Voltaj bölücü nedir ve ne için kullanılır?
tanım
Voltaj bölücü, iletim katsayısına orantılı olarak girişe göre çıkış voltajı seviyesini düşüren bir cihaz veya cihazdır (daima sıfırın altında olacaktır). Bu adı aldı çünkü zincirin iki veya daha fazla seri bağlantılı bölümünü temsil ediyor.
Bunlar doğrusal ve doğrusal değildir. Bu durumda, birincisi, iletim katsayısının oranına göre belirlendiği aktif veya reaktif dirençtir. Ohm Kanunu. Belirgin doğrusal olmayan bölücülere parametrik voltaj dengeleyicileri dahildir. Bu cihazın nasıl düzenlendiğini ve neden gerekli olduğunu görelim.
Eylem türleri ve prensibi
Gerilim bölücünün çalışma prensibinin genellikle aynı olduğunu, ancak içerdiği elemanlara bağlı olduğunu hemen belirtmek gerekir. Üç ana doğrusal devre türü vardır:
- direnç;
- kapasitif;
- endüktif.
Basitliği ve hesaplama kolaylığı nedeniyle dirençler üzerinde en yaygın bölücü. Onun örneğinde ve bu cihaz hakkında temel bilgileri düşünün.
Herhangi bir voltaj bölücüde iki giriş varsa Uinput ve Uoutput vardır dirençlerüç direnç varsa, iki çıkış voltajı vb. olacaktır. İstediğiniz sayıda bölümleme aşaması yapabilirsiniz.
Uinput besleme voltajına eşittir, Uoutput, bölücünün kollarındaki dirençlerin oranına bağlıdır. Devreyi iki dirençle düşünürsek, o zaman üst veya aynı zamanda da denir, söndürme kolu R1 olacaktır. Alt veya çıkış kolu R2 olacaktır.
10V'luk bir güç kaynağımız olduğunu, R1 direncinin 85 Ohm olduğunu ve R2 direncinin 15 Ohm olduğunu varsayalım. Çıkışı hesaplamak gerekiyor.
Sonra:
U = I * R
Seri olarak bağlandıkları için:
U1 = I * R1
U2 = I * R2
Sonra ifadeleri eklerseniz:
U1 + U2 = I (R1 + R2)
Akımı buradan ifade edersek:
Önceki ifadeyi değiştirerek aşağıdaki formüle sahibiz:
Örneğimiz için hesaplayalım:
Voltaj bölücü reaksiyonlarda gerçekleştirilebilir:
- üzerinde kapasitörler (Kapasitif);
- indüktörlerde (endüktif).
Daha sonra hesaplamalar benzer olacaktır, ancak direnç aşağıdaki formüller kullanılarak hesaplanır.
Kondansatörler için:
Endüktans için:
Bu tür bölücülerin özelliği ve farkı, dirençli bölücünün AC ve DC devrelerinde ve kapasitif ve endüktif olarak sadece AC devrelerinde kullanılabilmesidir, çünkü ancak o zaman reaktansları olacaktır.
İlginç! Bazı durumlarda, DC devrelerde kapasitif bir bölücü çalışacaktır, iyi bir örnek, bilgisayar güç kaynaklarının giriş devresinde böyle bir çözümün kullanılmasıdır.
Reaktans kullanımı, operasyonları sırasında yapılarda aktif dirençler (dirençler) kullanırken olduğu kadar çok ısı açığa çıkmamasından kaynaklanmaktadır.
Devrede kullanım örnekleri
Voltaj bölücülerin kullanıldığı birçok şema vardır. Bu nedenle, aynı anda birkaç örnek vereceğiz.
Sınıf A'da çalışan bir transistör üzerinde bir amplifikatör aşaması tasarladığımızı varsayalım. Çalışma prensibine bağlı olarak, çalışma noktası I - V karakteristiğinin lineer segmentinde olacak şekilde, öngerilim voltajını (U1) transistör temelinde ayarlamamız gerekir, böylece transistörden geçen akım aşırı değildi. 0,6 Voltluk U1'de 0,1 mA baz akım sağlamamız gerektiğini varsayalım.
O zaman bölücünün omuzlarındaki direnci hesaplamamız gerekir ve bu, yukarıda verdiklerimize göre ters hesaplamadır. Her şeyden önce, akımı bölücü aracılığıyla bulurlar. Yük akımının omuzlarındaki voltajı büyük ölçüde etkilememesi için, bölmemizdeki akımı, bizim durumumuzda 1 mA olan yük akımından daha büyük bir büyüklüğe ayarladık. Güç kaynağı 12 volt olsun.
Sonra bölücünün toplam direnci:
Rd = U kaynağı / I = 12 / 0.001 = 12000 Ohm
R2 / R = U2 / U
veya:
R2 / (R1 + R2) = U2 / U gücü
10/20=3/6
20*3/6=60/6/10
R2 = (R1 + R2) * U1 / U gücü = 12000 * 0,6 / 12 = 600
R1 = 12000-600 = 11400
Hesaplamaları kontrol edin:
U2 = U * R2 / (R1 + R2) = 12 * 600/12000 = 7200/12000 = 0,6 Volt.
Karşılık gelen üst omuz söner
U2 = U * R2 / (R1 + R2) = 12 * 11400/12000 = 136800/12000 = 11.4 Volt.
