Блок питания на одном транзисторе — Твой первый блок питания — Питание — Каталог статей
Если у вас проблемы с транзисторами и микросхемами, то можно собрать всего лишь на одном транзисторе простой блок питания на напряжение ±9В с неплохими показателями.И этот блок питания будет стабилизирован, ведь важным показателем любого блока питания является его способность давать на выходе стабильное выходное напряжение.
С этой целью обычно используют различного рода стабилизаторы напряжения, выполненные на транзисторах или микросхемах. Для определенного напряжения стабилизации на выходе блока питания, необходимо подбирать стабилитрон , который соответствует этому напряжению.
В схеме блока питания применяется последовательный стабилизатор, на вход стабилизатора подается нестабилизированное постоянное напряжение, на выходе получается стабилизированное постоянное напряжение, меньшее по величине, транзистор включен. как эмиттерный повторитель, напряжение на эмиттере повторяет напряжение на базе, нагрузка подключена между эмиттером транзистора и землей, напряжение на базе транзистора VT1 устанавливается с помощью стабилитрона VD5, выходное напряжение равно напряжению стабилизации стабилитрона минус 0,7 В падения напряжения на переходе база-эмиттер.
Резистор R1 нужен для задания тока стабилизации. Расчет R1 в данной схеме стабилизатора можно выполнить по формуле:
R1=0,5*(((Uвх*(1+δв)-Uвых)/(0,8Iстmax*h31э+Iвыхmin)*h31э+((Uвх*(1-δн)-Uвых)/(Iвыхmax+Iстmax*h31э)*h31э))), где δв и δн — ожидаемые (положительное и отрицательное) отклонения, которыми можно пренебречь(если считать более грубо), в результате можно получить следующую формулу:
R1 = ((Uвх-Uвых)/(0,8Iстmax*h31э+Iвыхmin))*h31э
Uвх = 12,4В
Uвых = 9В
R1 = (12,4-9)/(0,8*0,04*20+0,01) = (3,4/0,65)*20 = 105 Ом, если взять немного с запасом — 120 Ом.
Резистор R2 необходим для задания нагрузки БП. Конденсатор С1 для сглаживания пульсаций после выпрямителя. Силовой трансформатор Т1 берется готовый (например, ТП8-4-220-50) или самодельный. Напряжение на выходе выпрямителя больше в √2 (1,41), чем на выходе трансформатора. При использовании одного стабилитрона на выходе блока питания было 8,66В (0,3В потерялось на переходе бэ транзистора) вместо 9В , на стабилитроне напряжение было 8,9В (маловато).
После замены стабилитрона на другой такого же типа напряжение на стабилитроне стало 9,7В, напряжение на выходе блока питания 9,09В (0,6В потерялось на переходе бэ транзистора).
Простой маломощный импульсный блок питания мощностью 20 ватт на одном транзисторе
Предлагаемый импульсный источник собран всего на одном транзисторе KT872A. KT872A — это мощный высоковольтный транзистор. Такие транзисторы советского производства сейчас уже сложно найти. Можно применить любой подходящий по параметрам импортный транзистор, например такие транзисторы можно заказать на алиэкспресс. Как пример, можно использовать транзисторы BU208A или очень популярные MJE13009, которые применяются в электронных балластах люминесцентных ламп.
Принципиальная схема импульсного блока питания
Схема источника питания представляет собой импульсный понижающий преобразователь напряжения, работающий на частоте в диапазоне 20 .. 40 килогерц. рабочая частота преобразователя зависти от настройки схемы.
На транзисторе VT1 реализован генератор с автозапуском. Частота генератора устанавливается подбором номинала конденсатора C5. Цепь запуска автогенератора собрана на компонентах VD5, VD6, C6.
Трансформатор Т3 — самодельный. Его можно намотать на ферритовом Ш-образном сердечнике М2000НМ9 или М2500НМС-2. Типоразмер сердечника Ш5Х5. Первичная обмотка 1-2 имеет 600 витков провода ПЭЛ-2 диаметром 0.1 мм. Обмотка обратной связи 5-6 содержит 10 витков провода ПЭЛ-2 диаметром 0.1 мм. Вторичная обмотка 3-4 имеет 44 витка провода диаметром 0.25 мм. Если вам нужно несколько напряжений, можете намотать несколько вторичных обмоток с соответствующими параметрами.
При настройке блока питания в первую очередь необходимо добиться устойчивой генерации при изменении входного напряжения в диапазоне 187 — 242 вольта. Для этого необходимо точнее подобрать те элементы схемы, которые помечены звездочкой ‘*’. резистор R2 может иметь сопротивление от 150 до 300 килоом, конденсатор C5 подбирается в диапазоне 6800 — 15000 пФ.
При сборке ИБП имейте в виду, что транзистор и микросхему стабилизатора нужно установить на небольшом радиаторе.
О замене компонентов. Как уже было сказано, транзистор можно применить типа BU208A или MJE13009. В качестве стабилизатора выходного напряжения удобно использовать регуляторы 7815 или 7812 если нужно выходное напряжение 12 вольт. В качестве сетевого выпрямителя можно применить диодный мостик
Транзистор MJE13009
Транзистор BU208A
Стабилизатор 15 вольт
Диодный мостик 1000в
БЛОК ПИТАНИЯ НАЧИНАЮЩЕГО РАДИОЛЮБИТЕЛЯ
Если вы делаете первые шаги в таком увлекательном хобби, как радиолюбительство, то без регулируемого БП не обойтись никак. При сборке и отладке какого-либо устройства, собираемого радиолюбителем, всегда возникает вопрос от чего его запитать. Здесь выбор небольшой, либо блок питания, либо элементы питания (батарейки).
Регулируемый блок питания — электрическая схема
Т1 Трансформатор с напряжением на вторичной обмотке 12-14 вольт.
VD1 КЦ405Б
С1 2000 мкФх25 вольт
R1 470 Ом
R2 10 кОм
R3 1 кОм
D1 Д814Д
VT1 КТ315
VT2 КТ817
В своем блоке питания взял некоторые другие детали, а конкретно — заменил транзистор кт817 на кт805, просто потому что он у меня уже был и к тому же шел сразу с радиатором. У него можно было удобно подпаяться к выводам с тем, чтобы подключить его впоследствии к плате навесным монтажем.
Регулируемый блок питания на старых деталях — схема
Это удобно когда нужно кратковременно подать питание в схему, а «крокодилами” подключиться некуда, например, при ремонте, коснувшись контактов на плате кончиками щупов. Фото готового устройства на рисунке ниже:Форум по РБП
Форум по обсуждению материала БЛОК ПИТАНИЯ НАЧИНАЮЩЕГО РАДИОЛЮБИТЕЛЯ
Простой лабораторный блок питания 0-24В (КТ801, КТ803)
В радиолюбительской практике всегда необходим лабораторный источник питания с широким диапазоном выходных напряжений и достаточным запасом тока нагрузки.
Предлагается одна из таких несложных конструкций, позволяющая подключать несколько разных устройств одновременно. При ремонте, разработке либо моделировании радиолюбительских конструкций иногда возникает необходимость иметь несколько источников питания.
Предлагаемый блок питания позволяет получить четыре ступени регулируемого стабилизированного напряжения, плюс четыре ступени фиксированного нестабилизированного напряжения.
Также есть возможность одновременно подключать нагрузку по переменному току выборочно от 6 до 28 В. В радиолюбительской литературе встречается много схем (конструкций) лабораторных источников питания с большим диапазоном регулируемого выходного напряжения и большим максимальным током нагрузки.
Однако авторы всегда обходят вниманием тот факт, что чем меньше выходное напряжение, тем, соответственно, меньше и максимальный выходной ток.
Это связано с тем, что чем больше разница между входным и выходным напряжением при одном и том же токе нагрузки, тем большая мощность, рассеиваемая транзистором. Так, например, при входном напряжении 20 В и выходном 15 В падение напряжения на транзисторе составит 5 Вт.
При токе нагрузки 5 А на транзисторе будет выделяться мощность 25 Вт. Если же установить выходное напряжение 5 В при неизменном входном, падение напряжения на транзисторе составит 15 В.
Соответственно, при том же токе нагрузки, равном 5 А, на транзисторе будет выделяться уже 75 Вт мощности, что потребует увеличения площади охлаждающего радиатора, либо применения более мощного силового транзистора.
Чтобы не превысить мощность, рассеиваемую транзистором в данном примере (25 Вт), ток нагрузки при выходном напряжении 5 В не должен превышать 1,66 А.
Чтобы получить максимальный ток нагрузки при уменьшении выходного напряжения, необходимо снижать входное напряжение, выполнив отводы от вторичной обмотки трансформатора.
Схема
Предлагаемая схема (рис. 1) позволяет получить четыре ступени регулируемого стабилизированного выходного напряжения с возможностью получения максимального тока на каждой ступени.
Входное напряжение переключается с помощью SA2.1, SA3.1, в качестве которых используются тумблеры. Преимущество использования тумблеров — малые габариты (по сравнению с галетными переключателями), возможность коммутировать большие токи, двумя тумблерами можно получить четыре варианта выходного напряжения.
Рис. 1. Принципиальная схема лабораторного блока питания.
При изменении входного напряжения потребуется изменять и источник опорного напряжения для каждой ступени. В качестве источника опорного напряжения используется стабилитрон VD2, который питается от отдельного выпрямителя, выполненного на диодной сборке VDS1, подключенного к дополнительной обмотке трансформатора.
Такое подключение стабилитрона улучшает стабильность выходного напряжения при изменении тока нагрузки. Опорное напряжение со стабилитрона через делители R2…R5, переключатели SA2.2, SA3.2 и потенциометр R11 поступает на базу VТ1.
Наличие отдельного выпрямителя и делителя R2…R5 позволяет обойтись одним стабилитроном для получения четырех ступеней опорного напряжения. SA2 и SA3 на схеме показаны в нижнем положении, варианты выходных напряжений — на рис. 2.
Рис. 2. Переключатели режимов напряжений.
На тиристоре VS1 выполнена защита стабилизированного блока питания от КЗ в нагрузке.
В цепь нагрузки включен резистор R12, при превышении определенного тока падающее на нем напряжение поступает на управляющий электрод VS1, который открывается, шунтируя опорное напряжение на потенциометре R11.
