Spanningsregelaarcircuits met transistor en zenerdiode

In dit artikel zullen we uitgebreid bespreken hoe u aangepaste transistor-spanningsregelaarcircuits kunt maken in vaste modi en ook in variabele modi.

Alle lineaire voedingscircuits die zijn ontworpen om een ​​gestabiliseerde, constante spanning en stroomuitgangen bevatten fundamenteel transistor- en zenerdiodetrappen voor het verkrijgen van de vereiste gereguleerde uitgangen.

Deze circuits die gebruik maken van discrete onderdelen kunnen de vorm hebben van een permanent vaste of constante spanning, of een gestabiliseerde instelbare uitgangsspanning.

Eenvoudigste spanningsregelaar

Waarschijnlijk het eenvoudigste type spanningsregelaar is de zener-shuntstabilisator, die werkt met behulp van een standaard zenerdiode voor de regeling, zoals aangetoond in het onderstaande figuur.

De zenerdiodes hebben een spanningswaarde die gelijk is aan de beoogde uitgangsspanning, die mogelijk nauw overeenkomt met de gewenste uitgangswaarde.

Zolang de voedingsspanning onder de nominale waarde van de zenerspanning ligt, vertoont deze een maximale weerstand in het bereik van vele megohm, waardoor de voeding zonder beperkingen kan passeren.

Op het moment dat de voedingsspanning stijgt tot boven de nominale waarde van 'zenerspanning', veroorzaakt dit een aanzienlijke daling van de weerstand, waardoor de overspanning erdoorheen wordt geshunt naar aarde, totdat de voeding daalt of het zenerspanningsniveau bereikt.

Door dit plotselinge shunten daalt de voedingsspanning en bereikt deze de zenerwaarde, waardoor de zenerweerstand weer toeneemt. De cyclus gaat dan snel verder en zorgt ervoor dat de toevoer gestabiliseerd blijft op de nominale zener-waarde en nooit boven deze waarde mag komen.

Om de bovenstaande stabilisatie te krijgen, moet de ingangsspanning iets hoger zijn dan de vereiste gestabiliseerde uitgangsspanning.

De overtollige spanning boven de zenerwaarde zorgt ervoor dat de interne 'lawine'-karakteristieken van de zener worden geactiveerd, wat een onmiddellijk shunteffect veroorzaakt en de toevoer laat vallen totdat deze de zener-waarde bereikt.

Deze actie gaat oneindig door en zorgt voor een vaste gestabiliseerde uitgangsspanning die gelijk is aan de zenerwaarde.

Voordelen van Zener Voltage Stabilizer

Zenerdiodes zijn erg handig waar een lage stroom, constante spanningsregeling vereist is.

Zenerdiodes zijn eenvoudig te configureren en kunnen worden gebruikt om onder alle omstandigheden een redelijk nauwkeurige gestabiliseerde output te krijgen.

Het vereist slechts een enkele weerstand voor het configureren van een op zenerdiode gebaseerde spanningsregelaar, en kan snel aan elk circuit worden toegevoegd voor de beoogde resultaten.

Nadelen van zener-gestabiliseerde regelaars

Hoewel een zener-gestabiliseerde voeding een snelle, gemakkelijke en effectieve methode is om een ​​gestabiliseerde output te bereiken, heeft deze een paar ernstige nadelen.

• De uitgangsstroom is laag, wat hoge stroombelastingen aan de uitgang kan ondersteunen.
• De stabilisatie is alleen mogelijk voor lage input / output-verschillen. Dit betekent dat de ingangsspanning niet te hoog mag zijn dan de vereiste uitgangsspanning. Anders kan de belastingsweerstand een enorme hoeveelheid stroom afvoeren, waardoor het systeem erg inefficiënt wordt.
• De werking van zenerdiodes wordt doorgaans geassocieerd met het genereren van ruis, die de prestatie van gevoelige circuits, zoals ontwerpen van hifi-versterkers en andere soortgelijke kwetsbare toepassingen, kritisch kan beïnvloeden.

'Amplified Zener Diode' gebruiken

Dit is een versterkte zenerversie die gebruik maakt van een BJT voor het creëren van een variabele zener met verbeterde belastbaarheid.

