|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 경제적인 안정제. 무선전자공학 및 전기공학 백과사전
이 기사의 저자는 다양한 전압 변환 및 안정화 원리의 장단점을 자세히 분석하지 않고 바이폴라 트랜지스터를 조정 요소로 사용하여 간단하고 경제적인 전압 안정기를 개발한 경험을 공유합니다. 기준 전압원을 선택하는 데 많은 주의를 기울입니다. 이 기사에서는 다양한 안정제의 테스트 결과가 포함된 표를 제공하므로 적절한 옵션을 더 쉽게 선택할 수 있습니다. 갈바니 전지 또는 배터리로 구동되고 안정화된 전압이 필요한 무선 전자 장치의 고효율을 달성하려면 공급 전압 및 요소 유형의 올바른 선택 외에도 가능한 가장 긴 작동을 보장하는 적절한 경제적인 안정기를 선택하는 것이 중요합니다. 전원을 교체하지 않고도 장치를 사용할 수 있습니다. 경제적인(고효율) 안정기는 두 가지 조건을 동시에 만족하는 안정기이다. 첫째, 부하전류에 비해 소비전류가 낮아야 한다. 둘째, 제어 요소 전반에 걸쳐 최소 허용 전압 강하를 유지해야 합니다. 문헌에는 저자가 안정기 자체의 전류 소비를 줄이는 데 중점을 두고 정상적인 작동을 위해 입력 전압이 출력 전압을 초과해야 한다는 사실을 그다지 중요하게 생각하지 않는 경제적인 안정기에 대한 설명이 종종 있습니다. 최소 1,5...2V. 배터리로 전원을 공급할 때 이러한 상황이 주요 역할을 합니다. 간단한 계산에 따르면 안정기의 효율 감소는 제어 트랜지스터에서 열 형태의 에너지 소산으로 인해 정확하게 발생하며 이러한 손실은 전압 강하에 정비례한다는 것을 보여줍니다. 일반적으로 안정기는 조정 가능한 전압 분배기로, 트랜지스터가 조정 요소로 사용되며 전도성에 따라 제어 요소가 변경됩니다. 경제적인 안정기에서 제어 요소는 최소한의 자체 소비로 조절 트랜지스터의 충분한 베이스 전류를 제공해야 합니다. 이 전류는 출력 전압을 기준 전압과 비교하여 생성됩니다. 안정화 계수(Kt), 전압 온도 계수(VTC), 효율 등 안정기의 특성을 결정하는 매개변수인 기준 전압원(RVS)을 올바르게 선택하는 것이 중요합니다. 조정 트랜지스터는 공급 전압이 안정기의 정격 출력 전압을 약간 초과하는 최소값으로 감소할 때 안정적인 출력 전압을 유지해야 합니다. 안정기가 정격 출력 전압을 유지할 수 있는 입력 전압과 출력 전압 간의 최소 차이도 제어 트랜지스터 [1]의 연결 다이어그램에 따라 달라집니다. 기준 전압의 마이크로파워 소스 가장 간단한 ION 회로는 선택 폭이 상당히 넓은 제너 다이오드를 사용하여 얻어지지만 실제로는 동일한 유형의 제너 다이오드의 안정화 전압 확산과 마이크로 전력 장치에 전원을 공급할 때 낮은 효율로 인해 어려움이 자주 발생합니다. 일반적으로 제너 다이오드는 0,5~1mA 미만의 전류에서 작동하기에 적합하지 않은 것으로 알려져 있습니다. 이는 적합한 제너 다이오드를 확인하고 선택하는 데 시간을 낭비하지 않고 보장된 결과를 얻어야 하는 경우에 해당됩니다. 그러나 대부분은 더 낮은 전류에서 작동할 수 있어 수십 마이크로암페어를 초과하지 않는 부하 전류에 대해 허용 가능한 매개변수를 제공합니다. 이를 확인하려면 대부분의 참고서에서와 같이 선형 눈금이 아닌 로그 눈금으로 제너 다이오드 매개 변수의 의존성을 그리는 것으로 충분합니다. 그림에서. 그림 1 - 3은 표시된 규모에서 안정화 전류(lCT)에 대한 안정화 전압(UCT)과 차동 저항(Rd)의 의존성을 보여줍니다.
