سوئیچ قدرت ترانزیستور. مدارهای منطقی در کلیدهای جریان سوئیچینگ دو لامپ 12 ولت در مدار ترانزیستورها

هنگام کار با مدارهای پیچیده ، استفاده از ترفندهای مختلف فنی مفید است که به شما امکان می دهد با کمی تلاش به هدف خود برسید. یکی از آنها ایجاد سوئیچ های ترانزیستور است. آنها چه هستند؟ چرا آنها را ایجاد می کنید؟ چرا به آنها "کلید الکترونیکی" نیز گفته می شود؟ چه ویژگی های این فرآیند وجود دارد و باید به چه نکاتی توجه کنید؟

کلیدهای ترانزیستور بر روی چه ساخته شده اند

آنها با استفاده از فیلد انجام می شوند یا اولین ها علاوه بر این به کلیدهای MDP و کلیدهایی تقسیم می شوند که دارای یک اتصال pn کنترل هستند. در میان دو قطبی ، غیر اشباع تشخیص داده می شود. یک سوئیچ ترانزیستوری 12 ولت قادر خواهد بود نیازهای اساسی آماتور رادیو را تأمین کند.

عملیات استاتیک

این وضعیت خصوصی و عمومی کلید را تجزیه و تحلیل می کند. ورودی اول دارای سطح ولتاژ کم است ، که نشانگر یک سیگنال صفر منطقی است. در این حالت ، هر دو انتقال در جهت مخالف هستند (یک برش حاصل می شود). و فقط حرارتی می تواند جریان جمع کننده را تحت تأثیر قرار دهد. در حالت باز در ورودی کلید ، یک سطح ولتاژ بالا وجود دارد که مربوط به سیگنال یک واحد منطقی است. امکان کار همزمان در دو حالت وجود دارد. این عملیات می تواند در منطقه اشباع یا در منطقه خطی مشخصه خروجی باشد. ما در مورد آنها با جزئیات بیشتری صحبت خواهیم کرد.

اشباع کلید

در چنین مواردی ، اتصالات ترانزیستور با تعصب رو به جلو است. بنابراین ، اگر جریان پایه تغییر کند ، مقدار روی کلکتور تغییر نخواهد کرد. در ترانزیستورهای سیلیکون ، تقریباً 0.8 ولت برای دستیابی به تعصب لازم است ، در حالی که برای ترانزیستورهای ژرمانیم ، ولتاژ در محدوده 0.2-0.4 ولت نوسان می کند ، به طور کلی اشباع کلید چگونه حاصل می شود؟ برای این ، جریان پایه افزایش می یابد. اما همه چیز ، و همچنین افزایش سیری ، محدودیت های خود را دارد. بنابراین ، با رسیدن به یک مقدار فعلی خاص ، دیگر متوقف نمی شود. چرا کلید اشباع می شود؟ ضریب خاصی وجود دارد که وضعیت امور را منعکس می کند. با افزایش آن ، ظرفیت بار ، که سوئیچ های ترانزیستور دارند ، افزایش می یابد ، عوامل بی ثبات کننده با نیروی کمتری شروع به تأثیر می کنند ، اما عملکرد خراب می شود. بنابراین ، مقدار ضریب اشباع بر اساس ملاحظات سازش ، با تمرکز بر وظیفه انجام شده ، انتخاب می شود.

معایب کلید اشباع نشده

اگر به مقدار مطلوب نرسیده باشد چه اتفاقی می افتد؟ سپس چنین معایبی ظاهر می شود:

1. ولتاژ کلید عمومی به حدود 0.5 ولت کاهش می یابد.
2. مصونیت صوتی بدتر می شود. این به دلیل افزایش مقاومت ورودی است که در حالت باز بودن کلیدها مشاهده می شود. بنابراین ، تداخل هایی مانند افزایش ولتاژ نیز منجر به تغییر در پارامترهای ترانزیستور می شود.
3. کلید اشباع از ثبات دمایی قابل توجهی برخوردار است.

همانطور که می بینید ، این فرآیند هنوز بهتر انجام می شود تا در نهایت دستگاه کاملتری بدست آورید.

سرعت

برای این ، از عناصر ارتباطی استفاده می شود. بنابراین ، اگر اولین سوئیچ در خروجی دارای سطح ولتاژ بالایی باشد ، در صورت وجود یک بازشو در ورودی دوم و در حالت مشخص عمل می کند. و بالعکس. چنین زنجیره ارتباطی به طور قابل توجهی بر گذرهایی که در هنگام سوئیچینگ و عملکرد کلید رخ می دهد تأثیر می گذارد. سوئیچ ترانزیستور به این ترتیب کار می کند. متداول ترین آنها مدارهایی است که در آنها تعامل فقط بین دو ترانزیستور صورت می گیرد. اما این به هیچ وجه به این معنا نیست که این کار با دستگاهی که از سه ، چهار یا حتی بیشتر عناصر استفاده می کند قابل انجام نیست. اما در عمل ، یافتن برنامه ای برای این کار دشوار است ، بنابراین ، از عملکرد یک سوئیچ ترانزیستور از این نوع استفاده نمی شود.

چه چیزی را انتخاب کنیم

کار با چه چیزی بهتر است؟ بیایید تصور کنیم که یک سوئیچ ترانزیستوری ساده داریم ، ولتاژ تغذیه آن 0.5 ولت است. سپس با استفاده از اسیلوسکوپ ، می توان تمام تغییرات را ثبت کرد. اگر جریان جمع کننده روی 0.5 میلی آمپر تنظیم شود ، ولتاژ 40 میلی ولت کاهش می یابد (در پایه حدود 0.8 ولت خواهد بود). با توجه به معیارهای مسئله ، می توان گفت که این یک انحراف نسبتاً قابل توجه است ، که محدودیتی در استفاده از یک سری کامل از مدارها ، به عنوان مثال ، در سوئیچ ها ایجاد می کند. بنابراین ، آنها در مواردی که اتصال pn کنترل وجود دارد ، از مدارهای خاص استفاده می کنند. مزایای آنها نسبت به همتایان دو قطبی به شرح زیر است:

1. ولتاژ باقیمانده ناچیز روی کلید در حالت سیم کشی.
2. مقاومت بالا و در نتیجه جریان کم که از عنصر بسته عبور می کند.
3. مصرف برق کم ، بنابراین هیچ منبع ولتاژ کنترل قابل توجهی مورد نیاز نیست.
4. سیگنال های الکتریکی سطح پایین که به واحد میکروولت هستند می توانند سوئیچ شوند.