Laten we ons voorstellen dat R1 en R2 dezelfde waarde hebben., Wat een voldoende voorspanningsniveau zou creëren voor de BJT-basis, en de BJT in staat zou stellen om optimaal te geleiden. Aangezien de minimale voorwaartse spanningsvereiste van de basisemitter 0,7 V is, zal de BJT elke waarde geleiden en overbruggen die hoger is dan 0,7 V of ten hoogste 1 V, afhankelijk van de specifieke kenmerken van de gebruikte BJT.

De output wordt dus gestabiliseerd op ongeveer 1 V. Het vermogen van deze 'versterkte variabele zener' is afhankelijk van het BJT-vermogen en de belastingsweerstandswaarde.

Deze waarde kan echter gemakkelijk worden gewijzigd of aangepast aan een ander gewenst niveau, simpelweg door de R2-waarde te veranderen. Of eenvoudiger door R2 te vervangen door een pot. Het bereik van zowel de R1- als de R2-pot kan variëren van 1K tot 47K, om een ​​soepel variabele output te krijgen van 1V tot het voedingsniveau (24V max). Voor meer nauwkeurigheid kunt u de volgende volatge divider-formule toepassen:

Uitgangsspanning = 0,65 (R1 + R2) / R2

Nadeel van Zener-versterker

Nogmaals, het nadeel van dit ontwerp is een hoge dissipatie die proportioneel toeneemt naarmate het input- en outputverschil groter wordt.

Om de belastingsweerstandswaarde correct in te stellen, afhankelijk van de uitgangsstroom en de ingangsvoeding, kunnen de volgende gegevens op de juiste manier worden toegepast.

Stel dat de vereiste uitgangsspanning 5V is, de vereiste stroom 20 mA en de voedingsingang 12 V. Vervolgens hebben we met de wet van Ohm:

Belastingsweerstand = (12 - 5) / 0,02 = 350 ohm

wattage = (12 - 5) x 0,02 = 0,14 watt of gewoon 1/4 watt is voldoende.

Serie transistorregelaarcircuit

In wezen is een serieregelaar, ook wel serie-doorlaattransistor genoemd, een variabele weerstand die wordt gecreëerd met behulp van een transistor die in serie is aangesloten met een van de voedingslijnen en de belasting.

De weerstand van de transistor tegen stroom past zich automatisch aan, afhankelijk van de uitgangsbelasting, zodat de uitgangsspanning constant op het gewenste niveau blijft.

In een serie regelcircuit moet de ingangsstroom iets meer zijn dan de uitgangsstroom. Dit kleine verschil is de enige stroomsterkte die alleen door het regulatorcircuit wordt gebruikt.

Voordelen van serieregelaar

Het belangrijkste voordeel van een serie-regulatorcircuit in vergelijking met een shunt-type regulator is de betere efficiëntie.

Dit resulteert in minimale dissipatie van vermogen en verspilling door warmte. Vanwege dit grote voordeel zijn serie-transistorregelaars erg populair in toepassingen voor hoogspanningsregelaars.

Dit kan echter worden vermeden wanneer het stroomvereiste erg laag is, of waar efficiëntie en warmteontwikkeling niet tot de kritieke problemen behoren.

In principe zou een serieregelaar eenvoudigweg een zener-shuntregelaar kunnen bevatten, die een emittervolger-buffercircuit laadt, zoals hierboven aangegeven.

U kunt een eenheidsspanningsversterking vinden wanneer een emittervolger-trap wordt gebruikt. Dit betekent dat wanneer een gestabiliseerde invoer op de basis wordt toegepast, we over het algemeen ook een gestabiliseerde uitvoer van de emitter zullen bereiken.

Omdat we in staat zijn om een ​​hogere stroomwinst te krijgen van de emittervolger, kan verwacht worden dat de uitgangsstroom een ​​stuk hoger zal zijn in vergelijking met de toegepaste basisstroom.

Daarom, zelfs als de basisstroom ongeveer 1 of 2 mA is in de zener-shunttrap, die ook het ruststroomverbruik van het ontwerp wordt, zou de uitgangsstroom van 100 mA aan de uitgang beschikbaar kunnen worden gesteld.

