıyor.
Şimdi biraz matematik ekleyin.
Yükteki voltaj ile (çıkış voltajı) her şey zaten açıktır: UEy= Umakale-UBE, R'yi hesaplayalım0 ve sabitleyicinin normal çalışması bölgesi. Ama önce iki çizim çizin - sabitleyici devresinin bir parçası ve zener diyot üzerindeki en basit parametrik sabitleyicinin bir parçası:
Öyle görünüyor değil mi? Ayrıca, R'nin hesaplanması için onlardan kaynaklanan muhakeme ve ilişki0 ve normal operasyon alanı da çok benzer.
Sabitleyici devremizin yırtılmış parçasının akımlarını ve gerilimlerini açıklayan denklem:
Sabitleyicinin normal çalışması için (zener diyot boyunca gerilim daima U aralığındadır)st min U'ya kadarст max) Zener diyotundan geçen akımın daima I aralığında olması gerekir.st min önceст max. Zener diyotundan geçen minimum akım, minimum giriş voltajı ve transistörün maksimum akım tabanı ile akacaktır. Bunu bilerek buluyoruz balast direnci:
Bizim durumumuzda, transistörün bir ortak kollektör devresinde açıldığını düşünürsek, tabanın akımı, yayıcı akım ile orantılı olarak bağlanır.e= Benb(h21E+1), emitör akımı yük akımına eşittir (çünkü verici devresinde bir yükümüz vardır) ve çalışma modunda zener diyotundaki voltaj önemsizdir (U yerine)st min sadece U alırızmakale), o zaman anlıyoruz
h21E+1 ortak kollektör devresi için akım kazancıdır.21K), ama beri21E genellikle yeterince büyük, daha sonra genellikle "+1" terimi atılır ve h olduğu kabul edilir21K= h21E, daha sonra formül (3) biraz daha kolay olur:
Zener diyotundan geçen maksimum akım, transistörün minimum akım tabanı ve maksimum giriş voltajı ile akacaktır. Bunu hesaba katarak ve zener diyotu üzerinden minimum akımla ilgili olarak yukarıda bahsedilenler denklem (1) yardımıyla stabilizatörün normal çalışmasını bulabilir:
Bu ifadeyi yeniden gruplandırıyoruz:
Minimum ve maksimum stabilizasyon voltajının (U) olduğunu varsayalım.st min ve Uст max) önemsiz derecede farklı (sağ taraftaki ilk terim sıfıra eşit kabul edilebilir) ve ayrıcan= Bene= Benbh21E ("+1" - fırlatacağız), sonra stabilizatörün normal çalışma bölgesini tanımlayan bir denklem, aşağıdaki formu alacak:
Bu formülde, bir transistör stabilizatörünün bir zener diyot üzerindeki bir parametrik stabilizatör üzerindeki avantajı açıkça görülebilir - bir transistör sabitleyici için diğer eşit parametrelerle, çıkış akımı daha geniş bir aralıkta değişebilir.
Örneğin, stabiliteron KS147A'yı alalım (Imakale= 3..53mA) ve çıkış akımının sıfırdan I'e değişmesi koşuluyla, gerilim 6..10V'dan 5V'a düştüğünde hesaplayabileceğimiz maksimum akımı tahmin eder.maksimum. Transistör KT815A (h almak21E= 40). Ortak denklem sistemlerini çözerek (3), (4), R'yi elde ederiz.0 yaklaşık 110 Ohm ve maksimum 550 mA'lik bir akım.
Ancak, artık p-n anahtarlama transistörü boyunca istikrarsızlık zener Daha eklenen istikrarsızlık gerilim düşüşünü gerilime çünkü bu durumda çıkış geriliminin istikrarsızlık, daha da kötü olacağı unutulmamalıdır. İyi biz 4,7V daha zener almak zorunda kaldı ve bu yüzden Artı, dikkate almamıştım, çıkış voltajı, PN eklemi üzerinde Zener gerilim düşümü değerinden düşük olduğu 5.1 veya hatta 5.6 V (daha açık bir şekilde aynı zener yük akımı değiştirmek ne olacağı için özellikle zener ilgili parametrik stabilizatör ile ilgili makalede olarak, örneğin, bir zener diyodu aldı).
Aslında, burada kararsızlık ile baş etme yöntemleri tamamen benzer - zener diode üzerindeki voltaj kararsızlığını bir şekilde azaltmak gerekir. Bunun için, son zamandaki gibi, bir zener diyotunun VAC'ının daha dar bir çalışma bölümünü almak mümkündür. Aynı zamanda, normal çalışma alanında bir daralmasına yol tabii ki, ancak bu durumda, normal çalışma bölgesi ve bu parametre ile stabilize zener diyot daha geniş (yaklaşık h (böylece işletme akımı değişiklikleri azalır Zener aralığı)21E zaman), çıkış voltajının stabilitesini arttırmak amacıyla çıkış akımının ve / veya giriş voltajı aralığının bir kısmının bir kısmını terk etmeyi oldukça güçleştirebiliriz.
Normal çalışma alanını daha da artırmak için, Darlington veya Shiklia (Şekil sol) şemasında bulunan iki transistör kullanabilirsiniz. Bu durumda h21E çok daha fazla olacak.
Eh, gıcırtı - buna göre herhangi bir transistörü (daha birçok kez daha, biz daha dar aralıkta geçen akım değiştirmek için - sadece uzun değil kazanmak opamp ama çok, çok, pek çok şekilde tazminat voltaj regülatörü operasyonel amplifikatör yapmak Zener diyot, daha az voltaj değişimi ve daha da istikrarlı çıkış voltajı elde edeceğiz).