رله سوئیچ ترانزیستور برای استفاده در مزرعه ایده آل است. البته ، این پست فقط در اینجا قرار داده شده است تا خوانندگان از کاربرد آنها درک کنند. کمی دانش و نبوغ - و امکانات پیاده سازی که در آنها سوئیچ ترانزیستور وجود دارد ، بسیاری از آنها اختراع خواهند شد.

نمونه کار

بیایید نگاهی دقیق تر به نحوه عملکرد سوئیچ ترانزیستور ساده بیندازیم. سیگنال کم شده از یک ورودی منتقل می شود و از خروجی دیگر حذف می شود. برای قفل کلید ، ولتاژی به دروازه ترانزیستور وارد می شود که مقدار آن از مقدار منبع و تخلیه بیش از 2-3 ولت فراتر می رود. اما باید مراقب باشید از حد مجاز فراتر نروید. هنگامی که کلید بسته می شود ، مقاومت آن نسبتاً زیاد است - بیش از 10 اهم. این مقدار بدلیل این واقعیت بدست می آید که جریان بایاس معکوس اتصال p-n نیز تأثیر بگذارد. در همان حالت ، ظرفیت بین مدار سیگنال سوئیچ شده و الکترود کنترل در محدوده 3-30 pF در نوسان است. حالا بیایید سوئیچ ترانزیستور را باز کنیم. مدار و تمرین نشان می دهد که ولتاژ الکترود دروازه نزدیک به صفر خواهد بود و به شدت به مقاومت بار و مشخصات ولتاژ سوئیچ بستگی دارد. این به دلیل کل سیستم فعل و انفعالات بین دروازه ، تخلیه و منبع ترانزیستور است. این مشکلات خاصی را برای عملکرد قطع کننده ایجاد می کند.

به عنوان یک راه حل برای این مشکل ، مدارهای مختلفی ایجاد شده است که ولتاژ موجود بین کانال و دروازه را تثبیت می کند. علاوه بر این ، به دلیل خواص فیزیکی آن ، حتی می توان از یک دیود در این ظرفیت استفاده کرد. برای انجام این کار ، باید در جهت جلو ولتاژ مسدود کننده قرار گیرد. اگر شرایط لازم ایجاد شود ، دیود بسته می شود و اتصال pn باز می شود. به طوری که با تغییر ولتاژ سوئیچ ، باز می ماند و مقاومت کانال آن تغییر نمی کند ، می توان یک مقاومت با مقاومت بالا را بین منبع و ورودی کلید متصل کرد. و وجود خازن روند شارژ مجدد ظروف را به طور قابل توجهی تسریع می کند.

محاسبه کلید ترانزیستور

برای درک ، من یک مثال از محاسبه می دهم ، شما می توانید داده های خود را جایگزین کنید:

1) جمع کننده - ساطع کننده - 45 ولت اتلاف کل انرژی - 500 مگاوات. جمع کننده - ساطع کننده - 0.2 ولت فرکانس برش - 100 مگاهرتز. انتشار دهنده پایه - 0.9 ولت جریان جمع کننده - 100 میلی آمپر. ضریب انتقال جریان آماری 200 است.

2) مقاومت برای جریان 60 میلی آمپر: 5-1.35-0.2 \u003d 3.45.

3) درجه مقاومت جمع کننده: 3.45 \\ 0.06 \u003d 57.5 اهم.

4) برای راحتی ، مقدار اسمی 62 اهم را می گیریم: 3.45 \\\\ 62 \u003d 0.0556 میلی آمپر.

5) جریان پایه را در نظر می گیریم: 56 \\ 200 \u003d 0.28 mA (0.00028 A).

6) میزان مقاومت پایه چقدر خواهد بود: 5 - 0.9 \u003d 4.1V.

7) پایه را تعیین کنید: 4.1 \\ 0.00028 \u003d 14.642.9 اهم.

نتیجه

و سرانجام ، در مورد نام "کلیدهای الکترونیکی". واقعیت این است که دولت تحت تأثیر جریان تغییر می کند. او چگونه است؟ درست است ، مجموعه ای از هزینه های الکترونیکی. از این نام دوم است. به طور کلی این همه است. همانطور که می بینید ، اصل عملکرد و مدار دستگاه سوئیچ های ترانزیستور چیز پیچیده ای نیست ، بنابراین درک این موضوع در اختیار ماست. لازم به ذکر است که حتی نویسنده این مقاله نیز کمی ادبیات مرجع را برای تازه کردن حافظه خود اختصاص داده است. بنابراین ، اگر در مورد اصطلاحات س questionsالی دارید ، پیشنهاد می کنم در دسترس بودن فرهنگ لغت های فنی را بخاطر بسپارم و اطلاعات جدیدی را درباره کلیدهای ترانزیستور در آنجا جستجو کنم.

کلید لمسی یک مدار بسیار ساده است که فقط از دو ترانزیستور و چندین عنصر رادیویی تشکیل شده است.

سنسور - سنسور - با انگلیسی لنگ - یک عنصر حساس یا درک کننده. این مدار با لمس حسگر با انگشت به شما امکان می دهد ولتاژ را به بار وارد کنید. در این حالت ، سیم کشی سنسوری خواهیم داشت که از پایه می آید. بنابراین ، شماتیک را در نظر بگیرید:

ولتاژ کار مدار 4-5 ولت است. شاید کمی بیشتر.

مدار بسیار ساده است. روی یک تخته نان میلی متر ، چیزی شبیه به این خواهد بود:

سیم زرد از پایه ترانزیستور KT315 ، که در هوا است ، یک سنسور خواهد بود.

