Įtampos daliklis: įrenginys, veikimo principas, paskirtis

Dažnai, projektuojant elektroninę grandinę, reikia gauti tašką su tam tikru signalo lygiu. Pavyzdžiui, sukurkite atskaitos tašką arba šališkumo įtampą, maitinkite mažos galios vartotoją sumažindami jo lygį ir apribokite srovę. Būtent tokiais atvejais reikia naudoti įtampos daliklį. Kas tai yra ir kaip jį apskaičiuoti, mes jums pasakysime šiame straipsnyje.

Apibrėžimas

Įtampos daliklis yra įtaisas arba įrenginys, kuris sumažina išėjimo įtampą, palyginti su įėjimu, proporcingai perdavimo koeficientui (ji visada bus žemiau nulio). Jis gavo šį pavadinimą, nes žymi dvi ar daugiau nuosekliai sujungtų grandinės dalių.

Jie yra linijiniai ir nelinijiniai. Šiuo atveju pirmieji yra aktyvūs arba reaktyvūs, kuriuose perdavimo koeficientas nustatomas pagal santykį nuo Omo dėsnis. Ryškūs netiesiniai dalikliai apima parametrinius įtampos stabilizatorius. Pažiūrėkime, kaip šis įrenginys veikia ir kodėl jis reikalingas.

Tipai ir veikimo principas

Iš karto reikia pažymėti, kad įtampos daliklio veikimo principas paprastai yra tas pats, tačiau priklauso nuo elementų, iš kurių jis susideda. Yra trys pagrindiniai linijinių grandinių tipai:

• atsparus;
• talpinis;
• indukcinis.

Labiausiai paplitęs rezistorių skirstytuvas dėl savo paprastumo ir lengvo skaičiavimo. Remdamiesi jo pavyzdžiu, mes apsvarstysime pagrindinę informaciją apie šį įrenginį.

Bet kuris įtampos daliklis turi Uinput ir Uoutput, jei jis susideda iš dviejų rezistoriai, jei yra trys rezistoriai, tada bus dvi išėjimo įtampos ir pan. Galima atlikti bet kokį padalijimo žingsnių skaičių.

U įėjimas yra lygus maitinimo įtampai, U išėjimas priklauso nuo rezistorių santykio skirstytuvuose. Jei apsvarstysime grandinę su dviem rezistoriais, tada viršutinis arba, kaip dar vadinamas, slopinimo petys bus R1. Apatinis arba išėjimo petys bus R2.

Tarkime, kad turime 10 V maitinimo šaltinį, varža R1 yra 85 omai, o varža R2 - 15 omų. Būtina apskaičiuoti Uoutput.

Tada:

U = I * R

Kadangi jie yra sujungti nuosekliai, tada:

U1 = I * R1

U2 = I * R2

Tada, jei pridėsite posakius:

U1 + U2 = I (R1 + R2)

Jei išreiškiame srovę iš čia, gauname:

Pakeitę ankstesnę išraišką, gauname tokią formulę:

Apskaičiuokime mūsų pavyzdį:

Įtampos daliklis taip pat gali būti pagamintas ant reaktyvių varžų:

• įjungta kondensatoriai (talpinis);
• ant induktorių (indukcinis).

Tada skaičiavimai bus panašūs, tačiau varžos apskaičiuojamos pagal žemiau pateiktas formules.

Kondensatoriams:

Dėl induktyvumo:

Šių tipų skirstytuvų ypatybė ir skirtumas yra tas, kad varžinis daliklis gali būti naudojamas kintamose grandinėse ir grandinėse nuolatinės srovės, o talpinės ir indukcinės tik kintamosios srovės grandinėse, nes tik tada jos bus reaktyvios pasipriešinimas.

Įdomus! Kai kuriais atvejais talpinis skirstytuvas veiks nuolatinės srovės grandinėse, geras pavyzdys yra tokio sprendimo panaudojimas kompiuterių maitinimo šaltinių įvesties grandinėje.

Reaktyvumas naudojamas dėl to, kad eksploatacijos metu jie nesukuria tokio šilumos kiekio, kaip naudojant konstrukcijose aktyviąsias varžas (rezistorius)

Naudojimo schemoje pavyzdžiai

Yra daug grandinių, kuriose naudojami įtampos dalikliai. Todėl iš karto pateiksime kelis pavyzdžius.

Tarkime, projektuojame stiprintuvo pakopą ant tranzistoriaus, kuri veikia A klasėje. Remiantis jo veikimo principu, tranzistoriaus pagrindu turime nustatyti tokią poslinkio įtampą (U1), kad jo veikimo taškas būtų tiesiniame I - V charakteristikos segmente, o srovė per tranzistorių nėra perteklinis. Tarkime, kad turime užtikrinti 0,1 mA bazinę srovę, o U1 - 0,6 volto.

Tada turime apskaičiuoti daliklio pečių pasipriešinimą, o tai yra atvirkštinis skaičiavimas, palyginti su tuo, ką pateikėme aukščiau. Pirmiausia suraskite srovę per skirstytuvą. Kad apkrovos srovė neturėtų didelės įtakos jos pečių įtampai, srovę per daliklį nustatome eilės tvarka didesnę nei apkrovos srovė mūsų atveju, 1 mA. Tegul maitinimo šaltinis yra 12 voltų.

Tada bendra skirstytuvo varža yra lygi:

Rd = Upower / I = 12 / 0,001 = 12000 omų

R2 / R = U2 / U

Arba:

R2 / (R1 + R2) = U2 / Ugalia

10/20=3/6

20*3/6=60/6/10

R2 = (R1 + R2) * U1 / galia = 12 000 * 0,6 / 12 = 600

R1 = 12 000–600 = 11 400

Patikrinkime skaičiavimus:

U2 = U * R2 / (R1 + R2) = 12 * 600/12000 = 7200/12000 = 0,6 volto.

