» elektronika »Lineáris feszültségszabályozó a TL431 és az NPN tranzisztorok szabályozásával

Lineáris feszültségszabályozó állítható TL431 és NPN tranzisztorokon

Helló mindenkinek!
Nemrégiben érdeklődtem a lineáris feszültségstabilizáló áramkörök összeállítása iránt. Az ilyen rendszerek nem igényelnek ritka részleteket, és az alkatrészek kiválasztása és a hangolás sem okoz különösebb nehézségeket. Ezúttal úgy döntöttem, hogy összeállítom egy lineáris feszültségstabilizáló áramkört a TL431 "szabályozott zener diódára" (mikroáramkör). A TL431 referencia feszültségforrásként működik, és a teljesítmény szerepet egy erős NPN tranzisztor játszik a TO -220 csomagban.

19 V bemeneti feszültség mellett az áramkör stabilizált feszültség forrásaként szolgálhat 2,7-16 V tartományban, legfeljebb 4A árammal. A stabilizátort egy kenyérlapra szerelt modulként tervezték. A következőképpen néz ki:



videók:


A stabilizátorhoz DC tápellátásra van szükség. Érdemes ilyen stabilizátort használni egy klasszikus, lineáris tápegységgel, amely vas transzformátorból, dióda hídból és egy nagy kondenzátorból áll. A hálózat feszültsége a terheléstől függően változhat, és ennek eredményeként a transzformátor kimeneti feszültsége megváltozik. Ez az áramkör stabil kimeneti feszültséget biztosít változó bemenettel. Meg kell értenie, hogy az alsó típusú stabilizátor, valamint maga az áramkör 1-3 V-ra esik, tehát a maximális kimeneti feszültség mindig alacsonyabb lesz, mint a bemenet.

Elvileg a kapcsoló tápegységek táplálékként használhatók ehhez a stabilizátorhoz, például egy 19 V-os laptopból, de ebben az esetben a stabilizálás szerepe minimális, mert gyári kapcsoló tápegységek és így tovább kimeneti stabilizált feszültség.

Vezetés:


Alkatrészek kiválasztása
A dokumentáció szerint a TL431 chip maximális áramát képezi magán, 100 mA. Az én esetemben az áramot körülbelül 80 mA-os margóval korlátoztam az R1 ellenállás felhasználásával. Az ellenállást a képletek szerint kell kiszámítani.

Először meg kell határoznia az ellenállás ellenállását. Az Ohm törvénye szerint legfeljebb 19 V bemeneti feszültségnél az ellenállást a következőképpen kell kiszámítani:
R = U / I = 19 V / 0,08A = 240 Ohm

Ki kell számítani az R1 ellenállás teljesítményét:
P = I ^ 2 * R = 0,08 A * 0,08 A * 240 Ohm = 1,5 W

Szovjet 2 wattos ellenállást használtam

Az R2 és R3 ellenállások olyan feszültségmegosztót képeznek, amely „programozza” a TL431-et, és az R3 ellenállás változó, amely lehetővé teszi a referenciafeszültség megváltoztatását, amelyet azután megismételnek a tranzisztorok kaszkádjában. R2 - 1K ohmot, R3 - 10K ohmot használtam. Az R2 ellenállás teljesítménye a kimeneti feszültségtől függ. Például 19V kimeneti feszültséggel:
P = U ^ 2 / R = 19 * 19/1000 = 0,361 watt

1 wattos ellenállást használtam.

Az R4 ellenállás az VT2 tranzisztoron alapuló áram korlátozására szolgál. Sokkal jobb, ha a besorolást kísérletileg választja ki, a kimeneti feszültség szabályozásával. Ha az ellenállás túl nagy, ez jelentősen korlátozza az áramkör kimeneti feszültségét. Az én esetemben ez 100 Ohm, bármilyen teljesítmény megfelelő.

Mint a fő teljesítménytranzisztor (VT1), jobb a tranzisztorokat használni a TO - 220 vagy annál erősebb tokokban (TO247, TO-3). Használtam az E13009 tranzisztort, vásároltam az Ali Express-en. Tranzisztor 400 V feszültségig és 12A feszültségig. Egy ilyen áramkörnél a nagyfeszültségű tranzisztor nem a legoptimálisabb megoldás, de jól fog működni. A tranzisztor valószínűleg hamis és 12 A nem fog állni, de az 5-6A elég. Az áramkörünkben az áram 4A-ig terjedhet, ezért alkalmas erre az áramkörre. Ebben a sémában a tranzisztornak képesnek kell lennie 30–35 watt teljesítmény eloszlatására.

