Регулятор напряжения на транзисторе схема: Регулятор напряжения на одном транзисторе

Содержание

Регулятор напряжения на одном транзисторе

Собранный однажды простейший регулятор напряжения на одном транзисторе был предназначен для определённого блока питания и конкретного потребителя, никуда больше его подключать было конечно не нужно, но как всегда наступает момент, когда правильно поступать мы перестаём. В данной статье рассмотрим простой регулятор напряжения своими руками. Имелся стабилизированный импульсный блок питания, дающий на выходе напряжение 17 вольт и ток 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.


Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

  • Простой тиристорный регулятор напряжения своими руками
  • Схема простого параметрического стабилизатора напряжения на одном транзисторе
  • Простой ШИМ регулятор
  • Как сделать простой регулятор напряжения своими руками
  • Расчет параметрического стабилизатора напряжения на транзисторах
  • Регулятор напряжения на транзисторе
  • Схема регулятора напряжения своими руками
  • Регулятор напряжения генератора: схема, проверка. Схемы регулятора напряжения

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Супер-простой регулятор напряжения! Всего три детали!

Что вам в них? Схемы принципиальные Библиотечка литературы Радиолюбительская хрестоматия Новости электроники Карта сайта Магазинчик на сайте Загрузка Топ 10! Принципиальная схема приемника приведена на фиг.

Регулировать напряжение питания мощных потребителей удобно с помощью регуляторов с широтно-импульсной модуляцией. Преимущество таких регуляторов заключается в том, что выходной транзистор работает в ключевом режиме, а значить имеет два состояния — открытое или закрытое.

Регулятор напряжения на транзисторе — специальный прибор, контролирующий напряжение в сети, имеющий в качестве регулирующего элемента мощный транзистор вместо тиристора. Многие регуляторы напряжения, работающие на тиристорах, отличаются существенными минусами, ограничивающими возможности прибора:. Вышеописанные проблемы способен решить регулятор напряжения 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:. 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.

Регуляторы постоянного тока применяются владельцами автотранспортных средств для плавного изменения яркости габаритных огней, ламп освещения автосалона, оборотов вентилятора кондиционера.

Введите электронную почту и получайте письма с новыми самоделками. Не более одного письма в день. Войти Чужой компьютер. В гостях у Самоделкина!


Как сделать простую схему стабилизированного регулятора постоянного напряжения на 2-х транзисторах. « ЭлектроХобби

Как сделать простую схему стабилизированного регулятора постоянного напряжения на 2-х транзисторах. « ЭлектроХобби

Блог Принципиальные Cхемы

Достаточно часто возникает необходимость для какого-нибудь электротехнического устройства установить регулятор постоянного напряжения, которым можно было бы настраивать любую нужную величину напряжения. Помимо этого этот регулятор должен быть достаточно стабильный, то есть выдавать на выходе определенное напряжение с незначительными отклонениями. Одной из наиболее простых схем, собранная всего на двух биполярных транзисторах, является приведенных выше вариант. Схема содержит минимум компонентов, она достаточно стабильна и способна выдавать на своем выходе величину постоянного напряжения от нуля до почти подаваемого на ее вход напряжения. Давайте рассмотрим общий принцип действия данной схемы стабилизированного регулятора постоянного напряжения.

На входе схемы стабилизатора стоит входной электролитический конденсатор C1, роль которого сводится к дополнительной фильтрации входного напряжения. Он имеет емкость где-то от 1000 до 2200 микрофарад. Рассчитан он должен на напряжения не менее входного (даже процентов на 25 больше, чем то, что подается на вход схемы).

Далее на схеме стабилизированного регулятора постоянного напряжения можно увидеть цепочку, состоящую из резистора R1 и стабилитрона VD. Эта цепочка представляет собой простейший параметрический стабилизатор постоянного напряжения. R1 ограничивает силу тока, что протекает через стабилитрон. Этот резистор может иметь величину от 510 Ом до 1 кОм. Стабилитрон должен быть подобран таким образом, чтобы его напряжение стабилизации было на 1,2 вольта больше, чем максимальное выходное напряжение нашей схемы регулируемого стабилизатора напряжения. Это связано с тем, что на каждом транзисторном переходе эмиттер-база будет оседать примерно по 0,6 вольта (поскольку транзисторов два, то и напряжение на них осядет уже 1,2 вольта). Токи, что будут протекать через стабилитрон, будут незначительные (около 5-15 миллиампер). Следовательно стабилитроны подойдут любого типа.