چه کسی به یاد نمی آورد که ساطع کننده ، جمع کننده و پایه کجاست ، عکس زیر پینوت (pinout) ترانزیستور KT361 (چپ) و ترانزیستور KT315 (راست) را نشان می دهد. KT361 و KT315 در مکان نامه متفاوت هستند. برای KT361 این حرف در وسط است و برای KT315 در سمت چپ است. چه نامه ای وجود دارد - هیچ تفاوتی ندارد. در این حالت ، حرف "G" به معنی استفاده از ترانزیستورهای KT361G و KT315G است

در مورد من ، من از ترانزیستورهای KT315B استفاده کردم (خوب ، چیزی که به دست آمد).

در اینجا ویدئویی از نحوه کار این مدار وجود دارد:

اما اگر یک بار قدرتمند با استفاده از چنین سوئیچ لمسی قابل کنترل باشد ، چه می کنید؟ مثلاً یک لامپ رشته ای 220 ولت؟ ما فقط می توانیم SSR را به جای LED قرار دهیم.

در این مدار من از یک رله حالت جامد (SSR) استفاده کردم ، اگرچه از یک رله الکترومکانیکی نیز می توان استفاده کرد. هنگام استفاده از رله الکترومکانیکی ، فراموش نکنید که یک دیود محافظ را به موازات سیم پیچ رله قرار دهید

مدار TTP اصلاح شده من به این شکل است:

و این چگونه کار می کند:

در اینترنت ، این مدار از سه ترانزیستور استفاده می کند. من آن را کمی ساده کرده ام. اصل مدار بسیار ساده است. وقتی خروجی پایه ترانزیستور VT2 را با انگشت لمس می کنید ، یک سیگنال سینوسی از بدن ما به پایه ارسال می شود. از کجا آمده است؟ راهنماهایی از شبکه 220 ولت. بنابراین ، این وانت ها برای باز شدن ترانزیستور VT2 کافی هستند ، سپس سیگنال VT2 به پایه VT1 می رود و در آنجا حتی بیشتر تقویت می شود. توان این سیگنال برای روشن شدن یک LED یا ارسال سیگنال کنترل به یک رله کافی است. همه چیز مبتکرانه و ساده است!

»به دنیای الکترونیک مدرن ... این آخرین قسمت این دوره است.

مرحله 10: LED ها

اندیکاتورهایی که معمولاً به آنها LED می گویند ، قهرمانان واقعی کشف نشده در دنیای الکترونیک هستند. آنها روی ساعتهای الکترونیکی اعداد تولید می کنند ، اطلاعات را از دستگاه های از راه دور منتقل می کنند ، داشبورد را روشن می کنند و به کاربران اطلاع می دهند که دستگاه هایی که استفاده می کنند ، هستند. وقتی در کنار هم قرار بگیرند ، می توانند روی صفحه نمایش غول پیکر تلویزیونی تصویر ایجاد کنند یا چراغ راهنمایی را روشن کنند.

اصولاً LED ها لامپ های ریز ساده ای هستند که می توانند به راحتی در مدار الکتریکی "سیم کشی" شوند. اما برخلاف لامپ های رشته ای معمولی ، آنها هیچ فیلامانی ندارند که بتواند بسوزد و همچنین به اندازه لامپ ها گرم نمی شوند. آنها منحصراً به دلیل حرکت الکترونها در یک نیمه هادی نور ساطع می کنند. طول عمر یک LED بیش از هزار لامپ لامپ رشته ای است.

LED ها برای روشنایی یا نشانگر استفاده می شوند.

LED های معمولی شاخص های خوبی هستند زیرا نوری نرم و یکنواخت را فراهم می کنند که از هر زاویه ای به وضوح دیده می شود. LED های روشن دارای نور مستقیم و قدرتمندی هستند اما شما قادر به دیدن آنها در زاویه نخواهید بود زیرا نور فقط به جلو هدایت می شود.

LED دیودی است که تحت تأثیر جریان است نه ولتاژ. با جریان در جهت جلو "تغذیه" می شود (به علاوه منفی ، یا آند به کاتد) و شروع به انتشار نور با حداقل جریان می کند. یک LED قرمز معمولی بین 10mA و 20mA ترسیم می کند. اگر مقداری بیشتر از مقدار مجاز تأمین کنید ، LED به سادگی روشن می شود.

از آنجا که عملکرد LED مستقل از جریان و ولتاژ است ، نمی توان آن را مستقیماً به یک باتری یا منبع تغذیه متصل کرد. ساده ترین راه برای محافظت از LED در برابر جریان از بین بردن ، اتصال آن از طریق یک مقاومت است. مقاومت جریان را کاهش می دهد و آن را به یک سطح قابل قبول می رساند.

بیایید مقدار مقاومت LED را با استفاده از فرمول زیر محاسبه کنیم:

مقدار مقاومت LED ، R \u003d (ولتاژ تغذیه - ولتاژ LED) / جریان LED.

در مثال ما:

یک باتری 9 ولتی بردارید (ولتاژ تغذیه \u003d 9 ولت). ولتاژ برای LED قرمز 2 ولت است ، جریان 20 میلی آمپر است.

اگر مقاومت با مقدار مشخصی ندارید ، نزدیکترین مقاومت استاندارد را که کمی بیشتر از مقاومت محاسبه شده باشد انتخاب کنید. اگر می خواهید زمان روشنایی را افزایش دهید ، می توانید مقدار مقاومت بالاتری را برای کاهش جریان انتخاب کنید. برای 15 میلی آمپر ، R \u003d (9 - 2.0) / 15 میلی آمپر \u003d 466 اهم (از مقدار استاندارد بالاتر \u003d 470 اهم استفاده کنید).

مرحله یازدهم: ترانزیستور

ترانزیستورها را می توان نوعی سوئیچ الکترونیکی دانست.