A teljesítményeloszlást a bemeneti és a kimeneti feszültség különbségének és a kollektor áramának szorzataként kell kiszámítani:
P = (U kimenet -U bemenet) * I kollektor
Például a bemeneti feszültség 19 V, a kimeneti feszültséget 12 V-ra állítottuk, és a kollektor árama 3 A
P = (19V-12V) * 3A = 21 watt - ez egy teljesen normális helyzet tranzisztorunk számára.

És ha tovább folytatjuk a kimeneti feszültség 6V-ra csökkentését, akkor a kép más lesz:
P = (19V-6V) * 3A = 39 watt, ami nem túl jó a TO-220 csomagban lévő tranzisztor számára (azt is figyelembe kell venni, hogy amikor a tranzisztor bezáródik, akkor az áram is csökkenni fog: 6 V-ra az áram körülbelül 2-2,5A lesz, és nem 3). Ebben az esetben jobb, ha tömeges esetekben egy másik tranzisztort használ, vagy csökkentheti a bemeneti és a kimeneti feszültség közötti különbséget (például ha a tápegység transzformátor, a tekercsek kapcsolásával).

Ezenkívül a tranzisztornak 5A vagy annál nagyobb áramerősségűnek kell lennie. Jobb, ha a transzisztor statikus áramátadási együtthatója 20. A kínai tranzisztor teljesíti ezeket a követelményeket. Az áramköri tömítés előtt egy speciális állványon megvizsgáltam (áram és áram eloszlás).

mert A TL431 legfeljebb 100 mA áramot képes előállítani, és a tranzisztor alapjának táplálásához több áram szükséges, további tranzisztorra van szüksége, amely megerősíti a TL431 chip kimenetének áramát, megismételve a referenciafeszültséget. Ehhez szükségünk van egy VT2 tranzisztorra.
A VT2 tranzisztornak képesnek kell lennie arra, hogy elegendő áramot táplálja a VT1 tranzisztor alapjához.

A szükséges áramot nagyjából meg lehet határozni a VT1 tranzisztor statikus áramátadási együtthatójával (h21e vagy hFE vagy β). Ha azt akarjuk, hogy a kimeneten 4 A áram legyen, és a VT1 statikus áramátadási együtthatója 20, akkor:
I bázis = I kollektor / β = 4 A / 20 = 0,2 A.

A statikus áramátviteli együttható a kollektoráramtól függ, tehát ez az érték tájékoztató jellegű. A gyakorlatban végzett mérés azt mutatta, hogy a VT1 tranzisztor alapjához kb. 170 mA-t kell táplálni, hogy a kollektoráram 4A legyen. A TO-92 csomagban lévő tranzisztorok észrevehetően felmelegsznek 0,1 A feletti áramerősségnél, tehát ebben az áramkörben a KT815A tranzisztort használtam a TO-126 csomagban. A tranzisztor 1,5A-ig terjedő áramerősségre van tervezve, a statikus áramátadási együttható kb. 75. Ehhez a tranzisztorhoz kicsi hűtőborda lesz megfelelő.
C3 kondenzátorra van szükség a feszültség stabilizálásához a VT1 tranzisztor alapján, névleges értéke 100 μF, feszültség 25 V.

A kondenzátorok szűrőit a kimeneten és a bemeneten telepítik: C1 és C4 (elektrolitikus 25 V feszültségnél, 1000 μF) és C2, C5 (kerámia 2-10 μF).
A D1 dióda a VT1 tranzisztor védelmét szolgálja a fordított áram ellen. A D2 diódára a kollektor motorok táplálásakor a tranzisztor elleni védelemre van szükség. Amikor az áramellátást kikapcsolják, a motorok egy ideig forognak, és fékezési üzemmódban generátorként működnek. Az így előállított áram ellentétes irányba megy, és károsíthatja a tranzisztort.A dióda ebben az esetben bezárja a motort, és az áram nem éri el a tranzisztort. Az R5 ellenállás kis terhelést játszik alapjárat stabilizálásában, névleges értéke 10k Oh, bármilyen teljesítmény.

gyülekezés
Az áramkört modulként összeállítják egy kenyérvágólapra. Egy kapcsoló tápegységből származó radiátort használtam.

