Oriģināls jaudīgas Zener diodes analogs tranzistora ķēdē. Komentāri izslēgti jaudīgas Zener diodes analogam

Lai stabilizētu slodzes barošanas spriegumu, viņi bieži izmanto vienkāršāko stabilizatoru - parametrisko (1. att.), kurā strāva no taisngrieža tiek piegādāta caur balasta rezistoru, un paralēli slodzei tiek ieslēgta zenera diode.
Šāds stabilizators darbojas ar slodzes strāvu, kas nepārsniedz maksimālo stabilizācijas strāvu konkrētai Zener diodei. Un, ja slodzes strāva ir daudz lielāka, viņi izmanto jaudīgāku Zener diode, piemēram, sēriju D815, kas nodrošina stabilizācijas strāvu 1…1,4 A.
Ja šādas Zener diodes nav, derēs mazjaudas diode, taču tā ir jāizmanto kopā ar jaudīgu tranzistoru, kā parādīts attēlā. rīsi. 2. Rezultāts ir jaudīgas Zener diodes analogs, kas nodrošina diezgan stabilu spriegumu pie slodzes pat pie strāvas. 2 A, lai gan maksimālā stabilizācijas strāva, kas norādīta stabilizatora ķēdē KS147A ir 58 mA.

Tas ir daudz zemāks par diodes stabilizatora pārrāvuma spriegumu, tāpēc tas "nesabruks" un nevadīs strāvu. Attiecībā uz šo zemo spriegumu diode nedarbosies, pat ja tā ir neobjektīva! Tādējādi diode pārstāj regulēt spriegumu. Lai to "aktivizētu", ir jānolaiž vismaz 6 volti.

Analītiskais paņēmiens Zenera diodes noņemšanai no ķēdes un pietiekama sprieguma esamības vai trūkuma novērošanas tās vadīšanai ir skaņas signāls. Tas, ka Zenera diode ir pievienota ķēdē, negarantē, ka tajā vienmēr tiks pazemināts pilns Zenera spriegums! Atcerieties, ka Zener diodes darbojas, ierobežojot spriegumu līdz noteiktam maksimālajam līmenim; tie nevar kompensēt sprieguma trūkumu.

Analogais darbojas šādi. Kamēr barošanas spriegums no taisngrieža ir mazāks par Zenera diodes pārrāvuma spriegumu, tranzistors ir aizvērts, strāva caur analogu ir niecīga (analoga strāvas-sprieguma raksturlieluma tiešā horizontālā atzara rīsi. četri). Palielinoties barošanas spriegumam, Zenera diode izlaužas, caur to sāk plūst strāva un tranzistors nedaudz atveras (izliekta raksturlieluma daļa) kā parastajā parametriskajā stabilizatorā.
Stabilizācijas efekts tiek panākts, pateicoties tam, ka sadalījuma režīmā Zenera diodei ir zema diferenciālā pretestība un no tranzistora kolektora līdz tā pamatnei tiek veikta dziļa negatīva atgriezeniskā saite. Tāpēc, samazinoties izejas spriegumam, samazināsies strāva caur Zenera diodi un tranzistora pamatni, kas novedīs pie daudz lielāka (in h 21E reizes) samazinās kolektora strāva, kas nozīmē izejas sprieguma palielināšanos. Palielinoties izejas spriegumam, tiks novērots pretējs process.

stabilizētā izejas sprieguma vērtību nosaka, summējot Zenera diodes stabilizācijas spriegumu ar atvērta tranzistora emitera savienojuma spriegumu (» 0,7 V silīcija tranzistoram un » 0,3 V germānijam). Maksimālā analogās stabilizācijas strāva būs praktiski h 21E reizes pārsniedz to pašu izmantotās Zener diodes parametru. Attiecīgi tranzistora izkliedes jauda būs vienāda ar Zener diodes jaudu.
No iepriekšminētajām sakarībām ir viegli secināt, ka jaudīga tranzistora statiskajam pārvades koeficientam jābūt ne mazākam par koeficientu, kas dalot maksimālo slodzes strāvas patēriņu ar maksimālā strāva Zenera diodes stabilizācija. Tranzistora maksimāli pieļaujamajai kolektora strāvai un spriegumam starp kolektoru un emitētāju attiecīgi jāpārsniedz iestatīt strāvu analogā stabilizācija un izejas spriegums.
Izmantojot tranzistora struktūru r-p-r tam jābūt savienotam saskaņā ar rīsi. 3 shēma. Šajā iemiesojumā tranzistoru var uzstādīt tieši uz darbināmas konstrukcijas šasijas, un pārējās analogās daļas var uzstādīt uz tranzistora spailēm.

Lai samazinātu izejas sprieguma pulsāciju un samazinātu analoga diferenciālo pretestību, oksīda kondensators ar jaudu 100…500 uF.
Noslēgumā nedaudz par sprieguma temperatūras koeficientu (TKN) analogs. Izmantojot sērijas precīzās Zener diodes D818, KS191, TKN analogs būs daudz sliktāks TKN Zenera diode. Ja tiek izmantota zenera diode ar stabilizācijas spriegumu, kas lielāks par 16 V, TKN analogs būs aptuveni vienāds TKN zenera diode, bet ar zenera diodēm D808 - D814 TKN analogs uzlabosies.

Tādējādi jebkura Zener diodes shēma darbosies tik ilgi, kamēr slodzes pretestība ir vienāda ar kādu minimālo vērtību vai lielāka par to. Ja slodzes pretestība ir pārāk zema, tas arī izraisīs liela strāva samazinot pārāk lielu spriegumu pāri līmeņa samazināšanas rezistoram, vienlaikus atstājot spriegumu pāri Zener diodei. Kad Zener diode pārtrauc strāvu, tā vairs nevar regulēt spriegumu un slodzes spriegums nokrītas zem regulēšanas punkta.

