دارات منظم الجهد باستخدام الترانزستور والصمام الثنائي زينر

في هذه المقالة سنناقش بشكل شامل كيفية إنشاء دوائر مخصصة لتنظيم الجهد الترانزستور في أوضاع ثابتة وأيضًا أوضاع متغيرة.

جميع دوائر إمداد الطاقة الخطية المصممة لإنتاج مستقر ، الجهد المستمر والمخرج الحالي يدمج بشكل أساسي مراحل الترانزستور والصمام الثنائي الزينر للحصول على المخرجات المنظمة المطلوبة.

يمكن أن تكون هذه الدوائر التي تستخدم أجزاء منفصلة في شكل جهد ثابت أو ثابت بشكل دائم ، أو جهد خرج قابل للتعديل.

أبسط منظم جهد

ربما يكون أبسط نوع من منظم الجهد هو مثبت تحويلة زينر ، والذي يعمل باستخدام الصمام الثنائي زينر الأساسي للتنظيم ، كما هو موضح في الشكل أدناه.

تحتوي ثنائيات زينر على تصنيف جهد مكافئ لجهد الخرج المقصود ، والذي قد يتطابق بشكل وثيق مع قيمة الإخراج المطلوبة.

طالما أن جهد الإمداد أقل من القيمة المقدرة لجهد زينر ، فإنه يُظهر مقاومة قصوى في نطاق العديد من الميغا أوم ، مما يسمح للإمداد بالمرور دون قيود.

ومع ذلك ، في اللحظة التي يزداد فيها جهد الإمداد عن القيمة المقدرة لجهد زينر ، يؤدي إلى انخفاض كبير في مقاومته ، مما يتسبب في تحويل الجهد الزائد إلى الأرض من خلاله ، حتى ينخفض ​​الإمداد أو يصل إلى مستوى جهد زينر.

بسبب هذا التحويل المفاجئ ، ينخفض ​​جهد الإمداد ويصل إلى قيمة زينر ، مما يؤدي إلى زيادة مقاومة زينر مرة أخرى. ثم تستمر الدورة بسرعة لضمان بقاء العرض مستقرًا عند قيمة زينر المقدرة ولا يُسمح أبدًا بتجاوز هذه القيمة.

للحصول على الاستقرار أعلاه ، يجب أن يكون مصدر الإدخال أعلى قليلاً من جهد الخرج الثابت المطلوب.

يتسبب الجهد الزائد فوق قيمة زينر في ظهور خصائص 'الانهيار الجليدي' الداخلية للزينر ، مما يتسبب في إحداث تأثير تحويل فوري وانخفاض الإمداد حتى يصل إلى تصنيف زينر.

يستمر هذا الإجراء بلا حدود لضمان جهد خرج ثابت ثابت مكافئ لتصنيف زينر.

مميزات مثبت الجهد زينر

ثنائيات زينر مفيدة للغاية حيث يلزم تنظيم التيار المنخفض والجهد الثابت.

من السهل تكوين الثنائيات Zener ويمكن استخدامها للحصول على إخراج ثابت ودقيق بشكل معقول في جميع الظروف.

لا يتطلب سوى مقاوم واحد لتكوين مرحلة منظم الجهد على أساس الصمام الثنائي زينر ، ويمكن إضافته بسرعة إلى أي دائرة للنتائج المرجوة.

عيوب استقرار المنظمين زينر

على الرغم من أن مصدر الطاقة المستقر من زينر هو وسيلة سريعة وسهلة وفعالة لتحقيق خرج مستقر ، إلا أنه يتضمن بعض العيوب الخطيرة.

• تيار الخرج منخفض ، مما قد يدعم أحمال تيار عالية عند الخرج.
• يمكن أن يحدث التثبيت فقط مع فروق الإدخال / الإخراج المنخفضة. بمعنى أن مصدر الإدخال لا يمكن أن يكون مرتفعًا جدًا عن جهد الخرج المطلوب. خلاف ذلك ، قد تؤدي مقاومة الحمل إلى تبديد كمية هائلة من الطاقة مما يجعل النظام غير فعال للغاية.
• ترتبط عملية Zener diode بشكل عام بتوليد الضوضاء ، والتي قد تؤثر بشكل حاسم على أداء الدوائر الحساسة ، مثل تصميمات مضخم hi-fi ، وغيرها من التطبيقات الضعيفة المماثلة.