Ilyen méretű hűtővel nem szabad az áramkört a lehető legnagyobb mértékben betölteni. 1 A-nál nagyobb áram esetén a hűtőt nagyszerűbbre kell cserélni, a ventilátorral történő fújás szintén nem fog fájni.

Fontos szem előtt tartani, hogy minél nagyobb a különbség a bemeneti és a kimeneti feszültség között, és minél nagyobb az áram, annál több hőt termel és annál több hűtésre van szükség.
Körülbelül egy óráig tartott a forrasztás. Alapvetően jó lenne egy táblát LUT módszerrel készíteni, de azóta Csak egy példányra van szüksége egy táblára, nem akartam pazarolni az időt a tábla tervezésére.

Az eredmény egy ilyen modul:

Összeszerelés után megvizsgáltam a jellemzőket:


Az áramkörnek gyakorlatilag nincs védelme (azaz nincs rövidzárlatvédelem, fordított polaritás elleni védelem, lágyindítás, áramkorlátozás stb.), Ezért nagyon óvatosan kell használni. Ugyanezen okból nem ajánlott ilyen rendszerek használata „laboratóriumi” tápegységekben. Erre a célra a TO-220 csomagban lévő kész mikroáramkörök 5A-ig terjedő áramokra alkalmasak, például KR142EN22A. Vagy legalább ehhez az áramkörhez egy további modult kell készítenie a rövidzárlat elleni védelem érdekében.

Az áramkört klasszikusnak lehet nevezni, mint a legtöbb lineáris stabilizáló áramkört. A modern impulzusáramköröknek számos előnye van, például: nagyobb hatékonyság, sokkal kevesebb fűtés, kisebb méretek és súly. Ugyanakkor a lineáris áramköröket könnyebben lehet elsajátítani a kezdő sonkák számára, és ha a hatékonyság és a méretek nem különösebben fontosak, akkor ezek eléggé alkalmasak stabilizált feszültségű eszközök táplálására.

És természetesen semmi sem csillapítja azt az érzést, amikor valamelyik készüléket otthoni tápegységről táplálom, és a kezdő sonkák lineáris áramkörei hozzáférhetőbbek, bármit is mondanak.
9.1
9.5
8.3

Adj hozzá egy megjegyzést

    • smilemosolyogxaxarendbendontknowjehunea
      főnökkarcolásbolondigenigen-igenagresszívtitok
      Bocsánattáncdance2dance3megbocsátássegítségitalok
      megállásbarátokjógoodgoodsípájulásnyelv
      füsttapsolóCrayállapítsagúnyosdon-t_mentionletöltés
      hőségingerültlaugh1MDAtalálkozómoskingnegatív
      not_ipopcornbüntetolvasmegijesztijesztkeresés
      gúnyolódásthank_youeztto_clueumnikakutegyetért
      rosszbeeeblack_eyeblum3pírdicsekvésunalom
      cenzúrázottvidámságsecret2fenyegetgyőzelemyusun_bespectacled
      ShokRespektlolprevedfogadtatáskrutoyya_za
      ya_dobryisegítőne_huliganne_othodiFLUDtilalomközel
10 megjegyzés
A szerző
Ahogy ígértem, ellenőriztem a kimeneti feszültség stabilizálódását, amikor a terhelési áram megváltozik.
A stabilizáció jól működik. Tesztelési feltételek: bemeneti feszültség -16V, kimenet - 12V. A terhelési áram körülbelül 1,5A-ról 3A-ra változott (egy lámpa folyamatosan világít, egy további lámpa csatlakoztatása / leválasztása hozzá). A 12 V feszültség stabil.
Idézet: EandV
Természetesen tévedhetek, de véleményem szerint, ha lineáris (ajar) módban dolgozunk helyszíni dolgozókat, akkor azok felmelegsznek is.
A fizika tudománya szerint is. )) Mi a különbség, hogy melyik tranzisztor bipoláris, terepi, IGBT, BSIT? Ha az áram áthalad rajta, és a feszültség csökken, akkor a számára kiosztott teljesítmény nem függ a tranzisztor típusától. ))
A szerző
Köszönöm
Igen, a bipoláris tranzisztorok lineáris áramkörei alapvetően kazánok. Nem lehet ezzel vitatkozni.
Személy szerint csak a PWM vezérlő áramkörökben végeztem terepmunkát. Természetesen tévedhetek, de véleményem szerint, ha lineáris (ajar) módban dolgozunk helyszíni dolgozókat, akkor azok felmelegsznek is. Nem melegszik csak teljesen nyitott állapotban.
Vendég Alexander
Sok munkát végez el. De van egy dolog, de a bipoláris tranzisztorokat (víz) hűtés nélkül nehéz lehűteni. Ezért már régóta átjutott a mezőre. Próbáljon meg nem megbánni ugyanazokkal a paraméterekkel, mert nincs szükség nagy hűtőre
A szerző
Örülök, hogy olyan emberekkel tudunk beszélgetni, akik kommentálják az érdemeket. Számos kérdésben be kell vallanom, hogy igaza van.
De mégis szeretnék tisztázni néhány pontot.
Ez kevesebb, mint 1%, de általában amikor stabilizátorokról beszélünk, akkor a kimenet terhelését értjük.