В результате транзисторы VТ1…VT3 запираются, напряжение на выходе пропадает. Для возврата защиты в исходное состояние необходимо кратковременно нажать кнопку SB1.
Из-за высокого быстродействия защиты при подключении нагрузки, имеющей на входе емкость (начиная от 1,5…2 мкФ), из-за броска зарядного тока происходит ложное срабатывание защиты.
В этом случае необходимо сначала подключить нагрузку, и лишь потом выставить нужное напряжение. Полностью отключить защиту можно с помощью SB2, при этом функцию защиты выполняет только предохранитель FU2 (расположен на передней панели). С клеммы XS6 снимается регулируемое стабилизированное напряжение.
Клемма XS7 подключена к выходу диодного моста VD1 …VD4, напряжение на ней не стабилизировано, и зависит от положения переключателей SA2.
1, SA3.1. Здесь можно подключать нагрузку, не требующую стабильности напряжения, защита от КЗ в нагрузке — предохранитель FU2.
Вольтметр РV1 контролирует выходное стабилизированное напряжение, амперметр РА1 — ток нагрузки как стабилизированного, так и нестабилизированного напряжения.
Со вторичной обмотки трансформатора выведены клеммы XS1…XS4, напряжение с которых можно использовать для подключения низковольтного паяльника либо лампы подсветки. Лампа HL1, расположенная на передней панели, индицирует включенное состояние блока питания.
Настройка
Настройка схемы заключается в подборе величины резистора R12, который одновременно выполняет роль шунта амперметра РА1, на максимальный ток отсечки защиты (обычно тиристоры имеют большой разброс по чувствительности), подбору дополнительных резисторов R10, R14 в цепи приборов РА1, РV1 для калибровки показаний шкал приборов.
В авторском варианте при номинале резистора R12 0,2 Ом ток отсечки равнялся 8 А, шкала РА1 — 2,5 А, шкала РV1 — 25 В.
Также желательно подобрать резисторы делителей R3, R4, R5 для того, чтобы в крайнем верхнем по схеме положении потенциометра R11 максимальные напряжения на каждом пределе соответствовали заданным.
Детали
Трансформатор ТV1 выполнен на Ш-образном сердечнике сечением 5×2,5 см. Сетевая обмотка I — 836 витков ПЭВ-1 диаметром 0,31 мм, вторичная обмотка II: 6 В — 25 витков, 10В — 42 витка, 12 В — 50 витков ПЭВ-1 диаметром 1,0 мм. Дополнительная обмотка III (40 В) — 155 витков ПЭВ-1 диаметром 0,2 мм. Тумблеры SA1 — ТП1-2, SA2, SA3 — Т3.
В качестве приборов РА1 и PV1 использованы микроамперметры М5-2 с током отклонения 300 мА. Резистор R12 выполнен из отрезка нихромового провода диаметром 1,5 мм.
Транзистор VТ3 установлен на литом радиаторе, диоды VD1…VD4 — на отдельных П-образных радиаторах (рис. 3), остальные детали — на печатной плате размером 100×70 мм. Транзистор VТ1 можно заменить на КТ815, VТ2 — КТ817, VТ3 — КТ808, КТ819.
Блок питания выполнен в корпусе размером 190x140x90 мм (рис.
4). Для улучшения охлаждения на левой боковой стенке корпуса (со стороны расположения радиатора транзистора VТ3), а также на задней стенке просверлены отверстия диаметром 7 мм.
Для получения большего выходного тока необходимо применить трансформатор ТV1 большей мощности, увеличить емкость конденсаторов С2, С3 и, возможно, применить более мощный транзистор VТ3.
Несмотря на простоту конструкции, для автора блок питания уже много лет является неизменным помощником, а тиристорная защита многократно спасала от аварийных режимов не только блока питания, но и в испытуемых устройствах.
В. Кандауров. п. Камышеваха, Луганская обл. Украина. РМ-09-17.
МОЩНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ НА ПОЛЕВОМ ТРАНЗИСТОРЕ
Используя в схеме стабилизатора мощный полевой транзистор, можно собрать простой стабилизатор, тем не менее имеющий очень хорошие параметры. В предлагаемом стабилизаторе БП стоит полевой транзистор IRLR2905. Он имеет в открытом состоянии сопротивление канала всего 0,02 Ома, а так-же обеспечивает ток до 30 А.
Мощность, рассеиваемая транзистором, может превышать 100 Вт. Принципиальная схема одного из вариантов такого стабилизатора приведена на рисунке, клик — для увеличения.
Работа БП на ПТ
Переменное напряжение поступает на выпрямитель и сглаживающий фильтр, и далее на сток полевого транзистора и через резистор R1 на затвор, открывая транзистор. Часть выходного напряжения через резисторный делитель подается на вход микросхемы, замыкая цепь ООС. Напряжение на выходе стабилизатора возрастает вплоть до того момента, пока напряжение на входе управления микросхемы DA1 не достигнет порогового, около 2,5 В. В этот момент микросхема открывается, понижая напряжение на затворе, таким образом, устройство входит в режим стабилизации. Чтобы получить плавную регулировку выходного напряжения (например для лабораторного блока питания) резистор R2 нужно заменить переменным.
Налаживание схемы
Установить нужное выходное напряжение резистором.
Проверить стабилизатор на отсутствие самовозбуждения с помощью осциллографа. Если самовозбуждение возникает, то параллельно конденсаторам CI, С2 и С4 следует подключить керамические конденсаторы емкостью 0,1 мкФ.
Детали стабилизатора
Микросхема КР142ЕН19 заменима на более современную TL431. Конденсаторы любые малогабаритные. Параметры трансформатора, выпрямителя — диодного моста и электролитического конденсатора фильтра выбирают исходя из необходимого напряжения и тока. Транзистор обязательно посадить на эффективный теплоотвод. Возможно потребуется использование кулера.
Поделитесь полезными схемами
| СХЕМА ЧАСТОТОМЕРА Частоту звукового сигнала можно определить с помощью электронного частотомера. Работа частотомера. Звуковой сигнал, преобразованный в электрический, подаётся на вход усилителя на транзисторе VT1. Транзистор почти полностью открыт, он ограничивает только полупериоды отрицательной, и усиливают только полупериоды положительной полярности. |
| САМОДЕЛЬНЫЙ РЕЗИСТОР Нарисуем резистор на бумаге — оригинальный метод изготовления маломощных резисторов высокого сопротивления. |
| ПРОСТОЕ САМОДЕЛЬНОЕ ЗАРЯДНОЕ ДЛЯ АВТО Качественное зарядное устройство для авто аккумулятора, на рынке можно приобрести за 50$, а сегодня расскажу самый простой способ изготовления такого зарядного устройства с минимальными расходами денежных средств, оно простое и изготовить сможет даже начинающий радиолюбитель. |
Блок питания «Проще не бывает». Часть вторая
РадиоКот >Обучалка >Аналоговая техника >Собираем первые устройства >Блок питания «Проще не бывает». Часть вторая
Ага, все-таки зашел? Что, любопытство замучило? Но я очень рад.
Нет, правда.
Располагайся поудобнее, сейчас мы вместе произведем некоторые нехитрые расчеты, которые нужны,
чтобы сварганить тот блок питания, который мы уже сделали в первой части статьи.
Хотя надо сказать, что эти расчеты могут пригодиться и в более сложных схемах.
Итак, наш блок питания состоит из двух основных узлов — это выпрямитель, состоящий из трансформатора, выпрямительных диодов и конденсатора и стабилизатор, состоящий из всего остального. Как настоящие индейцы, начнем, пожалуй, с конца и рассчитаем сначала стабилизатор.
Схема стабилизатора показана на рисунке.
Это, так называемый параметрический стабилизатор. Состоит он из двух частей:
1 — сам стабилизатор на стабилитроне D с балластным резистором Rб
2 — эмиттерный повторитель на транзисторе VT.
Непосредственно за тем, чтобы напряжение оставалось тем каким нам надо, следит стабилизатор,
а эмиттерный повторитель позволяет подключать мощную нагрузку к стабилизатору.
Он играет роль как бы усилителя или если угодно — умощителя.
Два основных параметра нашего блока питания — напряжение на выходе и максимальный ток нагрузки.
Назовем их:
Uвых — это напряжение
и
Imax — это ток.
Для блока питания, который мы отгрохали в прошлой части, Uвых = 14 Вольт, а Imax = 1 Ампер.
Сначала нам необходимо определить какое напряжение Uвх мы должны подать на стабилизатор,
чтобы на выходе получить необходимое Uвых.
Это напряжение определяется по формуле:
Uвх = Uвых + 3
Откуда взялась цифра 3? Это падение напряжения на переходе коллектор-эмиттер транзистора VT. Таким образом, для работы нашего стабилизатора на его вход мы должны подать не менее 17 вольт.
Едем дальше.
Определим, какой нам нужен транзистор VT.
Для этого нам надо определить, какую мощность он будет рассеивать.
Считаем:
Pmax=1.3(Uвх-Uвых)Imax
Тут надо учесть один момент. Для расчета мы взяли максимальное выходное напряжение блока питания.
Однако, в данном расчете, надо наоборот брать минимальное напряжение, которое выдает БП.
А оно, в нашем случае, составляет 1,5 вольта. Если этого не сделать, то транзистор может накрыться медным тазом,
поскольку максимальная мощность будет рассчитана неверно.
Смотри сам:
Если мы берем Uвых=14 вольтам, то получаем Pmax=1.3*(17-14)*1=3.9 Вт.
А если мы примем Uвых=1.5 вольта, то Pmax=1.3*(17-1.5)*1=20,15 Вт
То есть, если бы не учли этого, то получилось бы, что расчетная мощность в ПЯТЬ раз меньше реальной. Разумеется, транзистору это сильно не понравилось бы.
Ну вот, теперь лезем в справочник и выбираем себе транзистор.
Помимо только что полученной мощности, надо учесть, что предельное напряжение между эмиттером и коллектором
должно быть больше Uвх, а максимальный ток коллектора должен быть больше Imax.
Я выбрал КТ817 — вполне приличный транзистор…
Фу, ну вроде с этим справились. Пошли дальше.
Сначала определим максимальный ток базы свежевыбранного транзистора ( а ты как думал? в нашем жестоком мире потребляют все — даже базы транзисторов).
