Spannungsreglerschaltungen mit Transistor und Zenerdiode

In diesem Artikel werden wir ausführlich diskutieren, wie kundenspezifische transistorisierte Spannungsreglerschaltungen in festen und auch variablen Modi hergestellt werden können.

Alle linearen Stromversorgungskreise, die zur Erzeugung eines stabilisierten, konstante Spannung und der Stromausgang enthält grundsätzlich Transistor- und Zenerdiodenstufen, um die erforderlichen geregelten Ausgänge zu erhalten.

Diese Schaltungen, die diskrete Teile verwenden, können in Form einer permanent festen oder konstanten Spannung oder einer stabilisierten einstellbaren Ausgangsspannung vorliegen.

Einfachster Spannungsregler

Der wahrscheinlich einfachste Typ eines Spannungsreglers ist der Zener-Shunt-Stabilisator, bei dem eine Basis-Zenerdiode für die Regelung verwendet wird, wie in der folgenden Abbildung dargestellt.

Die Zenerdioden haben eine Spannung, die der beabsichtigten Ausgangsspannung entspricht und eng mit dem gewünschten Ausgangswert übereinstimmen kann.

Solange die Versorgungsspannung unter dem Nennwert der Zenerspannung liegt, weist sie einen maximalen Widerstand im Bereich von vielen Megaohm auf, so dass die Versorgung ohne Einschränkungen durchgelassen werden kann.

In dem Moment, in dem die Versorgungsspannung über den Nennwert der 'Zenerspannung' ansteigt, löst sie jedoch einen signifikanten Abfall ihres Widerstands aus, wodurch die Überspannung durch sie auf Masse geleitet wird, bis die Versorgung abfällt oder den Zenerspannungspegel erreicht.

Aufgrund dieses plötzlichen Nebenschlusses fällt die Versorgungsspannung ab und erreicht den Zenerwert, wodurch der Zenerwiderstand wieder ansteigt. Der Zyklus wird dann schnell fortgesetzt, um sicherzustellen, dass die Versorgung auf dem Zener-Nennwert stabilisiert bleibt und diesen Wert niemals überschreiten darf.

Um die obige Stabilisierung zu erhalten, muss die Eingangsversorgung etwas höher sein als die erforderliche stabilisierte Ausgangsspannung.

Die Überspannung über dem Zenerwert bewirkt, dass die internen Lawineneigenschaften des Zener ausgelöst werden, was einen sofortigen Nebenschlusseffekt verursacht und die Versorgung abbricht, bis die Zenerbewertung erreicht ist.

Diese Aktion wird unendlich fortgesetzt und gewährleistet eine feste stabilisierte Ausgangsspannung, die der Zenerleistung entspricht.

Vorteile des Zenerspannungsstabilisators

Zenerdioden sind sehr praktisch, wenn eine Regelung mit niedrigem Strom und konstanter Spannung erforderlich ist.

Zenerdioden sind einfach zu konfigurieren und können unter allen Umständen verwendet werden, um eine einigermaßen genaue stabilisierte Ausgabe zu erhalten.

Es ist nur ein einziger Widerstand zum Konfigurieren einer Spannungsreglerstufe auf Basis einer Zenerdiode erforderlich und kann für die beabsichtigten Ergebnisse schnell zu jeder Schaltung hinzugefügt werden.

Nachteile von Zener-stabilisierten Reglern

Ein zenerstabilisiertes Netzteil ist zwar eine schnelle, einfache und effektive Methode, um eine stabilisierte Leistung zu erzielen, weist jedoch einige schwerwiegende Nachteile auf.

• Der Ausgangsstrom ist niedrig, was hohe Strombelastungen am Ausgang unterstützen kann.
• Die Stabilisierung kann nur bei geringen Eingangs- / Ausgangsunterschieden erfolgen. Das heißt, die Eingangsversorgung darf nicht zu hoch als die erforderliche Ausgangsspannung sein. Andernfalls kann der Lastwiderstand eine große Menge an Leistung verbrauchen, was das System sehr ineffizient macht.
• Der Betrieb von Zenerdioden ist im Allgemeinen mit der Erzeugung von Rauschen verbunden, das die Leistung empfindlicher Schaltungen, wie z. B. HiFi-Verstärkerdesigns und anderer ähnlicher anfälliger Anwendungen, kritisch beeinflussen kann.

