رگولاتور ولتاژ سری با زنر و ترانزیستور ان‌پی‌ان

[Tanha7]

سلام و تحیت
مدار زیر، مدار مشهور رگولاتور ولتاژ سری با زنر و ترانزیستور انپیان است:

آیا درست است که در این مدار اگر از ترانزیستور سیلیکن استفاده شود ولتاژ خروجی باید تقریباً برابر باشد با «ولتاژ زنر منهای 0.7 ولت (V_dz-0.7)»؟

[DAVID347]

باسلام و درود....
مدار بطور تقریبی تشکیل شده از،*
1. **ترانزیستور NPN** (مثلاً BC547 یا 2N2222)
- به عنوان عنصر کنترل جریان عمل میکند.
- بیس (Base) آن توسط دیود زنر کنترل میشود.
- کلکتور (Collector) به ورودی ولتاژ متصل است.
- امیتر (Emitter) خروجی ثابت را ارائه میدهد.

2. **دیود زنر**
- ولتاژ شکست معینی دارد (مثلاً 5.1V).
- ولتاژ بیس ترانزیستور را ثابت نگه میدارد.

3. **مقاومتهای محدودکننده جریان**
- مقاومت بین ورودی و بیس ترانزیستور (**R1**).
- مقاومت بین بیس و زمین (**R2** - اختیاری).

4. **خازن فیلتر** (اختیاری)
- برای کاهش نویز و بهبود پایداری ولتاژ خروجی.

---

،،،# **توضیحات مدار **
1... **دیود زنر** ولتاژ بیس ترانزیستور را روی مقدار **Vz** (ولتاژ زنر) ثابت نگه میدارد...

2... ولتاژ خروجی (**Vout**) تقریباً برابر است با:
\[
V_{out} = V_z - V_{be}
\]
که در آن:
- **Vz** = ولتاژ زنر (مثلاً 5.1V)
- **Vbe** = ولتاژ بیس-امیتر ترانزیستور (~0.7V برای سیلیکون)

→ مثلاً اگر **Vz = 5.1V**، آنگاه:
\[
V_{out} = 5.1V - 0.7V = 4.4V
\]

3... اگر ولتاژ ورودی (**Vin**) افزایش یابد، جریان بیشتری از زنر و بیس ترانزیستور عبور میکند، اما **Vout** ثابت میماند.
4... اگر بار متصل به خروجی جریان بیشتری بکشد، ترانزیستور جریان کلکتور-امیتر را افزایش میدهد تا ولتاژ خروجی ثابت بماند..

5..##..برای داشتن ولتاژ خروجی (**5 **) ولت زنر باید 5.6 ولت
باشد #

[Tanha7]

باسلام و درود....
مدار بطور تقریبی تشکیل شده از،*
1. **ترانزیستور NPN** (مثلاً BC547 یا 2N2222)
- به عنوان عنصر کنترل جریان عمل میکند.
- بیس (Base) آن توسط دیود زنر کنترل میشود.
- کلکتور (Collector) به ورودی ولتاژ متصل است.
- امیتر (Emitter) خروجی ثابت را ارائه میدهد.

2. **دیود زنر**
- ولتاژ شکست معینی دارد (مثلاً 5.1V).
- ولتاژ بیس ترانزیستور را ثابت نگه میدارد.

3. **مقاومتهای محدودکننده جریان**
- مقاومت بین ورودی و بیس ترانزیستور (**R1**).
- مقاومت بین بیس و زمین (**R2** - اختیاری).

4. **خازن فیلتر** (اختیاری)
- برای کاهش نویز و بهبود پایداری ولتاژ خروجی.

---

،،،# **توضیحات مدار **
1... **دیود زنر** ولتاژ بیس ترانزیستور را روی مقدار **Vz** (ولتاژ زنر) ثابت نگه میدارد...

2... ولتاژ خروجی (**Vout**) تقریباً برابر است با:
\[
V_{out} = V_z - V_{be}\]
که در آن:
- **Vz** = ولتاژ زنر (مثلاً 5.1V)
- **Vbe** = ولتاژ بیس-امیتر ترانزیستور (~0.7V برای سیلیکون)

→ مثلاً اگر **Vz = 5.1V**، آنگاه:
\[
V_{out} = 5.1V - 0.7V = 4.4V
\]

3... اگر ولتاژ ورودی (**Vin**) افزایش یابد، جریان بیشتری از زنر و بیس ترانزیستور عبور میکند، اما **Vout** ثابت میماند.
4... اگر بار متصل به خروجی جریان بیشتری بکشد، ترانزیستور جریان کلکتور-امیتر را افزایش میدهد تا ولتاژ خروجی ثابت بماند..

5..##..برای داشتن ولتاژ خروجی (**5 **) ولت زنر باید 5.6 ولت
باشد #

درود و تحیت
از مشارکت شما در این موضوع سپاسگزارم.
همانگونه که من عرض کردم و شما فرمودید، ولتاژ خروجی باید تقریباً ۰.۷ ولت کمتر از ولتاژ زنر باشد.
من این مدار را با زنر ۷.۵ ولت و ترانزیستور TIP41C، مقاومت ۱کیلو (در RS)، و ولتاژ ورودی ۱۲ ولت امتحان میکنم. ولتاژ خروجی به جای این که تقریباً ۶.۸ ولت باشد، ۷.۵ ولت است. ترانزیستور سالم است.

چرا ولتاژ خروجی تقریباً ۶.۸ ولت نیست؟

[DAVID347]

با سلام به شما ...
ایا در خروجی بار مصرف کننده قرار داده اید یاخیر؟
بار خروجی حدود ا کیلو قرار دهید .

[m.aziz]

سلام و تحیت
مدار زیر، مدار مشهور رگولاتور ولتاژ سری با زنر و ترانزیستور انپیان است:

آیا درست است که در این مدار اگر از ترانزیستور سیلیکن استفاده شود ولتاژ خروجی باید تقریباً برابر باشد با «ولتاژ زنر منهای 0.7 ولت (V_dz-0.7)»؟

سلام
هر ولتاژی به پایه بیس ترانزیستور BJT اعمال کنید طبق پارامتر VBE(ON) که در دیتاشیت اون ترانزیستور اومده مقداری در حدود 0.7V که همون ولتاژ تحریک برای راه اندازی دیودهای داخل ترانزیستورتون هست از ولتاژ کلکتور کم میشه و در امیتر تحویل میشه حالا شاید ترانزیستور BJT هم باشد که در آن این پارامتر کمتر یا بیشتر باشد اما در مجموع داستان همین است که عرض کردم.
اما این در صورتی است که شما ولتاژ با ثباتی به پایه بیس اعمال کرده باشید، دیود زنر در صورتی ولتاژ نسبتا درست و دقیق میدهد که آنرا با مقاومت مناسب و جریان راه اندازی صحیح به ولتاژ مورد نظر رسانده باشید که در آنصورت بازهم مقداری تلرانس دارد و در حد چند میلی ولت را در خروجی تلرانس خواهید داشت.

[Tanha7]

با سلام به شما ...
ایا در خروجی بار مصرف کننده قرار داده اید یاخیر؟
بار خروجی حدود ا کیلو قرار دهید .

بارهای مختلفی قرار میدادم و با هرکدام ولتاژ خروجی متفاوت میشد. ۱کیلو قرار دادم، ولتاژ خروجی شد ۶.۹۰ البته اندک اندک داشت افزایش مییافت.

اما مطلب مهم این است که اساساً هدف از رگولاتور ولتاژ، تثبیت ولتاژ صرفنظر از ولتاژ ورودی و نیز صرفنظر از تغییرات جریانکشی در خروجی است. بسیاری از بارها، مقاومت و جریانکشی متغیری دارند، مثلاً باتری.

چه مدار دیگری با ترانزیستور و زنر، یا با ترانزیستور و TL431(A) (هرچه سادهتر، بهتر) میتوان داشت که صرفنظر از ولتاژ ورودی و نیز صرفنظر از تغییرات جریانکشی در خروجی، بتواند ولتاژ خروجی را در عمل ثابت نگه دارد؟ (اگر با زنر و ترانزیستور میتوان، لطفاً در همین موضوع مطرح نمایید. اگر با TL431(A) و ترانزیستور میتوان، من موضوع دیگری ایجاد کنم و در آنجا مطرح نمایید.)

[Tanha7]

سلام
هر ولتاژی به پایه بیس ترانزیستور BJT اعمال کنید طبق پارامتر VBE(ON) که در دیتاشیت اون ترانزیستور اومده مقداری در حدود 0.7V که همون ولتاژ تحریک برای راه اندازی دیودهای داخل ترانزیستورتون هست از ولتاژ کلکتور کم میشه و در امیتر تحویل میشه حالا شاید ترانزیستور BJT هم باشد که در آن این پارامتر کمتر یا بیشتر باشد اما در مجموع داستان همین است که عرض کردم.
اما این در صورتی است که شما ولتاژ با ثباتی به پایه بیس اعمال کرده باشید، دیود زنر در صورتی ولتاژ نسبتا درست و دقیق میدهد که آنرا با مقاومت مناسب و جریان راه اندازی صحیح به ولتاژ مورد نظر رسانده باشید که در آنصورت بازهم مقداری تلرانس دارد و در حد چند میلی ولت را در خروجی تلرانس خواهید داشت.

درود
از مشارکت شما در این موضوع سپاسگزارم.
فرمودید «این در صورتی است که شما ولتاژ با ثباتی به پایه بیس اعمال کرده باشید، دیود زنر در صورتی ولتاژ نسبتا درست و دقیق میدهد که آنرا با مقاومت مناسب و جریان راه اندازی صحیح به ولتاژ مورد نظر رسانده باشید».

همانطور که در پست ۶ به دوستمان عرض کردم، هدف از رگولاتور ولتاژ، تثبیت ولتاژ صرفنظر از تغییرات ولتاژ ورودی (و نیز صرفنظر از تغییرات جریانکشی در خروجی) است. اگر منظور شما از اعمال ولتاژ باثبات به پایهی بیس این باشد که زنر، قرار است ولتاژ اعمالشده به بیس را باثبات کند، پرسشهای زیر مطرح میشود.

۱. رگوله نبودن ولتاژ ورودی باعث می شود هر مقاومتی در R3 بگذاریم باز هم جریانی که به زنر میرسد متغیر باشد، و نتیجه این میشود که ولتاژ زنر تغییر میکند و در نتیجه ولتاژی که به بیس ترانزیستور اعمال میشود تغییر میکند و در نتیجه باثبات نیست و در نتیجه ولتاژ خروجی باثبات نخواهد بود.

آیا مقدار مناسب R3 میتواند مشکل تسلسل فوق را حل کند؟

۲. فرمودید «چند میلی ولت را در خروجی تلرانس خواهید داشت». آیا میتوان با مقدار مناسب RS، به تلرانس خروجی کمتر از ۱۰ میلیولت رسید؟

۳. اگر حتا با مقدار مناسب RS نمیتوان به تلرانس خروجی کمتر از ۱۰ میلیولت رسید، چه مدار دیگری با ترانزیستور و زنر، یا با ترانزیستور و TL431(A) (هرچه سادهتر، بهتر) میتوان داشت که صرفنظر از ولتاژ ورودی و نیز صرفنظر از تغییرات جریانکشی در خروجی، بتواند ولتاژ خروجی را زیر تلرانس کمتر از ۱۰ میلیولت ثابت نگه دارد؟ (اگر با زنر و ترانزیستور میتوان، لطفاً در همین موضوع مطرح نمایید. اگر با TL431(A) و ترانزیستور میتوان، من موضوع دیگری ایجاد کنم و در آنجا مطرح نمایید.)

[m.aziz]

درود
از مشارکت شما در این موضوع سپاسگزارم.
فرمودید «این در صورتی است که شما ولتاژ با ثباتی به پایه بیس اعمال کرده باشید، دیود زنر در صورتی ولتاژ نسبتا درست و دقیق میدهد که آنرا با مقاومت مناسب و جریان راه اندازی صحیح به ولتاژ مورد نظر رسانده باشید».

همانطور که در پست ۶ به دوستمان عرض کردم، هدف از رگولاتور ولتاژ، تثبیت ولتاژ صرفنظر از تغییرات ولتاژ ورودی (و نیز صرفنظر از تغییرات جریانکشی در خروجی) است. اگر منظور شما از اعمال ولتاژ باثبات به پایهی بیس این باشد که زنر، قرار است ولتاژ اعمالشده به بیس را باثبات کند، پرسشهای زیر مطرح میشود.

۱. رگوله نبودن ولتاژ ورودی باعث می شود هر مقاومتی در R3 بگذاریم باز هم جریانی که به زنر میرسد متغیر باشد، و نتیجه این میشود که ولتاژ زنر تغییر میکند و در نتیجه ولتاژی که به بیس ترانزیستور اعمال میشود تغییر میکند و در نتیجه باثبات نیست و در نتیجه ولتاژ خروجی باثبات نخواهد بود.

آیا مقدار مناسب R3 میتواند مشکل تسلسل فوق را حل کند؟

۲. فرمودید «چند میلی ولت را در خروجی تلرانس خواهید داشت». آیا میتوان با مقدار مناسب RS، به تلرانس خروجی کمتر از ۱۰ میلیولت رسید؟

۳. اگر حتا با مقدار مناسب RS نمیتوان به تلرانس خروجی کمتر از ۱۰ میلیولت رسید، چه مدار دیگری با ترانزیستور و زنر، یا با ترانزیستور و TL431(A) (هرچه سادهتر، بهتر) میتوان داشت که صرفنظر از ولتاژ ورودی و نیز صرفنظر از تغییرات جریانکشی در خروجی، بتواند ولتاژ خروجی را زیر تلرانس کمتر از ۱۰ میلیولت ثابت نگه دارد؟ (اگر با زنر و ترانزیستور میتوان، لطفاً در همین موضوع مطرح نمایید. اگر با TL431(A) و ترانزیستور میتوان، من موضوع دیگری ایجاد کنم و در آنجا مطرح نمایید.)

سلام
دقتی که شما میخواهید از زنر و bjt ساخته نیست بروید سراغ آیسی های ولتاژ رفرنس مثل همون TL بهمراه ماسفت بجای bjt یا یک ولت خروجی مدار رو بیارید یالا بدید به رگولاتور LDO تا ولتاژ صاف بهتون بده

[Tanha7]

سلام...

درود
در چنین مداری، فرمولی هست برای محاسبهی «حداکثر جریان کلکتور (IC_MAX)»:
IC_MAX=V_S-0.7 ÷ R_SₓBETA
(V_S: ولتاژ تغذیه، R_S: مقاومت بیس).
بر اساس این فرمول، هرقدر مقاومت بیس را کم کنیم، حداکثرِ جریان کلکتور (IC_MAX) افزایش مییابد.

اکنون یک پرسش:
اگر مدار به شکل زیر باشد، و ولتاژ تغذیه ۱۶ ولت باشد،

1. جریانی که R1 از حداکثر جریان کلکتور (IC_MAX) کم میکند، چگونه محاسبه میشود؟
2. آیا در مدار زیر، R_S، مجموع R1 و R_S است؟

[m.aziz]

درود
در چنین مداری، فرمولی هست برای محاسبهی «حداکثر جریان کلکتور (IC_MAX)»:
IC_MAX=V_S-0.7 ÷ R_SₓBETA
(V_S: ولتاژ تغذیه، R_S: مقاومت بیس).
بر اساس این فرمول، هرقدر مقاومت بیس را کم کنیم، حداکثرِ جریان کلکتور (IC_MAX) افزایش مییابد.

اکنون یک پرسش:
اگر مدار به شکل زیر باشد، و ولتاژ تغذیه ۱۶ ولت باشد،


1. جریانی که R1 از حداکثر جریان کلکتور (IC_MAX) کم میکند، چگونه محاسبه میشود؟
2. آیا در مدار زیر، R_S، مجموع R1 و R_S است؟

R1 در حکم یک مقاومت LED هستش با این تفاوت که دیود شما 0.7V میخواد برا راه اندازی محاسبه جریان اون دیود که از R1 میگذره عین محاسبه یک LED هستش کار سختی نیست!
در گام بعد باید جریان زنر رو که با RS سری و راه اندازی شده حساب کنی که اونم تا دلت بخواد تو سایتها در موردش به فارسی مطلب هست و عین همون LED کار سختی نیست تو این مدار.
در گام آخر بعد از بدست آوردن جریان زنر از طریق فرمول IC = hfe x Ib جریان کلکتور رو محاسبه کن!
حالا بیا جریان کلکتور رو از جریانی که برای دیود همون اول حساب کردی کم کن تا بفهمی چقدر کم میکنه ازش.