Bộ điều chỉnh điện áp sử dụng transistor bảo vệ quá áp và ngắn mạch

0
212
mạch nguyên lý

Bộ điều chỉnh điện áp sử dụng transistor : Bạn có thích tìm hiểu về công việc của bộ nguồn  cấp điện không? Tôi thích nó. Bạn có giống tôi không? Tôi sẽ cho bạn biết về bộ điều chỉnh điện áp với các transistor có bảo vệ ngắn mạch.

Tôi tin rằng bạn hiểu những điều cơ bản. Và đọc nội dung có liên quan trước đó.

Bo-dieu-chinh-dien-ap-su-dung-transistor Bộ điều chỉnh điện áp sử dụng transistor bảo vệ quá áp và ngắn mạch

Bộ lọc gợn điện áp hoạt động như thế nào

Hãy tưởng tượng rằng chúng ta có nguồn điện 20 volt DC không được điều chỉnh. Nhưng tải của yêu cầu điện áp 12V DC.
Vì vậy, chúng ta cần sử dụng đến ổn áp. Xem sơ đồ khối.

so-do-kho-bo-dieu-chinh Bộ điều chỉnh điện áp sử dụng transistor bảo vệ quá áp và ngắn mạch

Chúng ta sẽ không thích bất kỳ gợn điện áp nào trên bộ nguồn.

Từ các bài viết trước khác,Các gợn điện áp xuất hiện trên đầu vào 20V. Nó sẽ tăng điện áp đầu vào, 20,1V hoặc 20,4V.

do-thi-song-dau-ra Bộ điều chỉnh điện áp sử dụng transistor bảo vệ quá áp và ngắn mạch

Điện áp tăng này không ảnh hưởng đến diode Zener. Vì nó có điện áp đánh thủng cố định là 12V. Vì vậy, Zener là điện áp tham chiếu cơ bản của của mạch.

mach-nguyen-ly Bộ điều chỉnh điện áp sử dụng transistor bảo vệ quá áp và ngắn mạch

Sau đó, transistor Q2-Error hoạt động như để cảm biến điện áp tăng này.

Tìm hiểu về : Vi mạch số CMOS

Bộ điều chỉnh điện áp sử dụng transistor hoạt động như thế nào

Tôi bực bội vì tôi không thể giải thích nó cho bạn một cách dễ dàng. Nhưng tôi sẽ cố gắng làm tốt nhất có thể. Đây là từng bước một quá trình. Nhìn vào sơ đồ mạch ở trên.

Giả sử rằng gợn sóng 0,1V hoặc 0,4V đi qua Q1. Sau đó, điện áp đầu ra của nó là 12,1V đến 12,4V. Vì 12,0V + 0,1V Hoặc 12,0V + 0,4V.

Tiếp theo, chiết áp R2 cảm nhận điện áp đầu ra. Và nó sẽ được thiết lập để bật một phần Q2. Nó làm cho mạch cân bằng ban đầu là 12,0V.

Đầu ra xuất hiện các gợn 0,1V . Điện áp trên cực thu sẽ giảm. Và điều này sẽ chuyển sang Q2 . Cực phát sẽ tuân theo điện áp của base. Nhưng nó là khoảng 0,6V hoặc ít hơn.

Điều này hoạt động rất nhanh và có thể theo tần suất khá cao. Vì vậy, điều đó làm giảm điệ áp đầu ra làm mịn  và ít gợn hơn.

Nếu có một số gợn sóng như Vpp 2V. Điều này có thể cải thiện nó thành 20mV khi đầy tải. 

Nếu chúng ta chuyển mạch mới.cực phát của Q1 sẽ luôn nhỏ hơn đế khoảng 0,6V.

mach-nguyen-ly-2 Bộ điều chỉnh điện áp sử dụng transistor bảo vệ quá áp và ngắn mạch

Trong cách bố trí mạch này, có thể thấy rõ cách Q2 chạy giống như một biến trở giữa cực thu và cực phát. Để cung cấp điện áp cơ bản cho Q1.

Khi Q2 hoạt động giống như một điện trở có giá trị thấp. Cực B của Q1 kết nối với cực âm của 12V Zener.

Sau đó nó cung cấp một điện áp đầu ra là 12V-0,6V = 11,4V. Khi Q2 là điện trở cao, cực B của Q1 được kết nối với đầu vào 20V. Và đầu ra là 19.4V.

Nhưng mạch này có một nhược điểm nhỏ. Nó không có bảo vệ quá tải hoặc bảo vệ ngắn mạch.

Trong mạch tiếp theo, chúng tôi sẽ cố gắng đáp ứng các điều kiện này.