Başka bir seçenek var - her zamanki zener diyot yerine, örneğin TL431 yerine entegre bir zener diyot alabilirsiniz. Bu durumda, daha az istikrarsızlığa ek olarak, çıkış voltajını kontrol etme kabiliyetine sahibiz.
Bir atıştırmalık için, böyle bir voltaj regülatörünün bir ışık dengeleyici ile bir akım dengeleyiciye dönüştürülebileceğini söyleyeceğim (sadece yükte değil, fakat özel bir akım ölçüm direncinde voltajı dengelemeniz gerekir).
Transistör Voltaj Sabitleyici
Elektronik ekipmanın çalışması için, kesin olarak tanımlanmış özelliklere sahip bir voltaj gereklidir. Fakat endüstriyel ağda voltaj sürekli değişiyor. Seviyesi bağlı işletmelere, binalara ve ekipmana bağlıdır. Herhangi bir cihazın çalışması doğrudan voltaja bağlıdır, bu parametrenin dalgalanmaları iş kalitesine etki eder, örneğin, düşme durumunda, alıcı hırıltı veya vızıltıya başlayabilir. Bu sorunu çözmek için transistör üzerindeki stabilizörleri kullanın.
Darbe tipi sabitleyici
Stabilizatör prensibi
Bu ekipmanın bir kısmı referans değerle karşılaştırmadan sorumludur ve diğeri - parametreleri kontrol eder. Gelen parametre gerekli göstergeden daha büyükse, sistem onu azaltır. Değer daha azsa, özellikler artar. Aynı şema altında, musluktaki su düzenlenir: akış gerekenden daha az olduğunda, valf döner ve tersi olur.
Stabilizasyon prensibi, ütülerden uzay endüstrisine kadar çeşitli ekipmanlarda kullanılır. Fark, yalnızca göstergelerin kontrolü ve yönetimi teknolojisidir.
Önemli! Mevcut GOST'ye göre, ağdaki voltaj% 5'e kadar ve gerçek koşullarda ve belirtilen değerin% 10'una kadar değişebilir. Ekipmanın yüksek kaliteli çalışması için, bu gösterge% 0,1'i geçemez.
En basit voltaj regülatörü devresi sadece 2 eleman içerir:
- referans voltaj kaynağı bir zener diyot VD1'dir;
- balast direnci R1.
Bir zener diyodu, stabilizasyon voltajının belirli değerlerinde (ters olarak uygulanan), akımı ters yönde akmaya başlayan bir diyottur. Voltaj yükselirse, iç direnç azaldığında, zener diyot voltajı ayarlanan değerde tutar. Voltaj regülatörü devresinde çalışma prensibi görülebilir.
Düzen ve sabitleyicinin programı
Ters voltaj artarsa, zener diyot bir direnç uygular ve bu nedenle çıkış akımı minimumdur. Belirtilen parametreye ulaşıldığında, akım artmaya başlar. Daha sonra, akım-voltaj karakteristiğine 1 no.lu noktaya ulaşıldığında, mevcut endekslerdeki artışa rağmen voltajın artması durur. P-n bağlantısında, gerilim sadece dirençte artar, zener diyot önceden ayarlanmış modda çalışır. Tabii ki, herhangi bir zener diyodu, önceden belirlenmiş bir değerde sadece bir voltajı tutabilir ve performansı nokta 2'ye yükselttikten sonra, hücre ısınmaya ve bozmaya başlayabilir. 1 ve 2 noktaları arasındaki mesafe çalışma alanı olarak adlandırılır.
Böyle basit bir stabilizasyon yöntemi sadece küçük akımların kullanıldığı ağlar için uygundur. Yük kapasitesini arttırmak için bir bipolar transistör şeklinde bir verici takipçisi kullanılır. Bu eleman uygulanan voltajı tekrarlar. Bu nedenle, yük daha büyük bir büyüklük sırası olabilir. Birkaç transistörün bir devresini kullanabilirsiniz, daha sonra yük daha da artacaktır.
Bu tür şemalar oluşturulurken, p-n bağlantısındaki bir düşüş nedeniyle, çıkış voltajının azalacağı dikkate alınmalıdır. Bu nedenle, transistörler üzerindeki geçişler üzerindeki kayıpları hesaba katarak bir zener diyotunun seçilmesi gereklidir. İki transistör ile şemadaki şekilde bir tane daha direnç daha görebilir. İkinci transistörün reaktif bileşenini ortadan kaldırmak için kullanılır.
İki basit stabilizatör
Hesaplama karakteristiğinin esasları
Sabitleyicinin ana göstergeleri, maksimum çıkış voltajı Uout, minimum çıkış gerilimi Uout1 ve maksimum akım Imax. Bu miktarların sırasıyla 14 volt, 1.5 volt ve 1 amper olduğunu varsayalım. Giriş voltajını aşağıdaki formüle göre hesaplayın:
Uin = Uout + 3, burada 3, toplayıcı-verici bağlantısındaki voltaj düşüş katsayısıdır.
Dikkat edin! Transistörün pasaport parametreleri, yarı açık modda çalışmayı sağlamalı ve çıkış voltajı ve çıkış verisi arasında meydana gelen voltaj farkına dayanmalıdır.
Ardından, transistör tarafından dağıtılacak maksimum güç Pmax değerini hesaplayın:
- Pmaks = 1.3 (Uin-Uout) Imax = 1.3 (17-14) = 3.9 W;
- Pmax = 1.3 (Uin-Uout1) Imax = 1.3 (17-1.5) = 20.15 W.