Iб max=Imax / h31Э min
h31Э min — это минимальный коэффициент передачи тока транзистора и берется он из справочника Если там указаны пределы этого параметра — что то типа 30…40, то берется самый маленький. Ну, у меня в справочнике написано только одно число — 25, с ним и будем считать, а что еще остается?
Iб max=1/25=0.04 А (или 40 мА). Не мало.
Ну давайте будем теперь искать стабилитрон.
Искать его надо по двум параметрам — напряжению стабилизации и току стабилизации.
Напряжение стабилизации должно быть равно максимальному выходному напряжению блока питания,
то есть 14 вольтам, а ток — не менее 40 мА,
то есть тому, что мы посчитали.
Полезли опять в справочник…
По напряжению нам страшно подходит стабилитрон Д814Д, к тому же он у меня был под рукой. Но вот ток стабилизации… 5 мА нам никак не годится. Чего делать будем? Будем уменьшать ток базы выходного транзистора. А для этого добавим в схему еще один транзистор. Смотрим на рисунок. Мы добавили в схему транзистор VT2. Сия операция позволяет нам снизить нагрузку на стабилитрон в h31Э раз. h31Э, разумеется, того транзистора, который мы только что добавили в схему. Особо не думая, я взял из кучи железок КТ315. Его минимальный h31Э равен 30, то есть мы можем уменьшить ток до 40/30=1.33 мА, что нам вполне подходит.
Теперь посчитаем сопротивление и мощность балластного резистора Rб.
Rб=(Uвх-Uст)/(Iб max+Iст min)
где Uст — напряжение стабилизации стабилитрона,
Iст min — ток стабилизации стабилитрона.
Rб = (17-14)/((1.33+5)/1000) = 470 Ом.
Теперь определим мощность этого резистора
Prб=(Uвх-Uст)2/Rб.
То есть
Prб=(17-14)2/470=0,02 Вт.
Собственно и все. Таким образом, из исходных данных — выходного напряжения и тока, мы получили все элементы схемы и входное напряжение, которое должно быть подано на стабилизатор.
Однако не расслабляемся — нас еще ждет выпрямитель. Уж считать так считать, я так считаю (каламбур однако).
Итак, смотрим на схему выпрямителя.
Ну, тут все проще и почти на пальцах. Учитывая то, что мы знаем, какое напряжение нам надо подать на стабилизатор — 17 вольт, вычислим напряжение на вторичной обмотке трансформатора. Для этого пойдем, как и в начале — с хвоста. Итак, после конденсатора фильтра мы должны иметь напряжение 17 вольт.
Учитывая то, что конденсатор фильтра увеличивает выпрямленное напряжение в 1,41 раза, получаем,
что после выпрямительного моста у нас должно получиться 17/1,41=12 вольт.
Теперь учтем, что на выпрямительном мосту мы теряем порядка 1,5-2 вольт, следовательно,
напряжение на вторичной обмотке должно быть 12+2=14 вольт. Вполне может случится так, что такого
трансформатора не найдется, не страшно — в данном случае можно применить трансформатор с напряжением
на вторичной обмотке от 13 до 16 вольт.
Едем дальше. Определим емкость конденсатора фильтра.
Cф=3200Iн/UнKн
где Iн — максимальный ток нагрузки,
Uн — напряжение на нагрузке,
Kн — коэффициент пульсаций.
В нашем случае
Iн = 1 Ампер,
Uн=17 вольтам,
Kн=0,01.
Cф=3200*1/14*0,01=18823.
Однако, поскольку за выпрямителем идет еще стабилизатор напряжения, мы можем уменьшить расчетную емкость в 5…10 раз. То есть 2000 мкФ будет вполне достаточно.
Осталось выбрать выпрямительные диоды или диодный мост.
Для этого нам надо знать два основных параметра — максимальный ток, текущий через один диод и максимальное обратное напряжение, так же через один диод.
Необходимое максимальное обратное напряжение считается так
Uобр max=2Uн, то есть Uобр max=2*17=34 Вольта.
А максимальный ток, для одного диода должен быть больше или равен току нагрузки блока питания. Ну а для диодных сборок в справочниках указывают общий максимальный ток, который может протекать через эту сборку.
Ну вот вроде бы и все про выпрямители и параметрические стабилизаторы.
Впереди у нас стабилизатор для самых ленивых — на интегральной микросхеме
и стабилизатор для самых трудолюбивых — компенсационный стабилизатор.
<<—Часть 1—-Часть 3—>>
Как вам эта статья? | Заработало ли это устройство у вас? |
Схема блока питания для MP3-плеера 3В » Паятель.Ру
Большинство MP3-плееров, имеющихся в широкой продаже, работают от источника напряжением 3 V (два пальчиковые батарейки типа AA или AAA). Как правило, емкости стандартных элементов хватает всего на несколько часов работы, и поэтому, желательно иметь сетевой блок питания, чтобы при наличии доступа к электросети, не расходовать батарею.
Существует не мало различных блоков питания для такой аппаратуры, выполненные на микросхемах типа КР142ЕН12, или на транзисторах, по компенсационной схеме с источником образцового напряжения на светодиоде, другие варианты.
Изучив всё я решил пойти более простым путем и собрать блок питания на базе блока питания от игровой приставки, используя схему простого параметрического стабилизатора на одном мощном транзисторе.
Схема переделки блока показана на рисунке. Исходная схема нарисована более тонкими линиями, а её доработка — жирными. Блок питания содержит малогабаритный силовой трансформатор, выпрямительный мост на четырех диодах (внешне похожи на наши КД209), и сглаживающий конденсатор на 470 мкФ.
Судя по надписи на корпусе блока питания, он выдает 10 V при токе 650 mА. На деле, при токе более 400 mА выходное напряжение падает до 7 V, но в данном случае это не важно, — ток потребления среднего MP3-плеера не более 200 mА.
Емкость конденсатора С1 нужно заменить на больше, желательно не ниже 2200 мкФ. В свободной продаже имеются малогабаритные импортные конденсаторы на 2200 мкФ х 16V, которые по размерам даже меньше того, что установлен в блоке питания.
Разъем для подключения к плееру тоже нужно заменить, на тонкий, подходящий для гнезда внешнего источника питания плеера.
Важно не перепутать полярность распайки штекера, дело в том, что у большинства импортных плееров на кольцевой контакт гнезда питания нужно подавать плюс, а на центральный минус, в любом случае, схема подачи питания, обычно, изображена на стенке его корпуса возле гнезда питания.
На транзисторе VT1, резисторе R1 и стабилитроне VD5 выполнен параметрический стабилизатор. Источник стабильного напряжения на R1 и VD1, плюс, эмиттерный повторитель на мощном транзисторе. При использовании стабилитрона КС133 выходное напряжение получается 2,8V, которое при максимальной нагрузке (заторможен двигатель) падает не более чем на 0,1 V.
Транзистор VT1 снабжен радиатором — металлической пластиной 30×30 мм (если корпус блока питания позволяет, то радиатор желательно сделать побольше). Монтаж объемно-печатный, используя печатную плату выпрямителя блока питания. Транзистор КТ805АМ можно заменить на другой КТ805 или КТ819 выполненный в пластмассовом корпусе.
Правильно собранное устройство никакого налаживания не требует. При отсутствии стабилитрона КС 133 можно его заменить цепью из светодиода и нескольких диодов КД522 или Д9, включенных в прямом направлении и подобранных так, чтобы напряжение между базой VT1 и минусом было где-то 3.2-3.5V, тогда выходное напряжение будет 2.7-3V.
В этом случае светодиод будет играть роль индикатора включения блока питания в сеть.
Импульсный источник питания на одном транзисторе без оптопары
Импульсный источник питания на одном транзисторе без оптопары Это очень простой автоколебательный импульсный источник питания, построенный только из легко доступных дискретных компонентов, без ИС и оптопары.
Импульсный блок питания имеет всего один транзистор — силовой выключатель Т1. Оптопара заменена на производную (непрямую) стабилизацию.
Выходное напряжение не измеряется напрямую, а определяется напряжением на C2, которое возникает на вспомогательной обмотке II выпрямления.Когда C2 заряжается до достаточного напряжения,
Стабилитрон начинает проводить и ограничивает ток до базы T1, тем самым уменьшая ширину импульсов (ШИМ), и напряжение больше не растет.
Между вспомогательной обмоткой II и вторичной обмоткой III применяется коэффициент трансформации. Оба исправляются в одном (блокирующем) направлении,
и, таким образом, применяет приблизительную корреляцию между напряжением на выходе и на C2. Это позволяет
примерная стабилизация без оптопары.Стабилизация менее точна из-за индуктивности рассеяния между обмотками, сопротивления обмоток и
изменение падения напряжения на диодах. Поэтому регулирование нагрузки не так идеально. С другой стороны, линейное регулирование
(подавление пульсаций и изменений частоты сетевого напряжения) в этом типе питания
на удивление очень хорошо.
Выходное напряжение можно регулировать по мере необходимости. Просто измените количество витков вторичной обмотки (III).
В нем около 1.17 витков / В (с округлением конечно). Выходное напряжение уменьшается за счет диода D1. Для малых напряжений
(Примерно 6 В или меньше) замените быстрый диод D1 диодом Шоттки с номиналом 40 В или более.
При преобразовании этого типа питания на другое выходное напряжение НЕ изменяйте значение стабилитрона!
Tr1 — это небольшой трансформатор с ферритовым сердечником EE. Центральная стойка имеет поперечное сечение 4,5 х 4,5 мм и воздушный зазор 0,4 мм.
Сердечник можно получить от вспомогательного трансформатора от ATX. Это типичный «маленький высокий» трансформатор.Первица имеет 200 витков проволоки диаметром 0,12 мм. Сначала намотайте половину первичной обмотки (I) (100 витков), затем толстый слой изоляции, затем вторичную обмотку (III),
затем снова толстый слой изоляции, затем вспомогательная обмотка (II), затем более тонкий слой изоляции и, наконец, вторая половина первичной обмотки (I)
(снова 100 оборотов в ту же сторону).
Транзистор T1 может быть любым из Ucb = 800 В и Uce = 450 В или более, например KSC5027, 2SC3150, 2SC3457, 2SC2979, 2SC2866 (может быть восстановлен из ATX
или маленький SMPS)
или BUT11AF (можно недорого купить).Максимальная выходная мощность составляет около 5 Вт с Т1 без радиатора и около 12 Вт с радиатором.