Bộ điều chỉnh dòng với bảo vệ ngắn mạch

Mạch này bảo vệ ngắn mạch. Nếu đầu ra bị nối đất. Bộ điều chỉnh sẽ đóng để lại R4 là nguồn cung cấp duy nhất.

mach-nguyen-ly-3 Bộ điều chỉnh điện áp sử dụng transistor bảo vệ quá áp và ngắn mạch

Trạng thái này sẽ không có bất kỳ dòng điện nào chạy qua R1, R2 và R3. Vì vậy, không có điện áp trên chúng. Và không có dòng điện đến cực B của bóng bán dẫn Q3. Nó không dẫn dòng. Và cuối cùng, Q2 và Q1 cũng không chạy.

Vì lý do này, chúng ta nên sử dụng R4 làm điện trở quấn dây 5 watt. Mặc dù nó không cung cấp bất kỳ dòng điện nào trong bộ nguồn đang hoạt động chính xác.

Lần duy nhất, R4 Nó phải cung cấp khoảng 1V vào đầu ra để khởi động mạch.

Xoay chiết áp R2 khoảng 50% điện áp đầu ra để bắt đầu bật Q3.

mach-nguyen-ly-4 Bộ điều chỉnh điện áp sử dụng transistor bảo vệ quá áp và ngắn mạch

Sau đó, điều này sẽ bật bóng bán dẫn điều khiển công suất Q2. Và, nó sẽ bật bóng bán dẫn điều chỉnh công suất Q1.

Điều kiện này sẽ tăng lên và ổn định với đầu ra ở 12V. Và dòng tải khoảng 100mA.

Tiếp theo, khi tải tăng lên 1A, điện áp đầu ra giảm xuống 11,9V. Điều này làm tăng điện áp BE của Q1 lên 0,7V để bật nó .

Điện áp đầu vào có thể giảm 2V . Nhưng điện áp cực B của Q1 sẽ vẫn ổn định ở mức 12,6V.

Linh kiện cần

  • Q1: Bóng bán dẫn 2N3055, 100V 15A, NPN
  • Q2, Q3: BC548 hoặc tương đương, Bóng bán dẫn NPN 45V 100mA
  • Điện trở R1, R5: 1K, 0,5W
  • R2: 3.3K đến 5K POT (chiết áp)
  • R3: Điện trở 6,8K, 0,5W
  • Điện trở R4: 1K 5watts
  • Điện trở R6: 18K 0,5W

Bảo vệ quá tải

Hai mạch trước có ưu điểm là khoảng 2/3 nguồn điện tốt.

Chúng cung cấp việc làm mịn và điều tiết. Và mạch thứ 2 cũng có bảo vệ ngắn mạch.

Ngoài ra, chúng ta hãy xem mạch thứ 3. Nó có một tính năng quan trọng để xây dựng thành bộ nguồn là bảo vệ quá tải.

Bây giờ, chúng ta sẽ tìm hiểu tính năng giới hạn định mức dòng điện tối đa của biến áp nguồn và bóng bán dẫn công suất.

Trong thời gian ngắn, đầu ra sẽ tối đa gấp 10 lần dòng điện bình thường. Điều này gây ra hiện tượng quá nhiệt và hư hỏng nhiều linh kiện.

Bảo vệ quá tải phải luôn luôn được cung cấp cho nguồn cung cấp nhiều hơn 1 Amp.

Không chỉ vậy, nó còn ngăn ngừa nguy cơ hỏa hoạn có thể xảy ra và giảm thiệt hại thêm cho thiết bị được cung cấp.

Chúng tôi có thể đặt chúng thành hai dạng khác nhau.

  • Cầu chì và cầu dao
    Đơn giản nhất là sử dụng cầu dao hoặc cầu chì (rẻ tiền) ở đầu ra. Cầu chì sẽ chảy khi mức tăng hiện tại khoảng 30% so với mức tối đa được đề xuất.

    Khi chạy lại, mạch sẽ không tự thiết lập lại. Chúng tôi cần thiết lập lại thủ công hoặc thay thế cầu chì.

    Bất lợi rõ ràng với điều này là sự bất tiện của việc thay đổi vật lý cầu chì.

    Một cách khác chúng ta có thể sử dụng quá tải điện tử tốt hơn.

  • Bảo vệ quá tải điện tử
    Đọc thêm bên dưới:

Bảo vệ quá tải bằng Điốt

Để bảo vệ bộ điều chỉnh loạt khỏi quá tải hiện tại. Chúng ta có thể thêm 3 thành phần được hiển thị:

mach-nguyen-ly-5 Bộ điều chỉnh điện áp sử dụng transistor bảo vệ quá áp và ngắn mạch

Điện trở 1 ôm mắc nối tiếp với đầu ra. Sao cho tất cả dòng điện chạy qua nó. Khi dòng điện tăng lên, điện áp sẽ thay đổi trên điện trở theo định luật ohm.

