Mi pregunta es cuánto amperaje puedo dibujar en DC utilizando este tipo de configuración. Tengo un 3055 y está clasificado en 15A. ¿Es ese mi sorteo máximo entonces? Los sistemas de poder no son lo mío, así que estoy fuera de mi elemento con estas cosas. Las ecuaciones también son apreciadas también! ¡Muchas gracias!
EDITAR: Además, ¿qué tan eficiente es este tipo de circuito?
Está haciendo una pregunta simple que no tiene una respuesta simple. Tomando las cosas de izquierda a derecha:
1) Los rectificadores deben estar clasificados para al menos la corriente de salida. En este caso, si intenta extraer más de 5 amperios, es probable que finalmente mate los diodos. Por lo tanto, los rectificadores deben dimensionarse adecuadamente. Véase también el punto 5.
2) C1 afectará la operación del circuito. El voltaje solo está disponible para cargar C1 y proporcionar corriente a la carga cuando el voltaje del rectificador instantáneo es mayor que el voltaje del condensador, y el rectificador emite una forma de onda que es aproximadamente el valor absoluto de una onda sinusoidal. Por lo tanto, se obtiene un gran pico de corriente en la tapa con el pico de voltaje de entrada, y no tanto en el medio. Entre los picos, la tapa se descarga y se obtiene una tensión de diente de sierra disponible para el transistor. Para una línea de 60 Hz, el voltaje rectificado tiene una frecuencia de 120 Hz, o aproximadamente 8 ms entre picos. Para una i actual, el cambio en el voltaje $ \ Delta v $ durante un tiempo $ \ Delta t $ es $$ \ frac {\ Delta v} {\ Delta t} = \ frac {i} {C} $$ o $ $ \ Delta v = \ frac {i \ Delta t} {C} $$ Entonces, para una corriente de 15 amperios y 120 Hz, $$ \ Delta v = \ frac {15 \ times .008} {. 001} = 120 \ text {volts} $$ Como puede imaginar, esta no es una configuración particularmente útil. Así que para corrientes más grandes, la capacitancia debe ser (mucho) mayor. Para suministros lineales comerciales con este tipo de corriente, los condensadores de decenas de miles a cientos de miles de microfaradios son la norma.
3) Q2 como 2N3055 a 15 amperios está limitado por consideraciones térmicas. Específicamente, el voltaje en Q2 debe ser lo suficientemente pequeño como para que $$ P = i \ times V < 115 \ text {watts} $$ donde V es el voltaje del transistor. Tenga en cuenta que para un 2N3055 y 15 amperios, el voltaje debe ser de 6 voltios o menos. Esto significa, por ejemplo, que si el condensador se carga a 20 voltios, la corriente de salida debe ser mayor que 14 voltios para una corriente de 15 amperios.
4) No se han abordado las consideraciones térmicas. Si observa la hoja de datos 2N3055 y la curva de reducción de potencia, verá que solo se permiten 115 vatios para una temperatura de la caja de 25 grados C o menos. Esto implica un disipador de calor escandalosamente bueno, y no se puede lograr con el enfriamiento por aire a temperatura ambiente. Solo se puede alcanzar con enfriamiento por líquido o aire con el aire o el líquido refrigerado por debajo de la temperatura ambiente.
5) Menos obvio: el rectificador también requerirá enfriamiento. El mismo principio de reducción se aplica a los diodos como a los transistores.
Todo lo anterior afecta el rendimiento del circuito. En cuanto a la eficiencia, los reguladores lineales como este no son muy eficientes, especialmente si se requiere que la tensión de salida sea variable. Por ejemplo, a 15 amperios esperaría que la caída de voltaje mínima necesaria en el transistor fuera del orden de 4 voltios. Esto se debe a que a la corriente máxima, la ganancia del transistor disminuye, y tratar de operar a una corriente muy alta y baja requiere una corriente de base mucho mayor. Así que el transistor de salida disipará unos 60 vatios. Digamos que la tensión de salida es de 5 voltios. Luego, la potencia de carga es de 75 vatios, y la fuente de alimentación total disipa 135 vatios, para una eficiencia del 56%. Las unidades comerciales también tienen que garantizar que el suministro funcionará en un rango de voltajes de entrada, por lo que el voltaje del rectificador a veces puede ser mayor, y el transistor es la parte que absorbe la diferencia y produce calor adicional.
Sí, en ese circuito, el 3055 es el transistor de "paso principal". Toda la corriente a "V out" tiene que fluir a través del 3055 primero, por lo que no puede consumir más energía de la que puede manejar, o matará su transistor.
EDITAR: Además, su puente rectificador está clasificado para 5A, por lo que si el transistor está clasificado para 15A, los diodos explotarán primero.
En cuanto a la eficiencia, si estoy leyendo el diagrama correctamente, es un regulador de voltaje resistivo, no un convertidor de voltaje . Si buscas eficiencia, prueba con un convertidor. Estos reguladores resistivos son excelentes para obtener limpio , salida de CC silenciosa, pero son bastante ineficientes si Vin está mucho más que ~ 2V por encima de Vout, toda la "sobretensión" se gasta literalmente calentando su principal transistor de paso (¡ASEGÚRESE de calentar bien a ese bebé)!
Este es un circuito regulador lineal de paso en serie muy básico. La tensión de salida está determinada por la tensión Zener del diodo D2 más las caídas del emisor base de Q1 y Q2. La disipación de potencia en Q2 será el producto de la corriente que la atraviesa y la caída de tensión a través de ella, que es la diferencia entre la tensión de entrada y la tensión de salida. Dado que los voltajes de entrada y salida no están definidos en su pregunta, no es posible una respuesta definitiva.
En general, el mayor problema que tendrá con el transistor de paso en serie es el calor, por lo que la cantidad de corriente que puede salir depende de lo anterior y de lo bien que pueda disipar el calor. Se genera en el transistor. La mayoría de las aplicaciones de transistores de gran potencia los tienen montados en grandes disipadores de calor. Algunos diseños se basan en la convección natural, otros se basan en la refrigeración por aire forzado. Todo depende de lo que realmente estás tratando de lograr, del entorno en el que operas, etc.
En cuanto a la eficiencia, los reguladores lineales son menos eficientes que los reguladores de conmutación en muchos casos, pero depende de los detalles. A medida que aumenta la diferencia entre los voltajes de entrada y de salida, los reguladores lineales son cada vez menos eficientes porque logran la regulación al "quemar" el exceso de potencia. Los reguladores de conmutación no hacen esto, por lo que, aunque son más complejos, tienen una gran ventaja en cuanto a eficiencia si existe una diferencia mayor entre los voltajes de entrada y de salida.
No indica de dónde proviene su entrada, así que solo una nota de precaución: si está pensando en alimentar esto directamente desde la red de CA, ¡no lo haga! A menos que sepa un poco más sobre lo que está haciendo, eso sería invitar al desastre. Espero que esté buscando un voltaje de salida relativamente bajo y esté planeando obtener la entrada a través de un transformador (que, por supuesto, también tendría que ser capaz de suministrar la cantidad de corriente que desea).
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