Görülebileceği gibi, minimum giriş voltajı hesaplanırken daha yüksek bir değer elde edilir ve bu değer, transistörü referans olarak almak için doğru olacaktır. Bize KT817 olacak.
Önemli! Voltajın değeri giriş değerinden daha büyük olmalı ve akım belirtilen maksimum değerden daha büyük olmalıdır. Aksi takdirde, eleman olasılık sınırlarında çalışacak ve hızlıca başarısız olacaktır.
FET devresi
Şimdi, transistörün kendisinin Ib - temel akımını dikkate almamız gerekiyor:
Ib max = Imax / h21E min, burada h21E min akım transfer katsayısıdır (bizim durumumuzda bu değer 25'e eşittir).
Bu göstergeleri bilerek, transistördeki voltaj regülatörünün özelliklerini belirleyebilirsiniz. Stabilize edilmiş voltaj 14 volttur ve formüldeki akım 0,04 A'dır. Bu parametrelere göre D814D uygundur, ancak bu durumda baz akımı 0,005 A olacaktır, yani çıkış değeri düşürülmelidir. Bunun için ikinci bir transistör (KT315) kullanılır. Kullanımından dolayı, yük ikinci transistörün maksimum akım transfer katsayısının değeri ile azalacaktır (biz h21E = 30'umuz var). Böylece, akım 0.04 / 30 = 0.00133 mA olacaktır.
Şimdi Rb-balast direncinin parametrelerini tanımlarız:
Rb = (Uinx-Ust) / (Ibmaks + Ist min) = (17-14) / (0.00133 + 0.005) = 474 Ohm, burada:
- İst min - stabilize akım;
- Ust - voltaj stabilizasyonu stabilitronu.
Sonra balast gücünü dikkate alıyoruz:
Ek rezistörün parametreleri nadiren hesaplanır, bu kısmı seçerken, sadece bir şeyi hesaba katmak gerekir, mevcut değerinin maksimum yükten daha az olması gerekir. 1 ohm dirençli bir direnç kullanırız.
Dengeleyici dengeleyiciler
Yukarıda sayılan devreler parametrik stabilizörler, yani bir zener diyot üzerinde çalışan cihazlar. Tazminat şemaları, geri bildirimin mevcut olduğu yerde daha doğru kabul edilir ve stabilize edici bileşen, referans değerlerle karşılaştırılır. parametrik sistemlerde transistör stabilizatörü çalışma yükü etkisi ise bu tür cihazların en büyük avantajı, doğru bir çıkış voltajı, yükleme akımının hemen hemen hiç etkisidir.
Dengeleme tipi stabilizatör devresi sıralı ve paralel olabilir. Birinci varyantta, kontrol elemanları genellikle transistörlerdir.
Seri tip kompanzasyon regülatörleri
Diyagram üzerinde:
- P - düzenleme elemanı;
- Ve - referans (referans) voltajının kaynağı;
- ES - karşılaştırma unsuru;
- Y - sabit akım amplifikatörü.
Yukarıdaki formülde, R4 've R4'' göre belirlenen arka arkaya çıkış gerilim stabilize edici, ayrı ayrı, direnç R4 üst ve alt değeri. o karşılaştırır ve gerekirse göstergeleri güçlendirir, yani Transistör VT1 bir regülasyon öğedir ve VT2 stabilize. Referans voltajın kaynağı, zener diyot VD1'dir. Taban ve VT2'nin yayıcısı arasında, voltaj UOP ve UREG arasındaki fark olarak tanımlanır. Yükte voltajda bir artış varsa, bu durumda UREG, hem VT2'nin hem verici hem de kolektör akımlarını arttırır. Ayrıca şemaya göre, toplayıcı akımı voltajın düşmesine neden olan direnç R1'e gider. Bu gerilim, ters yayıcı kısmı VT1, polariteyi, yani toplayıcı ve transistör düşme yayıcı akımları, ve yük voltajı geri döner.
Dengeleyicinin çıkış devresinde düzgün bir ayarlama için R3, R4, R5'ten oluşan bir voltaj bölücü kullanılır. Adım regülasyonu bir zener diyot referans voltajı kullanılarak gerçekleştirilir.
Paralel tip kompensatör stabilizatörün tipik şeması
Paralel tipteki dengeleyici voltaj regülatöründe, nominal değerden bir sapma meydana geldiğinde, referans ve çıkış voltajları arasındaki fark olan hata sinyali belirir. Ayrıca, bu sinyal yüke paralel olan regülasyon parçasında güçlendirilir. Bundan dolayı, regülatör elemanındaki akım değişir, rezistör R1 arasındaki voltaj düşer ve çıkış sabit kalır:
Önemli! Paralel tip stabilizatörlerin verimliliği küçüktür, bu nedenle bu tür şemalar nadiren kullanılır.
Darbe stabilizatörleri
Telafi ve parametrik stabilizatörlere ek olarak, giriş gerilimi aralığı yeterince büyük olsa bile, verimliliğin en büyük olduğu darbe devreleri vardır. Bu cihazların çalışması, regüle edici elemanın, kapalı modda kapatılıp kapatılması gerçeğine dayanmaktadır. Sabitleyicinin genel şeması bir anahtar, enerji depolama ve kontrol devresinden oluşmaktadır. Sürücü ve anahtar, güç parçasını, kontrol döngüsünü oluşturdukları devre ile birlikte temsil eder.