استخدام الصمام الثنائي زينر المضخم

هذه نسخة زينر مضخمة تستخدم BJT لإنشاء زينر متغير مع قدرة محسنة على معالجة الطاقة.

دعنا نتخيل أن R1 و R2 لهما نفس القيمة ، مما سيخلق مستوى انحياز كافٍ لقاعدة BJT ، ويسمح لـ BJT بالتصرف على النحو الأمثل. نظرًا لأن الحد الأدنى لمتطلبات الجهد الأمامي للباعث الأساسي هو 0.7 فولت ، فإن BJT ستجري وتحول أي قيمة أعلى من 0.7 فولت أو على الأكثر 1 فولت اعتمادًا على الخصائص المحددة لـ BJT المستخدمة.

لذلك سوف يستقر الناتج عند 1 فولت تقريبًا. سيعتمد خرج الطاقة من 'زينر المتغير المضخم' هذا على تصنيف طاقة BJT وقيمة مقاومة الحمل.

ومع ذلك ، يمكن تغيير هذه القيمة أو تعديلها بسهولة إلى مستوى آخر مرغوب ، ببساطة عن طريق تغيير قيمة R2. أو ببساطة أكثر عن طريق استبدال R2 بوعاء. يمكن أن يتراوح نطاق كل من وعاء R1 و R2 بين 1K و 47K ، للحصول على ناتج متغير بسلاسة من 1V إلى مستوى العرض (24V كحد أقصى). لمزيد من الدقة ، يمكنك تطبيق صيغة مقسم Volatge التالية:

الجهد الناتج = 0.65 (R1 + R2) / R2

عيوب مضخم زينر

مرة أخرى ، عيب هذا التصميم هو التبديد العالي الذي يزيد بشكل متناسب مع زيادة فرق المدخلات والمخرجات.

لتعيين قيمة المقاوم للحمل بشكل صحيح اعتمادًا على تيار الخرج ومصدر الإدخال ، يمكن تطبيق البيانات التالية بشكل مناسب.

لنفترض أن جهد الخرج المطلوب هو 5 فولت ، والتيار المطلوب هو 20 مللي أمبير ، ومدخل العرض هو 12 فولت ، ثم باستخدام قانون أوم ، لدينا:

مقاومة الحمل = (12-5) / 0.02 = 350 أوم

القوة الكهربائية = (12-5) × 0.02 = 0.14 واط أو 1/4 واط فقط ستفي بالغرض.

دائرة منظم الترانزستور المتسلسلة

بشكل أساسي ، المنظم المتسلسل والذي يسمى أيضًا ترانزستور التمرير المتسلسل هو مقاومة متغيرة تم إنشاؤها باستخدام ترانزستور متصل في سلسلة مع أحد خطوط الإمداد والحمل.

يتم ضبط مقاومة الترانزستور للتيار تلقائيًا اعتمادًا على حمل الخرج ، بحيث يظل جهد الخرج ثابتًا عند المستوى المطلوب.

في دارة منظم متسلسلة ، يجب أن يكون تيار الإدخال أكبر قليلاً من تيار الخرج. هذا الاختلاف الصغير هو الحجم الوحيد للتيار الذي تستخدمه دائرة المنظم من تلقاء نفسها.

مزايا منظم السلسلة

الميزة الأساسية لدائرة منظم السلسلة مقارنة بمنظم نوع التحويلة هي كفاءتها الأفضل.

ينتج عن هذا الحد الأدنى من تبديد الطاقة والهدر من خلال الحرارة. بسبب هذه الميزة العظيمة ، فإن منظمات الترانزستور المتسلسلة تحظى بشعبية كبيرة في تطبيقات منظم الجهد العالي.

ومع ذلك ، يمكن تجنب ذلك عندما تكون متطلبات الطاقة منخفضة جدًا ، أو عندما لا تكون الكفاءة وتوليد الحرارة من بين القضايا الحرجة.

