Realizzazione di circuiti regolatori di tensione da 3,3 V, 5 V con diodi e transistor

In questo post impariamo a realizzare circuiti regolatori di tensione da 3,3 V, 5 V da fonti di tensione più elevata, come una sorgente da 12V o 24V senza circuiti integrati.

CI lineari

Normalmente si ottiene un abbassamento della tensione da una sorgente di tensione più elevata utilizzando un CI lineare come una serie 78XX regolatore di tensione IC o un convertitore buck.

Entrambe le opzioni di cui sopra possono essere opzioni costose e / o complesse per ottenere rapidamente una particolare tensione desiderata per una particolare applicazione.

Diodi Zener

Diodo Zener Diventano utili anche quando si tratta di ottenere una tensione inferiore da una sorgente più alta, tuttavia non è possibile ottenere una corrente sufficiente da una pinza di tensione del diodo zener. Ciò accade perché i diodi zener normalmente comportano un resistore di alto valore per proteggersi da correnti elevate, che limita il passaggio di corrente più elevata all'uscita a soli milliampere, che per lo più diventa insufficiente per un carico associato.

Un modo rapido e pulito per derivare un 3,3 V o Regolazione 5V o qualsiasi altro valore desiderato da una data sorgente di tensione più alta consiste nell'usare diodi in serie come mostrato nel diagramma seguente.

Utilizzo di diodi raddrizzatori per la caduta di tensione

Nel diagramma sopra possiamo vedere circa 10 diodi utilizzati per acquisire un'uscita 3V all'estremità estrema, mentre altri valori corrispondenti possono essere visti anche sotto forma di livelli 4.2v, 5v e 6V attraverso i diodi di caduta pertinenti.

Sappiamo che in genere un diodo raddrizzatore è caratterizzato da una caduta di circa 0,6 V su se stesso, il che significa che qualsiasi potenziale alimentato all'anodo di un diodo genererà un'uscita al suo catodo che sarebbe normalmente circa 0,6 V inferiore all'ingresso al suo anodo.

Approfittiamo della funzione di cui sopra per ottenere i potenziali di tensione inferiori indicati da una data alimentazione più alta.

Utilizzo del diodo 1N4007 per 1 Amp di corrente

Nel diagramma sono mostrati i diodi 1N4007 che potrebbero produrre non più di 100mA, sebbene i diodi 1N4007 siano classificati per gestire fino a 1amp, è necessario assicurarsi che i diodi non inizino a riscaldarsi, altrimenti ciò comporterebbe il passaggio di tensioni più elevate .

Poiché quando il diodo si riscalda, la caduta nominale inizia a ritirarsi verso lo zero, ecco perché non ci si dovrebbe aspettare più di un massimo di 100 mA dal progetto di cui sopra per prevenire il surriscaldamento e consentire una risposta ottimale dal progetto.

Per correnti più elevate si può optare per diodi con valore nominale più elevato come 1N5408 (0,5 amp max) o 6A4 (2 amp max) ecc.

Lo svantaggio del progetto di cui sopra è che non produce valori potenziali precisi in uscita e quindi potrebbe non essere adatto per applicazioni in cui possono essere necessari riferimenti di tensione personalizzati o per applicazioni in cui il parametro di carico potrebbe essere cruciale in termini di specifiche di tensione.

Per tali applicazioni la seguente configurazione potrebbe diventare molto desiderabile e utile:

Utilizzo di un inseguitore di emettitore BJT

Il diagramma sopra mostra un semplice file emettitore follower configurazione utilizzando un BJT e alcune resistenze.

L'idea è autoesplicativa, qui il potenziometro viene utilizzato per regolare l'uscita a qualsiasi livello desiderato da 3V o inferiore al massimo livello di ingresso alimentato, sebbene l'uscita massima disponibile sarebbe sempre inferiore a 0,6 V della tensione di ingresso applicata.

Il vantaggio di incorporare un file BJT per realizzare regolatori da 3,3 V o 5 V. è che consente di ottenere qualsiasi tensione desiderata utilizzando un numero minimo di componenti.

Consente inoltre di utilizzare carichi di corrente più elevati sulle uscite, inoltre la tensione di ingresso non ha limitazioni e può essere aumentata in base alla capacità di gestione del BJT e con alcune piccole modifiche ai valori della resistenza.

Nell'esempio fornito, è possibile vedere un ingresso da 12V a 24V, che può essere adattato a qualsiasi livello desiderato come 3.3V, 6V, 9V, 12V, 15V, 18V, 20V o qualsiasi altro valore intermedio semplicemente sfiorando il pomello del incluso potenziometro .