De ingangsstroom wordt opgeteld bij de uitgangsstroom samen met 1 of 2 mA gebruikt door de zener-stabilisator, en om die reden bereikt de bereikte efficiëntie een uitstekend niveau.

Gegeven dat de ingangsvoeding naar de schakeling voldoende gespecificeerd is om de verwachte uitgangsspanning te bereiken, kan de uitgang praktisch onafhankelijk zijn van het ingangsvoedingsniveau, aangezien dit direct wordt geregeld door het basispotentiaal van Tr1.

De zenerdiode en de ontkoppelingscondensator ontwikkelen een perfect schone spanning aan de basis van de transistor, die wordt gerepliceerd aan de uitgang en een vrijwel ruisvrije vlucht genereert.

Hierdoor kunnen dit type circuits outputs leveren met een verrassend lage rimpel en ruis zonder enorme afvlakcondensatoren op te nemen, en met een stroombereik dat zo hoog kan zijn als 1 ampère of zelfs meer.

Wat betreft het uitgangsspanningsniveau, is dit mogelijk niet exact gelijk aan de aangesloten zenerspanning. Dit komt doordat er een spanningsval bestaat van ongeveer 0,65 volt tussen de basis- en emittergeleiders van de transistor.

Deze daling moet dus worden afgetrokken van de zenerspanning om de minimale uitgangsspanning van de schakeling te kunnen bereiken.

Dit betekent dat als de zener-waarde 12,7 V is, de output aan de emitter van de transistor ongeveer 12 V kan zijn, of omgekeerd, als de gewenste uitgangsspanning 12 V is, dan moet de zener-spanning worden geselecteerd op 12,7 V.

De regeling van dit serie-regulatorcircuit zal nooit identiek zijn aan de regeling van het zenercircuit, omdat de emittervolger eenvoudigweg geen uitgangsimpedantie nul kan hebben.

En de spanningsval door het podium moet marginaal stijgen als reactie op de toenemende uitgangsstroom.

Aan de andere kant kan een goede regeling worden verwacht wanneer de zenerstroom vermenigvuldigd met de stroomversterking van de transistor minimaal 100 keer de verwachte hoogste uitgangsstroom bereikt.

High Current Series-regelaar met Darlington-transistors

Om dit precies te bereiken houdt dit vaak in dat een paar transistors, misschien wel 2 of 3, gebruikt moeten worden, zodat we een bevredigende versterking aan de uitgang kunnen bereiken.

Een fundamenteel circuit met twee transistoren dat een zender volger Darlington-paar wordt aangegeven in de volgende afbeeldingen en toont de techniek van het toepassen van 3 BJT's in een Darlington-emittervolgerconfiguratie.

Merk op dat, door een paar transistors op te nemen, resulteert in een hogere spanningsval aan de uitgang van ongeveer 1,3 volt, via de basis van de eerste transistor naar de uitgang.

Dit is te wijten aan het feit dat ongeveer 0,65 volt wordt afgeschoren over elk van de transistors. Als een circuit met drie transistors wordt beschouwd, kan dit een spanningsval van iets minder dan 2 volt betekenen over de basis van de eerste transistor en de uitgang, enzovoort.

Gemeenschappelijke emitterspanningsregelaar met negatieve feedback

Een mooie configuratie is soms te zien in specifieke ontwerpen met een paar gemeenschappelijke emitterversterkers , met 100 procent netto negatieve feedback.

Deze opzet wordt getoond in de volgende figuur.

Ondanks het feit dat gewone emittertrappen gewoonlijk een aanzienlijke mate van spanningsversterking hebben, is dit in dit geval mogelijk niet het geval.

Het is vanwege de 100% negatieve feedback die over de uitgangstransistorcollector en de emitter van de stuurtransistor wordt geplaatst. Dit maakt het voor de versterker gemakkelijker om een ​​versterking van een exacte eenheid te bereiken.

Voordelen van Common Emitter Regulator met feedback

Deze configuratie werkt beter in vergelijking met een Darlington-paar op emittervolger gebaseerde regelaars vanwege de verminderde spanningsval over de ingangs- / uitgangsklemmen.

