Mạch điều chỉnh điện áp sử dụng Transistor và Diode Zener

Trong bài viết này, chúng ta sẽ thảo luận một cách toàn diện về cách làm các mạch điều chỉnh điện áp transistor tùy chỉnh ở các chế độ cố định và cả các chế độ biến thiên.

Tất cả các mạch cung cấp điện tuyến tính được thiết kế để tạo ra một điện áp không đổi và đầu ra hiện tại về cơ bản kết hợp các giai đoạn bóng bán dẫn và diode zener để có được các đầu ra được điều chỉnh cần thiết.

Các mạch này sử dụng các bộ phận rời rạc có thể ở dạng điện áp cố định vĩnh viễn hoặc không đổi, hoặc điện áp đầu ra có thể điều chỉnh ổn định.

Bộ điều chỉnh điện áp đơn giản nhất

Có lẽ loại bộ điều chỉnh điện áp đơn giản nhất là bộ ổn định shunt zener, hoạt động bằng cách sử dụng một diode zener cơ bản để điều chỉnh, như được minh họa trong Hình dưới đây.

Điốt zener có định mức điện áp tương đương với điện áp đầu ra dự định, có thể gần khớp với giá trị đầu ra mong muốn.

Miễn là điện áp cung cấp thấp hơn giá trị danh định của điện áp zener, nó thể hiện điện trở tối đa trong phạm vi nhiều megohms, cho phép nguồn cung cấp đi qua mà không bị hạn chế.

Tuy nhiên, tại thời điểm điện áp cung cấp tăng quá giá trị danh định của 'điện áp zener', sẽ gây ra sự sụt giảm đáng kể trong điện trở của nó, khiến quá điện áp được nối đất qua nó, cho đến khi nguồn cung cấp giảm hoặc đạt đến mức điện áp zener.

Do sự đóng ngắt đột ngột này, điện áp cung cấp giảm xuống và đạt đến giá trị zener, làm cho điện trở zener tăng trở lại. Sau đó chu kỳ tiếp tục nhanh chóng đảm bảo nguồn cung cấp vẫn ổn định ở giá trị zener định mức và không bao giờ được phép vượt quá giá trị này.

Để có được sự ổn định trên, nguồn cung cấp đầu vào cần phải cao hơn một chút so với điện áp đầu ra ổn định yêu cầu.

Điện áp vượt quá giá trị zener gây ra các đặc tính 'tuyết lở' bên trong của zener kích hoạt, gây ra hiệu ứng đóng ngắt tức thời và giảm nguồn cung cấp cho đến khi nó đạt đến định mức zener.

Hành động này tiếp tục vô hạn đảm bảo điện áp đầu ra ổn định cố định tương đương với định mức zener.

Ưu điểm của Ổn áp Zener

Điốt Zener rất tiện dụng khi cần điều chỉnh dòng điện thấp, điện áp liên tục.

Điốt Zener dễ cấu hình và có thể được sử dụng để có được đầu ra ổn định chính xác hợp lý trong mọi trường hợp.

Nó chỉ yêu cầu một điện trở duy nhất để định cấu hình giai đoạn điều chỉnh điện áp dựa trên diode zener và có thể nhanh chóng được thêm vào bất kỳ mạch nào để có kết quả dự kiến.

Nhược điểm của bộ điều chỉnh ổn định Zener

Mặc dù nguồn điện ổn định zener là một phương pháp nhanh chóng, dễ dàng và hiệu quả để đạt được sản lượng ổn định, nhưng nó có một vài nhược điểm nghiêm trọng.

• Dòng điện đầu ra thấp, có thể hỗ trợ tải dòng điện cao ở đầu ra.
• Sự ổn định chỉ có thể xảy ra đối với chênh lệch đầu vào / đầu ra thấp. Có nghĩa là nguồn cung cấp đầu vào không được quá cao hơn điện áp đầu ra yêu cầu. Nếu không, điện trở tải có thể làm tiêu hao lượng điện năng lớn làm cho hệ thống rất kém hiệu quả.
• Hoạt động của diode Zener thường liên quan đến việc tạo ra tiếng ồn, có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến hiệu suất của các mạch nhạy cảm, chẳng hạn như thiết kế bộ khuếch đại hi-fi và các ứng dụng dễ bị tổn thương tương tự khác.