(برای مرجع: سوئیچ ترانزیستور بسیار سریعتر از سوئیچ مکانیکی است)

ترانزیستور دو نوع اصلی دارد: ترانزیستور دو قطبی و ترانزیستور MOS (نیمه رسانای اکسید فلز). ترانزیستورهای دو قطبی ، به نوبه خود ، به: ساختارهای N-P-N و P-N-P تقسیم می شوند. بیشتر مدارها از ساختار N-P-N استفاده می کنند. ترانزیستورها اشکال مختلفی دارند ، اما همه آنها سه لید دارند. Base - اصلی است و مسئول فعال کردن ترانزیستور است. جمع کننده یک نتیجه مثبت است. امیتر - سرب منفی. (برای هر عنصر ، پین ها به ترتیب خاصی مرتب شده اند).

ترانزیستور یک جز electronic الکترونیکی مینیاتوری است که می تواند دو هدف را داشته باشد. این می تواند یک تقویت کننده یا یک سوئیچ باشد.

وقتی به عنوان تقویت کننده کار می کند ، جریان کوچکی (جریان ورودی) می گیرد و مقدار آن را افزایش می دهد (جریان خروجی). به عبارت دیگر ، این یک تقویت کننده جریان است (که در سمعک استفاده می شود).

علاوه بر این ، ترانزیستورها می توانند مانند سوئیچ عمل کنند. جریان الکتریکی کوچکی که از یک طرف ترانزیستور عبور می کند می تواند طرف دیگر را فعال کند. همه میکرو مدارها به این ترتیب کار می کنند. به عنوان مثال ، یک تراشه حافظه شامل صدها میلیون یا حتی میلیاردها ترانزیستور است که هر یک از آنها را می توان به صورت جداگانه روشن یا خاموش کرد. از آنجا که هر ترانزیستور می تواند در دو حالت مختلف باشد ، می تواند دو عدد صفر و یک متفاوت را در خود ذخیره کند. با تراشه های میلیاردی ، یک تراشه می تواند میلیاردها صفر و تقریباً به همان تعداد شخصیت های رایج را ذخیره کند.

حالت های عملیاتی

برخلاف مقاومت هایی که عملکرد آنها بر اساس رابطه خطی بین ولتاژ و جریان است ، ترانزیستورها دستگاه های غیر خطی هستند. آنها چهار حالت مختلف عملکرد دارند.

(وقتی صحبت از جریان الکتریکی است که از طریق یک ترانزیستور عبور می کند) ، معمولاً منظور ما جریان جاری از کلکتور به ساطع ترانزیستور N-P-N است.

اشباع - ترانزیستور مانند بلوز عمل می کند. جریان آزادانه از جمع کننده به ساطع کننده جریان می یابد.

کلیپ - ترانزیستور به عنوان قطع کننده مدار عمل می کند. هیچ جریانی از کلکتور به ساطع کننده منتقل نمی شود.

فعال - جریان از کلکتور به ساطع کننده متناسب با جریان جاری به پایه است.

فعال معکوس - مانند فعال ، جریان متناسب با جریان پایه است ، اما در جهت مخالف جریان می یابد.

با قرار دادن ترانزیستور در حالت قطع و یا اشباع ، می توانید یک اثر خاموش و مضاعف ایجاد کنید. از ترانزیستورهای سوئیچینگ برای تأمین انرژی میکروکنترلرها ، ریزپردازنده ها و سایر مدارهای مجتمع استفاده می شود.

سوئیچ ترانزیستور (تلویزیون)

بیایید نگاهی به طراحی اساسی ساختار "TV" N-P-N بیندازیم. ما از آن برای راه اندازی یک LED قدرتمند استفاده خواهیم کرد.

در حالی که یک سوئیچ معمولی "به خط برخورد می کند" ، تلویزیون توسط ولتاژی که به پایه می رود کنترل می شود. پین ورودی و خروجی میکروکنترلر را می توان طوری برنامه ریزی کرد که جریان کم یا زیاد را عبور دهد ، بنابراین مدار را خاموش یا روشن می کند.

وقتی ولتاژ پایه بیشتر از 0.6 ولت باشد ، ترانزیستور شروع به اشباع می کند که این امر مانند اتصال کوتاه بین کلکتور و گسیل کننده است. هنگامی که ولتاژ کمتر از 0.6 ولت باشد ، ترانزیستور در حالت قطع است - هیچ جریانی جریان ندارد ، مانند یک مدار باز بین جمع کننده و انتشار دهنده است.

از این اتصال به عنوان سوئیچ "کم طرف" یاد می شود. متناوباً ، می توانیم از ساختار ترانزیستور PNP برای ایجاد یک سوئیچ "high side" استفاده کنیم.

مقاومت های پایه

مشاهده خواهید کرد که هر یک از مدارهای توصیف شده از یک مقاومت سری بین ورودی کنترل و پایه ترانزیستور استفاده می کنند. فراموش نکنید که این مقاومت را اضافه کنید! ترانزیستور بدون مقاومت در پایه مانند LED بدون مقاومت محدود کننده جریان است.

به یاد داشته باشید که ، به تعبیری ، ترانزیستور فقط یک جفت دیود متصل است. برخی از ترانزیستورها را می توان فقط برای حداکثر 10-100 میلی آمپر که از آنها عبور می کند ، درجه بندی کرد. اگر بیش از حداکثر جریان عبور کنید ، ممکن است ترانزیستور منفجر شود.

نام	یک نوع	VCE	مدار مجتمع	دبلیو	فوت
2N2222	NPN	40 ولت	800 میلی آمپر	625 مگاوات	300 مگاهرتز
قبل از میلاد	NPN	30 ولت	100 میلی آمپر	500mW	300 مگاهرتز
2N3904	NPN	40 ولت	200 میلی آمپر	625 مگاوات	270 مگاهرتز
2N3906	PNP	-40 ولت	-200mA	625 مگاوات	250 مگاهرتز
قبل از میلاد	PNP	-45 ولت	-100mA	500mW	150 مگاهرتز
TIP120 (قدرت)	NPN	60 ولت	5A	65 وات	—

ماسفت

MOS نوع دیگری از ترانزیستور است که برای تقویت یا تغییر سیگنال های الکترونیکی استفاده می شود.

مزیت اصلی MOS نسبت به ترانزیستورهای معمولی این است که هنگام خروج از جریان بار بالاتر (10 - 50A و بیشتر) برای روشن شدن نیاز به جریان کم است (کمتر از 1 میلی آمپر).

