స్థిరీకరించిన బెంచ్ విద్యుత్ సరఫరా సర్క్యూట్‌ను ఎలా రూపొందించాలి

అన్ని రకాల ఎలక్ట్రానిక్ ప్రాజెక్టులు మరియు ప్రోటోటైప్‌లను సురక్షితంగా పరీక్షించడానికి ఏ ఎలక్ట్రానిక్ అభిరుచి చేత సమర్థవంతమైన మరియు సమర్థవంతమైన, ఇంకా చాలా చౌకగా మరియు స్థిరీకరించబడిన బెంచ్ విద్యుత్ సరఫరాను ఎలా రూపొందించవచ్చో ఈ పోస్ట్‌లో చర్చించాము.

బెంచ్ విద్యుత్ సరఫరా తప్పనిసరిగా కలిగి ఉన్న ప్రధాన లక్షణాలు:

• చౌకగా మరియు సులభంగా లభించే భాగాలతో నిర్మించాలి
• దాని వోల్టేజ్ మరియు ప్రస్తుత శ్రేణులతో సరళంగా ఉండాలి లేదా వేరియబుల్ వోల్టేజ్ మరియు వేరియబుల్ కరెంట్ అవుట్‌పుట్‌ల సౌకర్యాన్ని కలిగి ఉండాలి.
• ఓవర్ కరెంట్ మరియు ఓవర్-లోడ్ రక్షితంగా ఉండాలి.
• ఒకవేళ సమస్య తలెత్తితే సులభంగా మరమ్మతు చేయాలి.
• దాని శక్తి ఉత్పత్తితో సహేతుకంగా సమర్థవంతంగా ఉండాలి.
• కావలసిన స్పెసిఫికేషన్ ప్రకారం సులభంగా అనుకూలీకరణకు వీలు కల్పించాలి.

సాధారణ వివరణ

ఇప్పటివరకు విద్యుత్ సరఫరా డిజైన్లలో ఎక్కువ భాగం సరళ సిరీస్ స్టెబిలైజర్‌ను కలిగి ఉంటుంది. ఈ డిజైన్ పాస్ ట్రాన్సిస్టర్‌ను ఉపయోగిస్తుంది, ఇది జెనర్ డయోడ్ చే నియంత్రించబడే వేరియబుల్ రెసిస్టర్ లాగా పనిచేస్తుంది.

సిరీస్ విద్యుత్ సరఫరా వ్యవస్థ మరింత ప్రాచుర్యం పొందింది, బహుశా ఇది చాలా సమర్థవంతంగా ఉంటుంది. జెనర్ మరియు ఫీడ్ రెసిస్టర్‌లో కొన్ని చిన్న నష్టాలు మినహా, లోడ్‌కు కరెంట్‌ను సరఫరా చేస్తున్న కాలంలో సిరీస్ పాస్ ట్రాన్సిస్టర్‌లో మాత్రమే గుర్తించదగిన నష్టం జరుగుతుంది.

అయినప్పటికీ, సిరీస్ విద్యుత్ సరఫరా వ్యవస్థ యొక్క ఒక ప్రతికూలత ఏమిటంటే ఇవి ఎలాంటి అవుట్పుట్ లోడ్ షార్ట్-సర్క్యూట్‌ను అందించవు. అర్థం, అవుట్పుట్ లోపం పరిస్థితులలో, పాస్ ట్రాన్సిస్టర్ దాని ద్వారా పెద్ద ప్రవాహాన్ని ప్రవహించటానికి అనుమతిస్తుంది, చివరికి తనను తాను నాశనం చేస్తుంది మరియు అనుసంధానించబడిన లోడ్ కూడా.

ఒక జోడించడం అన్నారు షార్ట్ సర్క్యూట్ రక్షణ ప్రస్తుత పాస్ బెంచ్ విద్యుత్ సరఫరాను ప్రస్తుత నియంత్రిక దశగా కాన్ఫిగర్ చేయబడిన మరొక ట్రాన్సిస్టర్‌ల ద్వారా త్వరగా అమలు చేయవచ్చు.

ది వేరియబుల్ వోల్టేజ్ కంట్రోలర్ సాధారణ ట్రాన్సిస్టర్, పొటెన్షియోమీటర్ ఫీడ్‌బ్యాక్ ద్వారా సాధించవచ్చు.

పై రెండు చేర్పులు సిరీస్ పాస్ బెంచ్ విద్యుత్ సరఫరాను చాలా బహుముఖ, కఠినమైన, చౌకైన, సార్వత్రిక మరియు వాస్తవంగా నాశనం చేయలేనివిగా చేస్తాయి.

