Berechnungen für eine lineare Stromversorgung

Ihr grundlegendes Design ist praktikabel, erfordert jedoch, dass R1 klein genug ist, damit D1 auch bei minimaler Versorgungsspannung in Sättigung gehalten wird. Schwankungen der Versorgungsspannung (z. B. 120-Hz-Brummen) führen zu Schwankungen des Stroms durch D1, was wiederum zu Schwankungen der Ausgangsspannung führen kann. Die Leistung kann durch Verwendung einer Drei-Transistor-Schaltung mit negativer Rückkopplung verbessert werden. Da es sich so anhört, als wäre dies eine Hausaufgabe, beschreibe ich nur das Wesentliche. Führen Sie Strom von der Quelle zur Last durch einen PNP-Transistor Q1, dessen Basis durch einen NPN-Transistor Q2 mit Masse gespeist wird (möglicherweise möchten Sie mit einem Widerstand zwischen der Basis von Q2 und Masse experimentieren). Verwenden Sie den NPN-Transistor Q3, um eine Schaltung zu implementieren, die den Strom von der Basis von Q2 wegleitet, wenn der Ausgang auf oder über einer von einem Zener gesteuerten Spannung liegt.

Bei Verwendung einer solchen Schaltung ist der Strom durch den Zener unabhängig von der Eingangsspannung und bleibt konstant auf dem Pegel, bei dem Q3 beginnt, sich einzuschalten. Außerdem kann die Schaltung mit Eingangsspannungen arbeiten, die innerhalb weniger hundert Millivolt der gewünschten Ausgangsspannung liegen. Es sollte möglich sein, die Grundschaltung mit den oben genannten drei Transistoren, zwei Widerständen (ohne Last) und einem Zener zu implementieren. Das Hinzufügen weiterer Widerstände kann die Leistung verbessern, aber die beschriebene Schaltung sollte als Ausgangspunkt ziemlich gut funktionieren. Beachten Sie, dass in dieser letzteren Schaltung der Zener durch einen Widerstand ersetzt werden kann, um die Ausgangsspannung weniger genau zu machen.

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Beginnen Sie mit einem Transformator, Gleichrichter und Kondensator, um eine rohe Gleichspannung zu erhalten. Der Transformator muss für mehr Spannung ausgelegt sein, als Sie aus dem geregelten Stromkreis erwarten. Wir gehen von 15V aus. Die Zenerdiode muss für eine Spannung ausgelegt sein, die der Ausgangsspannung plus Vbe des Transistors entspricht. Wir gehen von 12,6 V aus. Die Wattzahl der Zenerdiode hilft Ihnen bei der Berechnung des Widerstands, der für den Begrenzungswiderstand benötigt wird. Wenn wir einen 1-kOhm-Widerstand annehmen, beträgt der Strom durch den Widerstand (15 V-12,6 V)/1000 oder 2,4 mA. Die Leistung für die Diode beträgt 2,4 mAX12,6 V oder 30 mW. Wenn Sie einen 500-mW-Zener verwenden, können Sie den Widerstand des Vorwiderstands verringern. Die durch den Widerstand fließenden 2,4 mA werden mit der Hfe des Transistors multipliziert. Ein 2N4401 ist für Ihre Zwecke zu klein, er lässt nicht genug Strom durch. Versuchen Sie es mit einem TIP122. Es hat einen Hfe von 1, 000 oder mehr, so dass der 2,4-mA-Strom gut verstärkt wird. Um zu berechnen, wie viel Leistung durch den Transistor abgeführt wird, multiplizieren Sie den maximalen Ausgangsstrom mit der Spannung an R1.