MOS دارای امپدانس ورودی دروازه بسیار بالا است که جریان آن از کانال بین منبع و تخلیه کنترل می شود و توسط ولتاژ گیت کنترل می شود. با توجه به این امپدانس ورودی بالا ، MOS به راحتی توسط الکتریسیته ساکن آسیب می بیند.

MOS-TRANSISTOR برای استفاده به عنوان سوئیچ الکترونیکی یا تقویت کننده منبع مشترک ایده آل است ، زیرا مصرف انرژی آنها بسیار کم است.

مرحله 12: تثبیت کننده های ولتاژ

تثبیت کننده ولتاژ یک ولتاژ خروجی ثابت با مقدار از پیش تعیین شده ایجاد می کند که بدون توجه به تغییر ولتاژ ورودی و بار ، ثابت می ماند. تنظیم کننده ولتاژ دو نوع است:

• خطی
• ولتاژ متناوب

اتلاف توان یک تنظیم کننده خطی مستقیماً با جریان خروجی ولتاژ ورودی و خروجی متناسب است ، بنابراین بازده معمول 50٪ یا کمتر است. با استفاده از اجزای بهینه ، تنظیم کننده ولتاژ AC می تواند به بازدهی 90٪ برسد. با این حال ، قدرت نویز در خروجی از یک تنظیم کننده خطی بسیار کمتر از یک AC با ولتاژهای خروجی یکسان و ویژگی های مشابه است. به عنوان یک قاعده ، یک AC می تواند بارهای جریان بالاتر از یک تنظیم کننده خطی را تحمل کند.

تثبیت کننده خطی چیزی نیست جز یک تقسیم کننده ولتاژ ، ورودی آن با ولتاژ ورودی (ناپایدار) تأمین می شود و ولتاژ خروجی (تثبیت شده) از بازوی پایین تقسیم کننده برداشته می شود. تثبیت با تغییر مقاومت یکی از بازوهای تقسیم کننده انجام می شود: مقاومت به طور مداوم حفظ می شود تا ولتاژ در خروجی تثبیت کننده در حد تعیین شده باشد.

دو نوع تنظیم کننده خطی وجود دارد:

درست شد

تنظیم کننده های خطی "ثابت" با سه ترمینال ولتاژ DC 3 ولت ، 5 ولت ، 6 ولت ، 9 ولت ، 12 ولت یا 15 ولت را هنگامی که بار کمتر از 1.5 ولت باشد ، تثبیت می کنند. سری "78xx" (7805 ، 7812 و غیره) .) ولتاژهای مثبت را تنظیم می کند ، در حالی که 79xx (7905 ، 7912 و غیره) ولتاژهای منفی را تنظیم می کند. اغلب ، دو رقم آخر ولتاژ خروجی است (به عنوان مثال ، 7805 تنظیم کننده + 5 ولت است ، در حالی که 7915 تنظیم کننده -15 ولت است).

متغیرها

این نوع بین ولتاژ و خروجی تصحیح (ولتاژ ثابت پایین) ولتاژ نامی ثابت ایجاد می کند. خانواده محصول شامل LM723 (کم مصرف) و LM317 و L200 (توان متوسط) است. متغیرهای مختلفی در مجامع با بیش از سه مخاطب از جمله بسته های دو خطی موجود است. آنها توانایی تنظیم ولتاژ خروجی را با استفاده از مقاومت های خارجی با مقادیر شناخته شده فراهم می کنند.

سری LM317 (+ 1.25V) ولتاژهای مثبت را تنظیم می کند ، در حالی که سری LM337 (.21.25V) ولتاژهای منفی را تنظیم می کند.

کاربرد تثبیت کننده های خطی

L7805 (تنظیم کننده ولتاژ - 5 ولت): این یک تنظیم کننده ولتاژ اصلی ، تنظیم کننده مثبت با سه ترمینال با ولتاژ خروجی ثابت 5 ولت است. حداکثر جریان خروجی تا 1.5 آمپر

L7812 (تنظیم کننده ولتاژ - 12 ولت): این یک تنظیم کننده ولتاژ اصلی ، تنظیم کننده مثبت با سه ترمینال با ولتاژ خروجی ثابت 12 ولت است. حداکثر جریان خروجی تا 1.5 آمپر

LM317 (Trimmer 1.25V to 37V): - تنظیم کننده ولتاژ مثبت با سه ترمینال ، قادر به انتقال بیش از 1.5 آمپر ، در محدوده ولتاژ خروجی 1.25 ولت تا 37 ولت. این نیاز به دو مقاومت خارجی دارد که روی ولتاژ خروجی نصب شده اند.

تثبیت کننده های ولتاژ AC دستگاه هایی هستند که صرف نظر از نوسانات آن در مدار ورودی ، برای حفظ مقدار ولتاژ ثابت طراحی شده اند.

تثبیت کننده تقویت

این یک مبدل DC / DC است که ولتاژ خروجی آن بیشتر از ولتاژ ورودی آن است.

یک نمونه معمولی از مبدل تقویت کننده LM27313. این آی سی برای استفاده در سیستم های کم مصرف مانند دوربین ها ، تلفن های همراه و دستگاه های GPS طراحی شده است. مبدل قابل تنظیم دیگر LM2577 است.

مرحله 13: مدارهای مجتمع

مدار مجتمع (IC) (که بعضاً میکرو مدار یا میکرو تراشه نیز نامیده می شود) یک صفحه نیمه هادی است که هزاران یا میلیون ها مقاومت کوچک ، خازن و ترانزیستور بر روی آن ساخته می شود. IC می تواند به عنوان تقویت کننده ، اسیلاتور ، تایمر ، شمارنده ، حافظه کامپیوتر یا ریز پردازنده عمل کند.

آی سی های خطی دارای یک پین مداوم متغیر هستند (از لحاظ نظری قادر به رسیدن به تعداد نامحدودی حالت است) که به سطح سیگنال ورودی بستگی دارد. آی سی های خطی به عنوان تقویت کننده های فرکانس صدا (AF) و فرکانس رادیویی (RF) استفاده می شوند. تقویت کننده عملیاتی (تقویت کننده عملیاتی) یک دستگاه رایج در این برنامه ها است.

