「電路分享」電壓調(diào)節(jié)器

電壓調(diào)節(jié)器是一種裝置，用于將輸入端的波動電壓改變?yōu)檩敵龆说囊?guī)定穩(wěn)定電壓。電壓調(diào)節(jié)器可以是機(jī)械的、交流的、直流的和電子的。在這篇文章中，我們將研究直流電子線性穩(wěn)壓器。

大多數(shù)電路需要一個與消耗電流無關(guān)的恒定電源電壓。即使是一個小的過電壓也可能被證明是破壞性的，這就是為什么應(yīng)該使用調(diào)節(jié)器。但調(diào)節(jié)器也有助于消除音頻放大器中的電源嗡嗡聲。在信號發(fā)生器或振蕩器中，輸出頻率將隨電源電壓而變化，并且必須進(jìn)行良好調(diào)節(jié)以保持恒定。

監(jiān)管機(jī)構(gòu)主要分為三類：正調(diào)節(jié)器當(dāng)輸入電壓為正時，負(fù)調(diào)節(jié)器如果輸入電壓為負(fù)，雙電壓調(diào)節(jié)器，它們是兩個的集合，例如運(yùn)算放大器電路，最后，可調(diào)調(diào)節(jié)器如果可能存在上述任何情況，但有一個控制旋鈕，可根據(jù)需要改變輸出電壓。

齊納二極管是一種二極管，當(dāng)以反向偏壓配置（見下文）連接時，開始“崩潰”或在一個特定的電壓下傳導(dǎo)，稱為齊納電壓。一旦它開始導(dǎo)電，就無法停止電流，因此電阻（R1如下所示）需要將電流限制在安全值。

在上面的簡單調(diào)節(jié)器中，Vin是12V，Vout是5V，I是10mA。如果沒有齊納R1，則R=V/I=12-5/0.01=700Ω。不過，由于齊納不會進(jìn)行監(jiān)管，因此不會有任何監(jiān)管。根據(jù)經(jīng)驗法則，齊納需要傳導(dǎo)2到5倍的負(fù)載電流，比如50mA。因此，I=50+10=60mA，R1=7/0.06=116Ω。

然而，問題是，對于大負(fù)載電流，R1和D1中的功耗將過大。但這是一個相當(dāng)適合轉(zhuǎn)換信號電平的電路，比如說，5V降到3.3V模塊。

這里我們使用齊納器作為參考，晶體管Q1作為串聯(lián)調(diào)節(jié)器來做艱苦的工作。R2提供偏置，打開Q1，并通過齊納D2提供一個更小的電流。如果Vout為5V，基極-****極的電壓降將為0.6V，因此D2需要為5.6V(通常可用)，R2現(xiàn)在必須提供晶體管的集電極電流/hfe(比如1000)。對于1A電源，1/1000 10mA, R2 = 12-5.6/0.01 = 640 Ω加上齊納的一點(diǎn)電流，如560Ω.

但這仍然浪費(fèi)了大量的電流在加熱齊納。所以現(xiàn)在，我們增加了Q5和一個反饋網(wǎng)絡(luò)關(guān)閉Vout，以提供一個有用的電路。D4不再是關(guān)鍵的，可以是1V到4V范圍內(nèi)的任何東西，并且可以調(diào)整。當(dāng)Vout試圖超過Q5基極/****極電壓0.6d4時，它開始從Q4基極搶電流來穩(wěn)定電壓。R6現(xiàn)在可以是一個更重要的價值，并不是關(guān)鍵的，因為1k會做得很好。R7和R8的調(diào)整也會更加輕松。

讓我們更進(jìn)一步，添加一些過電流保護(hù)。

D6和D7的電壓降總是0.6 + 0.6 = 1.2V, Q6的Vbe也是0.6 v。例如，如果我們仔細(xì)選擇R14來匹配點(diǎn)，我們想要防止任何過流，說2A，一旦V穿過R14 = 1.2V, D6和D7將rob電流從Q6基極不允許進(jìn)一步的供電電流超過2A。

因此，R14 = 1.2/2 = 0.6 Ω。但是我們還可以做一個改進(jìn)來防止二極管中的大電流。

我們用Q9替換了二極管。它只需要0.6就能打開并造成電流限制。對于2A，就是R19 = 0.6/2 = 0.3Ω.

這里，我們有一個簡單的固定電壓三端穩(wěn)壓器。這些有很多方便的電壓，7805=5V, 7809=9V等，包括7812,7815,7824，和負(fù)極版本;7905 7909,等等。不要把C4和C10與平滑電容器混淆。它們是為了噪音和穩(wěn)定性，并且應(yīng)該是低ESR(等串聯(lián)電阻)。C4通常為10uF, C10為1uF。注意，D9是將負(fù)載中的任何大電容向后放電，以防止輸入低時穩(wěn)壓器出現(xiàn)反向偏置。

最后，我們用一個可調(diào)的三端調(diào)節(jié)器，著名的LM317和負(fù)的對應(yīng)物L(fēng)M337來結(jié)束進(jìn)化。C2代表噪音，可以是1uF。R20和R23的比值設(shè)置輸出電壓。它們可以是兩個固定電阻器或一個可調(diào)電位器。如果標(biāo)準(zhǔn)電壓在220Ω-240Ω之間，那么標(biāo)準(zhǔn)值為220Ω最大值和V最小值，R7 = (176* V外面的 ) – 220.

所以如果你想要一個9V, R23可以是一個固定值，即176*9 - 220 = 1k4。需要注意的是，由于內(nèi)部基準(zhǔn)是1.25V，這是穩(wěn)壓器能達(dá)到的最低電壓，它也需要至少2V之間的輸入和輸出，并有一個最大的電壓32V，所以它可以提供從1.2V到30V的調(diào)節(jié)。使R23 10K。

電源在調(diào)節(jié)器中耗散是(Vin-Vout)* Iout。所以對于1A的12V輸入和5V輸出，功率是(12-5)*1 = 7W。這是反直覺的，但這意味著穩(wěn)壓器是耗散大部分的功率，當(dāng)它設(shè)置為其最低輸出電壓。

如果你要從調(diào)節(jié)器中取出超過1A的電流，或者太熱以至于無法用手指握住，那么它需要一個散熱片。你可以試著把它安裝在你正在使用的鋁盒外殼上，或者把它安裝在一塊平坦的鋁片上，或者更好的是，安裝在一個合適的散熱器上，然后猜出它的尺寸。您應(yīng)該能夠舒適地握住調(diào)節(jié)器裝置，而不會燙傷手或手指。