Δημιουργία κυκλώματος ρυθμιστή τάσης 3.3V, 5V με διόδους και τρανζίστορ

Σε αυτήν την ανάρτηση μαθαίνουμε να κατασκευάζουμε κυκλώματα ρυθμιστή τάσης 3.3V, 5V από πηγές υψηλότερης τάσης, όπως 12V ή πηγή 24V χωρίς IC.

Γραμμικά IC

Κανονικά λαμβάνεται μια τάση προς τα κάτω από μια πηγή υψηλότερης τάσης χρησιμοποιώντας ένα γραμμικό IC όπως μια σειρά 78XX IC ρυθμιστή τάσης ή μετατροπέα buck.

Και οι δύο παραπάνω επιλογές μπορεί να είναι δαπανηρές και / ή πολύπλοκες επιλογές για γρήγορη λήψη μιας συγκεκριμένης επιθυμητής τάσης για μια συγκεκριμένη εφαρμογή.

Δίοδοι Zener

Δίοδος Ζένερ Είναι επίσης χρήσιμο για την επίτευξη χαμηλότερης τάσης από υψηλότερη πηγή, ωστόσο δεν μπορείτε να λάβετε επαρκές ρεύμα από έναν σφιγκτήρα τάσης διόδου zener. Αυτό συμβαίνει επειδή οι δίοδοι zener συνήθως περιλαμβάνουν μια αντίσταση υψηλής αξίας για την προστασία της από υψηλά ρεύματα, η οποία περιορίζει τη διέλευση υψηλότερου ρεύματος στην έξοδο σε μόλις milliamps, η οποία ως επί το πλείστον καθίσταται ανεπαρκής για ένα σχετικό φορτίο.

Ένας γρήγορος και καθαρός τρόπος για την παραγωγή 3.3V ή Κανονισμός 5V ή οποιαδήποτε άλλη επιθυμητή τιμή από μια δεδομένη πηγή υψηλότερης τάσης είναι η χρήση σειρών διόδων όπως φαίνεται στο παρακάτω διάγραμμα.

Χρήση διόδων ανορθωτή για πτώση τάσης

Στο παραπάνω διάγραμμα μπορούμε να δούμε περίπου 10 διόδους να χρησιμοποιούνται για την απόκτηση εξόδου 3V στο ακραίο άκρο, ενώ άλλες αντίστοιχες τιμές μπορούν επίσης να φανούν με τη μορφή επιπέδων 4.2v, 5v και 6V στις αντίστοιχες διόδους πτώσης.

Γνωρίζουμε ότι συνήθως μια δίοδος ανορθωτή χαρακτηρίζεται ότι πέφτει περίπου 0,6V κατά μήκος, πράγμα που σημαίνει ότι κάθε δυναμικό που τροφοδοτείται στην άνοδο μιας διόδου θα παράγει έξοδο στην κάθοδο της, η οποία κανονικά θα είναι περίπου 0,6V μικρότερη από την είσοδο στην άνοδο της.

Εκμεταλλευόμαστε το παραπάνω χαρακτηριστικό για να επιτύχουμε τις υποδεικνυόμενες δυνατότητες χαμηλότερης τάσης από μια δεδομένη υψηλότερη παροχή.

Χρησιμοποιώντας δίοδο 1N4007 για ρεύμα 1 Amp

Στο διάγραμμα παρουσιάζονται δίοδοι 1N4007 οι οποίες ενδέχεται να αποδώσουν όχι περισσότερο από 100mA, αν και οι δίοδοι 1N4007 έχουν βαθμολογηθεί ώστε να χειρίζονται έως 1amp, πρέπει να διασφαλιστεί ότι οι δίοδοι δεν αρχίζουν να θερμαίνονται, αλλιώς αυτό θα είχε ως αποτέλεσμα να επιτρέπονται υψηλότερες τάσεις .

Επειδή καθώς η δίοδος θερμαίνει την ονομαστική πτώση κατά μήκος της αρχίζει να υποχωρεί προς το μηδέν, γι 'αυτό δεν πρέπει να αναμένονται περισσότερα από 100mA max από την παραπάνω σχεδίαση για την αποτροπή της υπερθέρμανσης και τη βέλτιστη απόκριση από το σχεδιασμό.

Για υψηλότερα ρεύματα μπορεί κανείς να επιλέξει διόδους με υψηλότερη βαθμολογία, όπως 1N5408 (0,5amp max) ή 6A4 (2amp max) κ.λπ.

Το μειονέκτημα του παραπάνω σχεδιασμού είναι ότι δεν παράγει ακριβείς δυνητικές τιμές στην έξοδο και συνεπώς ενδέχεται να μην είναι κατάλληλο για εφαρμογές όπου μπορεί να απαιτούνται προσαρμοσμένες αναφορές τάσης ή για εφαρμογές όπου η παράμετρος φορτίου μπορεί να είναι κρίσιμη από την άποψη των προδιαγραφών τάσης.

Για τέτοιες εφαρμογές η ακόλουθη διαμόρφωση θα μπορούσε να γίνει πολύ επιθυμητή και χρήσιμη:

Χρησιμοποιώντας ένα Emitter Follower BJT

Το παραπάνω διάγραμμα δείχνει ένα απλό οπαδός των εκπομπών διαμόρφωση χρησιμοποιώντας ένα BJT και μερικές αντιστάσεις.

Η ιδέα είναι αυτονόητη, εδώ το δοχείο χρησιμοποιείται για τη ρύθμιση της εξόδου σε οποιοδήποτε επιθυμητό επίπεδο από 3V ή χαμηλότερο στο μέγιστο επίπεδο εισόδου τροφοδοσίας, αν και η μέγιστη διαθέσιμη έξοδος θα ήταν πάντα μικρότερη από 0,6V από την εφαρμοζόμενη τάση εισόδου.

Το πλεονέκτημα της ενσωμάτωσης BJT για κατασκευή ρυθμιστή 3.3V ή 5V το κύκλωμα είναι ότι σας επιτρέπει να επιτύχετε οποιαδήποτε επιθυμητή τάση χρησιμοποιώντας τον ελάχιστο αριθμό εξαρτημάτων.

Επιτρέπει επίσης τη χρήση υψηλότερων φορτίων ρεύματος στις εξόδους, επιπλέον η τάση εισόδου δεν έχει περιορισμούς και μπορεί να αυξηθεί σύμφωνα με την ικανότητα χειρισμού του BJT και από κάποιες μικρές αλλαγές στις τιμές της αντίστασης.

Στο δεδομένο παράδειγμα, μπορεί να φανεί μια είσοδος 12V έως 24V, η οποία μπορεί να προσαρμοστεί σε οποιοδήποτε επιθυμητό επίπεδο, όπως στα 3.3V, 6V, 9V, 12V, 15V, 18V, 20V ή σε οποιαδήποτε άλλη ενδιάμεση τιμή, απλώς μετακινώντας το κουμπί του συμπεριλαμβανόμενου ποτενσιόμετρο .