제너 다이오드의 매개변수는 큰 산란을 특징으로 하기 때문에 제너 다이오드 KS133A, KS147A, KS156A, KS168A의 전류에 대한 안정화 전압의 의존성은 평균 특성입니다(그림 1). 814~200μA 미만의 전류에서 특히 강한 산란을 보이는 D300 시리즈의 제너 다이오드의 경우 그래프는 음영 처리된 영역(그림 2)으로, 여러 특성(최대 XNUMX개 특성의 일반화를 기반으로 구성됨) ) 각 유형의 제너 다이오드. 테스트된 제너 다이오드의 수가 적기 때문에 더 높은 정확도를 주장하는 결론을 도출할 수는 없지만 몇 가지 일반적인 추세는 여전히 눈에 띕니다. 테스트에 따르면 제너 다이오드 D808 - D811, D813, D814 및 D818 시리즈의 경우 전류가 감소하면 안정화 전압이 처음에는 약간 감소하지만 200~300μA 미만의 전류에서는 일부 표본에서 예측할 수 없을 정도로 낮아지는 것으로 나타났습니다. . 저전압 제너 다이오드 KS133A, KS147A, KS156A의 경우 전류가 감소함에 따라 안정화 전압은 급강하 없이 단조롭게 감소합니다. KS133A 및 KS147A 제너 다이오드에 대한 그래프(그림 3)는 전류에 대한 차동 저항의 반비례 의존성을 보여주는 거의 직선입니다. 예를 들어 1000mA에서 32μA로 전류를 32배 줄이면 Rd도 1000Ω에서 10kΩ으로 10배 증가합니다. 안정화 전압이 5,6...7V이고 전류가 3mA를 초과하는 제너 다이오드는 차동 저항이 더 낮습니다. 전류가 특정 수준으로 감소하면 이러한 제너 다이오드의 Rd는 급격히 증가하고, 더 감소하면 저전압 제너 다이오드의 Rd와 크게 다르지 않습니다. 제너 다이오드 D814A - D814D는 고전류에서 차동 저항이 낮지만 200~300μA 미만의 전류에서 일부 제너 다이오드의 Rd는 저전압 다이오드보다 훨씬 더 큰 값을 가질 수 있습니다. 여러 복사본의 제너 다이오드(KS510A, KS512A, KS515A, KS518A)를 사용한 실험에서 대부분은 최대 3~5μA의 전체 전류 변화 범위에 걸쳐 우수한 안정화 특성을 나타냈지만 더 많은 전압을 안정화하도록 설계되었습니다. 10V보다 높습니다. 그 특징은 300μA 미만의 전류에서 잡음 수준이 증가한다는 것입니다. 전압의 온도 계수와 같은 ION 매개변수는 주변 온도가 변할 때 국부 발진기 주파수의 변화 또는 측정 장치의 오류 증가와 같은 불쾌한 현상을 유발할 수 있으므로 과소평가해서는 안 됩니다. UCT=5...6,8V(KS156A, KS168A 등)인 제너 다이오드의 TKN은 전류가 100μA 이하로 감소하고 음수 값으로 이동하며 -2,5mV/°C까지 증가할 수 있습니다. [2 ]. D818, KS191 시리즈 등의 온도 보상 제너 다이오드 1mA 미만의 전류에서는 음의 TKN이 증가하여 정밀도 특성을 잃습니다. D814 시리즈 제너 다이오드 중에는 온도가 감소함에 따라 안정화 전압이 급격히 감소하기 때문에 저전류 모드(0,3...0,4mA 미만)에서 작동하기에 부적합한 시편이 있습니다. 대부분의 다른 유형의 제너 다이오드의 경우 전류가 감소함에 따라 TKN은 눈에 띄게 변하지 않지만 일반적인 추세는 TKN이 음수 값으로 이동하는 것입니다. 저전류에서 제너 다이오드의 특성을 분석하면 다음과 같은 결론을 내릴 수 있습니다. 거의 모든 유형의 제너 다이오드는 저전류 모드에서 적용 가능하지만 예비 테스트 후에만 가능합니다. 이 경우 공급 전류가 감소함에 따라 안정화 전압이 덜 변화하는 인스턴스를 선택해야 합니다. UCT가 7V 미만인 제너 다이오드(KS133A, KS139A, KS147A, KS156A, KS168A)는 공급 전류가 수십 마이크로암페어까지 감소된 ION에서 사용할 수 있습니다. 제너 다이오드 KS133A, KS139A 및 KS147A의 안정화 계수는 전류와 거의 독립적이지만 값이 낮고(6...10) 안정화 전압은 전류 감소에 따라 단조롭게 감소하며 50μA 값에서 1,5가 될 수 있습니다. ..2...5 mA보다 10배 적습니다. 이러한 상황에서는 전류를 변경하여 일정 한도 내에서 안정화 전압을 조절할 수 있지만 CCT를 높이기 위해 전류를 안정화하는 것이 바람직합니다[3]. 제너 다이오드 KS156A 및 KS168A의 안정화 계수는 전류가 감소할 때 8~15로 감소하며, 이는 전류 안정화를 사용해야 할 수도 있습니다. 전류가 50μA로 감소하면 안정화 전압은 1,2~1,5배 감소합니다. UCT=7,5...14 V인 제너 다이오드(D808, D814 및 D818 시리즈 등)는 매개변수가 약간 저하되면서 최대 0,4...0,5 mA의 전류에서 ION에 적용 가능합니다. 0,4mA 미만의 값에서는 특성이 저하될 수 있지만 이 유형의 테스트된 제너 다이오드 중 절반 이상이 전류가 80~100μA로 감소했을 때 허용 가능한 매개변수를 가졌습니다. 특히 저전류 모드에서 제너 다이오드에 대한 좋은 대안은 가시 광선(직접 연결 시 UCT=4...1,5V)의 LED[2]와 저전력 실리콘 트랜지스터의 베이스-이미터 접합[5-7]입니다. (역방향 ON 시 UCT=4. ..10 V). 이는 더 큰 CCT를 제공하고 안정화 전류가 20μA 미만인 경우에도 작동할 수 있으며 저전류 모드에서 LED의 안정화 전압은 상당히 예측 가능합니다. ION에서는 다이오드와 트랜지스터의 p-n 접합뿐만 아니라 전류 안정기로 사용되는 전계 효과 트랜지스터도 사용할 수 있습니다(그림 4a). 기준 전압은 소스 회로의 저항에서 제거됩니다[8]. 10μA에서 이 전압은 FET의 차단 전압(UOTC)과 동일합니다. 전계 효과 트랜지스터를 통해 흐르는 전류의 값은 소스 회로의 저항 저항을 변경하여 선택됩니다. 전계 효과 트랜지스터의 가장 큰 단점은 동일한 배치(패키지) 내에서도 동일한 유형 장치의 차단 전압이 크게 변한다는 점입니다. 이는 대부분의 경우 이 매개변수를 먼저 측정하고 선택하지 않고는 사용할 수 없습니다. 적합한 트랜지스터.