De spanningsval die met deze ontwerpen wordt bereikt, is amper ongeveer 0,65 volt, wat bijdraagt ​​aan een grotere efficiëntie, en stelt het circuit in staat om effectief te werken, ongeacht of de niet-gestabiliseerde ingangsspanning slechts enkele honderden millivolt boven de verwachte uitgangsspanning ligt.

Batterij-eliminator met behulp van serie-regelaarcircuit

Het aangegeven batterij-eliminatorcircuit is een functionele illustratie van een ontwerp dat is gebouwd met behulp van een basisserie-regelaar.

Het model is ontwikkeld voor alle toepassingen die werken met 9 volt DC met een maximale stroom van maximaal 100 mA. Het is niet geschikt voor apparaten die een relatief hogere hoeveelheid stroom nodig hebben.

T1 is een 12-0 - 12 was een transformator van 100 mA die geïsoleerde beschermingsisolatie en een spanningsverlaging levert, terwijl de in het midden getikte secundaire wikkeling een eenvoudige push-pull-gelijkrichter met een filtercondensator bedient.

Zonder belasting zal de output ongeveer 18 volt DC zijn, wat kan dalen tot ongeveer 12 volt bij volledige belasting.

Het circuit dat werkt als een spanningsstabilisator is eigenlijk een basisserie-type ontwerp met R1, D3 en C2 om een ​​gereguleerde 10 V nominale output te krijgen. De zenerstroom varieert van ongeveer 8 mA zonder belasting en tot ongeveer 3 mA bij volledige belasting. De dissipatie die wordt gegenereerd door R1 en D3 als resultaat is minimaal.

Een Darlington-paar emittervolger gevormd door TR1 en TR2 kan worden gezien geconfigureerd als de uitgangsbufferversterker levert een stroomversterking van ongeveer 30.000 bij volledige uitvoer, terwijl de minimale versterking 10.000 is.

Bij dit versterkingsniveau wanneer de eenheid werkt met 3 mA onder volledige belasting, en een minimale versterking i vertoont bijna geen afwijking in de spanningsval over de versterker, zelfs als de belastingsstroom fluctueert.

De werkelijke spanningsval van de eindversterker is ongeveer 1,3 volt, en met een matige 10 volt ingang biedt dit een output van ongeveer 8,7 volt.

Dit lijkt bijna gelijk aan de gespecificeerde 9 V, gezien het feit dat zelfs de echte 9 volt batterij variaties kan vertonen van 9,5 V tot 7,5 V tijdens zijn operationele periode.

Een stroomlimiet toevoegen aan een serieregelaar

Voor regelgevers die hierboven zijn uitgelegd, wordt het normaal gesproken belangrijk om een ​​kortsluitbeveiliging toe te voegen.

Dit kan nodig zijn zodat het ontwerp een goede regeling kan leveren samen met een lage uitgangsimpedantie. Aangezien de voedingsbron een zeer lage impedantie heeft, kan er een zeer hoge uitgangsstroom passeren in het geval van een onbedoelde uitgangskortsluiting.

Dit kan ertoe leiden dat de uitgangstransistor, samen met enkele andere onderdelen, onmiddellijk wordt verbrand. Een typische zekering biedt simpelweg onvoldoende bescherming omdat de schade waarschijnlijk snel zal optreden, zelfs voordat de zekering zou kunnen reageren en doorslaan.

De eenvoudigste manier om dit te implementeren is wellicht door een stroombegrenzer aan het circuit toe te voegen. Dit omvat aanvullende schakelingen zonder enige directe invloed op de prestaties van het ontwerp onder normale werkomstandigheden.

De stroombegrenzer kan er echter voor zorgen dat de uitgangsspanning snel daalt als de aangesloten belasting aanzienlijke hoeveelheden stroom probeert te trekken.

Eigenlijk zakt de uitgangsspanning zo snel dat ondanks een kortsluiting over de uitgang de beschikbare stroom van het circuit iets meer is dan de gespecificeerde maximale waarde.