Tomēr mūsu 100 kΩ nolaižamā rezistoru ķēdei vajadzētu būt piemērotai kādai slodzes pretestības vērtībai. Lai atrastu šo pieļaujamo slodzes pretestības vērtību, mēs varam izmantot tabulu, lai aprēķinātu pretestību divu rezistoru ķēdē, ievadot zināmo kopējo sprieguma pretestību un rezistoru pretestību un aprēķinot paredzamo slodzes spriegumu 6 volti.


Pārveidojot datoru komutācijas barošanas blokus (turpmāk – UPS) automašīnu akumulatoru lādētājiem, gatavā produkcija ir ar kaut ko jāielādē. Sākumā tas bija vecs akumulators ar 12V 40/45W auto lampu.

Pārveidotais UPS visu dienu tika pakļauts maksimālajai slodzei. Bet pēc desmitās ierīces izgatavošanas akumulators nomira, plāksnes aizvērtas kopā. Mēģinājums ielādēt UPS ar jaudīgām lampām vai rezistoriem nepatika, jo pie dažādām slodzes strāvām izejā mēs iegūstam dažādus spriegumus, nav ērti konfigurēt UPS.

Izmantojot 4 voltus pāri kritiena rezistoram un 100 kΩ pretestību tajā, strāva caur to būs 324 µA. Tā kā ir virknes ķēde, strāva ir vienāda ar visiem komponentiem jebkurā laikā. Slodzes pretestības aprēķināšana tagad ir vienkāršs Ohma likuma jautājums, kas dod mums 889 kΩ.

Tātad, ja slodzes pretestība ir tieši 889 kΩ, tai pāri būs 6 volti, diode vai diode. Jebkura slodzes pretestība, kas ir mazāka par 889 kΩ, radīs slodzes spriegumu, kas ir mazāks par 6 voltiem, diode vai bez diodes. Diodes klātbūtnē slodzes spriegums tiks regulēts līdz 6 voltiem, ja slodzes pretestība ir lielāka par 889 kOhm.

Tāpēc tika nolemts izgatavot jaudīgas Zener diodes analogu ar regulējamu stabilizācijas spriegumu!

Dizaina shēma un apraksts


Rezistors R6 var regulēt stabilizācijas spriegumu no 6 līdz 16 V.

Tika izgatavotas divas šādas ierīces. Pirmajā versijā KT803 tika izmantots kā tranzistori VT1 un VT2, taču iekšējā pretestība bija pārāk liela, tāpēc pie 2 A strāvas stabilizācijas spriegums bija 12 V, bet pie 8 A - 16 V.

Ar nolaižamā rezistora sākotnējo vērtību 1 kΩ, mūsu regulatora ķēde spēja adekvāti regulēt spriegumu pat ar slodzes pretestību līdz 500 Ω. Mēs redzam kompromisu starp jaudas izkliedi un pieņemamu slodzes pretestību. Augstākas efektivitātes paātrināšanas rezistors samazināja jaudas izkliedi, palielinot pieļaujamo minimālo slodzes pretestību. Ja mēs vēlamies noregulēt spriegumu zemas pretestības slodzes rezistoriem, ķēde ir jāsagatavo lielākai jaudas izkliedei.

Otrajā variantā tika izmantoti kompozītmateriālu tranzistori KT827, tāpēc pie 2 A strāvas stabilizācijas spriegums bija 12 V, bet pie 10 A - 12,4 V.

Tranzistoru VT1 un VT2 kolektorus var elektriski pieslēgt korpusam. Ventilators M1 kalpo radiatora dzesēšanai, uz kura ir uzstādīti tranzistori VT1 un VT2, kad slēdža SA1 kontakti ir aizvērti, ventilatora veiktspēja palielinās. LED HL1 kalpo, lai norādītu ierīces darbību.

Zenera diodes regulē spriegumu, darbojoties kā papildu slodzes, velkot lielāku vai mazāku strāvu pēc vajadzības, lai nodrošinātu pastāvīgu sprieguma kritumu visā slodzē. Tas ir līdzīgs automašīnas ātruma kontrolei, bremzējot, nevis mainot droseles stāvokli: tas ir ne tikai izšķērdīgs, bet arī bremzēm jābūt konstruētām tā, lai pārvaldītu visu dzinēja jaudu, kad satiksmes apstākļi to neprasa. Neskatoties uz šo fundamentālo konstrukcijas neefektivitāti, Zener diodes shēmas tiek plaši izmantotas to vienkāršības dēļ.

Pati ierīce ir salikta korpusā no datora bloks barošanas avots, tiek izmantots standarta M1 ventilators, tranzistori VT1 un VT2 ir uzstādīti uz radiatora, kura laukums ir vismaz 250 cm2. Diode VD1 strāvai 10 - 20 A kalpo ķēdes aizsardzībai no apgrieztās polaritātes. Zenera diode VD1 stabilizācijas spriegumam 3 - 6 V.

Iestatījums

Pēc pareizas uzstādīšanas pārbaudes jaudīgas zenera diodes analogs tiek pievienots strāvas avotam 1 - 2 A un spriegums izlādētam skābes akumulatoram tiek iestatīts ar rezistoru R6, piemēram, 11 V. Strāva tiek palielināta līdz 10 - 12 A, savukārt spriegumam nevajadzētu palielināties vairāk par 0,5 V.