Параллельно стабилитрону VD стоит переменный резистор R2, которым и осуществляется регулировка нужного постоянного напряжения на выходе схемы. Этот резистор является делителем напряжения, что плавно делит напряжение, осевшее на стабилитроне. Величина этого переменного резистора может колебаться в пределах от 10 до 22 кОм. В одной крайнем положении ползунка резистора R2 напряжение на входе схемы регулятора напряжения будет нулевым, в противоположном крайнем положении оно будет соответствовать максимуму (что может выдать сама схема).

Тип переменного резистора может быть любым. Лучше брать более компактный и удобный.

Напряжение, что снимается со среднего вывода переменного резистора (делителя напряжения) подается на два последовательно соединенных каскадов транзисторных усилителей тока. Эти транзисторные усилители тока включены по схеме с общем эмиттером (данную схему включения еще называют эмиттерным повторителем). Суть такого подключения заключается в том, что на выходе транзисторного усилителя тока напряжение будет меньше где-то на 0,6 вольта, чем на его входе. То есть, усиления по напряжению не происходит. Зато оно происходит по току, и зависит от коэффициента усиления поставленных в схему транзисторов и количества каскадов таких усилителей.

В эту схему стабилизированного регулятора постоянного напряжения можно поставить обычные биполярные транзисторы с n-p-n проводимостью. В роли VT1 может выступать транзистор серии КТ315 или КТ3102. Второй транзистор VT2 может быть типа КТ815 (выходной ток до 1,5 ампера) или КТ817 (выходной ток до 3 ампера). Либо поставить любой аналогичный транзистор, рассчитанный на нужную силу тока на выходе схемы. Резисторы R3 и R4 являются нагрузкой для транзисторов, которые позволяют работать данным усилительный каскадам в нужном режиме. Величина этих резисторов 1 кОм.

Ну, и еще один электролитический конденсатор можно заменить на самом выходе схемы регулятора постоянного напряжения. Он также увеличивает фильтрацию выходного напряжения, что делает форму тока более ровной, постоянной. Его величина также может лежать в пределах от 1000 до 2200 мкф.

Приведенная схема уже неоднократно проверена. После пайки она сразу же начинает нормально работать. Как уже сказал выше, схема достаточно проста и имеет малое количество элементов. Если выходные токи будут больше 1 ампера, то к выходному транзистору VT2 нужно будет добавить радиатор, который будет рассеивать выделяемое тепло, образуемое на транзисторе. Это предотвратить чрезмерный перегрев выходного усилительного каскада, что в противном случае может попросту вывести транзистор из строя.

P.S. На выходе этой схемы стабилизированного регулятора постоянного напряжения можно получить любое максимальное значение напряжения. Это уже зависит от входного напряжения и от значения напряжения стабилизации стабилитрона. Также стоит учесть, что электролитические конденсаторы имеют полярность. Их нужно подключать строго плюс к плюсу, а минус к минусу, в противном случае они могут даже взорваться.

Поиск по сайту

Меню разделов



Пропуск серии

» Примечания по электронике

Последовательный регулятор или регулятор последовательного прохода является наиболее широко используемой формой регулятора напряжения, используемой в линейных источниках питания.


Схемы линейных источников питания. Учебное пособие. Включает:
Линейные источники питания. Шунтовой регулятор Серийный регулятор Ограничитель тока Регуляторы серий 7805, 7812 и 78**

См. также: Обзор электроники источника питания Импульсный источник питания Сглаживание конденсатора Защита от перенапряжения Характеристики блока питания Цифровая мощность Шина управления питанием: PMbus Бесперебойный источник питания


Последовательный стабилизатор напряжения, или, как его иногда называют, последовательно-проходной регулятор, является наиболее часто используемым подходом для окончательной стабилизации напряжения в линейном регулируемом источнике питания.

Линейный регулятор серии обеспечивает высокий уровень производительности, особенно когда на регулируемом выходе требуется низкий уровень шума, пульсаций и переходных процессов.

