Čo je to delič napätia a na čo sa používa
definícia
Delič napätia je zariadenie alebo zariadenie, ktoré znižuje hladinu výstupného napätia vzhľadom na vstup v pomere k koeficientu prenosu (vždy bude pod nulou). Získal toto meno, pretože predstavuje dve alebo viac častí reťazca spojených so sériou.
Sú lineárne a nelineárne. V tomto prípade ide o aktívny alebo reaktívny odpor, pri ktorom je koeficient priepustnosti určený pomerom Ohmov zákon, Medzi výrazné nelineárne deliče patria parametrické stabilizátory napätia. Pozrime sa, ako je toto zariadenie usporiadané a prečo je to potrebné.
Druhy a princíp činnosti
Okamžite stojí za zmienku, že princíp činnosti deliča napätia je vo všeobecnosti rovnaký, ale závisí od prvkov, z ktorých pozostáva. Existujú tri hlavné typy lineárnych obvodov:
- odporová;
- kapacitný;
- induktívne.
Najbežnejší delič rezistorov kvôli jeho jednoduchosti a ľahkosti výpočtu. Na svojom príklade zvážte základné informácie o tomto zariadení.
Každý delič napätia má Uinput a Uoutput, ak pozostáva z dvoch rezistoryak existujú tri odpory, potom budú existovať dve výstupné napätia atď. Môžete vykonať ľubovoľný počet etáp rozdelenia.
Uinput sa rovná napájaciemu napätiu, Uoutput závisí od pomeru odporov v ramenách deliča. Ak vezmeme do úvahy obvod s dvoma odpormi, potom horné, alebo ako sa to tiež nazýva, kaliace rameno bude R1. Dolné alebo výstupné rameno bude R2.
Predpokladajme, že máme napájanie 10 V, odpor R1 je 85 Ohmov a odpor R2 je 15 Ohmov. Potreba výpočtu Uoutput.
potom:
U = I * R
Keďže sú zapojené do série, potom:
U1 = I * R1
U2 = I * R2
Potom, ak pridáte výrazy:
U1 + U2 = I (R1 + R2)
Ak odtiaľto vyjadríme aktuálny prúd, dostaneme:
Nahradením predchádzajúceho výrazu máme nasledujúci vzorec:
Vypočítajme pre náš príklad:
Delič napätia sa môže vykonávať pri reaktanciách:
- na internete kondenzátory (Kapacitné);
- na induktory (induktívne).
Výpočty budú potom podobné, ale odpor sa vypočíta pomocou nasledujúcich vzorcov.
Pre kondenzátory:
Pre indukčnosť:
Znakom a rozdielom týchto typov deličov je to, že odporový delič sa dá použiť v obvodoch striedavého a jednosmerného prúdu a kapacitný a indukčný iba v obvodoch striedavého prúdu, pretože iba vtedy bude ich reaktancia.
Zaujímavé! AT V niektorých prípadoch bude kapacitný delič fungovať v obvodoch jednosmerného prúdu, dobrým príkladom je použitie takéhoto riešenia vo vstupnom obvode napájacích zdrojov počítača.
Použitie reaktancie je spôsobené skutočnosťou, že počas ich činnosti sa neuvoľňuje toľko tepla, ako pri použití aktívnych odporov (rezistorov) v štruktúrach.
Príklady použitia v obvode
Existuje veľa schém, kde sa používajú deliče napätia. Preto uvedieme niekoľko príkladov naraz.
Predpokladajme, že navrhneme zosilňovač na tranzistore, ktorý pracuje v triede A. Na základe jeho fungujúceho princípu musíme nastaviť predpätie napätia (U1) na základe tranzistora tak, aby jeho prevádzkový bod bol na lineárnom segmente I - V charakteristiky, aby prúd prechádzal tranzistorom. nebol neprimeraný. Predpokladajme, že musíme poskytnúť základný prúd 0,1 mA pri U1 0,6 voltu.
Potom musíme vypočítať odpor v pleciach deliča a toto je inverzný výpočet vzhľadom na to, čo sme uviedli vyššie. Najprv nájdu prúd prostredníctvom oddeľovača. Aby záťažový prúd nemal veľký vplyv na napätie na jeho pleciach, nastavili sme prúd cez delič na rádovo vyššiu hodnotu ako záťažový prúd v našom prípade 1 mA. Napájací zdroj nechajte 12 voltov.
Potom je celkový odpor deliča:
Rd = dodávka U / I = 12 / 0,001 = 12000 Ohmov
R2 / R = U2 / U
alebo:
R2 / (R1 + R2) = výkon U2 / U
10/20=3/6
20*3/6=60/6/10
R2 = (R1 + R2) * U1 / U výkon = 12000 x 0,6 / 12 = 600
R1 = 12000 - 600 = 11400
Skontrolujte výpočty:
U2 = U * R2 / (R1 + R2) = 12 * 600/12000 = 7200/12000 = 0,6 V.