Het resultaat van een stroombegrenzingscircuit wordt bewezen in de onderstaande gegevens die de uitgangsspanning en -stroom weergeven met betrekking tot een geleidelijk afnemende belastingsimpedantie, zoals bereikt met de voorgestelde batterij-eliminatoreenheid.

De stroombeperkende schakelingen werkt door slechts een paar elementen R2 en Tr3 te gebruiken. De reactie is eigenlijk zo snel dat het eenvoudig alle mogelijke risico's van kortsluiting aan de uitgang elimineert, waardoor de uitvoerapparaten een faalvaste bescherming bieden. De werking van de stroombegrenzing kan worden begrepen zoals hieronder wordt uitgelegd.

R2 is in serie geschakeld met de uitgang, waardoor de spanning die over R2 wordt ontwikkeld evenredig is met de uitgangsstroom. Bij een uitgangsvermogen van 100 mA is de geproduceerde spanning over R2 niet voldoende om op Tr3 te triggeren, aangezien het een siliciumtransistor is die een minimumpotentiaal van 0,65 V vereist om in te schakelen.

Wanneer de uitgangsbelasting echter de limiet van 100 mA overschrijdt, genereert het voldoende potentiaal over T2 om Tr3 adequaat in geleiding te schakelen. TR3 veroorzaakt op zijn beurt enige stroom fto naar Trl over de negatieve voedingsrail door de belasting.

Dit resulteert in enige vermindering van de uitgangsspanning. Als de belasting verder toeneemt, resulteert dit in een evenredige stijging van het potentieel over R2 om te stijgen, waardoor Tr3 gedwongen wordt om nog harder in te schakelen.

Hierdoor kunnen grotere hoeveelheden stroom worden verschoven naar Tr1 en de negatieve lijn door Tr3 en de belasting. Deze actie leidt verder tot een proportioneel stijgende spanningsval van de uitgangsspanning.

Zelfs in het geval van een kortsluiting in de uitgang, zal Tr3 waarschijnlijk hard in geleiding komen, waardoor de uitgangsspanning tot nul daalt, zodat de uitgangsstroom nooit de 100 mA-markering mag overschrijden.

Variabel geregelde bankvoeding

Variabele spanningsgestabiliseerde voedingen werken met een soortgelijk principe als de typen met vaste spanningsregelaars, maar ze hebben een potentiometerregeling wat een gestabiliseerde output met een variabel spanningsbereik mogelijk maakt.

Deze circuits zijn het meest geschikt als tafel- en werkplaatsvoedingen, hoewel ze ook kunnen worden gebruikt in toepassingen die verschillende instelbare ingangen voor de analyse vereisen. Voor dergelijke taken fungeert de potentiometer van de voeding als een vooraf ingestelde regeling die kan worden gebruikt om de uitgangsspanning van de voeding aan te passen aan de gewenste gereguleerde spanningsniveaus.

De bovenstaande afbeelding toont een klassiek voorbeeld van een circuit met variabele spanningsregelaar dat een continu variabele gestabiliseerde output van 0 tot 12V zal bieden.

Belangrijkste kenmerken

• Het stroombereik is beperkt tot maximaal 500 mA, hoewel dit kan worden verhoogd tot hogere niveaus door de transistors en de transformator op passende wijze te upgraden.
• Het ontwerp zorgt voor een zeer goede ruis- en rimpelregeling, die minder dan 1 mV kan zijn.
• Het maximale verschil tussen de ingangsvoeding en de gereguleerde uitgang is niet meer dan 0,3 V, zelfs bij volledige uitgangsbelasting.
• De geregelde variabele voeding kan ideaal worden gebruikt voor het testen van bijna alle soorten elektronische projecten die gereguleerde voeding van hoge kwaliteit vereisen.

Hoe het werkt

In dit ontwerp kunnen we een potentiaaldelercircuit zien tussen de zener-stabilisatietrap op de uitgang en de ingangsbufferversterker. Deze potentiële verdeler wordt gemaakt door VR1 en R5. Hierdoor kan de schuifarm van de VR1 worden afgesteld van minimaal 1,4 volt wanneer deze zich in de buurt van de basis van de baan bevindt, tot 15 V zenerniveau wanneer deze zich op het hoogste punt van het instelbereik bevindt.