في الأساس ، يمكن للمنظم المتسلسل أن يدمج ببساطة منظم تحويلة زينر ، وتحميل دائرة عازلة تابع للباعث ، كما هو موضح أعلاه.

قد تجد كسب جهد الوحدة كلما تم استخدام مرحلة تابع باعث. هذا يعني أنه عند تطبيق مُدخل مُستقر على قاعدته ، فإننا سنحقق عمومًا ناتجًا ثابتًا من الباعث أيضًا.

نظرًا لأننا قادرون على الحصول على مكسب حالي أعلى من تابع الباعث ، يمكن توقع أن يكون تيار الإخراج أعلى بكثير مقارنة بتيار القاعدة المطبق.

لذلك ، حتى عندما يكون التيار الأساسي حوالي 1 أو 2 مللي أمبير في مرحلة تحويل زينر ، والتي تصبح أيضًا الاستهلاك الحالي الهادئ للتصميم ، يمكن توفير تيار الإخراج البالغ 100 مللي أمبير عند الإخراج.

يتم إضافة تيار الإدخال إلى تيار الخرج مع 1 أو 2 مللي أمبير التي يستخدمها مثبت زينر ، ولهذا السبب تصل الكفاءة المحققة إلى مستوى متميز.

بالنظر إلى ذلك ، تم تصنيف إمداد المدخلات للدائرة بشكل كافٍ لتحقيق جهد الخرج المتوقع ، فقد يكون الإخراج مستقلاً عمليًا عن مستوى إمداد المدخلات ، حيث يتم تنظيم ذلك بشكل مباشر من خلال الإمكانات الأساسية لـ Tr1.

يطور الصمام الثنائي الزينر ومكثف الفصل جهدًا نظيفًا تمامًا في قاعدة الترانزستور ، والذي يتكرر عند الخرج لتوليد فولاتج خالية من الضوضاء تقريبًا.

يتيح ذلك لهذا النوع من الدوائر القدرة على توصيل مخرجات ذات تموجات وضوضاء منخفضة بشكل مدهش دون تضمين مكثفات تنعيم ضخمة ، ومع نطاق من التيار قد يصل إلى 1 أمبير أو أكثر.

بقدر ما يتعلق الأمر بمستوى جهد الخرج ، قد لا يكون هذا مساويًا تمامًا لجهد زينر المتصل. هذا بسبب وجود انخفاض في الجهد بمقدار 0.65 فولت تقريبًا بين خيوط القاعدة والباعث للترانزستور.

وبالتالي يجب خصم هذا الانخفاض من قيمة جهد زينر حتى تتمكن من تحقيق الحد الأدنى من جهد الخرج للدائرة.

بمعنى إذا كانت قيمة zener هي 12.7 فولت ، فيمكن أن يكون الناتج عند باعث الترانزستور حوالي 12 فولت ، أو العكس ، إذا كان جهد الخرج المرغوب فيه هو 12 فولت ، فيجب تحديد زينر فولاتج ليكون 12.7 فولت.

لن يكون تنظيم دارة منظم السلسلة هذه متطابقًا أبدًا مع تنظيم دائرة زينر ، لأن تابع الباعث ببساطة لا يمكنه امتلاك مقاومة خرج صفرية.

ويجب أن يرتفع انخفاض الجهد خلال المرحلة بشكل هامشي استجابة لزيادة الإنتاج الحالي.

من ناحية أخرى ، يمكن توقع تنظيم جيد عندما يصل تيار زينر مضروبًا في الكسب الحالي للترانزستور إلى 100 ضعف أعلى تيار متوقع متوقع.

منظم سلسلة عالية الحالية باستخدام دارلينجتون الترانزستورات

لتحقيق هذا بدقة ، غالبًا ما يعني ذلك أنه يجب استخدام عدد قليل من الترانزستورات ، 2 أو 3 حتى نتمكن من تحقيق مكاسب مرضية في الإخراج.