Bir puls voltaj regülatörü 3 transistör temelinde monte edilebilir. Bu durumda, VT1, VT2 bir anahtar düzenleme elemanıdır ve hata sinyalini yükseltmek için VT3 gereklidir.
Darbe regülatörü devresi
Algoritma aşağıdaki gibidir:
- Kolektör VT2'den kapasitör C2'ye taban VT1'den pozitif geri besleme voltajı alınır;
- Direnç R2'den gelen mevcut doygunluktaki VT2 açılır;
- Doymuş VT1 ile toplayıcı-verici bağlantı noktasında VT2'nin açılması için voltajdan daha az, daha sonra VT1 açık olduğunda, VT2 kapalıdır;
- Verici aracılığıyla VT3 üzerindeki amplifikatör bir zener diyot VD2'ye bağlanır ve baz R5, R6, R7 çıkış voltajının bir bölücüne bağlıdır;
- Böylece, VT1 VT2'nin VT3'ten bir sinyal üzerinde kapanmasını ve açılmasını kontrol eder;
- VT2 açık olduğunda, enerji, yüklendikten sonra enerji yüklendikten sonra gaz içinde birikir.
Sunulan programların her biri, en basit stabilizatör versiyonunu birleştirmeye izin verecektir.
Sabitleyicinin bir zener diyot üzerinde çalışması - temel parametreler
Birçok elektrik devresi ve devresi için, kararlı bir voltaj çıkışı olmayan basit bir güç kaynağı ünitesi yeterlidir. Bu tür kaynaklar çoğunlukla düşük voltajlı bir transformatör, bir diyot doğrultucu köprüsü ve bir filtre şeklinde çıkıntı yapan bir kondansatörü içerir.
Güç kaynağı ünitesinin çıkışındaki voltaj, transformatörün ikincil bobininin dönüş sayısına bağlıdır. Genellikle ev ağının voltajı vasat bir stabiliteye sahiptir ve ağ gerekli 220 volt iletmez. Voltaj değeri 200 ila 235 V arasında yüzebilir. Bu nedenle, transformatörün çıkışındaki voltaj da kararlı olmayacaktır ve standart 12 V yerine 10 ila 14 volt üretilecektir.
Stabilizatör devresinin çalışması
Besleme voltajındaki küçük değişikliklere duyarlı olmayan elektrikli cihazlar, geleneksel bir güç kaynağıyla dağıtılabilir. Ve daha kaprisli cihazlar istikrarlı bir güç kaynağı olmadan çalışamaz ve sadece yakabilirler. Bu nedenle, çıkış voltajını eşitlemek için bir yardımcı devreye ihtiyaç vardır.
Bir sabitleyici, bir transistör ve bir zener diyot üzerinde sabit bir voltajı dengeleyen basit bir dengeleyicinin çalışmasını düşünelim, bu da ana elemanın rolünü oynar, güç ünitesinin çıkışındaki voltajı belirler, belirler.
Sabit bir voltajı dengelemek için konvansiyonel sabitleyicinin elektrik devresinin özel bir düşüncesine dönelim.
- Voltajı 12 V çıkışında alternatif voltaj ile düşürmek için bir transformatör vardır.
- Bu voltaj devrenin girişine ve daha spesifik olarak diyot doğrultucu köprüsüne ve ayrıca kondansatör üzerinde yapılan filtreye uygulanır.
- Diyot köprüsü temelinde yapılan doğrultucu, alternatif akımı sabit olana dönüştürür, ancak ani voltaj değeri elde edilir.
- Yarı iletken diyotlar% 25'lik bir rezerv ile en yüksek akım gücünde çalışmalıdır. Bu akım bir güç kaynağı oluşturabilir.
- Ters voltaj, çıkış voltajından daha az olmamalıdır.
- Bir tür filtrenin rolünü oynayan kondansatör, bu güç düşüşlerini eşitleyerek voltajın şeklini grafiğin neredeyse ideal bir şekline dönüştürmektedir. Kapasitör kapasitansı 1-10 bin uF aralığında olmalıdır. Voltaj da giriş değerinden daha yüksek olmalıdır.
Aşağıdaki etkiyi unutmamak gerekir ki, bir elektrolitik kondansatör (filtre) ve bir diyot rektifiye edici köprüden sonra alternatif voltaj yaklaşık% 18 oranında artar. Bu, sonuçta çıkışta 12 V değil, yaklaşık 14,5 V anlamına gelir.
Zener diyot eylemi
Çalışmanın bir sonraki aşaması, dengeleyici tasarımında DC voltajını stabilize etmek için bir zener diyotun çalışmasıdır. Ana fonksiyonel bağlantıdır. Unutulmamalıdır ki zener diyotları, ters bağlantı sırasında belirli bir sabit voltajda belirli stabiliteye dayanabilir. Gerilim, zener diyotuna sıfırdan sabit bir değere uygulanırsa artar.
Sabit bir seviyeye ulaştığında, hafif bir artışla sabit kalacaktır. Bu, içinden geçen akımın gücünü artıracaktır.
Çıkış voltajının 12 V olması gereken konvansiyonel stabilizatör devresinde, zener diyot 12.6 V'luk bir voltaj değeri için belirlenir, çünkü 0.6 V emitör-taban transistörünün geçişinde bir voltaj kaybı olacaktır. Cihaz üzerindeki çıkış voltajı tam olarak 12 V olacaktır. Ve biz zener diyotu 13 V değerine ayarladığımızdan, ünitenin çıkışı yaklaşık 12.4 volt olacaktır.
