¿Cuál es exactamente la definición de un regulador de voltaje?

La respuesta simple es que no se puede hacer dadas las especificaciones actuales. Actualmente no hay manera de obtener 0V regulados a 10V. El profesor creó parámetros de entrada incorrectos, y él / ella debe corregir estos parámetros antes de que esto pueda resolverse en absoluto.

Si estuviera en su lugar, seguiría las preguntas principales y utilizaría un zener y un bjt para crear un regulador de voltaje simple que funcione lo más cerca posible de los parámetros de diseño.

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Esto funcionará aproximadamente desde 10.7V hasta 15V. La razón por la que usaría un zener de 10.7V es porque hay una caída aproximada de 0.7V en todo el bjt. El zener volage nos da una tensión de referencia para trabajar. R1 es una resistencia limitadora de corriente para evitar que el Zener se queme. El BJT se configura en una topología de amplificador emisor-seguidor / colector común. Esto tiene una tendencia a "fijar" el emisor 0.7 voltios por debajo del voltaje base. Esto permite que fluya una corriente mucho mayor a la salida que si usara un combo zener / resistor solo. Tenga en cuenta que podría hacer esto aún mejor si cambiara el BJT por un amplificador operacional que usa retroalimentación negativa para fijar el voltaje de salida al voltaje de referencia Zener. Este sería mi mejor intento para tu pregunta de tarea nebulosa.

El punto entero de un regulador de voltaje es tomar un voltaje de entrada potencialmente variable sin otras fuentes de alimentación y regularlo hacia abajo a un valor consistente.

Cuando decimos "regulador de voltaje", generalmente nos referimos a un circuito que produce un voltaje de salida fijo, independientemente de la corriente consumida por la carga, o el voltaje de la fuente de alimentación que se le proporciona.

Un circuito que produce un voltaje de salida proporcional (o que varía en respuesta a) un voltaje de entrada de control no es un regulador de voltaje, es un amplificador.

  

El voltaje de entrada varía de 0V a 15V

Este es un requisito extraño para un regulador de voltaje (lineal). Normalmente, la única entrada es la fuente de alimentación, y requerimos que la tensión de la fuente de alimentación sea más alta que la tensión de salida (para un regulador positivo). Por lo tanto, para una salida de 11 V, puede ser necesario que la tensión de entrada sea al menos de 11,5 V o incluso de al menos 15 V.

  

El voltaje de salida debe variar entre 9V y 11V

Este es un requisito muy extraño para un regulador de voltaje, a menos que el voltaje de salida se establezca una vez (por ejemplo, mediante una selección de resistencias conectadas al circuito) y se mantenga constante cada vez que se use el circuito.

  

Usar un amplificador operacional saturado también es trampa

Usar un amplificador operacional saturado no es hacer trampa, generalmente no funciona, ya que una vez que el amplificador operacional está saturado, su voltaje de salida depende en gran medida del voltaje de la fuente de alimentación.

Un regulador de voltaje necesita un voltaje de referencia, un transistor de paso o un dispositivo similar, y un circuito de realimentación que conduzca la salida a un voltaje relacionado con la referencia.

En otras palabras, en términos de control, hay un punto de ajuste generado internamente (la referencia) un actuador (el transistor de paso) y un controlador (el amplificador de retroalimentación y cualquier compensación requerida para obtener el rendimiento dinámico deseable).

Está mostrando un amplificador operacional saturado que no está regulando nada, solo está emitiendo la tensión de alimentación menos una caída de tensión interna.

La referencia en un regulador IC es a menudo un circuito de tipo de intervalo de banda, pero para un diseño no integrado puede usar un diodo Zener. Un amplificador operacional solo puede suministrar una corriente limitada y no tiene ningún voltaje de referencia, por lo que solo puede funcionar con una señal suministrada externamente.

¿Qué parte del "regulador de voltaje" implica que mis otros métodos son trampas?

Nada. per se.

Pero la impedancia nunca es 0 para una fuente de voltaje y los amplificadores operacionales solo son ideales cuando las corrientes están dentro de las especificaciones. y todos los tipos BJT tienen al menos 2 límites de saturación de caída de diodo. Las salidas y entradas deben estar en el rango de operación lineal. Todas las partes tienen resistencias, incluso condensadores y bobinas. Estos no pueden ser ignorados cuando se trata de detalles con pérdida de energía. Pero puedes comenzar simple leyendo cómo se hace.

Si no se siguen estas reglas simples, se producirá un fallo en el diseño.

Así que no es hacer trampa "per se" . Simplemente no funcionará.

(refWiki)

Perotodaslasespecificacionesderegulacióndelafuentedealimentaciónsedefinencomo;

• Toleranciadeerror,loqueimplicaunareferenciaestable+acumulacióndetolerancia
• Errorderegulacióndecargaqueimplicaunpeorcasoderelaciónfuente/impedanciadecarga
  • estossevenafectadosporelinterruptornoidealRdsOny/olatensióndesaturaciónBJT@Icalificado.
• errordesensibilidaddelafuente,queimplicaunerrordegananciadebucleyefectosactualesdediseñoenelrangoútildelinductorparaΔVin/ΔVoutyΔI
• Errorambientalqueimplicaquetodaslaspartestienencoeficientestérmicosderesistencia,voltajeolímitesdecorrienteenfuncióndelaumentodetemperaturaporencimadelatemperaturaambiente

Porlotanto,debehaberunpresupuestodeerrortotaldecadaunodeestostérminosparahacerunabuenaespecificaciónyungrandiseño.Conesto,podemoshacersuposicionescrudasyluegoverificarporexperiencia.

Elusodepiezasidealesresultaráenresultadosrealesmenosqueideales,porloqueagregamosvaloresnoidealesdeRsoDCRoESRparaRdsOn,LyCdebenagregarseacualquiersimulacióndelasespecificacionesdelcomponenteousarpiezasrecomendadasdeOEM.

SilaespecificaciónsereduceaunmínimodeVenlugarde0,elrangodesalida/entradaimplicaunagananciadevoltaje>1y<1porloqueunacombinacióndeboost+buckSMPSesesencialyunreguladorlinealnoesposible.

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