¿Cómo funciona el siguiente circuito?
Sé qué resistencias, capacitores y transistores hacen y han jugado con ellos en un tablero de microcontroladores, pero estoy tratando de entender la lógica del circuito.
Supongo que hay una relación entre los resistores de 22 ohmios y los de 470 ohmios.
Se divide en tres secciones simples que son relativamente fáciles de explicar:
La primera parte es el diodo que proporciona protección de voltaje inverso. Si, por alguna razón, la polaridad de la tensión de entrada está conectada de manera opuesta a lo que se supone que debe ser, entonces \ $ D_1 \ $ la bloqueará y la salida también estará esencialmente apagada. Solo si la polaridad es correcta, con el resto del circuito en funcionamiento. El precio de incluir esta protección adicional es una caída de voltaje de quizás \ $ 700 \: \ text {mV} \ $. (Exageré un poco la caída de voltaje en el diagrama. Pero se enfoca).
La siguiente sección está debajo de eso. Es un regulador zener. La resistencia está allí para limitar la corriente. El zener tiende a tener el mismo voltaje a través de él, cuando tiene polarización inversa con suficiente voltaje (y \ $ 11-13 \: \ text {V} \ $ es más que suficiente). Con \ $ R_1 \ $ como se indica, usted ' Espero que la corriente esté en algún lugar de aproximadamente \ $ 5 \: \ text {mA} \ $ a \ $ 10 \: \ text {mA} \ $. Esta es una corriente de operación "normal" para muchos zeners. (Puede buscar la hoja de datos y averiguarlo, exactamente. No me molesté aquí). Por lo tanto, el voltaje en la parte superior del zener debe estar cerca de \ $ 9.1 \: \ text {V} \ $. La corriente exacta a través del zener tendrá un ligero impacto en esto. Pero no mucho. (El condensador, \ $ C_1 \ $, está para "promediar" o "suavizar" el ruido Zener. No es crítico. Pero es útil).
La sección final a la derecha está ahí para "aumentar" el cumplimiento actual. Dado que el zener solo tiene unos pocos miliamperios para trabajar, si no incluyó esta sección adicional, su carga solo podría generar unos pocos miliamperios muy pequeños, como máximo, sin alterar el voltaje regulado del zener. Así que para obtener más que eso, necesita una sección de impulso actual. Esto se compone de lo que a menudo se denomina BJT "seguidor de emisor". El emisor de este BJT "seguirá" el voltaje en la base. Dado que la base está en \ $ 9.1 \: \ text {V} \ $, y como la caída de voltaje en el emisor de base será de aproximadamente \ $ 600-700 \: \ text {mV} \ $, puede esperar que el emisor "siga" , "pero aquí con un voltaje ligeramente inferior (como se indica en el esquema). Este BJT no requiere mucha corriente de base para permitir una gran cantidad de corriente de colector. Así que el BJT aquí puede "extraer" la corriente de su colector, al dibujar también una corriente de base mucho más pequeña y pequeña ("robada" del zener, por lo que no se puede permitir que sea mucho), y luego esta suma de dos se convierte en la corriente total del emisor. Esta corriente emisora puede ser hasta varios cientos de veces la corriente base. Así que aquí, el BJT puede dibujar \ $ 1 \: \ text {mA} \ $ de la corriente base (lo cual está bien, porque hay varias veces esa cantidad disponible debido a \ $ R_1 \ $) para manejar tal vez tanto como \ $ 200 \: \ text {mA} \ $ de corriente de emisor. De acuerdo con la idea de "ser conservador", la especificación solo dice \ $ 100 \: \ text {mA} \ $ - y esa es la manera correcta de decirle a alguien de lo que es capaz. Sé conservador.
\ $ R_2 \ $ existe como un poco de un límite de corriente de cortocircuito. No sirve mucho más. Pero si la carga intenta tirar demasiada corriente a través del emisor, habrá una caída de voltaje cada vez mayor en \ $ R_2 \ $ y esto hará que el colector tenga acceso a un voltaje restante más bajo. En algún momento, el emisor estará "apretado". En este caso, una caída de más de \ $ 2 \: \ text {V} \ $ (tal vez un poco más) probablemente comenzará el proceso de obstaculizar la salida. Esto significa que el límite está en algún lugar por encima de \ $ \ frac {2 \: \ text {V}} {22 \: \ Omega} \ approx 100 \: \ text {mA} \ $. En general, \ $ R_2 \ $ es una forma muy económica de agregar una protección modesta para ayudar a que todo sea un poco más a prueba de balas, por así decirlo.
Nota: \ $ C_2 \ $ es un condensador de salida que proporciona un cumplimiento de corriente adicional si hay una demanda momentánea y de corto plazo por parte de la carga. Normalmente también querría incluir una resistencia de salida en \ $ C_2 \ $ (no se muestra) de tal vez \ $ 4.7 \: \ text {k} \ Omega \ $ como una resistencia de sangrado para proporcionar una La ruta de CC a tierra desde la salida y para descargar \ $ C_2 \ $ después de unos segundos, cuando se elimina la fuente de alimentación de entrada.
Volver al transistor: permite calcularlo para la entrada máxima de 14 V.
Supongo que hay una relación entre los 22ohms y los 470 ohms.
En realidad no. Están cumpliendo funciones independientes y no interactúan.
El elemento clave de este circuito que causa la salida de +9 V es el diodo zener 1N757. Cuando el circuito recibe la alimentación (de +12 a +14 V), el condensador de 1 µF se descarga y el transistor se apaga. Con cierto retraso, el condensador de 1 µF se carga a través de la resistencia de 470 ohmios a la tensión nominal del diodo Zener, y abre el transistor hasta su emisor con una tensión de salida de 9 V.
La resistencia de 22 ohmios aquí está limitando la corriente si algo sale mal (protegerá de la escasez / sobrecorriente durante un breve período de tiempo, pero durante períodos más largos el transistor puede sobrecalentarse y freír). El diodo 1N4007, según tengo entendido, es garantizar que si se conecta accidentalmente el voltaje de entrada de CA, el circuito no se freirá por el voltaje negativo.