Sử dụng 'Diode Zener Khuếch đại'

Đây là phiên bản zener khuếch đại sử dụng BJT để tạo ra một zener biến đổi với khả năng xử lý công suất nâng cao.

Hãy tưởng tượng R1 và R2 có cùng giá trị, điều này sẽ tạo ra mức xu hướng đủ cho cơ sở BJT và cho phép BJT dẫn tối ưu. Vì yêu cầu điện áp chuyển tiếp của bộ phát cơ sở tối thiểu là 0,7V, BJT sẽ dẫn và ngắt bất kỳ giá trị nào trên 0,7V hoặc nhiều nhất là 1V tùy thuộc vào đặc tính cụ thể của BJT được sử dụng.

Vì vậy, đầu ra sẽ được ổn định ở khoảng 1 V. Công suất đầu ra từ 'zener biến trở khuếch đại' này sẽ phụ thuộc vào định mức công suất BJT và giá trị điện trở tải.

Tuy nhiên, giá trị này có thể dễ dàng thay đổi hoặc điều chỉnh đến một số mức mong muốn khác, chỉ đơn giản bằng cách thay đổi giá trị R2. Hoặc đơn giản hơn bằng cách thay R2 bằng một cái nồi. Phạm vi của cả Nồi R1 và R2 có thể nằm trong khoảng từ 1K đến 47K, để có được đầu ra biến đổi trơn tru từ 1V đến mức cung cấp (tối đa 24V). Để chính xác hơn, bạn có thể áp dụng công thức chia volatge sau:

Điện áp đầu ra = 0,65 (R1 + R2) / R2

Hạn chế của Bộ khuếch đại Zener

Tuy nhiên, một lần nữa, hạn chế của thiết kế này là độ tiêu tán cao, tăng tỷ lệ thuận khi chênh lệch đầu vào và đầu ra tăng lên.

Để đặt chính xác giá trị điện trở tải phụ thuộc vào dòng điện đầu ra và nguồn cung cấp đầu vào, các dữ liệu sau có thể được áp dụng một cách thích hợp.

Giả sử điện áp đầu ra yêu cầu là 5V, dòng điện yêu cầu là 20 mA và đầu vào nguồn cung cấp là 12 V. Khi đó, sử dụng định luật Ohms, chúng ta có:

Tải điện trở = (12 - 5) / 0,02 = 350 ohms

công suất = (12 - 5) x 0,02 = 0,14 watt hoặc đơn giản là 1/4 watt sẽ làm được.

Mạch điều chỉnh bóng bán dẫn dòng

Về cơ bản, bộ điều chỉnh nối tiếp còn được gọi là bóng bán dẫn nối tiếp là một điện trở thay đổi được tạo ra bằng cách sử dụng bóng bán dẫn mắc nối tiếp với một trong các đường cung cấp và tải.

Điện trở của bóng bán dẫn đối với dòng điện tự động điều chỉnh tùy thuộc vào tải đầu ra, sao cho điện áp đầu ra không đổi ở mức mong muốn.

Trong một mạch điều chỉnh nối tiếp, dòng điện đầu vào phải nhiều hơn một chút so với dòng điện đầu ra. Sự khác biệt nhỏ này là cường độ dòng điện duy nhất được sử dụng bởi mạch điều chỉnh của riêng nó.

Ưu điểm của bộ điều chỉnh dòng

Ưu điểm chính của mạch điều chỉnh nối tiếp so với mạch điều chỉnh kiểu shunt là hiệu quả của nó tốt hơn.

Điều này dẫn đến sự tiêu tán điện năng và lãng phí do nhiệt tối thiểu. Vì ưu điểm tuyệt vời này, bộ điều chỉnh bóng bán dẫn nối tiếp rất phổ biến trong các ứng dụng điều chỉnh điện áp công suất cao.

