Mi az a feszültségmegosztó és mire használják?
meghatározás
A feszültség-elosztó olyan eszköz vagy eszköz, amely az átviteli együtthatóval arányosan csökkenti a kimeneti feszültség szintjét a bemenethez viszonyítva (mindig nulla alatt lesz). Azért kapta ezt a nevet, mert a lánc két vagy több sorozathoz kapcsolt szakaszát képviseli.
Lineárisak és nemlineárisak. Ebben az esetben az előbbiek aktív vagy reaktív ellenállásúak, amelyekben az átviteli tényezőt a 10% aránya határozza meg Ohm törvénye. A kifejezett nemlineáris elválasztó paraméteres feszültségstabilizátorokat tartalmaz. Lássuk, hogyan van ez az eszköz felépítve, és miért van rá szükség.
A cselekedetek típusai és alapelve
Azonnal érdemes megjegyezni, hogy a feszültségválasztó működési elve általában azonos, de attól függ, hogy mely elemeket alkotja. A lineáris áramkörök három fő típusa létezik:
- ellenállás;
- kapacitív;
- induktív.
Az ellenálláson a leggyakoribb elválasztó eszköz, egyszerűségének és kiszámíthatóságának köszönhetően. Példájában mérlegelje az eszköz alapvető információit.
Bármelyik feszültség-elosztónak van Uinput és Uoutput, ha kettőből áll ellenállásokha három ellenállás van, akkor két kimeneti feszültség lesz, és így tovább. Tetszőleges számú szakaszolást végezhet.
A bemeneti teljesítmény megegyezik a tápfeszültséggel, a kimeneti teljesítmény az elválasztó karjában levő ellenállások arányától függ. Ha két ellenállású áramkört veszünk figyelembe, akkor a felső vagy amint azt nevezik, az edzőkar R1 lesz. Az alsó vagy a kilépőkar R2 lesz.
Tegyük fel, hogy 10V-os tápegység van, az R1 ellenállás 85 Ohm, és az R2 ellenállás 15 Ohm. Ki kell számolnia az Uoutput.
majd:
U = I * R
Mivel sorosan kapcsolódnak egymáshoz, akkor:
U1 = I * R1
U2 = I * R2
Akkor, ha hozzáadja a kifejezéseket:
U1 + U2 = I (R1 + R2)
Ha innen fejezzük ki az áramot, akkor kapjuk:
Az előző kifejezés helyett a következő képletet kapjuk:
Számítsuk ki a példánkra:
A feszültség-megosztót reaktanciákkal lehet végrehajtani:
- tovább kondenzátorok (Kapacitív);
- induktorokon (induktív).
Akkor a számítások hasonlóak lesznek, de az ellenállást az alábbi képlettel kell kiszámítani.
Kondenzátorok esetén:
Az induktivitáshoz:
Az ilyen típusú elválasztók sajátossága és különbsége az, hogy az ellenállásos elválasztó váltakozó áramú és egyenáramú áramkörökben használható, kapacitív és induktív csak váltakozó áramú áramkörökben, mert csak akkor lesz reaktancia.
Érdekes! az Bizonyos esetekben a kapacitív elválasztó egyenáramú áramkörökben működik, jó példa erre a megoldás használata a számítógépes tápegységek bemeneti áramkörében.
A reaktancia felhasználása annak a ténynek köszönhető, hogy működésük során nem annyira szabadul fel hő, mint amikor aktív ellenállást (ellenállást) használnak a szerkezetekben
Példák az áramkörben történő felhasználásra
Számos olyan rendszer létezik, ahol feszültségválasztókat használnak. Ezért több példát adunk egyszerre.
Tegyük fel, hogy az A osztályban működő tranzisztoron egy erősítő fázist tervezünk. Működési elve alapján úgy kell beállítani a torzító feszültséget (U1) a tranzisztor alapján, hogy működési pontja az I - V karakterisztika lineáris szegmensén legyen, úgy, hogy a tranzisztoron átáramló áram nem volt túlzott. Tegyük fel, hogy 0,1 mA-os alapáramot kell biztosítanunk 0,1 V U1-nél.
Ezután ki kell számítanunk az elválasztó vállában az ellenállást, és ez a fordított számítás a fentiekhez képest. Mindenekelőtt az elválasztón keresztül találják meg az áramot. Annak érdekében, hogy a terhelési áram nem befolyásolja nagymértékben a válla feszültségét, az osztón keresztüli áramot nagyságrenddel nagyobb értékre állítjuk, mint esetünkben 1 mA. Tápegység legyen 12 volt.
Akkor az elválasztó teljes ellenállása:
Rd = U-ellátás / I = 12 / 0,001 = 12000 Ohm
R2 / R = U2 / U
vagy:
R2 / (R1 + R2) = U2 / U teljesítmény
10/20=3/6
20*3/6=60/6/10
R2 = (R1 + R2) * U1 / U teljesítmény = 12000 * 0,6 / 12 = 600
R1 = 12000-600 = 11400
Ellenőrizze a számításokat:
U2 = U * R2 / (R1 + R2) = 12 * 600/12000 = 7200/12000 = 0,6 V.
