Увеличение тока регулятора напряжения

Я получаю следующее уравнение для вычисления$R_1$:

$$R_1=\frac{V_T\cdot \operatorname{ln}\left(\frac{I_C}{I_{SAT}}\right)+ \frac{I_C\cdot R_2}{\beta}}{I_L - I_C}$$

Что, учитывая:$V_T=26\:\textrm{mV}$(комнатная температура), значение модели, которое я нашел$I_{SAT}=65\:\textrm{fA}$, твой$\beta=50$,$I_C=3\:\textrm{A}$,$R_2=10\:\Omega$, и$I_L=6\:\textrm{A}$, Я получил$R_1\approx 473\:\textrm{m}\Omega$. Ближайшее стандартное значение будет$470\:\textrm{m}\Omega$, что приводит к:

$$I_L=\frac{\beta\cdot V_T}{\beta\cdot R_1 + R_2}\cdot\operatorname{LambertW}\left(\frac{I_{SAT}}{\left(\frac{\beta\cdot V_T}{\beta\cdot R_1 + R_2}\right)}\cdot e^{I_L\cdot\frac{R_1}{V_T}}\right)\approx 2.988\:\textrm{A}$$

(Если вас интересует, что такое функция LambertW [как она определяется] и вы видите полностью проработанный пример того, как применять ее для решения подобных задач, см.: Дифференциальные и многокаскадные усилители (BJT) . )

Что может быть достаточно близко.

Я уверен, что вы можете вычислить рассеиваемую мощность для компонентов отсюда.

Просто чтобы сделать это более полным, используя приведенные выше значения и$R_1=470\:\textrm{m}\Omega$, я получаю ток коллектора для байпасного BJT:

$$\begin{array}{l|c|c|c} _\beta\quad ^{I_{SAT}:} & 30\times 10^{-15}\:\textrm{A} & 65\times 10^{-15}\:\textrm{A} & 100\times 10^{-15}\:\textrm{A}\\\hline 40 & 2.76\:\textrm{A} & 2.78\:\textrm{A} & 2.80\:\textrm{A}\\50 & 2.96\:\textrm{A} & 2.99\:\textrm{A} & 3.00\:\textrm{A}\\60 & 3.11\:\textrm{A} & 3.14\:\textrm{A} & 3.16\:\textrm{A} & \\ 80 & 3.33\:\textrm{A} & 3.36\:\textrm{A} & 3.38\:\textrm{A} \end{array}$$

Как видите, существенно$\beta$вариации, вероятно, оказывают наибольшее влияние на текущий обмен. Наверное, это не удивительный результат. Но вариации на$V_{BE}$из-за изменений тока насыщения,$I_{SAT}$имеют гораздо меньшее значение (когда комнатная температура поддерживается постоянной).

---

Ничто из вышеперечисленного не относится к колебаниям температуры, так как BJT нагревается под нагрузкой. Вам нужно будет изучить уравнения с вариациями в$V_T$. Я ожидаю, что проблема температуры будет важным фактором. Таким образом, вы можете захотеть выяснить ожидаемое повышение температуры в вашем BJT на основе значения для$I_L$,$V_{CE}$падение и базовый ток и$V_{BE}$падение вместе с тепловым сопротивлением, которое вы ожидаете, чтобы определить эту температуру. Получив эту оценку, подставьте ее в приведенные выше уравнения и посмотрите, что получится. Имейте в виду, что оба$V_T$а также$I_{SAT}$являются функциями температуры, и что последняя доминирует над другой и подавляет ее, так что можно ожидать сдвиг в$V_{BE}$около$-2\:\frac{\textrm{mV}}{^\circ C}$к$-2.4\:\frac{\textrm{mV}}{^\circ C}$.

Мне было достаточно интересно проверить тепловые детали. Таким образом, вычислялись разности токов насыщения (оно идет в степени 3).$45\:^\circ\textrm{C}$повышение над окружающей средой сместит$V_T$до$29.6\:\textrm{mV}$но это также сместится$I_{SAT}$от$65\:\textrm{fA}$до$150\:\textrm{fA}$. Следовательно, ток коллектора в байпасном БЮТ идет примерно от$3\:\textrm{A}$до$2.9\:\textrm{A}$, вместо. Я думаю, это дает приблизительное представление о том, чего ожидать от изменений температуры.

Изменение, которое вы рассматриваете, похоже, удваивает количество частей в вашей схеме. Эти новые детали тоже будут нагреваться, поэтому установка их на вашу плату невозможна для долговременной надежности, они могут быть сделаны с приличными радиаторами.

Если вам действительно не нужно сохранять свой стабилизатор 78xx, я настоятельно рекомендую вам изменить его конструкцию на линейный стабилизатор с большим током или, что предпочтительнее, на импульсный стабилизатор.

Таким образом, у вас будет один выходной каскад, а не схема полутранзисторного полурегулятора, которую вы рассматривали. И этот единственный выходной каскад будет иметь все преимущества защиты выбранного вами регулятора: короткое замыкание, пониженное/повышенное напряжение, перегрев и т. д.

Если вы хотите действительно упростить вещи, но потратить больше, вы можете использовать «кирпич» DC-DC: предварительно собранный модуль с радиатором.

Это типичная схема, которую вы можете найти в таблице данных. Ключ должен выбрать резистор, чтобы установить максимальный ток через регулятор.

Регулятор также может быть apch mosfet - более надежный по сравнению с поломкой 2bday. Но менее эффективен.

Если вы можете допустить некоторые колебания выходного напряжения, здесь также можно использовать карлик npn или n-ch. Дешевле, лучше справляется с большим током и рассеиваемой мощностью. Не так хорошо известен и широко используется.

При таком токе вам следует серьезно подумать о том, чтобы вообще отказаться от линейного регулятора и использовать понижающий переключатель.

Для процессора 7805 требуется запас по крайней мере 2,5 В, а дополнительный транзистор добавляет еще немного. В итоге входное напряжение будет как минимум на 3 В выше выходного. Это означает, что ваш ток 6 А означает, что минимум около 20 Вт будет рассеиваться в виде тепла при полной нагрузке. Ой! И это при минимальном входном напряжении. Поскольку это не регулируется, его среднее значение неизбежно будет выше этого значения.

Понижающий переключатель будет дешевле и меньше, чем все, что потребуется для избавления от 10 ватт тепла.