دارة أساسية ثنائية الترانزستور تطبق an المتابع الباعث يُشار إلى زوج دارلينجتون في الأشكال التالية ، وهو يعرض تقنية تطبيق 3 BJTs في تكوين تابع لبعث باعث في دارلينجتون.

لاحظ أنه من خلال دمج زوج من الترانزستورات يؤدي إلى انخفاض الجهد العالي عند خرج 1.3 فولت تقريبًا ، من خلال قاعدة الترانزستور الأول إلى الإخراج.

هذا يرجع إلى حقيقة أن ما يقرب من 0.65 فولت يتم حلقه عبر كل من الترانزستورات. إذا تم النظر في دائرة ترانزستور ثلاثية ، فقد يعني ذلك انخفاضًا في الجهد أقل بقليل من 2 فولت عبر قاعدة الترانزستور الأول والإخراج ، وهكذا.

منظم جهد باعث مشترك مع ردود فعل سلبية

يظهر التكوين الجميل في بعض الأحيان في تصميمات محددة لها زوجان مضخمات باعث مشتركة ، يعرض تعليقات سلبية صافية بنسبة 100 بالمائة.

تم توضيح هذا الإعداد في الشكل التالي.

على الرغم من حقيقة أن مراحل الباعث الشائعة تتمتع عادةً بدرجة كبيرة من كسب الجهد ، فقد لا يكون هذا هو الحال في هذه الحالة.

إنه بسبب ردود الفعل السلبية بنسبة 100٪ التي يتم وضعها عبر مجمّع الترانزستور الناتج وباعث ترانزستور المحرك. هذا يسهل مكبر الصوت لتحقيق مكاسب من وحدة دقيقة.

مزايا منظم الباعث المشترك مع التغذية الراجعة

يعمل هذا التكوين بشكل أفضل مقارنة بـ زوج دارلينجتون المنظمون القائمون على أتباع الباعث بسبب انخفاض الجهد المنخفض عبر أطراف الإدخال / الإخراج.

يبلغ انخفاض الجهد الناتج عن هذه التصميمات بالكاد حوالي 0.65 فولت ، مما يساهم في زيادة الكفاءة ، ويمكّن الدائرة من العمل بفعالية بغض النظر عما إذا كان جهد الدخل غير المستقر أعلى من جهد الخرج المتوقع بمئات الميليفولت أم لا.

مزيل البطارية باستخدام دائرة منظم السلسلة

دائرة مزيل البطارية المشار إليها هي توضيح وظيفي لتصميم مبني باستخدام منظم سلسلة أساسي.

تم تطوير النموذج لجميع التطبيقات التي تعمل بجهد 9 فولت تيار مستمر بحد أقصى لا يتجاوز 100 مللي أمبير. إنه غير مناسب للأجهزة التي تتطلب قدرًا أعلى نسبيًا من التيار.

T1 هو ملف 12 -0 - 12 كان محول 100 مللي أمبير الذي يوفر عزلًا معزولًا للحماية وخفضًا للجهد ، بينما يعمل الملف الثانوي المستدق في المركز على مقوم دفع وسحب أساسي مع مكثف مرشح.

مع عدم وجود حمل ، سيكون الإخراج حوالي 18 فولت تيار مستمر ، والذي قد ينخفض ​​إلى حوالي 12 فولت عند التحميل الكامل.

الدائرة التي تعمل مثل مثبت الجهد هي في الواقع تصميم من نوع السلسلة الأساسية يشتمل على R1 و D3 و C2 من أجل الحصول على خرج اسمي منظم 10 فولت. يتراوح تيار زينر من خلال حوالي 8 مللي أمبير بدون تحميل ، وينخفض ​​إلى حوالي 3 مللي أمبير عند التحميل الكامل. يكون التبديد الناتج من R1 و D3 نتيجة لذلك ضئيلاً.

يمكن رؤية متابع باعث زوج دارلينجتون الذي تم تكوينه بواسطة TR1 و TR2 حيث يوفر مكبر الصوت المؤقت الناتج مكسبًا حاليًا يبلغ حوالي 30000 عند الإنتاج الكامل ، في حين أن الحد الأدنى للربح هو 10000.