UOTC를 측정하려면 마이크로 전류계를 트랜지스터의 드레인에 연결하고 전압계를 저항기에 병렬로 연결해야 합니다(그림 4b). 가변 저항기를 사용하여 드레인 전류를 10μA로 설정하고 고저항 전압계를 사용하여 저항기 전체(또는 게이트와 소스 사이)의 전압 강하를 측정합니다. 이 전압은 차단 전압으로 간주될 수 있습니다. 다른 장치의 전선이 납땜되는 적합한 소형 커넥터에 트랜지스터를 삽입하면 트랜지스터를 선택하는 것이 더 편리합니다. 그림에서. 그림 5는 여러 전계 효과 트랜지스터의 드레인 전류에 대한 소스 전압의 의존성을 보여줍니다. 그래프는 전류가 1에서 150...200μA로 변할 때 대부분의 트랜지스터 소스의 전압이 컷오프 전압의 20...25% 이하로 변한다는 것을 보여줍니다. 이 상황은 대략적인 계산을 할 때 유용할 수 있습니다. 1~2mA 미만의 전류에서 안정화 계수는 20~40 범위에 있으며 전류가 감소함에 따라 약간 증가합니다. TKN은 낮은 전류에서 최대 양의 값을 가지며 증가함에 따라 감소하여 0,1-3,0 mA 이상의 전류에서 음이 됩니다[9].
연구에 따르면 미세전류 ION으로 사용하기에 가장 적합한 트랜지스터는 KP103, KP302 및 KP303 시리즈의 p-n 접합 트랜지스터인 것으로 나타났습니다. 대부분의 경우 저전류 모드의 TKN은 +2,5mV/°C 또는 0,25%/°C를 초과하지 않습니다. 절연 게이트가 있는 트랜지스터(KP305 및 KP313 시리즈의 트랜지스터만 연구됨)의 사용도 배제되지 않지만 TKN 확산은 더 큽니다. 전계 효과 트랜지스터의 전류 안정기는 6단자 장치이므로 추가 저항기(그림 2a)를 순차적으로 포함하면 기준 전압을 높일 수 있습니다. 소스 회로의 저항을 전위차계로 교체하고 게이트의 피드백 전압을 조정하면 UOTC에서 트랜지스터 소스의 전압을 넓은 범위 내에서 높일 수 있지만 값을 3로 제한하는 것이 좋습니다. ...XNUMXUOTC, 큰 기준 전압을 얻으려면 UOTC가 큰 전계 효과 트랜지스터를 사용하십시오. 이를 통해 TKN을 개선할 수 있습니다. 이러한 간단한 회로를 사용하는 ION의 단점은 상대적으로 높은 출력 저항과 증가된 포지티브 TKN입니다. 전류 안정기와 음의 TKN(KS50A, KS80A, KS133A, KS139A, KS147A)을 갖는 제너 다이오드를 결합하면 이러한 매개변수를 개선하는 동시에 Kst를 156...168으로 증가시킬 수 있습니다(그림 6, b). 최소 공급 전압은 약간의 여유를 두고 표준보다 UOTC 값만큼 높아야 하므로 입력 전압이 안정화 전압보다 크게 높지 않은 경우 UOTC가 작은 전계 효과 트랜지스터를 선택하는 것이 좋습니다. 게이트 회로에 가변 저항을 사용하여 안정화 전류를 특정 한도 내에서 변경하면 ION의 기준 전압을 조절할 수 있습니다.
공급 전압을 "저장"하기 위해 LED 및 제너 다이오드 KS119A, KS133A, KS139A, KS147A는 전계 효과 트랜지스터 소스 회로의 가변 저항과 병렬로 연결됩니다 (그림 6c). 저항의 저항은 수백 kOhms에서 수 MOhms까지 가능합니다. 전계 효과 트랜지스터의 차단 전압은 기준 ION 전압보다 약간 낮아야 하므로 U0TC>1V인 보다 일반적인 전계 효과 트랜지스터를 사용할 수 있습니다. 기준 전압은 안정화 전류를 변경하여 작은 한계 내에서 조정할 수 있습니다. 저항과 병렬로 연결된 제너 다이오드는 트랜지스터 소스의 전압을 안정화시키고 게이트의 피드백을 악화시킵니다. 따라서 이러한 연결은 안정화 계수가 중요하지 않은 저전압 제너 다이오드에만 효과적입니다. 전류 안정기를 기반으로 하는 ION의 매개변수는 추가 바이폴라 트랜지스터를 사용하여 향상될 수 있습니다(그림 7a). 바이폴라 트랜지스터[10 - 12]만 사용하는 제너 다이오드 아날로그와 달리 이 장치는 부품 수가 적고 저전류 모드에서 잘 작동하며 TKN이 낮습니다. KT3102, KT3107, KT342 등 시리즈의 전류 전달 계수가 높은 저전력 실리콘 바이폴라 트랜지스터를 사용하는 것이 더 좋습니다. 이러한 제너 다이오드 아날로그의 작동 전류 범위는 전류 전달 계수에 정비례하기 때문입니다. h21E) 트랜지스터 VT2. 바이폴라 트랜지스터의 베이스-이미터 접합의 네거티브 TKN은 전계 효과 트랜지스터의 포지티브 TKN을 부분적으로 보상하므로 총 TKN은 낮은 위치에서 -0,02...+0,04%/°C 범위에 있습니다. 가변 저항 슬라이더(p -n 전이가 있는 전계 효과 트랜지스터를 사용하는 경우).