Verwendung der 'Amplified Zener Diode'

Dies ist eine Version mit verstärktem Zener, bei der ein BJT zum Erstellen eines variablen Zener mit verbesserter Belastbarkeit verwendet wird.

Stellen wir uns vor, R1 und R2 haben den gleichen Wert. Dies würde einen ausreichenden Vorspannungspegel zur BJT-Basis erzeugen und dem BJT ein optimales Verhalten ermöglichen. Da die minimale Vorwärtsspannungsanforderung für den Basisemitter 0,7 V beträgt, leitet und überbrückt der BJT jeden Wert, der über 0,7 V oder höchstens 1 V liegt, abhängig von den spezifischen Eigenschaften des verwendeten BJT.

Der Ausgang wird also ungefähr auf 1 V stabilisiert. Die Ausgangsleistung dieses 'verstärkten variablen Zeners' hängt von der BJT-Nennleistung und dem Lastwiderstandswert ab.

Dieser Wert kann jedoch leicht geändert oder auf einen anderen gewünschten Wert eingestellt werden, indem einfach der R2-Wert geändert wird. Oder einfacher durch Ersetzen von R2 durch einen Topf. Der Bereich sowohl des R1- als auch des R2-Potis kann zwischen 1K und 47K liegen, um einen gleichmäßig variablen Ausgang von 1V bis zum Versorgungspegel (max. 24V) zu erhalten. Für mehr Genauigkeit können Sie die folgende Volatge-Teiler-Formel anwenden:

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

Nachteil des Zenerverstärkers

Wiederum ist der Nachteil dieser Konstruktion eine hohe Verlustleistung, die proportional zunimmt, wenn die Eingangs- und Ausgangsdifferenz zunimmt.

Um den Lastwiderstandswert in Abhängigkeit vom Ausgangsstrom und der Eingangsversorgung richtig einzustellen, können die folgenden Daten entsprechend angewendet werden.

Angenommen, die erforderliche Ausgangsspannung beträgt 5 V, der erforderliche Strom beträgt 20 mA und der Versorgungseingang beträgt 12 V. Dann haben wir nach dem Ohmschen Gesetz:

Lastwiderstand = (12 - 5) / 0,02 = 350 Ohm

Leistung = (12 - 5) x 0,02 = 0,14 Watt oder einfach 1/4 Watt reicht aus.

Serien-Transistorreglerschaltung

Im Wesentlichen ist ein Serienregler, der auch als Serienpass-Transistor bezeichnet wird, ein variabler Widerstand, der unter Verwendung eines Transistors erzeugt wird, der in Reihe mit einer der Versorgungsleitungen und der Last geschaltet ist.

Der Widerstand des Transistors gegen Strom wird abhängig von der Ausgangslast automatisch angepasst, so dass die Ausgangsspannung auf dem gewünschten Pegel konstant bleibt.

In einer Reihenreglerschaltung muss der Eingangsstrom etwas größer sein als der Ausgangsstrom. Dieser kleine Unterschied ist die einzige Stromstärke, die von der Reglerschaltung allein genutzt wird.

Vorteile des Serienreglers

Der Hauptvorteil einer Serienreglerschaltung gegenüber einem Shunt-Regler ist der bessere Wirkungsgrad.

Dies führt zu einer minimalen Verlustleistung und Verschwendung durch Wärme. Aufgrund dieses großen Vorteils sind Serientransistorregler in Hochleistungsspannungsregleranwendungen sehr beliebt.

Dies kann jedoch vermieden werden, wenn der Strombedarf sehr gering ist oder wenn Effizienz und Wärmeerzeugung nicht zu den kritischen Themen gehören.

Grundsätzlich könnte ein Serienregler einfach einen Zener-Shunt-Regler enthalten, der eine Emitterfolger-Pufferschaltung lädt, wie oben angegeben.

Sie können eine Spannungsverstärkung von Eins finden, wenn eine Emitterfolgerstufe verwendet wird. Dies bedeutet, wenn ein stabilisierter Eingang an seine Basis angelegt wird, erzielen wir im Allgemeinen auch einen stabilisierten Ausgang vom Emitter.

Da wir vom Emitterfolger eine höhere Stromverstärkung erhalten können, ist zu erwarten, dass der Ausgangsstrom im Vergleich zum angelegten Basisstrom viel höher ist.

Selbst wenn der Basisstrom in der Zener-Shunt-Stufe etwa 1 oder 2 mA beträgt, was auch zum Ruhestromverbrauch des Designs wird, könnte daher der Ausgangsstrom von 100 mA am Ausgang verfügbar gemacht werden.