عند مستوى الكسب هذا عندما تعمل الوحدة باستخدام 3 مللي أمبير في ظل تيار الحمل الكامل ، ولا يظهر أي انحراف تقريبًا في انخفاض الجهد عبر مكبر الصوت حتى أثناء تقلب تيار الحمل.

يبلغ انخفاض الجهد الحقيقي من مضخم الإخراج 1.3 فولت تقريبًا ، وبمدخل متوسط ​​10 فولت ، فإن هذا يوفر ناتجًا يبلغ حوالي 8.7 فولت.

يبدو هذا مساويًا تقريبًا لـ 9 فولت المحدد ، مع الأخذ في الاعتبار حقيقة أنه حتى البطارية الحقيقية 9 فولت قد تظهر اختلافات من 9.5 فولت إلى 7.5 فولت خلال فترة التشغيل.

إضافة حد حالي لمنظم سلسلة

بالنسبة للمنظمين الموضحين أعلاه ، من المهم عادةً إضافة حماية ماس كهربائى للإخراج.

قد يكون هذا ضروريًا حتى يكون التصميم قادرًا على تقديم تنظيم جيد إلى جانب مقاومة منخفضة للإخراج. نظرًا لأن مصدر الإمداد هو مقاومة منخفضة جدًا ، فيمكن لتيار خرج مرتفع جدًا أن يمر في حالة حدوث ماس كهربائي ناتج عرضي.

قد يتسبب ذلك في حرق الترانزستور الناتج ، إلى جانب بعض الأجزاء الأخرى على الفور. قد يفشل المصهر النموذجي ببساطة في توفير الحماية الكافية لأنه من المحتمل أن يحدث الضرر بسرعة حتى قبل أن يتفاعل المصهر وينفجر.

أسهل طريقة لتنفيذ ذلك ربما عن طريق إضافة المحدد الحالي إلى الدائرة. يتضمن ذلك دوائر تكميلية دون أي تأثير مباشر على أداء التصميم في ظل ظروف العمل العادية.

ومع ذلك ، قد يتسبب المحدد الحالي في انخفاض جهد الخرج بسرعة إذا حاول الحمل المتصل سحب كميات كبيرة من التيار.

في الواقع ، ينخفض ​​جهد الخرج بسرعة كبيرة ، على الرغم من وجود دائرة كهربائية قصيرة موضوعة عبر الخرج ، فإن التيار المتاح من الدائرة يزيد قليلاً عن الحد الأقصى المحدد لتصنيفه.

تم إثبات نتيجة دائرة الحد من التيار في البيانات أدناه والتي تعرض جهد الخرج والتيار فيما يتعلق بمقاومة الحمل المتدرجة بشكل تدريجي ، كما تم التوصل إليه من وحدة Battery Eliminator المقترحة.

ال دوائر الحد الحالية يعمل عن طريق استخدام عنصرين فقط R2 و Tr3. إن استجابتها سريعة جدًا في الواقع لدرجة أنها تقضي ببساطة على جميع المخاطر المحتملة للدائرة القصيرة عند الإخراج وبالتالي توفير حماية ضد الفشل لأجهزة الإخراج. يمكن فهم عمل الحد الحالي كما هو موضح أدناه.

يتم توصيل R2 على التوالي مع الإخراج ، مما يجعل الجهد المتطور عبر R2 متناسبًا مع تيار الخرج. عند استهلاك الإخراج الذي يصل إلى 100 مللي أمبير ، لن يكون الجهد الناتج عبر R2 كافيًا للتشغيل على Tr3 ، حيث إنه ترانزستور من السيليكون يتطلب الحد الأدنى من الجهد 0.65 فولت للتبديل.

ومع ذلك ، عندما يتجاوز حمل الإخراج حد 100 مللي أمبير ، فإنه يوفر إمكانات كافية عبر T2 لتبديل ON Tr3 بشكل مناسب في التوصيل. يتسبب TR3 بدوره في تدفق بعض fto الحالي نحو Trl عبر سكة الإمداد السلبية عبر الحمل.

