Imagine que necesita una fuente de alimentación de 5 V 2 A para experimentar con circuitos digitales. Solo que tienes componentes simples a mano. ¿Es posible utilizar esos componentes? para crear un circuito de acuerdo a este problema.
Descubriremos qué diseño de circuito proporciona la máxima potencia y eficiencia.
Aprendamos experimentando con circuitos.
crear la carga
Primero que nada, consigamos una buena carga. ¿Por qué? Es muy importante para los experimentos del circuito de suministro de energía.
Pensamos a grandes rasgos que si la fuente de alimentación es de 5V 2A, nuestra carga debería tener una resistencia de 2,5Ω. Por supuesto, la forma más económica es utilizar resistencias ordinarias, con 10 vatios o más de potencia. Si utilizamos una resistencia de 0,25 W, se quemará instantáneamente.
Pero no tengo una resistencia de 2,5 Ω y 10 W por ahí. Entonces, decidí poner dos resistencias de 4,7 Ω en paralelo. Se convierten en una nueva resistencia con la mitad de resistencias, a 2,35 ohmios. Más importante aún, puede soportar una potencia de hasta 10 vatios. Está lo suficientemente cerca de lo que necesitamos.
Luego, conéctelo a una fuente de alimentación de 5V 3A, se necesitan alrededor de 2,1A de corriente, cerca de lo que necesitaremos. Y no parecen estar sobrecalentados.
Circuito básico 5V 2A usando 7805 y 2N3055
Vea el circuito a continuación, Regulador de voltaje en serie de transistores. Es simple y barato. Pero tiene baja eficiencia porque usamos diodo Zener para mantener el voltaje estable y el transistor puede suministrar hasta 2 A según sea necesario.
A continuación, intentamos reemplazar los circuitos del diodo Zener con un regulador 7805. Mira el circuito.
Es mucho mejor. Como el 7805 funciona bien, está diseñado específicamente como regulador de voltaje. Pero sólo puede suministrar aproximadamente 1A de corriente.
Pon el 2N3055; Este método podría resolver el problema. La corriente de salida de 7805 fluye a una base de 2N3055. Permitirá que fluya una corriente mucho mayor entre el colector y el emisor.
Este circuito funcionó bastante. La corriente de salida es alta, según la ganancia del propio transistor.
Sin embargo, intentamos conectar la carga. Luego, mida el voltaje y la corriente de la carga. El resultado es insatisfactorio.
Nota: deberías leer Hoja de datos 7805/ver distribución de pines antes de ensamblar este circuito en una placa de pruebas.
El voltaje de carga es de 4,4V. Es demasiado bajo usando un circuito digital. Si bien, también tiene poca corriente, alrededor de 1,6 A.
¿Por qué? Mido Vin, es estable a 12V. Luego, mida el voltaje de salida del 7805, es bastante inferior a aproximadamente 4 V. El problema puede ser causado por 2N3055 o por la forma del circuito, que no puede extraer energía por completo.
Oh…solo tenemos 2N3055, no te desesperes. Busquemos una solución.
Cuando encuentre un problema, regrese al principio. Veamos nuevamente la estructura de este circuito. Hace que sea más fácil de entender.
Necesitamos un circuito de transistores de alta ganancia. ¿Qué forma de circuito es mejor? Los experimentos son la mejor manera de encontrar respuestas.
Experimento de circuito de transistores
preparar una carga
Es divertido descubrir el valor de los dispositivos. Tenemos la intención de utilizar el LED como dispositivo de visualización y la fuente de alimentación es una batería de 9 V, para mayor facilidad. Requiere una resistencia limitadora de corriente.
Como el LED rojo de 3 mm utiliza 10 mA de corriente a 2 V.
Así podemos calcular R2:
R2 = VMURCIÉLAGO –VCONDUJO / ICONDUJO
= (9V – 2V) ÷ 0,01A = 700Ω
Usamos 680Ω 0,25W de resistencia.
coleccionista común Circuito de transistores NPN
Montar el componentes como el circuito siguiente. El LED se ilumina.
Luego, mida el voltaje y la corriente. La corriente de carga es 0.009A, tanto IC como IE.
El voltaje de carga es de 8V. Parte del voltaje a través de VBE es de 0,7 V.
