To instructable će vas naučiti kako napraviti veliki izvor napona pomoću nekoliko otpornika, izvor napona, i tranzistor. Potrebno je samo minimalno poznavanje elektronike!
Pribor:
Korak 1: Motivacija
Jednostavno rečeno, možemo se sjetiti a napon (ili preciznije, razlika potencijala) kao izvor energije u krugu. Koji god bio vaš teret (iPhone, zvučnici, itd.), Morat ćete osigurati napon kako bi on funkcionirao.
Recimo da imate izvor napona, ali nije podesiv i vaš teret zahtijeva manji napon. Najjednostavniji način da se to riješi je skup dva otpornika, koji čine a djelitelj napona, Ako znate kako djeluju razdjelnici napona, znat ćete kako veliki dio elektroničkih sklopova radi!
Korak 2: Kako djeluje razdjelnik napona - primjer
Djelitelj napona djeluje tako da ispiše dio ulaznog napona. Ova frakcija određena je odnosom između dva otpornika. Kirchoffovi zakoni recite nam da, u krugu koji se sastoji od nekih ulaznih napona Vin i dva otpornika R1 i R2, napon raspršen preko R2 će biti
Vin * R2 / (R1 + R2) .
Ako smo spojiti naše opterećenje paralelno s R2, možemo dati bilo što napona (manje od Vin) s dobrim izborom R1 i R2 vrijednosti.
Na primjer, ako Vin je 15 Volti i R1 i R2 su oba 100 ohma (kao u priloženoj datoteci napona divider.pdf ), Vout = 15 * (100) / (200) = 7,5 V. Tako možemo dobiti izlaz od 7,5 V iz fiksnog izvora od 15 V!
Korak 3: Problemi s razdjelnicima napona kao izvori napona (ili uvod u napon)
otpornost na krv (što se može zamisliti kao unutarnji otpor izvora napona) djelitelja napona
R1R2 / (R1 + R2) .
Iako bi bilo lako napraviti samo djelitelj napona i koristiti ga kao izvor napona, nailazimo na jedan veliki problem. Stvarni napon na opterećenju ispostavlja se prilično ovisno o otporu opterećenja.
Ova ovisnost napona o otpornosti na opterećenje rezultira u. T ulegnućešto nije poželjno za izvor napona. U idealnom slučaju, imali bismo konstantan napon na opterećenju, bez obzira na njegov otpor. Međutim, kada smo spojiti opterećenje, moramo uzeti u obzir otpor opterećenja i R2 paralelno. Da biste dodali ove otpore, jednostavno slijedite jednadžbu
1 / Req = 1 / R2 + 1 / R3 ,
gdje je 1 / R3 otpor opterećenja. To nam omogućuje dodavanje otpora tih dvaju, jer je to ekvivalentni otpor dvaju otpornika koji čine stvarni djelitelj napona. Imajući na umu dva, možemo vidjeti primjer koliko se djelitelj napona može spustiti s malim opterećenjem.
Recimo da imamo isti otpornik kao i prije. Međutim, ovaj put ćemo dodati opterećenje od 10 ohma. Umjesto drugog otpornika u djelitelju napona jednakog 100 ohma, moramo uzeti u obzir paralelni otpornik i koristiti Req kao naš otpor.
Uz paralelni otpor od 10 ohma i 100 ohma, ekvivalentni otpor je tada 9,09 ohma (1/10 + 1/100 = .11, 1 / .11 = 9,09). Kada se to koristi kao drugi otpornik u razdjelniku napona, dobivamo djelitelj napona koji ispisuje 9.09 / 109.09 * 15 = 1.25 V, znatno manje od 7,5 volti koje smo željeli!
Ono što u konačnici želimo je krut izvor napona, ili onaj koji ne mijenja izlazni napon bez obzira na otpor opterećenja.
Korak 4: Tranzistori riješiti naš problem - sljedbenik odašiljača
Ispada da je dobro rješenje ovog problema poseban sklop nazvan emiter follower. Sljedbenik emitera sastoji se od ulaznih napona (koji mogu ili ne moraju dolaziti iz istog izvora) na baza i kolektor ono što mi zovemo tranzistors izlaznim naponom (i našim opterećenjem, na kraju) na tranzistoru odašiljač.
Postoje dva glavna pravila palca za znati kada radite s tranzistorima.
1. Napon odašiljača će uvijek biti osnovni napon minus 0,6 V pad (što je za diodu koja povezuje bazu s emiterom.
2. Struja iz odašiljača je uvijek jednaka struji iz kolektora, što je 100 puta veće od struje iz baze. ( Postoje određena ograničenja u ovome: ako izvor kolektora ne može ugasiti dovoljno napona kako bi zadržao struju na toj razini, vaš teret neće dobiti napon koji pokušavate dati. Također, napon iz kolektora mora uvijek biti oko 0,2 V veći od napona iz baze. U suprotnom, tranzistor će se slomiti.)
Na prvi pogled, sljedbenik odašiljača izgleda kao beskoristan krug. Naš izlazni napon je jednostavno naš ulazni napon, minus 0,6 Volti koje gubimo kroz tranzistor.
Međutim, odašiljač emitera može biti vrlo koristan u smislu "ukrućivanja" našeg izvora napona (tj., Smanjivanja ulegnuća). U idealnom slučaju, unutarnji otpor izvora napona je minimalan, a naša otpornost na opterećenje je maksimalna. O ovome možemo razmišljati kao o opterećenim izvorima napona s velikim otporom i opterećenjem „voljenim“ izvorima napona s niskim unutarnjim otporom.
Faktor ~ 100 razlika u struji između emitera i baze znači da otpor našeg naponskog izvora (što je u našem slučaju nešto što se zove Thevenin otpornost našeg naponskog djelitelja) izgleda ~ 100 puta manji za naše opterećenje, što pomaže s našim problemom sa spuštanjem!
Vratimo se na prethodni primjer, ali sada koristimo izvor napona sljedbenika emitera. Tada Vout = Vin * (Rload) / (Rload + Rth / 100) = 15 * (10) / (10 + 50/100) = 15 * (10) / (10,5) = 14,28 V.
Korak 5: Darn dobar napon izvor (ili na najmanje pakao puno bolje)
Ovaj krug prikazan ovdje je onaj koji će isporučiti krutu 5V struju koja će se spustiti samo 5% pri maksimalnoj struji koja prolazi kroz opterećenje, što je 25 mA. To su uglavnom dobri brojevi za većinu sklopova koje ćete napajati, a brojevi se mogu mijenjati u skladu s vašim potrebama. Drugi otpornik iz emitera zadržat će opterećenje od paljenja. Da bi taj drugi otpornik od utjecaja na vaš dizajn, želite zadržati taj otpor znatno veći od otpora opterećenja (vidi paralelne jednadžbe otpora ako to nema smisla).