Tuy nhiên, điều này có thể tránh được khi yêu cầu điện năng rất thấp, hoặc nơi hiệu suất và sự sinh nhiệt không nằm trong những vấn đề quan trọng.

Về cơ bản, một bộ điều chỉnh loạt có thể đơn giản kết hợp một bộ điều chỉnh shunt zener, tải một mạch đệm theo bộ phát, như đã chỉ ra ở trên.

Bạn có thể tìm thấy mức tăng điện áp thống nhất bất cứ khi nào sử dụng giai đoạn theo dõi bộ phát. Điều này có nghĩa là khi một đầu vào ổn định được áp dụng cho đế của nó, nói chung chúng ta cũng sẽ đạt được một đầu ra ổn định từ bộ phát.

Bởi vì chúng tôi có thể nhận được mức tăng hiện tại cao hơn từ bộ theo bộ phát, dòng điện đầu ra có thể được mong đợi cao hơn nhiều so với dòng điện cơ bản được áp dụng.

Do đó, ngay cả khi dòng cơ bản là khoảng 1 hoặc 2 mA trong giai đoạn zener shunt, cũng trở thành mức tiêu thụ dòng tĩnh của thiết kế, thì dòng ra 100 mA vẫn có thể có sẵn ở đầu ra.

Dòng điện đầu vào được cộng với dòng điện đầu ra cùng với 1 hoặc 2 mA được sử dụng bởi bộ ổn định zener, và vì lý do đó mà hiệu quả đạt được đạt đến mức vượt trội.

Cho rằng, nguồn cung cấp đầu vào cho mạch đủ định mức để đạt được điện áp đầu ra mong đợi, đầu ra có thể thực tế không phụ thuộc vào mức cung cấp đầu vào, vì điều này được điều chỉnh trực tiếp bởi điện thế cơ bản của Tr1.

Đi-ốt zener và tụ điện tách ra phát triển một điện áp hoàn toàn sạch ở chân của bóng bán dẫn, được tái tạo ở đầu ra tạo ra một điện áp hầu như không có tiếng ồn.

Điều này cho phép loại mạch này có khả năng cung cấp đầu ra với độ nhiễu và nhiễu thấp đáng ngạc nhiên mà không bao gồm các tụ điện làm mịn lớn và với phạm vi dòng điện có thể cao đến 1 amp hoặc hơn.

Đối với mức điện áp đầu ra có liên quan, mức này có thể không chính xác bằng điện áp zener được kết nối. Điều này là do tồn tại một sự sụt giảm điện áp khoảng 0,65 vôn giữa các đạo trình gốc và cực phát của bóng bán dẫn.

Do đó, sự sụt giảm này cần phải được trừ khỏi giá trị điện áp zener để có thể đạt được điện áp đầu ra tối thiểu của mạch.

Có nghĩa là nếu giá trị zener là 12,7V, thì đầu ra tại bộ phát của bóng bán dẫn có thể là khoảng 12 V, hoặc ngược lại, nếu điện áp đầu ra mong muốn là 12 V, thì volatge zener phải được chọn là 12,7 V.

Quy định của mạch điều chỉnh loạt này sẽ không bao giờ giống với quy định của mạch zener, bởi vì đơn giản là bộ theo bộ phát không thể sở hữu trở kháng đầu ra bằng không.

Và điện áp giảm qua giai đoạn phải tăng lên một chút để đáp ứng với tăng dòng điện đầu ra.

Mặt khác, điều chỉnh tốt có thể được mong đợi khi dòng zener nhân với độ lợi hiện tại của bóng bán dẫn đạt tối thiểu 100 lần so với dòng ra cao nhất dự kiến.

Bộ điều chỉnh dòng điện cao sử dụng bóng bán dẫn Darlington

Để đạt được điều này một cách chính xác, điều này thường ngụ ý rằng một vài bóng bán dẫn, có thể là 2 hoặc 3 nên được sử dụng để chúng ta có thể đạt được độ lợi thỏa đáng ở đầu ra.

Một mạch hai bóng bán dẫn cơ bản áp dụng một người theo dõi emitter Cặp Darlington được chỉ ra trong các hình dưới đây cho thấy kỹ thuật áp dụng 3 BJT trong cấu hình Darlington, bộ theo emitter.

Quan sát thấy rằng, bằng cách kết hợp một cặp bóng bán dẫn dẫn đến giảm điện áp cao hơn ở đầu ra khoảng 1,3 vôn, thông qua đế của bóng bán dẫn thứ nhất đến đầu ra.

Điều này là do thực tế là khoảng 0,65 vôn được loại bỏ trên mỗi bóng bán dẫn. Nếu xem xét mạch ba bóng bán dẫn, điều này có thể có nghĩa là điện áp giảm xuống dưới 2 vôn một chút trên đế của bóng bán dẫn thứ nhất và đầu ra, v.v.

Bộ điều chỉnh điện áp máy phát chung với phản hồi tiêu cực

Một cấu hình đẹp đôi khi được nhìn thấy trong các thiết kế cụ thể có một vài bộ khuếch đại phát chung , có phản hồi tiêu cực ròng 100%.

Thiết lập này được minh họa trong Hình sau.

Mặc dù thực tế là các giai đoạn phát thông thường thường có mức tăng điện áp đáng kể, nhưng đây có thể không phải là tình huống trong trường hợp này.

Đó là do phản hồi âm 100% được đặt trên bộ thu bóng bán dẫn đầu ra và bộ phát của bóng bán dẫn điều khiển. Điều này tạo điều kiện cho bộ khuếch đại đạt được sự thống nhất chính xác.

Ưu điểm của Bộ điều chỉnh phát điện chung với phản hồi

Cấu hình này hoạt động tốt hơn so với Darlington Pair bộ điều chỉnh dựa trên bộ phát tín hiệu do điện áp giảm của nó trên các thiết bị đầu cuối đầu vào / đầu ra.

Điện áp giảm đạt được từ các thiết kế này chỉ khoảng 0,65 volt, góp phần mang lại hiệu suất cao hơn và cho phép mạch hoạt động hiệu quả bất kể điện áp đầu vào chưa ổn định có cao hơn điện áp đầu ra dự kiến ​​hay không chỉ vài trăm milivôn.

Bộ loại bỏ pin sử dụng mạch điều chỉnh dòng

Mạch khử pin được chỉ ra là một minh họa chức năng của thiết kế được xây dựng bằng bộ điều chỉnh loạt cơ bản.

Mô hình được phát triển cho tất cả các ứng dụng làm việc với 9 volt DC với dòng điện tối đa không quá 100 mA. Nó không thích hợp cho các thiết bị yêu cầu lượng dòng điện tương đối cao hơn.

T1 là một 12 -0 - 12 là máy biến áp 100 mA trong đó cung cấp cách ly bảo vệ cách ly và giảm điện áp, trong khi cuộn dây thứ cấp được khai thác trung tâm của nó vận hành một bộ chỉnh lưu kéo cơ bản với một tụ lọc.

Khi không tải, đầu ra sẽ ở khoảng 18 volt DC, có thể giảm xuống khoảng 12 volt khi đầy tải.

Mạch hoạt động giống như một bộ ổn áp thực sự là một thiết kế kiểu nối tiếp cơ bản kết hợp R1, D3 và C2 để có được đầu ra danh định 10 V được điều chỉnh. Dòng zener dao động trong khoảng 8 mA khi không tải và xuống khoảng 3 mA khi đầy tải. Kết quả là sự tiêu tán được tạo ra từ R1 và D3 là tối thiểu.

Một bộ phát tín hiệu cặp Darlington được hình thành bởi TR1 và TR2 có thể được cấu hình như bộ khuếch đại đệm đầu ra mang lại mức tăng hiện tại khoảng 30.000 ở đầu ra đầy đủ, trong khi mức tăng tối thiểu là 10.000.

Ở mức khuếch đại này, thiết bị hoạt động bằng cách sử dụng 3 mA dưới dòng điện đầy tải và mức tăng tối thiểu i hầu như không có độ lệch trong sụt áp trên bộ khuếch đại ngay cả khi dòng tải dao động.

Điện áp thực giảm từ bộ khuếch đại đầu ra là khoảng 1,3 volt và với đầu vào 10 volt vừa phải, điều này cung cấp đầu ra khoảng 8,7 volt.

Con số này trông gần như bằng 9 V được chỉ định, vì thực tế là ngay cả pin 9 volt thực cũng có thể hiển thị các biến thể từ 9,5 V đến 7,5 V trong thời gian hoạt động của nó.

Thêm giới hạn hiện tại vào bộ điều chỉnh chuỗi

Đối với các bộ điều chỉnh được giải thích ở trên, điều quan trọng là phải thêm bảo vệ ngắn mạch đầu ra.

Điều này có thể cần thiết để thiết kế có thể cung cấp một quy định tốt cùng với trở kháng đầu ra thấp. Vì nguồn cung cấp có trở kháng rất thấp nên dòng điện đầu ra rất cao có thể đi qua trong trường hợp ngẫu nhiên ngắn mạch đầu ra.

Điều này có thể khiến bóng bán dẫn đầu ra cùng với một số bộ phận khác bị cháy ngay lập tức. Một cầu chì điển hình có thể không cung cấp đủ khả năng bảo vệ vì tác hại có thể xảy ra nhanh chóng ngay cả trước khi cầu chì có thể phản ứng và thổi.

Cách dễ nhất để thực hiện điều này có lẽ bằng cách thêm một bộ giới hạn dòng điện vào mạch. Điều này liên quan đến mạch điện bổ sung mà không có bất kỳ tác động trực tiếp nào đến hiệu suất của thiết kế trong điều kiện làm việc bình thường.

Tuy nhiên, bộ giới hạn dòng điện có thể khiến điện áp đầu ra giảm nhanh chóng nếu tải được kết nối cố gắng tạo ra một lượng dòng điện đáng kể.

Trên thực tế, điện áp đầu ra giảm quá nhanh, đến nỗi mặc dù có một đoạn ngắn mạch đặt trên đầu ra, dòng điện có sẵn từ mạch nhiều hơn một chút so với định mức tối đa được chỉ định của nó.

Kết quả của mạch giới hạn dòng điện được chứng minh trong dữ liệu dưới đây hiển thị điện áp đầu ra và dòng điện liên quan đến trở kháng tải giảm dần, như đạt được từ thiết bị Bộ khử pin được đề xuất.

Các mạch giới hạn dòng điện hoạt động bằng cách chỉ sử dụng một vài phần tử R2 và Tr3. Phản ứng của nó thực sự nhanh đến mức nó chỉ đơn giản là loại bỏ tất cả các rủi ro có thể xảy ra về ngắn mạch ở đầu ra do đó cung cấp bảo vệ chống thất bại cho các thiết bị đầu ra. Hoạt động của giới hạn hiện tại có thể được hiểu như giải thích dưới đây.

R2 được mắc nối tiếp với đầu ra, làm cho điện áp phát triển trên R2 tỷ lệ với dòng điện đầu ra. Ở mức tiêu thụ đầu ra đạt 100 mA, điện áp được tạo ra trên R2 sẽ không đủ để kích hoạt trên Tr3, vì nó là bóng bán dẫn silicon yêu cầu điện thế tối thiểu là 0,65 V để BẬT.

Tuy nhiên, khi tải đầu ra vượt quá giới hạn 100 mA, nó tạo ra đủ tiềm năng trên T2 để chuyển ON Tr3 thành dẫn đầy đủ. Đến lượt mình, TR3 gây ra một số dòng fto chảy về phía Trl qua đường ray cung cấp âm qua tải.

Điều này dẫn đến giảm một số điện áp đầu ra. Nếu tải tăng hơn nữa dẫn đến sự gia tăng tương ứng về tiềm năng trên R2 tăng lên, buộc Tr3 phải BẬT mạnh hơn nữa.

Do đó, điều này cho phép dòng điện có lượng lớn hơn được dịch chuyển về phía Tr1 và dòng âm qua Tr3 và tải. Hành động này tiếp tục dẫn đến giảm điện áp tăng tương ứng của điện áp đầu ra.

Ngay cả trong trường hợp ngắn mạch đầu ra, Tr3 có thể sẽ bị sai lệch về dẫn điện, buộc điện áp đầu ra giảm xuống 0, đảm bảo rằng dòng điện đầu ra không bao giờ được phép vượt quá mốc 100 mA.

Nguồn điện băng ghế dự bị điều chỉnh có thể thay đổi

Nguồn điện ổn định điện áp biến đổi hoạt động với nguyên tắc tương tự như các loại bộ điều chỉnh điện áp cố định, nhưng chúng có tính năng điều khiển chiết áp tạo điều kiện cho đầu ra ổn định với dải điện áp thay đổi.

Các mạch này phù hợp nhất làm nguồn cung cấp điện cho băng ghế dự bị và nhà xưởng, mặc dù chúng cũng có thể được sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu các đầu vào có thể điều chỉnh khác nhau để phân tích. Đối với những công việc như vậy, chiết áp nguồn hoạt động giống như một điều khiển cài đặt trước có thể được sử dụng để điều chỉnh điện áp đầu ra của nguồn cung cấp đến các mức điện áp quy định mong muốn.

Hình trên cho thấy một ví dụ cổ điển về mạch điều chỉnh điện áp biến thiên sẽ cung cấp đầu ra ổn định liên tục từ 0 đến 12V.

Những đặc điểm chính

• Phạm vi dòng điện được giới hạn ở mức tối đa là 500 mA, mặc dù điều này có thể tăng lên mức cao hơn bằng cách nâng cấp thích hợp các bóng bán dẫn và máy biến áp.
• Thiết kế cung cấp khả năng điều chỉnh tiếng ồn và độ gợn sóng rất tốt, có thể nhỏ hơn 1 mV.
• Chênh lệch tối đa giữa nguồn cung cấp đầu vào và đầu ra được điều chỉnh không quá 0,3 V ngay cả khi tải đầu ra đầy đủ.
• Nguồn điện thay đổi được quy định có thể được sử dụng lý tưởng để kiểm tra hầu hết các loại dự án điện tử với nguồn cung cấp được quy định chất lượng cao.

Làm thế nào nó hoạt động

Trong thiết kế này, chúng ta có thể thấy một mạch phân chia tiềm năng bao gồm giữa tầng ổn định zener đầu ra và bộ khuếch đại đệm đầu vào. Bộ chia tiềm năng này được tạo bởi VR1 và R5. Điều này cho phép điều chỉnh cánh tay trượt của VR1 từ mức tối thiểu 1,4 vôn khi nó ở gần gốc của bản nhạc, lên đến mức zener 15 V khi nó ở điểm cao nhất trong phạm vi điều chỉnh của nó.

Tồn tại khoảng 2 volt giảm trên giai đoạn đệm đầu ra, cho phép phạm vi điện áp đầu ra từ 0 V đến khoảng 13 V. Phải nói rằng, phạm vi điện áp trên dễ bị dung sai một phần, như dung sai 5% trên điện áp zener. Do đó, điện áp đầu ra tối ưu có thể là bóng cao hơn 12 volt.

Một số loại hiệu quả mạch bảo vệ quá tải có thể rất quan trọng đối với bất kỳ nguồn điện dự phòng nào. Điều này có thể là cần thiết vì đầu ra có thể dễ bị quá tải ngẫu nhiên và ngắn mạch.

Chúng tôi sử dụng một giới hạn dòng điện khá đơn giản trong thiết kế hiện tại, được xác định bởi Trl và các phần tử liên kết của nó. Khi thiết bị được làm việc với điều kiện bình thường, điện áp được tạo ra trên R1, được mắc nối tiếp với đầu ra của nguồn cung cấp, là quá ít để kích hoạt Trl dẫn điện.