Der Eingangsstrom wird zusammen mit 1 oder 2 mA, die vom Zenerstabilisator verwendet werden, zum Ausgangsstrom addiert, und aus diesem Grund erreicht der erzielte Wirkungsgrad ein hervorragendes Niveau.

Da die Eingangsversorgung der Schaltung ausreichend bemessen ist, um die erwartete Ausgangsspannung zu erreichen, kann der Ausgang praktisch unabhängig vom Eingangsversorgungspegel sein, da dieser direkt durch das Basispotential von Tr1 geregelt wird.

Die Zenerdiode und der Entkopplungskondensator entwickeln an der Basis des Transistors eine perfekt saubere Spannung, die am Ausgang repliziert wird und eine praktisch rauschfreie Spannung erzeugt.

Dies ermöglicht diese Art von Schaltungen mit der Fähigkeit, Ausgänge mit überraschend geringer Welligkeit und Rauschen zu liefern, ohne große Glättungskondensatoren einzuschließen, und mit einem Strombereich, der bis zu 1 Ampere oder sogar höher sein kann.

Der Ausgangsspannungspegel entspricht möglicherweise nicht genau der angeschlossenen Zenerspannung. Dies liegt daran, dass zwischen der Basis- und der Emitterleitung des Transistors ein Spannungsabfall von ungefähr 0,65 Volt besteht.

Dieser Abfall muss folglich vom Zenerspannungswert abgezogen werden, um die minimale Ausgangsspannung der Schaltung erreichen zu können.

Das heißt, wenn der Zenerwert 12,7 V beträgt, kann der Ausgang am Emitter des Transistors etwa 12 V betragen. Wenn umgekehrt die gewünschte Ausgangsspannung 12 V beträgt, muss die Zenerspannung auf 12,7 V eingestellt werden.

Die Regelung dieser Serienreglerschaltung wird niemals mit der Regelung der Zenerschaltung identisch sein, da der Emitterfolger einfach keine Ausgangsimpedanz von Null besitzen kann.

Und der Spannungsabfall durch die Stufe muss als Reaktion auf den steigenden Ausgangsstrom geringfügig ansteigen.

Andererseits könnte eine gute Regelung erwartet werden, wenn der Zenerstrom multipliziert mit der Stromverstärkung des Transistors das 100-fache des erwarteten höchsten Ausgangsstroms erreicht.

Hochstrom-Serienregler mit Darlington-Transistoren

Um dies genau zu erreichen, bedeutet dies oft, dass einige Transistoren, möglicherweise 2 oder 3, verwendet werden sollten, damit wir am Ausgang eine zufriedenstellende Verstärkung erzielen können.

Eine grundlegende Zwei-Transistor-Schaltung, die eine Emitterfolger Das Darlington-Paar ist in den folgenden Figuren angegeben und zeigt die Technik des Aufbringens von 3 BJTs in einer Darlington-Emitterfolgerkonfiguration.

Beachten Sie, dass durch Einbau eines Transistorpaares ein höherer Spannungsabfall am Ausgang von ca. 1,3 Volt über die Basis des 1. Transistors zum Ausgang entsteht.

Dies liegt an der Tatsache, dass ungefähr 0,65 Volt von jedem der Transistoren abgeschabt werden. Wenn eine Drei-Transistor-Schaltung in Betracht gezogen wird, kann dies einen Spannungsabfall von etwas unter 2 Volt über der Basis des 1. Transistors und des Ausgangs usw. bedeuten.

Common Emitter Voltage Regulator mit negativer Rückkopplung

Eine schöne Konfiguration ist manchmal in bestimmten Designs mit ein paar zu sehen gemeinsame Emitterverstärker mit einem negativen Netto-Feedback von 100 Prozent.

Dieser Aufbau ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

Trotz der Tatsache, dass gemeinsame Emitterstufen normalerweise einen erheblichen Grad an Spannungsverstärkung aufweisen, ist dies in diesem Fall möglicherweise nicht der Fall.

Dies liegt an der 100% negativen Rückkopplung, die über den Ausgangstransistorkollektor und den Emitter des Treibertransistors gelegt wird. Dies erleichtert es dem Verstärker, eine Verstärkung von exakter Einheit zu erreichen.