그림에서. 그림 7b는 가변 저항 모터의 다양한 위치에서 제너 다이오드 아날로그의 전류-전압 특성을 보여줍니다. 보시다시피 장치의 작동 전류 범위는 제한되어 있습니다. 최소 안정화 전류는 소스 회로의 저항 저항에 의해 결정되며(이 전류는 기준 회로와 동일한 전압 강하를 생성하기에 충분해야 함) 저항 R2의 선택된 저항에서 최대 전류는 전류에 의해 결정됩니다. 트랜지스터 VT2의 전달 계수 (최대 베이스 전류, 즉 콜렉터는 저항에 의해 제한됩니다. 따라서 안정화 전류가 증가함에 따라 기준 전압도 증가하기 시작합니다). 기준 전압이 2배 증가하면(소스 회로의 전위차계에 의해) 최소 및 최대 안정화 전류도 약 2배 증가합니다. 이 경우 TKN은 +0,08%/°C까지 증가할 수 있습니다. 제너 다이오드 아날로그의 간단한 계산은 다음 순서로 수행됩니다. 최소 안정화 전류 결정, 특정 차단 전압을 갖는 전계 효과 트랜지스터 선택, 소스 회로의 저항 저항 계산, 최대 결정 안정화 전류. 계산하려면 다음 비율을 사용할 수 있습니다. 최소값 >51H; Uobr min=U0TC + UBE 또는 U0TC=U0br min-0,6V; Ri = 2U0TC/2CT min(Uobp가 규제되지 않는 경우); Ri0,6(Uobp 최대-XNUMXV)/lst min(Uobp가 조정 가능한 경우); Iст max=lK max/2=(lБ-h21э)/2=(U0TC/Rи)h21э/2=U0TC·h21э/2Rи. 여기서 Ist min은 최소 안정화 전류입니다. IH - 최대 부하 전류; Ist max - 최대 안정화 전류; lK max - 트랜지스터 VT2의 최대 콜렉터 전류; IB - 트랜지스터 VT2의 기본 전류; Ri는 소스 회로의 저항기(또는 저항기들)의 저항입니다. Uobp min - 최소 기준 전압. UOTC - 트랜지스터 VT1의 차단 전압; UBe - 트랜지스터 VT2의 베이스-이미터 접합에서의 전압 강하; h21e - 트랜지스터 VT2의 정적 전류 전달 계수; 2 - 한계 안정화 전류 근처의 매개변수 열화를 고려한 경험적 계수. 다른 트랜지스터를 추가하여 제너 다이오드 아날로그의 작동 전류 범위를 확장할 수 있습니다(그림 8). 이 트랜지스터는 큰 전류를 안정화해야 하는 경우 방열판에 설치하거나 금속 케이스에 직접 설치하여 강력할 수 있습니다(트랜지스터 VT2와 VT3이 동일한 구조인 경우).
제너 다이오드 아날로그(그림 8)는 특히 저전류를 안정화할 때 대부분의 제너 다이오드에 비해 매개변수가 우수합니다. 장점은 넓은 범위 내에서 기준 전압을 조절할 수 있다는 것입니다. 제너 다이오드의 2개 트랜지스터 아날로그를 계산할 때 트랜지스터 VT4의 매개변수 대신 복합 트랜지스터의 매개변수가 공식으로 대체됩니다. 저항 RXNUMX는 역콜렉터 전류의 영향을 제거하는 역할을 하며 안정화 전류의 변화 간격에 따라 수십 ~ 수백 kOhms의 저항을 가질 수 있습니다. 회로의 단점은 기준 전압을 조절하는 동안에도 변경되는 TKN의 예측 가능성이 낮다는 것입니다. 전압이 증가함에 따라 TKN은 양의 값으로 이동합니다. 예를 들어, 상보형 트랜지스터에 조립된 제너 다이오드의 아날로그(다른 구조 고려): 트랜지스터 VT1 - KP103E(UOTC=1V), 트랜지스터 VT2 - KT3102 시리즈(h21e=320), 트랜지스터 VT3 - KT3107 시리즈( h21e=190), R2 =R3=1MOhm은 40μA~3mA 전류에서 최소 5의 안정화 계수를 가졌습니다. 기준 전압은 1,5~2,5V 범위에서 조정되었습니다. 이 경우 전압의 온도 계수는 -0,06%/°C에서 +0,07%/°C까지 다양했습니다. 트랜지스터 VT1 KP302B(UOTC = 3,4V)가 있는 동일한 제너 다이오드 아날로그는 100μA ~ 10mA의 전류에서 최소 10의 안정화 계수를 가졌습니다. 기준 전압은 3,9~7V 내에서 조정되었습니다. TKN은 -0,01%/°C에서 +0,02%/°C까지 다양했습니다. 경제적 안정기의 회로 설계 경제적인 안정기 개발의 기본은 단락 보호 기능을 갖춘 간단한 안정기(그림 9)로, 이는 13년 이상 무선 아마추어들 사이에서 인기를 끌었습니다[XNUMX].