آی سی های دیجیتال فقط در چند سطح یا حالت خاص کار می کنند ، نه در یک دامنه مداوم از دامنه سیگنال. این دستگاه ها در رایانه ها ، شبکه های رایانه ای ، مودم ها و شمارنده های فرکانس استفاده می شوند. عناصر اصلی ساخت IC های دیجیتال دروازه های منطقی هستند که با داده های باینری کار می کنند ، یعنی سیگنالهایی که فقط دو حالت متفاوت دارند ، کم (منطق 0) و زیاد (منطق 1).

بسته به روش ساخت ، مدارهای مجتمع را می توان به دو گروه ترکیبی و یکپارچه تقسیم کرد.

شماره تماس (pinout)

هر "پایه" میکرو مدار دارای تعداد خاص خود و تعدادی از عملکردهایی است که انجام می دهد. شکل برچسب را نشان می دهد که به لطف آن می توانید اولین تماس تراشه را شناسایی کنید.

یکی از ویژگیهای اصلی محفظه نحوه نصب آن بر روی PCB است. یا اینها تماس با سرب هستند یا سطح نصب می شوند.

از توجه شما ممنونم!

در حال حاضر ، از سوئیچ های الکترونیکی اغلب در تجهیزات الکترونیکی استفاده می شود که در آنها می توان با یک دکمه روشن و خاموش کرد. برای اینکه چنین سوئیچی قدرتمند ، اقتصادی و کوچک باشد ، می توانید از یک ترانزیستور سوئیچینگ اثر میدان و یک میکرو مدار دیجیتال CMOS استفاده کنید.

نمودار یک سوئیچ ساده در شکل نشان داده شده است. 1. ترانزیستور VT1 عملکرد کلید الکترونیکی را انجام می دهد و ماشه DD1 آن را کنترل می کند. دستگاه به طور دائم به یک منبع برق متصل است و جریان کوچکی را مصرف می کند - واحد ها یا ده ها میکرو آمپر.

اگر خروجی مستقیم ماشه سطح منطقی بالایی داشته باشد ، ترانزیستور بسته است ، بار از انرژی خارج می شود. وقتی مخاطب دکمه SB1 بسته شد ، ماشه به حالت مخالف تغییر حالت می دهد ، در خروجی آن سطح منطقی کم ظاهر می شود. ترانزیستور VT1 باز می شود و ولتاژ به بار وارد می شود. دستگاه تا زمانی که دوباره مخاطبین دکمه بسته نشود در این حالت باقی خواهد ماند. سپس ترانزیستور بسته می شود ، بار از انرژی خارج می شود.

ترانزیستور نشان داده شده در نمودار دارای مقاومت کانال 0.11 اهم است و حداکثر جریان تخلیه می تواند به 18 A. برسد. باید در نظر داشت که ولتاژ تخلیه دروازه ای که ترانزیستور در آن باز می شود 4 ... 4.5 V است در ولتاژ تغذیه 5. جریان بار ..7 ولت نباید بیش از 5 A باشد ، در غیر این صورت ممکن است افت ولتاژ در ترانزیستور از 1 ولت بیشتر شود. اگر ولتاژ منبع تغذیه بیشتر باشد ، جریان بار می تواند به 10 ... 12 A برسد.

هنگامی که جریان بار از 4A بیشتر نباشد ، می توان از ترانزیستور بدون غرق گرما استفاده کرد. اگر جریان بیشتر باشد ، به یک گرماگیر نیاز است یا باید از ترانزیستور با مقاومت کانال کمتری استفاده شود. تهیه آن با توجه به جدول مرجع ارائه شده در مقاله "ترانزیستورهای سوئیچینگ قدرتمند از International Rektifier" در رادیو ، 2001 ، شماره 5 ، صص دشوار نیست. 45

به چنین سوئیچی می توان توابع دیگری را نیز اختصاص داد ، به عنوان مثال ، هنگامی که ولتاژ تغذیه افت می کند یا از یک مقدار از پیش تعیین شده بیشتر می شود ، قطع خودکار بار. در حالت اول ، این ممکن است هنگام تأمین تجهیزات از باتری ذخیره سازی برای جلوگیری از تخلیه بیش از حد آن لازم باشد ، در مورد دوم - برای محافظت از تجهیزات در برابر ولتاژ اضافی.

مدار سوئیچ الکترونیکی با عملکرد خاموش کردن هنگام کاهش ولتاژ در شکل نشان داده شده است. 2. علاوه بر این شامل یک ترانزیستور VT2 ، یک دیود زنر ، یک خازن و مقاومت است که یکی از آنها تنظیم می شود (R4).

هنگامی که دکمه SB 1 را فشار می دهید ، ترانزیستور اثر VT1 باز می شود ، ولتاژ به بار ارائه می شود. به دلیل شارژ خازن C1 ، ولتاژ روی کلکتور ترانزیستور در لحظه اولیه از 0.7 ولت بیشتر نخواهد شد ، یعنی منطق کم خواهد بود اگر ولتاژ روی بار بیشتر از مقدار تعیین شده توسط دستگاه اصلاح شود ، پایه ترانزیستور ولتاژ کافی برای باز کردن آن دریافت می کند. در این حالت ، سطح منطقی پایینی در ورودی "S" ماشه باقی خواهد ماند و می توان از دکمه برای روشن و خاموش کردن منبع تغذیه بار استفاده کرد.

به محض افت ولتاژ به زیر مقدار تعیین شده ، ولتاژ موتور تریمر برای باز کردن ترانزیستور VT2 کافی نیست - بسته می شود. در این حالت ، ولتاژ روی کلکتور ترانزیستور به یک سطح منطقی بالا می رود که به ورودی "S" ماشه می رود. سطح بالایی نیز در خروجی ماشه ظاهر می شود که منجر به بسته شدن ترانزیستور اثر میدان می شود. بار از انرژی خارج می شود. فشار دادن دکمه در این حالت فقط منجر به اتصال کوتاه مدت بار و قطع شدن بعدی آن می شود.