Предупреждение! Импульсное питание не для новичков, так как большинство его цепей подключено к фатальному сетевому напряжению. При плохом дизайне электросеть напряжение может достигать выхода! Конденсаторы могут оставаться заряженными до опасного напряжения даже после отключения от сети. Все, что вы делаете на свой страх и риск, за любую травму здоровье или имущество я не беру на себя ответственности.
Схема импульсного однотранзисторного источника питания без оптопары.
Добавлен: 14. 11. 2011
дом
Источник переменного тока 1А, 0-30В с печатной платой
Я собираюсь показать вам старую интересную схему. Ни микросхем, ни стабилитрона. Но это также постоянного напряжения .
Это простой проект транзисторного источника переменного тока, 0-30В 1А.
Зачем нам это делать?
Это небольшая схема, дешевая и легко покупается.
Как это работает
Посмотрите в схеме 2SC1061 и малые транзисторы в качестве основных. Он будет контролировать ток до 1 А.
Принципиальная схема источника переменного тока 0-30В 1А на транзисторах
Также еще несколько компонентов. Вы можете регулировать выходное напряжение с помощью VR1.
Таким образом, он подходит для изучения базового регулятора переменной.
Если вам нужен более высокий ток и эффективность.
Что еще?
Подробности
ИС (интегральная схема) так известна в наш электронный век.Потому что они маленькие, простые и, возможно, дешевле. Но кому-то это может не понравиться.
Им нравятся схемы на транзисторах . Потому что когда он сломан. Мы можем отремонтировать его, заменив всего несколько деталей. Так что это экономит деньги.
Но если микросхема. Нам нужно изменить IC.
Возможно, это дорого или мы не можем купить его в местных магазинах.
Эта схема представляет собой режим последовательного регулятора, поэтому она имеет высокий КПД.
В первую очередь в цепь поступает сеть переменного тока.Он течет в нерегулируемую секцию DC . К ним относятся T1, D1, D2, D3, D4 и C1. Вы можете прочитать больше о нерегулируемом источнике питания постоянного тока .
Теперь напряжение на C1 составляет около 33 В постоянного тока.
Затем небольшой ток поступает на базу Q1 через R1 — ограничивающий резистор тока. Поскольку Q1 и Q3 — это транзисторы эмиттер-повторитель на основе пары Дарлингтона. Это заставляет Q1 и Q3 работать с большим током.
Некоторый ток проходит с R5 на D5. Напряжение на нем — постоянное напряжение ,0.6В.
Даже небольшой ток проходит через R3, VR1 и R4. Они представляют собой схему делителя напряжения.
VR1, отрегулируйте выходное напряжение. Когда мы настраиваем VR1 для управления током смещения транзистора Q2- BC337 . Он будет управлять током смещения на базу транзистора Q1 драйвера.
Для управления Q1 (силовой транзистор) работает полный ток с выходным напряжением, которое мы настраиваем, от 0 В до 30 В.
Рекомендовать: 0-20V 1A Регулируемый источник постоянного тока
Списки покупок
0.Резисторы 25 Вт
R1, R2: 10K
R3, R4: 100 Ом
Конденсаторы
C1: 2200 мкФ, 50 В, электролитические
C2, C3: 100 мкФ, 50 В, электролитические
Полупроводники
Q1, Q2: BC337 NPT,
Q1, Q2: BC337 Транзистор
Q3: 2SC1061 или TIP41 или h2061 или MJE3055, 50 В, 4 А, NPN Транзистор
D1-D5: 1N4002, 100 В, 1 А Диод
Другое
VR1: Потенциометр 10 кОм
T1: 24 В, 1 А трансформатор
Создание этого проекта
соберите все компоненты в компоновку печатной платы ниже.Хотя это небольшая схема. Но всегда будьте осторожны.
Схема печатной платы простого переменного источника питания 0-30 В 1A
Во-вторых, введите питание в цепь. Затем с помощью вольтметра измеряет выходное напряжение.
В-третьих, отрегулируйте VR1, затем посмотрите, как измеритель должен измениться, когда мы его настраиваем.
В-четвертых, проверьте подключение нагрузки к цепи. Выходное напряжение должно быть постоянным, не изменяется.
Не забывай. Q3-C1061 должен иметь надлежащий радиатор.
Вот несколько связанных сообщений, которые тоже могут оказаться полезными:
ПОЛУЧИТЬ ОБНОВЛЕНИЕ ЧЕРЕЗ ЭЛЕКТРОННУЮ ПОЧТУ
Я всегда стараюсь сделать Electronics Learning Easy .
Регулируемый источник питания постоянного тока на транзисторах
Регулируемый источник питания постоянного тока на транзисторах.
Здесь показан стабилизированный источник постоянного тока с низким уровнем пульсаций, созданный на основе транзисторов. Такие транзисторные регуляторы напряжения подходят для приложений, где требуется высокий выходной ток.Обычные встроенные регуляторы серии, такие как 7805, могут выдавать только ток до 1 А. В схему регулятора на базе 7805 необходимо добавить дополнительные транзисторы с последовательным проходом для повышения их текущей емкости.
Описание.
Схема, показанная ниже, представляет собой базовый последовательный стабилизатор напряжения на транзисторах. Транзисторы Q1 (2N 3054) и Q2 (2N 3055) образуют пару Дарлингтона. Резистор R1 обеспечивает ток базы для Q1, а также удерживает стабилитрон D2 в активной области. Общую работу схемы можно продемонстрировать, объяснив две ситуации.
- Когда входное напряжение (выход выпрямительной секции) увеличивается, выходное напряжение регулятора (Vout) также увеличивается. Это увеличение Vout снижает напряжение базового эмиттера Q2, потому что стабилитрон D2 работает в области пробоя, и напряжение на нем не изменяется. Это уменьшение V BE увеличивает сопротивление коллектор-эмиттер Q2, и поэтому выходное напряжение (Vout) соответственно уменьшается.
- При увеличении выходной нагрузки выходное напряжение (Vout) уменьшается.Это уменьшение выходного напряжения (Vout) заставляет V BE Q2 уменьшаться. Это снижает сопротивление коллектор-эмиттер Q2 и соответственно увеличивается выходное напряжение.
Принципиальная схема.
Регулируемый источник питания постоянного токаПримечания.
- Если мост на 5А недоступен, сделайте его, используя диоды 6А6.
- Транзистор Q2 требует радиатора.
- К выходу можно последовательно подключить дополнительный предохранитель на 5А.
- Напряжение пробоя стабилитрона D2 должно быть выбрано в соответствии с требуемым выходным напряжением, и оно находится в соответствии с уравнением, Vout = Vz — 0.7.
Похожие сообщения
Конструкция блока питания постоянного тока
Простой регулируемый источник напряжения
Простейшая схема: RS1
RS1 — простейшая схема последовательного регулятора, использующая всего три дополнительных компонента;
- стабилитрон для опорного напряжения; ,
- — резистор для подачи тока на стабилитрон и смещения транзистора; ,
- и силовой транзистор.
Обеспечивает фиксированное выходное напряжение Vz1 — 0,7 В
Как это работает
При включении R1 подает ток на TR1 и Vout нарастает. Когда Vout приближается к Vz1 — Vbe, базовый ток падает, поэтому выходной ток уменьшается для поддержания выходного напряжения на уровне Vout = Vz1 — Vbe
.Недостатки этой простой схемы
- Ток стабилитрона не регулируется, поэтому Vref может измениться
- Напряжение база-эмиттер транзистора изменяется в зависимости от температуры.
- Выходное сопротивление (RZ1 // R1) / усиление. Поскольку HFE обычно составляет 30 для силовых транзисторов, а RZ1 около 10 Ом,
Rout составляет около 0,3 Ом . Регулирование плохое. - Цепь опорного напряжения использует до 10% доступной мощности.
Лучшая схема: RS2
В этой схеме используется второй транзистор для контроля выходного напряжения. Всего лишь с тремя дополнительными компонентами он дает следующие преимущества:
- лучшее регулирование напряжения благодаря отрицательной обратной связи.
- меньше дрейф за счет постоянного тока через стабилитрон
- программируемый (или регулируемый) выход напряжения
(выход можно сделать регулируемым, добавив потенциометр в цепь делителя R2 + R3, как показано в примере конструкции ниже)
Мы используем силовой транзистор на паре Дарлингтона для TR1.Почему Дарлингтон?
Обычные силовые транзисторы имеют очень низкое HFE (усиление) — обычно около 30.Для выходного тока 3А потребуется базовый ток 100 мА, что приведет к нагреву наших регулирующих компонентов и дрейфу напряжения. Пара Дарлингтона объединяет два транзистора в одном корпусе, что дает коэффициент усиления около 1000. Теперь мы можем сделать источник питания на 10 А и потребовать только 10 мА в цепи управления.
Кроме того, использование Дарлингтона улучшает регулирование за счет уменьшения выходного сопротивления.
Как и раньше, Rout = Rint / Hfe.
Rint = параллельная комбинация RZ1 и R1. Мы будем показывать это повсюду со знаком параллельности //
Просто заменив силовой транзистор в приведенной выше схеме на транзистор Дарлингтона, меняет маршрут с
Rout = (RZ1 // R1) / усиление = 10/30 = 0,3 Ом до
Rout = (RZ1 // R1) / Дарлингтонское усиление = 10/1000 = 0,01 Ом
Также они недороги и поддерживают обратный отсчет компонентов.
Пример дизайна
Разработайте источник питания с регулируемым напряжением, обеспечивающий 2 А при напряжении от 20 В до 30 В.У нас есть нерегулируемый источник питания, который обеспечивает (Пример конструкции 1) 38 В при 2 А с пульсацией 2 В от пика к пику.
Компоненты:
TR1: мощность darlington должна принимать 40 В и 2 А с номинальной мощностью (40 В -20 В) * 2 А = 40 Вт
Это популярный TIP120 , NPN power darlington с
HFE => 1000; Vceo = 60 В; Ic = 5А; Pd = 65 Вт
Hfe 1000 выдает Ib как 2 мА, когда Ie = 2 А.Мы выберем R1 для подачи минимум 12 мА в TR2 и стабилитрон.
