Erklären Sie die Logik einer Umwandlung von 12 V in 9 V

Wie funktioniert die folgende Schaltung?

Ich weiß, was Widerstände, Kondensatoren und Transistoren tun und auf einer Mikrocontroller-Platine damit gespielt haben, aber versuche ich, die Logik der Schaltung zu verstehen.

Ich gehe davon aus, dass es eine Beziehung zwischen den 22-Ohm- und den 470-Ohm-Widerständen gibt.

converter 12v

— Stapeln von Web
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Der IN757 ist eine Spannungsreferenz für den Transistor, der die Spannung regelt. Diese Schaltung ist eine schlechte Entschuldigung für einen Spannungsregler. Verwenden Sie eine 7809. circuitstoday.com/voltage-regulators

— Voltage Spike

IMHO ist es nicht sinnvoll, der Frage nach 4 Tagen eine neue Schaltung hinzuzufügen, wie Sie es gerade getan haben. Das Ergebnis wäre eine Mischung aus Antworten, von denen sich einige auf einen Stromkreis beziehen, andere auf den anderen Stromkreis und somit eine mögliche Verwirrung für die Leser. Deshalb gilt hier die Regel, eine Frage zu stellen, damit sich die Antworten eindeutig auf diese Frage beziehen. Ich empfehle Ihnen, zur vorherigen Version der Frage zurückzukehren (verwenden Sie die Rollback-Funktion) und, falls Sie weiterhin Hilfe benötigen, in einer neuen Frage nach der neuen Schaltung zu fragen (Link zu dieser, falls relevant).

— SamGibson

In jedem Fall denke ich, dass meine Antwort unten und andere Ihnen genug Informationen geben, um genau zu verstehen, wie diese zweite (erste) Schaltung funktioniert. Wenn Sie es als eine andere Frage posten, verlinken Sie bitte auf diese und erklären Sie genau, was Sie nicht verstehen, wenn Sie alle Erklärungen unten lesen.

— Transistor

Ich habe die zusätzliche Schaltung aus Gründen der Übersichtlichkeit entfernt. Nochmals vielen Dank.

— Stack Web

Antworten:

Es gliedert sich in drei einfache Abschnitte, die jeweils relativ einfach zu erklären sind:

schematisch

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schaltplan erstellt mit CircuitLab}

Der erste Teil ist die Diode, die einen Verpolungsschutz bietet. Wenn aus irgendeinem Grund die Polarität der Eingangsspannung entgegengesetzt zu dem, was sie sein soll, verdrahtet wird, sperrt diese und der Ausgang ist ebenfalls im Wesentlichen ausgeschaltet. Nur wenn die Polarität stimmt, kann mit dem Rest der Schaltung gearbeitet werden. Der Preis für diesen zusätzlichen Schutz ist ein Spannungsabfall von vielleicht $D_1$ . (Ich habe diesen Spannungsabfall im Diagramm ein wenig übertrieben. Aber es kommt auf den Punkt.) $700\:\text{mV}$

$11-13\:\text{V}$ $R_1$ $5\:\text{mA}$ $10\:\text{mA}$ $9.1\:\text{V}$ $C_1$

$9.1\:\text{V}$ $600-700\:\text{mV}$ $1\:\text{mA}$ $R_1$ $200\:\text{mA}$ $100\:\text{mA}$

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

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

— jonk
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@stackweb ja. Eine Zenerdiode, eigentlich jede Diode, kann man sich als ein Gerät vorstellen, das seinen Widerstand ändert, um die Spannung über sich selbst innerhalb gewisser Grenzen zu halten.

— Trevor_G

@ Trevor_G Richtig. Dort gibt es eine gewisse Verlustverteilung mit R2. Ich hatte überlegt, über Dissipation zu diskutieren, entschied aber, dass dies den Rahmen einer angemessenen Antwort sprengen würde. Ich befürchtete, dass es die Hauptpunkte sogar abstumpfen oder beschädigen könnte. Also habe ich die Idee fallen gelassen.

— Jonk

@ Trevor_G Ja. Das Wort "Krämpfe" habe ich hier als ausreichend gewählt. Die genauen Details sind nicht zu schwierig. Aber dies ist ein guter Anfängerkreis, um zu verstehen, und die Nuancen, dass der Widerstand die Sättigung erzwingt und diese Sättigung einen schnellen Anstieg des Basisstroms mit sich bringt, der dann möglicherweise viel oder den gesamten Strom des Zeners entfernt, werden "zu detailliert" und daher wieder verwirrend. Also bin ich zu "Krämpfen" zurückgekehrt, so gut ich konnte.

