Site Loader

Содержание

РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ НА ОДНОМ ТРАНЗИСТОРЕ

   Всем привет 🙂 В этой статье хочу показать, как сделать регулятор напряжения на одном транзисторе, что пригодится для изготовления простого блока питания или универсального адаптера к радиоустройствам, на различные напряжения. Создать такую схему может даже самый начинающий радиолюбитель. Из компонентов нам понадобится:

 1. Транзистор КТ817Г, его можно заменить на КТ815Г.
 2. Переменный резистор на 10 кОм.
 3. Резистор обычный 0.125 ватт на 1ком.


   В виде чертежа решил сделать полную картинку, дабы новичку было легче усвоить работу и представить схему.


   Начнем сборку. Для начала распечатываем данный чертеж, и ножницами ровно срезаем его без картинок, прикладываем чертеж к текстолиту, и начинанаем сначало сверлить отверстия, т.к потом будет легче нарисовать.


   Далее дырки по чертежу просто соединяем перманентым маркером, или лаком.


   Обрезаем остатки тестолита и приступим к пайке компонентов. Сначала припаивываем транзистор, только будьте внимательны — не перепутайте ножки на транзисторе местами (эмиттер и базу).


   Дальше устанавливаем резистор на 1ком, затем впаиваем проводами переменный резистор на 10ком. Можно поставить и другой резистор, сразу припаять резистор без этих соплей, но мой резистор не позволил этого, и пришлось повесить на провода… Остается припаять 4 вывода к питанию, и к выходам.


   Готово! Подключаем питание, на выход — светодиод, мотор, лампу, в моем случае это был светодиод и вращая регулятор наглядно смотрим на изменение напряжения. Демонстрацию работы данной конструкции, а так-же подробное объяснение подключения, можете посмотреть в видеоролике ниже.
Стоит отметить, что мощность и ток нагрузки не должен превышать предельных значений для указанного транзистора — это примерно пол Ампера. Для подключения к регулируемому стабилизатору более мощных устройств, придётся заменить транзистор на КТ805, КТ819. С вами был [PC]Boil-:D

   Форум по источникам питания

   Форум по обсуждению материала РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ НА ОДНОМ ТРАНЗИСТОРЕ






LIPO АККУМУЛЯТОР 6F22 9V

Самодельный аккумулятор на 9 В, литий-полимерный, собранный под стандартный корпус типа Крона.


Регулятор напряжения на кт819 – АвтоТоп

Всем привет 🙂 В этой статье хочу показать, как сделать регулятор напряжения на одном транзисторе, что пригодится для изготовления простого блока питания или универсального адаптера к радиоустройствам, на различные напряжения. Создать такую схему может даже самый начинающий радиолюбитель. Из компонентов нам понадобится:

1. Транзистор КТ817Г, его можно заменить на КТ815Г.
2. Переменный резистор на 10 кОм.
3. Резистор обычный 0.125 ватт на 1ком.

В виде чертежа решил сделать полную картинку, дабы новичку было легче усвоить работу и представить схему.

Начнем сборку. Для начала распечатываем данный чертеж, и ножницами ровно срезаем его без картинок, прикладываем чертеж к текстолиту, и начинанаем сначало сверлить отверстия, т.к потом будет легче нарисовать.

Далее дырки по чертежу просто соединяем перманентым маркером, или лаком.

Обрезаем остатки тестолита и приступим к пайке компонентов. Сначала припаивываем транзистор, только будьте внимательны – не перепутайте ножки на транзисторе местами (эмиттер и базу).

Дальше устанавливаем резистор на 1ком, затем впаиваем проводами переменный резистор на 10ком. Можно поставить и другой резистор, сразу припаять резистор без этих соплей, но мой резистор не позволил этого, и пришлось повесить на провода. Остается припаять 4 вывода к питанию, и к выходам.

Готово! Подключаем питание, на выход – светодиод, мотор, лампу, в моем случае это был светодиод и вращая регулятор наглядно смотрим на изменение напряжения. Демонстрацию работы данной конструкции, а так-же подробное объяснение подключения, можете посмотреть в видеоролике ниже.

Стоит отметить, что мощность и ток нагрузки не должен превышать предельных значений для указанного транзистора – это примерно пол Ампера. Для подключения к регулируемому стабилизатору более мощных устройств, придётся заменить транзистор на КТ805, КТ819. С вами был [PC]Boil-:D

Обсудить статью РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ НА ОДНОМ ТРАНЗИСТОРЕ

Технология восстановление ёмкости Ni-Mh аккумуляторов в домашних условиях.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ 12-220

Схема проверенного преобразователя напряжения 12В в 220, на основе трансформатора компьютерного БП.

Добрались наконец руки до изготовления регулятора яркости подсветки приборки: www.drive2.ru/cars/subaru…dmarkitan/journal/873393/

Много читал всякой инфы по этому вопросу. Самой оптимальной посчитал вот эту схему

всё что нужно это биполярный транзистор, у меня КТ819 не нашлось, взял КТ815 и переменный резистор на 5-22 КОм. Если взять на 5КОм, то при регуляторе на минимуме диоды будут слегка светиться, если на 22КОм, то регулировка будет не линейной — примерно до середины не горят, потом быстро загораются. Поставил 5КОм т.к. от 0 мне регулировать не надо.

При подключении соблюдать полярность и направление включения транзистора — иначе работать не будет. Беречься КЗ. Если навешивать до 5 Вт охлаждение транзистора не требуется.

Простой и действительно дешёвый источник питания. В качестве управляющей части используется регулируемый стабилизатор LM317. Силовая часть выполнена на трёх npn транзисторах TIP41C (2N3055).

Источником напряжения для данной схемы является трансформатор 25-30В 30A с диодным мостом рассчитанным на данный ток.
Выходные транзисторы можно использовать любые, необходимой мощности в корпусе TO220 (КТ819Г, TIP132C, TIP41C и т.д.) или три внешних транзистора в корпусе TO-3 (КТ819ГМ, 2N3055 и т.д.)
КТ819Г – максимально допустимый ток 10А, максимальная рассеиваемая мощность 60Вт;
TIP41C – максимально допустимый ток 6А, максимальная рассеиваемая мощность 65Вт;
TIP132C – максимально допустимый ток 8А, максимальная рассеиваемая мощность 70Вт;
КТ819ГМ – максимально допустимый ток 15А, максимальная рассеиваемая мощность 100Вт;
2N3055 – максимально допустимый ток 15А, максимальная рассеиваемая мощность 115Вт;

Транзисторы обязательно должны быть установлены на подходящий радиатор, желательно с кулером. С1, С2, С8 – электролиты необходимы для фильтрации помех, вольтаж 50В. Резисторы 0,1 Ом должны быть рассчитаны на мощность 5 Вт. Pad1 и Pad2 используются для подключения амперметра, если вы не планируете его использование, то просто соедините Pad1 и Pad2 между собой.

Печатная плата выполненная в EAGLE:

Готовая плата с установленными компонентами:

Удачи при сборке! И не путайте полярность электролитов – громко хлопают

Регулятор напряжения на транзисторе

Регулятор напряжения на транзисторе – специальный прибор, контролирующий напряжение в сети, имеющий в качестве регулирующего элемента мощный транзистор вместо тиристора.

Особенности применения транзисторных регуляторов напряжения

Многие регуляторы напряжения, работающие на тиристорах, отличаются существенными минусами, ограничивающими возможности прибора:

  • вносят значительные помехи в электросеть;
  • допускается использование устройства для регулировки тока с активным сопротивлением;
  • использование транзисторного регулятора не допускается совместно с индуктивными нагрузками.

Вышеописанные проблемы способен решить регулятор напряжения 220 вольт, изготовленный на мощном полевом транзисторе вместо тиристора. Главным преимуществом, соответственно, причиной использования полевых транзисторов является возможность работать при минимальном уровне напряжения сток-исток (будь-то 0,3 или 2в). Регуляторы напряжения изготавливают на транзисторах:

  • chn 716.
  • irfp064n;
  • tl431;
  • кт117;
  • кт805;
  • кт825г;
  • кт827;
  • п210 С;
  • п210ш.

Существует транзисторный мощный импульсный регулятор постоянного напряжения на компараторе, в составе которого находится регулирующий транзистор, простая схема управления, обеспечивающая прием на входы двух аналоговых сигналов. Когда сигнал на одном (прямом) входе больше, нежели на инверсивном, схема выдает «1», и «0», если наоборот. Регуляторы постоянного тока применяются владельцами автотранспортных средств для плавного изменения яркости габаритных огней, ламп освещения автосалона, оборотов вентилятора кондиционера. Использование линейного трехфазного регулятора переменного тока позволяет избежать сетевого перенапряжения.

Простой транзисторный регулятор тока (напряжения 220в) можно изготовить своими руками. Схема способна регулировать практически 90% входного напряжения. На вход прибора подается нестабилизированный ток до 40в, стабилизация на выходе дает результат 12 вольт-24в. Максимально допустимое напряжение, отдаваемое в нагрузку, находится в пределах 10 мили ампер- 3 ампера.

Преимущества схемы с регулятором напряжения на транзисторах

Схема, принцип действия защитных реле иллюстрируют следующие преимущества приборов на базе транзисторов:

  • достаточно простая конструкция регулятора;
  • регуляторы изготавливаются без использования вспомогательного диода;
  • защитная схема транзисторного регулятора не влияет на характеристики генератора;
  • обеспечивается предотвращение перегрева транзистора;
  • при полном разряде аккумулятора срабатывает защитное реле, независимо от значения индекса усиления транзистора.

Также стоит отметить оперативное срабатывание прибора, повышенную надежность защиты, ведь контакты защитного реле в аварийном режиме работы отключают поступление тока к транзисторным электродам.

СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ НА ПОЛЕВОМ ТРАНЗИСТОРЕ

02.06.2021 – Просмотрите доску «Регулятор напряжения» пользователя Сергей Поперечный в Pinterest. Посмотрите больше идей на темы «регулятор напряжения, электронная схема, электротехника».

Принцип работы Мосфетов

В исходном состоянии ток затвора практически равен нулю, поскольку внутри компонента клемма затвора подключена к своего рода конденсатору. Поэтому ток затвора протекает только в тот момент, когда мы меняем уровень входного напряжения (изменение логического состояния), и это является причиной, почему потребление Mosfet (как в случае всех логических схем MOS) увеличивается пропорционально частоте переключения.

Существуют «силовые мостики» двух типов: те, что в канале N, и в канале P. Разница между ними заключается в полярности соединения исток-сток и в том, что напряжение затвора P-канала отрицательное (те же различия, которые существуют между NPN и PNP транзисторами).

Мощный мосфет может работать в «линейном режиме» или в «насыщенности». В аналоговых системах, например на выходных каскадах усилителей звука, мосфеты работают в линейном режиме, тогда как в цифровых системах, в которых они используются в качестве цифровых выключателей питания, они работают в режиме отключения (ВЫКЛ) или насыщения (НА).

В этой статье мы проанализируем только тот мосфет, который используется в качестве цифровых коммутаторов. Когда mosfet находится в состоянии насыщения, значение внутреннего сопротивления между истоком и стоком (Rsd) очень низкое, следовательно рассеиваемая мощность в нем будет незначительной, однако ток через него может проходить очень высокий.

Чтобы довести Mosfet до насыщения, необходимо, чтобы управляющее напряжение на клемме затвора было достаточно высоким, и это может быть проблемой, если мы напрямую используем низкое выходное напряжение микроконтроллера.

Я лучше объясню на примере

Для насыщения биполярного транзистора (типа BC548) необходимо превысить пороговое напряжение базы, которое составляет всего 0,6 В. Управляющее напряжение 0,6 В может быть получено с любой цифровой схемы, работающей от 5 В, 3,3 В и до 1,8 В.

И наоборот, напряжение, необходимое для приведения в действие Mosfet (называемое «пороговым напряжением» или V th), намного выше (несколько вольт) и зависит от модели Mosfet.

Более того, даже если бы мы достигли этого значения, этого было бы недостаточно, потому что мы должны превысить значение линейной области работы, чтобы привести ее к насыщению. Если нет, проводимость не будет полной, и, следовательно, часть мощности будет рассеиваться в mosfet в виде тепла, потому что мощность, рассеиваемая mosfet, является результатом умножения между падением напряжения и током, проходящим по нему (Pmosfet = Vsd * Isd).

На графике мы видим кривые движения типичного N-канального мосфета с разными напряжениями на затворе в двух рабочих областях (линейная область слева от графика и насыщенность справа).

Как мы видим, если мы хотим получить максимальный выходной ток, напряжение на затворе (VGS) должно быть 7,5 В. Это значение варьируется в зависимости от используемой модели mosfet.

Для решения этой проблемы есть две возможности: использовать адаптер, который увеличивает выходные уровни микроконтроллера, или использовать mosfet, который работает с более низкими напряжениями на затворе. МОП-транзисторы с низким уровнем управления затвором известны как «силовые МОП-транзисторы логического уровня».

На графике мы видим кривую движения мосфета «логический уровень» IRL530 (зеленого цвета) по сравнению с классическим мосфетом IRF530 (синим цветом).