VZ1: Мы выбираем стабилитрон 7,5 В (7,5 * 10 = 75 мВт) типа BZX85C7V5 , поскольку его температура (+ 0,2% / K) уравновешивает температуру перехода база-эмиттер.
TR2: должен принимать 30-7,5 В и 12 мА = 250 мВт. BC546B имеет:
Напряжение коллектора-эмиттера Vceo: 65 В; Ток коллектора постоянного тока: 100 мА; Pt = 0,6 Вт
Коэффициент усиления постоянного тока hfe: 150
Тогда базовый ток TR2 составляет 10 мА / 150 = 66 мкА.Эффект от этого можно не учитывать при расчете цепи резисторов.
R1 : чтобы определить это, нам нужно знать напряжения на Vint и базу TR1.
Винт (макс) = 38В + 2В = 40В; Винт (мин) = 38-2 = 36В
Vb1 (max) = 30 + 0,7 = 31 В; Vb1 (мин) = 20 + 0,7 = 21 В
VR1 (max) = (Vint (max) — Vb1 (min)) = 19V ; VR1 (мин.) = (Vint (мин) — Vb1 (макс)) = 36 — 31 = 5V .
Текущее значение IR1 (макс.) = VR1 (макс.) / R1 и IR1 (мин.) = VR1 (мин.) / R1 — так что
IR1 (макс.) / IR1 (мин.) = VR1 (макс.) / VR1 (мин.).Это вариант 4: 1.
IR1 (мин.) Должен быть> Ib для TR1, который был 2 мА, а также учитывать правильный ток смещения для стабилитрона .
Стабилитрону 7,5 В требуется около 10 мА для достижения низкого Rz.
Итак, пусть IR1 (мин) будет 8 мА + 2 мА = 10 мА.
R1 = 5/10 = 0,50 k — ближайший = 0,470, тогда Imax = 10 / 0,470 = 21 мА. R1 = 470 Ом .
21 мА * 19 В = 0,40 мВт. Нам нужен резистор мощностью 1Вт или лучше .
Расчет делительной цепиR2, R3, VR1. Для их расчета мы начнем с предположения, что R3 = 1 кОм.
На этой диаграмме ползунок VR1 показан внизу его дорожки.
Rtotal = R2 + VR1 + R3; IR2 = IVR1 = IR3;
IR3 = 8,2 В / (R3 = 1k) = 8,2 мА;
30 В = Rtotal * 8,2 мА, поэтому Rtotal = 30 / 8,2 = 3,66 кОм
В этой конфигурации ползунок находится вверху VR1.
I = 20 В / Rобщ. = 20 / 3,66 = 5,46 мА
(R3 = 1 кОм) + VR1 = 8,2 В / 5,46 мА = 1,5 кОм. поэтому VR1 = 0,5 кОм.
R2 = 20 В — 8,2 В / 5,46 мА = 11,8 / 5,46 = 2,16 кОм
Чек; 2,16 тыс. + 0,5 тыс. + 1 тыс. = 3,66 тыс.
Нам нужно сделать VR1 предпочтительным значением для потенциометра. Мы могли выбрать 1к; это даст максимальный ток цепи делителя 8,2 / 2 = 4,1 мА — и это нормально. Мы просто масштабируем все значения.
R3 = 1k0 * 2 = 2k0 ; VR1 = 0.5к * 2 = 1к0 ; R2 = 2,16 тыс. * 2 = 4,32 тыс.
Если подходящие номиналы резисторов недоступны, мы можем компенсировать их, добавляя резисторы последовательно.
Таким образом, мы будем использовать резисторы 2 * 1 кОм, чтобы сделать R3; R2 будет 3,9 кОм + 430 Ом.
| Electronics Club
Транзисторные схемы | Клуб электроникиТипы | Токи | Функциональная модель | Использовать как переключатель | Выход IC | Датчики | Инвертор | Дарлингтон пара
Следующая страница: Емкость
См. Также: Транзисторы
На этой странице объясняется работа транзисторов в простых схемах, в основном их использование в качестве переключателей.Практические вопросы, такие как тестирование, меры предосторожности при пайке и идентификация выводов, рассматриваются в страница транзисторов.
Типы транзисторов
Есть два типа стандартных (биполярных) транзисторов: NPN и PNP , с разными обозначениями схем. Буквы относятся к слоям полупроводникового материала, из которых изготовлен транзистор. Большинство используемых сегодня транзисторов являются NPN-транзисторами, потому что их проще всего сделать из кремния. Эта страница в основном посвящена транзисторам NPN, и новичкам следует сначала сосредоточиться на этом типе.
Выводы имеют маркировку база (B), коллектор (C) и эмиттер (E). Эти термины относятся к внутренней работе транзистора, но их не так много. Помогите понять, как используется транзистор, поэтому относитесь к ним как к ярлыкам.
Обозначения схем транзисторов
Пара Дарлингтона — это два транзистора, соединенные вместе. чтобы дать очень высокий коэффициент усиления по току.
Помимо стандартных (биполярных) транзисторов, есть полевые транзисторы , которые обычно обозначаются как FET s.У них разные символы схем и свойства, и они не рассматриваются на этой странице.
Rapid Electronics: транзисторы
Токи транзисторов
На схеме показаны два пути тока через транзистор.
Малый базовый ток управляет большим током коллектора .
Когда переключатель замкнут небольшой ток течет в основание (B) транзистор. Этого достаточно, чтобы светодиод B тускло светился.Транзистор усиливает этот небольшой ток, чтобы позволить большему току течь через его коллектор (C) к его эмиттеру (E). Этот ток коллектора достаточно велик, чтобы светодиод C светился ярко.
При разомкнутом переключателе базовый ток не течет, поэтому транзистор отключается коллекторный ток. Оба светодиода выключены.
Вы можете построить эту схему с двумя стандартными 5-миллиметровыми красными светодиодами и любым универсальным маломощным Транзистор NPN (например, BC108, BC182 или BC548).Это хороший способ проверить транзистор и убедиться, что он работает.
Транзистор усиливает ток и может использоваться как переключатель, как описано на этой странице.
С подходящими резисторами (и конденсаторами для переменного тока) транзистор может усиливать напряжение, такое как аудиосигнал. но это еще не рассматривается на этом веб-сайте.
Режим общего эмиттера
Это устройство, в котором эмиттер (E) находится в цепи управления (базовый ток) а в управляемой цепи (коллекторный ток) называется общим эмиттерным режимом .Это наиболее широко используемая схема транзисторов, поэтому ее нужно изучить в первую очередь.
Функциональная модель транзистора NPN
Функционирование транзистора сложно объяснить и понять с точки зрения его внутренней структуры. Более полезно использовать эту функциональную модель.
- Переход база-эмиттер ведет себя как диод.
- A базовый ток I B протекает только при напряжении V BE через переход база-эмиттер равен 0.7В или больше.
- Малый базовый ток I B управляет большим током коллектора Ic варьируя сопротивление R CE .
- Ic = h FE × I B (если транзистор не открыт и не насыщен). h FE — коэффициент усиления по току (строго по постоянному току), Типичное значение для h FE равно 100 (это отношение, поэтому у него нет единиц измерения).
- Сопротивление коллектор-эмиттер R CE управляется базовым током I B :
I B = 0 , R CE = бесконечность, транзистор выключен
I B малый , R CE уменьшенный, транзистор частично включен
I B увеличено , R CE = 0, транзистор полностью открыт («насыщен»)
Дополнительные примечания:
- Базовый ток I B должен быть ограничен, чтобы предотвратить повреждение транзистора. и резистор может быть подключен последовательно с базой. Транзисторы
- имеют максимальный ток коллектора Ic.
- Коэффициент усиления по току h FE может широко варьироваться , даже для однотипных транзисторов!
- Транзистор, заполненный на на (с R CE = 0), называется « насыщенный ».
- Когда транзистор насыщен, напряжение коллектор-эмиттер В CE снижается почти до 0В.
- Когда транзистор насыщен, определяется ток коллектора Ic. напряжением питания и внешним сопротивлением в цепи коллектора, а не коэффициент усиления транзистора по току.В результате соотношение Ic / I B для насыщенного транзистора коэффициент усиления по току меньше h FE .
- Ток эмиттера I E = Ic + I B , но Ic намного больше, чем I B , поэтому примерно I E = Ic.
Использование транзистора в качестве переключателя
Когда транзистор используется в качестве переключателя, он должен быть либо ВЫКЛ. , либо полностью ВКЛЮЧЕННЫМ . Он никогда не должен быть включен частично (со значительным сопротивлением между C и E), потому что в В этом состоянии транзистор может перегреться и выйти из строя.
В полностью открытом состоянии напряжение V CE на транзисторе почти равно нулю, и транзистор находится в называется насыщенным , потому что он больше не может пропускать ток коллектора Ic.
Устройство, переключаемое транзистором, называется нагрузкой .
При выборе транзистора для использования в качестве переключателя необходимо учитывать его максимальный ток коллектора. Ic (макс.) и его минимальное усиление по току ч FE (мин.) . Номинальное напряжение транзистора может быть проигнорировано при напряжении питания менее 15 В.
Технические данные транзистора
Большинство поставщиков предоставляют данные о транзисторах, которые они продают, например Быстрая электроника.
Мощность, развиваемая переключающим транзистором, должна быть очень маленькой
Мощность, развиваемая в транзисторе, отображается как нагрева , и транзистор будет разрушен, если станет слишком горячим. Это не должно быть проблемой для транзистора, используемого в качестве переключателя, если он был выбран и настроен правильно, потому что мощность, развиваемая внутри него, будет очень маленькой.
| Мощность (тепло), развиваемая в транзисторе: Мощность = Ic × V CE |
- Когда ВЫКЛ : Ic равен нулю, поэтому мощность равна нулю .
- Когда полный ВКЛ : V CE почти равен нулю, поэтому мощность очень мала .
Было бы реле лучше транзисторного переключателя?
Транзисторы не могут переключать переменный ток или высокое напряжение (например, электросеть), и они обычно не лучший выбор для коммутации больших токов (> 5A).Реле подходят для всех этих ситуаций, но учтите, что для переключения тока катушки реле может все же потребоваться маломощный транзистор. Для получения дополнительной информации, включая преимущества и недостатки, см. страницу реле.
