Zener and Transistor Regulator
วงจรซีเนอร์ไดโอดและทรานซิสเตอร์เร็กกูเลเตอร์นั้น คือวงจรที่ถูกออกแบบขึ้นมาเพื่อใช้รักษาระดับแรงดัน Output ให้คงที่ มีข้อดีตรงที่แรงดัน Ripple Output ค่อนข้างต่ำออกแบบได้ง่าย ปรับเปลี่ยนได้ง่าย สัญญาณรบกวนต่ำ
แต่มีข้อเสียตรงที่แรงดัน Output ค่อนข้างเปลี่ยนแปลงง่ายเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนไป และมีค่าความคลาดเคลื่อนค่อนข้างสูง จึงเหมาะกับวงจรที่ไม่ได้ต้องการความเที่ยงตรงของแรงดันมาก หรือเป็นวงจรทดลองเพื่อให้เข้าใจถึงวงจรอิเล็กทรอนิกส์มากขึ้น ปัจจุบันยังมีใช้งานอยู่ เช่น เป็นวงจรแหล่งจ่ายต้นทางให้ วงจรเพาเวอร์ซัพพลายแรงดันต่ำๆอื่นๆมาต่ออีกชั้นนึง เป็นต้น ว่าแล้วมาดูตัวอย่างวงจรที่ใช้ออกแบบมาให้ร่วมกันทำงานระหว่างอุปกรณ์ทั้งสามตัวที่เราได้ศึกษากันมาในบทความก่อนหน้านี้ คือ ไดโอด ซีเนอร์ไดโอด และ ทรานซิสเตอร์ตัวอย่างวงจร Zener and Transistor Regulator
รูปที่ 1 วงจร Zener and Transistor Regulator
รูปที่ 2 ทรานซิสเตอร์
รูปที่ 3 ทรานซิสเตอร์(ต่อ)
รูปที่ 4 ไดโอด
รูปที่ 5 ซีเนอร์ไดโอด
ทรานซิสเตอร์
BD139-16
การคำนวณ
V1 = √2 × Vin(AC) - 2Vf - (Vripple / 2)
= (1.414 × 15) - (2×1) - (1 / 2)
= 19.11V
C1 = (Iout × t) / Vripple F
= (1 × 0.01) / 1
= 0.01 F = 10000 uF
**t = 1/2f (f ความถี่ Input สำหรับประเทศไทย 50Hz)
= 0.01 เสมอ
**แนะนำ Vripple ที่ 1 Vp-p
Vout = Vz(min) - VBE ～ Vz(max) - VBE
= 12.35 - 1 ～ 13.65 - 1
= 11.35V ～ 12.65V
IB = IC / hfe(min)
= 0.8 / 100
= 0.008A = 8mA
IR1 = IB + Iz(min)
= 8mA + 0.25mA
= 8.25mA
R1 <= (V1 - Vz(max)) / IR1
<= (19.11 - 13.65) / 8.25mA
<= 661Ω เลือกค่า 620Ω
คำนวณหาค่า PD ของทรานซิสเตอร์ว่าเพียงพอหรือไม่
PD = (V1 - Vout(min)) × Iout
= (19.11 - 11.35) × 0.8
= 6.21W ไม่เกินค่า PD ของทรานซิสเตอร์ สามารถใช้งานได้ หากคำนวนแล้วเกิดจำเป็นต้องเปลี่ยนทรานซิสเตอร์ใหม่หรือลดกระแส Output
**ค่า C2 C3 C5 แนะนำค่า 0.1uf/25V เพื่อช่วยลดสัญญาณรบกวนและลดค่าแรงดันสวิงที่ Output อีกทั้งยังช่วย Soft Start อีกด้วย ส่วนค่า C4 แนะนำค่า 47uf/25V
VCE(max) = 80V
VBE(max) = 1V
IC(max) = 1.5A
hfe(min) = 100
PD(max) = 6.5W (85⁰C)
VBE(max) = 1V
IC(max) = 1.5A
hfe(min) = 100
PD(max) = 6.5W (85⁰C)
ไดโอด
1N5400
Vf = 1V
IF = 3A
ซีเนอร์ไดโอด
1N4743
Vz = 12.35V - 13.65V (error 5%)
Iz = 0.25mA - 53mA
PD = 0.72W (85⁰C)
การคำนวณ
V1 = √2 × Vin(AC) - 2Vf - (Vripple / 2)
= (1.414 × 15) - (2×1) - (1 / 2)
= 19.11V
C1 = (Iout × t) / Vripple F
= (1 × 0.01) / 1
= 0.01 F = 10000 uF
**t = 1/2f (f ความถี่ Input สำหรับประเทศไทย 50Hz)
= 0.01 เสมอ
**แนะนำ Vripple ที่ 1 Vp-p
Vout = Vz(min) - VBE ～ Vz(max) - VBE
= 12.35 - 1 ～ 13.65 - 1
= 11.35V ～ 12.65V
IB = IC / hfe(min)
= 0.8 / 100
= 0.008A = 8mA
IR1 = IB + Iz(min)
= 8mA + 0.25mA
= 8.25mA
R1 <= (V1 - Vz(max)) / IR1
<= (19.11 - 13.65) / 8.25mA
<= 661Ω เลือกค่า 620Ω
คำนวณหาค่า PD ของทรานซิสเตอร์ว่าเพียงพอหรือไม่
PD = (V1 - Vout(min)) × Iout
= (19.11 - 11.35) × 0.8
= 6.21W ไม่เกินค่า PD ของทรานซิสเตอร์ สามารถใช้งานได้ หากคำนวนแล้วเกิดจำเป็นต้องเปลี่ยนทรานซิสเตอร์ใหม่หรือลดกระแส Output
**ค่า C2 C3 C5 แนะนำค่า 0.1uf/25V เพื่อช่วยลดสัญญาณรบกวนและลดค่าแรงดันสวิงที่ Output อีกทั้งยังช่วย Soft Start อีกด้วย ส่วนค่า C4 แนะนำค่า 47uf/25V
การคำนวณทั้งหมดเพื่อให้เข้าใจง่ายผมจึงไม่ได้รวมค่าความคลาดเคลื่อนของอุปกรณ์ต่างๆเข้าไปคิดแค่ความคลาดเคลื่อนของ Vz เท่านั้น แต่โดยทั่วไปคำนวณแค่นี้ก็เพียงพอแล้วครับ หากท่านใดมีข้อสงสัยเพิ่มเติม อินบ๊อกเข้ามาสอบถามได้เลยครับ เจอกันบทความหน้าครับ**สำคัญมาก "คำแนะนำทั้งหมดเป็นเพียงแนวทางในการออกแบบเท่านั้น ไม่ได้เป็นการยืนยันว่าจะไม่เกิดความผิดพลาดหรือข้อบกพร่องขึ้นกับวงจรที่ออกแบบ ดังนั้นผู้ออกแบบต้องออกแบบวงจรด้วยความระมัดระวังรอบคอบนะครับ" ขอบคุณครับ
บทความโดย Pomtep Narak
2019/04/14
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น