Ano ang isang divider ng boltahe at kung ano ang ginagamit nito
Kahulugan
Ang isang divider ng boltahe ay isang aparato o aparato na nagpapababa sa antas ng boltahe ng output na nauugnay sa input, proporsyonal sa koepisyent ng paghahatid (palaging nasa ibaba ito ng zero). Nakuha niya ang pangalang ito dahil ito ay kumakatawan sa dalawa o higit pang mga seksyon na konektado sa serye ng kadena.
Ang mga ito ay linear at non-linear. Sa kasong ito, ang dating ay aktibo o reaktibong pagtutol, kung saan ang koepisyent ng paghahatid ay tinutukoy ng ratio ng Batas ng Ohm. Upang binibigkas ang mga nonlinear divider ay kasama ang mga parametric boltahe stabilizer. Tingnan natin kung paano nakaayos ang aparatong ito at kung bakit kinakailangan ito.
Mga uri at prinsipyo ng pagkilos
Agad na tandaan na ang prinsipyo ng operasyon ng divider ng boltahe sa pangkalahatan ay pareho, ngunit nakasalalay sa mga elemento ng kung saan ito ay binubuo. Mayroong tatlong pangunahing uri ng mga linear circuit:
- lumalaban;
- kapasidad;
- induktibo.
Ang pinaka-karaniwang divider sa mga resistors, dahil sa pagiging simple at kadalian ng pagkalkula. Sa kanyang halimbawa, at isaalang-alang ang pangunahing impormasyon tungkol sa aparatong ito.
Ang anumang divider ng boltahe ay may Uinput at Uoutput kung binubuo ito ng dalawa resistorskung mayroong tatlong resistors, magkakaroon ng dalawang output voltages, at iba pa. Maaari kang gumawa ng anumang bilang ng mga yugto ng paghahati.
Ang Uinput ay katumbas ng supply ng boltahe, ang Uoutput ay nakasalalay sa ratio ng mga resistors sa mga bisig ng divider. Kung isasaalang-alang namin ang isang circuit na may dalawang resistors, kung gayon ang pang-itaas, o kung tawagin din, ang braso ng quenching ay R1. Ang mas mababa o exit braso ay R2.
Ipagpalagay na mayroon kaming isang supply ng kuryente ng 10V, ang pagtutol R1 ay 85 Ohms, at ang pagtutol R2 ay 15 Ohms. Kailangang makalkula ang Uoutput.
Pagkatapos:
U = I * R
Dahil sila ay konektado sa serye, kung gayon:
U1 = I * R1
U2 = I * R2
Pagkatapos kung idagdag mo ang mga expression:
U1 + U2 = I (R1 + R2)
Kung ipahayag namin ang kasalukuyang mula dito, nakukuha namin:
Pagsusulat ng nakaraang expression, mayroon kaming mga sumusunod na formula:
Kinakalkula natin para sa aming halimbawa:
Ang boltahe na divider ay maaaring isagawa sa mga reaksyon:
- sa capacitor (capacitive);
- sa mga inductors (induktibo).
Pagkatapos ang mga kalkulasyon ay magkatulad, ngunit ang paglaban ay kinakalkula gamit ang mga formula sa ibaba.
Para sa mga capacitor:
Para sa inductance:
Ang kakaiba at pagkakaiba ng mga uri ng mga divider na ito ay ang isang resistive divider ay maaaring magamit sa mga AC at DC circuit, at capacitive at inductive lamang sa mga AC circuit, sapagkat pagkatapos lamang ang kanilang magiging reaksyon.
Kawili-wili! AT Sa ilang mga kaso, ang isang capacitive divider ay gagana sa DC circuit, isang magandang halimbawa ay ang paggamit ng naturang solusyon sa input circuit ng mga computer power supplies.
Ang paggamit ng reaksyon ay dahil sa ang katunayan na sa panahon ng kanilang operasyon, hindi gaanong init ang pinakawalan tulad ng kapag gumagamit ng mga aktibong resistensya (resistors) sa mga istruktura
Mga halimbawa ng paggamit sa circuit
Maraming mga scheme kung saan ginagamit ang mga divider ng boltahe. Samakatuwid, bibigyan namin ng ilang mga halimbawa nang sabay-sabay.