Zener diyotu aşırı ısınmasını önlemek için akım sınırlaması gerektirir. Şema ile değerlendirildiğinde, bu işlev R1 direnci ile gerçekleştirilir. Zener diyot VD2 ile seri devrede açılır. Filtre işlevini gerçekleştiren başka bir kapasitör, zener diyot ile paralel olarak bağlanır. Ortaya çıkan voltaj darbeleri eşitlenmelidir. Her ne kadar onsuz yapabilirsin.
Diyagram, ortak bir toplayıcıya bağlı bir transistör VT1 göstermektedir. Bu tür devreler önemli bir akım amplifikasyonu ile karakterize edilir, ancak amplifikasyon voltajı yoktur. Transistörün çıkışının, girişte mevcut olan sabit bir voltaj ürettiği izlenir. Yayıcı bağlantısının 0.6 V alması nedeniyle, transistörün çıkışı sadece 12.4 V'dur.
Transistörün açılabilmesi için, bir önyargı oluşturmak için bir direnç gereklidir. Bu işlev direnç R1 tarafından gerçekleştirilir. Değerini değiştirirseniz, transistörün çıkış akımını ve dolayısıyla dengeleyicinin çıkış akımını değiştirebilirsiniz. Bir deney olarak, R1 rezistörü yerine 47 kΩ değişken direnç bağlayabilirsiniz. Ayarlayarak, güç kaynağının çıkış akımını değiştirebilirsiniz.
Voltaj regülatör devresinin sonunda, stabilize edilmiş cihazın çıkışındaki voltaj pulslarını dengeleyen bir başka küçük elektrolitik kondansatör C3 bağlanır. Vericiyi (VT1) devrenin negatif kutbuna kapatan direnç (R2), bir paralel devrede lehimlenir.
Sonuç
Bu şema en basit olanıdır, en az sayıda eleman içerir, kararlı bir çıkış voltajı oluşturur. Çok sayıda elektrikli cihaz çalışmak için bu dengeleyici yeterlidir. Böyle bir transistör ve bir zener diyotu, 8 A'luk en yüksek akım gücü için tasarlanmıştır. Bu, böyle bir akım için, yarı iletkenlerden ısıyı uzaklaştıran bir soğutma radyatörünün gerekli olduğu anlamına gelir.
Bu tür stabilizatörler geliştirmek için, zener diyotlar, transistörler ve stabilizatörler sıklıkla kullanılmaktadır. Daha düşük bir verime sahiptir, bu nedenle sadece düşük güç devrelerinde kullanılırlar. Çoğu zaman voltaj regülatörlerinin kompanzasyon devrelerinde ana voltajın kaynağı olarak kullanılırlar. Bu tür parametrik stabilizörler köprü, çok aşamalı ve tek aşamalıdır. Bunlar, bir zener diyotuna ve diğer yarı iletken elemanlara dayanan stabilizatörlerin en basit şemalarıdır.
Basit voltaj regülatörleri ve hesaplamaları
Seveceksin!
Güç trafosu. Güç trafosunun hesaplanması
Akım bölücü
Salınan devre
Gerilim bölücü
Bu yazıda, yarı iletken cihazlarda sabit voltaj sabitleyicileri hakkında konuşacağız. Voltaj regülatörlerinin en basit şemaları, çalışma prensipleri ve hesaplama kuralları dikkate alınır. Makalede sunulan materyal ikincil stabilize beslenme kaynakları tasarlanması için yararlıdır.
Başlangıç olarak, herhangi bir elektrik parametresini stabilize etmek için bu parametre için bir izleme şeması ve bu parametre için bir kontrol şeması bulunmalıdır. Stabilizasyonun doğruluğu için, stabilize parametrenin karşılaştırıldığı bir "standart" a sahip olmak gereklidir. Karşılaştırma sırasında, parametrenin referans değerinden daha büyük olduğu ortaya çıkarsa, izleme şeması (buna karşılaştırma devresi diyebilir), parametrenin değerini "azaltmak" için kontrol devresine komut verir. Tersine, eğer parametre referans değerinden daha az ise, o zaman karşılaştırma devresi, kontrol devresine parametrenin değerini "arttırmak" komutunu verir. Bu prensipte, bir demirden bir uzay aracına kadar bizi çevreleyen tüm cihazların ve sistemlerin otomatik kontrolünün tüm şemaları, sadece parametrenin izlenmesi ve kontrol edilmesi için çalışır. Benzer şekilde voltaj regülatörü çalışır.
Böyle bir dengeleyicinin yapısal şeması şekilde gösterilmiştir.
Sabitleyicinin çalışması, bir su musluğundan akan suyun ayarlanmasıyla karşılaştırılabilir. Bir kişi musluğa yaklaşır, açar ve ardından su akışını izler, akışını daha büyük veya daha küçük bir tarafa ayarlar ve kendisi için optimum akışı sağlar. Kişinin, bir kişinin, hangi tür su akışının olması gerektiği ile ilgili bir temsili olduğu ve bir kontrol şeması, bir karşılaştırma şeması (insan) tarafından kontrol edilen bir musluk olduğu için, bir karşılaştırma şemasının işlevini yerine getirir. Bir kişi standart fikrini değiştirirse, musluktan akan su akışının yeterli olmadığına karar verirse, daha fazla açar. Voltaj regülatörü tam olarak aynıdır. Çıkış voltajını değiştirmek istiyorsak referans (referans) voltajını değiştirebiliriz. Referans voltajdaki değişikliği fark eden karşılaştırma şeması, çıkış voltajını bağımsız olarak değiştirecektir.