ينتج عن هذا بعض التخفيض في جهد الخرج. إذا زاد الحمل بشكل أكبر يؤدي إلى ارتفاع متناسب في الإمكانات عبر R2 ، مما يجبر Tr3 على التبديل أكثر صعوبة.

هذا يسمح بالتالي للكميات العالية بالتحويل نحو Tr1 والخط السالب عبر Tr3 والحمل. يؤدي هذا الإجراء أيضًا إلى انخفاض الجهد المرتفع نسبيًا في جهد الخرج.

حتى في حالة وجود دائرة قصر ناتجة ، فمن المحتمل أن يكون Tr3 متحيزًا بشدة في التوصيل ، مما يجبر جهد الخرج على الانخفاض إلى الصفر ، مما يضمن عدم السماح لتيار الخرج مطلقًا بتجاوز علامة 100 مللي أمبير.

متغير منظم امدادات الطاقة مقعد

متغير الجهد استقرت امدادات الطاقة تعمل بمبدأ مشابه مثل أنواع منظم الجهد الثابت ، لكنها تتميز بـ التحكم في الجهد مما يسهل إخراجًا مستقرًا بنطاق جهد متغير.

هذه الدوائر هي الأنسب كمصادر طاقة للمقاعد وورش العمل ، على الرغم من أنه يمكن استخدامها أيضًا في التطبيقات التي تتطلب مدخلات مختلفة قابلة للتعديل للتحليل. بالنسبة لمثل هذه الوظائف ، يعمل مقياس جهد مزود الطاقة مثل عنصر تحكم محدد مسبقًا يمكن استخدامه لتكييف جهد خرج الإمداد إلى مستويات الجهد المنظمة المطلوبة.

يوضح الشكل أعلاه مثالًا كلاسيكيًا لدائرة منظم الجهد المتغير والتي ستوفر خرجًا ثابتًا متغيرًا باستمرار من 0 إلى 12V.

الخصائص الرئيسية

• النطاق الحالي محدود بحد أقصى 500 مللي أمبير ، على الرغم من أن هذا يمكن أن يرتفع إلى مستويات أعلى من خلال ترقية الترانزستورات والمحول بشكل مناسب.
• يوفر التصميم تنظيمًا جيدًا جدًا للضوضاء والتموج ، والذي قد يكون أقل من 1 مللي فولت.
• لا يزيد الحد الأقصى للفرق بين إمداد الإدخال والإخراج المنظم عن 0.3 فولت حتى عند تحميل الإخراج الكامل.
• يمكن استخدام مصدر الطاقة المتغير المنظم بشكل مثالي لاختبار جميع أنواع المشاريع الإلكترونية تقريبًا التي تتطلب إمدادات منظمة عالية الجودة.

كيف تعمل

في هذا التصميم يمكننا أن نرى دائرة مقسم محتملة متضمنة بين مرحلة مثبت زينر الناتج ومضخم المخزن المؤقت للإدخال. تم إنشاء هذا الحاجز المحتمل بواسطة VR1 و R5. يتيح ذلك تعديل الذراع المنزلق VR1 من 1.4 فولت كحد أدنى عندما يكون بالقرب من قاعدة مساره ، حتى مستوى 15 V zener بينما يكون في أعلى نقطة في نطاق الضبط الخاص به.

يوجد ما يقرب من 2 فولت تم إسقاطها على مرحلة المخزن المؤقت للإخراج ، مما يسمح بنطاق جهد الخرج من 0 فولت إلى حوالي 13 فولت. بعد قولي هذا ، يكون نطاق الجهد العلوي عرضة لتحمل جزء ، مثل التسامح 5 ٪ على جهد زينر. لذلك قد يكون جهد الخرج الأمثل أعلى من 12 فولت.

أنواع قليلة من الكفاءة دائرة حماية الزائد يمكن أن يكون مهمًا جدًا لأي مصدر طاقة مقاعد البدلاء. قد يكون هذا ضروريًا نظرًا لأن الإخراج قد يكون عرضة للأحمال الزائدة العشوائية والدوائر القصيرة.