A megfelelő felső váll kialszik
U2 = U * R2 / (R1 + R2) = 12 * 11400/12000 = 136800/12000 = 11,4 volt.
De ez nem a teljes számítás. Az elválasztó teljes kiszámításához meg kell határozni az ellenállások teljesítményét, hogy azok ne égjék ki. 1 mA-es áramerősség mellett az energiát az R1 elosztja:
P1 = 11,4 * 0,001 = 0,0114 watt
És az R2-n:
P2 = 0,6 * 0,001 = 0,000006 watt
Itt elhanyagolható, de képzelje el, milyen teljesítményre lenne szükség ellenállásokra, ha az elválasztó áram 100 mA vagy 1 A lenne?
Az első esetben:
P1 = 11,4 * 0,1 = 1,14 watt
P2 = 0,6 * 0,1 = 0,06 watt
A második esetben:
P1 = 11,4 * 1 = 11,4 watt
P2 = 0,6 * 1 = 0,6 watt
Ez már az elektronika esetében is számottevõ szám, beleértve az erõsítõkben való felhasználást is. Ez nem hatékony, ezért jelenleg impulzusos áramköröket használnak, bár a lineáris áramköröket továbbra is alkalmazzák amatőr építményekben vagy speciális berendezésekben, speciális követelményekkel.
A második példa egy elválasztó elem a beállítható TL431 Zener-diód U-referenciájának kialakításához. A mobiltelefonok legolcsóbb tápegységeiben és töltőiben használják őket. Az alább látható csatlakozási ábra és számítási képletek. Két ellenállás segítségével itt létrejön egy pont, amelynek U-referenciája 2,5 V.
Egy másik példa az összes érzékelő csatlakoztatása a mikrovezérlőkhöz. Nézzük meg néhány sémát az érzékelőknek a népszerű AVR mikrovezérlő analóg bemenetére történő csatlakoztatására, példaként az Arduino kártyacsaládot használva.
A mérőműszereknek különböző mérési határértékeik vannak. Egy ilyen funkciót ellenállások csoportjával is megvalósíthatunk.
De ez nem ér véget a feszültség-elosztók körének. Ilyen módon az extra feszültség kialszik, miközben korlátozza az áramot a LED-en, az izzók feszültsége megoszlik a koszorúban, és alacsony energiájú energiát is táplálhat.
Nemlineáris elválasztók
Megemlítettük, hogy a nemlineáris elválasztók tartalmaznak egy parametrikus stabilizátort. Legegyszerűbb formájában ellenállásból és egy zener-diódából áll. Az áramkör zener diódája hasonló a hagyományos félvezető diódákhoz. Az egyetlen különbség egy kiegészítő elem jelenléte a katódon.
A számítás a Zener-dióda stabilizálásán alapul. Akkor, ha 3,3 voltos zener-dióda van, és az áramellátás 10 volt, akkor a stabilizációs áramot az adatlapból a zener-dióda felé vesszük. Például legyen 20 mA (0,02 A) és a terhelési áram 10 mA (0,01 A).
majd:
R = 12-3,3 / 0,02 + 0,01 = 8,7 / 0,03 = 290 Oh
Lássuk, hogyan működik egy ilyen stabilizátor. A zener-dióda a fordított csatlakozásban szerepel az áramkörben, vagyis ha az Uoutput alacsonyabb, mint az Ustabilizáció, akkor az áram nem áramlik rajta. Amikor az U tápfeszültség az U stabilizációra emelkedik, a PN csomópont lavina vagy alagút megszakad, és rajta áramlik, amelyet stabilizációs áramnak neveznek. Ezt az R1 ellenállás korlátozza, amelyen az U bemenet és az U stabilizáció közötti különbség megszűnik. Ha a maximális stabilizációs áramot túllépik, akkor termikus bontás történik, és a zener-dióda kiég.
By the way, néha stabilizátort lehet alkalmazni a diódákon. A stabilizációs feszültség ekkor megegyezik a diódák közvetlen cseppjével vagy a dióda áramkörében levő cseppek összegével. Beállítja az áramot, amely megfelel a diódák névleges értékének és az áramkör igényeinek. Ennek ellenére egy ilyen megoldást rendkívül ritkán használnak. De egy ilyen diódán lévő eszközt inkább korlátozónak, nem stabilizátornak nevezik. És ugyanazon áramkör egyik változata az AC áramkörökhöz. Tehát korlátozza a változó jel amplitúdóját a közvetlen csepp szintjén - 0,7 V.
Tehát kitaláltuk, mi ez a feszültségválasztó, és miért van rá szükség. Példák, ahol a vizsgált áramkörök bármelyik változatát alkalmazzuk, még többet adhatnak, még a potenciométer lényegében elválasztó is, fokozatmentesen állítható átviteli tényezővel, és gyakran állandó ellenállással együtt használják. Mindenesetre a cselekvés, az elemek kiválasztása és kiszámítása elve változatlan marad.
Végül azt javasoljuk, hogy nézzen meg egy videót, amelyen részletesebben megvizsgáljuk, hogyan működik ez az elem, és miből áll:
Kapcsolódó anyagok:
Betöltés ...