Защитный диод для нагрузок с катушкой, таких как реле и двигатели
Если транзистор переключает нагрузку с помощью катушки, такой как двигатель или реле, диод должен быть подключен к нагрузке, чтобы защитить транзистор от кратковременное высокое напряжение, возникающее при отключении нагрузки.
На схеме показано, как защитный диод подключен к нагрузке «в обратном направлении», в данном случае катушка реле.
Для этого подходит сигнальный диод типа 1N4148.
Зачем нужен защитный диод?
Ток, протекающий через катушку, создает магнитное поле, которое внезапно схлопывается. при отключении тока. Внезапный коллапс магнитного поля вызывает кратковременное высокое напряжение на катушке, которое может повредить транзисторы и микросхемы.Защитный диод позволяет индуцированному напряжению пропускать кратковременный ток через катушку. (и диод), поэтому магнитное поле исчезает быстро, а не мгновенно. Это предотвращает индуцированное напряжение становится достаточно высоким, чтобы вызвать повреждение транзисторов и микросхем.
Подключение транзистора к выходу включения / выключения цифровой ИС
Большинство ИС не могут обеспечивать большие выходные токи, поэтому может потребоваться использование транзистора. для переключения большего тока, необходимого для таких устройств, как лампы, двигатели и реле.Микросхема таймера 555 необычна тем, что может обеспечивать относительно большой ток до 200 мА, Достаточно для многих реле и других нагрузок без транзистора.
Базовый резистор ограничивает ток, протекающий в базу транзистора, чтобы предотвратить его повреждение. но он также должен пропускать достаточный базовый ток, чтобы транзистор был полностью насыщен. при включении.
Транзистор, который не полностью насыщен при включении, может перегреться и выйти из строя. особенно если транзистор переключает большой ток (> 100 мА).
В следующем разделе объясняется, как выбрать транзистор и базовый резистор для обеспечения полного насыщения.
Переключение нагрузки с другим напряжением питания
Транзистор может использоваться для включения ИС, подключенной к источнику низкого напряжения (например, 5 В) для переключения тока нагрузки с отдельным источником постоянного тока (например, 12 В).
Два источника питания должны быть связаны. Обычно их соединения 0 В связаны и транзистор NPN используется на выходе IC. Однако, если на выходе IC используется транзистор PNP, положительные (+) соединения вместо этого должны быть связаны.
Выбор транзистора и базового резистора для цифрового выхода ИМС
Следуйте этому пошаговому руководству, чтобы выбрать подходящий транзистор для подключения к выходу включения / выключения. цифровой ИС (логический вентиль, счетчик, PIC, микроконтроллер и т. д.) для переключения нагрузки, такой как лампа, двигатель или реле. Данные о транзисторах можно получить у большинства поставщиков, например см. Быстрая электроника.
1. Выберите правильный тип транзистора, NPN или PNP
Вы хотите, чтобы нагрузка включалась, когда выход IC высокий? Или когда он или низкий?
- Для включения, когда на выходе ИС высокий уровень используйте NPN-транзистор .
- Для включения, когда на выходе IC низкий уровень , используйте транзистор PNP .
Транзисторы NPN и PNP подключаются по-разному, как показано на схемах ниже, но Расчеты и требуемые свойства одинаковы для обоих типов транзисторов.
Транзисторный переключатель NPN
нагрузка включена, когда выход IC высокий
Транзисторный переключатель PNP
нагрузка включена, когда выход IC низкий
2.Узнайте напряжение питания и характеристики нагрузки.
Для определения требуемых свойств транзистора вам необходимо знать следующие значения:
- Vs = напряжение питания нагрузки.
- R L = сопротивление нагрузки (например, сопротивление катушки реле).
- Ic = ток нагрузки (= Vs / R L ).
- Максимальный выходной ток микросхемы — см. Техническое описание микросхемы. Если вы не можете найти эту информацию, примите низкое значение, например 5 мА.
- Vc = напряжение питания IC (обычно это Vs, но оно будет другим, если IC и нагрузка имеют отдельные источники питания).
Примечание: не путайте IC (интегральная схема) с Ic (ток коллектора).
3. Определить требуемые свойства транзистора
Выберите транзистор правильного типа (NPN или PNP из шага 1), чтобы удовлетворить следующие требования:
- Максимальный ток коллектора Ic (макс.) транзистора должен быть больше тока нагрузки:
Ic (max)> напряжение питания Vs сопротивление нагрузки R L - Минимальное усиление тока транзистора h FE (мин) должно быть не менее 5
умноженный на ток нагрузки Ic, деленный на максимальный выходной ток IC.
ч FE (мин)> 5 × ток нагрузки Ic макс. IC current
4. Определите значение для базового резистора R
BБазовый резистор (R B ) должен пропускать ток, достаточный для протекания транзистора. полностью насыщен при включении, и было бы хорошо сделать базовый ток (I B ) примерно в пять раз значение, которое просто насыщает транзистор.Используйте приведенную ниже формулу, чтобы найти подходящее сопротивление для R B и выбрать ближайшее стандартное значение.
| R B = 0,2 × R L × h FE (см. Примечание) |
Примечание: Если ИС и нагрузка имеют разные напряжения питания, например 5 В для ИС но 12 В для нагрузки используйте формулу ниже для R B :
| R B = | Vc × h FE | , где Vc — напряжение питания ИС |
| 5 × Ic |
5.Проверьте, нужен ли вам защитный диод
Если включаемой и выключаемой нагрузкой является двигатель, реле или соленоид (или любое другое устройство с катушкой): диод должен быть подключен к нагрузке, чтобы защитить транзистор от короткого замыкания. высокое напряжение, возникающее при отключении нагрузки. Обратите внимание, что диод подключен «в обратном направлении», как показано на рисунке. на диаграммах выше.
Пример
Выход из КМОП-микросхемы серии 4000 необходим для работы реле с 100, включается, когда выход IC высокий.Напряжение питания составляет 6 В как для ИС, так и для нагрузки. ИС может обеспечивать максимальный ток 5 мА.
- Требуется транзистор NPN , потому что катушка реле должна быть включена, когда выход IC высокий.
- Ток нагрузки = Vs / R L = 6/100 = 0,06 A = 60 мА, поэтому транзистор должен иметь Ic (макс.)> 60 мА .
- Максимальный ток от ИС составляет 5 мА, поэтому транзистор должен иметь ч FE (мин)> 60 (5 × 60 мА / 5 мА).
- Выберите транзистор малой мощности общего назначения BC182 с Ic (макс.) = 100 мА и ч FE (мин) = 100 .
- R B = 0,2 × R L × h FE = 0,2 × 100 × 100 = 2000, поэтому выберите R B = 1k8 или 2k2 .
- Для катушки реле требуется защитный диод .
Rapid Electronics: транзисторы
Использование транзистора в качестве переключателя с датчиками
На схемах ниже показано, как подключить LDR (датчик освещенности) к транзистору, чтобы светочувствительный переключатель цепи на светодиоде. Есть две версии: одна включается в темноте, другая при ярком свете.Переменный резистор регулирует чувствительность. Для переключения светодиода можно использовать любой транзистор малой мощности общего назначения.
Если транзистор переключает нагрузку с помощью катушки (например, двигателя или реле) вместо светодиода, вы должны включить защитный диод поперек нагрузки.
Если переменный резистор находится между + Vs и базой, вы должны добавить резистор с фиксированным номиналом не менее 1к (10к в примере ниже) для защиты транзистора, когда переменный резистор уменьшен до нуля, в противном случае чрезмерная база ток разрушит транзистор.
Светодиод загорается, когда LDR не горит темно
Светодиод загорается при яркости LDR
Обратите внимание, что переключающее действие этих простых схем не очень хорошее, потому что будет промежуточная яркость, когда транзистор будет частично на (не насыщенный). В этом состоянии транзистор может перегреться, если он не коммутирует небольшой ток. Нет проблем с небольшим током светодиода, но больший ток лампы, двигателя или реле может вызвать перегрев.
Другие датчики, например термистор, могут использоваться с этими схемами, но для них может потребоваться другой переменный резистор. Вы можете рассчитать приблизительное значение переменного резистора (Rv), используя мультиметр для определения минимального и максимального значений сопротивления датчика (Rmin и Rmax), а затем по этой формуле:
| Значение переменного резистора: Rv = квадратный корень из (Rmin × Rmax) |
Например, LDR: Rmin = 100, Rmax = 1M, поэтому Rv = квадратный корень из (100 × 1M) = 10к.
Вы можете сделать намного лучшую схему переключения, подключив датчики к подходящему IC (чип). Действие переключения будет намного более резким без частичного включения.
Транзисторный инвертор (НЕ затвор)
Дарлингтон пара
Пара Дарлингтона — это два транзистора, соединенных вместе так, что ток, усиливаемый первым, усиливается. далее вторым транзистором.
Пара ведет себя как одиночный транзистор с очень высоким коэффициентом усиления по току, так что для включения пары требуется лишь крошечный базовый ток.
Коэффициент усиления по току пары Дарлингтона (h FE ) равен двум индивидуальным коэффициентам усиления (h FE1 и h FE2 ), умноженные вместе — это дает паре очень высокий коэффициент усиления по току, например 10000.
| Коэффициент усиления по току пары Дарлингтона: ч FE = h FE1 × h FE2 |
Обратите внимание, что для включения пары Дарлингтона должно быть 0,7 В на обоих переходах база-эмиттер, которые являются соединены последовательно так 1.Для включения требуется 4В.
Rapid Electronics: транзисторы Дарлингтона
Транзисторы Дарлингтона
пары Дарлингтона доступны в виде корпуса «транзистор Дарлингтона» с тремя выводами. (B, C и E) эквивалентно стандартному транзистору.
Вы также можете сделать свою собственную пару Дарлингтона из двух обычных транзисторов. TR1 может быть маломощным, но TR2 может потребоваться высокая мощность. Максимальный ток коллектора Ic (max) для пары такой же, как Ic (max) для TR2.
Цепь сенсорного переключателя
Пара Дарлингтона достаточно чувствительна, чтобы реагировать на небольшой ток, проходящий через ваша кожа, и его можно использовать для изготовления сенсорного переключателя , как показано на схеме.
