Това instructable ще ви научи как да се направи голям източник на напрежение с помощта на няколко резистори, източник на напрежение и транзистор. Необходими са само минимални познания за електрониката!
градина:
Стъпка 1: Мотивация
Казано с прости думи, можем да мислим за a волтаж (или по-конкретно, потенциална разлика) като източник на енергия в една верига. Какъвто и да е вашият товар (iPhone, високоговорители и т.н.), трябва да осигурите напрежение, за да функционира.
Да кажем, че имате източник на напрежение, но не е регулируем и вашият товар изисква по-малко напрежение. Най-простият начин за отстраняване на това е с набор от два резистора, които ще съставляват a делител на напрежението, Ако знаете как работят разделителите на напрежение, ще знаете как работи голяма част от електронните схеми!
Стъпка 2: Как работи разделител на напрежение - пример
Делителят на напрежение работи чрез извеждане на част от входното напрежение. Тази фракция се определя от връзката между два резистора. Законите на Кирхоф кажете ни, че в верига, състояща се от някои входно напрежение Vin и два резистора R1 и R2, напрежението, разсейвано през R2, ще бъде
Vin * R2 / (R1 + R2) .
Ако свържем нашия товар паралелно с R2, можем да му дадем каквото и да е напрежение (по-малко от Vin) с добър избор на R1 и R2 стойности.
Например, ако Vin е 15 волта и R1 и R2 са и двете 100 ома (както е в прикачения файл напрежение divider.pdf ), Vout = 15 * (100) / (200) = 7.5 V. Така можем да получим изход от 7.5 волта от фиксиран източник от 15 волта!
Стъпка 3: Проблеми с разделители на напрежение като източници на напрежение (или въведение в Sag)
Най- резистентност на вируса (което можем да мислим като вътрешно съпротивление на източник на напрежение) на делителя на напрежението е
R1R2 / (R1 + R2) .
Въпреки че би било достатъчно лесно да се изгради делител на напрежението и да се използва като източник на напрежение, ние се сблъскваме с един голям проблем. Действителното напрежение на товара се оказва по-скоро в зависимост от съпротивлението на товара.
Тази зависимост на напрежението върху устойчивостта на натоварване води до провисванекоето не е желателно за източник на напрежение. В идеалния случай би имало постоянно напрежение в товара, независимо от неговото съпротивление. Въпреки това, когато се свържете натоварване, трябва да разгледаме съпротивлението на натоварване и R2 паралелно. За да добавите тези съпротивления, просто следвайте уравнението
1 / Req = 1 / R2 + 1 / R3 ,
където 1 / R3 е съпротивлението на товара. Това ни позволява да добавим съпротивлението на двете заедно, тъй като това е еквивалентното съпротивление на тези два резистора, които съставляват действителния делител на напрежението. Като имаме предвид двете, да видим пример за това колко делител на напрежението може да се спусне с малък товар.
Да кажем, че имаме същия резистор, както преди. Но този път ще добавим 10 ома. Вместо втория резистор в делителя на напрежението, равен на 100 ома, трябва да вземем предвид паралелния резистор и да използваме Req като нашето съпротивление.
С 10 ома и 100 ома резистор паралелно, еквивалентното съпротивление е след това 9.09 ohms (1/10 + 1/100 = .11, 1 / .11 = 9.09). Когато това се използва като втори резистор в делителя на напрежението, получаваме делител на напрежението, който поставя 9.09 / 109.09 * 15 = 1.25 V, значително по-малко от 7.5 волта, което искахме!
Това, което в крайна сметка желаем, е твърд източник на напрежение, или такъв, който не променя изходното напрежение, независимо от устойчивостта на натоварване.
Стъпка 4: Транзистори решаване на нашия проблем - емитер последовател
Оказва се, че добро решение на този проблем е специална схема, наречена a емитер последователR. Емитерният повторител се състои от входни напрежения (които могат или не могат да идват от един и същ източник) на база и колектор на това, което наричаме a транзистор, с изходното напрежение (и нашия товар, евентуално) на транзистора емитер.
Съществуват два основни правила, които трябва да знаете при работа с транзистори.
1. Напрежението на излъчвателя винаги ще бъде основното напрежение минус 0,6 V спад (което е за диод, който свързва базата с емитер.
2. Токът от излъчвателя винаги е равен на тока от колектора, който е 100 пъти по-голям от тока от основата. ( Има някои ограничения в това: ако източникът на колектора не може да изхвърли достатъчно напрежение, за да запази тока на това ниво, вашият товар няма да получи напрежението, което се опитвате да му дадете. Също така, напрежението от колектора трябва винаги да бъде около 0,2 V по-високо от напрежението от основата. В противен случай транзисторът ще се счупи.)
На пръв поглед емитерният последовател изглежда като безполезна верига. Нашето изходно напрежение е просто нашето входно напрежение, минус 0.6 волта, което губим през транзистора.
Въпреки това, емитерният повторител може да бъде много полезен от гледна точка на "втвърдяване" на нашия източник на напрежение (т.е. намаляване на увисването). В идеалния случай, вътрешното съпротивление на източник на напрежение е минимално, а нашето съпротивление на натоварване е максимално. Можем да мислим за това като за източници на напрежение, които харесват, с голямо съпротивление и натоварващи източници на напрежение, които харесват, с ниско вътрешно съпротивление.
Коефициентът на ~ 100 разликата в тока между излъчвателя и базата означава, че съпротивлението на нашия източник на напрежение (което в нашия случай е нещо, наречено Thevenin съпротивление на нашия делител на напрежение) изглежда ~ 100 пъти по-малък от нашия товар, което помага с нашия проблем!
Нека да преразгледаме предишния си пример, но сега използваме източника на напрежение на нашия емитер. Тогава Vout = Vin * (Rload) / (Rload + Rth / 100) = 15 * (10) / (10 + 50/100) = 15 * (10) / (10.5) = 14.28 V.
Стъпка 5: A Darn добър източник на напрежение (или най-малко по дяволите на много по-добре)
Тази схема, показана тук, е тази, която ще достави твърд 5V ток, който ще провисне само 5% при максимален ток, преминаващ през товара, който е 25 mA. Това са обикновено добри номера за повечето схеми, които ще се захранват и номерата могат да се променят съответно, за да отговарят на вашите нужди. Вторият резистор извън излъчвателя ще задържи натоварването от взривяване. За да запазите този втори резистор от засягане на вашия дизайн, искате да запазите съпротивлението значително по-високо от съпротивлението на товара (вижте уравненията за паралелно съпротивление, ако това няма смисъл).