Вертикальная полосатая линия указывает на логический уровень 4,75 В (типичный выходной уровень микроконтроллера, питаемого от 5 В). Как мы видим, максимальный выходной ток IRF530 не превышает 2,6 А, хотя эта модель способна выдавать гораздо больший ток, в то время как IRL530 превышает 20 А (полная проводимость).

Если бы наш микроконтроллер работал с напряжением 3,3 В, IRF530 даже не начал бы запускаться.

Поэтому выбор типа «логический уровень» Mosfet является лучшим выбором при работе с цифровыми цепями.

На рисунке мы видим соединение «логического уровня» mosfet с микроконтроллером для включения светодиодной ленты. Как объяснялось в начале этой статьи, когда логический уровень управления изменяется, на мгновение mosfet поглощает определенный ток, который заряжает внутренний конденсатор терминала Gate.

Импульсное регулирование мощности (ШИМ) с применением мосфетов

Резистор 4,7К служит для ограничения этого начального тока. Мы могли бы использовать любое значение сопротивления, но низкое значение позволяет получить быструю зарядку этого конденсатора и, следовательно, более быстрое переключение mosfet. Быстрая коммутация мосфета полезна если мы хотим использовать импульсное регулирование мощности (ШИМ).

В этом типе регулирования, если бы переключение mosfet было «медленным», оно было бы длиннее в линейной зоне и, следовательно, увеличивало бы рассеивание мощности в нем, особенно если мы работаем с высокими частотами. Как только Мосфет переключился, затвор больше не поглощает ток. Поэтому, если мы планируем использовать наш mosfet для простого включения и выключения, значение этого R может быть и 10K.

Напротив, если мы хотим модулировать выходную мощность с помощью ШИМ-модуляции, для нас удобно использовать значение сопротивления 4,7 К, 3,3 К или 1,2 К включительно. Лучший выбор зависит в основном от частоты ШИМ.

Сопротивление 100 К замкнутое на землю, служит для определения точного логического состояния в том случае, если микроконтроллер не сделал этого, как например в фазе инициализации того же самого.

Если у нас возникла необходимость подключить Mosfet без «логического уровня» к цифровой цепи, мы можем добавить транзистор, который позволит нам увеличить управляющее напряжение, как мы видим на следующем рисунке.

Принцип работы очень прост. Когда выход микроконтроллера имеет низкий логический уровень (0 вольт), транзистор не работает, и, следовательно, его коллектор, который подключен к затвору mosfet, будет иметь положительный потенциал 12 В через положительное сопротивление.

Когда выходной сигнал микроконтроллера становится высоким (1,8 В, 3,3 В или 5 В), транзистор приводит в действие и доводит затвор мосфета до 0 В, поэтому он прекращает движение. Как видите, эта схема имеет дефект, который работает наоборот, то есть активируется, когда уровень выходного сигнала микрофона низкий.

Несмотря на это, преимущество в том, что напряжение затвора достигает максимального напряжения питания, что гарантирует полное насыщение любого типа мосфета, который мы подключаем. Значение сопротивления затвора, связанного с положительным, изменяет скорость переключения полевого двигателя, как объяснено в предыдущем случае. (высокие значения для медленного переключения и низкие значения для быстрого переключения (ШИМ-модуляция).

Если мы хотим использовать общий mosfet (не «логический уровень») с неинвертированной логикой управления, мы можем изменить его на P-канал, как показано на рисунке. Обратите внимание, что выходная мощность (в примере, светодиодная лента) подключена к земле (отрицательной) вместо положительной.

Единственная проблема, представленная этим последним решением, состоит в том, что его нельзя использовать, если мы хотим управлять светодиодной полосой RGB с 3 каналами, потому что эти полосы обычно имеют общий анод (уникальный положительный), в то время как мы использовали бы полосу RGB с общим катодом (общий негатив). В любом случае, это решение очень полезно во многих случаях и сможет пригодлится в ваших проектах.

Источник: http://skubr.ru/komponentyi/podklyuchenie-moshhnyix-mosfetov-k-mikrokontrolleru

2 Самые распространенные схемы РН 0-220 вольт своими руками

Схема №1.

Самый простой и удобный в эксплуатации регулятор напряжения — это регулятор на тиристорах, включенных встречно. Это создаст выходной сигнал синусоидального вида требуемой величины.

СНиП 3.05.06-85

Входное напряжение величиной до 220в, через предохранитель поступает на нагрузку, а по второму проводнику, через кнопку включения синусоидальная полуволна попадает на катод и анод тиристоров VS1 и VS2. А через переменный резистор R2 производится регулировка выходного сигнала. Два диода VD1 и VD2, оставляют после себя только положительную полуволну, поступающую на управляющий электрод одного из тиристоров, что приводит к его открытию.

Важно! Чем выше токовый сигнал на ключе тиристора, тем сильнее он откроется, то есть тем больший ток сможет пропустить через себя.

Для контроля входного питания предусмотрена индикаторная лампочка, а для настройки выходного – вольтметр.

Схема №2.

Отличительная особенность этой схемы — замена двух тиристоров одним симистором. Это упрощает схему, делает ее компактней и проще в изготовлении.

СНиП 3.05.06-85

В схеме, также присутствует предохранитель и кнопка включения, и регулировочный резистор R3, а управляет он базой симистора, это один из немногих полупроводниковых приборов с возможностью работать с переменным током. Ток, проходя через резистор R3, приобретает определенное значение, оно и будет управлять степенью открытия симистора. После этого оно выпрямляется на диодном мосту VD1 и через ограничивающий резистор попадает на ключевой электрод симистора VS2. Остальные элементы схемы, такие как конденсаторы С1,С2,С3 и С4 служат для гашения пульсаций входного сигнала и его фильтрации от посторонних шумов и частот нерегламентированной частоты.

Источник: http://elektro220v.ru/radiodetali/regulyator-napryazheniya/5-samyh-populyarnyh-shem.html

Простейший ключ

Простейший ключ на биполярномтранзисторе проводимости n-p-nвыглядит следующим образом.

Вход слева подключается к цифровой схеме. Если у нас цифровая схемапостроена на основе КМОП-логики с двухтактным («push-pull»)выходом,то логическая «1» фактически означает подключение этого входа кпитанию, а логический «0» — к земле.

Таким образом, при подаче «1» на вход нашей схемы ток от источникапитания потечёт через резистор R1, базу и эмиттер на землю. При этомтранзистор откроется (если, конечно, ток достаточно большой), и токсможет идти через переход коллектор — эмиттер, а значит и черезнагрузку.

Резистор R1 играет важную роль — он ограничивает ток через переходбаза — эмиттер. Если бы его не было, ток не был бы ничем ограничен ипросто испортил бы управляющую микросхему (ведь именно она связываетлинию питания с транзистором).

Максимальный ток через один выход микроконтроллера обычно ограничензначением около 25 мА (для STM32). В интернете можно встретитьутверждения, что микроконтроллеры AVR выдерживают ток в 200 мА, но этоотносится ко всем выводам в сумме. Предельное допустимое значение токана один вывод примерно такое же — 20-40 мА.

Это, кстати, означает, что подключать светодиоды напрямую к выводамнельзя. Без токоограничивающих резисторов, микросхема просто сгорит, ас ними светодиодам не будет хватать тока, чтобы светить ярко.

Обратите внимание, что нагрузка (LOAD) подключена к коллектору, тоесть «сверху». Если подключить её «снизу», у нас возникнет несколькопроблем.

Допустим, мы хотим при помощи 5 В (типичное значение для цифровыхсхем) управлять нагрузкой в 12 В. Это значит, что на базе мы можемполучить максимум 5 В. А с учётом падения напряжения на переходе база— эмиттер, на эмиттере будет напряжение ещё меньше. Если падениенапряжения на переходе равно 0,7 В,то получаем, что на нагрузкуостаётся только 4,3 В, чего явно недостаточно. Если это, например,реле, оно просто не сработает. Напряжение не может быть выше, иначетока через базу вообще не будет. Наличие падения напряжения нанагрузке также приведёт к уменьшению тока через базу.

Для расчёта сопротивления R1 нужно вспомнить соотношение дляупрощённой модели транзистора:

Коэффициент— это коэффициент усиления по току. Его ещёобозначаютили. У разных транзисторов онразный.

Зная мощность нагрузкии напряжение питания, можно найти токколлектора, а из него и ток базы:

По закону Ома получаем:

Коэффициентне фиксированная величина, он может меняться дажедля одного транзистора в зависимости от режима работы, поэтому лучшебрать значение тока базы при расчёте чуть больше, чтобы был запас потоку коллектора. Главное помнить, что ток базы не должен превышатьпредельно допустимое для микросхемы.

Также важно при выборе модели транзистора помнить о предельном токеколлектора и напряжении коллектор — эмиттер.

Ниже как пример приведены характеристики некоторых популярныхтранзисторов с проводимостью n-p-n.

Модель
КТ315Г 50…350 100 мА 35 В
КТ3102Е 400…1000 100 мА 50 В
MJE13002 25…40 1,5 А 600 В
2SC4242 10 7 А 400 В

Модели выбраны случайно, просто это транзисторы, которые легко найтиили откуда-то выпаять. Для ключа в рассматриваемой схеме, конечно,можно использовать любой n-p-n-транзистор, подходящий по параметрам ицене.

Источник: http://velikodniy.github.io/2017/01/06/power-control/

Схема регулируемого стабилизатора

Основной радиодеталью данного устройства является полевой (MOSFET) транзистор, в качестве которого можно использовать IRLZ24/32/44 и другие подобные. Наиболее часто они производятся компаниями IRF и Vishay в корпусах TO-220 и D2Pak. Стоит около 0.58$ грн в розницу, на ebay 10psc можно приобрести за 3$ (0,3 доллара за штуку). Такой мощный транзистор имеет три вывода: сток (drain), исток (source) и затвор (gate), он имеет такую структуру: металл-диэлектрик(диоксид кремния SiO2)-полупроводник. Микросхема-стабилизатор TL431 в корпусе TO-92 обеспечивает возможность настраивать значение выходного электрического напряжения. Сам транзистор я оставил на радиаторе и  припаял его к плате с помощью проводков.

Входное напряжение для этой схемы может быть от 6 и до 50 вольт. На выходе же получаем 3-27V с возможностью регулирования подстрочным резистором 33k. Выходной ток довольно большой, до 10 Ампер, в зависимости от радиатора.

Сглаживающие конденсаторы C1,C2 могут иметь ёмкость 10-22 мкФ, C3 4,7 мкФ. Без них схема и так будет работать, но не так хорошо, как нужно. Не забываем про вольтаж электролитических конденсаторов на входе и выходе, мною были взяты все рассчитаны на 50 Вольт.

Мощность, которую сможет рассеять такой стабилизатор напряжения не может быть более 50 Ватт. Полевой транзистор обязательно устанавливается на радиатор, рекомендуемая площадь поверхности которого не менее 200 квадратных сантиметров (0,02 м2). Не забываем про термопасту или подложку-резинку, чтобы тепло лучше отдавалось.

Возможно использование подстрочного резистора 33k типа WH06-1, WH06-2 они имеют достаточно точную регулировку сопротивления, вот так они выглядят, импортный и советский.

Для удобства на плату лучше припаять две колодки, а не провода, которые легко отрываются.

Печатная плата для дискретных элементов и переменного резистора типа СП5-2 (3296).

Стабильность неплоха и напряжение изменяется только на доли вольта на протяжении длительного времени. Готовая платка получилась компактна и удобна. Так как я планирую длительное время использовать это устройство для защиты дорожек окрасил всё дно платы зеленым цапонлаком. Автор материала – Егор.

   Форум по БП

Источник: http://radioskot.ru/publ/bp/stabilizator_naprjazhenija_na_polevom_tranzistore/7-1-0-1012

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации

🌻 Купон до 1000₽ для новичка на Aliexpress

Никогда не затаривался у китайцев? Пришло время начать!
Камрад, регистрируйся на Али по нашей ссылке. Ты получишь скидочный купон на первый заказ. Не тяни, условия акции меняются.

🌼 Полезные и проверенные железяки, можно брать

Куплено и опробовано читателями или в лаборатории редакции.

Источник: http://datagor.ru/practice/power/2541-regulyator-moschnosti-na-polevyh-tranzistorah-110v-220v.html

Схема простого регулятора

Схема регулятора тока обычного типа тиристоры предполагает использовать диодные. На сегодняшний день они отличаются повышенной стабильностью и прослужить способны много лет. В свою очередь, триодные аналоги могут похвастаться своей экономичностью, однако, потенциал у них небольшой. Для хорошей проводимости тока транзисторы применяются полевого типа. Платы в системе могут использоваться самые разнообразные.

Для того чтобы сделать регулятор тока на 15 В, можно смело выбирать модель с маркировкой КУ202. Подача запирающего напряжения происходит за счет конденсаторов, которые устанавливаются в начале цепи. Модуляторы в регуляторах, как правило, применяются поворотного типа. По своей конструкции они довольно просты и позволяют очень плавно изменять уровень тока. Для того чтобы стабилизировать напряжение в конце цепи, применяются специальные фильтры. Высокочастотные их аналоги могут устанавливаться только в регуляторах свыше 50 В. С электромагнитными помехами они справляются довольно хорошо и большой нагрузки на тиристоры не дают.