Việc xoay mạch xung quanh sẽ làm cho việc bảo vệ quá tải dễ hiểu như sau:

  • Dòng ra ở 100mA điện áp là 11,99V.
  • Điện áp ở chân của bóng bán dẫn là 12,6V.
  • Và điện áp phát là 12V.
mach-nguyen-ly-6 Bộ điều chỉnh điện áp sử dụng transistor bảo vệ quá áp và ngắn mạch
  • Nhìn vào điểm AB. Và điểm quan trọng nhất cần biết là một diode trong tình huống phân cực thuận sẽ giảm tối đa 0,6V.

Điốt giúp điện áp ổn định

  • Hai điốt điện áp tối đa mà chúng sẽ cho phép phát triển trên chúng là 1,2 vôn.Điều này có nghĩa là điện áp tối đa giữa hai điểm A và B sẽ là 1,2 vôn.
mach-nguyen-ly-7 Bộ điều chỉnh điện áp sử dụng transistor bảo vệ quá áp và ngắn mạch

Bạn hiểu không? Nếu bạn nói KHÔNG. Đọc thêm ví dụ, nó sẽ giúp bạn có thêm ý tưởng.

Hãy tăng dòng điện lên 500mA:

Nó trông giống như trước đây. Điện áp đầu ra thấp hơn tải 200mA. Nó là 11,5V.

Tại sao?

Điện áp giảm trên điện trở 1 ohms thay đổi.

VR1 = I x R
= 0,5A x 1 ohms
= 0,5V

mach-nguyen-ly-8 Bộ điều chỉnh điện áp sử dụng transistor bảo vệ quá áp và ngắn mạch

Tìm trong sơ đồ mạch. Dòng điện đầu ra của nó tăng lên ở điện áp giảm một chút.

Tại 500mA hiệu điện thế giữa hai điểm A và B đã tăng lên 12,6-11,5 = 1,1 vôn.

Đây vẫn là dưới 1,2 vôn và do đó các điốt không có bất kỳ ảnh hưởng nào ở dòng điện này.

Dòng điện 550mA để giảm điện áp đầu ra

Khi chúng ta sử dụng dòng điện 550mA của tải. Các mức điện áp được hiển thị trong sơ đồ dưới đây.

Bóng bán dẫn bật hơi khó hơn để cung cấp dòng điện. và điều này đã tạo ra hiệu điện thế 12,7-11,45 = 1,25 volt.

Bây giờ, các điốt này hạn chế việc tăng dòng điện sẽ tự động giảm đầu ra. Bạn thấy các điốt đang giúp đỡ vì điện áp trên chúng không quá 1,2 vôn.

Hiệu điện thế giữa hai điểm (AB) không bao giờ được vượt quá 1,2 vôn. Vì tác dụng kẹp chặt của hai điốt (Đ1, Đ2).

mach-nguyen-ly-9 Bộ điều chỉnh điện áp sử dụng transistor bảo vệ quá áp và ngắn mạch

Bất kỳ sự gia tăng nào của dòng điện sẽ làm giảm điện áp đầu ra (Do điện áp giảm trên điện trở 1 ohms).

Nhưng điện áp này sẽ truyền thẳng trở lại đế thông qua các điốt. Và điều này sẽ tắt bóng bán dẫn. Điều này sẽ cung cấp một điện áp đầu ra thấp hơn.

Kết quả ròng sẽ làm giảm điện áp đầu ra. sao cho dòng điện tối đa chạy qua sẽ không vượt quá 550mA.

Như bạn biết luật ohms. Điện áp thấp hơn đặt vào tải sẽ dẫn đến dòng điện thấp hơn

Bảo vệ ngắn mạch bằng Điốt – Bộ điều chỉnh điện áp sử dụng transistor

Hãy cùng tìm hiểu trường hợp đoản mạch:

Bạn có biết nhược điểm chính của bảo vệ quá tải trước đây là gì không? Có, chúng ta có thể thấy. Một số điện áp giảm cần thiết để vận hành mạch cảm biến. Từ không tải đến đầy tải, giảm điện áp xuống 0,5V.

Nhìn vào mạch Điểm A này sẽ giảm xuống 1,2V. Và, Cực E sẽ xuất hiện ở 0,6V. Tại điểm B là 0V. Dòng điện trong ngắn mạch sẽ là 550mA.

mach-nguyen-ly-10 Bộ điều chỉnh điện áp sử dụng transistor bảo vệ quá áp và ngắn mạch

Chúng ta sẽ thấy rằng điều này là dễ dàng. Nhưng độ ổn định của nó không đủ tốt đối với một số thiết bị.

Ví dụ, TV. Một số bộ yêu cầu điện áp cung cấp chỉ 11 vôn. Ngay cả một sự thay đổi 0,2 volt, nó sẽ chạy thiếu điện áp. Vì vậy, hãy tưởng tượng tác dụng của 0,5 vôn. Nó thế nào?

Khi các mức độ sáng khác nhau, nó cũng sẽ yêu cầu dòng điện thay đổi và điện áp thay đổi.

Trên là Bộ điều chỉnh điện áp sử dụng transistor

Làm thế nào để cải thiện nó?

Bảo vệ quá tải bằng bóng bán dẫn- Bộ điều chỉnh điện áp sử dụng transistor

Bạn có bao giờ tìm hiểu về một mạch hạn chế dòng điện?
Vâng, tôi đã từng nói với bạn:

  • Tìm điện trở giới hạn hiện tại cho đèn LED và tải

Chúng ta có thể đặt nó ở phía đầu vào của bóng bán dẫn thông qua. Trường hợp nó sẽ ảnh hưởng ít nhất đến điện áp đầu ra.

Nhìn vào mạch sau đây cho thấy mạch này:

Đây là mạch ổn áp 13cực.8V 2A dùng transistor

mach-nguyen-ly-11 Bộ điều chỉnh điện áp sử dụng transistor bảo vệ quá áp và ngắn mạch
  • Q1 là bóng bán dẫn vượt qua nối tiếp.
  • Q2 là bộ khuếch đại cảm biến
  • Q3 là bộ phát hiện quá tải.

Ngay cả khi mạch trông dễ dàng. Nhưng hiểu được nó là một thách thức.

Đầu tiên, đầu vào đi đến R1 đến diode Zener, điện áp tham chiếu. Và dòng chảy (xem phần trước để biết điều này).

Sau đó, Q2 phục vụ để khuếch đại điện áp. Nó phát hiện trên cực B của nó để cung cấp Q1 với dòng điện cần thiết. Bởi vì Q1 sẽ cần dòng cơ bản ít nhất 20mA và có thể tương tự như 50mA.

Đọc thêm:

  • Mạch bảo vệ quá tải đơn giản
  • Làm thế nào để một mạch bóng bán dẫn hoạt động
  • Tìm hiểu mạch phân áp hoạt động với quy luật và tính toán

Điều này cho phép diode Zener có dòng chảy thấp hơn.

Trong điều kiện bình thường, Q3 tắt và không đóng vai trò gì trong hoạt động của mạch.

Nhìn vào mạch phóng đại cơ bản ở mạch Q3.

4 điện trở 1 ohms song song kết hợp với nhau để tạo thành một điện trở 0,25 ohms.

mach-nguyen-ly-12 Bộ điều chỉnh điện áp sử dụng transistor bảo vệ quá áp và ngắn mạch

Và khi dòng điện tiếp cận 2 amps. Điện áp 0,25 x 2 = 0,5 vôn sẽ phát triển trên sự kết hợp.

Điều này bắt đầu bật Q3 và nếu dòng điện tăng hơn nữa, Q3 sẽ bật hoàn toàn. Nó sẽ làm thiếu hầu hết điện áp của diode Zener.

Sau đó, chân đế của Q2 sẽ thấy điện áp thấp từ 3 đến 4 vôn. Cực E của Q2 sẽ tiếp nối vào mùa thu này với điện áp trên cực E từ 2,4 đến 3,4 volt. đầu ra của Q1 sẽ giảm xuống 1,8 đến 2,6 volt.

Nếu điều này có thể giữ điện áp thấp trong tình trạng ngắn mạch. Mạch sẽ vẫn ở chế độ tắt này. Điều này có thể bảo vệ thiết bị.

Tất nhiên, mạch này không tốt nhất. Chúng ta có thể cải thiện nó bằng cách học hỏi thêm.

Các linh kiện cần

Điện trở 0,25W, dung sai: 5%

  • R1: 470 ohms
  • R2: 150 ohms
  • R3 đến R6: 1 ohm 1 watt. Điện trở

Q1: 2N3055, 100V 15A, bóng bán dẫn NPN
Q1-Q2: BC5487 hoặc tương đương, Bóng bán dẫn NPN 45V 100mA
ZD1: 15V 1W Zener Diode

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here