Egyetértek veled; pontosabban meg kellett fogalmaznom. Úgy gondolom, hogy az általános jelentés egyértelmű: a hálózat feszültsége sétál, bár nem nagyon, de a transzformátor kimenetén is jár.
Ez az Ön adata. A videóban, amikor a feszültség csökken, az áram valóban csökken (Ohmi törvény), de egy meghatározott, aktív terhelésnél. Csökkentse a terhelési ellenállást - az áram növekedni fog.

Természetesen igazad van, haszontalan vitatkozni, de a gyakorlatban az emberek, akik legalább minimális tapasztalattal rendelkeznek az elektronika területén, valószínűleg nem fognak lineáris stabilizátorokat használni nagy feszültségcsökkenéssel és maximális árammal (legalábbis remélem).
Megpróbáltam ezt a következő szöveggel átadni, talán nem túl jól:
"P = (19V-6V) * 3A = 39 watt, ami nem túl jó a TO-220 csomagban lévő tranzisztor számára (figyelembe kell vennie azt is, hogy amikor a tranzisztor bezáródik, akkor az áram is csökkenni fog: 6 V-ra az áram körülbelül 2-2,5A lesz, de nem 3). Ebben az esetben jobb vagy egy másik tranzisztor használata nagyobb tömegű esetekben, vagy a bemeneti és a kimeneti feszültség közötti különbség csökkentése (például ha a tápegység transzformátor, a tekercsek kapcsolásával). "
A kondenzátor nem tudja stabilizálni a feszültséget.

Ismét, a megfogalmazás nem ugyanaz ... Általában a kondenzátor jobb.

Még egyszer köszönöm a konstruktív megjegyzéseket. Korunkban ez nem gyakran fordul elő, általában csak azt mondják, hogy az áramkör használhatatlan, és a szerzőt elküldik, hogy olvassa el néhány klasszikus elektronikai tankönyvet.
a hálózati feszültség pár voltat merített
Ez kevesebb, mint 1%, de általában amikor stabilizátorokról beszélünk, akkor a kimenet terhelését értjük.
Nem lesz 4A, ha 2,7 V-ra korlátozódik. Nézze meg a cikk videót
19 V bemeneti feszültség mellett az áramkör stabilizált feszültség forrásaként szolgálhat a 2,7 16 V-ig, áramerősségig max 4A.
Ez az Ön adata. A videóban, amikor a feszültség csökken, az áram valóban csökken (Ohmi törvény), de egy meghatározott, aktív terhelésnél. Csökkentse a terhelési ellenállást - az áram növekedni fog.
C3 nélkül a kimeneti feszültség a tranzisztor után kissé meghalad +/- 50 mA
kondenzátor C3 szükséges a feszültség stabilizálásához a VT1 tranzisztoron alapul
A kondenzátor nem tudja stabilizálni a feszültséget. karcolás
A szerző
Hogy őszinte legyek, nem próbáltam ki egy ilyen rendszert. Érdekes változat egy terepi dolgozóval.
Kezdetben a cikkben ismertetett áramkörben pontosan bipoláris, vagy inkább Darlington tranzisztorokat akartam használni (pár extra KT827A-nak fekszem). Aztán azt hittem, hogy nem mindenkinek van KT827A, de ezek nem olcsók. Ezért választott egy olcsó alkatrészekből álló kompozit tranzisztorral.
A szerző
Üdvözlet!
Nos, az egész cikket közvetlenül elemezted, már örülök annak, hogy valaki mindent oly gondosan elolvasta. Nem csoda, hogy azt jelenti, hogy annyit bükkre írtam.
Megpróbálom alapvetően megválaszolni:
A karton transz nem megfelelő?