Ipagpalagay na nagdidisenyo kami ng isang yugto ng amplifier sa isang transistor na nagpapatakbo sa klase A. Batay sa prinsipyo ng pagpapatakbo nito, kailangan nating itakda ang bias boltahe (U1) batay sa transistor upang ang operating point nito ay nasa linear na segment ng I - V na katangian, upang ang kasalukuyang sa pamamagitan ng transistor ay hindi labis. Ipagpalagay na kailangan naming magbigay ng isang base kasalukuyang 0.1 mA sa U1 ng 0.6 Volts.
Pagkatapos ay kailangan nating kalkulahin ang paglaban sa mga bisig ng divider, at ito ang kabaligtaran pagkalkula na nauugnay sa kung ano ang ibinigay namin sa itaas. Una sa lahat, nahanap nila ang kasalukuyang sa pamamagitan ng divider. Upang ang kasalukuyang pag-load ay hindi masyadong nakakaapekto sa boltahe sa mga balikat nito, itinakda namin ang kasalukuyang sa pamamagitan ng divider sa isang order ng magnitude na mas mataas kaysa sa kasalukuyang load sa aming kaso 1 mA. Ang power supply hayaan itong maging 12 volts.
Pagkatapos ang kabuuang pagtutol ng divider ay:
Rd = U supply / I = 12 / 0.001 = 12000 Ohm
R2 / R = U2 / U
O:
R2 / (R1 + R2) = kapangyarihan U2 / U
10/20=3/6
20*3/6=60/6/10
R2 = (R1 + R2) * U1 / U kapangyarihan = 12000 * 0.6 / 12 = 600
R1 = 12000-600 = 11400
Suriin ang mga kalkulasyon:
U2 = U * R2 / (R1 + R2) = 12 * 600/12000 = 7200/12000 = 0.6 Volts.
Ang kaukulang itaas na balikat ay mapatay
U2 = U * R2 / (R1 + R2) = 12 * 11400/12000 = 136800/12000 = 11.4 Volts.
Ngunit hindi ito ang buong pagkalkula. Para sa isang kumpletong pagkalkula ng divider, kinakailangan upang matukoy ang kapangyarihan ng mga resistors upang hindi sila masunog. Sa isang kasalukuyang ng 1 mA, ang kapangyarihan ay ilalaan sa R1:
P1 = 11.4 * 0.001 = 0.0114 watts
At sa R2:
P2 = 0.6 * 0.001 = 0.000006 watts
Narito ito ay napapabayaan, ngunit isipin kung anong uri ng kapangyarihan ang kailangan ng mga resistor kung ang kasalukuyang naghahati ay 100 mA o 1 A?
Para sa unang kaso:
P1 = 11.4 * 0.1 = 1.14 watts
P2 = 0.6 * 0.1 = 0.06 watts
Para sa pangalawang kaso:
P1 = 11.4 * 1 = 11.4 watts
P2 = 0.6 * 1 = 0.6 watts
Iyon ay malaki na mga numero para sa mga electronics, kabilang ang paggamit sa mga amplifier. Hindi ito epektibo, samakatuwid, ang mga pulsed circuit ay kasalukuyang ginagamit, bagaman ang mga linear na circuit ay patuloy na ginagamit alinman sa mga pagbubuo ng amateur o sa mga tiyak na kagamitan na may mga espesyal na kinakailangan.
Ang pangalawang halimbawa ay isang divider para sa pagbuo ng U-sanggunian para sa nababagay na zener diode TL431. Ginagamit ang mga ito sa pinaka murang mga supply ng kuryente at charger para sa mga mobile phone. Ang diagram ng koneksyon at mga formula ng pagkalkula na nakikita mo sa ibaba. Sa tulong ng dalawang resistors, ang isang punto na may isang U-sanggunian ng 2.5 volts ay nilikha dito.
Ang isa pang halimbawa ay ang koneksyon ng lahat ng uri ng mga sensor sa mga microcontroller. Isaalang-alang natin ang ilang mga scheme para sa pagkonekta ng mga sensor sa analog input ng tanyag na AVR microcontroller, gamit ang pamilya Arduino board bilang isang halimbawa.