Ancak bu tüm hesaplama değildir. Bölücünün tam bir hesaplaması için, dirençlerin yanmaması için gücünün belirlenmesi gerekir. 1 mA akımda, güç R1'e tahsis edilecektir:
P1 = 11,4 * 0,001 = 0,0114 watt
Ve R2'de:
P2 = 0,6 * 0,001 = 0,000006 watt
Burada ihmal edilebilir, ancak bölücü akımı 100 mA veya 1 A olsaydı, ne tür bir gücün dirençlere ihtiyacı olacağını hayal edin?
İlk durum için:
P1 = 11,4 * 0,1 = 1,14 watt
P2 = 0,6 * 0,1 = 0,06 watt
İkinci vaka için:
P1 = 11,4 * 1 = 11,4 watt
P2 = 0.6 * 1 = 0.6 watt
Bu, amplifikatörlerde kullanım da dahil olmak üzere elektronik için önemli rakamlardır. Bu etkili değildir, bu nedenle şu anda darbeli devreler kullanılmaktadır, ancak doğrusal devreler amatör yapılarda veya özel gereksinimleri olan özel ekipmanlarda kullanılmaya devam etmektedir.
İkinci örnek, ayarlanabilir zener diyot TL431 için U referansının oluşturulması için bir bölücüdür. Cep telefonları için en ucuz güç kaynaklarında ve şarj cihazlarında kullanılırlar. Aşağıda gördüğünüz bağlantı şeması ve hesaplama formülleri. İki direncin yardımıyla, burada 2.5 volt U referanslı bir nokta oluşturulur.
Başka bir örnek, her türlü sensörün mikrodenetleyicilere bağlanmasıdır. Örnekleri Arduino kart ailesini kullanarak, popüler AVR mikrodenetleyicinin analog girişine sensörleri bağlamak için birkaç şema düşünelim.
Ölçüm cihazlarının farklı ölçüm sınırları vardır. Böyle bir fonksiyon ayrıca bir grup direnç kullanılarak gerçekleştirilir.
Ancak bu, voltaj bölücülerinin kapsamını sona erdirmez. Bu şekilde, LED aracılığıyla akımı sınırlarken ekstra voltlar söndürülür, çelenkdeki ampullerin voltajı da dağıtılır ve ayrıca düşük güç yüküne de güç verebilirsiniz.
Doğrusal olmayan ayırıcılar
Doğrusal olmayan ayırıcıların bir parametrik dengeleyici içerdiğinden bahsettik. En basit haliyle, bir direnç ve bir zener diyottan oluşur. Devredeki bir zener diyotu, geleneksel bir yarı iletken diyota benzer. Tek fark katot üzerinde ek bir özelliğin varlığıdır.
Hesaplama Zener diyotunun stabilizasyonuna dayanmaktadır. Daha sonra 3,3 voltluk bir zener diyotumuz varsa ve güç kaynağı 10 volt ise, stabilizasyon akımı veri sayfasından zener diyotuna alınır. Örneğin, 20 mA (0.02 A) ve yük akımı 10 mA (0.01 A) değerine eşit olsun.
Sonra:
R = 12-3.3 / 0.02 + 0.01 = 8.7 / 0.03 = 290 Ohm
Böyle bir dengeleyicinin nasıl çalıştığını görelim. Zener diyot, ters bağlantıdaki devreye dahil edilir, yani Uoutput Ustabilizasyondan daha düşükse, akım içinden akmaz. U kaynağı U stabilizasyonuna yükseldiğinde, PN ekleminin bir çığ veya tünel bozulması meydana gelir ve stabilizasyon akımı adı verilen bir akım içinden akar. U girişi ve U stabilizasyonu arasındaki farkın bastırıldığı direnç R1 ile sınırlıdır. Maksimum stabilizasyon akımı aşılırsa, termal arıza meydana gelir ve zener diyot yanar.
Bu arada, bazen diyotlara bir sabitleyici uygulayabilirsiniz. Stabilizasyon voltajı daha sonra diyotların doğrudan düşüşüne veya diyot devresindeki damlaların toplamına eşit olacaktır. Akımı, diyot değeri ve devrenizin ihtiyaçlarına uygun olarak ayarlayın. Bununla birlikte, böyle bir çözüm çok nadiren kullanılır. Ancak diyotlardaki böyle bir cihaza, dengeleyici değil, bir sınırlayıcı denir. Ve AC devreleri için aynı devrenin bir varyantı. Böylece, değişken sinyalin genliğini doğrudan düşüş seviyesinde sınırlarsınız - 0.7V.
Bu yüzden bu voltaj bölücünün ne olduğunu ve neden gerekli olduğunu bulduk. Dikkate alınan devrelerin herhangi bir varyantının kullanıldığı örnekler daha da verilebilir, hatta potansiyometre esasen sınırsız ayarlanabilir iletim katsayısına sahip bir bölücüdür ve genellikle sabit bir dirençle birlikte kullanılır. Her durumda, elemanların eylem, seçim ve hesaplama prensibi değişmeden kalır.
Sonunda, bu öğenin nasıl çalıştığını ve nelerden oluştuğunu daha ayrıntılı olarak incelediğimiz bir video izlemenizi öneririz:
İlgili malzemeler:
Yükleniyor ...
