Jelaskan logika konversi 12 V ke 9 V

Bagaimana cara kerja rangkaian di bawah ini?

Saya tahu apa yang resistor, kapasitor, dan transistor lakukan dan telah bermain dengan mereka di papan mikrokontroler, tetapi saya mencoba memahami logika rangkaian.

Saya berasumsi ada hubungan antara resistor 22 ohm dan 470 ohm.

Ini dibagi menjadi tiga bagian sederhana yang masing-masing relatif mudah dijelaskan:

^{mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab}

Bagian pertama adalah dioda yang menyediakan perlindungan tegangan balik. Jika karena alasan tertentu polaritas tegangan input ditransfer berlawanan dengan yang seharusnya, maka akan memblokirnya dan output pada dasarnya juga akan mati. Hanya jika polaritasnya benar, dengan sisa rangkaian akan beroperasi. Harga termasuk perlindungan tambahan ini adalah penurunan tegangan mungkin . (Saya melebih-lebihkan penurunan tegangan ini sedikit di diagram. Tapi itu mendapatkan intinya.)$D_1$$700\:\text{mV}$

Bagian selanjutnya adalah di bawah itu. Ini adalah regulator zener. Resistor ada untuk membatasi arus. Zener cenderung memiliki tegangan yang sama di atasnya, ketika bias balik dengan tegangan yang cukup (dan lebih dari cukup.) Dengan seperti yang diberikan, Anda akan mengharapkan arus berada di suatu tempat dari sekitar hingga . Ini adalah arus operasi "normal" untuk banyak zener. (Anda bisa mencari datasheet dan mencari tahu, tepatnya. Saya tidak repot-repot di sini.) Jadi tegangan di bagian atas zener harus mendekati . Arus yang tepat melalui zener akan memiliki sedikit dampak pada ini. Tetapi tidak banyak. (Kapasitor,$11-13\:\text{V}$$R_1$$5\:\text{mA}$$10\:\text{mA}$$9.1\:\text{V}$$C_1$, apakah ada untuk "keluar rata-rata" atau "memuluskan" kebisingan zener. Itu tidak kritis. Tetapi ini sangat membantu.)

Bagian terakhir di sebelah kanan ada untuk "meningkatkan" kepatuhan saat ini. Karena zener hanya memiliki beberapa miliamp untuk bekerja, jika Anda tidak memasukkan bagian tambahan ini, beban Anda hanya dapat menggambar miliamp yang sangat kecil, paling banyak, tanpa mengacaukan tegangan yang diatur zener. Jadi untuk mendapatkan lebih dari itu, Anda memerlukan bagian peningkatan saat ini. Ini terdiri dari apa yang sering disebut "pengikut emitor" BJT. Emitor BJT ini akan "mengikuti" tegangan di pangkalan. Karena basis berada pada , dan karena penurunan tegangan basis-emitor akan menjadi sekitar$9.1\:\text{V}$$600-700\:\text{mV}$, Anda dapat mengharapkan emitor untuk "mengikuti," tetapi di sini dengan tegangan yang sedikit lebih rendah (seperti yang ditunjukkan dalam skema.) BJT ini tidak memerlukan banyak arus basis untuk memungkinkan banyak arus kolektor. Jadi, BJT di sini dapat "menarik" arus dari kolektornya, dengan juga menggambar arus basis yang jauh lebih kecil ("dicuri" dari zener, sehingga tidak dapat dibiarkan terlalu banyak), dan kemudian jumlah dari dua menjadi total arus emitor. Arus emitor ini dapat sebanyak beberapa ratus kali arus basis. Jadi di sini, BJT dapat menarik dari arus basis (yang tidak apa-apa, karena ada beberapa kali lebih banyak karena ) untuk menangani mungkin sebanyak$1\:\text{mA}$$R_1$$200\:\text{mA}$arus emitor. Sesuai dengan gagasan "menjadi konservatif", spesifikasinya hanya mengatakan - dan itu cara yang tepat untuk memberi tahu seseorang tentang kemampuan ini. Bersikaplah konservatif.$100\:\text{mA}$

$R_2$$R_2$$2\:\text{V}$$\frac{2\:\text{V}}{22\:\Omega}\approx 100\:\text{mA}$$R_2$

$C_2$$C_2$$4.7\:\text{k}\Omega$$C_2$

• TIP41A dikonfigurasi sebagai pengikut tegangan. Tegangan emitor akan sama dengan tegangan dasar minus sekitar 0,7 V.
• Resistor 470 Ω menyediakan arus basis untuk menghidupkan transistor dan menarik basis ke arah tegangan suplai.
• Dioda zener akan menyala jika tegangan dasar naik di atas 9,1 V (tegangan tembus). Oleh karena itu pangkalan akan diadakan di 9.1 V.
• $\frac {3}{470} = 6 \ \mathrm {mA}$
• $IR = 0.1 \cdot 22 = 2.2\ \mathrm V$$I^2R = 0.1^2 \cdot 22 = 0.22 \ \mathrm W$
• Menjatuhkan sebagian besar tegangan melintasi resistor mengurangi daya yang dihamburkan dalam transistor. Kami akan kembali ke sana.
• The 1N4007 adalah untuk melindungi sirkuit dari koneksi input tegangan balik. Kami akan kehilangan sekitar 0,7 V di atasnya.

Kembali ke transistor: mari kita kerjakan untuk input 14 V maksimum.

• Vin = 14 V.
• V setelah 1N4007 = 13,3 V.
• V setelah resistor 22 at pada 100 mA = 13.3 - 2.2 = 11.1 V.
• V melintasi transistor = 11.1 - 8.5 = 2.6 V (memungkinkan penurunan tegangan sekitar 0.6 V antara basis dan emitor).
• $= VI = 2.6 \cdot 0.1 = 0.26\ \mathrm W$
• $(2.2 + 2.6)0.1 = 0.46\ \mathrm W$

Saya berasumsi ada hubungan antara 22ohms dan 470 ohm.

Tidak juga. Mereka melayani fungsi independen dan tidak berinteraksi.

Elemen kunci dari rangkaian ini yang menyebabkannya menghasilkan +9 V adalah zener diode 1N757. Ketika rangkaian disuplai dengan daya (+12 hingga +14 V), kapasitor 1 μF dilepaskan, dan transistor dimatikan. Dengan beberapa penundaan, kapasitor 1 μF diisi melalui resistor 470 ohm ke tegangan nominal dioda zener, dan membuka transistor hingga emitornya yang memiliki tegangan keluaran 9 V.

Resistor 22 ohm di sini membatasi arus jika terjadi kesalahan (akan melindungi dari kekurangan / kelebihan arus untuk waktu singkat, tetapi untuk jangka waktu yang lebih lama transistor dapat menjadi terlalu panas dan menggoreng). Dioda 1N4007, seperti yang saya mengerti, adalah untuk memastikan bahwa jika Anda secara tidak sengaja menghubungkan tegangan input AC, rangkaian tidak akan menggoreng dari negatif tegangan.