نحن نستخدم حدًا مباشرًا إلى حد ما للتيار في التصميم الحالي ، تحدده Trl والعناصر المرتبطة به. عندما يتم تشغيل الوحدة في الظروف العادية ، يكون الجهد الناتج عبر R1 ، والذي يتم توصيله في سلسلة مع خرج التيار الكهربائي ، أقل من أن يؤدي إلى تشغيل Trl في التوصيل.

في هذا السيناريو ، تعمل الدائرة بشكل طبيعي ، إلى جانب انخفاض الجهد الصغير الناتج عن R1. هذا لا ينتج عنه أي تأثير على كفاءة تنظيم الوحدة.

هذا لأن المرحلة R1 تأتي قبل دائرة المنظم. في حالة حدوث حالة حمل زائد ، فإن الإمكانات المستحثة عبر R1 تصل إلى حوالي 0.65 فولت ، مما يجبر Tr1 على التبديل في وضع التشغيل ، على حساب تيار القاعدة المكتسب من فرق الجهد الناتج عبر المقاوم R2.

يتسبب هذا في قيام R3 و Tr 1 بسحب كمية كبيرة من التيار ، مما يتسبب في زيادة انخفاض الجهد عبر R4 بشكل كبير ، وتقليل جهد الخرج.

يقوم هذا الإجراء على الفور بتقييد تيار الخرج بحد أقصى من 550 إلى 600 مللي أمبير على الرغم من قصر الدائرة في الإخراج.

نظرًا لأن ميزة الحد الحالية تقيد جهد الخرج إلى 0 فولت تقريبًا.

R6 مزوّد بمقاوم تحميل والذي يمنع بشكل أساسي تيار الخرج من الانخفاض بشكل كبير ولا يستطيع مكبر الصوت العازل العمل بشكل طبيعي. يسمح C3 للجهاز بتحقيق استجابة عابرة ممتازة.

عيوب

تمامًا مثل أي منظم خطي نموذجي ، يتم تحديد تبديد الطاقة في Tr4 من خلال جهد الخرج والتيار ويكون بحد أقصى مع وعاء مضبوط لجهد خرج أقل وأحمال خرج أعلى.

في معظم الظروف الشديدة قد يكون هناك 20 فولت محرض عبر Tr4 ، مما يتسبب في تدفق تيار يبلغ حوالي 600 مللي أمبير عبره. ينتج عن هذا تبديد للطاقة بحوالي 12 واط في الترانزستور.

لتكون قادرًا على تحمل هذا لفترات طويلة ، يجب تثبيت الجهاز على غرفة تبريد كبيرة إلى حد ما. يمكن تثبيت VR1 بمقبض تحكم كبير يسهل تسوية مقياس معاير يعرض علامات جهد الخرج.

قائمة الاجزاء

• المقاومات. (الكل 1/3 وات 5٪).
• R1 1.2 أوم
• R2100 أوم
• R3 15 أوم
• R4 1 ك
• R5 470 أوم
• R6 10 كيلو
• VR1 4.7k الكربون الخطي
• المكثفات
• C1 2200 درجة فهرنهايت 40 فولت
• C2100 درجة فهرنهايت 25 فولت
• C3 330 نف
• أشباه الموصلات
• Tr1 قبل الميلاد 108
• Tr2 قبل الميلاد 107
• Tr3 BFY51
• Tr4 TIP33A
• DI إلى D4 1N4002 (4 إيقاف)
• D5 BZY88C15V (15 فولت ، 400 ميغاواط زينر)
• محول
• T1 مصادر رئيسية أساسية ، 17 أو 18 فولت ، 1 أمبير
• ثانوي
• يحول
• S1 D.P.S.T. أنابيب دوارة أو نوع تبديل
• متفرقات
• حالة ، مقابس الإخراج ، لوحة الدوائر ، الرصاص الرئيسي ، الأسلاك ،
• جندى إلخ.

كيفية إيقاف ارتفاع درجة حرارة الترانزستور عند تفاضلات الإدخال / الإخراج الأعلى

عادة ما تواجه المنظمات من نوع الترانزستور الممر كما هو موضح أعلاه حالة من التبديد الشديد للغاية الذي يظهر من الترانزستور المنظم التسلسلي عندما يكون جهد الخرج أقل بكثير من مصدر الإدخال ..