కింది పేరాల్లో, ప్రామాణిక స్థిరీకరించిన బెంచ్ విద్యుత్ సరఫరాలో పాల్గొన్న వివిధ దశల రూపకల్పనను క్లుప్తంగా నేర్చుకుంటాము.

సులభమైన ట్రాన్సిస్టర్ వోల్టేజ్ రెగ్యులేటర్

సర్దుబాటు చేయగల అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ పొందడానికి శీఘ్ర మార్గం పాస్ యొక్క ఆధారాన్ని హుక్ చేయడం పొటెన్షియోమీటర్ మరియు జెనర్ డయోడ్‌తో ట్రాన్సిస్టర్ క్రింద ఉన్న చిత్రంలో చూపినట్లు.

ఈ సర్క్యూట్లో T1 ఒక రిగ్గింగ్ చేయబడింది ఉద్గారిణి-అనుచరుడు BJT , ఇక్కడ దాని బేస్ వోల్టేజ్ VB దాని ఉద్గారిణి వైపు వోల్టేజ్ VE ని నిర్ణయిస్తుంది. VE మరియు VB రెండూ ఒకదానితో ఒకటి ఖచ్చితంగా సరిపోతాయి మరియు దాదాపు సమానంగా ఉంటాయి, దాని ఫార్వర్డ్ డ్రాప్‌ను తీసివేస్తాయి.

ఏదైనా BJT యొక్క ఫార్వర్డ్ డ్రాప్ వోల్టేజ్ సాధారణంగా 0.7 V, ఇది ఉద్గారిణి సైడ్ వోల్టేజ్ అని సూచిస్తుంది:

VE = VB - 0.7

అభిప్రాయ లూప్‌ను ఉపయోగించడం

పైన పేర్కొన్నప్పటికీ డిజైన్ నిర్మించడం సులభం మరియు చాలా చౌకగా ఉంటుంది , ఈ రకమైన విధానం తక్కువ వోల్టేజ్ స్థాయిలలో శక్తి యొక్క గొప్ప నియంత్రణను అందించదు.

ఈ క్రింది చిత్రంలో చూపిన విధంగా, మొత్తం వోల్టేజ్ పరిధిలో మెరుగైన నియంత్రణ పొందడానికి ఫీడ్‌బ్యాక్ రకం నియంత్రణ సాధారణంగా ఉపయోగించబడుతుంది.

ఈ కాన్ఫిగరేషన్‌లో, T1 యొక్క బేస్ వోల్టేజ్, మరియు అందువల్ల అవుట్పుట్ వోల్టేజ్, R1 అంతటా వోల్టేజ్ డ్రాప్ ద్వారా నియంత్రించబడుతుంది, ప్రధానంగా T2 లాగిన కరెంట్ కారణంగా.

కుండ VR1 యొక్క స్లైడర్ ఆర్మ్ గ్రౌండ్ సైడ్ ఎక్స్ట్రీమ్ ఎండ్‌లో ఉన్నప్పుడు, T2 ఇప్పుడు దాని బేస్ గ్రౌన్దేడ్ అయినందున కత్తిరించబడుతుంది, ఇది T1 యొక్క బేస్ కరెంట్ వల్ల R1 అంతటా ఉన్న ఏకైక వోల్టేజ్ డ్రాప్‌ను అనుమతిస్తుంది. ఈ పరిస్థితిలో T1 ఉద్గారిణి వద్ద అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ కలెక్టర్ వోల్టేజ్ మాదిరిగానే ఉంటుంది మరియు దీనిని ఇలా ఇవ్వవచ్చు:

VE = విన్ - 0.7 , ఇక్కడ VE అనేది T1 యొక్క ఉద్గారిణి వైపు వోల్టేజ్, మరియు 0.7 అనేది BJT T1 బేస్ / ఉద్గారిణి లీడ్లకు ప్రామాణిక ఫార్వర్డ్ వోల్టేజ్ డ్రాప్ విలువ.

కాబట్టి ఇన్పుట్ సరఫరా 15 V అయితే, అవుట్పుట్ ఇలా ఉంటుంది:

VE = 15 - 0.7 = 14.3 V.