Источник: http://smolgelios.ru/na-zametku/kak-regulyator-moshchnosti-zaryadnogo-ustrojstva.html

Понадобятся следующие детали

  • Транзистор irfz44n.
  • Резистор 4,7 МОм.
  • Резистор 82 кОм – 2 шт.
  • Конденсатор 0,68 мкФ.

Источник: http://sdelaysam-svoimirukami.ru/7026-kak-sdelat-knopochnyj-jelektronnyj-reguljator-na-odnom-tranzistore.html

Схема регулятора напряжения и тока

Прежде чем рассматривать схему регулятора напряжения, необходимо хотя-бы в общих чертах ознакомиться с принципом его работы. В качестве примера можно взять тиристорный регулятор напряжения, широко распространенный во многих схемах.

Основной деталью таких устройств, как регулятор сварочного тока является тиристор, который считается одним из мощных полупроводниковых устройств. Лучше всего он подходит для преобразователей энергии с высокой мощностью. Управление этим прибором имеет свою специфику: он открывается импульсом тока, а закрывается при падении тока почти до нулевой отметки, то есть ниже тока удержания. В связи с этим, тиристоры преимущественно используются для работы с переменным током.

Регулировать переменное напряжение с помощью тиристоров можно разными способами. Один из них основан на пропуске или запрете целых периодов или полупериодов на выход регулятора. В другом случае тиристор включается не в начале полупериода напряжения, а с небольшой задержкой. В это время напряжение на выходе будет нулевым, соответственно мощность не будет передаваться на выход. Во второй части полупериода тиристором уже будет проводиться ток и на выходе регулятора появится напряжение.

Время задержки известно еще и как угол открытия тиристора. Если он имеет нулевое значение, все входное напряжение будет попадать на выход, а падение напряжения на открытом тиристоре будет потеряно. Когда угол начинает увеличиваться, под действием тиристорного регулятора выходное напряжение будет снижаться. Следовательно, если угол, равен 90 электрическим градусам, на выходе будет лишь половина входного напряжения, если же угол составляет 180 градусов – выходное напряжение будет нулевым.

Источник: http://smolgelios.ru/na-zametku/kak-regulyator-moshchnosti-zaryadnogo-ustrojstva.html

Симисторный регулятор мощности.

А.СТАСЬ

Дроссель L1 — любой помехоподавляющий, применяемый в подобного рода устройствах, соответствующий нагрузке. Можно, в принципе, обойтись и без него, особенно если нагрузка носит индуктивный характер.Конденсаторы CI, С2 — на напряжение не ниже 250 В. Диоды VD1…VD4 — любые кремниевые на обратное напряжение не менее 300 В.

Транзисторы VT1, VT2 — тоже, в принципе, любые кремниевые с соответствующим типом проводимости.

Данная схема работает с любыми типами симисторов на соответствующее напряжение. Самый мощный, что удалось испытать, был ТС142-80-10.

Радиолюбитель 8/97

Источник: http://altay-krylov.ru/ch_byt/ch_byt_reguljator_power_tri_shemy.html

Изготовление регулятора

Берем полевой транзистор.

Закрепляем его в «третьей руке». К затвору и истоку припаиваем конденсатор.

К истоку припаиваем резистор на 82 кОма.

Далее две кнопки последовательно.

Затем вторую кнопку подключаем через резистор 82 кОма к стоку. А к середине соединения кнопок припаиваем резистор 4,7 МОм и подключаем его к затвору.

Данный «переменный резистор» включается в разрыв цепи нагрузки.

И может управлять хоть светодиодной лентой:

Хоть лампой накаливания:

И даже электродвигателем:

Чтобы прибавить яркость (или увеличить обороты мотора), необходимо нажать и удерживать верхнюю кнопку до тех пор, пока нужная яркость не появится. Чтобы уменьшить яркость, необходимо нажать на вторую кнопку и удерживать ее до нужных значений. Все изменения происходят очень плавно без каких-либо рывков.

Источник: http://sdelaysam-svoimirukami.ru/7026-kak-sdelat-knopochnyj-jelektronnyj-reguljator-na-odnom-tranzistore.html

2 основных принципа при изготовлении РН 0-5 вольт

  1. Для преобразования входного высокого потенциала в низкий постоянный используют специальные микросхемы серии LM.
  2. Питание микросхем производится только постоянным током.

Рассмотрим эти принципы подробнее и разберем типовую схему регулятора.

Микросхемы серии LM предназначены для понижения высокого постоянного напряжения до низких значений. Для этого в корпусе прибора имеется 3 вывода:

  • Первый вывод – входной сигнал.
  • Второй вывод – выходной сигнал.
  • Третий вывод – управляющий электрод.

Принцип работы прибора очень прост – входное высокое напряжение положительной величины, поступает на входной выход и затем преобразуется внутри микросхемы. Степень трансформации будет зависеть от силы и величины сигнала на управляющей «ножке». В соответствии с задающим импульсом на выходе будет создаваться положительное напряжение от 0 вольт до предельного для данной серии.

СНиП 3.05.06-85

Входное напряжение, величиной не выше 28 вольт и обязательно выпрямленное подается на схему. Взять его можно с вторичной обмотки силового трансформатора или с регулятора, работающего с высоким напряжением. После этого положительный потенциал поступает на вывод микросхемы 3. Конденсатор С1 сглаживает пульсацию входного сигнала. Переменный резистор R1 величиной 5000 ом задает выходной сигнал. Чем выше ток, который он пропускает через себя, тем выше больше открывается микросхема. Выходное напряжение 0-5 вольт снимается с выхода 2 и через сглаживающий конденсатор С2 попадает на нагрузку. Чем выше емкость конденсатор, тем ровнее оно на выходе.

Регулятор напряжения 0 — 220в

Источник: http://elektro220v.ru/radiodetali/regulyator-napryazheniya/5-samyh-populyarnyh-shem.html

Драйвер полевого транзистора

Если всё же требуется подключать нагрузку к n-канальному транзисторумежду стоком и землёй, то решение есть. Можно использовать готовуюмикросхему — драйвер верхнего плеча. Верхнего — потому что транзисторсверху.

Выпускаются и драйверы сразу верхнего и нижнего плеч (например,IR2151) для построения двухтактной схемы, но для простого включениянагрузки это не требуется. Это нужно, если нагрузку нельзя оставлять«висеть в воздухе», а требуется обязательно подтягивать к земле.

Рассмотрим схему драйвера верхнего плеча на примере IR2117.

Схема не сильно сложная, а использование драйвера позволяет наиболееэффективно использовать транзистор.

Источник: http://velikodniy.github.io/2017/01/06/power-control/

Приборы для зарядного устройства

Чтобы сделать регулятор тока для зарядного устройства, тиристоры необходимы только триодного типа. Запирающий механизм в данном случае будет контролировать управляющий электрод в цепи. Полевые транзисторы в устройствах используются довольно часто. Максимальной нагрузкой для них является 9 А. Низкочастотные фильтры для таких регуляторов не подходят однозначно. Связано это с тем, что амплитуда электромагнитных помех довольно высокая. Решить эту проблему можно просто, используя резонансные фильтры. В данном случае проводимости сигнала они препятствовать не будут. Тепловые потери в регуляторах также должны быть незначительными.

Источник: http://smolgelios.ru/na-zametku/kak-regulyator-moshchnosti-zaryadnogo-ustrojstva.html

Как самостоятельно сделать простой регулятор напряжения


Функции и основные характеристики

Ток нагрузки одноканального (фото. 1) и двухканального (фото. 2) регуляторов не превышает 1,5 А. Поэтому для повышения нагрузочной способности производят замену транзистора КТ815А на КТ972А. Нумерация выводов для этих транзисторов совпадает (э-к-б). Но модель КТ972А работоспособна с токами до 4А.

Одноканальный регулятор для мотора

Устройство управляет одним мотором, питание осуществляется от напряжения в диапазоне от 2 до 12 вольт.

  1. Конструкция устройства

Основные элементы конструкции регулятора представлены на фото. 3. Устройство состоит из пяти компонентов: два резистор переменного сопротивления с сопротивлением 10 кОм (№1) и 1 кОм (№2), транзистор модели КТ815А (№3), пара двухсекционных винтовых клеммника на выход для подключения мотора (№4) и вход для подключения батарейки (№5).

Примечание 1. Установка винтовых клеммников не обязательна. С помощью тонкого монтажного многожильного провода можно подключить мотор и источник питания напрямую.

  1. Принцип работы

Порядок работы регулятора мотора описывает электросхема (рис. 1). С учетом полярности на разъем ХТ1 подают постоянное напряжение. Лампочку или мотор подключают к разъему ХТ2. На входе включают переменный резистор R1, вращение его ручки изменяет потенциал на среднем выходе в противовес минусу батарейки. Через токоограничитель R2 произведено подключение среднего выхода к базовому выводу транзистора VT1. При этом транзистор включен по схеме регулярного тока. Положительный потенциал на базовом выходе увеличивается при перемещении вверх среднего вывода от плавного вращения ручки переменного резистора. Происходит увеличение тока, которое обусловлено снижением сопротивления перехода коллектор-эмитттер в транзисторе VT1. Потенциал будет уменьшаться, если ситуация будет обратной.


Принципиальная электрическая схема

  1. Материалы и детали

Необходима печатная плата размером 20х30 мм, изготовленная из фольгированного с одной стороны листа стеклотекстолита (допустимая толщина 1-1,5 мм). В таблице 1 приведен список радиокомпонентов.

Примечание 2. Необходимый для устройства переменный резистор может быть любого производства, важно соблюсти для него значения сопротивления тока указанные в таблице 1.

Примечание 3. Для регулировки токов выше 1,5А транзистор КТ815Г заменяют на более мощный КТ972А (с максимальным током 4А). При этом рисунок печатной платы менять не требуется, так как распределение выводов у обоих транзисторов идентично.

  1. Процесс сборки

Для дальнейшей работы нужно скачать архивный файл, размещенный в конце статьи, разархивировать его и распечатать. На глянцевой бумаге печатают чертеж регулятора (файл termo1), а монтажный чертеж (файл montag1) – на белом листе офисной (формат А4).

Далее чертеж монтажной платы (№1 на фото. 4) наклеивают к токоведущим дорожкам на противоположной стороне печатной платы (№2 на фото. 4). Необходимо сделать отверстия (№3 на фото. 14) на монтажом чертеже в посадочных местах. Монтажный чертеж крепится к печатной плате сухим клеем, при этом отверстия должны совпадать. На фото.5 показана цоколёвка транзистора КТ815.

Вход и выход клеммников-разъемов маркируют белым цветом . Через клипсу к клеммнику подключается источник напряжения. Полностью собранный одноканальный регулятор отображен на фото. Источник питания (батарея 9 вольт) подключается на финальном этапе сборки. Теперь можно регулировать скорость вращения вала с помощью мотора, для этого нужно плавно вращать ручку регулировки переменного резистора.

Для тестирования устройства необходимо из архива распечатать чертеж диска. Далее нужно наклеить этот чертеж (№1) на плотную и тонкую картонную бумагу (№2 ). Затем с помощью ножниц вырезается диск (№3).

Полученную заготовку переворачивают (№1 ) и к центру крепят квадрат черной изоленты (№2) для лучшего сцепления поверхности вала мотора с диском. Нужно сделать отверстие (№3) как указано на изображении. Затем диск устанавливают на вал мотора и можно приступать к испытаниям. Одноканальный регулятор мотора готов!

Схема номер 1

Имелся стабилизированный импульсный блок питания, дающий на выходе напряжение 17 вольт и ток 500 миллиампер. Требовалось периодическое изменение напряжения в пределе 11 – 13 вольт. И общеизвестная схема регулятора напряжения на одном транзисторе с этим прекрасно справлялась. От себя добавил к ней только светодиод индикации да ограничительный резистор. К слову, светодиод здесь это не только «светлячок» сигнализирующий о наличии выходного напряжения. При правильно подобранном номинале ограничительного резистора, даже небольшое изменение выходного напряжения отражается на яркости свечения светодиода, что даёт дополнительную информацию о его повышении или понижении. Напряжение на выходе можно было изменять от 1,3 до 16 вольт.

КТ829 – мощный низкочастотный кремниевый составной транзистор, был установлен на мощный металлический радиатор и казалось, что при необходимости он вполне может выдержать и большую нагрузку, но случилось короткое замыкание в схеме потребителя и он сгорел. Транзистор отличается высоким коэффициентом усиления и применяется в усилителях низкой частоты – видно действительно его место там а не в регуляторах напряжения.

Слева снятые электронные компоненты, справа приготовленные им на замену. Разница по количеству в два наименования, а по качеству схем, бывшей и той, что решено было собрать, она несопоставима. Напрашивается вопрос – «Стоит ли собирать схему с ограниченными возможностями, когда существует более продвинутый вариант «за те же деньги», в прямом и переносном смысле этого изречения?»