Ang mga instrumento sa pagsukat ay may iba't ibang mga limitasyon sa pagsukat. Ang ganitong pag-andar ay natanto din gamit ang isang pangkat ng mga resistors.
Ngunit hindi nito natatapos ang saklaw ng mga divider ng boltahe. Sa ganitong paraan na ang sobrang volts ay pinapatay habang nililimitahan ang kasalukuyang sa pamamagitan ng LED, ang boltahe ng mga bombilya sa garland ay ipinamamahagi din, at maaari mo ring kapangyarihan ang isang low-power load.
Mga tagabahagi ng nonlinear
Nabanggit namin na ang mga non-linear divider ay nagsasama ng isang parametric stabilizer. Sa pinakasimpleng porma nito, binubuo ito ng isang risistor at isang zener diode. Ang zener diode sa circuit ay katulad ng isang maginoo na semiconductor diode. Ang pagkakaiba lamang ay ang pagkakaroon ng isang karagdagang tampok sa katod.
Ang pagkalkula ay batay sa stabilization ng Zener diode. Pagkatapos kung mayroon kaming isang zener diode na 3.3 volts, at ang supply ng kuryente ay 10 volts, pagkatapos ang kasalukuyang stabilization ay nakuha mula sa datasheet hanggang sa zener diode. Halimbawa, hayaan itong maging katumbas ng 20 mA (0.02 A), at ang kasalukuyang load ng 10 mA (0.01 A).
Pagkatapos:
R = 12-3.3 / 0.02 + 0.01 = 8.7 / 0.03 = 290 Ohms
Tingnan natin kung paano gumagana ang tulad ng isang pampatatag. Ang zener diode ay kasama sa circuit sa reverse connection, iyon ay, kung ang Uoutput ay mas mababa kaysa sa Ustabilization, ang kasalukuyang hindi dumadaloy dito. Kapag ang U supply ay tumataas sa U stabilization, ang isang avalanche o tunnel na break ng PN junction ay nangyayari at isang kasalukuyang nagsisimula na dumaloy sa pamamagitan nito, na kung saan ay tinatawag na kasalukuyang stabilization. Ito ay limitado sa pamamagitan ng risistor R1, kung saan ang pagkakaiba sa pagitan ng U input at U stabilization ay pinigilan. Kung ang maximum na stabilization kasalukuyang ay lumampas, ang thermal breakdown ay nangyayari at ang zener diode ay sumabog.
Sa pamamagitan ng paraan, kung minsan maaari kang magpatupad ng isang stabilizer sa mga diode. Ang boltahe ng pag-stabilize ay magiging katumbas ng direktang pagbaba ng mga diode o ang kabuuan ng mga patak sa circuit ng diode. Itinakda mo ang kasalukuyang angkop para sa nominal na halaga ng mga diode at para sa mga pangangailangan ng iyong circuit. Gayunpaman, ang gayong solusyon ay kadalasang ginagamit. Ngunit ang gayong aparato sa mga diode ay mas mahusay na tinatawag na isang limiter, hindi isang pampatatag. At isang variant ng parehong circuit para sa AC circuit. Kaya nililimitahan mo ang amplitude ng variable signal sa antas ng direktang pagbaba - 0.7V.
Kaya nalaman namin kung ano ang divider ng boltahe na ito at kung bakit kinakailangan ito. Ang mga halimbawa kung saan ang alinman sa mga variant ng isinasaalang-alang na mga circuit ay ginagamit ay maaaring ibigay nang higit pa, kahit isang potensyomiter ay mahalagang divider na may walang katapusang nababagay na koepisyent ng paghahatid, at madalas na ginagamit kasabay ng isang palaging risistor. Sa anumang kaso, ang prinsipyo ng pagkilos, pagpili at pagkalkula ng mga elemento ay nananatiling hindi nagbabago.
Sa huli, inirerekumenda namin ang panonood ng isang video kung saan masuri namin nang mas detalyado kung paano gumagana ang elementong ito at kung ano ang binubuo nito:
Mga kaugnay na materyales:
Naglo-load ...