في كل مرة يتم فيها دفع تيار خرج عالي بجهد منخفض (TTL) ، قد يكون من الضروري استخدام مروحة تبريد في المبدد الحراري. ربما يكون التوضيح الشديد هو سيناريو وحدة المصدر المحددة لتوفير 5 أمبير إلى 5 و 50 فولت.

يمكن أن يحتوي هذا النوع من الوحدات بشكل طبيعي على إمداد غير منظم 60 فولت. تخيل أن هذا الجهاز المعين هو مصدر دوائر TTL في تياره المقدر بالكامل. سيتعين على عنصر السلسلة في الدائرة في هذه الحالة تبديد 275 واط!

يبدو أن تكلفة توفير التبريد الكافي لا تتحقق إلا بسعر سلسلة الترانزستور. في حالة إمكانية الحد من انخفاض الجهد فوق الترانزستور المنظم إلى 5.5 فولت ، دون الاعتماد على جهد الخرج المفضل ، يمكن تقليل التبديد بشكل كبير في الرسم التوضيحي أعلاه وقد يكون هذا 10٪ من قيمته الأولية.

يمكن تحقيق ذلك من خلال استخدام ثلاثة أجزاء من أشباه الموصلات واثنين من المقاومات (الشكل 1). إليك كيف يعمل هذا بالضبط: يُسمح للثايرستور Thy بأن يكون موصلًا طبيعيًا من خلال R1.

ومع ذلك ، بمجرد انخفاض الجهد عبر T2 - يتجاوز منظم السلسلة 5.5 فولت ، يبدأ T1 في إجراء ، مما يؤدي إلى 'فتح' الثايرستور عند التقاطع الصفري التالي لمخرج مقوم الجسر.

يتحكم تسلسل العمل المحدد هذا باستمرار في الشحن الذي يتم تغذيته عبر C1 - مكثف المرشح - حتى يتم تثبيت الإمداد غير المنظم عند 5.5 فولت على جهد الخرج المنظم. يتم تحديد قيمة المقاومة اللازمة لـ R1 على النحو التالي:

R1 = 1.4 × Vsec - (Vmin + 5) / 50 (ستكون النتيجة بالكيلو أوم)

حيث يشير Vsec إلى جهد RMS الثانوي للمحول ويشير Vmin إلى الحد الأدنى لقيمة الإخراج المنظم.

يجب أن يكون الثايرستور مؤهلاً لتحمل تيار تموج الذروة ، ويجب أن يكون جهد تشغيله بحد أدنى 1.5 Vsec. يجب تحديد ترانزستور منظم السلسلة لدعم أعلى تيار خرج ، Imax ، ويجب تثبيته على غرفة التبريد حيث قد يتبدد 5.5 × Isec watts.

خاتمة

في هذا المنشور ، تعلمنا كيفية بناء دارات منظم جهد خطي بسيطة باستخدام ترانزستور تمرير تسلسلي وديود زينر. تزودنا مصادر الطاقة المستقرة الخطية بخيارات سهلة إلى حد ما لإنشاء مخرجات ثابتة ثابتة باستخدام أقل عدد من المكونات.

في مثل هذه التصميمات ، يتم تكوين ترانزستور NPN بشكل أساسي في سلسلة مع خط إمداد إدخال إيجابي في وضع باعث مشترك. يتم الحصول على الخرج المستقر عبر باعث الترانزستور وخط الإمداد السالب.

يتم تكوين قاعدة الترانزستور بدائرة مشبك زينر أو مقسم جهد قابل للتعديل يضمن أن الجهد الجانبي للباعث للترانزستور يكرر عن كثب إمكانات القاعدة عند خرج الباعث للترانزستور.

إذا كان الحمل حملاً عاليًا للتيار ، فإن الترانزستور ينظم الجهد إلى الحمل عن طريق التسبب في زيادة مقاومته ، وبالتالي يضمن أن الجهد إلى الحمل لا يتجاوز القيمة الثابتة المحددة كما هو محدد بواسطة التكوين الأساسي.