Двухканальный регулятор для мотора

Используется для независимого управления парой моторов одновременно. Питание осуществляется от напряжения в диапазоне от 2 до 12 вольт. Ток нагрузки рассчитан до 1,5А на каждый канал.

  1. Конструкция устройства

Основные компоненты конструкции представлены на фото.10 и включают: два подстроечных резистора для регулировки 2-го канала (№1) и 1-го канала (№2), три двухсекционных винтовых клеммника для выхода на 2-ой мотор (№3), для выхода на 1-ый мотор (№4) и для входа (№5).

Примечание.1 Установка винтовых клеммников не обязательна. С помощью тонкого монтажного многожильного провода можно подключить мотор и источник питания напрямую.

  1. Принцип работы

Схема двухканального регулятора идентична электрической схеме одноканального регулятора. Состоит из двух частей (рис.2). Основное отличие: резистор переменного сопротивления замен на подстроечный резистор. Скорость вращения валов устанавливается заранее.

Примечание.2. Для оперативной регулировки скорости кручения моторов подстроечные резисторы заменяют с помощью монтажного провода с резисторами переменного сопротивления с показателями сопротивлений, указанными на схеме.

  1. Материалы и детали

Понадобится печатная плата размером 30х30 мм, изготовленная из фольгированного с одной стороны листа стеклотекстолита толщиной 1-1,5 мм. В таблице 2 приведен список радиокомпонентов.

  1. Процесс сборки

После скачивания архивного файла, размещенного в конце статьи, нужно разархивировать его и распечатать. На глянцевой бумаге печатают чертеж регулятора для термоперевода (файл termo2), а монтажный чертеж (файл montag2) – на белом листе офисной (формат А4).

Чертеж монтажной платы наклеивают к токоведущим дорожкам на противоположной стороне печатной платы . Формируют отверстия на монтажом чертеже в посадочных местах. Монтажный чертеж крепится к печатной плате сухим клеем, при этом отверстия должны совпасть. Производится цоколёвка транзистора КТ815. Для проверки нужно временно соединить монтажным проводом входы 1 и 2 .

Любой из входов подключают к полюсу источника питания (в примере показана батарейка 9 вольт). Минус источника питания при этом крепят к центру клеммника. Важно помнить: черный провод «-», а красный «+».

Моторы должны быть подключены к двум клеммникам, также необходимо установить нужную скорость. После успешных испытаний нужно удалить временное соединение входов и установить устройство на модель робота. Двухканальный регулятор мотора готов!

В АРХИВЕ представленные необходимые схемы и чертежи для работы. Эмиттеры транзисторов помечены красными стрелками.

Источник: servodroid.ru
Дополнительная статья ЧИТАТЬ
https://youtu.be/xKZv5fSjvjc

Ответы на 5 часто задаваемых вопросов

  • Почему входное напряжение выше, чем выходное?

По такому принципу работают все стабилизаторы, при таком типе работы напряжение приходит в норму и не скачет от условленных ей значений.

  • Может ли убить током при неполадке или ошибке?

Нет, не убьет током, напряжение в 12 вольт слишком мало, чтобы это произошло.

  • Нужен ли постоянный резистор? И если нужен, то, для каких целей?

Не обязательно, но используется. Он нужен для того, чтобы ограничить ток базы транзистора при крайнем левом положении переменного резистора. И также при его отсутствии может сгореть переменный.

  • Можно ли использовать схему КРЕН вместо резистора?

Если вместо переменного резистора включить регулируемую схему КРЕН, которую часто используют, то тоже получится регулятор напряжения. Но есть оплошность: низкий КПД. Из-за этого высокое собственное энергопотребление и тепловыделение.

  • Резистор горит, но ничего не крутится. Что делать?

Резистор обязательно 10кОм. Желательно использовать транзисторы КТ 315 (старой модели) – они желтого или оранжевого цвета с буквенным обозначением.

В ремонте тоже пригодится:

  • Вязаные совята крючком схема и описание
  • Протокол замера петли фаза ноль
  • Роза koko loko энциклопедия роз

SoftRos

Стабилизатор напряжения 9 В на одном транзисторе.

Очень простой стабилизатор, однако весьма эффективный поскольку используемый транзистор является мощным и способен пропускать большой ток, который у КТ805 может достигать 5А, а у КТ819 до 10 А.
Но это характеристический потолок, естественно, что предельную нагрузку ему давать не стоит.
Так же сам транзистор необходимо устанавливать на теплоотвод в случае подачи нагрузки более 0.5 А.

Элемент Значение
VT1 КТ805(819)
D1 Д814
R1 1 КОм

Стабилизатор напряжения на имс КРЕН.

Cтабилизатор, что называется, проще некуда.
Здесь используются микросхемы стабилизаторов серии КР142ЕН или попросту КРЕН.
Даже конденсатор на выходе, ёмкость которого должна состовлять 10-50 мкФ, можно опустить и использовать одну только ИМС.
Максимальный ток нагрузки такой схемы состовляет 1.5 А.
Данную ИМС необходимо устанавливать на теплоотвод, поскольку микросхема при большой нагрузке довольно сильно греется, без теплоотвода ИМС можно включать в нагрузку не более 100 мА.

КР142ЕН Вых. напряжение (В)
5
6
9
12

Регулируемый стабилизатор напряжения 1.6-36 В 1.5 А на имс КР142ЕН12А.

Еще один стабилизатор с использованием ИМС серии КР142. Здесь используется КР142ЕН12А.
Данный стабилизатор позволяет изменять выходное напряжение в пределах от 1.6 В до 36 В.
От номинала сопротивления реостата зависит чувствительность, чем меньше номинал, тем меньше чувствительность, тем больше шаг напряжения. Вообще документация к ИМС предлагает ставить реостат 4.7 КОм, но по опыту скажу, что регулировка напряжения с таким регулятором будет неточной, слишком большой шаг, я рекомендую ставить не менее 10 КОм.
Микросхему можно заменить на LM317 — это её полный аналог.
В случае, если фильтрующий конденсатор выпрямителя находится на некотором отдалении от схемы, рекомендуется поставить на входе конденсатор 100-1000 мкФ для стабилизации входного напряжения, на выходе тоже можно поставить конденсатор, но роль его незначительна.
Еще один немаловажный факт это то, что микросхема при нагрузке в свои предельные 1.5 жутко греется, так, что на эту имс нужен весьма не слабый радиатор.
Реально стабилизатору нагрузку более 1 А давать не стоит.

Элемент Значение
DD1 КР142ЕН12А
R1 240 Ом
R2 4.7-100 КОм

Регулируемый стабилизатор напряжения 1.6-36 В на имс КР142ЕН12А и мощном транзисторе.

А вот другой вариант предыдущей схемы, но с добавлением мощного транзистора, который позволяет увеличить ток нагрузки в зависимости от применяемого транзистора до 10-15 А, стоит лишь учесть, что стабилизатор линеен и с такой нагрузкой транзистор будет очень сильно греться.
В данном случае необходимо будет установить на теплоотвод и ИМС и транзистор, но в случае установки их обоих на 1 радиатор необходимо сделать гальваническую развязку, дело в том что пластина вывода тепла ИМС соответствует ноге регулятора, а на транзисторе соответствует коллектору, поэтому чтобы не произошло КЗ их нельзя соединять вместе.
Важно, что резистор R3 должен быть мощностью не менее 5 Вт иначе он просто выгорит от большой на него нагрузки.
Увеличение тока нагрузки по сравнению со стандартным подключением ИМС это безусловно плюс, но есть и обратная сторона данной схемы:
в случае пробоя транзистора, через него потечёт полное напряжение, что может привести к выходу из строя подключенным к этому стабилизатору устройств.
Важно ещё то, что данная схема очень боится КЗ на выходе, в случае замыкания практически стопроцентно вылетит транзистор, будьте осторожны.

Элемент Значение
DD1 КР142ЕН12А
VT1 КТ8102(818Г)
C1 1 мкФ
C2 10 мкФ
R1 62 Ом
R2 4.7-100 КОм
R3 1 Ом 5 Вт
R4 240 Ом

Стабилизатор тока на транзисторе

В процессе работы электрических сетей постоянно возникает необходимость в стабилизации тока. Данная процедура осуществляется с помощью специальных приборов, в число которых входит стабилизатор тока на транзисторе. Они широко применяются в различных электронных устройствах, а также при зарядке аккумуляторов всех типов. Стабилизаторы используются в интегральных микросхемах в качестве генераторов тока, создавая преобразовательные и усилительные каскады.

Простой стабилизатор тока на транзисторе

Обычные стабилизаторы тока обладают большим выходным сопротивлением, исключая тем самым влияние факторов сопротивления нагрузки и входного напряжения на величину выходного тока. Основным недостатком этих устройств является необходимость использования источника питания с высоким напряжением. В этом случае стабильность тока достигается применением резисторов с большим сопротивлением. Поэтому мощность, выделяемая резистором (P = I2 x R) при больших значениях токов может стать неприемлемой для нормальной работы системы. Гораздо лучше зарекомендовали себя стабилизаторы тока на транзисторах, которые выполняют свои функции, независимо от величины входного напряжения.

Наиболее простыми устройствами считаются диодные стабилизаторы. Благодаря им, электрические схемы значительно упрощаются, что приводит к снижению общей стоимости приборов. Работа схем становится более устойчивой и надежной. Эти качества сделали диодные стабилизаторы просто незаменимыми в обеспечении питания светодиодов. Диапазон напряжений, в котором они могут нормально функционировать, составляет 1,8-100 вольт. За счет этого становится возможным преодолевать импульсные и продолжительные изменения напряжения.

Поэтому свечение светодиодов может быть разной яркости и оттенков, в зависимости от тока, протекающего в цепи. Несколько таких светильников, включенных последовательно, работают в нормальном режиме при участии всего лишь одного диодного стабилизатора. Данная схема может быть легко преобразована, в зависимости от количества светодиодов и питающего напряжения. Необходимый ток задается стабилизаторами, включенными параллельно в светодиодную цепь.

Такие стабилизаторы установлены во многих конструкциях светодиодных светильников, в том числе применяется и стабилизатор тока на биполярном транзисторе. Это связано со свойствами светодиодов, обладающих нелинейной вольтамперной характеристикой. То есть, когда на светодиоде изменяется напряжение, изменение тока происходит непропорционально. При постепенном увеличении напряжения, вначале наблюдается очень медленное возрастание тока и свечение светодиода отсутствует. После достижения напряжением порогового значения свет появляется и одновременно наблюдается очень быстрый рост тока.

Если напряжение продолжает увеличиваться, наступает критическое возрастание тока, что приводит к сгоранию светодиода. Поэтому значение порогового напряжения всегда указывается в числе характеристик светодиодных источников света. Светодиоды повышенной мощности выделяют много тепла и должны подключаться к специальным теплоотводам.

В связи с широким разбросом порогового напряжения, все светодиоды должны подключаться к источнику питания через стабилизатор. Даже у однотипных светодиодов может быть разное прямое напряжение. Следовательно, при параллельном подключении двух источников света, через них будет проходить разный ток. Отличие может быть настолько велико, что один из светодиодов раньше времени выйдет из строя или сразу сгорит.

С помощью стабилизатора для светодиода устанавливается значение заданного тока, независимо от напряжения, приложенного к схеме. Когда напряжение превышает пороговый уровень, ток, достигнув нужного значения, дальше уже не изменяется. При дальнейшем росте напряжения, оно остается неизменным на светодиоде, а возрастает лишь на стабилизаторе.

Стабилизатор тока на полевом транзисторе схема

Скачки сетевого напряжения очень часто приводят к выходу из строя электроприборов, устройств и прочего оборудования. Для того чтобы предупредить возникновение подобных ситуаций применяются различные стабилизирующие устройства. Среди них широкой популярностью пользуются стабилизаторы тока на полевых транзисторах, обеспечивающие стабильную работу электрооборудования. В быту часто используется стабилизатор постоянного тока своими руками, схема которого позволяет решать основные задачи.

Основной функцией данных устройств является компенсация перепадов и скачков напряжения в сети. Стабилизаторы автоматически поддерживают точно заданные параметры тока. Помимо скачков тока, компенсируется изменение мощности нагрузки и температуры окружающей среды. Например, если мощность, потребляемая оборудованием, возрастет, то соответственно увеличится и потребляемый ток. Как правило это приводит к падению напряжения на сопротивлении проводов и источника тока.

Среди многих стабилизирующих устройств, наиболее надежной считается схема стабилизатора тока на полевике, в которой транзистор подключается последовательно с сопротивлением нагрузки. Это вызывает лишь незначительные изменения нагрузочного тока, тогда как значение входного напряжения постоянно меняется.

Для того чтобы знать, как работают такие стабилизаторы, нужно знать устройство и принцип действия полевых транзисторов. Данные элементы управляются электрическим полем, в связи с этим и возникло их название. Само электрическое поле возникает под действием приложенного напряжения, следовательно, все полевые транзисторы являются полупроводниковыми приборами, работающими под управлением напряжения, открывающего каналы этих устройств.