Для этой схемы, которая просто зажигает светодиод, два транзистора могут быть любого общего назначения. транзисторы малой мощности назначения.
100к резистор защищает транзисторы, если контакты соединены куском провода.
Схема сенсорного переключателя
Rapid Electronics любезно разрешили мне использовать их изображения на этом веб-сайте, и я очень благодарен за их поддержку.У них есть широкий ассортимент компонентов, инструментов и материалов для электроники, и я рад рекомендую их как поставщика.
Следующая страница: Емкость | Исследование
Политика конфиденциальности и файлы cookie
Этот сайт не собирает личную информацию. Если вы отправите электронное письмо, ваш адрес электронной почты и любая личная информация будет используется только для ответа на ваше сообщение, оно не будет передано никому. На этом веб-сайте отображается реклама, если вы нажмете на рекламодатель может знать, что вы пришли с этого сайта, и я могу быть вознагражден.Рекламодателям не передается никакая личная информация. Этот веб-сайт использует некоторые файлы cookie, которые классифицируются как «строго необходимые», они необходимы для работы веб-сайта и не могут быть отклонены, но они не содержат никакой личной информации. Этот веб-сайт использует службу Google AdSense, которая использует файлы cookie для показа рекламы на основе использования вами веб-сайтов. (включая этот), как объяснил Google. Чтобы узнать, как удалить файлы cookie и управлять ими в своем браузере, пожалуйста, посетите AboutCookies.org.
клуб электроники.инфо © Джон Хьюс 2021
Эксперимент: конструкция транзисторной схемы
Процедура
Примечание: Эта схема была разработана, когда мы только учились обучать работе транзисторов. Теперь мудрее, мы знаем, что ниже есть некоторые ошибки в математике с вычислениями фильтра. Мы перепроектируем эту схему, когда позволят время и ресурсы, но обратите внимание, что схема все еще работает (может усиливать пики).
Все, что вам нужно, чтобы построить усилитель, — это транзистор, источник питания, резисторы и конденсаторы.Есть много способов смешать их вместе, что является искусством (Стив Джобс часто называл компоновку схем «цифровым искусством»), но мы дадим вам некоторые основные условия и предположения, с которыми можно поработать, а затем проведем вас через дизайн вашего самого первый простой био-усилитель!
Существует несколько конфигураций с использованием транзисторов NPN, но мы будем использовать «конфигурацию с общим эмиттером», потому что она позволяет получить высокий коэффициент усиления по напряжению. Почему его называют «усилителем с общим эмиттером»? — поскольку база — это вход, коллектор — это выход, а «общий» или земля — это эмиттер.
Как любой прилежный инженер, давайте начнем с «требований», что является скучным способом сказать: «что мы хотим, чтобы эта машина действительно выполняла». В нашем биоусилителе мы хотим «усилить» очень слабые электрические сигналы в нервах тараканов. Давайте стремимся к «усилению» 150 или увеличению амплитуды сигнала в 150 раз. Мы также хотим ограничить то, что мы усиливаем, чтобы гарантировать, что мы обращаем внимание только на всплески (потенциалы действия), а не на другие электрические сигналы, такие как электрический шум из вашего дома.Итак, как и в реальном SpikerBox, мы хотим измерять только сигналы с компонентами выше 300 Гц (циклов в секунду). Это также называется «высокочастотным» сигналом.
Таким образом, у нас есть два требования
- Прирост 150.
- Настройка фильтра: фильтр высоких частот 300 Гц.
А теперь вернемся к искусству дизайна электроники. В основе нашего усилителя лежит превосходная книга Пола Шерца «Практическая электроника для изобретателей».
Детали
Помимо тараканов, кабеля и электрода, упомянутых выше, вам необходимо посетить местный дружественный RadioShack, чтобы получить:- два NPN транзистора (2N4401) — из набора образцов транзисторов
- четыре 4.Резисторы 7 кОм — из набора образцов резисторов
- четыре резистора 1 кОм из того же набора образцов
- один резистор 50 Ом из того же набора образцов
- два конденсатора по 1 мкФ
- четыре конденсатора по 10 мкФ
- перемычка
- макетная плата без пайки
- Разъем аккумулятора 9 В
- батарея 9В
- разъем RCA
- спикер RadioShack (мы любим эти вещи)
Проектирование схемы
Эмиттерные и коллекторные резисторы
Поскольку мы будем использовать батарею на 9 В, и наши шипы имеют как положительный, так и отрицательный компонент:
Мы хотим, чтобы нейронный сигнал превышал +4,5 В, чтобы у нас было достаточно «места» для напряжения, чтобы усилить как отрицательную, так и положительную части сигнала. Таким образом, необходимо, чтобы напряжение на коллекторе V c составляло 1/2 V cc (это сбивает с толку, но Vcc означает «общий ток» или, в более общем смысле, наш источник питания 9 В).Таким образом, нам нужно поставить резистор на V c , чтобы установить V c = 1/2 V cc , и мы используем закон Ома V = IR, который мы можем переписать как:
I c — это ток через коллектор и функция транзистора (для его расчета вы используете лист данных транзистора). Мы будем использовать значение 1 мА для I c .
4,7 кОм — стандартное значение для комплекта резисторов, поэтому мы будем использовать 4,7 кОм для R c
.Коэффициент усиления нашей схемы, как он есть, составляет ΔV c / ΔV e , что равно отношению R c / R e .
Мы уже установили R c = 4,7 кОм, а R e уже встроен в транзистор. Его R e называется транссопротивлением, которое рассчитывается как:
I e примерно такое же, как I c , поэтому сопротивление составляет 26 Ом.
Мы можем рассчитать выигрыш следующим образом:
Однако сопротивление транзистора может быть нестабильным, поэтому нам нужно добавить собственное сопротивление R в дополнение к сопротивлению.Шерц рекомендует V e с напряжением 1 В для стабилизации нестабильности транссопротивления, поэтому согласно закону Ома:
Но обратите внимание, что добавление этого R в схему:
У нас будет изменение в прибыли. Новое усиление:
о нет! Наше первоначальное усиление 180 исчезло! И наш выигрыш теперь намного меньше, чем нам нужно! Но не бойтесь, мы можем добавить конденсатор параллельно с резистором 1 кОм, который фактически заставит 1 кОм исчезнуть для нашего пикового сигнала.Мы все равно хотим добавить конденсатор, так как нам нужно сделать:
Фильтр высоких частот
Параллельно подключенные резистор и конденсатор действуют как фильтры верхних частот, и, как указано выше, мы хотим, чтобы наш фильтр высоких частот составлял 300 Гц. Это легко подсчитать.
У нас уже есть R = 1 кОм, а f должно быть 300 Гц, поэтому емкость конденсатора составляет 20 мкФ.
Все, что остается, — это входной конденсатор для устранения любого смещения постоянного тока на входном сигнале и поддержания стабильности нашей схемы. Давайте просто установим его на 1 мкФ.
Установка напряжений смещения
Помните из нашей теории транзисторов, что транзистор не включится без нажатия нижнего предела напряжения, а это примерно 0,6 В для схем на основе кремния. Нам нужно добавить резисторы смещения.
Мы хотим, чтобы напряжение на базе V b было на 0,6 В выше, чем напряжение на уровне V e , поэтому
Мы знаем, что V e равно 1 В из-за падения напряжения, рассчитанного выше, поэтому V b должно быть 1.6В. Сделаем делитель напряжения!
Наш V в — это конечно 9 В, а наш V out — 1,6 В, и мы используем классическое уравнение делителя напряжения:
Мы можем переставить уравнение и вычислить …
Таким образом, R1 должен быть в ~ 4,6 раза больше, чем R2. Звучит достаточно просто, но, как показывает практика, для этой конструкции транзистора:
Итак, мы просто выберем R2 = 1 кОм и R1 = 4,7 кОм в качестве значений, поскольку мы уже используем эти значения резисторов и имеем их под рукой.
Вот и все! Пришло время …
Построить схему
Вы посчитали, и теперь пришло время физически построить свою схему. Поместите аккумулятор, транзистор, резисторы, конденсаторы и компоненты ввода / вывода на макетную плату, как показано ниже:
Присмотритесь к схеме на макетной плате:
Вставьте электроды в лапу таракана, как вы делали в предыдущих экспериментах, и подключите динамик к цепи.Полностью поверните динамик и почистите ногу таракана зубочисткой. Вы можете услышать очень слабый ответ, но он будет скрыт в шуме. Давайте еще немного усилим шипы. Вы можете создать «вторую стадию» усиления, как мы это делаем с нашим обычным SpikerBox, где у вас есть выход схемы, идущий на вход другой копии схемы, как показано ниже:
Однако вы обнаружите, что это «удвоение» делает схему немного нестабильной, поэтому давайте немного снизим усиление на втором этапе.Мы добавили резистор 50 Ом параллельно с R и , чтобы немного понизить усиление второй ступени, но все равно сделают более громкие всплески, когда вы подключите эту схему к ноге таракана. Смотрите видео ниже.
Теперь вы создали свой собственный усилитель на транзисторах! Поздравляю! Сообщите нам, если вы нашли способ сделать схему проще, чище и с большим усилением.
Обсуждение
Вы находитесь на пути к изобретению еще многих чудесных вещей.История науки определяется изобретением нового оборудования в руках творческих умов. Телескоп позволяет видеть вещи очень далеко. Микроскоп позволяет увидеть очень маленькое. Аппарат ПЦР позволяет измерять молекулы ДНК, а транзистор позволяет наблюдать крошечные электрические сигналы. С помощью этих инструментов мы можем видеть и пытаться понять мир, недоступный нашим невооруженным чувствам. Теперь начнем открывать.Вопросы для обсуждения
- Почему выбросы от нашего простого двухтранзисторного биоусилителя «шумнее», чем SpikerBox? Что делает SpikerBox? Подсказка: SpikerBox имеет намного больше транзисторов и использует их для создания операционных усилителей, которые затем смешиваются с инструментальными усилителями.Добро пожаловать в искусство электроники!
Регулируемые блоки питания
- Изучив этот раздел, вы сможете:
- Разберитесь в работе последовательных регуляторов напряжения.
- • Регулятор простой серии.
- • Обратная связь и усиление ошибок.
- • Защита от сверхтока (ограничение тока).
- • Защита от перенапряжения.