Soru bir rezonant olacak: Çıkışta zaten "hazır" referans voltajının kaynağını kullanabilirsek, neden böyle bir yığın kümesine ihtiyacımız var? Gerçek şu ki, referans voltajın kaynağı (bundan böyle referans voltaj olarak anılacaktır) düşük akımdır (düşük-amper), bu nedenle güçlü (düşük dirençli) bir yükü besleyememektedir. Böyle bir referans voltaj kaynağı, küçük bir akım-CMOS mikrosirüsünü, düşük akımlı yükselme aşamalarını, vs. tüketen devreleri ve cihazları sağlamak için bir dengeleyici olarak kullanılabilir.
Referans voltaj kaynağının (düşük akımlı stabilizatör) devresi aşağıda gösterilmiştir. Özünde - Zener - bir ikinci direnç, özel diyot olarak ki onun aksine, makalesinde gerilim bölücü tarif özel gerilim bölücü, bu. Zener diyotun özelliği nedir? Basit bir deyişle, zener diyot geleneksel doğrultucu diyot farklı ters gerilimi (voltaj stabilizasyonu) uygulanan belirli bir değere ulaşan bir diyod ters yönde bir akım geçer ve onun başka bir artış ile, iç direnci, belirli bir en tutma eğiliminde olan indirgeyici değer.
Zener diyotun voltaj-akım özelliği (VAC) üzerinde, uygulanan voltaj ve akımın negatif alanında voltaj stabilizasyon modu gösterilir.
Zener diyotuna uygulanan ters voltaj arttıkça, önce "direnir" ve içinden akan akım minimumdur. Belli bir voltajda, zener diyotunun akımı artmaya başlar. Akım-voltaj karakteristiğinin (nokta 1) bir noktasına ulaşılır, bundan sonra "direnç-zener diyot" bölücüdeki voltajdaki bir artış, zener diyotun z-inci bağlantısındaki voltajda bir artışa neden olmaz. Akım-voltaj karakteristiğinin bu bölümünde, gerilim sadece bir dirençte gerçekleşir. Direnç ve zener diyottan geçen akım büyümeye devam ediyor. Minimum stabilizasyon akımına karşılık gelen 1 noktasından, maksimum stabilizasyon akımına karşılık gelen akım-voltaj karakteristiğinin belirli bir noktasında 2, zener diyot gerekli stabilizasyon modunda çalışır (I-V karakteristiğinin yeşil kısmı). Akım-voltaj karakteristiğinin 2. noktasından sonra, zener diyotu "kullanışlı" özelliklerini kaybeder, ısınmaya başlar ve arızalanabilir. Nokta 1'den nokta 2'ye kadar olan bölüm, zener diyotun bir regülatör olarak hareket ettiği stabilizasyonun çalışma kısmıdır.
Dirençler üzerindeki en basit voltaj bölücünün nasıl hesaplanacağını bilmek, stabilizasyon devresini (referans voltaj kaynağı) temel olarak hesaplayabilirsiniz. Voltaj bölücüde olduğu gibi, stabilizasyon devresinde iki akım akar: bölücü (sabitleyici) akımı I makale ve yük devresi akımı I YÜK. "Kalitatif" stabilizasyon için, ikincisi ilkinden daha küçük bir büyüklük sırası olmalıdır.
Dengeleme devresinin hesaplanması için referans kitaplarında yayınlanan zener diyot parametrelerinin değerleri kullanılır:
- Stabilizasyon gerilimi U makale;
- İstikrar akımı I makale (genellikle - ortalama);
- Minimum stabilize akım I st.min;
- Maksimum stabilize akım I st.max.
Sabitleyiciyi hesaplamak için, kural olarak, sadece ilk iki parametre kullanılır - U makale, ben makale, Gerilim, giriş voltajında önemli bir değişikliğin mümkün olduğu voltaj koruma devrelerini hesaplamak için kullanılır.
Stabilizasyon voltajını arttırmak için, seri bağlı bir zener diyodu zinciri kullanılabilir, ancak bu tür zener diyotların kabul edilebilir stabilizasyon akımı I parametrelerinin sınırları içinde olmalıdır. st.min ve ben st.max, aksi halde zener diyotlarının çıkışı olasılığı vardır.
Basit redresör diyotların uygulanan voltajın stabilizasyon özelliklerine de sahip olduğu, sadece stabilizasyon voltajlarının değerlerinin uygulanan voltajın daha yüksek değerlerinde olduğu ilave edilmelidir. Doğrultucu diyotların maksimum ters geriliminin değerleri referans kitaplarında genellikle belirtilir ve stabilizasyon fenomeni göründüğü voltaj genellikle bu değerden daha yüksektir ve her türdeki doğrultucu diyot için bir tür bile farklıdır. Bu nedenle, ihtiyacınız olan zener diyotu bulamayacağınız veya bir zener diyot zinciri oluşturduğunuzda, rektifayer diyotlarını yüksek voltajlı bir zener diyot olarak kullanın. Bu durumda, stabilizasyon voltajı deneysel olarak belirlenir. Yüksek voltajla çalışırken dikkatli olunmalıdır.
Voltaj regülatörünü hesaplama prosedürü (referans voltajı kaynağı)
En basit voltaj sabitleyicinin hesaplanması belirli bir örnekle gerçekleştirilecektir.