Принцип действия полевого транзистора

Полевой транзистор состоит из трех электродов – истока, стока и затвора. Вход заряженных частиц происходит через исток, а выход – через сток. Закрытие или открытие потока частиц осуществляется с помощью затвора, выполняющего функции крана. Заряженные частицы будут течь лишь при условии напряжения, которое должно быть приложено между стоком и истоком. Если напряжение отсутствует, то и тока в канале не будет. Следовательно, чем выше подаваемое напряжение, тем больше открывается кран. За счет этого ток в канале между стоком-истоком увеличивается, а сопротивление канала – уменьшается. Для источников питания предусмотрена работа полевых транзисторов в режиме ключа, обеспечивающая полное открытие или закрытие канала.

Данные свойства позволяют сделать расчет стабилизатора тока на транзисторе, обеспечивающего поддержание токовых параметров на определенном уровне. Использование полевых транзисторов определяет и принцип действия такого стабилизатора. Всем известно, что каждый идеальный источник тока обладает ЭДС, стремящейся к бесконечности и также бесконечно большим внутренним сопротивлением. Это позволяет получить ток с необходимыми параметрами, вне зависимости от сопротивления нагрузки.

В таком идеальном источнике возникает ток, который остается на одном и том же уровне, несмотря на изменения сопротивления нагрузки. Поддержание тока на неизменном уровне требует постоянного изменения величины ЭДС в диапазоне свыше нуля и до бесконечности. То есть сопротивление нагрузки и ЭДС должны изменяться таким образом, чтобы ток при этом стабильно оставался на том же уровне.

Однако на практике такая идеальная микросхема стабилизатора тока не сможет обеспечить всеми необходимыми качествами. Это связано с тем, что диапазон напряжения на нагрузке сильно ограничен и не поддерживает требуемого уровня тока. В реальных условиях источники тока и напряжения используются совместно. В качестве примера можно привести обычную сеть, напряжением 220 вольт, а также другие источники в виде аккумуляторов, генераторов, блоков питания и других устройств, вырабатывающих электроэнергию. К каждому из них могут последовательно подключаться стабилизаторы тока на полевых транзисторах. Выходы этих устройств по сути являются источниками тока с нужными параметрами.

Таким образом, зависимость нагрузки и выходных характеристик полевого транзистора оказывает влияние на значение тока при минимальном и максимальном значении входного напряжения. Однако токовые изменения незначительны и не оказывают отрицательного влияния на потребителей.

Сборка стабилизатора тока из двух транзисторов

Регулируемые блоки питания

  • Изучив этот раздел, вы сможете:
  • Разберитесь в работе регуляторов напряжения серии.
  • • 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 простой серии

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 при более низком напряжении, чем напряжение базы.

V OUT = 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 к увеличению из-за уменьшения потребности в токе со стороны нагрузки, то это уменьшит V BE , поскольку напряжение эмиттера возрастает, а базовое напряжение остается стабильным благодаря D Z . Это уменьшение V BE приведет к выключению транзистора, уменьшению протекания тока и опять же регулированию выходного напряжения V OUT .

Этот регулирующий эффект возникает из-за того, что базовый потенциал Tr1 поддерживается стабильным с помощью D Z , так что любое изменение напряжения эмиттера, вызванное изменением тока, 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 соотношение 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 неидеальному 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 дают 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 Регулятор серии с усилителем обратной связи и ошибки

Обратная связь и усиление ошибки.

Для улучшения простого последовательного регулятора в базовую последовательную схему можно добавить цепь обратной связи и усилитель ошибки.

На рис. 2.2.3 представлена ​​блок-схема последовательной цепи 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:

V OUT = (V Z + V BE2 ) + (V OUT — 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 изменить 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)

Рис.2.2.5 Регулятор серии

с защитой от сверхтока

На 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 Регулятор серии с защитой от перегрузки по току и перенапряжения

Защита от перенапряжения.

Когда используются стабилизированные источники питания, 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 — потенциометр, так что напряжение может сниматься с цепи резистора 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, что 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 срабатыванию 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 возрастет. опять же, схема повторно сработает, в результате чего напряжение на нагрузке будет постоянно меняться между его нормальным значением и нулем; безобидный, но явный симптом проблемы перенапряжения.

Принципиальная схема

и его работа

В системе питания регулятор является важным компонентом, используемым для управления выходной мощностью в силовой электронике. Силовую электронику можно определить как управление, а также преобразование электроэнергии в части электроники. Стабилизатор напряжения генерирует стабильный выходной сигнал при изменении входа или нагрузки. Существуют различные типы регуляторов напряжения, такие как стабилитрон, последовательный, шунтирующий, фиксированный положительный, IC, регулируемый, отрицательный, двойное отслеживание и т. Д.В этой статье обсуждается обзор стабилизатора напряжения серии транзисторов.


Что такое стабилизатор напряжения серии транзисторов?

Последовательный стабилизатор напряжения можно определить как регулятор, который имеет ограничения, такие как высокое рассеивание, менее эффективный, а также напряжение транзистора и напряжения стабилитрона при повышении температуры.

Схема последовательного транзисторного регулятора напряжения

Эта схема регулятора напряжения показана ниже.Следующая схема может быть построена как на транзисторе, так и на стабилитроне. В этой схеме ток нагрузки протекает через транзистор серии Q1. Это причина называть этот регулятор последовательным транзисторным регулятором напряжения. Когда на входные клеммы схемы подается нерегулируемый источник постоянного тока, мы можем получить регулируемый выход через нагрузку. Здесь стабилитрон обеспечивает опорное напряжение.

Принципиальная схема последовательного регулятора напряжения транзистора

Последовательный стабилизатор напряжения работает, когда напряжение на базе транзистора поддерживается на уровне стабильного напряжения на диоде.Например, если напряжение стабилитрона равно 8 В, базовое напряжение транзистора останется примерно 8 В. Следовательно, Vout = VZ — VBE

Эксплуатация

Этот транзистор может работать в двух случаях, например, когда выходное напряжение увеличивается и уменьшается.

При падении выходного напряжения

Когда напряжение o / p уменьшается в цепи, тогда напряжение BE будет увеличиваться и заставляет транзистор работать больше. В результате выходное напряжение будет поддерживаться на стабильном уровне.

При увеличении выходного напряжения

Когда в цепи увеличивается напряжение o / p, тогда напряжение BE будет уменьшаться, и транзистор будет работать хуже. В результате выходное напряжение будет поддерживаться на стабильном уровне.

Преимущества / недостатки

Преимущества s регуляторов напряжения этой серии перечислены ниже.


  • Основное преимущество этой схемы регулятора напряжения состоит в том, что изменения тока стабилитрона уменьшаются на коэффициент ß.Следовательно, эффект импеданса стабилитрона будет значительно уменьшен, и мы сможем получить дополнительный стабилизированный выход.

Недостатки регулятора напряжения серии перечислены ниже.

  • Корректировки в пределах тока Зенера значительно уменьшены; произведенное количество не является полностью стабильным. Это происходит из-за того, что как VZ, так и VBE уменьшаются при повышении температуры в помещении.
  • Изменить напряжение o / p непросто, потому что таких ресурсов нет.

Таким образом, КПД стабилитрона RPS (стабилизированного источника питания) становится чрезвычайно низким из-за высокого тока нагрузки. В этих условиях часто используется стабилитрон, похожий на транзистор, для поддержания стабильного напряжения п / п. По сути, транзисторные регуляторы напряжения, которыми управляет стабилитрон, подразделяются на два типа, а именно последовательные регуляторы напряжения и шунтирующие регуляторы напряжения. Вот вам вопрос, какова основная функция регулятора напряжения?

Однотранзисторный регулятор напряжения и тока

Использовать однопроходный элемент (в данном случае МОП-транзистор IRF520) в источнике питания с регулируемым напряжением и током — тривиальная задача.Все, что вам нужно, это диод.

Регулятор напряжения должен иметь возможность управлять затвором, добавляя или удаляя заряд, или, другими словами, управляя затвором с большим или меньшим напряжением, в зависимости от того, что необходимо для поддержания регулирования напряжения.

Стабилизатор тока, с другой стороны, работает только в одном направлении: он только снижает ток. Увеличение тока потребует повышения напряжения при фиксированной нагрузке, и тогда вы потеряете регулирование напряжения. Регулятор напряжения устанавливает «максимальное» напряжение, но регулятор тока заботится только о том, когда или если ток превышает установленный максимум.Во всех возможных ситуациях ему нужно делать только одно: уменьшать напряжение, что в конечном итоге снижает ток. Так что нужно только снизить напряжение. Никогда не нагнетать.

Так что используйте диод. Подключите один к выходу регулятора тока. Используйте последовательные резисторы (которые зависят от операционных усилителей и их номинальных значений тока и мощности), чтобы регулятор тока всегда мог отводить больший ток, чем может выдать регулятор напряжения, и это гарантирует, что регулятор тока всегда может перегрузить регулятор напряжения. желает, когда это необходимо, но не может повысить напряжение (что потребовало бы от регулятора тока источника тока, что предотвращает диод).

Примерно так:

Это лишь один из многих способов сделать это. Другой вариант — использовать BJT, а не MOSFET в качестве проходного элемента, и управлять его базой, используя источник постоянного тока. Установите диоды как на регулятор напряжения, так и на регулятор тока, и им нужно только отводить больший или меньший ток от базы, чтобы повышать или понижать напряжение. Таким образом, регулятору тока даже не нужно подавлять регулятор напряжения, поскольку ни один из них не может обеспечивать ток, и поэтому любой из регуляторов должен иметь возможность отводить тот же максимальный ток, который может обеспечить источник постоянного тока.

Это просто не в моей голове, вероятно, есть дюжина других способов добиться этого. Другой популярный способ — использовать регулятор тока для управления входным напряжением регулятора напряжения, чтобы он регулировал ток, понижая напряжение, которое пытается произвести регулятор напряжения. Вы, кажется, слишком зациклены на той части, которая не является проблемой и имеет много разных решений, и все они работают. В использовании однопроходного элемента нет ничего странного или сложного.

Не существует физического закона, который гласил бы, что у вас должен быть только один контур управления, управляющий затвором транзистора.

Вот почему ваша схема определенно никогда не будет работать.

Ненавижу быть носителем плохих новостей, но в этом есть загвоздка. У меня нет времени критиковать всю вашу схему, но вот очевидные фатальные недостатки, которые не позволят ей когда-либо работать:

1. Вы должны управлять затвором N-канального MOSFET напряжением на несколько вольт, обычно на 5-10 В выше напряжения источника. Это означает, что ваш операционный усилитель должен выдавать 30 В, если вы хотите получить выход 20 В. Если вы запитываете свой операционный усилитель от шины 12 В, вы получите максимум несколько вольт на выходе IRF520.Ему нужно на 5 В выше, чем напряжение источника, чтобы проводить 1 А, и при этом он упадет на 50 В. У вас нет 50 В, поэтому для его включения потребуется еще большее напряжение. Вы, кажется, думаете, что падение напряжения в регуляторах напряжения связано с проходным элементом. Это не так. МОП-транзисторы обладают резистивностью в своей области насыщения, поэтому это резистор очень низкого номинала. При 2А, если предположить, что он на 10 В выше источника на его затворе, он будет иметь сопротивление 270 мОм, поэтому он упадет на 540 мВ.

Падение в линейных регуляторах происходит от усилителя ошибки (операционного усилителя), а не от проходного элемента.Если вы подключите операционный усилитель непосредственно к шине входного напряжения, которое составляет 22 В, тогда он сможет качаться только в пределах пары вольт или около того, и именно здесь происходит ваше падение. Конечно, это если вы использовали BJT. Поскольку вы используете полевой МОП-транзистор, ваше падение составляет минимум 10 В. Таким образом, вам необходимо запитать операционный усилитель напряжением на 10 В выше максимального выходного напряжения или 30 В, чтобы достичь желаемого диапазона напряжений. Нет никаких уловок, чтобы обойти это.Если вы используете BJT, вам все равно потребуется запитать операционный усилитель от входной шины с добавлением пары дополнительных вольт. Кроме того, есть много вещей, которые необходимы для обеспечения стабильной работы операционного усилителя, но шина постоянного напряжения не входит в их число. Если бы это было так, трехконтактных линейных регуляторов не могло бы быть.

2. Операционные усилители не похожи на емкостные нагрузки. Другими словами, им не нравятся такие вещи, как вентили MOSFET, прикрепленные к их выходам. Затвор полевого МОП-транзистора — это конденсатор, и его зарядка включает и выключает полевой транзистор.К счастью, вы выбрали полевой транзистор с относительно низкой емкостью затвора, и это хорошо. Но вам все равно потребуется выполнить значительную частотную компенсацию, чтобы операционные усилители работали стабильно при любых условиях нагрузки. Другими словами, вам нужно знать, как строить графики Боде, вычислять запас по фазе, знать, что означают слова «ноль» и «полюс», и в целом быть уверенным в выполнении анализа вашей схемы в частотной области. Пока вы этого не сделаете, вы не сможете произвести работающий, стабильный лабораторный источник питания, за исключением случаев, когда это возможно случайно.И даже тогда вы никогда не узнаете , если он стабилен, вы просто узнаете подмножество нагрузок, которые не заставят его колебаться или перескакивать (и, вероятно, разрушить все, что с ним связано).

