ستعلمك هذه التعليمات كيفية إنشاء مصدر جهد كبير باستخدام عدد قليل من المقاومات ومصدر جهد وترانزستور. مطلوب الحد الأدنى من المعرفة فقط من الالكترونيات!
اللوازم:
الخطوة 1: الدافع
بعبارات بسيطة ، يمكننا التفكير في الجهد االكهربى (أو بشكل أكثر تحديدًا ، فرق الجهد) كمصدر للطاقة في الدائرة. مهما كان الحمل الخاص بك (iPhone ، مكبرات الصوت ، وما إلى ذلك) ، ستحتاج إلى توفير جهد حتى تعمل.
لنفترض أن لديك مصدرًا للجهد ، لكنه غير قابل للتعديل ويتطلب حملك جهدًا أصغر. إن أبسط طريقة لعلاج هذا هو مع مجموعة من اثنين من المقاومات ، والتي سوف تشكل مقسم الفولت. إذا كنت تعرف كيف تعمل مقسمات الجهد ، فستعرف كيف يعمل جزء كبير من الدوائر الإلكترونية!
الخطوة 2: كيف يعمل مقسم الجهد - مثال
يعمل مقسم الجهد عن طريق إخراج جزء صغير من جهد الدخل. يتم تحديد هذا الكسر بواسطة العلاقة بين اثنين من المقاومات. قوانين كيرشوف أخبرنا أنه في دائرة تتألف من بعض الجهد الكهربي المدخلات Vin ومقاومين R1 و R2 ، فإن الجهد المتبدد عبر R2 سيكون
فين * R2 / (R1 + R2) .
إذا ربطنا حمولتنا بالتوازي مع R2 ، فقد نعطيها أي جهد (أقل من Vin) مع اختيار جيد لقيم R1 و R2.
على سبيل المثال ، إذا كان Vin 15 فولت و R1 و R2 ، فهما 100 أوم (كما في الملف المرفق) الجهد divider.pdf ) ، Vout = 15 * (100) / (200) = 7.5 V. وبالتالي يمكننا الحصول على إخراج 7.5 فولت من مصدر ثابت 15 فولت!
الخطوة 3: مشاكل فواصل الجهد كمصادر للجهد (أو مقدمة إلى Sag)
ال ثيفين المقاومة (والذي يمكننا التفكير فيه باعتباره المقاومة الداخلية لمصدر الجهد) لمقسم الجهد
R1R2 / (R1 + R2) .
على الرغم من أنه سيكون من السهل بناء مقسم للجهد واستخدامه كمصدر للجهد ، فإننا نواجه مشكلة كبيرة واحدة. تبين أن الجهد الفعلي عبر الحمل يعتمد إلى حد ما على مقاومة الحمل.
هذا الاعتماد على الجهد يؤدي إلى مقاومة الحمل تبلد، وهو أمر غير مرغوب فيه لمصدر الجهد. من الناحية المثالية ، سيكون لدينا جهد ثابت عبر الحمل ، بغض النظر عن مقاومته. ومع ذلك ، عندما نقوم بتوصيل الحمولة ، يجب أن نفكر في مقاومة الحمل و R2 بشكل متوازٍ. لإضافة هذه المقاومة ، يمكنك ببساطة اتباع المعادلة
1 / مسا = 1 / R2 + 1 / R3 ,
حيث 1 / R3 هي مقاومة الحمل. يتيح لنا ذلك إضافة مقاومة الاثنين معًا ، لأن المقاومة المكافئة لهاتين المقاومات هي التي تشكل مقسم الجهد الفعلي. مع وضع الاثنين في الاعتبار ، دعنا نرى مثالاً على مقدار ما يمكن لمقسم الجهد أن يتراجع مع حمولة صغيرة.
دعنا نقول أن لدينا نفس المقاوم كما كان من قبل. ومع ذلك ، هذه المرة سنضيف حمولة 10 أوم. بدلاً من المقاوم الثاني في مقسم الجهد الذي يساوي 100 أوم ، علينا أن نتعامل مع المقاوم المقاوم ونستخدم Req كمقاومة لدينا.