Atitinkamas viršutinis petys užges

U2 = U * R2 / (R1 + R2) = 12 * 11400/12000 = 136800/12000 = 11,4 voltų.

Tačiau tai dar ne visas skaičiavimas. Norint visiškai apskaičiuoti daliklį, būtina nustatyti rezistorių galią, kad jie neišdegtų. Esant 1 mA srovei, R1 bus išleistas maitinimas:

P1 = 11,4 * 0,001 = 0,0114 vatų

Ir ant R2:

P2 = 0,6 * 0,001 = 0,000006 vatai

Čia jis yra nereikšmingas, bet įsivaizduokite, kiek galios rezistoriams prireiktų, jei skirstytuvo srovė būtų 100 mA arba 1 A?

Pirmuoju atveju:

P1 = 11,4 * 0,1 = 1,14 vatų

P2 = 0,6 * 0,1 = 0,06 vatai

Antram atvejui:

P1 = 11,4 * 1 = 11,4 vatai

P2 = 0,6 * 1 = 0,6 vatai

Tai jau nemaži skaičiai elektronikai, įskaitant naudojimą stiprintuvuose. Tai neveiksminga, todėl šiuo metu naudojamos impulsinės grandinės, nors tęsiasi linijinės būti naudojamas mėgėjiškose konstrukcijose arba specialioje įrangoje su specialiomis reikalavimus.

Antrasis pavyzdys yra skirstytuvas Uref formavimui reguliuojamam zenerio diodui TL431. Jie naudojami daugumoje nebrangių mobiliųjų telefonų maitinimo šaltinių ir įkroviklių. Žemiau galite pamatyti prijungimo schemą ir skaičiavimo formules. Dviejų rezistorių pagalba čia sukuriamas taškas su 2,5 volto Uref.

Kitas pavyzdys – visų rūšių jutiklių prijungimas prie mikrovaldiklių. Panagrinėkime keletą schemų, kaip prijungti jutiklius prie populiaraus AVR mikrovaldiklio analoginio įvesties, kaip pavyzdį naudodami Arduino plokščių šeimą.

Matavimo prietaisai turi skirtingus matavimo diapazonus. Ši funkcija taip pat realizuojama naudojant rezistorių grupę.

Tačiau įtampos daliklių taikymo sritis tuo nesibaigia. Taip užgęsta papildomi voltai, kai srovė ribojama per LED, įtampa taip pat paskirstoma per lemputes girliandoje, taip pat galite maitinti mažos galios apkrovą.

Netiesiniai dalikliai

Minėjome, kad parametrinis stabilizatorius priklauso netiesiniams dalikliams. Paprasčiausia forma jis susideda iš rezistoriaus ir zenerio diodo. Zenerio diodui schematinis simbolis atrodo kaip įprastas puslaidininkinis diodas. Vienintelis skirtumas yra tai, kad katode yra papildoma funkcija.

Skaičiavimas pagrįstas zenerio diodo U stabilizavimu. Tada, jei turime 3,3 volto zenerio diodą, o U maitinimas yra 10 voltų, tada stabilizavimo srovė paimama iš duomenų lapo į zenerio diodą. Pavyzdžiui, tegul jis yra lygus 20 mA (0,02 A), o apkrovos srovė yra 10 mA (0,01 A).

Tada:

R = 12-3,3 / 0,02 + 0,01 = 8,7 / 0,03 = 290 omų

Išsiaiškinkime, kaip veikia toks stabilizatorius. Zenerio diodas yra įtrauktas į grandinę atvirkštiniu ryšiu, tai yra, jei U išėjimas yra mažesnis nei Ustabilizacija, srovė per jį neteka. Kai Upower pakyla iki Ustabilizacijos, įvyksta PN sandūros lavina arba tunelis ir per ją pradeda tekėti srovė, kuri vadinama stabilizavimo srove. Jį riboja rezistorius R1, kuris sumažina skirtumą tarp Uinput ir Ustabilization. Viršijus maksimalią stabilizavimo srovę, įvyksta terminis gedimas ir Zenerio diodas perdega.

Beje, kartais dioduose galite įdiegti stabilizatorių. Tada stabilizavimo įtampa bus lygi diodų į priekį kritimui arba diodo grandinės lašų sumai. Nustatykite srovę, atitinkančią diodų reitingą ir jūsų grandinės poreikius. Tačiau šis sprendimas naudojamas retai. Tačiau tokį diodų pagrindu veikiantį įrenginį geriau vadinti ribotuvu, o ne stabilizatoriumi. Ir tos pačios grandinės variantas kintamosios srovės grandinėms. Tai apribos kintamosios srovės signalo amplitudę iki 0,7 V kritimo į priekį.

Taigi mes išsiaiškinome, kas yra įtampos daliklis ir kam jis skirtas. Yra ir daugiau pavyzdžių, kai taikomas bet kuris iš nagrinėjamų grandinių variantų, net potenciometras essence yra daliklis su sklandžiu perdavimo koeficiento reguliavimu ir dažnai naudojamas kartu su konstanta rezistorius. Bet kokiu atveju veikimo principas, elementų parinkimas ir skaičiavimas išlieka nepakitęs.

Galiausiai rekomenduojame pažiūrėti vaizdo įrašą, kuriame atidžiau apžvelgiama, kaip šis elementas veikia ir iš ko jis susideda:

Susijusios medžiagos:

• Būdai sumažinti įtampą
• Kas yra aktyvioji, reaktyvioji ir tariama galia
• Kaip veikia įtampos relė?