Существует множество схем с использованием дискретных электронных компонентов, обеспечивающих линейное регулирование с помощью последовательного проходного элемента, и в дополнение к этому практически все ИС линейных регуляторов используют этот подход.

Это означает, что существует множество вариантов последовательных регуляторов напряжения, которые открыты при разработке электронной схемы источника питания.

Основные сведения о регуляторе напряжения серии

В последовательном регуляторе напряжения или последовательном регуляторе напряжения используется переменный элемент, включенный последовательно с нагрузкой. Изменяя сопротивление последовательно включенного элемента, можно изменять падение напряжения на нем, чтобы гарантировать, что напряжение на нагрузке остается постоянным.

Блок-схема последовательного регулятора напряжения

Преимущество последовательного регулятора напряжения заключается в том, что количество потребляемого тока фактически равно потребляемому нагрузкой, хотя часть тока будет потребляться любой схемой, связанной с регулятором. В отличие от шунтового регулятора напряжения, последовательный регулятор не потребляет полный ток, даже если нагрузка не требует никакого тока. В результате последовательный регулятор напряжения значительно эффективнее.

Вместо того, чтобы потреблять ток, который не требуется нагрузке для поддержания напряжения, он сбрасывает разницу напряжений между входным напряжением и требуемым стабилизированным напряжением.

Для поддержания достаточного уровня регулирования и подавления шумов и переходных процессов, которые могут быть связаны с входным напряжением, последовательные линейные регуляторы напряжения должны обеспечивать значительное падение напряжения. Многим высококачественным регуляторам напряжения с низким уровнем шума и пульсаций требуется несколько вольт на последовательном элементе регулятора. Это означает, что в этом компоненте могут рассеиваться значительные уровни мощности, и для устройства регулятора последовательного прохода, а также для источника питания в целом требуется хороший теплоотвод и возможность отвода тепла.

Несмотря на то, что последовательный регулятор значительно более эффективен, чем шунтирующий регулятор, он значительно менее эффективен, чем импульсный источник питания. Эффективность последовательного стабилизатора напряжения и любых линейных источников питания, использующих их, будет зависеть от нагрузки и т. д., но часто достигаются уровни эффективности менее 50 %, тогда как импульсные источники питания могут достигать уровней более 90 %.

Регуляторы напряжения серии

имеют относительно низкий уровень эффективности по сравнению с импульсными источниками питания, но они имеют преимущества простоты, а также их выходной сигнал свободен от пиков переключения, наблюдаемых на некоторых импульсных источниках питания, хотя SMPS улучшаются, а производительность из многих исключительно хорош в наши дни.

Простой регулятор напряжения эмиттерного повторителя

Электронная схема простого регулятора напряжения на транзисторном эмиттерном повторителе очень проста. Эта схема сама по себе широко не используется в линейных источниках питания, но может использоваться в другом оборудовании для обеспечения понижающего напряжения и т. д. от шины более высокого напряжения.

Регулятор базовой серии с использованием стабилитрона и эмиттерного повторителя

В схеме используется однопроходный транзистор в конфигурации с эмиттерным повторителем и один стабилитрон или другой диод регулятора напряжения, управляемый резистором от нерегулируемого источника питания.

Это обеспечивает простую форму системы обратной связи, обеспечивающую поддержание напряжения Зенера на выходе, хотя и с уменьшением напряжения, равным напряжению перехода база-эмиттер — 0,6 вольт для кремниевого транзистора.

Спроектировать подобную схему последовательного регулятора напряжения несложно. Зная максимальный ток, требуемый нагрузкой, можно рассчитать максимальный ток эмиттера. Это достигается путем деления тока нагрузки, то есть тока эмиттера транзистора, на Β или hfe транзистора.

Стабилитрону обычно требуется минимум около 10 мА для небольшого стабилитрона, чтобы поддерживать регулируемое напряжение. Затем следует рассчитать резистор, чтобы обеспечить базовый ток возбуждения и минимальный ток Зенера, исходя из нерегулируемого напряжения, напряжения Зенера и требуемого тока. [(Нерегулируемое напряжение — напряжение Зенера)/ток]. К току следует добавить небольшой запас, чтобы обеспечить достаточно места для запаса при нагрузке и, следовательно, на базу транзистора, принимающую полный ток.

