Transistor NPN en una configuración de colector común, Vout varía

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Estoy tratando de hacer una fuente de alimentación que proporcione una constante de 5V en la salida con un límite de corriente de 1 amperios. Estoy usando el transistor NPN D1047 en una configuración de colector común, con un voltaje de 5 V (baja corriente) del diodo Zener en la base y 20 CA rectificadas del transformador en el colector.

El problema al que me enfrento es que el voltaje en la carga varía con el cambio en la corriente, aunque se supone que la configuración del colector común proporciona una ganancia de voltaje de la unidad.

Editar: Circuito actualizado. El voltaje a través del zener / base del transistor permanece igual. Pero el voltaje en el emisor disminuye cuando aumenta la corriente.

La entrada es 40V pico a pico sinusoidal.

    
pregunta Hassan Nadeem

4 respuestas

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En primer lugar, asumiré que su circuito completo tiene este aspecto:

[BTW,debespublicartucircuitocompletosiesperasobtenerrespuestassignificativas]

Ensegundolugar,lagananciadetensiónunitariadelcolectorcomúnserefiereaCA,noaCC.

Enlaimagendearriba,puedesverqueelvoltajedesalidaserá\$V_Z-V_{BE}\$.

Y\$V_{BE}\$tendráalgunavariaciónconelcolectoractual,peronodemasiado:\$V_{BE}\proptoln(I_C)\$.

Porotraparte,\$I_B\$noesdespreciable,podríaserdehasta20mA(paraelmínimodetransistor\$h_{FE}\$de50),yrealmentenomuestracómoestáinfluenciandoasuzener,porloquepodríasucederquelabaseestéchupandomásdeloqueestáproporcionandoyqueelvoltajeatravésdelzenerdisminuya,yestacaídasereflejarádirectamenteenelvoltajedesalidadeestecircuito.

Porcierto,dela hoja de datos 2SD1047 , \ $ V_ {BE} \ $ en 1A será aproximadamente 0.7V, por lo que su salida debería ser aproximadamente 4.3V (no 5V), y como dije, variará un poco con \ $ I_C \ $. En 1A, se disipará bastante: \ $ 1A (20V-4.3V) \ approx 16W \ $. Sin embargo, el transistor debería poder manejarlo térmicamente, ya que su resistencia térmica es de solo 1.25 ° C / W.

    
respondido por el apalopohapa
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Confunde aproximaciones de primer orden o reglas generales con la realidad exacta. Sí, el voltaje del emisor de un seguidor de emisor con un voltaje de base fijo se mantiene constante a la primera aproximación, pero cuando se superan los límites, hay que mirar con más cuidado que eso.

Hay varios problemas con tu circuito.

El voltaje Zener no será exactamente constante en su rango de corriente. Tenga en cuenta que su rango de corriente será considerable, ya que la base necesita de 0 a aproximadamente 20 mA sobre el rango de carga de salida de 0-1 A. Aún necesita un poco de corriente a través del zener a plena salida. Digamos 1 mA. Eso significa que necesita alimentarlo con 21 mA sin carga. ¿Puede este zener incluso hacer eso? 21 mA x 5.6 V = 120 mW, que está dentro del rango plausible para algunos dispositivos zen.

La resistencia de 2,2 kΩ no puede suministrar la corriente Zener necesaria. Tiene 20 V sinusoidal, que es 28.3 V pico. Digamos que se pierden 1.5 V en el puente de onda completa, por lo que tiene un máximo de 27 V en la tapa. (27 V - 5.6 V) / 2.2 kΩ = 9.6 mA, que es muy poco para sostener 1 A de corriente de salida.

El transistor se calentará bastante. Si pudiera alimentar su base para mantener la salida a 5 V, bajaría 22 V, lo que significa que disipará 22 W. Eso requerirá un serio disipador de calor.

Podría arreglar este circuito para proporcionar más unidad base y más retroalimentación activa para regular el voltaje de salida, pero luego simplemente estaría reproduciendo un regulador 7805 en el mejor de los casos. Esos tienen todo eso incorporado en una sola pieza de 3 pines, regulan bien el voltaje, pueden manejar 1 A e incluso tienen apagado térmico para evitar daños en caso de sobrecalentamiento.

Sin embargo, lo que realmente desea es una fuente de alimentación de conmutación. Eso será más simple y más económico que tener que lidiar con el calor de un regulador lineal.

    
respondido por el Olin Lathrop
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Verifique la ganancia de corriente continua en hoja de datos para D1047 . Para una corriente de colector de 1A, la ganancia de corriente de CC es 60 en el peor de los casos. Esto significa que la corriente básica será \ $ I_B = \ dfrac {I_C} {h_ {FE}} = \ dfrac {1} {60} \ approx 17 \ text {mA} \ $. Esto significa que su circuito Zener se cargará con 0..17mA, dependiendo de la carga de salida.

Ahora compruebe cómo se comporta su circuito Zener con esta carga variable:

  • cuál será el voltaje de salida del circuito Zener cuando se dibuje 0mA;
  • cuál será el voltaje de salida del circuito Zener cuando dibuje 20mA (redondeado hacia arriba).
respondido por el jippie
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Con la adición de un amplificador operacional, obtendrás mucho más rendimiento. El emisor, bajo condiciones de carga, siempre será menor que la base. La salida del BJT se hundirá con las corrientes de carga porque solo tiene una ganancia de corriente finita, mientras que si agrega un amplificador operacional para impulsar el BJT obtendrá un mejor rendimiento en todos los aspectos: -

Esto es solo un circuito de ejemplo de internet. La salida en \ $ R_L \ $ será, bajo límites de carga bastante severos, siempre será virtualmente igual al voltaje \ $ V_ {IN} \ $. Los rieles de potencia del amplificador operacional se pueden vincular a la salida del puente y tierra según su circuito.

La forma en que funciona es simple: cualquier diferencia entre el voltaje de salida (medido en -Vin del amplificador operacional) y el voltaje de entrada (+ Vin del amplificador operacional) resultará en un voltaje de corrección aplicado a la base del transistor. Esto regulará el voltaje de salida del emisor,

    
respondido por el Andy aka

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