Er valt ongeveer 2 volt over de uitgangsbuffertrap, waardoor een uitgangsspanningsbereik van 0 V tot ongeveer 13 V mogelijk is. Dat gezegd hebbende, is het bovenste spanningsbereik gevoelig voor deeltoleranties, zoals de 5% tolerantie op de zenerspanning. Daarom kan de optimale uitgangsspanning een tint hoger zijn dan 12 volt.

Een paar soorten efficiënt overbelastingscircuit kan erg belangrijk zijn voor elke bankvoeding. Dit kan essentieel zijn omdat de uitgang kwetsbaar kan zijn voor willekeurige overbelasting en kortsluiting.

We gebruiken een vrij eenvoudige stroombegrenzing in het huidige ontwerp, bepaald door Trl en de bijbehorende elementen. Wanneer de eenheid onder normale omstandigheden wordt gebruikt, is de spanning die wordt geproduceerd over R1, die in serie is geschakeld met de voedingsbron, te laag om Trl in geleiding te brengen.

In dit scenario werkt het circuit normaal, afgezien van een kleine spanningsval veroorzaakt door R1. Dit heeft nauwelijks effect op het regelrendement van de unit.

Dit komt omdat de R1-trap vóór het regulatorcircuit komt. In het geval van een overbelastingssituatie, schiet het over R1 geïnduceerde potentiaal op tot ongeveer 0,65 volt, wat Tr1 dwingt om in te schakelen vanwege de basisstroom die wordt verkregen uit het potentiaalverschil dat wordt gegenereerd over de weerstand R2.

Dit zorgt ervoor dat R3 en Tr 1 een aanzienlijke hoeveelheid stroom trekken, waardoor de spanningsval over R4 aanzienlijk toeneemt en de uitgangsspanning wordt verlaagd.

Deze actie beperkt onmiddellijk de uitgangsstroom tot een maximum van 550 tot 600 mA ondanks de kortsluiting op de uitgang.

Omdat de stroombeperkende functie de uitgangsspanning beperkt tot praktisch 0 V.

R6 is opgetuigd als een belastingsweerstand die in feite voorkomt dat de uitgangsstroom te laag wordt en dat de bufferversterker niet normaal kan werken. C3 stelt het apparaat in staat om een ​​uitstekende transiënte respons te bereiken.

Nadelen

Net als bij elke typische lineaire regelaar, wordt de vermogensdissipatie in Tr4 bepaald door de uitgangsspanning en -stroom en is deze maximaal met potaanpassing voor lagere uitgangsspanningen en hogere uitgangsbelastingen.

In de meest ernstige omstandigheden kan er mogelijk 20 V worden geïnduceerd over Tr4, waardoor er een stroom van ongeveer 600 mA doorheen gaat. Dit resulteert in een vermogensdissipatie van ongeveer 12 watt in de transistor.

Om dit langdurig te kunnen verdragen, moet het apparaat op een vrij groot koellichaam worden geïnstalleerd. VR1 kan worden geïnstalleerd met een grote bedieningsknop die een gekalibreerde schaal mogelijk maakt die de markeringen van de uitgangsspanning weergeeft.

Onderdelen lijst

• Weerstanden. (Alle 1/3 watt 5%).
• R1 1,2 ohm
• R2 100 ohm
• R3 15 ohm
• R4 1k
• R5 470 ohm
• R6 10k
• VR1 4.7k lineaire koolstof
• Condensatoren
• C1 2200 µF 40V
• C2 100 µF 25V
• C3 330 nF
• Halfgeleiders
• Tr1 BC108
• Tr2 BC107
• Tr3 BFY51
• Tr4 TIP33A
• DI naar D4 1N4002 (4 stuks)
• D5 BZY88C15V (15 volt, 400 mW zener)
• Transformator
• T1 Standaard netvoeding primair, 17 of 18 volt, 1 amp
• ondergeschikt
• Schakelaar
• S1 D.P.S.T. roterende netspanning of tuimeltype
• Diversen
• Case, uitgangen, printplaat, netsnoer, draad,
• soldeer etc.