1. Bölenin giriş gerilimi U Rin (stabilize edilebilir ve belki de olmayabilir). Düşünün ki u Rin = 25 volt;
2. Stabilizasyonun çıkış gerilimi - U Ey (referans voltaj). U'ya ihtiyacımız olduğunu varsayalım. vyx = 9 volt.
çözüm:
1. Gerekli stabilizasyon voltajından itibaren gerekli olan zener diyot referans ile seçilir. Bizim durumumuzda bu D814B'dir.
2. Ortalama stabilize akım-I makale. Tabloya göre 5 mA'dır.
3. Dirençteki voltaj olayını hesaplayın - U R1,, Giriş ve çıkış stabilize gerilimler arasındaki fark olarak.
U R1, = U bx - U vyx -> U R1, = 25 - 9 = 16 volt
4. Ohm yasası ile bu voltaj dirençten geçen stabilize akım ile bölünür ve direncin direnç değeri elde edilir.
R1 = U R1, / Ben makale -> R1 = 16 / 0.005 = 3200 Ω = 3,2 kΩ
Elde edilen değer dirençli serilerde değilse, nominal değerdeki en yakın direnci seçin. Bizim durumumuzda, bu 3,3 kΩ dirençtir.
5. Dirençteki minimum gücü hesaplayın, akan akımın üzerindeki voltaj düşüşünü (stabilize edici akım) çarpın.
P R1, = U R1, * Ben makale -> P R1, = 16 * 0.005 = 0.08 W
Rezistörün, zener diyotunun akımına ek olarak, bir çıkış akımına sahip olduğu düşünüldüğünde, hesaplanandan en az iki kat daha büyük bir direnç seçin. Bizim durumumuzda, bu 0.16 W'den az olmayan bir güce sahip bir dirençtir. En yakın nominal sıradaki (büyük taraftaki) bu, 0.25 W gücüne karşılık gelir.
Bütün hesaplama bu.
Daha önce yazıldığı gibi, sabit voltaj regülatörünün en basit zinciri, küçük akımlar kullanan devrelere güç vermek için kullanılabilir ve bunlar daha güçlü devrelere güç sağlamak için uygun değildir.
Sabit voltaj regülatörünün yük kapasitesini arttırmak için seçeneklerden biri, bir verici takipçisinin kullanılmasıdır. Diyagram, bir çift kutuplu transistörde bir stabilizasyon kademesini göstermektedir. Transistör, tabana uygulanan voltajı "tekrarlar".
Böyle bir dengeleyicinin yük kapasitesi, bir büyüklük sırasına göre artar. Böyle bir dengeleyicinin dezavantajı, ayrıca bir direnç ve bir zener diyottan oluşan en basit zincir, çıkış voltajını ayarlayamamadır.
Böyle bir kaskatın çıkış voltajı, transistörün baz-verici p-n birleşiminden geçen voltaj düşüşü üzerindeki zener diyotun voltaj stabilizasyon voltajından daha az olacaktır. Bipolar transistör yazısında, bir silikon transistör için bir germanyum transistörü için 0,6... 0,7 Volt'a eşit olduğunu yazdım - 0.2... 0.3 Volt. Genellikle kabaca kabul edilen 0.65 volt ve 0.25 volttur.
Bu nedenle, örneğin, bir silikon transistör kullanıldığında, bir zener diyotun voltaj stabilizasyon voltajı 9 volttur, çıkış voltajı 0.65 volt daha az, yani - 8.35 volt olacaktır.
Tek bir transistör yerine transistörlerin açılması için bir kompozit devre kullanırsak, stabilizerin yük taşıma kapasitesi bir büyüklük sırasına göre artar. Burada da dikkate çıkış voltajı azalma almalı önceki düzeni olarak bağlı p-n kavşaklar "temel - yayıcı" üzerine düşmesine yol transistörler. 7.7 volt - Bu durumda, gerilim stabilize edici, 9 volt eşit zener iki silisyum transistörlerini kullanarak, çıkış gerilimi en az 1.3 volt (transistör başına 0.65 volt) te olacaktır. Bu nedenle, bu tür programların tasarımı böyle bir özelliği göz önüne almalıyız ve transistörler geçişlerin kaybı görünümünde bir zener diyot seçin.
Transistörün çalışması üzerinde parazitik bir etkiye sahip olan ve giriş etkisine karşı güvenilir yanıtını sağlayan transistör VT2'nin reaktif (kapasitif ve endüktif) bileşenini "söndürmek" için Resistor R2'ye ihtiyaç duyulmaktadır. Direncin direnci ne kadar düşük olursa, parazit etkisi azalır, ancak çok az direnç, transistör VT2'nin kapanmasına neden olur ve regülatör eleman olarak sadece transistör VT1 kullanılacaktır. Pratikte, regülatör devrelerinde, direnç R2'nin değeri nadiren hesaplanır. Olursa, radyo amatörleri, normal devrelere aykırı olan bu değerleri bile koydular ve radyo amatörleri bile bunu bilmiyorlar. Bu nedenle, değeri maksimum tasarım yük akımına göre seçilir. Bu akım, bu direncin içinden, dengeleyicinin maksimum yük akımından yaklaşık 50 kat daha az akmalıdır. Şekil 50, yüksek akım rejiminde çalışan güç transistörlerinin transfer faktörünün ortalama değeridir. Direnç direnci Ohm yasası ile belirlenir. Baz yayıcı geçişindeki voltaj düşüşü değeri (bir silikon transistörü için - 0.65 volt), dengeleyicinin maksimum yük akımına bölünür (örneğin, 2.5 amper). Ortaya çıkan değer 50 ile çarpılır. Kompozit transistörler kullanırsanız, bu değer 1 - 2 emirle daha büyük olabilir (50 değil, 500... 5000).