— Jonk

:) guter Mann. Persönlich bevorzuge ich das Wort "Drosseln". Ich denke, es ist ein viel besseres Bild, aber das kann etwas Freudianisches oder Sadistisches sein. Über mich LOL

— Trevor_G

@ Trevor_G Um ehrlich zu sein, gibt es nicht genug wirklich gute "Anfängerkreise". Dieser befindet sich an einem wirklich coolen "Sweet Spot", der Folgendes bietet: (1) eine nützliche Schaltung; (2) kann auf einem Steckbrett hergestellt und getestet werden; (3) kann mit einem einfachen Messgerät überprüft werden, das fast jeder mit den üblichen Fähigkeiten kostengünstig erwerben kann; (4) enthält genügend Schutzideen, um die Verwendung und den Missbrauch relativ sicher zu machen ; und (5) ist genau an dem Punkt, an dem es ein kleiner Kampf sein könnte, zu verstehen und dennoch für diejenigen mit einigen grundlegenden Ideen zugänglich zu sein.

— Jonk

Der TIP41A ist als Spannungsfolger konfiguriert. Die Emitterspannung entspricht der Basisspannung minus etwa 0,7 V.
Der 470 Ω-Widerstand liefert den Basisstrom, um den Transistor einzuschalten und die Basis in Richtung der Versorgungsspannung zu ziehen.
Die Zenerdiode wird eingeschaltet, wenn die Basisspannung 9,1 V (ihre Durchbruchspannung) überschreitet. Daher wird die Basis bei 9,1 V gehalten.
$\frac {3}{470} = 6 \ \mathrm {mA}$
$IR = 0.1 \cdot 22 = 2.2\ \mathrm V$ und die Verlustleistung wird sein $I^2R = 0.1^2 \cdot 22 = 0.22 \ \mathrm W$ .
Wenn der größte Teil der Spannung über dem Widerstand abfällt, verringert sich die Verlustleistung im Transistor. Wir werden darauf zurückkommen.
Der 1N4007 dient zum Schutz des Stromkreises vor dem Anschließen des Eingangs an die Gegenspannung. Wir werden ungefähr 0,7 V darüber verlieren.

Zurück zum Transistor: Lass es uns für den maximalen 14 V Eingang herausfinden.

Vin = 14 V.
V nach dem 1N4007 = 13,3 V.
V nach dem 22 Ω Widerstand bei 100 mA = 13,3 - 2,2 = 11,1 V.
V über dem Transistor = 11,1 - 8,5 = 2,6 V (ca. 0,6 V Spannungsabfall zwischen Basis und Emitter).
Verlustleistung im Transistor $= VI = 2.6 \cdot 0.1 = 0.26\ \mathrm W$ .
Without the 22 Ω resistor the power dissipated in the transistor would be $(2.2 + 2.6)0.1 = 0.46\ \mathrm W$ .

I assume there is a relationship between the 22ohms and the 470 ohms.

Nicht wirklich. Sie dienen unabhängigen Funktionen und interagieren nicht.

— Transistor
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+1 obwohl es wirklich ein 8,5-V-Regler ist und kein sehr guter.

— Trevor_G

Das Schlüsselelement dieser Schaltung, das zur Ausgabe von +9 V führt, ist die Zenerdiode 1N757. Wenn der Stromkreis mit Spannung versorgt wird (+12 bis +14 V), wird der 1-µF-Kondensator entladen und der Transistor ausgeschaltet. Mit einiger Verzögerung wird der 1-µF-Kondensator über den 470-Ohm-Widerstand auf die Nennspannung der Zenerdiode aufgeladen und öffnet den Transistor zu seinem Emitter mit einer 9-V-Ausgangsspannung.

Der 22-Ohm-Widerstand begrenzt hier den Strom, wenn etwas schief geht (schützt vor Kurzschluss / Überstrom, aber für längere Zeiträume kann der Transistor überhitzen und braten). Die 1N4007-Diode soll, wie ich verstehe, sicherstellen, dass bei versehentlichem Anschließen der Eingangswechselspannung der Stromkreis die Spannung nicht negativ brennt.

— Anonymous
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