Hoe transistoroververhitting te stoppen bij hogere input / output-differentiëlen

De regelaars van het type doorlaattransistor, zoals hierboven uitgelegd, komen meestal de situatie tegen van een extreem hoge dissipatie die optreedt door de serieregulatortransistor wanneer de uitgangsspanning veel lager is dan de ingangsspanning.

Elke keer dat een hoge uitgangsstroom wordt aangestuurd op een lage spanning (TTL), kan het mogelijk van cruciaal belang zijn om een ​​koelventilator op het koellichaam te gebruiken. Mogelijk een ernstige illustratie kan het scenario zijn van een gespecificeerde broneenheid die 5 ampère levert via 5 en 50 volt.

Dit type unit kan normaal gesproken een ongeregelde voeding van 60 volt hebben. Stel je voor dat dit specifieke apparaat TTL-circuits in zijn volledige nominale stroom moet genereren. Het serie-element in het circuit zal in deze situatie 275 watt moeten dissiperen!

De kosten voor het leveren van voldoende koeling lijken alleen te worden gerealiseerd door de prijs van de serietransistor. In het geval dat de spanningsval over de regulatortransistor mogelijk beperkt zou kunnen worden tot 5,5 volt, zonder afhankelijk te zijn van de gewenste uitgangsspanning, zou de dissipatie aanzienlijk kunnen worden verminderd in de bovenstaande illustratie, dit kan 10% van de oorspronkelijke waarde zijn.

Dit zou kunnen worden bereikt door drie halfgeleiderdelen en een paar weerstanden te gebruiken (figuur 1). Dit is hoe dit precies werkt: thyristor Thy mag normaal geleidend zijn via R1.

Niettemin, zodra de spanning over T2 daalt - de serieregelaar gaat boven 5,5 volt, begint T1 te geleiden, waardoor de thyristor 'opent' bij de daaropvolgende nuldoorgang van de uitgang van de bruggelijkrichter.

Deze specifieke werkvolgorde regelt constant de lading die over C1 wordt gevoerd - de filtercondensator - zodat de ongeregelde voeding wordt vastgezet op 5,5 volt boven de gereguleerde uitgangsspanning. De weerstandswaarde die nodig is voor R1 wordt als volgt bepaald:

R1 = 1,4 x Vsec - (Vmin + 5) / 50 (resultaat is in k Ohm)

waarbij Vsec de secundaire RMS-spanning van de transformator aangeeft en Vmin de minimumwaarde van de gereguleerde output aangeeft.

De thyristor moet bekwaam zijn in het weerstaan ​​van de piekrimpelstroom en de werkspanning moet minimaal 1,5 Vsec zijn. De serie-regulator-transistor moet worden gespecificeerd om de hoogste uitgangsstroom, Imax, te ondersteunen en moet op een koellichaam worden gemonteerd waar deze 5,5 x Isec watt kan dissiperen.

Gevolgtrekking

In deze post hebben we geleerd hoe we eenvoudige lineaire spanningsregelaarcircuits kunnen bouwen met behulp van een seriedoorgangstransistor en zenerdiode. Lineair gestabiliseerde voedingen bieden ons vrij eenvoudige opties voor het creëren van vaste gestabiliseerde uitgangen met een minimaal aantal componenten.

In dergelijke ontwerpen is in feite een NPN-transistor geconfigureerd in serie met een positieve ingangsvoedingslijn in een gemeenschappelijke emittermodus. De gestabiliseerde output wordt verkregen over de emitter van de transistor en de negatieve voedingslijn.

De basis van de transistor is geconfigureerd met een zenerklemcircuit of een instelbare spanningsdeler die ervoor zorgt dat de emitterspanning van de transistor de basispotentiaal aan de emitteruitgang van de transistor nauwkeurig repliceert.

Als de belasting een hoge stroombelasting is, regelt de transistor de spanning naar de belasting door een toename van de weerstand te veroorzaken en zorgt zo ervoor dat de spanning naar de belasting de gespecificeerde vaste waarde zoals ingesteld door zijn basisconfiguratie niet overschrijdt.