Рассеиваемая мощность стабилитрона должна быть рассчитана для случая, когда ток нагрузки, а значит, и ток базы равен нулю. В этом случае диод Зенера должен будет принимать полный ток, проходящий через последовательный резистор.

Иногда конденсатор может быть размещен параллельно стабилитрону или диоду опорного напряжения, чтобы устранить шум и любые переходные процессы напряжения, которые могут возникнуть.

Выходная выборка

Простая схема последовательного регулятора напряжения эмиттерного повторителя напрямую сравнивает выходной сигнал с эталонным напряжением. Таким образом, выходное напряжение было равно эталонному, без учета падения напряжения на базе-эмиттере.

Однако можно улучшить работу регулятора напряжения, замерив долю выходного напряжения и сравнив ее с эталоном. Для этой функции можно использовать дифференциальный усилитель, такой как операционный усилитель. Если это сделать, то выходное напряжение станет больше, чем опорное напряжение, поскольку отрицательная обратная связь в цепи пытается сохранить два сравниваемых напряжения одинаковыми.

Если, например, опорное напряжение составляет 5 вольт, а выборка или делитель потенциала обеспечивает 50 % выходного напряжения, то выходное напряжение будет поддерживаться на уровне 10 вольт.

Последовательный стабилизатор напряжения с выборочным выходом /figcaption>

Деление потенциала или дискретизация могут быть сделаны переменными, и таким образом выходное напряжение может быть отрегулировано до требуемого значения. Обычно этот метод используется только для небольших регулировок, так как минимальный выходной уровень, полученный этим методом, равен выходному напряжению.

Следует помнить, что использование делителя потенциала приводит к уменьшению усиления контура обратной связи. Это приводит к уменьшению коэффициента усиления контура и, таким образом, снижению эффективности регулирования. Обычно имеется достаточное усиление контура, чтобы это не было серьезной проблемой, за исключением случаев, когда оцифровывается очень небольшая часть выходного сигнала.

Также следует соблюдать осторожность, чтобы не увеличивать выходное напряжение до точки, при которой регулятор не имеет достаточного падения для достаточной регулировки выходного напряжения.

Регулятор прохода серии

с обратной связью

Чтобы обеспечить более высокий уровень производительности по сравнению с простым эмиттерным повторителем, в схему регулятора напряжения можно добавить более сложную цепь обратной связи. Это достигается путем выборки выходного сигнала, сравнения его с эталоном и последующего использования дифференциального усилителя той или иной формы для обратной связи по разнице для исправления ошибок.

Можно использовать простую двухтранзисторную схему для последовательного стабилизатора с измерением напряжения и обратной связью. Хотя использовать операционный усилитель, обеспечивающий более высокий уровень обратной связи и, следовательно, лучшее регулирование, довольно просто, эта двухтранзисторная схема хорошо иллюстрирует принципы.

Простая двухтранзисторная схема регулятора последовательного прохода

В этой схеме TR1 образует последовательный транзистор. Второй транзистор, TR2, действует как дифференциальный усилитель, подавая напряжение ошибки между эталонным диодом и измеренным выходным напряжением, которое является пропорцией выходного напряжения, установленного потенциометром. Резистор R1 обеспечивает ток для коллектора TR2 и диода опорного напряжения ZD1.

Опорное напряжение

Любой линейный регулятор напряжения может быть настолько хорош, насколько хорош эталон напряжения, который используется в качестве основы для сравнения в системе. Хотя теоретически можно использовать батарею, это не подходит для большинства применений. Вместо этого почти повсеместно используются эталоны на основе стабилитронов.

В стабилизаторах и эталонах на интегральных схемах используются сложные встроенные комбинации транзисторов и резисторов для получения точных источников опорного напряжения с температурной компенсацией.

Опорное напряжение должно подаваться от нерегулируемого источника. Его нельзя снять с регулируемого выхода, так как есть проблемы с запуском. При запуске выходной сигнал отсутствует, поэтому опорный выходной сигнал будет равен нулю и будет поддерживаться до тех пор, пока не будет запущен опорный сигнал.

Упрощенный источник опорного напряжения для последовательного регулятора напряжения

Часто выходной сигнал источника опорного напряжения подается через делитель напряжения. Это не только снижает выходное напряжение, что обычно очень полезно, но также позволяет добавить конденсатор к выходу, чтобы устранить любые пульсации или шумы, которые могут присутствовать. Пониженное напряжение также полезно, поскольку минимальное выходное напряжение определяется опорным напряжением.