A karton nem illeszkedik egyértelműen, feritikus - impulzusos is. Egyszer azt hittem, hogy a feritikus - a magas frekvenciájú és az 50 Hz-es vas - ugyanaz, most már tudom, hogy nem, és sietek megemlíteni. Hirtelen nem én vagyok az egyetlen az egész világon.
Milyen teher?

Az emberek este este a munka után jöttek, bekapcsolták a televíziókat, elektromos kályhákat, számítógépeket stb., A hálózat feszültsége néhány voltos volt.
És amikor a terhelési áram megváltozik?

Ez a helyes kérdés, ellenőrizni fogom.
És a TL431 feszültségcsökkenése nem számít?

Nem vette figyelembe, mert az én esetemben nem szignifikáns, a VT2 tranzisztor margóval felerősödik. A TL ellenállásának kiválasztásával az a feladat, hogy korlátozza az áramot, hogy az ne égessen, ha egy kicsit kevesebb, akkor nem halálos
Pmax = (19-2,7) * 4 = 65,2 W

Kedves, ez egy lineáris áramkör, a kimeneti feszültség korlátozását a tranzisztor által az áram korlátozása miatt érjük el. Nem lesz 4A, ha 2,7 V-ra korlátozódik. Nézze meg a cikk videót, ott jól látható a tesztekben: 2,7 V feszültségnél az áram 1.7A, azaz (19-2,7) * 1,7 = 27,7 W, tehát élünk!
???

C3 nélkül a kimeneti feszültség a tranzisztor után kissé +/- 50 mA-ért jár. Ilyen sémákban láttam, hogy erre a célra egy ellenállást helyeznek el, amely kompenzálja a kollektor kb. 4,7 k fordított áramát az alap és a tranzisztor emittere között.
A dióda vonatkozásában - helyesírás (nos, elnézést kérek), "a tranzisztor védelmére" - úgy értem, erről beszélünk:
Ha túl lusta vagy olvasni, itt van egy idézet:
"Mivel a motor induktív terhelésű, óvatosnak kell lennünk. Ha az áram a tekercselésen át áramlik, és hirtelen leállítjuk ezt az áramlást, akkor egy nagy feszültség ideiglenesen megjelenik a tekercs csatlakozóin. Ez a feszültség károsíthatja a tranzisztorot (a fenti ábra), és a csomópont megszakadhat. Ezenkívül ez jelentős interferenciát okozhat. Ennek elkerülése érdekében a diódát az induktív terheléssel párhuzamosan kell csatlakoztatni. "
De teljesen egyetértek ezzel!

A többi megjegyzés után ez olyan, mint egy balzsam a sebekhez)
Ez a lehetőség, azt hiszem, elfogadhatóbb.
áll vas transzformátor
A karton transz nem megfelelő?
Feszültség a hálózat a terheléstől függően változhat
Milyen teher?
Ez az áramkör stabil kimeneti feszültséget biztosít változó bemenettel
És amikor a terhelési áram megváltozik?
R = U / I = 19 V / 0,08A = 240 Ohm
És a TL431 feszültségcsökkenése nem számít?
feszültség: 2,7-16 V, áramerősségtől feszültségig; 4A.
a tranzisztornak képesnek kell lennie 30–35 watt teljesítmény eloszlatására
Pmax = (19-2,7) * 4 = 65,2 W!
kondenzátor C3 szükséges stabilizálni feszültség a VT1 tranzisztor alapján
D2 diódára van szükség tranzisztor védelmére kollektormotorokkal hajtva
???
Erre a célra a TO-220 csomagban lévő kész mikroáramkörök 5A-ig terjedő áramerősségre alkalmasak, például KR142EN22A
De teljesen egyetértek ezzel! smile

Azt javasoljuk, hogy olvassa el:

Adja át az okostelefon számára ...