Но вы же сказали, что это было для того, чтобы вы могли учиться, верно? Что ж, лабораторный источник питания — отличный способ узнать обо всем, что я только что упомянул. Если это звучит как то, чему вы хотите посвятить свое время изучению (и все они, на мой взгляд, очень полезны), тогда не сдавайтесь! Просто не надейтесь построить это, и оно действительно заработает в ближайшее время или без некоторого дополнительного обучения и работы.

3. Вы не можете стабилизировать напряжение до 0 В без источника отрицательного напряжения или виртуального заземления. Что в любом случае одно и то же.

стабилизатор напряжения может регулировать напряжение до 0 В без какого-либо источника отрицательного напряжения для отвода тока смещения. Чтобы регулятор мог регулировать, ток должен течь, а при 0 В. ток не течет. Это физика сдвига. Если вы хотите 0 В, вам понадобится шина отрицательного напряжения. Конец истории. И нет, LT3083 неуязвим для этого требования не больше, чем что-либо еще.Со страницы 11 спецификации LT3083:

Итак, вам нужно для начала переосмыслить свою стратегию распределения напряжения для операционных усилителей. Но это легкая часть. Особенно регулируя до 0В. Просто запитайте отрицательный вывод питания операционного усилителя от пары вольт под землей, и он без проблем переключится на 0 В, и он сможет регулировать до 0 В. Никаких других изменений не требуется. Вам не нужны симметричные шины питания или что-то в этом роде. Операционные усилители, чтобы не знать и не заботиться о том, какой произвольный потенциал вы решили назвать землей.Операционные усилители будут операционными усилителями (да, я использую операционный усилитель как глагол) независимо от того, как они питаются. Если они не питаются от потенциала, превышающего их диапазон напряжений, операционные усилители взорвутся. Но в противном случае они собираются использовать операционные усилители.

В любом случае, продолжайте — на самом деле это отличный способ узнать много нового об аналоговой стороне электроники. Пожалуйста, не пугайтесь, это хороший проект, и вы будете рады за него в будущем, если будете доводить его до конца. Желаю вам прочного будущего и продолжайте работать над достижением этой цели, даже если она находится дальше, чем вы надеялись!

Операционный усилитель

— Некоторые вопросы о последовательном транзисторе и стабилизаторе напряжения операционного усилителя

Схема

Исходная схема является результатом экспериментов в симуляторе и делает схему более сложной.Для понимания позвольте мне его перерисовать.

Как мы видим, схема состоит из трех строительных блоков:

  1. A Стабилитрон в качестве опорного напряжения .
  2. Операционный усилитель как неинвертирующий усилитель .
  3. A BJT как эмиттерный повторитель для нашего выходного каскада.

Вот очень упрощенное пошаговое объяснение.

Операционный усилитель

Неинвертирующий усилитель — это сердце схемы.Итак, сначала мы взглянем на операционный усилитель. Операционный усилитель имеет три контакта: неинвертирующий вход (V +), инвертирующий вход (V-) и выход (Vout). Конечно, операционный усилитель должен потреблять питание, и мы обычно используем их для обработки сигналов переменного тока (по центру 0 В), таких как аудио, ему нужна не только одна, но и две шины питания постоянного тока, назовем это 12 В и -12 В. .

Открытый цикл

Операционный усилитель можно рассматривать как дифференциальный усилитель, он только усиливает разность напряжений между (V + и V-).Например, если V + составляет 5 вольт, V- составляет 4 вольта (это не имеет значения), V + на 1 вольт больше, чем V-, операционный усилитель будет пытаться усилить сигнал в 1 вольт на выходной стороне.

Но проблема в том, что операционный усилитель — это усилитель с сумасшедшим коэффициентом усиления, он будет пытаться создать выходной сигнал в 1000000 раз больше, чем исходная разница, поэтому выходное напряжение начинает расти. Тем не менее, операционный усилитель — это не вечный двигатель, он не может выводить напряжение из ниоткуда. В конце концов, он останавливается на «максимальном положительном» напряжении, которым в нашем случае является источник питания +12 В для операционного усилителя.Сходство: если V + на 1 вольт меньше, чем V-, операционный усилитель направляет свой выход прямо на «максимальное отрицательное» напряжение, источник питания -12 В. Поскольку коэффициент усиления операционного усилителя с разомкнутым контуром настолько велик, это означает, что малейший дисбаланс между V + и V- приведет к колебаниям выходного сигнала операционного усилителя с +12 В до -12, взад и вперед.

Кроме того, входной импеданс V + и V- чрезвычайно высок, это означает, что даже самые слабые входы не пострадают, если вы подключите к ним идеальный операционный усилитель, например, идеальный вольтметр. Наконец, идеальный операционный усилитель имеет чрезвычайно низкий выходной импеданс, что означает, что Vout не упадет, независимо от того, что к нему подключено.

  • Операционный усилитель имеет огромное усиление, усиливает малейший дисбаланс входов V + и V- и пытается создать в 10 000 000 раз больший выход, но ограничен источником питания +12 В и -12 В.

  • V + и V- имеют чрезвычайно большой входной импеданс, это означает, что они не повлияют на самые слабые входы. Другими словами, в них не течет ток. Как и в идеальном вольтметре, V + и V- в идеальном операционном усилителе ведут себя так, как будто они не подключены.

  • Vout имеет чрезвычайно низкий выходной импеданс, это означает, что независимо от того, что подключено, он не будет понижать выходной сигнал.

Буфер усиления Unity

Что толку от таких сумасшедших усилителей? Основная идея — ввести отрицательную обратную связь.

Если мы подключим выход обратно к его неинвертирующему входу (V-), произойдет что-то интересное. Сначала представьте, что V-, V + равны 0 вольт. Разницы в напряжениях нет, поэтому Vout равен 0 вольт. Затем мы подключаем + 5 В к V +, мгновенно появляется разница в +5 В между двумя выходами, операционный усилитель начинает попытки усилить разницу напряжений.

Если обратная связь не подключена, Vout будет увеличиваться до +12 В. Однако Vout подключается напрямую к V- из-за отрицательной обратной связи, когда Vout начинает расти, V- также возрастает с 0v, в момент, когда Vout достигает + 5v, V- также будет + 5v, а V + по-прежнему + 5в. Операционный усилитель останавливается и достигает равновесия. Вы можете себе представить, что этот процесс происходит так быстро, почти мгновенно.

Во всех конфигурациях с отрицательной обратной связью мы машем руками и предполагаем, что равновесие, при котором V + = V- достигается мгновенно.Теперь мы подходим к важному выводу.

  • Операционный усилитель будет выводить все, что делает V + = V-.

В результате Vout операционного усилителя всегда следует за V +: он принимает V + и использует собственный источник питания для создания реплики.

Это полезно? Да, поскольку операционный усилитель работает как повторитель, он может принимать слабый сигнал (например, источник напряжения 5 В с последовательно включенным резистором 1 МОм, который по-прежнему составляет 5 В, но максимальный ток меньше 1 мА) и управлять мощная копия этого сигнала, использующая собственный источник питания.Напряжение такое же, но выходное сопротивление теперь близко к нулю, а ток практически неограничен. Мы называем это буфером.

Неинвертирующий усилитель

На этот раз вместо подключения провода от Vout к V- мы используем R1 и R2.

Это называется делителем напряжения, где

$$ V_ {out} = V_ {in} \ times \ frac {R_2} {R_1 + R_2} $$

А в нашем неинвертирующем усилителе предположим, что R2 = 1000 Ом, R1 = 2000 Ом

$$ V _ {-} = V_ {out} \ times \ frac {R_2} {R_1 + R_2} $$

$$ V _ {-} = V_ {out} \ times \ frac {1000} {3000} $$

$$ V _ {-} = V_ {out} \ times \ frac {1} {3} $$

$$ V_ {out} = 3 V _ {-} $$

Предположим, что Vin составляет 5 В.Опять же, выход операционного усилителя будет пытаться устранить разницу напряжений на V-. Но на этот раз у него есть делитель напряжения, когда Vout = 5V, V- получает только 1/3 от него, поэтому операционный усилитель продолжает расти, пока Vout не станет в 3 раза больше, чем Vin.

Это неинвертирующий усилитель.

Теперь проанализируем эту схему,

Что такое Vout? Это 3 x V +. Если у вас есть неизменное опорное напряжение V + = 3,0, изменив радио на R2 и R3, вы можете установить на выходе операционного усилителя произвольное напряжение.

Если вы дочитали до этого места и поняли все мои предыдущие идеи, поздравляю, вы уже поняли принцип работы вашей схемы.

Выход вашей схемы просто

$$ V_ {out} = 3,0 \ times (\ frac {1} {\ frac {1000} {2000 + 1000}}) $$

$$ V_ {out} = 3,0 \ times \ frac {2000 + 1000} {1000} $$

$$ V_ {out} = 3,0 \ times (1 + \ frac {2000} {1000}) = 9,0 $$

Кроме того, если Vout когда-либо упадет, операционный усилитель «заметит», потому что V +, опорное напряжение больше не равно V-, «дискретизированному» выходному напряжению, и начнет выводить более высокий выходной сигнал, чтобы исправить это.Аналогичным образом, если Vout слишком высокий, операционный усилитель будет выдавать более низкое напряжение.

Операционный усилитель может заметить малейшую разницу между фактическим выходным напряжением и предполагаемым напряжением, даже ошибку 0,05 В, потому что операционный усилитель имеет огромное усиление. Поэтому, когда для этой цели используется неинвертирующий усилитель операционного усилителя, мы также называем его усилителем ошибки .

Если компоненты идеальны, все это происходит почти мгновенно.

Стабилитрон

Теперь, где мы можем получить стабильную 3.Опорное напряжение 0в? С помощью стабилитрона.

Кремниевый диод позволяет току течь только в одном направлении с постоянным падением напряжения на диоде 0,6 В. Это падение напряжения представляет собой потерю мощности, но это не всегда доставляет неудобства, поскольку позволяет создать опорное постоянное напряжение 0,6 В независимо от напряжения источника питания. Но это напряжение всегда близко к 0,6 вольт и негибкое.

Стабилитрон — это специальный диод, предназначенный для работы в обратном направлении.Если вы подключите стабилитрон обратной стороной, он выйдет из строя при низком напряжении пробоя (нормальный кремниевый силовой диод имеет напряжение пробоя в сотни вольт, и это бесполезно). На диоде также будет постоянное падение напряжения. Мы можем использовать это напряжение для создания опорного напряжения.

Диод ZPD3.0 имеет напряжение пробоя 3,0 В. Резистор гарантирует отсутствие короткого замыкания на диоде. Правильный ток, протекающий через стабилитрон, можно найти в таблице данных, обычно ~ 10 мА.

Повторитель эмиттера

Как я упоминал ранее, идеальный операционный усилитель имеет чрезвычайно низкий выходной импеданс, что означает, что Vout не будет падать независимо от того, что к нему подключено, и может выдавать неограниченный ток, поэтому сам операционный усилитель может использоваться в качестве буфера.

Но на самом деле операционный усилитель обычно используется для приборов и приложений с низким энергопотреблением. Если вы используете его в качестве источника питания, он быстро перегреется и может выйти из строя. Поэтому мы не будем использовать сам операционный усилитель в качестве выходного каскада, а будем использовать его только как усилитель ошибки .

Транзистор в этой конфигурации называется эмиттерным повторителем.

Так же, как буфер операционного усилителя,

Vout является копией Vin, но воспроизводится и управляется транзистором, использующим собственный источник питания.

Силовой транзистор обеспечивает более высокий выходной ток и может поставляться с радиатором. Это последний шаг, вместо того, чтобы напрямую управлять выходом, мы используем операционный усилитель для управления силовым транзистором, который затем управляет выходом.

Собираем все вместе

  1. Опорное напряжение 3,0 В генерируется резисторами R1 и D1.

  2. Неинвертирующий усилитель с коэффициентом усиления 3, установленным R2 и R3, определяет выходное напряжение регулятора как 9 вольт.

  3. Силовой транзистор BJT в качестве эмиттерного повторителя буферизует операционный усилитель и управляет выходной шиной питания.

Все линейные регуляторы напряжения, как и LM317, работают по одному и тому же принципу работы.

В интегральных схемах опорное напряжение с запрещенной зоной на 1,25 В часто используется в качестве опорного напряжения и имеет гораздо более высокие характеристики, чем стабилитрон, и позволяет создать очень точный стабилизатор напряжения.

Вот почему формула почти для всех линейных регуляторов напряжения:

Стабилизатор напряжения серии

| Ошибка работы усилителя

Регулятор напряжения серии транзисторов:

Когда маломощный стабилитрон используется в простом последовательном стабилизаторе напряжения на транзисторах, ток нагрузки ограничивается максимальным током диода.Мощный стабилитрон, используемый в такой схеме, может обеспечивать более высокие уровни тока нагрузки, но при малой нагрузке теряется много энергии. Стабилизатор с эмиттерным повторителем, показанный на рис. 17-1, является усовершенствованием простой схемы регулятора, поскольку он потребляет большой ток от источника питания только тогда, когда это требуется для нагрузки. На рис. 17-1 (а) схема изображена в виде усилителя с общим коллектором (эмиттерного повторителя). На рис. 17-1 (b) схема показана в форме, обычно называемой регулятором серии .Транзистор Q 1 называется последовательным транзисторным стабилизатором напряжения .