Серийные регуляторы напряжения с малым падением напряжения

Одним из соображений, касающихся любого регулятора, является напряжение, которое должно быть приложено к последовательному проходному элементу. Часто для линейных регуляторов требуется значительное падение на последовательном проходном элементе для достижения наилучшего регулирования и подавления шума. Например, линейный регулятор с выходным напряжением 12 вольт может быть рассчитан на входное напряжение 18 вольт или более.

Для любого линейного регулятора существует минимальное напряжение, которое требуется на последовательном элементе до того, как регулятор «выпадет». Это падение напряжения можно увидеть во многих интегральных схемах линейного регулятора.

В некоторых схемах важно иметь стабилизатор с малым падением напряжения. Если доступное входное напряжение не особенно велико, может быть важно иметь линейный стабилизатор с малым падением напряжения. Он должен будет хорошо регулироваться, несмотря на ограниченное напряжение на нем.

Хотя показанные здесь схемы представляют собой простые транзисторные схемы, те же принципы используются в более крупных схемах, а также в интегральных схемах. В одних и тех же концепциях стабилизаторов серии, а также в схемах эталонных диодов, дискретизации и других областях используются одни и те же элементы.

Концепции, используемые здесь, используются практически в источниках питания с линейной регулировкой, которые могут обеспечить очень хорошие уровни производительности. Источники питания с линейной стабилизацией больше и тяжелее, чем импульсные источники питания, однако они получили название за низкий уровень шума и хорошую стабилизацию на выходе, без пиков, которые есть у некоторых импульсных источников питания.

Дополнительные схемы и схемы:
Основы операционных усилителей Схемы операционных усилителей Цепи питания Транзисторная конструкция Транзистор Дарлингтона Транзисторные схемы схемы полевых транзисторов Символы цепи
    Вернитесь в меню проектирования схем . . .

Регуляторы напряжения, схемы, типы, принцип работы, конструкция, применение

Регулятор напряжения предназначен для автоматической «регулировки» уровня напряжения. Он в основном понижает входное напряжение до желаемого уровня и поддерживает его на том же уровне во время подачи питания. Это гарантирует, что даже при приложении нагрузки напряжение не упадет.

Таким образом, регулятор напряжения используется по двум причинам:-

  1. Для регулирования или изменения выходного напряжения схемы.
  2. Для поддержания постоянного выходного напряжения на желаемом уровне, несмотря на изменения напряжения питания или тока нагрузки.

Чтобы узнать больше об основах этой темы, вы также можете обратиться к Регулируемый источник питания .

Регуляторы напряжения находят свое применение в компьютерах, генераторах переменного тока, электростанциях, где схема используется для управления выходной мощностью установки. Регуляторы напряжения могут быть классифицированы как электромеханические или электронные. Его также можно классифицировать как регуляторы переменного тока или регуляторы постоянного тока.

Мы уже рассказывали о IC регуляторах напряжения .

Электронный регулятор напряжения

Все электронные регуляторы напряжения имеют источник стабильного опорного напряжения, который обеспечивается рабочим диодом с обратным напряжением пробоя, называемым стабилитроном. Основной причиной использования регулятора напряжения является поддержание постоянного выходного напряжения постоянного тока. Он также блокирует пульсации переменного напряжения, которые не могут быть заблокированы фильтром. Хороший регулятор напряжения может также включать в себя дополнительные схемы защиты, такие как короткое замыкание, схема ограничения тока, отключение при перегреве и защита от перенапряжения.

Электронные регуляторы напряжения разработаны на основе любого из трех или комбинации любого из трех регуляторов, указанных ниже.

1. Транзисторный регулятор напряжения, управляемый стабилитроном

Регулятор напряжения, управляемый стабилитроном, используется, когда эффективность регулируемого источника питания становится очень низкой из-за высокого тока. Существует два типа стабилизаторов напряжения на транзисторах, управляемых стабилитроном.

Регулятор напряжения серии транзисторов, управляемых Зенером

Такая схема также называется регулятором напряжения эмиттерного повторителя. Он называется так потому, что используемый транзистор подключен по схеме эмиттерного повторителя. Схема состоит из N-P-N транзистора и стабилитрона. Как показано на рисунке ниже, выводы коллектора и эмиттера транзистора включены последовательно с нагрузкой. Таким образом, этот регулятор имеет название серии. Используемый транзистор представляет собой транзистор с последовательным проходом.