Zodpovedajúce horné rameno zhasne
U2 = U * R2 / (R1 + R2) = 12 * 11400/12000 = 136800/12000 = 11,4 voltov.
Toto však nie je celý výpočet. Pre úplný výpočet deliča je potrebné určiť výkon rezistorov tak, aby nevyhoreli. Pri prúde 1 mA bude R1 priradený výkon:
P1 = 11,4 * 0,001 = 0,0111 wattov
A na R2:
P2 = 0,6 * 0,001 = 0,000006 wattov
Je to zanedbateľné, ale predstavte si, aký druh energie by potreboval odpory, ak by bol deličový prúd 100 mA alebo 1 A?
V prvom prípade:
P1 = 11,4 * 0,1 = 1,14 wattu
P2 = 0,6 * 0,1 = 0,06 wattu
V druhom prípade:
P1 = 11,4 * 1 = 11,4 wattov
P2 = 0,6 * 1 = 0,6 wattu
To je už značné množstvo údajov pre elektroniku, a to aj pre použitie v zosilňovačoch. Toto nie je efektívne, preto sa v súčasnosti používajú impulzné obvody, aj keď lineárne obvody sa naďalej používajú buď v amatérskych stavbách alebo v špecifických zariadeniach so špeciálnymi požiadavkami.
Druhým príkladom je delič na vytvorenie U-referencie pre nastaviteľnú zenerovu diódu TL431. Používajú sa vo väčšine lacných zdrojov a nabíjačiek pre mobilné telefóny. Schéma pripojenia a výpočtové vzorce, ktoré vidíte nižšie. Pomocou dvoch odporov sa tu vytvorí bod s referenčným napätím 2,5 V.
Ďalším príkladom je pripojenie všetkých druhov snímačov k mikrokontrolérom. Zoberme si niekoľko schém na pripojenie snímačov k analógovému vstupu populárneho mikrokontroléra AVR, pričom ako príklad uvedieme rady dosiek Arduino.
Meracie prístroje majú rôzne meracie limity. Takáto funkcia sa tiež realizuje pomocou skupiny rezistorov.
To však nekončí rozsahom deličov napätia. Týmto spôsobom sa extra napätie zhasne, keď je prúd obmedzený pomocou LED, rozdelí sa tiež napätie žiaroviek vo veniec a môžete tiež napájať nízkoenergetickú záťaž.
Nelineárne deliče
Spomenuli sme, že nelineárne deliče obsahujú parametrický stabilizátor. Vo svojej najjednoduchšej podobe pozostáva z odporu a zenerovej diódy. Zenerova dióda v obvode je podobná konvenčnej polovodičovej dióde. Jediným rozdielom je prítomnosť ďalšieho prvku na katóde.
Výpočet je založený na stabilizácii Zenerovej diódy. Ak potom máme zenerovu diódu 3,3 V a napájanie je 10 V, potom sa stabilizačný prúd prevezme z údajového listu do zenerovej diódy. Napríklad, nech sa rovná 20 mA (0,02 A) a záťažovému prúdu 10 mA (0,01 A).
potom:
R = 12-3,3 / 0,02 + 0,01 = 8,7 / 0,03 = 290 ohmov
Pozrime sa, ako taký stabilizátor funguje. Zenerova dióda je zapojená do obvodu v spätnom spojení, to znamená, že ak je Uoutput menšia ako Ustabilizácia, prúd cez ňu neprúdi. Keď sa prívod U zvýši na stabilizáciu U, dôjde k poruche lavínovej alebo tunelovej spojky PN a prúdi cez ňu prúd, ktorý sa nazýva stabilizačný prúd. Je obmedzený odporom R1, na ktorom je potlačený rozdiel medzi vstupom U a stabilizáciou U. Ak je prekročený maximálny stabilizačný prúd, dôjde k tepelnému rozkladu a zenerova dióda zhorí.
Mimochodom, niekedy môžete implementovať stabilizátor na diódy. Stabilizačné napätie sa potom bude rovnať priamemu poklesu diód alebo súčtu poklesov v diódovom obvode. Nastavíte prúd tak, aby vyhovoval menovitej hodnote diód a potrebám vášho obvodu. Takéto riešenie sa však používa zriedka. Ale také zariadenie na diódy sa lepšie nazýva obmedzovač, nie stabilizátor. A variant rovnakého obvodu pre striedavé obvody. Takže obmedzujete amplitúdu premenného signálu na úrovni priameho poklesu - 0,7 V.
Tak sme zistili, čo je tento delič napätia a prečo je to potrebné. Príklady, v ktorých sa používa ktorýkoľvek z variantov uvažovaných obvodov, môžu byť uvedené ešte viac, dokonca aj potenciometer je v podstate delič s nekonečne nastaviteľným koeficientom prenosu a často sa používa v spojení s konštantným odporom. V každom prípade zostáva zásada konania, výberu a výpočtu prvkov nezmenená.
Na záver odporúčame pozerať video, na ktorom podrobnejšie preskúmame, ako tento prvok funguje a z čoho pozostáva:
Súvisiace materiály:
Načítava...