Выходное напряжение (В или ) от последовательного регулятора составляет (В Z — В BE ), а максимальный ток нагрузки (I L (макс) ) может быть максимальным током эмиттера, который Q 1 способен проехать. Для транзистора 2N3055 I L может приближаться к 15 A. Когда I L равен нулю, ток, потребляемый от источника питания, составляет приблизительно (I Z + I C (мин) ), где I C ( min) — минимальный ток коллектора для поддержания работоспособности Q 1 .Схема стабилитрона (R 1 и D 1 ) должна обеспечивать только базовый ток транзистора. Таким образом, последовательный транзисторный стабилизатор напряжения намного более эффективен, чем простой стабилизатор на стабилитронах.

Регулятор напряжения серии

с усилителем ошибки:

Последовательный стабилизатор, использующий дополнительный транзистор в качестве усилителя ошибки , показан на рис. 17-2. Усилитель ошибки улучшает линейное регулирование и регулирование нагрузки в цепи.Усилитель также позволяет иметь выходное напряжение больше, чем напряжение стабилитрона. Резистор R 2 и диод D 1 являются опорным стабилитроном. Транзистор Q 2 и связанные с ним компоненты составляют усилитель ошибки, который управляет последовательным транзистором (Q 1 ). Выходное напряжение делится резисторами R 3 и R 4 , и сравнивается с уровнем напряжения стабилитрона (V 2 ). C 1 — конденсатор большой емкости, обычно от 50 мкФ до 100 мкФ, подключенный к выходу, чтобы подавить любую тенденцию регулятора к колебаниям.

При изменении выходного напряжения схемы это изменение усиливается транзистором Q 2 и возвращается на базу Q 1 для корректировки уровня выходного напряжения. Предположим, что схема рассчитана на V o = 12 В, а напряжение питания составляет V S = 18 В. Подходящее напряжение на стабилитроне в этом случае может быть V Z = 6 В. Для этого V Z уровень, базовое напряжение Q 2 должно быть, V B2 = V Z + V BE2 = 6.7 В. Итак, резисторы R 3 и R 4 выбраны так, чтобы дать V B2 = 6,7 В и V o = 12 В. Напряжение на базе Q 1 составляет, В B1. = V o + V BE1 = 12,7 В. Кроме того, V R1 = V S — V B1 = 5,3 В. Ток через R 1 в основном является током коллектора Q 2 .

Теперь предположим, что выходное напряжение по какой-то причине немного упало. Когда V o уменьшается, V B2 уменьшается.Поскольку напряжение эмиттера Q 2 поддерживается на уровне V Z , любое уменьшение V B2 появляется на базе эмиттера Q 2 . Уменьшение V BE2 приводит к уменьшению I C2 . Когда I C2 падает, V R1 уменьшается, а напряжение у основания Q 1 повышается (V B1 = V S — V R1 ), вызывая увеличение выходного напряжения. Таким образом, уменьшение V o вызывает эффект обратной связи, который заставляет V o увеличиваться обратно до нормального уровня.При таком же подходе повышение V o выше его нормального уровня вызывает эффект обратной связи, который снова толкает V o вниз к его нормальному уровню.

При изменении входного напряжения напряжение на резисторе R 1 изменяется, чтобы выходное напряжение оставалось постоянным. Это изменение в V R1 вызвано изменением в I C2 , которое, в свою очередь, вызвано небольшим изменением в V или . Следовательно, изменение напряжения питания (ΔV S ) вызывает небольшое изменение выходного напряжения (ΔV o ).Соотношение между ΔV S и ΔV o зависит от усиления усилителя ошибки. Точно так же, когда ток нагрузки (I L ) изменяется, I B1 изменяется по мере необходимости, увеличивая или уменьшая I E1 . Вариация I B1 вызывается изменением I C2 , которое, опять же, является результатом изменения выходного напряжения ΔV o .

Регулятор напряжения серии

без усилителя ошибки:

Характеристики последовательного регулятора без усилителя ошибки (рис.17-1) аналогичен стабилитрону, за исключением эффекта нагрузки. Последовательный транзистор имеет тенденцию улучшать влияние нагрузки регулятора на коэффициент, равный транзистору h FE .

Усилитель ошибки в регуляторе на рис. 17-3 (воспроизведенный с рис. 17-2) улучшает все аспекты характеристик схемы на величину, непосредственно связанную с усилением напряжения усилителя (A v ). Когда V S изменяется на ΔV S , выходное изменение составляет

Если ΔV S создается изменением напряжения питания переменного тока, влияние источника питания уменьшается в A v раз.ΔV S также может быть результатом увеличения или уменьшения тока нагрузки, который вызывает изменение среднего уровня напряжения питания постоянного тока. Таким образом, нагрузка от источника питания снижается в против раз.

Теперь рассмотрим влияние пульсаций напряжения питания на схему на рис. 17-3. Форма волны пульсаций появляется на коллекторе транзистора Q 1. Если бы не было отрицательной обратной связи, она также присутствовала бы на базе Q 1 и на выходе регулятора.Однако, как и при изменении напряжения питания, входная пульсация уменьшается в A против , когда она появляется на выходе. Коэффициент подавления пульсаций рассчитывается как отношение децибел входного и выходного пульсаций напряжения.

Конструкция регулятора:

Для разработки принципиальной схемы последовательного транзисторного регулятора (как на рис. 17-3), стабилитрон выбран так, чтобы V Z было меньше выходного напряжения. Обычно подходит напряжение на стабилитроне, примерно равное 0,75 В o .Соответствующие уровни тока выбираются для каждого резистора, а номиналы резисторов рассчитываются по закону Ома. Транзистор Q 1 выбран так, чтобы пропускать требуемый ток нагрузки и выдерживать необходимое рассеяние мощности. Радиатор (см. Раздел 8-8) обычно требуется для последовательного транзистора в регуляторе, который обеспечивает большие токи нагрузки. Как уже говорилось, к выходу обычно подключается большой конденсатор, чтобы гарантировать стабильность переменного тока усилителя (C 1 на рис. 17-3).

Разница между входным и выходным напряжениями регулятора — это напряжение коллектор-эмиттер последовательного транзистора (Q 1 ), и это напряжение должно быть достаточно большим, чтобы транзистор оставался работоспособным. Минимальный уровень V CE1 (известный как падение напряжения ) возникает в самой низкой точке формы волны пульсации (выпрямленного и отфильтрованного) необработанного входного постоянного тока. Если V CE1 слишком мал для правильной работы в этот момент, на выходе регулятора появляется пульсация большой амплитуды.

Регуляторы напряжения — источники энергии

Источники энергии

В идеале на выходе большинства источников питания должно быть постоянное напряжение. К сожалению, этого сложно добиться. Есть два фактора, которые могут вызвать изменение выходного напряжения. Во-первых, напряжение в сети переменного тока непостоянно. Так называемое 120 вольт переменного тока (используется в Соединенных Штатах) может варьироваться от примерно 114 вольт до 126 вольт. Это означает, что пиковое напряжение переменного тока, до которого Ответ выпрямителя может варьироваться от 161 вольт до 178 вольт.Только напряжение сети переменного тока может вызвать 10-процентное изменение Выходное напряжение постоянного тока. Второй фактор, который может изменить выходное напряжение постоянного тока изменение сопротивления нагрузки. В сложном электронном оборудовании нагрузка может изменяться при включении и выключении цепей. В телевизионном приемнике нагрузка на конкретный блок питания может зависеть от яркости экрана, настройки управления или даже выбранный канал.

Эти изменения сопротивления нагрузки приводят к изменению приложенного постоянного напряжения. потому что источник питания имеет фиксированное внутреннее сопротивление.Если сопротивление нагрузки уменьшается, внутреннее сопротивление блока питания падает больше напряжения. Это вызывает снижение напряжения на нагрузке.

Многие схемы предназначены для работы с определенным напряжением питания. Когда изменяется напряжение питания, работа схемы может быть неблагоприятной. затронутый. Следовательно, некоторые типы оборудования должны иметь блоки питания, которые производить одинаковое выходное напряжение независимо от изменений нагрузки сопротивление или изменения сетевого напряжения переменного тока.Это постоянное выходное напряжение может быть достигнуто добавлением схемы под названием стабилизатор напряжения на выход фильтра. Есть много разных типов регуляторов, используемых сегодня, и обсуждать их все было бы вне рамок объем этого раздела.

Нормы нагрузки

Обычно используемый показатель качества для источника питания — это его процентов регулирования . Показатель заслуг показывает нам, как выходное напряжение сильно меняется в диапазоне нагрузки значения сопротивления.Процент регулирования помогает в определении необходимый тип регулирования нагрузки. Процент регулирования определяется уравнение:

Это уравнение сравнивает изменение выходного напряжения при двух нагрузках. предельные значения напряжения, получаемого при полной нагрузке ( В, фЛ, ). Для Например, предположим, что источник питания выдает 12 вольт, когда нагрузка ток равен нулю ( В нЛ ). Если выходное напряжение упадет до 10 вольт когда протекает ток полной нагрузки, процент регулирования составляет:

В идеале выходное напряжение не должно изменяться во всем рабочем диапазоне.То есть блок питания на 12 вольт должен выдавать 12 вольт на холостом ходу, при полной нагрузке, и во всех точках между ними. В этом случае процент регулирования будет:

Таким образом, регулирование нагрузки с нулевым процентом является идеальной ситуацией. Это означает, что выходное напряжение постоянно при всех условиях нагрузки. Пока надо стремиться для регулирования нагрузки с нулевым процентом в практических схемах вы должны довольствоваться что-то менее идеальное. Даже в этом случае, используя регулятор напряжения, вы можете удерживать процент регулирования до очень низкого значения.

Основные типы

Существует два основных типа регуляторов напряжения. Базовые регуляторы напряжения: классифицируется как серии или шунтирующий , в зависимости от местоположения или положение регулирующего элемента (ов) по отношению к сопротивление нагрузки цепи.

Шунтирующий регулятор

Шунтирующий регулятор, будучи одним из простейших полупроводниковых регуляторов, обычно наименее эффективен. Может использоваться для обеспечения регулируемого выхода где нагрузка относительно постоянна, напряжение от низкого до среднего, а выходной ток высокий.В шунтирующем регуляторе используется принцип делителя напряжения. для регулирования выходного напряжения.

На рисунке ниже показан шунтирующий регулятор, приведенный к его основной форме. Он называется шунтирующим регулятором. потому что регулирующее устройство подключено параллельно с сопротивлением нагрузки. Постоянный резистор R s включен последовательно с параллельной комбинацией резистор нагрузки, R L , и переменный резистор, R reg , и образует делитель напряжения во входной цепи.

Шунтирующий регулятор напряжения.

Краткое описание работы основного шунтирующего регулятора поможет объяснить способ, которым достигается регулирование выходного напряжения.

Весь ток, протекающий по полной цепи, проходит через серию резистор, R с . Величина этого тока и, следовательно, значение падение напряжения на R с контролируется переменным сопротивлением R рег .Напряжение на R с равно разница между большим напряжением источника постоянного тока и выходным напряжением на сопротивление нагрузки R L . Разница напряжений между R с составляет варьируется действием сопротивления R reg , по мере необходимости, для компенсации для изменения схемы и поддержания выходного напряжения на постоянном уровне нагрузки по желаемой стоимости.

Если входное напряжение в цепи регулятора уменьшается, напряжение на нагрузочный резистор, R L , и переменное сопротивление, R reg , имеет тенденцию к уменьшению.Чтобы противодействовать этому снижению, сопротивление R reg увеличивается, что уменьшает общий ток через R s и тем самым падение напряжения на нем. Таким образом, уменьшая разность напряжений R с для компенсации уменьшения входное напряжение, выходное напряжение остается постоянным на своем номинальном значении. И наоборот, если входное напряжение увеличивается, напряжение на R L и R reg имеет тенденцию к увеличению.Чтобы противодействовать увеличению, сопротивление из R reg уменьшено. Это приводит к большему току через R s и, следовательно, увеличение напряжения, развиваемого на нем. Увеличение разности напряжений компенсирует увеличение входное напряжение, и снова выходное напряжение остается постоянным на регулируемом значении.

Шунтирующий регулятор должен выдерживать все выходное напряжение. источника постоянного тока; однако он не должен пропускать ток полной нагрузки, если только требуется регулировка от состояния холостого хода до состояния полной нагрузки.Поскольку последовательно понижающий резистор R s , используемый с шунтирующим регулятором, имеет относительно высокая мощность рассеивания, общая эффективность этого типа Регулятор может быть меньше, чем у других типов. Одно из преимуществ шунта Регулятор представляет собой внутреннюю предлагаемую защиту от перегрузки и короткого замыкания. Последовательный резистор R s находится между источником постоянного тока и нагрузкой; и, таким образом, короткое замыкание или перегрузка просто уменьшают выходное напряжение. от цепи регулятора.Обратите внимание, что в условиях холостого хода шунтирующее регулирующее устройство должно рассеивать полную мощность; следовательно, шунт Регулятор чаще всего используется в приложениях с постоянной нагрузкой.