Vorteile des Common Emitter Regulator mit Feedback

Diese Konfiguration funktioniert besser als a Darlington-Paar Regler auf Emitterfolgerbasis aufgrund ihres verringerten Spannungsabfalls an den Eingangs- / Ausgangsanschlüssen.

Der Spannungsabfall, der durch diese Konstruktionen erreicht wird, beträgt kaum etwa 0,65 Volt, was zu einem höheren Wirkungsgrad beiträgt und es der Schaltung ermöglicht, effektiv zu arbeiten, unabhängig davon, ob die nicht stabilisierte Eingangsspannung nur einige hundert Millivolt über der erwarteten Ausgangsspannung liegt oder nicht.

Batterieeliminator mit Serienreglerschaltung

Die angegebene Batterieentfernungsschaltung ist eine funktionale Darstellung eines Entwurfs, der unter Verwendung eines einfachen Serienreglers aufgebaut ist.

Das Modell wurde für alle Anwendungen entwickelt, die mit 9 Volt Gleichstrom und einem maximalen Strom von nicht mehr als 100 mA arbeiten. Es ist nicht für Geräte geeignet, die eine relativ höhere Strommenge benötigen.

T1 ist a 12-0-12 war ein 100-mA-Transformator die eine isolierte Schutzisolation und eine Spannungsabsenkung liefert, während ihre mittig abgegriffene Sekundärwicklung einen einfachen Gegentaktgleichrichter mit einem Filterkondensator betreibt.

Ohne Last liegt der Ausgang bei etwa 18 Volt Gleichstrom, der bei Volllast auf etwa 12 Volt abfallen kann.

Die Schaltung, die wie ein Spannungsstabilisator arbeitet, ist eine grundlegende Serienkonstruktion mit R1, D3 und C2, um einen geregelten 10-V-Nennausgang zu erhalten. Der Zenerstrom reicht ohne Last durch ungefähr 8 mA und bei Volllast bis zu ungefähr 3 mA. Die daraus resultierende Verlustleistung ist minimal.

Ein durch TR1 und TR2 gebildeter Darlington-Paar-Emitterfolger ist so konfiguriert, dass der Ausgangspufferverstärker bei voller Leistung eine Stromverstärkung von etwa 30.000 liefert, während die minimale Verstärkung 10.000 beträgt.

Bei diesem Verstärkungspegel arbeitet das Gerät mit 3 mA unter Volllaststrom, und eine minimale Verstärkung i zeigt fast keine Abweichung im Spannungsabfall über dem Verstärker, selbst wenn der Laststrom schwankt.

Der reale Spannungsabfall vom Ausgangsverstärker beträgt ungefähr 1,3 Volt, und bei einem moderaten 10-Volt-Eingang bietet dies einen Ausgang von ungefähr 8,7 Volt.

Dies entspricht fast den angegebenen 9 V, wenn man bedenkt, dass selbst die echte 9-Volt-Batterie während ihrer Betriebsdauer Schwankungen von 9,5 V bis 7,5 V aufweisen kann.

Hinzufügen einer Strombegrenzung zu einem Serienregler

Für die oben erläuterten Regler wird es normalerweise wichtig, einen Ausgangskurzschlussschutz hinzuzufügen.

Dies kann erforderlich sein, damit das Design eine gute Regelung zusammen mit einer niedrigen Ausgangsimpedanz liefern kann. Da die Versorgungsquelle eine sehr niedrige Impedanz hat, kann bei einem versehentlichen Ausgangskurzschluss ein sehr hoher Ausgangsstrom fließen.

Dies kann dazu führen, dass der Ausgangstransistor zusammen mit einigen anderen Teilen sofort verbrannt wird. Eine typische Sicherung bietet möglicherweise keinen ausreichenden Schutz, da der Schaden wahrscheinlich schnell auftreten würde, noch bevor die Sicherung möglicherweise reagieren und durchbrennen könnte.

Der einfachste Weg, dies zu implementieren, besteht möglicherweise darin, der Schaltung einen Strombegrenzer hinzuzufügen. Dies beinhaltet zusätzliche Schaltkreise ohne direkten Einfluss auf die Leistung des Entwurfs unter normalen Arbeitsbedingungen.

Der Strombegrenzer kann jedoch dazu führen, dass die Ausgangsspannung schnell abfällt, wenn die angeschlossene Last versucht, erhebliche Strommengen zu ziehen.