برای ایجاد حفاظت در برابر ولتاژ بیش از حد ، دستگاه باید با یک ترانزیستور VT3 ، یک دیود زنر VD2 و مقاومت های R5 ، R6 تکمیل شود. در این حالت ، دستگاه مانند آنچه در بالا توضیح داده شد کار می کند ، اما هنگامی که ولتاژ از یک مقدار خاص بالاتر می رود ، ترانزیستور VT3 باز می شود ، که منجر به بسته شدن VT2 ، ظاهر شدن سطح بالا در ورودی "S" ماشه و بسته شدن ترانزیستور اثر میدان VT1 می شود.

علاوه بر موارد ذکر شده در نمودار ، این دستگاه می تواند از میکرو مدار K561TM2 ، ترانزیستورهای دو قطبی KT342A-KT342V ، KT3102A-KT3102E و دیود زنر KS156G استفاده کند. مقاومت های ثابت - MLT ، S2-33 ، R1-4 ، تنظیم شده - SPZ-3 ، SPZ-19 ، خازن - K10 17 ، دکمه - هر اندازه کوچک با تنظیم مجدد خودکار.

هنگام استفاده از قطعات برای نصب سطح (میکرو مدار CD4013 ، ترانزیستورهای دو قطبی KT3130A-9 - KT3130G-9 ، دیود زنر BZX84C4V7 ، مقاومت های ثابت P1-I2 ، خازن K10-17v) ، می توان آنها را بر روی یک صفحه مدار چاپی قرار داد (شکل 3) ساخته شده از فایبرگلاس فویل یک طرفه 20x20 میلی متر شکل صفحه سوار شده در شکل نشان داده شده است. 4

تولیدکنندگان دستگاه های نیمه هادی در حال تولید محصولات جدید و بهتری هستند که به رادیو آماتورها امکان می دهد دستگاه های کم حجم و ساده ای با پارامترهای بهبود یافته ایجاد کنند که فقط چند سال پیش غیرقابل دستیابی بودند. یک نمونه از این موارد در مقاله منتشر شده در زیر ارائه شده است ، که سوئیچ الکترونیکی قدرتمند روشن و خاموش را توصیف می کند ، قادر است در بسیاری از موارد رقیب الکترومغناطیسی خود را تحت فشار قرار دهد.

در شکل 1 نمودار یکی از گزینه های یک رله الکترونیکی قدرتمند را نشان می دهد که برای تغییر جریان بار تا 20 A در ولتاژ 5 ... 20 ولت طراحی شده است. دستگاه بر اساس یک ترانزیستور n کانال قدرتمند МДП АРМ2556NU مونتاژ شده است ، دارای مقاومت کانال بیش از 5.7 mΩ در ولتاژ منبع تغذیه 10 ولت یا بیش از 10 میلی آمپر در ولتاژ 4.5 ولت. چنین مقاومت کم کانال باز اجازه می دهد تا با استفاده از این دستگاه یک جریان بزرگ را تغییر دهید ، و نصب ترانزیستور بر روی مخزن گرما با فرکانس سوئیچ پایین (واحد - ده ها کیلوهرتز) معمولاً مورد نیاز نیست. از این دستگاه می توان به عنوان مثال به عنوان یک سوئیچ خاموش و روشن الکترونیکی برای ولتاژ خروجی در یک منبع تغذیه قدرتمند ، منابع نوری قدرتمند در چراغ قوه های قابل شارژ ، موتورهای الکتریکی کم ولتاژ ، آهنرباهای کششی و بسیاری از کاربردهای دیگر استفاده کرد.
استفاده از ترانزیستور قدرتمند MDP به عنوان عنصر اصلی سوئیچینگ در مقایسه با رله الکترومغناطیسی ، دستیابی به مقاومت کمتری در "تماس های بسته" ، عدم وجود فرسودگی و تداخل جرقه و سرعت پاسخ بالاتر (با کنترل الکترونیکی) را امکان پذیر می سازد. بعلاوه ، چنین سوئیچ الکترونیکی ابعاد و وزن کمتری نسبت به رله های الکترومغناطیسی برای جریان 10 ... 20 A و همچنین جریان قابل ملاحظه کمتری که توسط مدارهای کنترل مصرف می شود ، خواهد داشت.
سوئیچ الکترونیکی را می توان با دو دکمه کوچک و غیر قفل کننده به عنوان مثال ، نی ، غشا یا لاستیک با پوشش رسانا کار کرد.