Trong trường hợp này, mạch hoạt động bình thường, bên cạnh một sự sụt giảm điện áp nhỏ do R1 tạo ra. Điều này hầu như không ảnh hưởng đến hiệu quả điều tiết của đơn vị.

Điều này là do, giai đoạn R1 đến trước mạch điều chỉnh. Trong trường hợp quá tải, điện thế gây ra trên R1 tăng lên đến khoảng 0,65 vôn, điều này buộc Tr1 phải BẬT, do dòng điện cơ bản thu được từ chênh lệch tiềm năng được tạo ra trên điện trở R2.

Điều này làm cho R3 và Tr 1 hút một lượng đáng kể chất chữa cháy, làm cho điện áp trên R4 tăng lên đáng kể và điện áp đầu ra bị giảm.

Hành động này ngay lập tức hạn chế dòng điện đầu ra ở mức tối đa 550 đến 600 mA mặc dù có ngắn mạch trên đầu ra.

Vì tính năng giới hạn dòng điện hạn chế điện áp đầu ra thực tế là 0 V.

R6 được thiết kế giống như một điện trở tải về cơ bản ngăn dòng ra quá thấp và bộ khuếch đại đệm không thể hoạt động bình thường. C3 cho phép thiết bị đạt được phản ứng thoáng qua tuyệt vời.

Hạn chế

Cũng giống như bất kỳ bộ điều chỉnh tuyến tính điển hình nào, công suất tiêu tán trong Tr4 được xác định bởi điện áp và dòng điện đầu ra và ở mức tối đa với nồi được điều chỉnh cho điện áp đầu ra thấp hơn và tải đầu ra cao hơn.

Trong trường hợp nghiêm trọng nhất, có thể có 20 V cảm ứng qua Tr4, gây ra dòng điện khoảng 600 mA chạy qua nó. Điều này dẫn đến sự tiêu tán công suất khoảng 12 watt trong bóng bán dẫn.

Để có thể chịu được điều này trong thời gian dài, thiết bị phải được lắp đặt trên một bộ tản nhiệt khá lớn. VR1 có thể được cài đặt với một núm điều khiển lớn, hỗ trợ một thang đo được hiệu chỉnh hiển thị các dấu điện áp đầu ra.

Danh sách các bộ phận

• Điện trở. (Tất cả 1/3 watt 5%).
• R1 1,2 ôm
• R2 100 ohms
• R3 15 ôm
• R4 1k
• R5 470 ohms
• R6 10k
• VR1 4,7k carbon tuyến tính
• Tụ điện
• C1 2200 µF 40V
• C2 100 µF 25V
• C3 330 nF
• Chất bán dẫn
• Tr1 BC108
• Tr2 BC107
• Tr3 BFY51
• Tr4 TIP33A
• DI đến D4 1N4002 (4 tắt)
• D5 BZY88C15V (15 volt, 400 mW zener)
• Máy biến áp
• Nguồn điện chính tiêu chuẩn T1, 17 hoặc 18 volt, 1 amp
• thứ hai
• Công tắc điện
• S1 D.P.S.T. nguồn điện quay hoặc loại chuyển đổi
• Điều khoản khác
• Vỏ, ổ cắm đầu ra, bảng mạch, dây dẫn nguồn, dây điện,
• hàn v.v.

Làm thế nào để ngăn chặn quá nhiệt bóng bán dẫn ở mức chênh lệch đầu vào / đầu ra cao hơn

Các bộ điều chỉnh loại bóng bán dẫn thông qua như đã giải thích ở trên thường gặp phải tình huống trải qua tiêu tán cực cao xuất hiện từ bóng bán dẫn bộ điều chỉnh nối tiếp bất cứ khi nào điện áp đầu ra thấp hơn nhiều so với nguồn cung cấp đầu vào ..

Mỗi khi dòng điện đầu ra cao được điều khiển ở điện áp thấp (TTL), điều quan trọng có thể là sử dụng quạt làm mát trên bộ tản nhiệt. Có thể một minh họa nghiêm trọng có thể là tình huống của một đơn vị nguồn được chỉ định cung cấp từ 5 ampe đến 5 và 50 vôn.

Loại thiết bị này thông thường có thể có nguồn cung cấp không được kiểm soát 60 volt. Hãy tưởng tượng thiết bị cụ thể này là nguồn mạch TTL trong toàn bộ dòng điện định mức của nó. Phần tử loạt trong mạch sẽ phải tiêu tán 275 watt trong trường hợp này!

Chi phí cung cấp đủ làm mát dường như chỉ được thực hiện bằng giá của bóng bán dẫn nối tiếp. Trong trường hợp điện áp giảm trên bóng bán dẫn điều chỉnh có thể được giới hạn ở 5,5 vôn, mà không phụ thuộc vào điện áp đầu ra ưu tiên, thì sự tiêu tán có thể giảm đáng kể trong hình minh họa trên, giá trị này có thể là 10% giá trị ban đầu của nó.

Điều này có thể được thực hiện bằng cách sử dụng ba bộ phận bán dẫn và một vài điện trở (hình 1). Đây là cách hoạt động chính xác của điều này: thyristor Thy được phép dẫn điện bình thường qua R1.

Tuy nhiên, một khi điện áp giảm trên T2 - bộ điều chỉnh nối tiếp vượt quá 5,5 vôn, T1 bắt đầu dẫn điện, dẫn đến việc thyristor `` mở '' ở điểm cắt 0 tiếp theo của đầu ra chỉnh lưu cầu.

Trình tự làm việc cụ thể này liên tục kiểm soát điện tích nạp qua C1 - tụ lọc - để nguồn cung cấp không được kiểm soát được cố định ở 5,5 vôn trên điện áp đầu ra được điều chỉnh. Giá trị điện trở cần thiết cho R1 được xác định như sau:

R1 = 1,4 x Vsec - (Vmin + 5) / 50 (kết quả sẽ là k Ohm)

trong đó Vsec biểu thị điện áp RMS thứ cấp của máy biến áp và Vmin biểu thị giá trị nhỏ nhất của đầu ra được điều chỉnh.

Thyristor phải có đủ năng lực để chịu được dòng điện gợn đỉnh và điện áp hoạt động của nó phải tối thiểu là 1,5 Vsec. Bóng bán dẫn bộ điều chỉnh loạt phải được chỉ định để hỗ trợ dòng điện đầu ra cao nhất, Imax, và phải được gắn trên một bộ tản nhiệt nơi nó có thể tiêu tán 5,5 x Isec watt.

Phần kết luận

Trong bài đăng này, chúng ta đã học cách xây dựng mạch điều chỉnh điện áp tuyến tính đơn giản bằng cách sử dụng transistor mắc nối tiếp và diode zener. Bộ nguồn ổn định tuyến tính cung cấp cho chúng tôi các tùy chọn khá dễ dàng để tạo ra các đầu ra ổn định cố định bằng cách sử dụng số lượng linh kiện tối thiểu.

Trong các thiết kế như vậy, về cơ bản một bóng bán dẫn NPN được cấu hình nối tiếp với dòng cung cấp đầu vào tích cực ở chế độ phát chung. Đầu ra ổn định thu được qua bộ phát của bóng bán dẫn và đường cung cấp âm.

Đế của bóng bán dẫn được cấu hình với một mạch kẹp zener hoặc một bộ chia điện áp có thể điều chỉnh để đảm bảo rằng điện áp phía phát của bóng bán dẫn sao chép chặt chẽ điện thế cơ sở ở đầu ra của bóng bán dẫn.

Nếu tải là tải có dòng điện cao, bóng bán dẫn điều chỉnh điện áp cho tải bằng cách làm tăng điện trở của nó và do đó đảm bảo rằng điện áp cho tải không vượt quá giá trị cố định được chỉ định như được thiết lập bởi cấu hình cơ sở của nó.