Регулятор напряжения серии управляемых стабилитроном транзисторов

Выходной сигнал выпрямителя, который фильтруется, затем подается на входные клеммы, и регулируемое выходное напряжение Vload получается на нагрузочном резисторе Rload. Опорное напряжение обеспечивается стабилитроном, а транзистор действует как переменный резистор, сопротивление которого изменяется в зависимости от рабочих условий тока базы Ibase.

Основной принцип работы такого регулятора заключается в том, что большая часть изменения питающего или входного напряжения приходится на транзистор, и, таким образом, выходное напряжение имеет тенденцию оставаться постоянным.

Таким образом, выходное напряжение может быть записано как

Vout = Vzener – Vbe

Базовое напряжение транзистора Vbase и напряжение стабилитрона Vzener равны, и поэтому значение Vbase остается почти постоянным.

Эксплуатация

Когда входное напряжение питания Vin увеличивается, выходное напряжение Vload также увеличивается. Это увеличение Vload приведет к уменьшению напряжения базы-эмиттера транзистора Vbe, поскольку напряжение стабилитрона Vzener является постоянным. Это уменьшение Vbe вызывает снижение уровня проводимости, что еще больше увеличивает сопротивление коллектор-эмиттер транзистора и, таким образом, вызывает увеличение напряжения коллектор-эмиттер транзистора, и все это приводит к уменьшению выходного напряжения Vout. Таким образом, выходное напряжение остается постоянным. Работа аналогична, когда входное напряжение питания уменьшается.

Следующим условием будет влияние изменения выходной нагрузки на выходное напряжение. Рассмотрим случай, когда ток увеличивается за счет уменьшения сопротивления нагрузки Rload. Это приводит к уменьшению значения выходного напряжения и, таким образом, к увеличению напряжения база-эмиттер транзистора. Это приводит к уменьшению значения сопротивления коллектор-эмиттер из-за увеличения уровня проводимости транзистора. Это приводит к небольшому увеличению входного тока и, таким образом, компенсирует уменьшение сопротивления нагрузки Rload.

Самым большим преимуществом этой схемы является то, что изменения тока стабилитрона уменьшаются с коэффициентом β и, таким образом, эффект стабилитрона значительно снижается, и получается гораздо более стабилизированный выходной сигнал.

Выходное напряжение последовательного регулятора Vout = Vzener – Vbe. Ток нагрузки Iload схемы будет максимальным эмиттерным током, который может пропустить транзистор. Для обычного транзистора, такого как 2N3055, ток нагрузки может достигать 15 А. Если ток нагрузки равен нулю или не имеет никакого значения, то ток, потребляемый от источника питания, можно записать как Izener + Ic(min). Такой регулятор напряжения эмиттерного повторителя более эффективен, чем обычный стабилитрон. Обычный стабилитрон, который имеет только резистор и стабилитрон, должен обеспечивать базовый ток транзистора.

Ограничения

Перечисленные ниже ограничения доказывают, что использование этого серийного регулятора напряжения подходит только для низких выходных напряжений.

  1. С повышением комнатной температуры значения Vbe и Vzener имеют тенденцию к уменьшению. Таким образом, выходное напряжение не может поддерживаться постоянным. Это еще больше увеличит напряжение базы-эмиттера транзистора и, следовательно, нагрузку.
  2. Нет возможности изменить выходное напряжение в схеме.
  3. Из-за малого процесса усиления, обеспечиваемого всего одним транзистором, схема не может обеспечить хорошую стабилизацию при больших токах.
  4. По сравнению с другими регуляторами этот регулятор имеет плохую регулировку и подавление пульсаций в отношении изменений входного сигнала.
  5. Рассеиваемая мощность проходного транзистора велика, потому что она равна Vcc Ic и почти все изменения возникают при Vce , а ток нагрузки примерно равен току коллектора. Таким образом, для пропуска больших токов нагрузки транзистору приходится рассеивать большую мощность и, следовательно, сильно нагреваться.