در شکل 2 برای مقایسه ابعاد ، رله الکترومغناطیسی Omron C71-2A-P نشان داده شده است ، مخاطبین آن برای تغییر جریان 20 A و طرح رله الکترونیکی برای
ترانزیستور TIR. واحد الکترونیکی ، حتی با نصب نسبتاً بزرگ ، چهار برابر حجم کمتری را اشغال می کند (دکمه ها و LED در خارج از برد نصب می شوند) و بسیار سبک تر است.
وقتی ولتاژ به ورودی دستگاه وارد می شود ، ترانزیستور اثر میدان VT2 بسته می ماند ، بار متصل به خروجی از انرژی خارج می شود ، LED HL1 خاموش است. برای وارد کردن ولتاژ به بار ، باید به طور خلاصه دکمه SB1 را فشار دهید. این منجر به باز شدن ترانزیستور VT1 و پس از آن ترانزیستور VT2 می شود.
ولتاژ وارد شده به بار توسط LED HL1 روشن شده نشان داده می شود. خازن های C3 و C4 و همچنین C1 ، C2 ، C5 ، C6 اثر احتمالی تداخل های مختلف بر روی ترانزیستورها را از بین می برد. دیودهای VD2-VD5 برای خاموش شدن اجباری دستگاه هنگام کاهش ولتاژ ورودی تا حدود 3 ولت طراحی شده اند که از گرم شدن ترانزیستور اثر میدان محافظت می کند.
واقعیت این است که چنین کاهش عمیقی در ولتاژ منبع گیت ترانزیستور \\ / T2 به شدت مقاومت کانال و در نتیجه ، قدرت حرارتی آزاد شده در آن ، به ویژه با جریان بار زیاد ، را افزایش می دهد. به منظور محافظت از ترانزیستور اثر میدان از گرم شدن بیش از حد ، مدار R5VD2-VD5 ارائه شده است که هر دو ترانزیستور را می بندد.
واریستور RU1 و دیود Zener VD1 از ترانزیستور کم اثر ولتاژ در برابر ولتاژ محافظت می کنند ، به عنوان مثال ، از EMF خود القایی یک موتور الکتریکی متصل به ورودی یا خروجی دستگاه ، یا به عنوان مثال ، از آسیب تصادفی توسط الکتریسیته ساکن هنگام لمس دروازه ترانزیستور \\ / T2 با پیچ گوشتی (یا فلز دیگر) افراد ¬skim).
برای خاموش کردن دستگاه ، بسته شدن کوتاه مدت مخاطبین دکمه SB2 کافی است. کنترل وضعیت ترانزیستور VT2 نه تنها با دکمه های مینیاتور کم مصرف ، بلکه به عنوان مثال ، با دو عدد کوکوپلر یا رله نی کم مصرف نیز امکان پذیر است. لازم به ذکر است که در حالت خاموش ، سوئیچ تقریباً هیچ انرژی مصرف نمی کند.
نمونه آزمایشی دستگاه بر روی صفحه مدار با ابعاد 46x27 میلی متر ساخته شده از فایبرگلاس با نصب لولایی نصب شد. مدارهای با جریان بالا با مقاطع کوتاه سیم نصب شده با مقطع حداقل 1.2 میلی متر ساخته می شوند.
ترانزیستور ARM2556NU در یک بسته مینیاتوری T0252 حداکثر ولتاژ منبع تخلیه 25 ولت را فراهم می کند. در جریان تخلیه 40 A و ولتاژ منبع گیت 10 ولت یا 20 A در ولتاژ منبع دروازه 4.5 ولت ، مقدار معمول مقاومت کانال باز از 4 فراتر نمی رود ، به ترتیب 5 و 7.5 میلی آمپر. حداکثر جریان مجاز تخلیه ثابت ترانزیستور در دمای مورد 25 درجه سانتیگراد 60 A است.
ترانزیستور باید در صورت کار در ولتاژ تغذیه کاهش یافته با جریان بار زیاد ، به یک مخزن گرمایی با سطح قابل استفاده حداقل 7 سانتی متر در 2 لحیم شود. هنگام نصب ترانزیستور ، لازم است اقدامات لازم برای محافظت از آن در برابر خرابی توسط الکتریسیته ساکن انجام شود.
ترانزیستورهای APM2556NU ، برای کار در تنظیم کننده های ولتاژ سوئیچینگ پایین ، طراحی شده اند و اکنون به طور گسترده ای در کارت های ویدیویی مدرن با عملکرد بالا و مادربردهای رایانه مورد استفاده قرار می گیرند. این ترانزیستور را می توان با دو مینیاتور متصل به موازات جایگزین کرد ، اما با دو برابر مقاومت در برابر کانال باز ، ترانزیستورهای APM25101NU (8.5 مگا ام ولت در U3 \u003d 10 ولت) یا سایر موارد مشابه که توسط ولتاژ منبع گیت کم کنترل می شوند. هنگام استفاده از ترانزیستورهایی با مقاومت کانال بیشتر از ARM25561NU ، برای حفظ مقاومت کم در عنصر سوئیچینگ ، می توان چندین ترانزیستور اثر میدان از همان نوع را که به طور موازی متصل هستند ، روشن کرد.
ترانزیستور 2SA733B با هر یک از سری های 2SA733 قابل تعویض است. 2SА992 ، SS9015 ، KT3107 ، KT6112. به جای BZV55C15 ، یک دیود زنر 1N744A ، TZMS-15 ، 2S215ZH ، KS215ZHA مناسب است و به جای 1N148 - دیود 1 N914 (یا هر سری KD522 ، KD521). LED - هر کاربرد کلی ، ترجیحاً با افزایش کارایی درخشان ، به عنوان مثال ، از سری KIPD40 ، KIPD66. برای هر ولتاژ خاص در طول بار ، باید یک مقاومت انتخاب شود تا بیش از جریان نامی LED نباشد.
خازن های اکسید - K50-68 ، K53-19 یا وارداتی. بقیه K10-17 ، K10-50 هستند. واریستور FNR-05K220 را می توان با هر کم قدرت 18 ... 22 ولت جایگزین کرد ، به عنوان مثال FNR-05K180.
دستگاه بدون تردید از قطعات قابل سرویس دهی مونتاژ شده و نیازی به تنظیم ندارد.
سوئیچ پیشنهادی برای تکرار بسته به کاربرد خاص می تواند ساده یا بهبود یابد. به عنوان مثال ، اگر ولتاژ از منبع تغذیه یا بار متصل خارج شود ، می توانید بدون وریستور RU1 این کار را انجام دهید. اگر ولتاژ منبع تغذیه از 15 ولت بیشتر نشود و هرگونه لمس ترمینال گیت ترانزیستور VT2 از آن خارج شود ، می توانید دیود محافظ زنر VD1 را کنار بگذارید.
اگر سیم پیچ رله نی ساخته شده به صورت سری به مدار بار وارد شود ، کنتاکت های باز آن به طور موازی با مخاطبین دکمه SB2 متصل می شوند ، پس از افزایش جریان مصرفی توسط آن بیش از حد مشخص شده ، بار بار به طور خودکار خاموش می شود. برای تولید چنین رله ای ، باید چندین پیچ سیم پیچ سیم ضخیم (قطر 0.7 ... 1.2 میلی متر) بر روی سیلندر سوئیچ نی KEMZ پیچیده شود. بنابراین ، به عنوان مثال ، با یک سیم پیچ هفت چرخشی سیم PEV-2 0.68 ، رله در جریان حدود 5 A. کار می کند. تعداد چرخش های مورد نیاز برای جریان عملیاتی حفاظتی مورد نظر برای یک نمونه خاص از یک سوئیچ نی ، به طور تجربی تعیین می شود.