Регуляторы напряжения серии Simple
Рис. 2.2.1 Регулятор Simple Series
На рис. 2.2.1 R S и D Z образуют простой регулятор SHUNT, как описано в модуле источника питания 2.1. Однако в этой схеме они используются для обеспечения стабильного опорного напряжения V Z на базе Tr1. Напряжение эмиттера Tr1 обычно будет примерно на 0,7 В ниже, чем напряжение базы, и поэтому V OUT будет иметь более низкое напряжение, чем напряжение базы.
V ВЫХ = V Z — V BE
Если выходное напряжение V OUT падает из-за повышенного потребления тока нагрузкой, это приведет к увеличению V BE и, как следствие, ток через транзистор (от коллектора к эмиттеру) увеличится. Это обеспечит дополнительный ток, необходимый для нагрузки, и, таким образом, регулирует выходное напряжение V OUT .
Если V OUT имеет тенденцию повышаться из-за уменьшения потребности в токе со стороны нагрузки, то это уменьшит V BE , поскольку напряжение эмиттера растет, а базовое напряжение остается стабильным из-за D Z .Это уменьшение V BE будет иметь тенденцию к выключению транзистора, уменьшая ток и снова регулируя выходное напряжение V OUT .
Этот регулирующий эффект возникает из-за того, что базовый потенциал Tr1 поддерживается на постоянном уровне посредством D Z , так что любое изменение напряжения эмиттера, вызванное изменяющимся током, вызывает изменение V BE , изменяя проводимость транзистора Tr1, что обычно будет силовым транзистором. Это действие противодействует изменению тока нагрузки.Однако с помощью этой простой схемы регулирование не является идеальным, и изменения на выходе действительно происходят по следующим причинам.
Рис. 2.2.2 Рабочая область стабилитрона
1. Любое увеличение тока нагрузки (I L ) вызывает небольшое увеличение тока базы на коэффициент I L / hfe. Это, в свою очередь, вызывает увеличение V BE , и поскольку выходное напряжение V OUT = V Z — V BE , любое увеличение V BE имеет тенденцию к снижению выходного напряжения.Величина этого падения составляет около 0,25 В для изменения выходного тока с 10 мА до 1 А.
2. Поскольку ток базы увеличивается с нагрузкой, ток через стабилитрон D Z будет уменьшаться по мере увеличения тока, потребляемого базой Tr1. Поскольку характеристика диода имеет наклон во всем рабочем диапазоне, как показано на рис. 2.2.2, большое изменение тока стабилитрона (ΔI) вызовет очень небольшое изменение напряжения стабилитрона (δV). Это, в свою очередь, немного повлияет на V BE и выходное напряжение.
3. По причинам 1 и 2, указанным выше, любое изменение нагрузки приведет к менее чем идеальному регулированию, поэтому любое изменение на выходе немного изменит нагрузку на входной цепи. Поскольку вход обычно берется от нерегулируемого источника питания, на входное напряжение легко повлияют небольшие изменения тока нагрузки. Поскольку входное напряжение также является источником опорного напряжения V Z , любое изменение выходного тока за счет влияя на входное напряжение, может оказывать заметное влияние на выходное напряжение, немного снижая эффективность регулирования.
Каждый из вышеперечисленных эффектов невелик, но в сумме они дадут общий эффект, заметный, когда предложение работает в сложных условиях. Тем не менее, эта недорогая схема достаточно эффективна для многих приложений и более эффективна, чем шунтирующий регулятор. Кроме того, при использовании подходящего силового транзистора последовательный стабилизатор можно использовать для более высоких нагрузочных токов, чем шунтирующая конструкция.
Рис. 2.2.3 Серийный регулятор с усилителем обратной связи и ошибки
Обратная связь и усиление ошибок.
Для улучшения простого последовательного регулятора в базовую последовательную схему можно добавить цепь обратной связи и усилитель ошибки.
На рис. 2.2.3 представлена структурная схема последовательного регулятора с усилением погрешности. В этой системе опорное напряжение V Z сравнивается с напряжением обратной связи V F , которое является частью фактического выходного напряжения. Разница между двумя входами создает напряжение ошибки, которое используется для изменения проводимости элемента управления, исправляя любую ошибку в выходном напряжении.
Принципиальная схема.
Принципиальная схема этой системы представлена на рис. 2.2.4. Tr1 — это последовательный управляющий элемент. Обычно это силовой транзистор, установленный на массивном радиаторе, чтобы обеспечить необходимое рассеивание мощности.
Стабильное опорное напряжение обеспечивается R4 и D1 от нерегулируемого входного напряжения. Tr2 — это усилитель ошибки, и его коэффициент усиления определяется значением резистора нагрузки R3. Tr2 сравнивает долю выходного напряжения V F , подаваемого обратно от делителя выходного потенциала R1 / R2, со стабильным опорным напряжением V Z на стабилитроне D Z .
Рис. 2.2.4 Принципиальная схема для рис. 2.2.3
Выходное напряжение V OUT на рис. 2.2.4 можно выразить как:
В ВЫХОД = (V Z + V BE2 ) + (V ВЫХ — V F )
Где:
В Z — напряжение на D Z
В BE2 — напряжение база / эмиттер Tr2
В F — напряжение обратной связи, полученное от ползунка VR1
Следовательно:
(V Z + V BE2 ) — напряжение на R2 и нижней части VRI
.и
(V OUT — V F ) — напряжение на R1 и верхней части VRI
.Если напряжение обратной связи V F изменяется регулировкой потенциометра VR1, разница между V F и V Z изменится.Это вызовет изменение ошибки управления напряжением Tr1 и изменение выходного напряжения V OUT . Таким образом, VR1 обеспечивает переменное выходное напряжение, которое после установки остается стабильным при этой настройке.
Регулирующее действие схемы определяется напряжением на переходе база / эмиттер Tr2, то есть разницей между V F и V Z .
Если V OUT имеет тенденцию к увеличению, то V F — V Z также увеличивается.Это увеличивает ток коллектора Tr2 и, следовательно, увеличивает п.д. через R3, уменьшая базовое напряжение и, следовательно, напряжение база / эмиттер Tr1, уменьшая проводимость Tr1, тем самым уменьшая ток, протекающий к нагрузке.
Выходное напряжение V OUT уменьшается таким образом до тех пор, пока не будет достигнут баланс, поскольку часть обратной связи (V F ) V OUT также уменьшается. Общий эффект заключается в том, что выходной сигнал поддерживается на уровне, который зависит от пропорции обратной связи, установленной переменным резистором (частью R1 / R2).
Если выходное напряжение имеет тенденцию к снижению, то V F тоже. Напряжение база / эмиттер Tr2 уменьшается из-за стабильного V Z на эмиттере. Tr2 проводит меньше, и ток через R3 падает, уменьшая p.d. через это. Напряжение базы Tr1 увеличивается, и увеличивается проводимость управляющего транзистора. Это увеличивает выходной ток и V OUT до тех пор, пока V F снова не будет на правильном уровне.
Цепи защиты
Защита от перегрузки по току (ограничение тока)
Фиг.2.2.5 Регулятор серии
с защитой от сверхтокаНа рис. 2.2.5 показано, как можно защитить последовательный стабилизатор от чрезмерного тока, потребляемого нагрузкой. Это предотвратит повреждение источника питания в случае слишком большого тока, потребляемого на выходе, или даже полного короткого замыкания на выходных клеммах.
Добавлены два компонента: Tr3 и R5. Резистор R5 имеет очень низкое значение (обычно менее 1 Ом).
Когда ток нагрузки поднимается выше заданного значения, небольшое напряжение, развиваемое на R5, станет достаточным (около 0.7v), чтобы включить Tr3. Поскольку Tr3 подключен к переходу база / эмиттер основного управляющего транзистора Tr1, включение Tr3 приведет к уменьшению напряжения база / эмиттер Tr1 на величину, зависящую от величины избыточного тока. Выходному току не позволено увеличиться выше заданной величины, даже если на выходных клеммах произойдет полное короткое замыкание. В этом случае напряжение базы / эмиттера Tr1 будет снижено практически до нуля вольт, предотвращая ток Tr1. В этих условиях выходное напряжение будет падать до нуля, пока сохраняется состояние перегрузки по току, но питание не будет повреждено.
Рис. 2.2.6 Серийный стабилизатор с защитой от перегрузки по току и перенапряжения
Защита от перенапряжения.
При использовании регулируемых источников входное напряжение постоянного тока регулятора часто значительно превышает требуемое выходное напряжение. Поэтому, если происходит сбой блока питания, возможно, что регулируемое выходное напряжение может внезапно подняться до уровня, который может повредить другие компоненты. По этой причине в стабилизированные источники питания часто входит защита от перенапряжения.Цепь, показанная на рис. 2.2.6, иногда называют «ломовой» цепью, потому что, когда она работает, она вызывает полное короткое замыкание на выходе, аналогичный эффекту падения металлического лома на положительный вывод и вывод заземления!
Работа цепи лома.
На рис. 2.2.6 стабилитрон D Z 2 имеет напряжение пробоя немного меньше максимально допустимого значения для V OUT . Остальная часть V OUT разработана для R6, VR2 и R7.
VR2 — это потенциометр, так что напряжение может сниматься с цепи резисторов для правильного смещения диода D1. У этого диода катод удерживается на 0 В с помощью R8, а VR2 настроен так, чтобы D1 был просто вне проводимости, то есть его анодное напряжение примерно на 0,5 В выше, чем его катодное напряжение.
Теперь, если V OUT увеличивается, напряжение на R6, VR2 и R7 вырастет на ту же величину, поскольку напряжение на D Z 2 останется прежним. Следовательно, будет существенное повышение напряжения на ползунке R7, которое заставит D1 проводить ток, подавая импульс тока на затвор тиристора Th2, заставляя его «загораться» и сильно проводить, пока V OUT не упадет практически до 0v.R9 включен для ограничения результирующего тока, протекающего через тиристор, до безопасного уровня.
Большой ток, протекающий при возгорании Th2, теперь приведет к включению схемы ограничителя тока, как описано ранее. Это безопасно отключит питание до тех пор, пока сверхток, вызванный Th2, не исчезнет, что, конечно же, произойдет, как только V OUT достигнет 0 В, но если перенапряжение все еще будет присутствовать, когда Th2 выключится и V OUT повысится.