ఇప్పుడు, కుండ VR1 స్లైడర్ చేయి ఎగువ సానుకూల చివరకి తరలించబడినప్పుడు, T2 T1 యొక్క మొత్తం ఉద్గారిణి వైపు వోల్టేజ్‌ను యాక్సెస్ చేయడానికి కారణమవుతుంది, ఇది T2 చాలా కఠినంగా నిర్వహించడానికి కారణమవుతుంది. ఈ చర్య నేరుగా కనెక్ట్ అవుతుంది జెనర్ డయోడ్ R1 తో D1. అర్థం, ఇప్పుడు T1 యొక్క బేస్ వోల్టేజ్ VB కేవలం జెనర్ వోల్టేజ్ Vz కు సమానంగా ఉంటుంది. కాబట్టి అవుట్పుట్ ఇలా ఉంటుంది:

VE = Vz - 0.7

అందువల్ల, D1 విలువ 6 V అయితే, అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ కేవలం be హించవచ్చు:

VE = 6 - 0.7 = 5.3 V. , కాబట్టి జెనర్ వోల్టేజ్ దీని నుండి పొందగలిగే కనీస అవుట్పుట్ వోల్టేజ్‌ను నిర్ణయిస్తుంది సిరీస్ పాస్ విద్యుత్ సరఫరా కుండ దాని అత్యల్ప అమరిక వద్ద తిప్పబడినప్పుడు.

పైన పేర్కొన్నవి బెంచ్ విద్యుత్ సరఫరా చేయడానికి సులభమైనవి మరియు ప్రభావవంతమైనవి అయినప్పటికీ, షార్ట్ సర్క్యూట్ ప్రూఫ్ కానందున దీనికి పెద్ద ప్రతికూలత ఉంది. అంటే, సర్క్యూట్ యొక్క అవుట్పుట్ టెర్మినల్స్ అనుకోకుండా షార్ట్ సర్క్యూట్ చేయబడితే లేదా ఓవర్ లోడ్ కరెంట్ వర్తింపజేస్తే, T1 త్వరగా వేడెక్కుతుంది మరియు కాలిపోతుంది.

ఈ పరిస్థితిని నివారించడానికి, డిజైన్‌ను జోడించడం ద్వారా అప్‌గ్రేడ్ చేయవచ్చు ప్రస్తుత నియంత్రణ లక్షణం కింది విభాగంలో వివరించినట్లు.

ఓవర్లోడ్ షార్ట్ సర్క్యూట్ రక్షణను కలుపుతోంది

T3 మరియు R2 యొక్క సరళమైన చేరిక బెంచ్ విద్యుత్ సరఫరా సర్క్యూట్ రూపకల్పనను 100% షార్ట్-సర్క్యూట్ ప్రూఫ్ మరియు ప్రస్తుత నియంత్రిత . ఈ రూపకల్పనతో అవుట్‌పుట్ వద్ద ఉద్దేశపూర్వకంగా తగ్గించడం కూడా T1 కి ఎటువంటి హాని కలిగించదు.

ఈ దశ యొక్క పనిని ఈ క్రింది విధంగా అర్థం చేసుకోవచ్చు:

Output ట్‌పుట్ కరెంట్ సెట్ సురక్షిత విలువకు మించి పోయిన వెంటనే, R2 అంతటా సంభావ్య వ్యత్యాసం యొక్క అనుపాత మొత్తాన్ని అభివృద్ధి చేస్తారు, ట్రాన్సిస్టర్ T3 ను హార్డ్ ఆన్ చేయడానికి సరిపోతుంది.

T3 స్విచ్ ఆన్ తో T1 బేస్ దాని ఉద్గారిణి రేఖతో చేరడానికి కారణమవుతుంది, ఇది T1 ప్రసరణను తక్షణమే నిలిపివేస్తుంది మరియు అవుట్పుట్ చిన్న లేదా ఓవర్లోడ్ తొలగించబడే వరకు ఈ పరిస్థితి నిర్వహించబడుతుంది. ఈ విధంగా T1 ఏదైనా అవాంఛనీయ అవుట్పుట్ పరిస్థితి నుండి రక్షించబడుతుంది.

వేరియబుల్ కరెంట్ ఫీచర్‌ను కలుపుతోంది

పై రూపకల్పనలో, ప్రస్తుత సెన్సార్ రెసిస్టర్ R2 అవుట్పుట్ స్థిరమైన ప్రస్తుత అవుట్పుట్ కావాలంటే స్థిర విలువగా ఉంటుంది. అయినప్పటికీ, మంచి బెంచ్ విద్యుత్ సరఫరా వోల్టేజ్ మరియు కరెంట్ రెండింటికీ వేరియబుల్ పరిధిని కలిగి ఉంటుంది. ఈ డిమాండ్‌ను పరిగణనలోకి తీసుకుంటే, ప్రస్తుత పరిమితిని జోడించడం ద్వారా సర్దుబాటు చేయవచ్చు వేరియబుల్ రెసిస్టర్ క్రింద చూపిన విధంగా T3 యొక్క ఆధారంతో:

VR2 వోల్టేజ్ డ్రాప్‌ను R2 అంతటా విభజిస్తుంది మరియు తద్వారా T3 ఒక నిర్దిష్ట కావలసిన అవుట్పుట్ కరెంట్ వద్ద ఆన్ చేయడానికి అనుమతిస్తుంది.