En resumen, a esto lo llamamos un patrón de circuito que coleccionista común.
Preferimos utilizar el circuito de alimentación que funciona con el diodo Zener como en el ejemplo anterior: Regulador de voltaje en serie de transistores. Es la forma del circuito que usamos.
Pero hay una desventaja: la ganancia de voltaje es menor que 1 y la ganancia de potencia es muy baja. Entonces, podemos amplificar la corriente menos de lo que necesitamos.
Común circuito de transistor emisor NPN
Cambie la posición de Carga para conectar el Vin y el colector del transistor de acuerdo con el diagrama de circuito a continuación.
El LED1 se enciende como antes. Luego, mida la corriente de la carga. Es 0,01 A exactamente como se calcula. Y obtiene casi el voltaje máximo como fuente de alimentación, 8,9 V. Funcionó bien. Este patrón de circuito es un emisor común.
Tiene una ganancia de potencia muy alta pero no es adecuado para este circuito de alimentación porque siempre necesitamos conectar Vout y Tierra (negativo).
¿Qué debemos hacer?
Común circuito del transistor emisor PNP
Utilice un transistor PNP para invertir el voltaje. Cambié el transistor del 2N3904 original al transistor PNP pequeño 2N3906. Vea el circuito a continuación.
La carga conectada a GND y Salida es similar a un circuito de alimentación normal. Este circuito funciona bien, el LED es brillante y fluye una corriente a través de él, que es 0,01 A exactamente como se calculó.
La forma de este circuito es un emisor común que utiliza un transistor PNP. Tiene una ganancia de potencia muy alta simplemente cambiando la posición de la corriente de polarización R1 a la base del transistor.
Pero el 2N3055 es un transistor NPN. ¿Cómo lo modificamos?
Mira la figura.
Colocamos un pequeño transistor PNP en el BC de un transistor NPN grande. Funcionan como un gran transistor PNP. Cuando B de Q1 tiene polarización negativa, Q1 conduce corriente. Permite una corriente mayor de E a C de Q2. Gira el circuito hacia el otro lado.
¿Estás empezando a ver las ideas con claridad?
- La corriente fluye a través de los reguladores R1 a 7805 y mantiene un voltaje de salida constante a 5 V.
- Mientras tanto, al provocar el voltaje de polarización (VB-E) de Q1, conduce corriente a través de B de Q2.
- Esto permite que tanto Q1 como Q2 conduzcan la corriente. Por lo tanto, una gran corriente puede fluir a través del CE de Q2 completamente hacia la carga dependiendo de la ganancia de 2N3055.
Regulador de voltaje económico de 5V 5A con 7805 y 2N3055
Comencemos a experimentar con el conjunto del circuito.
Mira el circuito a continuación. El regulador de voltaje 5V 5A económico y competitivo utiliza 7805 y 2N3055.
¿Se puede aumentar la corriente del 7805 con 2N3055 para Arduino? Leer más
Componentes interesados
La selección de dispositivos para probar es algo que debe ser apasionante. A veces, su principio puede no coincidir con el de los dispositivos reales. Porque la calidad del mismo puede ser diferente a la de la hoja de datos. Por eso es una buena idea probarlo.
- P1: transistores PNP como 2N3906(TO-92), BD140(TO-139), BC327(TO-92), C9012(TO-92), etc.
- R1: Se puede calcular a partir de una fórmula sencilla: R1= 0,7/ICI; Nota: IIC es la corriente de polarización del chip 7805. Normalmente uso alrededor de 0.012A, pero probé 0.046A con la mayor eficiencia.
R1 = 0,7 V / 0,046 A = 15 Ω - C1, C2, C3: Estos condensadores deben instalarse porque son muy efectivos cuando la carga es de alta corriente y también reducen las señales de ruido.
- Todas las resistencias utilizan 0,5 vatios.
Mi hija mide una corriente de carga de 2A y una caída de voltaje de aproximadamente 5V según sea necesario.
Funcionó bien. ¿Cuáles son los resultados de su experimento? No olvides compartir algunos. Si tienes algún comentario o problema, no seas considerado. Háganos saber rápidamente. aprenderemos juntos.
Nota: Este artículo se inspiró para aprender desde aquí. Gracias
Leer más: Aumento de las corrientes del regulador para IC-78xx
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