 Транзисторный шунтирующий регулятор напряжения, управляемый стабилитроном

На рисунке ниже показана принципиальная схема шунтирующего регулятора напряжения. Схема состоит из NPN-транзистора и стабилитрона, а также последовательного резистора Rseries, который последовательно подключен к источнику питания. Стабилитрон подключен через базу, а коллектор транзистора подключен через выход.

Транзисторный шунтирующий регулятор напряжения, управляемый Зенером

Эксплуатация

При падении напряжения на последовательном сопротивлении Rseries нерегулируемое напряжение также уменьшается вместе с ним. Величина падения напряжения зависит от тока, подаваемого на нагрузку Rload. Величина напряжения на нагрузке зависит от напряжения стабилитрона и базы-эмиттера транзистора Vbe.

Таким образом, выходное напряжение можно записать как

Vout = Vzener + Vbe = Vin – I.Rseries

Выход остается почти постоянным, так как значения Vzener и Vbe почти неизменны. Это условие поясняется ниже.

 Когда напряжение питания увеличивается, выходное напряжение и напряжение базы-эмиттера транзистора увеличиваются и, таким образом, увеличивается ток базы Ibase и, следовательно, вызывает увеличение тока коллектора Icoll (Icoll = β.Ibase).

Таким образом, напряжение питания увеличивается, вызывая увеличение тока питания, что, в свою очередь, вызывает падение напряжения на последовательном сопротивлении Rseries и тем самым уменьшение выходного напряжения. Этого снижения будет более чем достаточно, чтобы компенсировать начальный рост выходного напряжения. Таким образом, выход остается почти постоянным. Работа, описанная выше, происходит в обратном порядке, если напряжение питания уменьшается.

При уменьшении сопротивления нагрузки Rнагрузка ток нагрузки Iнагрузка увеличивается из-за уменьшения токов через базу и коллектор Iбазы и Icoll. Таким образом, на Rseries не будет падения напряжения, а входной ток останется постоянным. Таким образом, выходное напряжение останется постоянным и будет представлять собой разницу напряжения питания и падения напряжения на последовательном сопротивлении. Это происходит в обратном порядке, если сопротивление нагрузки увеличивается.

Ограничения

Последовательный резистор вызывает большие потери мощности.

1. Ток питания будет больше через транзистор, чем через нагрузку.

2. В цепи могут возникнуть проблемы, связанные с перенапряжением.

2. Регулятор напряжения на дискретных транзисторах

Регуляторы напряжения на дискретных транзисторах можно разделить на две группы. Они объясняются ниже. Эти две схемы способны создавать регулируемое выходное напряжение постоянного тока, которое регулируется или поддерживается на заданном уровне, даже если входное напряжение изменяется или изменяется нагрузка, подключенная к выходной клемме.

Регулятор напряжения на дискретных транзисторах

Блок-схема стабилизатора напряжения на дискретных транзисторах приведена ниже. Для сбора нерегулируемого входа размещен управляющий элемент, который регулирует величину входного напряжения и передает его на выход. Затем выходное напряжение возвращается в схему дискретизации, затем сравнивается с опорным напряжением и отправляется обратно на выход.

Регулятор напряжения на дискретных транзисторах

Таким образом, если выходное напряжение имеет тенденцию к увеличению, схема компаратора выдает управляющий сигнал, заставляющий элемент управления уменьшать величину выходного напряжения, пропуская его через схему дискретизации и сравнивая его, тем самым поддерживая постоянное и стабильное выходное напряжение.

Предположим, что выходное напряжение имеет тенденцию к уменьшению, схема компаратора выдает управляющий сигнал, который заставляет элемент последовательного управления увеличивать величину выходного напряжения, таким образом поддерживая устойчивость.

Дискретный транзисторный шунтирующий регулятор напряжения

Блок-схема дискретного транзисторного шунтирующего регулятора напряжения приведен ниже. Как следует из названия, регулирование напряжения обеспечивается за счет отвода тока от нагрузки. Управляющий элемент шунтирует часть тока, который образуется в результате входного нестабилизированного напряжения, подаваемого на нагрузку. Таким образом регулируется напряжение на нагрузке. Из-за изменения нагрузки, если есть изменение выходного напряжения, оно будет скорректировано путем подачи сигнала обратной связи на схему компаратора, которая сравнивается с опорным напряжением и подает выходной управляющий сигнал на управляющий элемент для корректировки величины. сигнала, необходимого для шунтирования тока от нагрузки.