Tatsächlich sinkt die Ausgangsspannung so schnell, dass trotz eines Kurzschlusses am Ausgang der von der Schaltung verfügbare Strom etwas höher ist als die angegebene maximale Nennleistung.

Das Ergebnis einer Strombegrenzungsschaltung ist in den folgenden Daten belegt, in denen die Ausgangsspannung und der Ausgangsstrom im Hinblick auf eine progressiv abnehmende Lastimpedanz angezeigt werden, wie dies mit der vorgeschlagenen Batterieeliminatoreinheit erreicht wird.

Das Strombegrenzungsschaltung funktioniert mit nur ein paar Elementen R2 und Tr3. Die Reaktion ist tatsächlich so schnell, dass einfach alle möglichen Kurzschlussrisiken am Ausgang beseitigt werden und die Ausgabegeräte einen ausfallsicheren Schutz erhalten. Die Funktionsweise der Strombegrenzung kann wie nachstehend erläutert verstanden werden.

R2 ist in Reihe mit dem Ausgang geschaltet, wodurch die an R2 entwickelte Spannung proportional zum Ausgangsstrom ist. Bei einem Ausgangsverbrauch von 100 mA reicht die an R2 erzeugte Spannung nicht aus, um Tr3 auszulösen, da es sich um einen Siliziumtransistor handelt, der zum Einschalten ein Mindestpotential von 0,65 V benötigt.

Wenn jedoch die Ausgangslast die 100-mA-Grenze überschreitet, erzeugt sie über T2 genügend Potential, um Tr3 angemessen in Leitung zu schalten. TR3 bewirkt wiederum, dass ein gewisser Strom f über die negative Versorgungsschiene durch die Last in Richtung Trl fließt.

Dies führt zu einer gewissen Verringerung der Ausgangsspannung. Wenn die Last weiter ansteigt, steigt das Potential über R2 proportional an, wodurch Tr3 gezwungen wird, noch härter einzuschalten.

Dies ermöglicht folglich, dass höhere Strommengen in Richtung Tr1 und der negativen Leitung durch Tr3 und die Last verschoben werden. Diese Aktion führt ferner zu einem proportional ansteigenden Spannungsabfall der Ausgangsspannung.

Selbst im Falle eines Ausgangskurzschlusses wird Tr3 wahrscheinlich stark in die Leitung vorgespannt, wodurch die Ausgangsspannung auf Null abfällt und sichergestellt wird, dass der Ausgangsstrom niemals die 100-mA-Marke überschreitet.

Variable geregelte Tischstromversorgung

Spannungsversorgte Netzteile mit variabler Spannung arbeiten mit einem ähnlichen Prinzip wie die Typen von Festspannungsreglern, aber sie verfügen über a Potentiometersteuerung Dies ermöglicht einen stabilisierten Ausgang mit einem variablen Spannungsbereich.

Diese Schaltungen eignen sich am besten als Tisch- und Werkstattstromversorgungen, können jedoch auch in Anwendungen verwendet werden, die unterschiedliche einstellbare Eingaben für die Analyse erfordern. Für solche Arbeiten wirkt das Netzteilpotentiometer wie eine voreingestellte Steuerung, mit der die Ausgangsspannung der Versorgung auf die gewünschten geregelten Spannungspegel eingestellt werden kann.

Die obige Abbildung zeigt ein klassisches Beispiel einer variablen Spannungsreglerschaltung, die einen stufenlosen stabilisierten Ausgang von 0 bis 12 V liefert.

Haupteigenschaften

• Der Strombereich ist auf maximal 500 mA begrenzt, kann jedoch durch geeignete Aufrüstung der Transistoren und des Transformators auf höhere Werte erhöht werden.
• Das Design bietet eine sehr gute Geräusch- und Welligkeitsregelung, die unter 1 mV liegen kann.
• Die maximale Differenz zwischen der Eingangsversorgung und dem geregelten Ausgang beträgt auch bei voller Ausgangsbelastung nicht mehr als 0,3 V.
• Das geregelte variable Netzteil kann ideal zum Testen fast aller Arten von elektronischen Projekten verwendet werden, bei denen hochwertige geregelte Netzteile erforderlich sind.

Wie es funktioniert

In diesem Design sehen wir eine Potentialteilerschaltung, die zwischen der Ausgangs-Zener-Stabilisatorstufe und dem Eingangspufferverstärker enthalten ist. Dieser potentielle Teiler wird von VR1 und R5 erzeugt. Auf diese Weise kann der Schiebearm des VR1 von mindestens 1,4 Volt in der Nähe der Basis seiner Spur bis zu einem Zenerpegel von bis zu 15 V eingestellt werden, während er sich am höchsten Punkt seines Einstellbereichs befindet.