작동 원리는 출력 전압을 제너 다이오드 VD1의 전압과 비교하는 것을 기반으로 합니다. 기준 레벨은 트랜지스터 VT2의베이스에 공급되고 출력 전압은 이미 터에 공급됩니다. 불일치 신호는 트랜지스터 VT2에 의해 증폭되어 베이스 VT1로 전송됩니다. 요소 R1, R2, VD1, VT2는 전류 안정기를 형성하므로 안정기의 최대 출력 전류가 제한됩니다. 부하 저항이 감소하면 안정기의 출력 전류가 제한 수준(Ilim)까지 증가한 다음 출력 전압이 감소합니다. 출력에서 UVD1 - UVD2 또는 UVD1 - 0,6V 값으로 떨어지면 열린 다이오드 VD2가 제너 다이오드 VD1을 션트합니다. 단락이 발생한 경우 트랜지스터 VT2를 기반으로 한 신호 레벨은 직접 연결된 다이오드 VD2의 pn 접합에 걸친 전압 강하와 동일합니다. 이는 트랜지스터 VT2의 콜렉터 전류를 감소시키므로 단락(lK3) 동안 안정기의 출력 전류는 제한 전류보다 작아집니다. 안정기의 출력 전압은 비율에 의해 결정됩니다 Uvyx = UVD1 - UBE VT2 + UVD3, 여기서 UVD1은 제너 다이오드의 안정화 전압입니다. UBE VT2 - 트랜지스터 VT2의 베이스-이미터 접합에서의 전압 강하; Uvd3 - 직접 연결된 다이오드 VD3의 전압 강하. UBE VT2 = UVD3 = 0,6V이므로 안정기의 출력 전압은 제너 다이오드 VD1의 안정화 전압과 동일하다고 가정할 수 있습니다. 스태빌라이저의 안정화 계수(Kst) Kst \uXNUMXd (ΔUin / ΔUout) (Uout / Uin), 여기서 ΔUin 및 ΔUout은 각각 안정기의 입력 및 출력에서의 전압 증분입니다. 제너다이오드 VD1의 Kst와 거의 동일하다. 안정기의 전압 온도 계수(TKN)는 실리콘 트랜지스터와 다이오드의 p-n 접합의 TKN이 동일하고 약 -1mV/°C의 값을 갖기 때문에 제너 다이오드 VD2의 TKN과 거의 같습니다. 출력 전압에 대한 표현에서 서로 빼는 것이 분명합니다. 안정기의 출력 임피던스 Rout = ΔUout / ΔIN 여기서 ΔIН는 부하 전류 증분입니다. 주로 트랜지스터 VT1의 이득과 선택된 출력 전류 제한 값(lorp)에 따라 달라집니다. 안정기의 제한 전류는 저항 R2를 선택하여 설정되며, 저항에 따라 비율이 결정됩니다. R2 = (UVD1-UBE VT2) / IE VT2, 여기서 UBEVT2 = 0,6V; IE VT2는 트랜지스터 VT2의 이미터 전류이며, 이는 트랜지스터 VT1(IB VT1)의 베이스 전류와 거의 같습니다. 트랜지스터 VT1의 베이스 전류는 IBVT1 = Ioutx/h21E VT1이라는 식으로 안정기의 출력 전류와 관련됩니다. 그래서 우리는 쓸 수 있어요 R2 \u1d (UVD0,6-21 V) h1E VTXNUMX / lorp. 최소 전압 강하를 보장하려면 최소한 (2...3)In의 전류 Iorp를 선택하십시오. 다양한 제너 다이오드로 테스트한 안정기의 주요 특성이 표에 나와 있습니다. 1.
모든 옵션의 경우: 트랜지스터 VT1 - KT3107 시리즈(h21E = 230); 트랜지스터 VT2 - KT3102 시리즈 (h21E = 200); 다이오드 VD2, VD3 - KD103A; 스태빌라이저 소비 전류(부하 제외)는 Uin = 8Uout에서 10...2mA입니다. Rout = In = 2,0mA에서 20Ω; Iorp = 60...70mA; Ikz = 20mA; Kst는 Uin = 2Uout에서 결정되었습니다. 최소 전압 강하 ΔUmin = Uout - Uout은 다음과 같이 결정됩니다(그림 10). Uin = 2Uout 및 정격 부하 전류(이 경우 20mA)에서 안정기의 Uout을 측정한 다음 Uin을 Uout으로 감소시켜 측정합니다. Uout의 새로운 값 이 전압 간의 차이는 배터리로 작동하도록 설계된 경제적인 안정기의 가장 중요한 매개변수입니다. 보다 엄격한 접근 방식을 사용하면 이 매개변수를 최소 전압 강하라고 할 수 없습니다. 이 정의는 매우 임의적입니다. 안정기의 최소 전압 강하는 출력 전압의 허용 가능한 감소에 따라 달라지며 이는 부하의 특성에 따라 다를 수 있지만 제안된 ΔUmin 측정 방법은 매개변수를 비교할 수 있기 때문에 더 편리하고 보편적입니다. 특정 부하의 요구 사항을 고려하지 않고 다양한 안정 장치를 사용합니다.
이 매개변수는 부하 전류, 출력 전류 제한 수준 및 제너 다이오드의 품질에 따라 크게 달라집니다. 저전류 영역에서 전압 강하가 큰 제너 다이오드(KS133A, KS139A, KS147A, KS156A)를 사용하는 경우, 부하 전류가 20mA 미만이더라도 0,6V 미만의 ΔUmin을 얻을 수 없습니다. 테이블에서 그림 1은 특히 저전압을 안정화할 때 안정기의 특성이 매우 평범하고 단순한 파라메트릭 안정기(R1VD1) 형태로 만들어진 기준 전압원(VS)의 매개변수에 거의 전적으로 의존한다는 것을 보여줍니다. 기준 전압이 너무 높게 선택되어 안정기의 출력 전압과 동일하므로 Uin이 Uout으로 감소하면 제너 다이오드를 통과하는 전류가 급격히 떨어지고 이로 인해 제너 다이오드의 전압이 감소합니다. 