مع وجود 10 أوم ومقاوم 100 أوم على التوازي ، تكون المقاومة المكافئة هي 9.09 أوم (1/10 + 1/100 = .11 ، 1 / .11 = 9.09). عندما يتم استخدام هذا كالمقاوم الثاني في مقسم الجهد ، نحصل على مقسم الجهد الذي يخرج 9.09 / 109.09 * 15 = 1.25 فولت ، أقل بكثير من 7.5 فولت الذي أردناه!
ما نرغب في نهاية المطاف هو صلب مصدر الجهد ، أو الذي لا يغير ناتج الجهد بغض النظر عن مقاومة الحمل.
الخطوة 4: الترانزستورات حل مشكلتنا - تابع باعث
اتضح أن الحل الجيد لهذه المشكلة هو دائرة خاصة تسمى باعث تابعص. يتكون مؤلف باعث من الفولتية المدخلات (التي قد تأتي أو لا تأتي من نفس المصدر) في قاعدة و الجامع ما نسميه أ الترانزستور، مع الجهد الناتج (وحملنا ، في نهاية المطاف) في الترانزستور باعث.
هناك قاعدتان أساسيتان من الإبهام يجب معرفتهما عند العمل مع الترانزستورات.
1. دائمًا ما يكون جهد الباعث هو الجهد الأساسي مطروحًا منه انخفاض 0.6 فولت (والذي يستخدم للديود الذي يربط القاعدة بالباعث.
2. إن التيار الصادر من الباعث يساوي دائمًا التيار من المجمع ، والذي يزيد بمقدار 100 مرة عن التيار من القاعدة. ( هناك بعض القيود على ذلك: إذا لم يستطع مصدر المجمع تجميع جهد كافي للحفاظ على التيار عند هذا المستوى ، فلن يحصل حملك على الجهد الذي تحاول تقديمه. أيضا ، يجب أن يكون الجهد من المجمع دائما حوالي 0.2 فولت أعلى من الجهد من القاعدة. خلاف ذلك ، فإن الترانزستور كسر.)
للوهلة الأولى ، يبدو أتباع باعث مثل دائرة عديمة الفائدة. الجهد الناتج لدينا هو ببساطة جهد المدخلات لدينا ، ناقص 0.6 فولت الذي نفقده يمر الترانزستور.
ومع ذلك ، يمكن أن يكون تابع الباعث مفيدًا جدًا من حيث "تشديد" مصدر الجهد لدينا (أي تقليل الترهل). من الناحية المثالية ، تكون المقاومة الداخلية لمصدر الجهد أدنى ، ومقاومة الحمل لدينا هي الحد الأقصى. يمكننا أن نفكر في هذا كمصادر جهد "تروق" للأحمال بمقاومة كبيرة وتحمل مصادر جهد "تروق" بمقاومة داخلية منخفضة.
يعني عامل اختلاف الفرق بين التيار والباعث عن 100 ~ أن مقاومة مصدر الجهد لدينا (والتي في حالتنا شيء يسمى المقاومة Thevenin لمقسم الجهد لدينا) تبدو أصغر بمقدار 100 مرة من حملنا ، مما يساعد على الخروج مع قضية الترهل لدينا!
دعنا نعيد النظر في مثالنا السابق ، لكن الآن نستخدم مصدر جهد متابع الباعث. ثم Vout = Vin * (Rload) / (Rload + Rth / 100) = 15 * (10) / (10 + 50/100) = 15 * (10) / (10.5) = 14.28 V.
الخطوة 5: مصدر جهد جيد جيد (أو على الأقل حظ أفضل)
هذه الدائرة المعروضة هنا هي التي ستوفر تيارًا قويًا بقوة 5 فولت والذي سيهتز بنسبة 5٪ فقط في أقصى تيار يمر خلال الحمل ، وهو 25 مللي أمبير. هذه أرقام جيدة بشكل عام لمعظم الدوائر التي ستقوم بتشغيلها ويمكن تغيير الأرقام وفقًا لتناسب احتياجاتك. سوف المقاوم الثاني من باعث يمنع الحمل من التفجير. للحفاظ على هذا المقاوم الثاني من التأثير على التصميم الخاص بك ، فأنت تريد الحفاظ على هذه المقاومة أعلى بكثير من مقاومة الحمل (انظر معادلات المقاومة الموازية إذا لم يكن ذلك منطقيًا).