Дискретный транзисторный шунтирующий регулятор напряжения

Если выходное напряжение увеличивается, шунтирующий ток увеличивается и, таким образом, создает меньший ток нагрузки и поддерживает регулируемое выходное напряжение. Если выходное напряжение уменьшается, шунтирующий ток уменьшается и, таким образом, создается больший ток нагрузки и поддерживается регулируемое постоянное выходное напряжение. В обоих случаях важную роль играет схема дискретизации, схема компаратора и управляющий элемент.

Ограничения транзисторных регуляторов напряжения

Постоянное и стабилизированное выходное напряжение, получаемое от регулятора, ограничено диапазоном напряжения (30-40) Вольт. Это связано с малым значением максимального напряжения коллектор-эмиттер транзистора (50 Вольт). Это накладывает ограничения на использование транзисторных источников питания.

3. Электромеханический регулятор

Как следует из названия, это регулятор с комбинацией электрических и механических характеристик. Процесс регулирования напряжения осуществляется спиральным чувствительным проводом, работающим как электромагнит. Магнитное поле создается соленоидом в соответствии с током, проходящим через него. Это магнитное поле притягивает движущийся материал железного сердечника, который связан с натяжением пружины или гравитационным притяжением. Когда напряжение увеличивается, ток усиливает магнитное поле, поэтому сердечник притягивается к соленоиду. Магнит физически соединен с механическим переключателем. Когда напряжение уменьшается, магнитное поле, создаваемое сердечником, уменьшается, поэтому натяжение пружины заставляет сердечник втягиваться. Это закрывает механический переключатель и позволяет течь мощности.

Если конструкция механического регулятора чувствительна к малым колебаниям напряжения, к соленоиду можно добавить селекторный переключатель в диапазоне сопротивлений или обмотки трансформатора для постепенного повышения и понижения выходного напряжения или для изменения положения регулятор переменного тока с подвижной катушкой.

Ранее автомобильные генераторы и генераторы переменного тока содержали механические регуляторы. В таких регуляторах процесс осуществляется с помощью одного, двух или трех реле и различных резисторов, чтобы установить выходное напряжение генератора чуть больше 6 или 12 вольт, и этот процесс не зависит от оборотов двигателя или нагрузки, изменяющейся на транспортном средстве. электрическая система. Реле используются для осуществления широтно-импульсной модуляции для регулирования выхода генератора и контроля тока возбуждения, проходящего через генератор.

Регулятор, используемый для генераторов постоянного тока, отключается от генератора, когда он не работает, чтобы предотвратить обратный поток электричества от батареи к генератору. В противном случае он будет работать как двигатель.

4. Автоматический регулятор напряжения (АРН)

Этот активный системный регулятор в основном используется для регулирования выходного напряжения очень больших генераторов, которые обычно используются на кораблях, нефтяных платформах, больших зданиях и т.д. Схема AVR сложна и состоит из всех активных и пассивных элементов, а также микроконтроллеров. Основной принцип АРН такой же, как у обычного регулятора напряжения. Входное напряжение возбудителя генератора контролируется АРН, и когда напряжение генератора увеличивается или уменьшается, выходное напряжение генератора автоматически увеличивается или уменьшается. Там будет заданная уставка, по которой АРН определяет количество напряжения, которое должно передаваться на возбудитель каждую миллисекунду. Таким образом регулируется выходное напряжение. Та же операция усложняется, когда для регулирования нескольких генераторов, соединенных параллельно, используется только один АРН.

5. Трансформатор постоянного напряжения (CVT)

В некоторых случаях CVT также используется в качестве регулятора напряжения. CVT состоит из высоковольтной резонансной обмотки и конденсатора, который создает регулируемое выходное напряжение для любого типа входного переменного тока. Как и обычный трансформатор, вариатор имеет первичную и вторичную обмотки. Первичная обмотка находится на стороне магнитного шунта, а вторичная обмотка находится на противоположной стороне с цепью настроенной катушки. Регулирование поддерживается за счет магнитного насыщения во вторичных катушках. Чтобы узнать больше о CVT, ознакомьтесь с нашей статьей — Трансформатор постоянного напряжения.

Author:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *