» elektronik »TL431 ve NPN transistörlerde regülasyonlu doğrusal voltaj regülatörü

TL431 ve NPN transistörlerde ayarlanabilen doğrusal voltaj regülatörü

Herkese merhaba!
Son zamanlarda, doğrusal voltaj dengeleyici devrelerinin montajı ile ilgilenmeye başladım. Bu tür şemalar nadir detaylar gerektirmez ve bileşenlerin seçimi ve ayarlanması da herhangi bir özel zorluğa neden olmaz. Bu kez "düzenlenmiş zener diyot" (mikro devre) TL431 üzerine doğrusal bir voltaj dengeleyici devresi monte etmeye karar verdim. TL431 referans voltaj kaynağı olarak işlev görür ve güç rolü TO -220 paketindeki güçlü bir NPN transistörü tarafından oynanır.

19V'luk bir giriş voltajı ile devre, 4A'ya kadar bir akımda 2.7 ila 16 V aralığında stabilize voltaj kaynağı olarak hizmet edebilir. Stabilizatör, bir breadboard üzerine monte edilmiş bir modül olarak tasarlanmıştır. Şöyle görünüyor:



video:


Sabitleyici bir DC güç kaynağı gerektirir. Bir demir transformatörü, bir diyot köprüsü ve büyük bir kapasitörden oluşan klasik bir doğrusal güç kaynağı ile böyle bir dengeleyicinin kullanılması mantıklıdır. Şebekedeki voltaj yüke bağlı olarak değişebilir ve bunun sonucunda transformatör çıkışındaki voltaj değişecektir. Bu devre, değişen bir girişe sahip kararlı bir çıkış voltajı sağlayacaktır. Aşağı tip bir stabilizatörün yanı sıra devrenin kendisinin de 1-3 V düştüğünü anlamalısınız, böylece maksimum çıkış voltajı her zaman girişten daha az olacaktır.

Prensip olarak, anahtarlama güç kaynakları, örneğin 19 V'luk bir dizüstü bilgisayardan bu sabitleyici için bir güç kaynağı olarak kullanılabilir.Ancak bu durumda, stabilizasyonun rolü minimum olacaktır, çünkü fabrika anahtarlama güç kaynakları ve böylece çıkış stabilize gerilim.

Sürüş:


Bileşenlerin seçimi
TL431 yongasının belgelere göre kendi içinden geçebileceği maksimum akım 100 mA'dır. Benim durumumda, R1 direncini kullanarak bir marjlı akımı yaklaşık 80 mA ile sınırladım. Dirençin formüllere göre hesaplanması gerekir.

İlk önce direncin direncini belirlemeniz gerekir. Ohm yasasına göre maksimum 19 V giriş voltajında ​​direnç aşağıdaki gibi hesaplanır:
R = U / I = 19V / 0.08A = 240 Ohm

Direnç R1'in gücünü hesaplamak gerekir:
P = I ^ 2 * R = 0,08 A * 0,08 A * 240 Ohm = 1,5 Watt

Sovyet 2 watt'lık bir direnç kullandım

Dirençler R2 ve R3, TL431'i “programlayan” bir voltaj bölücü oluşturur ve direnç R3 değişkendir, bu da referans voltajını değiştirmenize izin verir, bu da daha sonra bir transistör kademesinde tekrarlanır. R2 - 1K ohm, R3 - 10K ohm kullandım. Direnç R2'nin gücü çıkış voltajına bağlıdır. Örneğin, 19V'luk bir çıkış voltajı ile:
P = U ^ 2 / R = 19 * 19/1000 = 0.361 watt

1 watt direnç kullandım.

Direnç R4, transistör VT2'ye göre akımı sınırlamak için kullanılır. Çıkış voltajını kontrol ederek derecelendirmeyi deneysel olarak seçmek daha iyidir. Direnç çok büyükse, devrenin çıkış voltajını önemli ölçüde sınırlar. Benim durumumda, 100 Ohm, herhangi bir güç uygundur.

Ana güç transistörü (VT1) olarak, TO - 220 veya daha güçlü bir durumda transistör kullanmak daha iyidir (TO247, TO-3). Transistör E13009 kullandım, satın aldım Ali Express üzerinde. 400V'a kadar gerilim ve 12A'ya kadar akım için transistör. Böyle bir devre için, yüksek voltajlı bir transistör en uygun çözüm değildir, ancak iyi çalışır. Transistör büyük olasılıkla sahte ve 12 A durmuyor, ancak 5-6A oldukça. Devremizde akım 4A'ya kadar, bu nedenle bu devre için uygundur. Bu şemada, transistör 30-35 watt'a kadar gücü dağıtabilmelidir.

Güç kaybı, giriş ve çıkış voltajı arasındaki toplayıcının akımı ile çarpımı olarak hesaplanır:
P = (U çıkışı -U girişi) * I toplayıcı
Örneğin, giriş voltajı 19 V, çıkış voltajını 12 V olarak ayarladık ve kolektör akımı 3 A
P = (19V-12V) * 3A = 21 watt - bu, transistörümüz için tamamen normal bir durumdur.

Ve çıkış voltajını 6V'a düşürmeye devam edersek, resim farklı olacaktır:
P = (19V-6V) * 3A = 39 watt, TO-220 paketindeki bir transistör için çok iyi değil (ayrıca, transistör kapatıldığında akımın da azalacağını dikkate almanız gerekir: 6V ile akım yaklaşık 2-2.5A olacak ve 3 değil). Bu durumda, daha büyük bir durumda başka bir transistör kullanmak veya giriş ve çıkış voltajı arasındaki farkı azaltmak daha iyidir (örneğin, güç kaynağı transformatör ise sargıları değiştirerek).

Ayrıca, transistör 5A veya daha fazla akım için sınıflandırılmalıdır. Statik akım aktarım katsayısı 20 olan bir transistör almak daha iyidir. Çin transistörü bu gereksinimleri tam olarak karşılar. Devrede sızdırmazlık yapmadan önce, özel bir standda (akım ve güç kaybı) kontrol ettim.

çünkü TL431, 100 mA'dan fazla olmayan bir akım üretebilir ve transistörün tabanına daha fazla akım gerektirir, referans voltajını tekrarlayarak TL431 yongasının çıkışından akımı artıracak başka bir transistöre ihtiyacınız olacaktır. Bunun için bir transistör VT2'ye ihtiyacımız var.
Transistör VT2, transistör VT1 tabanına yeterli akım sağlayabilmelidir.

Transistör VT1'in statik akım transfer katsayısı (h21e veya hFE veya β) üzerinden gerekli akımı kabaca belirlemek mümkündür. Çıkışta 4 A akım olmasını istiyorsak ve statik akım aktarım katsayısı VT1 20 ise, o zaman:
I tabanı = I toplayıcı / β = 4 A / 20 = 0,2 A.

Statik akım aktarım katsayısı toplayıcı akımına bağlı olarak değişecektir, bu nedenle bu değer gösterge niteliğindedir. Pratikte yapılan ölçüm, transistör VT1'in tabanına yaklaşık 170 mA beslemenin gerekli olduğunu gösterdi, böylece kolektör akımı 4A olacak. TO-92 paketindeki transistörler 0,1 A üzerindeki akımlarda fark edilir şekilde ısınmaya başlar, bu nedenle bu devrede TO-126 paketindeki KT815A transistörünü kullandım. Transistör 1.5A'ya kadar akım için tasarlanmıştır, akım aktarımının statik katsayısı yaklaşık 75'tir. Bu transistör için küçük bir soğutucu uygun olacaktır.
Transistör VT1 temelinde voltajı stabilize etmek için kapasitör C3 gereklidir, nominal değer 100 μF, voltaj 25V'dir.

Kapasitörlerden gelen filtreler çıkış ve girişe monte edilir: C1 ve C4 (25V, 1000 μF'de elektrolitik) ve C2, C5 (seramik 2-10 μF).
Diyot D1, transistör VT1'i ters akımdan korumaya yarar. Kollektör motorları beslerken bir transistöre karşı korumak için Diod D2 gereklidir. Güç kapatıldığında, motorlar bir süre döner ve fren modunda jeneratör olarak çalışır. Bu şekilde üretilen akım ters yöne gider ve transistöre zarar verebilir.Bu durumda diyot motoru kendi kendine kapatır ve akım transistöre ulaşmaz. Direnç R5, bekleme modunda küçük bir yükün, 10k Ohm'luk bir nominal değerin, herhangi bir gücün rolünü oynar.

montaj
Devre, breadboard üzerinde bir modül olarak monte edilir. Anahtarlama güç kaynağından bir radyatör kullandım.

Bu boyutta bir radyatör ile devreyi mümkün olduğunca yüklememelisiniz. 1 A'dan daha yüksek bir akımla, radyatörü daha masif olanla değiştirmek gerekir, bir fanla üflemek de zarar vermez.

Giriş ve çıkış voltajı arasındaki fark ne kadar büyük olursa ve akım o kadar büyük olursa, o kadar fazla ısı üretilir ve daha fazla soğutma gerekir.
Lehimlenmesi yaklaşık bir saat sürdü. Prensip olarak, LUT yöntemini kullanarak bir tahta yapmak iyi bir form olacaktır, ancak Sadece bir kopyada bir tahtaya ihtiyacım var, tahtayı tasarlamak için zaman kaybetmek istemedim.

Sonuç böyle bir modül:

Montajdan sonra özellikleri kontrol ettim:


Devrenin neredeyse hiç koruması yoktur (yani kısa devre koruması, ters polarite koruması, yumuşak başlatma, akım sınırlaması vb. Yoktur), bu yüzden çok dikkatli kullanmanız gerekir. Aynı nedenle, bu tür şemaların "laboratuvar" güç kaynaklarında kullanılması tavsiye edilmez. Bu amaçla, TO-220 paketindeki hazır mikro devreler 5A'ya kadar olan akımlar için uygundur, örneğin KR142EN22A. Ya da en azından bu devre için, kısa devreye karşı koruma için ek bir modül yapmanız gerekir.

Devre, çoğu doğrusal stabilizatör devresi gibi klasik olarak adlandırılabilir. Modern darbe devrelerinin birçok avantajı vardır, örneğin: daha yüksek verimlilik, daha az ısıtma, daha küçük boyutlar ve ağırlık. Aynı zamanda, doğrusal devrelerin yeni başlayanlar için ustalaşması daha kolaydır ve verimlilik ve boyutlar özellikle önemli değilse, stabilize gerilimli cihazların beslenmesi için oldukça uygundur.

Ve elbette, ev yapımı bir güç kaynağından bir cihaza güç verdiğimde hiçbir şeyle karşılaştırılamaz ve yeni başlayanlar için doğrusal devreler daha ne olursa olsun erişilebilir.
9.1
9.5
8.3

Yorum ekle

    • gülümsegülümsemelerxaxatamamdontknowyahoonea
      patronçizikaptalevetevet-evetagresifgizli
      üzgünümdansdance2dance3pardonyardımiçecekler
      Durarkadaşlariyigoodgooddüdükbaygınlıkdil
      dumanzırıltıcraybeyanalaycıDon-t_mentionindir
      ısıöfkelilaugh1mdatoplantımoskingnegatif
      Not_ipatlamış mısırcezalandırmakokumakkorkutmakkorkutuyorarama
      alaythank_youbuto_clueumnikakutanlaşmak
      kötübeeeblack_eyeblum3kızarmakövünçcan sıkıntısı
      sansürlüşakasecret2tehdit etmekzaferyusun_bespectacled
      shokrespektlolPrevedkarşılamaKrutoyya_za
      ya_dobryiyardımcıne_huliganne_othodiFludyasakyakın
10 açıklama
Yazar
Söz verdiğim gibi, yük akımı değiştiğinde çıkış voltajının stabilizasyonunu kontrol ettim.
Dengeleme iyi çalışıyor. Test koşulları: giriş gerilimi -16V, çıkış - 12V. Yük akımı yaklaşık 1.5A'dan 3A'ya değişti (bir lamba sürekli yanıyor, ona ek bir lamba bağlıyor / çıkarıyor). 12V voltajı sabit kalır.
Alıntı: EandV
Tabii yanlış olabilirim, ama bence, eğer doğrusal (aralık) moddaki saha çalışanları kullanılırsa, onlar da ısınacaktır.
Fizik bilimine göre. )) Fark nedir, hangi transistörün bipolar, alan, IGBT, BSIT? Akım içinden geçerse ve voltaj düşerse, kendisine tahsis edilen güç transistörün tipine bağlı değildir. ))
Yazar
Teşekkürler!
Evet, bipolar transistörler üzerindeki doğrusal devreler esasen kazanlardır. Bununla tartışamazsınız.
Şahsen, saha çalışmasını sadece PWM kontrol devreleri için kullandım. Tabii yanlış olabilirim, ama bence, eğer doğrusal (aralık) moddaki saha çalışanları kullanılırsa, onlar da ısınacaktır. Sadece tamamen açıldığında ısınmazlar.
Konuk Alexander
Birçok işten şapka çıkartın. Ancak bir şey var, ancak (su) soğutmasız bipolar transistörlerin soğutulması zordur. Bu nedenle uzun süredir tarlaya doğru gidiyor. Aynı parametrelerle pişman olmamaya çalışın, büyük bir radyatöre gerek yoktur
Yazar
Esas hakkında yorum yapan insanlarla konuşmak güzel. Bazı konularda haklı olduğunuzu itiraf etmeliyim.
Ama yine de birkaç noktayı açıklığa kavuşturmak istiyorum.
Bu% 1'den az, ancak genellikle stabilizatörlerden bahsederken, çıktıdaki yükü kastediyoruz.

Sana katılıyorum; daha kesin bir şekilde formüle etmem gerekiyordu. Genel anlamın açık olduğunu düşünüyorum: ağdaki voltaj çok fazla olmasa da yürüyor, aynı zamanda transformatörün çıkışında da yürüyecek.
Bu sizin verileriniz. Videoda, voltaj azaldığında, akım gerçekten azalır (Ohm yasası), ancak belirli, aktif bir yükte. Yük direncini azaltın - akım artar.

Tabii ki haklısınız, tartışmak işe yaramaz, ancak pratikte, elektronikte en az deneyime sahip insanlar muhtemelen büyük bir voltaj düşüşü ve maksimum akımları olan doğrusal stabilizatörleri kullanmayacaktır (en azından umarım).
Bunu aşağıdaki metinle aktarmaya çalıştım, belki de çok iyi değil:
"P = (19V-6V) * 3A = 39 watt, bu TO-220 paketindeki bir transistör için çok iyi değil (ayrıca transistör kapatıldığında akımın da azalacağını dikkate almalısınız: 6V ile akım yaklaşık 2-2.5A olacak, ancak 3 değil. Bu durumda, daha büyük bir durumda başka bir transistör kullanmak veya giriş ve çıkış voltajı arasındaki farkı azaltmak daha iyidir (örneğin, güç kaynağı transformatör ise sargıları değiştirerek).
Kondansatör voltajı stabilize edemez.

Yine, ifadeler aynı değildir ... Genel olarak, bir kapasitör ile daha iyidir.

Yapıcı yorumlar için tekrar teşekkürler. Zamanımızda, bu genellikle olmaz, genellikle sadece devrenin kullanılamaz olduğunu söylerler ve yazar elektronikle ilgili bazı klasik ders kitaplarını okumak için gönderilir.
şebeke gerilimi birkaç volt batırılmış
Bu% 1'den az, ancak genellikle stabilizatörlerden bahsederken, çıktıdaki yükü kastediyoruz.
2.7V ile sınırlı olduğunda 4A olmayacaktır. Makale için videoyu izleyin
19V'luk bir giriş voltajı ile devre, aşağıdaki aralıklarda stabilize edilmiş bir voltaj kaynağı olarak hizmet edebilir 2,7 akımda 16 V'a kadar 4A.
Bu sizin verileriniz. Videoda, voltaj azaldığında, akım gerçekten azalır (Ohm yasası), ancak belirli, aktif bir yükte. Yük direncini azaltın - akım artar.
C3 olmadan, transistörden sonraki çıkış voltajı biraz +/- 50 yürür mA
kondansatör Gerilimi stabilize etmek için C3 gereklidir transistör VT1'e göre
Kondansatör voltajı stabilize edemez. çizik
Yazar
Dürüst olmak gerekirse böyle bir plan denemedim. Bir saha çalışanı ile ilginç bir varyant.
Başlangıçta, makalede açıklanan devrede, tam olarak bipolar veya daha doğrusu Darlington'ın transistörünü kullanmak istedim (etrafta birkaç ekstra KT827A vardı). Sonra herkesin KT827A olmadığını düşündüm, ama ucuz değiller. Bu nedenle, ucuz parçalardan kompozit bir transistör ile bir seçenek yaptı.
Yazar
Selamlar!
Tüm makaleyi doğrudan analiz ettiniz, birisinin her şeyi bu kadar dikkatli okumasından çok memnunum. Çok kayın yazdığım anlamına gelmesine şaşmamalı.
Temel olarak cevap vermeye çalışacağım:
Bir karton trans uygun değil mi?

Karton da net bir şekilde sığmıyor, feritik - darbeli. Bir keresinde feritik - yüksek frekanslı ve 50 Hertz demirinin aynı şey olduğunu düşündüm, şimdi olmadığını biliyorum ve bundan bahsetmek istiyorum. Aniden tüm dünyada tek ben değilim.
Ne yükü?

İnsanlar işten sonra akşam geldi, TV'leri, elektrikli sobaları, bilgisayarları vb. Açtı, ağdaki voltaj birkaç volt battı (küçük şehirler ve kırsal alanlar için daha alakalı, ancak Moskova'da küçük dalgalanmalar nadir değildir)
Ve yük akımı değiştiğinde?

Doğru soru bu, kontrol edeceğim.
TL431'deki voltaj düşüşü sayılmaz mı?

Dikkate almadı çünkü benim durumumda bu önemli değil, transistör VT2 bir marj ile çoğalır. TL için direnç seçme görevi akımı yakmamak için sınırlamaktır, eğer biraz daha azsa ölümcül değildir
Pmax = (19-2,7) * 4 = 65,2 W

Sevgili, bu doğrusal bir devredir, transistör tarafından akım sınırlaması nedeniyle çıkış voltajının sınırlandırılması elde edilir. 2.7V ile sınırlı olduğunda 4A olmayacaktır. Testlerin açıkça gösterildiği makale için videoyu izleyin: 2.7V'de akım 1.7A, yani. (19-2,7) * 1,7 = 27,7 W, bu yüzden yaşıyoruz!
???

C3 olmadan, transistörden sonraki çıkış voltajı biraz +/- 50 mA yürür. Bu tür şemalarda, bu amaç için, taban ve transistörün vericisi arasında kolektör ters akımını yaklaşık 4.7k dengeleyen bir direnç nasıl koyduklarını gördüm.
Diyot ile ilgili olarak - bir yazım hatası (peki, afedersiniz), "transistörü korumak için" - Yani, bundan bahsediyoruz:
Okumak için çok tembelseniz, işte bir teklif:
"Motor endüktif bir yük olduğundan dikkatli olmalıyız. Akım sarımdan akarsa ve aniden bu akışı durdurursak, sarım terminallerinde geçici olarak büyük bir voltaj belirir. Bu voltaj, transistöre (yukarıdaki şemada) bağlantının bozulmasına neden olabilir. Ayrıca önemli ölçüde parazite neden olabilir. Bunu önlemek için, bir diyotun endüktif yüke paralel olarak bağlanması gerekir. "
Ama buna kesinlikle katılıyorum!

Yorumların geri kalanından sonra, bu yaralar için bir balsam gibidir)
Bu seçenek, bence, daha kabul edilebilir.
oluşan demir transformatör
Bir karton trans uygun değil mi?
Gerilim girişi yüke bağlı olarak değişebilir
Ne yükü?
Bu devre, değişken bir girişle kararlı bir çıkış voltajı sağlayacaktır
Ve yük akımı değiştiğinde?
R = U / I = 19V / 0.08A = 240 Ohm
TL431'deki voltaj düşüşü sayılmaz mı?
akımda 2.7 ila 16 V arasında değişen voltajlar 4A.
transistör 30-35 watt'a kadar gücü harcayabilmelidir
Pmax = (19-2,7) * 4 = 65,2 W!
kondansatör C3 gerekli stabilize etmek VT1 transistörüne dayalı voltaj
Diyot D2 gerekli transistör koruması için kolektör motorları ile çalıştırıldığında
???
Bu amaçla, TO-220 paketindeki hazır mikro devreler 5A'ya kadar olan akımlar için uygundur, örneğin KR142EN22A
Ama buna kesinlikle katılıyorum! gülümse

Okumanızı tavsiye ederiz:

Akıllı telefon için verin ...