따라서 출력에서. 기존 방법을 사용하여 선택된 제너 다이오드 전류는 트랜지스터 VT2의 베이스 전류와 부하 전류에 비해 비합리적으로 높기 때문에 안정기의 효율이 상당히 낮습니다. 안정기의 특성을 향상시키기 위해서는 우선 기준전압과 소모전류를 감소시켜 ION 파라미터를 개선해야 하며, Kst를 향상시키기 위해서는 제너다이오드 공급전류를 안정화시키는 것이 필요하다. 다이오드 VD1의 전압 강하를 증가시켜 제너 다이오드 VD3의 기준 전압을 줄일 수 있습니다. 실리콘 다이오드 대신 약 102V의 직접 연결 시 전압 강하가 있는 AL1,7 시리즈와 같은 LED를 사용해야 합니다. 여기서 안정기의 Uout은 기준 것보다 약 1,1V 더 높습니다. 저전압 제너 다이오드 또는 안정기의 사용은 안정기의 매개변수를 악화시키므로 바람직하지 않습니다. 저항 R1 대신 제너 다이오드 VD1을 통해 흐르는 전류를 안정화하려면 전계 효과 트랜지스터를 사용할 수 있습니다 (그림 6b 참조). Uin = Uout에서 전류 안정기의 전압 강하는 1,1V이므로 작은 ΔUmin 값을 얻으려면 전계 효과 트랜지스터의 Uots가 0.V5V 미만이어야 합니다. 이 요구 사항은 트랜지스터 선택을 복잡하게 만듭니다. 적합한 유형의 전계 효과 트랜지스터는 Uot가 1V보다 큽니다(이 문제는 네트워크 전원 공급 장치에서는 실제로 없습니다). 저전력 실리콘 다이오드를 AL102 시리즈 LED와 직렬로 연결하면 매개변수가 약간 저하되어 최대 1,2V의 Uot를 갖는 전계 효과 트랜지스터를 사용할 수 있습니다. 이 경우 스태빌라이저의 TKN은 음수 방향으로 이동합니다. 값은 약 2mV/°C 정도 증가하며 출력 전압 공식은 다음과 같은 형식을 취합니다. Uout = UVD1 + 1,7V. 제너 다이오드 VD1의 공급 전류가 감소하여 안정기를 안정적으로 시작하려면 다이오드 VD2와 직렬로 다른 다이오드를 연결해야합니다. 이는 1mA 미만의 전류에서 다이오드 VD2의 전압 강하(단락 회로를 켜거나 제거한 후)가 트랜지스터 VT2의 베이스-에미터 전압보다 작을 수 있기 때문입니다. 이를 열고 안정 장치를 시작해야 합니다(특히 저온에서). 단락 전류가 너무 높은 것으로 판명되면 이러한 다이오드 중 하나를 게르마늄 다이오드(D9, DZ10 시리즈 등)로 교체할 수 있습니다. 전계 효과 트랜지스터 KP303B(Uots = 0.B4 V)에 전류 안정기가 있는 개선된 버전의 안정기가 두 가지 전류 값 lVD1에서 다양한 유형의 제너 다이오드를 사용하여 테스트되었습니다. 다음과 같은 결과가 얻어졌습니다: Kst = 50...100; ΔUmin은 IH = 0,14mA에서 20V 이하이고 IH = 0,20mA에서 30V 이하입니다. 루트 = 2,0Ω; 아이콘 소비(무부하)는 0,7mA 이하입니다. Uin = 2Uout에서 Isk는 50mA 이하입니다(다이오드 VD2 및 VD3 - KD103A 및 Iogr = 65...100mA). 제너 다이오드를 통과하는 다양한 전류 값에서의 출력 전압과 저항기의 저항(R1은 전계 효과 트랜지스터의 소스 회로에 있는 저항기임)이 표에 나와 있습니다. 2.
저전압 제너 다이오드 KS119A, KS133A, KS139A, KS147A 및 LED의 경우 전류 안정기를 사용해야합니다 (그림 6,c 참조). 여기서는 Uot가 1V보다 큰 보다 일반적인 전계 효과 트랜지스터를 사용할 수 있습니다(Uot는 최소 전류에서 제너 다이오드 VD1의 안정화 전압보다 약간 낮아야 함). 위의 제너 다이오드를 사용한 안정기의 매개변수는 이전과 거의 동일하지만 TKN이 2...3mV/°C만큼 양의 값으로 이동합니다. 더 높은 전압에 제너 다이오드를 사용하는 것은 Kst 및 ΔUmin의 열화로 인해 비실용적입니다. 절충안으로 결합 옵션을 사용할 수 있습니다(그림 11). 피드백을 개선하기 위해 제너 다이오드 VD1의 선택된 전류에서 저항기를 통해 1V의 전압 강하가 생성되는 저항을 갖는 저항 R1이 트랜지스터 VT0,5의 소스 회로에 포함됩니다. 트랜지스터 VT1은 다음에서 선택됩니다. 조건 Uots < UstVD1 +0,3V. 회로의 단점은 안정화 전류가 변할 때 전압 강하가 1 이내여야 하기 때문에 저항 R0,3의 일정한 저항으로 출력 전압을 조정하는 간격이 좁아진다는 것입니다. ..0,9V.
60mA의 부하 전류에서 90~20mA의 제한 전류를 위해 설계된 다양한 버전의 안정기 매개변수가 표에 나와 있습니다. 3. 전류 소비 (무부하) - 0,7mA 이하. Uin = 2Uout에서의 단락 전류 - 50mA 이하. 제너 다이오드 VD1의 공급 전류에 대해 저항 R24의 저항은 12, 3,3 및 1kOhm이며 각각 20, 40 및 150μA입니다. 더 넓은 범위의 출력 전압 조정은 7개(그림 1,6 참조) 및 2개(그림 B 참조) 트랜지스터에 제너 다이오드 아날로그를 사용하여 조립된 안정기에 의해 제공됩니다. 이러한 안정기의 최소 출력 전압은 Uots + 3V입니다. 최대값(1,6...XNUMX) Uots + XNUMXV는 TKN의 저하로 인해 제한됩니다.
제너 다이오드 아날로그의 안정화 전류(Ist)는 저항 R1(그림 7, B 참조)의 저항과 입력 전압에 따라 달라집니다. 안정기는 소스 회로의 20 MΩ 가변 저항을 사용하여 설정된 다양한 출력 전압에서 다양한 유형의 전계 효과 트랜지스터를 사용하여 1,0 mA의 부하 전류에 대해 테스트되었습니다. 다음 결과가 얻어졌습니다(Uin = 2Uout, R1 = 120kOhm, Ist = 35...70μA에서): Iin(부하 없음)은 0,6mA 이하; 루트 = 2,0Ω; 일림 = 60...90mA. 지금까지는 R9VD1 이온 개선에만 관련된 안정기 옵션이 고려되었지만(그림 1 참조), "이상적인" 제너 다이오드를 사용해도 200 이상의 Kst를 달성할 수 없다는 점에 유의해야 합니다. ..300 두 번째 이온인 R2VD3을 개선하지 않고. 개선하는 가장 간단한 방법은 트랜지스터 VT3(그림 12)에 추가 증폭 단계를 사용하는 것입니다. 이를 통해 저항과 트랜지스터라는 두 부분만 추가하여 200~500 범위 내에서 Kst를 얻을 수 있습니다. 저항 R3의 저항은 R3 = 0,6/lVD4 비율로 결정됩니다. 여기서 lVD4는 제너 다이오드 VD4의 선택된 전류이며 트랜지스터 VT5의 최대 베이스 전류보다 최소 10~3배 커야 합니다. IB VT3). 최대 베이스 전류는 다음에 의해 결정됩니다: IB VT3 = Iк vтз/h21Э = UVD1/R2·h21Э, 여기서 IKVT3은 트랜지스터 VT3의 최대 콜렉터 전류입니다. UVD1 - 제너 다이오드 VD1의 전압.
기준 전압 소스 R1VD1에서는 UCT가 1,5V에서 대략 Uout - 0,7V까지인 모든 제너 다이오드와 안정기를 사용할 수 있습니다(Ust - Uout/2인 경우 더 좋음). 저전력, 저전압 안정기에서는 가시광선 방출 다이오드(VD1)를 사용할 때 가장 높은 안정화 계수를 얻습니다. 전압 안정기의 온도 계수는 주로 트랜지스터 VT3과 제너 다이오드 VD4의 TKN의 대수적 합(부호를 고려)에 의해 결정됩니다. 트랜지스터 베이스-이미터 접합의 TKN은 음수 값(약 - 2,0mV/°C)을 가지므로 양수 TKN(D814, KS510A 시리즈 등)이 있는 제너 다이오드를 사용하는 경우 안정기의 TKN 제너다이오드보다 작다. 저전력의 경제적인 안정기를 구축하기 위해 음의 TKN을 갖는 저전압 제너 다이오드를 사용하는 것은 안정기의 음의 총 TKN이 증가하여 어떤 경우에는 최대 -6,0mV/°C에 도달하기 때문에 바람직하지 않습니다. 0mA 이상(KS3,0A, KS156A, KS162A, D170 시리즈 등) 및 818mA 미만의 전류에서 TKN이 약 0,1인 대부분의 제너 다이오드는 음의 TKN이 증가한다는 점을 기억해야 합니다. 개방형 피드백이 있는 두 개의 트랜지스터에 제너 다이오드 아날로그를 사용하면(이 경우 안정기의 모든 캐스케이드를 통해 닫힘) 제너 다이오드를 사용하는 경우에도 안정기의 거의 모든 매개 변수를 향상시킬 수 있습니다. Kst가 낮은 VD1(그림 13) 스태빌라이저의 출력 전압은 Uotc vt3 + 4 ~ 0,6...2 Uotc vt3 범위에서 저항 R4으로 조정할 수 있습니다. VT13 트랜지스터 - KP3A(Uotc = 4V) 및 AL302A LED(VD1,96)를 사용하는 가변 저항 R102 모터의 다양한 위치(다른 출력 전압 값)에서 다양한 버전의 안정기(그림 1)의 주요 매개변수 , 표에 나와 있습니다. 6. KT3107 시리즈(VT1)의 트랜지스터 대신 KT200V 트랜지스터(h837E = 21)가 보다 강력한 안정기 버전(부하 전류 120mA)에 사용됩니다. 제너 다이오드 전류 VD1(IVD1)은 UBX = 2Uout에서 측정되었습니다.
VD3 다이오드 대신 제너 다이오드의 트랜지스터 아날로그를 사용하면(그림 9 참조) R1VD1 ION 개선을 위해 위에서 설명한 권장 사항을 동시에 사용할 수 있습니다. 전류 안정기를 사용하여 ION에 전원을 공급하는 경우 KS1000ZZA 제너 다이오드를 사용해도 약 1의 Kst를 얻을 수 있습니다. 이 경우 안정화 전류를 조절하고 제너 다이오드 VD1의 전압을 변경할 필요가 없습니다. 이는 안정기의 출력 전압에 거의 영향을 미치지 않기 때문입니다. 이러한 유형의 안정기에서 자기 여기를 방지하려면 수십 마이크로패럿 용량의 산화물과 안정기 출력에 약 0,1μF의 세라믹 커패시터를 포함하는 것으로 충분합니다. 이것이 충분하지 않은 경우 수백 피코패럿에서 수십 나노패럿까지의 용량을 갖는 커패시터가 트랜지스터 VT3의 베이스와 컬렉터 단자 사이에 연결됩니다(그림 13)(필요한 최소 커패시턴스는 안정기의 전력에 따라 다릅니다). 주변 온도 변화와 관련된 출력 전압 변동이 공급 전압 변화와 관련된 변동보다 훨씬 크기 때문에 배터리 구동식 안정기의 CT는 TKN의 상당한 개선 없이는 권장되지 않습니다. 네트워크 전원 공급 장치에서는 최소한의 안정화된 전압 리플을 얻어야 하는 경우 큰 CCT가 있는 회로를 사용하는 것이 허용됩니다. 1500개의 트랜지스터가 있는 제너 다이오드 아날로그를 사용하여 안정화 계수를 3000...14으로 높일 수 있습니다(그림 XNUMX).
20...70mA의 제한 전류에서 90mA의 부하 전류로 테스트된 이러한 안정기의 일부 매개변수가 표에 나와 있습니다. 7.
전류 소비 - 0,6mA 이하, Rout. - 약 0,1 Ohm, ΔUmin - 0,14 V 이하 안정기의 TKN(그림 14)은 거의 전적으로 제너 다이오드 아날로그의 TKN에 따라 달라지며 -1,5mV/°C에 도달할 수 있습니다. 차단 전압이 더 낮은 전계 효과 트랜지스터를 사용하면 TKN이 약간 향상됩니다. 기준 전압이 UOTC에 비해 증가하면(소스 회로의 전위차계에 의해) 제너 다이오드 아날로그의 TKN은 양의 값으로 이동합니다. 저항 R5 및 R4의 총 저항을 증가시켜 전계 효과 트랜지스터 VT5를 통한 전류를 감소시켜 동일한 결과를 얻을 수 있습니다. 제너 다이오드 VD6의 전류 안정화(그림 6, b 또는 1, c 참조)를 통해 5000 이상의 안정화 계수를 얻을 수 있습니다. 높은 전류 전달 계수를 갖는 트랜지스터가 없는 경우, 특히 강력한 안정기에서는 복합 제어 트랜지스터가 사용됩니다. 그림에서. 15는 이러한 옵션 중 하나를 보여줍니다. 복합 조정 트랜지스터를 갖춘 안정 장치에는 한 가지 특징이 있습니다. 부하 전류가 없으면 소비되는 전류는 무시할 수 있습니다. 최대에 가까운 부하 전류에서는 이전 안정기 수정의 전류 소비와 거의 다르지 않습니다.
예를 들어 조절 트랜지스터 KT837V(h21E = 120)를 갖춘 강력한 안정 장치의 변형: Kst = = 300...500, Rout. = 0,1옴, Uout. = 6,4V, 일림 = 1,9A; 유휴 상태에서 12V의 입력 전압으로 300μA 이하의 전류를 소비합니다. 1,0A의 부하 전류에서 전류 소비는 30mA로 증가합니다. 제한 전류가 80mA(Kst = 500...700, Rout = 1Ohm)인 저전력 안정기의 변형은 유휴 상태에서 60μA 이하를 소비합니다. 25mA의 부하 전류에서 전류 소비는 400μA로 증가합니다. 테이블에 그림 6은 두 가지 안정 장치 옵션의 일부 다른 매개변수를 보여줍니다.
이는 효율성을 높이고 기타 매개변수를 개선하기 위해 기본으로 사용되는 안정 장치를 현대화하기 위한 모든 옵션을 제한하지 않습니다(그림 9 참조). 특히, 어떤 경우에는 ΔUmin을 줄이기 위해 하나의 조정 트랜지스터 대신 기본 회로에 전류 균등화 저항이 있는 여러 트랜지스터의 병렬 연결을 사용하는 것이 유용합니다. 미세전류 ION을 사용하면 다른 유형의 안정 장치를 성공적으로 업그레이드할 수 있습니다. 기사에 제공된 안정기 특성 표는 최적 계산의 예가 아니며 제너 다이오드 및 전계 효과 트랜지스터 매개변수의 강한 분산으로 인해 반복 시 결과의 완전한 일치를 보장하지 않습니다. 이 표는 안정제 개발의 일반적인 추세를 분석하는 데 유용하며 안정제 선택의 기초가 될 수 있습니다. 다양한 안정기 옵션은 주요 매개변수를 쉽게 비교할 수 있도록 20mA의 부하 전류에 맞게 설계되었습니다. 같은 이유로 대부분의 매개변수는 UBX = 2U out에서 측정되었습니다. 필요한 경우 안정 장치를 다른 부하 전류로 변환할 수 있습니다. 예를 들어, 테이블에 있습니다. 6과 8은 2,5, 200mA 및 0,5A의 부하 전류에 대한 안정기를 구성하기 위한 매개 변수를 보여줍니다. 기사에 제공된 회로도는 매우 보편적이므로 표와 마찬가지로 요소에 대한 특정 정보가 포함되지 않을 수 있습니다. . 이 경우 기사에 포함된 일반 규칙 및 권장 사항에 따라 독립적으로 선택되거나 계산됩니다.
높은 온도에서 안정기의 성능을 향상시키거나 역방향 콜렉터 전류가 증가된 트랜지스터를 사용할 때, 다음에 따라 이미터와 조정 트랜지스터 베이스 사이에 여러 단위의 저항을 갖는 저항기를 수십 킬로옴에 연결하는 것이 좋습니다. 안정제의 힘. 기사에서 경제적이라고 주장하는 안정기에 대해 설명하고 있음에도 불구하고 특정 효율 값은 어디에도 제공되지 않습니다. 왜냐하면 이 매개변수는 입력 및 출력 전압의 특정 비율에 따라 달라지고 배터리 단자의 전압에 따라 크게 증가하기 때문입니다. 세포 수가 감소합니다. 문학
저자: V.Andreev, Togliatti
터치 에뮬레이션을 위한 인조 가죽
15.04.2024 펫구구 글로벌 고양이 모래
15.04.2024 배려심 많은 남자의 매력
14.04.2024
▪ AMD는 x86과 ARM 아키텍처를 하나의 프로세서에 결합할 것입니다.
▪ 사이트 섹션 여행을 좋아하는 사람들을 위한 - 관광객을 위한 팁. 기사 선택 ▪ 기사 Sisyphean 노동이란 무엇입니까? 자세한 답변 ▪ 기사 목화의 음향 릴레이 스위칭 부하, 10-12볼트 120와트. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전 ▪ 기사 인쇄 회로 기판 - 쉽습니다! 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
홈페이지 | 도서관 | 조항 | 사이트 맵 | 사이트 리뷰
www.diagram.com.ua |
다른 기사 보기 섹션 
과학 기술의 최신 뉴스, 새로운 전자 제품:
이 페이지의 모든 언어