R2 = U R2, / Ist.max * 50 -> R2 = 0,65 / 2,5 * 50 = 13 Ohm
Bu şekilde hesaplanan direnç, çıkış transistörünün reaktif bileşenini daha etkili bir şekilde söndürmeyi ve her iki transistörün güç kapasitesinden tam olarak yararlanmayı mümkün kılar. Dirençlerin gerekli gücünü hesaplamayı unutmayın, aksi takdirde her şey yanlış zamanda yanar. Rezistör R2'nin arızası, transistörlerin arızalanmasına ve yük olarak bağlandığınıza yol açabilir. Güç hesaplaması Direnç sayfasında açıklanan standarttır.
Bir stabilizatör için bir transistör nasıl seçilir?
Voltaj regülatöründeki transistörün ana parametreleri maksimum kolektör akımı, maksimum toplayıcı-emitör voltajı ve maksimum güçtür. Tüm bu parametreler her zaman dizinlerde mevcuttur.
1. Bir transistör seçerken, pasaportun (dizine göre) maksimum toplayıcı akımının, dengeleyicinin çıkışında almak istediğiniz maksimum yük akımından en az bir buçuk kat daha yüksek olması gerektiği dikkate alınmalıdır. Bu, kısa süreli yük şokları (örneğin kısa devre) durumunda yük için bir yük marjı sağlamak amacıyla yapılır. Bu durumda, dikkate alınmalıdır, bu fark arttıkça, transistör tarafından daha az masif soğutma radyatörü gereklidir.
2. Maksimum toplayıcı-emitör voltajı, transistörün toplayıcı ile emitör arasında kapalı bir durumda belirli bir voltaja dayanma kabiliyetini karakterize eder. Bizim durumumuzda, bu parametre stabilize güç kaynağınızın "transformatör-redresör-filtre gücü" devresinden stabilizöre verilen voltajın bir buçuk katından daha az olmamalıdır.
3. Transistörün pasaport çıkış gücü, transistörün "yarı açık" durumda çalışmasını sağlamalıdır. "Transformatör-doğrultucu köprü-güç filtresi" zinciri tarafından üretilen tüm voltaj iki yüke ayrılır: stabilize edilmiş güç kaynağı ünitenizin gerçek yükü ve transistörün kolektör-emitör bağlantısının direnci. Her iki yük için de aynı akım akar, çünkü seri olarak bağlanır, ancak voltaj bölünür. Bundan sonra, belirli bir yük akımı için, "transformatör-doğrultucu köprü-güç filtresi" zinciri ve stabilizatörün çıkış voltajı tarafından üretilen voltaj arasındaki farklılığa dayanabilecek bir transistörün seçilmesi gerekli olmaktadır. Güç, akım başına voltajın ürünü olarak hesaplanır (ortaokulun fizik ders kitabından).
Örneğin: "Transformatör-doğrultucu köprü-güç filtresi" devresinin çıkışında (ve böylece voltaj regülatörünün girişinde), gerilim 18 volttur. 4 amperlik bir yük akımıyla 12 voltluk bir çıkış stabilize voltajı almamız gerekiyor.
Gerekli nominal toplayıcı akımının minimum değerini bulduk (Ik max):
4 * 1,5 = 6 amper
Gerekli voltaj "toplayıcı-emitör" (Uke) minimum değerini belirleyin:
18 * 1.5 = 27 volt
Çalışma modunda "toplayıcı-verici" geçişinde "düşecek" ve böylece transistör tarafından absorbe edilen ortalama gerilimi buluyoruz:
18 - 12 = 6 volt
Transistörün gerekli nominal gücünü belirleyin:
6 * 4 = 24 watt
Transistör tipini seçerken, pasaportun (dizine göre), transistörün maksimum gücünün transistöre düşen nominal gücün en az iki ila üç katı olması gerektiği göz önünde bulundurulmalıdır. Bu, yük akımının çeşitli dalgalanmalarına (ve dolayısıyla gelen gücün değişmesine) yönelik bir güç marjı sağlamak için yapılır. Bu durumda, dikkate alınmalıdır, bu fark arttıkça, transistör tarafından daha az masif soğutma radyatörü gereklidir.
Bizim durumumuzda, aşağıdakilerden daha düşük olmayan bir anma gücüne (Pk) sahip bir transistörün seçilmesi gerekmektedir:
24 * 2 = 48 watt
Pasaport parametrelerinin hesaplananlardan çok daha büyük olacağı göz önüne alındığında, bu koşulları sağlayan herhangi bir transistörü seçin, daha küçük boyutta bir soğutma radyatörü gerekecektir (ve belki de hiç gerekli olmayacaktır). Ancak bu parametreler aşırı derecede aşılırsa, transistörün çıkış gücü ne kadar yüksekse, iletim faktörü (h21) o kadar düşüktür ve bu da güç kaynağındaki stabilizasyon faktörünü kötüleştirir.
Bir sonraki makalede, bir sürekli voltaj dengeleme voltaj regülatörünü ele alacağız. Çıkış voltajını bir köprü devresi ile kontrol etme prensibini kullanır. Ayrıca "yayıcı takipçiden" daha düşük bir çıkış voltajı pulsasyonuna sahiptir, ayrıca çıkış voltajını küçük bir aralıkta ayarlamanıza imkan verir. Temel olarak, kararlı bir güç kaynağının basit bir planı hesaplanacaktır.