Über die Ausgangspufferstufe fallen ungefähr 2 Volt an, was einen Ausgangsspannungsbereich von 0 V bis ungefähr 13 V ermöglicht. Allerdings ist der obere Spannungsbereich anfällig für Teiletoleranzen wie die 5% -Toleranz gegenüber der Zenerspannung. Daher kann die optimale Ausgangsspannung einen Schatten höher als 12 Volt sein.

Ein paar Arten von effizienten Überlastschutzschaltung kann für jede Tischstromversorgung sehr wichtig sein. Dies kann wichtig sein, da der Ausgang anfällig für zufällige Überlastungen und Kurzschlüsse sein kann.

Wir verwenden im vorliegenden Entwurf eine ziemlich einfache Strombegrenzung, die durch Trl und seine verknüpften Elemente bestimmt wird. Wenn das Gerät unter normalen Bedingungen betrieben wird, ist die an R1 erzeugte Spannung, die in Reihe mit dem Versorgungsausgang geschaltet ist, zu gering, um Trl in die Leitung zu bringen.

In diesem Szenario funktioniert die Schaltung normal, abgesehen von einem kleinen Spannungsabfall, der durch R1 erzeugt wird. Dies hat kaum Auswirkungen auf die Regulierungseffizienz des Geräts.

Dies liegt daran, dass die R1-Stufe vor der Reglerschaltung steht. Im Falle einer Überlastsituation schießt das an R1 induzierte Potential auf etwa 0,65 Volt, was Tr1 aufgrund des Basisstroms, der aus der über den Widerstand R2 erzeugten Potentialdifferenz gewonnen wird, zum Einschalten zwingt.

Dies bewirkt, dass R3 und Tr1 eine signifikante Menge an Strom ziehen, wodurch der Spannungsabfall über R4 wesentlich ansteigt und die Ausgangsspannung verringert wird.

Diese Aktion begrenzt den Ausgangsstrom trotz des Kurzschlusses am Ausgang sofort auf maximal 550 bis 600 mA.

Da die Strombegrenzungsfunktion die Ausgangsspannung auf praktisch 0 V begrenzt.

R6 ist wie ein Lastwiderstand aufgebaut, der grundsätzlich verhindert, dass der Ausgangsstrom zu niedrig wird und der Pufferverstärker nicht normal arbeiten kann. Mit C3 kann das Gerät ein hervorragendes Einschwingverhalten erzielen.

Nachteile

Wie bei jedem typischen Linearregler wird die Verlustleistung in Tr4 durch die Ausgangsspannung und den Ausgangsstrom bestimmt und ist maximal, wobei der Poti auf niedrigere Ausgangsspannungen und höhere Ausgangslasten eingestellt ist.

In den schwersten Fällen können möglicherweise 20 V über Tr4 induziert werden, wodurch ein Strom von etwa 600 mA durch Tr4 fließt. Dies führt zu einer Verlustleistung von ca. 12 Watt im Transistor.

Um dies über lange Zeiträume tolerieren zu können, muss das Gerät auf einem ziemlich großen Kühlkörper installiert werden. VR1 könnte mit einem großen Steuerknopf installiert werden, der eine kalibrierte Skala ermöglicht, die die Markierungen der Ausgangsspannung anzeigt.

Liste der Einzelteile

• Widerstände. (Alle 1/3 Watt 5%).
• R1 1,2 Ohm
• R2 100 Ohm
• R3 15 Ohm
• R4 1k
• R5 470 Ohm
• R6 10k
• VR1 4,7 k linearer Kohlenstoff
• Kondensatoren
• C1 2200 µF 40V
• C2 100 uF 25V
• C3 330 nF
• Halbleiter
• Tr1 BC108
• Tr2 BC107
• Tr3 BFY51
• Tr4 TIP33A
• DI bis D4 1N4002 (4 aus)
• D5 BZY88C15V (15 Volt, 400 mW Zener)
• Transformator
• T1 Standard Netz primär, 17 oder 18 Volt, 1 Ampere
• sekundär
• Schalter
• S1 D.P.S.T. Drehnetz- oder Umschalttyp
• Verschiedenes
• Gehäuse, Ausgangsbuchsen, Leiterplatte, Netzkabel, Kabel,
• löten usw.