Из общего обсуждения, приведенного в предыдущих параграфах, можно видно, что шунтирующий регулятор напряжения по сути представляет собой схему делителя напряжения, при постоянном выходном напряжении на нагрузке, независимо от изменений входного напряжения или тока нагрузки. Управляющее действие требуется варьировать сопротивление R reg и, следовательно, развивают переменное падение напряжения, полностью автоматическое.Этот основной принцип регулирования напряжения используется в транзисторных, шунтирующих напряжениях. регуляторы, которые будут описаны позже в этом разделе.

Регулятор серии

Регулятор серии, как следует из названия, размещает регулирующее устройство в серия с грузом; регулирование происходит в результате изменения напряжения Разработанный для серийного устройства, серийный регулятор предпочтительнее для высоких приложения с напряжением и средним выходным током, где нагрузка может подвергаться со значительным разбросом.Наиболее важные полупроводниковые приложения требуют что в регулируемом источнике напряжения используется последовательный регулятор; и как В результате существует множество конфигураций схем регуляторов. Эти схемы конфигурации меняются от одного приложения к другому, в зависимости от регулирование, которое необходимо поддерживать в заданном диапазоне температур.

Последовательный регулятор можно сравнить с последовательно включенным переменным резистором. с источником постоянного тока и нагрузкой, образуя делитель напряжения. Действие переменного сопротивления последовательного регулирующего устройства поддерживает выходное напряжение на сопротивлении нагрузки при постоянном значении.

Простая схема последовательного регулятора напряжения показана на рисунке ниже, чтобы помочь объяснить. это принцип регулирования напряжения. Переменный резистор, R s , находится в серия с нагрузочным сопротивлением R L ; таким образом, два сопротивления в последовательно образуют делитель напряжения на входном напряжении. Ток нагрузки проходит через R s и вырабатывает напряжение на нем. Развиваемое напряжение через R с зависит от значения сопротивления R с и ток нагрузки через него.Поскольку входное напряжение в цепи регулятора всегда больше, чем желаемое выходное напряжение, напряжение, развиваемое на последовательный резистор R s изменяется для получения желаемого значения выхода через сопротивление нагрузки R L .

Стабилизатор напряжения серии

.

Если входное напряжение в цепи регулятора уменьшается, напряжение на резистор нагрузки R L и переменный резистор R s также уменьшаются.Чтобы противодействовать этому снижению напряжения, сопротивление переменного резистора R s уменьшается, так что меньшее напряжение развивается через R s , и напряжение на нагрузочном резисторе возвращается к прежнему значению. ценить. И наоборот, если входное напряжение в цепи регулятора увеличивается, напряжение на нагрузочном резисторе R L также увеличивается. Чтобы противодействовать при увеличении напряжения сопротивление R с увеличивается, так что большее падение напряжения происходит на R s , и напряжение на нагрузке возвращается к своему прежнему значению.

Из анализа, проведенного в предыдущих параграфах, очевидно, что последовательный (а также шунтирующий) регулятор напряжения по сути схема делителя напряжения с выходным напряжением, создаваемым на нагрузке быть практически постоянным, независимо от входного напряжения или тока нагрузки вариации. Управляющее действие, необходимое для изменения серии регулирующих устройство и, следовательно, для создания соответствующего переменного напряжения через R s полностью автоматический.

Шунтирующий стабилизатор стабилитрона

Стабилитрон, шунтирующий стабилизатор используется в качестве регулятора напряжения, где нагрузка относительно постоянная. Эта схема часто используется в более сложные схемы регуляторов в качестве источника опорного напряжения и предварительного регулятора в транзисторных регуляторах серии.

Характеристики

  • Использует стабилитрон в качестве шунтирующего регулирующего устройства.
  • Регулируемое выходное напряжение на нагрузке почти постоянно, даже если оно изменяется. входного напряжения или изменения тока нагрузки.
  • Используется принцип делителя напряжения с использованием постоянного резистора и Стабилитрон последовательно включенный; регулируемая нагрузка берется поперек диода.
  • Изменение основной цепи позволяет регулировать положительное или отрицательное напряжение.

Стабилитрон-диод — это простейшая форма шунтирующего регулятора. Схема регулятора состоит из постоянного резистора, соединенного последовательно с стабилитроном. Регулируемое выходное напряжение создается на диоде; следовательно, нагрузка подключен через диод.Схема регулятора развивает определенный выход. напряжение, зависящее от характеристик конкретного стабилитрона.

Простые стабилитроны.

Стабилитрон — это PN переход, который был модифицирован во время его изготовления. для создания определенного уровня напряжения пробоя; он работает с относительно жесткие допуски по напряжению в значительном диапазоне обратного тока. Зенера Диод подвержен изменению сопротивления при изменении температуры диода.

Работа схемы

На рисунке выше схемы «A» и «B» иллюстрируют используемый стабилитрон. в базовой схеме регулятора напряжения. Резистор R 1 есть последовательный резистор; semiconductor D 1 — стабилитрон. Схема в «A» обеспечивает регулировку положительного входного напряжения, в то время как Схема в «B» обеспечивает регулировку отрицательного входного напряжения.

Последовательный резистор R 1 нужен только для стабилизации нагрузки; Это компенсирует любую разницу между рабочим напряжением диода и нерегулируемым входное напряжение.Величина последовательного резистора зависит от комбинированного токи стабилитрона и нагрузки. Последовательный резистор обычно выбирается с учетом следующих факторов: минимальное значение входного напряжения (нерегулируемый), максимальное значение тока нагрузки, минимальное значение стабилитрона ток диода, и (зная характеристики диода) значение максимальное напряжение, которое должно развиваться на стабилитроне и его параллели сопротивление нагрузки. Как только значение последовательного резистора R 1 равно определяется максимальная рассеиваемая мощность в диоде. учитывая максимальное значение входного напряжения (нерегулируемое), минимальное значение тока нагрузки и минимальное значение напряжения, развиваемого на диод (используя значение последовательного сопротивления установлен для R 1 ).Для стабильной работы Стабилитрон должен работать так, чтобы его обратный ток находился в пределах минимального значения. и максимальные характеристики для указанного напряжения. Важно отметить, что в условиях холостого хода стабилитрон должен рассеивать полную выходную мощность.

Если входное напряжение в цепи регулятора уменьшается, напряжение уменьшение появляется на стабилитроне, D 1 , и сразу ток через диод уменьшается. Таким образом, полный ток через серию резистор R 1 уменьшается, и напряжение, развиваемое на R 1 уменьшается пропорционально, так что для всех практических целей выходное напряжение на нагрузке сопротивление (и стабилитрон) осталось прежним.И наоборот, если вход напряжение на цепь регулятора увеличивается, появляется повышение напряжения через стабилитрон, и сразу ток через диод увеличивается. Таким образом, полный ток через последовательный резистор R 1 увеличивается, и напряжение, развиваемое на R 1 увеличивается пропорционально, так что для для всех практических целей выходное напряжение на сопротивлении нагрузки (и Стабилитрон) остается прежним.

Если ток, потребляемый сопротивлением нагрузки, уменьшается или увеличивается, общий ток, потребляемый от источника ввода, не изменяется.Вместо, происходит соответствующее изменение тока через стабилитрон и ток, потребляемый от источника, остается постоянным, так что выходное напряжение сопротивление нагрузки остается постоянным.

Регулятор транзистора серии

На рисунке ниже показаны упрощенные чертежи последовательного транзисторного регулятора. На этом рисунке схема «A» показывает стабилизатор положительного напряжения питания, а на схеме «B» показан регулятор отрицательного напряжения питания. Обратите внимание, что этот регулятор имеет транзистор ( Q 1 ) вместо переменный резистор (потенциометр), найденный в регулятор базовой серии.Полярность Регулируемое питание определяет тип используемого транзистора. Поскольку полный ток нагрузки проходит через этот транзистор, иногда он называется «проходным транзистором». Другие компоненты, составляющие схемы: токоограничивающий резистор R 1 и стабилитрон Д 1 .

Серийно-транзисторные регуляторы

.

Положительный регулятор в «A» использует транзистор NPN в качестве регулятора. Коллектор регулирующего транзистора подключен к нерегулируемому источник питания.Для правильного смещения на NPN-транзисторе положительный потенциал должен применяться к коллектору. База должна быть отрицательной по отношению к коллектор (или менее положительный). Эмиттер должен быть наиболее отрицательным (или наименьшим положительный) потенциал на транзисторе. Постоянный (эталонный) потенциал равен поддерживается на базе с помощью стабилитрона. В результате транзистор имеет прямое смещение, эмиттер к базе, и обратное смещение, коллектор к базе. Реверсивный приложенные полярности к транзистору PNP на схеме «B» рисунка выше применит правильную полярность для правильного смещения этого транзистора.

Чтобы понять регулирующее действие, представьте, что транзистор заменяет резистор R s показан на регулятор базовой серии. С прямым уклоном приложенный к переходу эмиттер-база, транзистор проводит, в результате чего часть нерегулируемое напряжение питания, передаваемое от коллектора к эмиттеру через транзистор. Остальное нерегулируемое напряжение питания составляет разворачивается по нагрузке. Напряжение, развиваемое на нагрузке, — это регулируемое напряжение. Чтобы изменить проводящее сопротивление транзистора, надо изменить прямой уклон.Увеличение прямого смещения причин увеличение проводимости и, следовательно, уменьшение проводящего сопротивления. Уменьшение прямого смещения вызывает увеличение сопротивления проводимости. Поскольку потенциал базы поддерживается постоянным стабилитроном, единственный изменение смещения может быть вызвано попыткой изменения потенциала нагрузки, или регулируемый потенциал питания на эмиттере.

Таким образом, изменение прямого смещения дает тот же результат, что и поворот ручка потенциометра в регуляторе базовой серии.Чтобы проиллюстрировать этот момент, рассмотрим увеличение тока нагрузки. Это увеличение вызвано уменьшением сопротивления нагрузки (как при включении другого параллельный путь для тока). Напряжение нагрузки имеет тенденцию к снижению с нагрузкой сопротивление. Это рассматривается как изменение прямого смещения на регуляторе. транзистор. Поскольку напряжение на эмиттере уменьшается, прямое смещение равно повысился. В результате транзистор (последовательно с нагрузкой) проводит новый более высокий ток нагрузки, и проводимость сопротивление транзистора уменьшается.Снижение сопротивления вызывает меньше напряжения питания, которое должно развиваться на транзисторе, оставляя почти такое же напряжение, доступное для нагрузки, которое было до изменение нагрузки.

Теперь рассмотрим увеличение нерегулируемого напряжения питания. Было показано Судя по характеристикам транзистора из предыдущих уроков, изменение коллектора напряжение оказывает незначительное влияние на ток коллектора. Регулируемое напряжение, как в результате отсутствия изменения тока через коллектор (следовательно, через транзистор), меняться не будем.

Транзистор, используемый в качестве регулятора, должен выдерживать нагрузку. ток безопасно. Обычно силовой транзистор используется из-за необходимости выдерживать высокие токи нагрузки. Если один транзистор не справится весь ток, транзисторы можно ставить параллельно.

Стабилизатор напряжения серии

— Электронный блок

Регулятор напряжения серии транзисторов

На рисунке ниже вы можете увидеть простой последовательный стабилизатор напряжения, в котором используются транзистор и стабилитрон.

На рисунке видно, что ток нагрузки проходит через последовательный транзистор Q1 , и поэтому мы называем схему последовательным регулятором напряжения. Вы можете видеть, что мы питаем нерегулируемый постоянный ток. питание через входные клеммы, чтобы мы могли регулировать нагрузку. Здесь стабилитрон обеспечивает опорное напряжение.

Работа регулятора напряжения серии транзисторов

Базовое напряжение транзистора Q 1 поддерживается на уровне относительно постоянного напряжения на стабилитроне.Например, если используется стабилитрон 8 В (, т. Е. , В, Z = 8 В), базовое напряжение Q 1 останется примерно 8 В. Следовательно, В на выходе = В Z В BE

Случай 1: снижение выходного напряжения

В этом случае повышенное напряжение база-эмиттер заставит транзистор Q 1 проводить больше, тем самым увеличивая выходное напряжение. Следовательно, выходное напряжение будет поддерживаться на постоянном уровне.

Случай 2: Повышение выходного напряжения

В этом случае пониженное напряжение база-эмиттер приведет к тому, что Q 1 будет проводить меньше, тем самым уменьшив выходное напряжение. Следовательно, выходное напряжение будет поддерживаться на постоянном уровне.

Преимущество регулятора напряжения серии транзисторов

Преимущество этой схемы в том, что изменения тока стабилитрона уменьшаются в ß раз. Следовательно, влияние импеданса стабилитрона значительно снижается, и мы получаем более стабильный выходной сигнал.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *