מהו מחלק מתח ולמה הוא משמש
הגדרה
מחלק מתח הוא מכשיר או התקן שמוריד את רמת מתח היציאה ביחס לכניסה, ביחס למקדם ההולכה (זה תמיד יהיה מתחת לאפס). הוא קיבל את השם הזה מכיוון שהוא מייצג שני חלקים או יותר קשורים לסדרות בשרשרת.
הם לינאריים ולא לינאריים. במקרה זה, הראשונים הם התנגדות פעילה או תגובתית, בה מקדם ההולכה נקבע על ידי היחס של חוק אוהם. מחולקים לא ליניאריים מודגשים כוללים מייצבי מתח פרמטריים. בואו נראה כיצד המכשיר הזה מסודר ומדוע הוא נחוץ.
סוגים ועקרון הפעולה
ראוי מייד לציין כי עקרון הפעולה של מחיצת המתח הוא בדרך כלל זהה, אך תלוי באלמנטים שהוא מורכב מהם. ישנם שלושה סוגים עיקריים של מעגלים לינאריים:
- התנגדות;
- קיבולי;
- אינדוקטיבי.
המחלק הנפוץ ביותר בנגדים, בגלל הפשטות וקלות החישוב שלו. בדוגמה שלו, ושקול את המידע הבסיסי אודות מכשיר זה.
לכל מפיץ מתח יש Uputput ו- Uoutput אם הוא מורכב משניים נגדיםאם יש שלושה נגדים, יהיו שני מתחי יציאה וכן הלאה. אתה יכול לבצע כל מספר שלבי חלוקה.
קלט הפלט שווה למתח האספקה, תפוקת הקלט תלויה ביחס הנגדים בזרועות המחלק. אם ניקח בחשבון את המעגל עם שני נגדים, אז העליונה, או כפי שהוא נקרא, זרוע מרווה תהיה R1. הזרוע התחתונה או היציאה תהיה R2.
נניח שיש לנו ספק כוח של 10 וולט, ההתנגדות R1 היא 85 אוהם, וההתנגדות R2 היא 15 אוהם. צריך לחשב תפוקה.
ואז:
U = I * R
מכיוון שהם מחוברים בסדרות, אז:
U1 = I * R1
U2 = I * R2
ואז אם תוסיף את הביטויים:
U1 + U2 = I (R1 + R2)
אם אנו מבטאים את הזרם מכאן, אנו מקבלים:
להחליף את הביטוי הקודם, יש לנו את הנוסחה הבאה:
בואו נחשב לדוגמה שלנו:
מחולל המתח יכול להתבצע על ריאגנטים:
- ב קבלים (קיבולי);
- על משרנים (אינדוקטיביים).
אז החישובים יהיו דומים, אך ההתנגדות מחושבת באמצעות הנוסחאות שלהלן.
קבלים:
להשראות:
המוזרות וההבדל בין חוצצים מסוג זה הוא שניתן להשתמש במחלק ההתנגדות במעגלי זרם חילופין וזרם ישר, וקיבוליות ומשרדים רק במעגלי זרם חילופין, מכיוון שרק אז תגובתם.
מעניין! בתוך במקרים מסוימים, מחלק קיבולי יעבוד במעגלי DC, דוגמא טובה לכך היא השימוש בפתרון כזה במעגל הקלט של ספקי כוח ממוחשבים.
השימוש בתגובה נובע מהעובדה שבמהלך פעולתם, לא כל כך משתחרר חום כמו בעת שימוש בהתנגדות פעילה (נגדים) במבנים.
דוגמאות לשימוש במעגל
ישנן סכמות רבות בהן משתמשים במפרידי מתח. לכן, ניתן כמה דוגמאות בבת אחת.
נניח שאנו מתכננים שלב מגבר על טרנזיסטור הפועל בכיתה A. על בסיס עיקרון ההפעלה שלו, עלינו להגדיר את מתח ההטיה (U1) על בסיס הטרנזיסטור כך שנקודת הפעולה שלו תהיה על הקטע הליניארי של המאפיין I-V, כך שהזרם דרך הטרנזיסטור. לא היה מוגזם. נניח שאנחנו צריכים לספק זרם בסיס של 0.1 mA ב- U1 של 0.6 וולט.
אז עלינו לחשב את ההתנגדות בכתפי המחלק, וזה החישוב ההפוך ביחס למה שנתנו לעיל. ראשית, הם מוצאים את הזרם דרך המחלק. כך שזרם העומס לא ישפיע מאוד על המתח על כתפיו, אנו מכוונים את הזרם דרך המחלק לסדר גודל העולה על זרם העומס במקרה שלנו 1 mA. אספקת החשמל תניחה להיות 12 וולט.
ואז ההתנגדות המוחלטת של המחלק היא:
Rd = אספקת U / I = 12 / 0.001 = 12000 אוהם
R2 / R = U2 / U
או:
R2 / (R1 + R2) = כוח U2 / U
10/20=3/6
20*3/6=60/6/10
R2 = (R1 + R2) * כוח U1 / U = 12000 * 0.6 / 12 = 600
R1 = 12000-600 = 11400
בדוק את החישובים:
U2 = U * R2 / (R1 + R2) = 12 * 600/12000 = 7200/12000 = 0.6 וולט.
הכתף העליונה המתאימה תכבה
U2 = U * R2 / (R1 + R2) = 12 * 11400/12000 = 136800/12000 = 11.4 וולט.
אבל זה לא כל החישוב. לצורך חישוב מלא של המחלק, יש צורך לקבוע את כוח הנגדים כך שלא יישרפו. בזרם של 1 mA, כוח יוקצה ל- R1:
P1 = 11.4 * 0.001 = 0.0114 וואט
וב- R2:
P2 = 0.6 * 0.001 = 0.000006 וואט
כאן זה זניח, אבל תארו לעצמכם איזה סוג כוח היה זקוק לנגדים אם זרם המחיצה היה 100 mA או 1 A?
במקרה הראשון:
P1 = 11.4 * 0.1 = 1.14 וואט
P2 = 0.6 * 0.1 = 0.06 וואט
במקרה השני:
P1 = 11.4 * 1 = 11.4 וואט
P2 = 0.6 * 1 = 0.6 וואט
זה כבר נתונים לא מבוטלים של מוצרי אלקטרוניקה, כולל לשימוש במגברים. זה לא יעיל, לפיכך משתמשים כיום במעגלים פועמים, אם כי מעגלים לינאריים ממשיכים לשמש גם בבניית חובבים או בציוד ספציפי עם דרישות מיוחדות.
הדוגמה השנייה היא מחלק ליצירת הפניה ל- U עבור דיודה זנר המתכווננת TL431. הם משמשים ספקי כוח זולים ביותר ומטענים לטלפונים ניידים. תרשים החיבור ונוסחאות החישוב שתראה בהמשך. בעזרת שני נגדים נוצרת כאן נקודה עם הפניה ל- U של 2.5 וולט.
דוגמא נוספת היא חיבור כל מיני חיישנים למיקרו-בקרים. בואו ונבחן כמה סכמות לחיבור חיישנים לכניסה האנלוגית של בקר המיקרו AVR הפופולרי, ומשתמשים במשפחת לוח הארדואינו כדוגמה.
למכשירי מדידה מגבלות מדידה שונות. פונקציה כזו מתממשת גם באמצעות קבוצת נגדים.
אבל זה לא מסיים את היקף מחלקי המתח. באופן זה כיבוי וולטים נוספים כאשר הזרם מוגבל דרך הנורית, מפוזרים גם מתח הנורות בגרלנד, ואפשר גם להעביר עומס בהספק נמוך.
חוצצים לא לינאריים
הזכרנו שמחלקים לא לינאריים כוללים מייצב פרמטרי. בצורתו הפשוטה ביותר, הוא מורכב מנגד ומדיודה זנר. דיודה זנר במעגל דומה לדיודה מוליכים למחצה קונבנציונלית. ההבדל היחיד הוא נוכחות של תכונה נוספת בקתודה.
החישוב מבוסס על ייצוב של דיודת זנר. אז אם יש לנו דיודה זנר של 3.3 וולט, ואספקת החשמל היא 10 וולט, אז זרם הייצוב נלקח מגליון הנתונים לדיודה זנר. לדוגמה, תן לזה להיות שווה ל 20 mA (0.02 A), וזרם העומס 10 mA (0.01 A).
ואז:
R = 12-3.3 / 0.02 + 0.01 = 8.7 / 0.03 = 290 אוהם
בואו נראה איך מייצב כזה עובד. דיודת הזנר כלולה במעגל בחיבור ההפוך, כלומר אם יציאת ה- Uout נמוכה מהיציבות, הזרם אינו זורם דרכו. כאשר אספקת U עולה לייצוב U, מתרחשת מפולת מפולת או מנהרה של צומת ה- PN וזרם, הנקרא זרם הייצוב, זורם דרכו. זה מוגבל על ידי הנגד R1, עליו מודחק ההבדל בין כניסת U לייצוב U. אם חורג מזרם הייצוב המרבי, מתרחשת התמוטטות תרמית ודיודת הזנר שורפת.
אגב, לפעמים אתה יכול ליישם מייצב על דיודות. לאחר מכן מתח הייצוב יהיה שווה לירידה הישירה של הדיודות או לסכום הטיפות במעגל הדיודה. אתה מגדיר את הזרם המתאים לערך הנקוב של הדיודות ולצרכי המעגל שלך. עם זאת, פיתרון כזה משמש לעיתים נדירות ביותר. אבל מכשיר כזה על דיודות נקרא עדיף מגביל, ולא מייצב. וגם גרסה של אותו מעגל עבור מעגלי AC. אז אתה מגביל את משרעת האות המשתנה ברמה של ירידה ישירה - 0.7 וולט.
אז גילינו מה זה מחיצת המתח הזה ומדוע הוא נחוץ. ישנן דוגמאות עוד יותר בהן משתמשים בכל אחד מגרסאות המעגלים הנחשבים, אפילו פוטנציומטר הוא למעשה מחלק עם מקדם הילוכים משתנה לאין שיעור, ולעיתים קרובות הוא משמש בשילוב עם נגדי קבוע. בכל מקרה, עקרון הפעולה, הבחירה וחישוב האלמנטים נותר ללא שינוי.
בסופו של דבר אנו ממליצים לצפות בסרטון וידאו בו אנו בוחנים ביתר פירוט כיצד פועל אלמנט זה וממה הוא מורכב:
חומרים קשורים:
טוען ...