So stoppen Sie die Überhitzung des Transistors bei höheren Eingangs- / Ausgangsdifferenzen

Die Pass-Transistor-Regler, wie oben erläutert, stoßen normalerweise auf die Situation einer extrem hohen Verlustleistung, die vom Serienregler-Transistor auftritt, wenn die Ausgangsspannung viel niedriger als die Eingangsversorgung ist.

Jedes Mal, wenn ein hoher Ausgangsstrom mit niedriger Spannung (TTL) betrieben wird, kann es möglicherweise entscheidend sein, einen Lüfter am Kühlkörper zu verwenden. Möglicherweise ist das Szenario einer Quelleneinheit, die 5 Ampere bis 5 und 50 Volt liefert, eine schwerwiegende Illustration.

Dieser Gerätetyp kann normalerweise eine ungeregelte 60-Volt-Versorgung haben. Stellen Sie sich vor, dieses spezielle Gerät soll TTL-Schaltkreise in seinem gesamten Nennstrom versorgen. Das Serienelement in der Schaltung muss in dieser Situation 275 Watt abführen!

Die Kosten für die Bereitstellung einer ausreichenden Kühlung scheinen nur durch den Preis des Serientransistors realisiert zu werden. Falls der Spannungsabfall über dem Reglertransistor möglicherweise auf 5,5 Volt begrenzt sein könnte, ohne von der bevorzugten Ausgangsspannung abhängig zu sein, könnte die Verlustleistung in der obigen Abbildung wesentlich verringert werden, dies kann 10% seines Anfangswertes sein.

Dies könnte durch die Verwendung von drei Halbleiterteilen und einigen Widerständen erreicht werden (Abbildung 1). So funktioniert das genau: Thyristor Thy darf über R1 normal leitend sein.

Sobald jedoch der Spannungsabfall über T2 - der Serienregler 5,5 Volt überschreitet - beginnt T1 zu leiten, was dazu führt, dass der Thyristor beim anschließenden Nulldurchgang des Brückengleichrichterausgangs 'öffnet'.

Diese spezifische Arbeitssequenz steuert ständig die Ladung, die über C1 - den Filterkondensator - eingespeist wird, damit die ungeregelte Versorgung über der geregelten Ausgangsspannung auf 5,5 Volt festgelegt wird. Der für R1 notwendige Widerstandswert wird wie folgt bestimmt:

R1 = 1,4 × Vsec - (Vmin + 5) / 50 (Ergebnis wird in k Ohm sein)

Dabei gibt Vsec die sekundäre Effektivspannung des Transformators an und Vmin den Mindestwert des geregelten Ausgangs.

Der Thyristor muss in der Lage sein, dem Spitzenwelligkeitsstrom standzuhalten, und seine Funktionsspannung sollte mindestens 1,5 Vsec betragen. Der Serienreglertransistor sollte so spezifiziert sein, dass er den höchsten Ausgangsstrom, Imax, unterstützt, und sollte auf einem Kühlkörper montiert werden, wo er 5,5 x Isec Watt verbrauchen kann.

Fazit

In diesem Beitrag haben wir gelernt, wie man einfache lineare Spannungsreglerschaltungen unter Verwendung eines Serienpass-Transistors und einer Zenerdiode baut. Linear stabilisierte Netzteile bieten uns relativ einfache Optionen für die Erstellung fester stabilisierter Ausgänge mit einer minimalen Anzahl von Komponenten.

Bei solchen Konstruktionen ist grundsätzlich ein NPN-Transistor in Reihe mit einer positiven Eingangsversorgungsleitung in einem gemeinsamen Emittermodus konfiguriert. Der stabilisierte Ausgang wird über den Emitter des Transistors und die negative Versorgungsleitung erhalten.

Die Basis des Transistors ist mit einer Zener-Clamp-Schaltung oder einem einstellbaren Spannungsteiler konfiguriert, der sicherstellt, dass die emitterseitige Spannung des Transistors das Basispotential am Emitterausgang des Transistors genau wiedergibt.

Wenn die Last eine Hochstromlast ist, reguliert der Transistor die Spannung an der Last, indem er eine Erhöhung ihres Widerstands verursacht, und stellt somit sicher, dass die Spannung an der Last den durch seine Basiskonfiguration festgelegten festen Wert nicht überschreitet.