పార్ట్ విలువలను లెక్కిస్తోంది

రెసిస్టర్‌లతో ప్రారంభిద్దాం, R1 ను ఈ క్రింది ఫార్ములాతో లెక్కించవచ్చు:

R1 = (విన్ - మాక్స్వీఇ) hFE / అవుట్పుట్ కరెంట్

ఇక్కడ, నుండి మాక్స్వీ = వైన్ - 0.7

కాబట్టి, మేము మొదటి సమీకరణాన్ని సరళీకృతం చేస్తాము R1 = 0.7hFE / అవుట్పుట్ కరెంట్

VR1 60 V వరకు వోల్టేజ్‌లకు 10 k కుండ కావచ్చు

ప్రస్తుత పరిమితి R2 ను క్రింద ఇచ్చిన విధంగా లెక్కించవచ్చు:

R2 = 0.7 / గరిష్ట అవుట్పుట్ కరెంట్

హీట్ సింక్ లేకుండా పనిచేయడానికి T1 అవసరమైతే, గరిష్ట అవుట్పుట్ కరెంట్ T1 గరిష్ట ఐడి కంటే 5 రెట్లు తక్కువగా ఎంచుకోవాలి. T1 లో పెద్ద హీట్‌సింక్ వ్యవస్థాపించబడితే, అవుట్పుట్ కరెంట్ T1 Id లో 3/4 వ స్థానంలో ఉంటుంది.

VR2 కేవలం 1k పాట్ లేదా ప్రీసెట్ కావచ్చు.

అవుట్పుట్ ప్రస్తుత అవసరానికి అనుగుణంగా టి 1 ఎంచుకోవాలి. హీట్‌సింక్ లేకుండా ఆపరేట్ చేయాలంటే, టి 1 ఐడి రేటింగ్ అవసరమైన అవుట్పుట్ కరెంట్ కంటే 5 రెట్లు ఎక్కువ ఉండాలి. పెద్ద హీట్‌సింక్ వ్యవస్థాపించబడితే, టి 1 ఐడి రేటింగ్ అవసరమైన అవుట్పుట్ కరెంట్ కంటే కనీసం 1.33 రెట్లు ఎక్కువ ఉండాలి.

T1 కోసం గరిష్ట కలెక్టర్ / ఉద్గారిణి లేదా VCE గరిష్ట అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ స్పెసిఫికేషన్ యొక్క విలువ కంటే రెట్టింపుగా ఉండాలి.

బెంచ్ విద్యుత్ సరఫరా నుండి అత్యల్ప లేదా కనీస వోల్టేజ్ అవుట్పుట్ అవసరాన్ని బట్టి జెనర్ డయోడ్ డి 1 విలువను ఎంచుకోవచ్చు.

T2 రేటింగ్ R1 విలువపై ఆధారపడి ఉంటుంది. R1 అంతటా వోల్టేజ్ ఎల్లప్పుడూ 0.7 V గా ఉంటుంది కాబట్టి, T2 యొక్క VCE అప్రధానంగా మారుతుంది మరియు ఏదైనా కనీస విలువ కావచ్చు. T2 యొక్క ఐడి అలాంటిదిగా ఉండాలి, ఇది T1 యొక్క బేస్ కరెంట్‌ను నిర్వహించగలదు, ఇది R1 విలువ ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది

T3 కి కూడా ఇదే నియమాలు వర్తిస్తాయి.

సాధారణంగా T2, మరియు T3 BC547 వంటి చిన్న సిగ్నల్ సాధారణ ప్రయోజన ట్రాన్సిస్టర్ కావచ్చు లేదా a 2 ఎన్ 2222 .

ప్రాక్టికల్ డిజైన్

అనుకూలీకరించిన బెంచ్ విద్యుత్ సరఫరాను రూపొందించడానికి అన్ని పారామితులను అర్థం చేసుకున్న తరువాత, దిగువ చూపిన విధంగా డేటాను ప్రాక్టికల్ ప్రోటోటైప్‌లో అమలు చేయడానికి సమయం ఆసన్నమైంది:

డిజైన్లో ప్రవేశపెట్టిన కొన్ని అదనపు భాగాలను మీరు కనుగొనవచ్చు, ఇవి సర్క్యూట్ యొక్క నియంత్రణ సామర్థ్యాన్ని పెంచడానికి మాత్రమే.

T1, T2 స్థావరాల వద్ద ఏదైనా అవశేష అలలు శుభ్రం చేయడానికి C2 ప్రవేశపెట్టబడింది.

T1 తో పాటు T1 ఏర్పడుతుంది a డార్లింగ్టన్ జత అవుట్పుట్ యొక్క ప్రస్తుత లాభం పెంచడానికి.

జెనర్ డయోడ్ ప్రసరణను మెరుగుపరచడానికి R3 జోడించబడుతుంది మరియు అందువల్ల మెరుగైన మొత్తం నియంత్రణను నిర్ధారించడానికి.

అవుట్పుట్ వోల్టేజ్‌ను స్థిర పరిధిలో నియంత్రించటానికి R8 మరియు R9 జోడించబడతాయి, అవి క్లిష్టమైనవి కావు.

R7 అవుట్పుట్ వద్ద యాక్సెస్ చేయగల గరిష్ట ప్రవాహాన్ని సెట్ చేస్తుంది, ఇది:

I = 0.7 / 0.47 = 1.5 ఆంప్స్, మరియు రేటింగ్‌తో పోలిస్తే ఇది చాలా తక్కువగా కనిపిస్తుంది 2N3055 ట్రాన్సిస్టర్ . ఇది ట్రాన్సిస్టర్‌ను సూపర్ కూల్‌గా ఉంచినప్పటికీ, 2N3055 పెద్ద హీట్‌సింక్‌పై అమర్చబడితే ఈ విలువను 8 ఆంప్స్ వరకు పెంచవచ్చు.

సామర్థ్యాన్ని పెంచడానికి వెదజల్లడం తగ్గుతుంది

ఏదైనా సిరీస్ ట్రాన్సిస్టర్ ఆధారిత లీనియర్ రెగ్యులేటర్‌తో ఉన్న అతిపెద్ద ప్రతికూలత అధిక మొత్తంలో ట్రాన్సిస్టర్ వెదజల్లడం. ఇన్పుట్ / అవుట్పుట్ అవకలన ఎక్కువగా ఉన్నప్పుడు ఇది జరుగుతుంది.

అర్థం, తక్కువ అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ వైపు వోల్టేజ్ సర్దుబాటు చేయబడినప్పుడు, ట్రాన్సిస్టర్ అదనపు వోల్టేజ్ను నియంత్రించడానికి చాలా కష్టపడాలి, అది ట్రాన్సిస్టర్ నుండి వేడిగా విడుదల అవుతుంది.

ఉదాహరణకు లోడ్ 3.3 V LED, మరియు బెంచ్ విద్యుత్ సరఫరాకు ఇన్పుట్ సరఫరా 15 V అయితే, అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ 3.3 V కి తగ్గించాలి, ఇది 15 - 3.3 = 11.7 V తక్కువ. మరియు ఈ వ్యత్యాసం ట్రాన్సిస్టర్ చేత వేడిగా మార్చబడుతుంది, దీని అర్థం 70% కంటే ఎక్కువ సామర్థ్యాన్ని కోల్పోతుంది.

ఏదేమైనా, ఈ సమస్యను ఉపయోగించడం ద్వారా పరిష్కరించవచ్చు ట్రాన్స్ఫార్మర్ ట్యాప్ చేసిన వోల్టేజ్ అవుట్పుట్ వైండింగ్తో.

ఉదాహరణకు, ట్రాన్స్‌ఫార్మర్‌లో 5 V, 7.5 V, 10 V, 12 V, మరియు మొదలైన ట్యాప్‌లు ఉండవచ్చు.

లోడ్‌ను బట్టి ట్యాప్‌లను తిండికి ఎంచుకోవచ్చు రెగ్యులేటర్ సర్క్యూట్ . దీని తరువాత, అవుట్పుట్ స్థాయిని కావలసిన విలువకు ఖచ్చితంగా సర్దుబాటు చేయడానికి సర్క్యూట్ యొక్క వోల్టేజ్ సర్దుబాటు కుండను ఉపయోగించవచ్చు.

ఈ సాంకేతికత సామర్థ్యాన్ని చాలా ఎక్కువ స్థాయికి పెంచుతుంది, ట్రాన్సిస్టర్‌కు హీట్‌సింక్ చిన్నదిగా మరియు కాంపాక్ట్ గా ఉంటుంది.