Речь пойдет именно об использовании биполярного транзистора в качестве стабилитрона, а не создании блока питания на базе исключительно транзисторов.
Введение для начинающих:
Простейший источник опорного напряжения можно создать на стабилитроне. В прямом направлении стабилитрон работает как обычный диод, а вот при обратном включении:
наступает пробой и ток через стабилитрон резко возрастает. В режиме пробоя напряжение на стабилитроне поддерживается с заданной точностью в широком диапазоне обратных токов.
Для того, чтобы стабилитрон мог нормально "стабилитронировать", через него должен протекать ток определенной величины (ток стабилизации). Узнать его можно из документации производителя.
Например для стабилитрона BZV55C5V1 при прохождении через него тока 5mA, напряжение стабилизации составит 5.1В.
Нюансы работы стабилитронов были хорошо описаны на канале "Разумный мир" в этой статье:
Занимать копипастой чужого, хорошо изложенного и структурированного материала лично для себя не вижу ни какого смысла.
Можно ли от этой схемы питать какую-либо нагрузку?
Можно - но нужно понимать, что если нагрузка будет отнимать у стабилитрона слишком большой ток - эффект стабилизации напряжения пропадет.
Поэтому, чтобы напряжение на нагрузке не "проседало", сопротивление резистора R1 подбирают таким образом, чтобы тока хватало и стабилитрону и нагрузке (R2).
Главные минусы схемы:
Если нагрузку отключить энергопотребление не изменяется.
Запитать что-то, что потребляет большие токи уже не получится, так как мощная нагрузка будет оказывать сильное влияние на ток проходящий через стабилитрон, а следовательно и стабильность выходного напряжения.
Решение проблемы:
Чтобы не отбирать у стабилитрона слишком большой ток применяют транзистор включенный по схеме с общим коллектором:
В принципе на этой диаграмме и так видно, что схема потребляет от батареи V2 микроамперы, а на нагрузке R1 уже миллиамперы. Откуда они там берутся? Заимствуются у батареи V1. На переходе /виртуального транзистора/ T1 всегда падает 5.1 - 4.4 = 0.7V Транзистор при такой схеме включения усиливает только ток, но не напряжение.
Опять же если Вам нужны подробности, и академические формулировки на канале Сергей Гайдук есть хорошая статья на эту тему:
Схема "классического" стабилизатора напряжения
Выкидываем из схемы батарейку, и заменяем её связкой резистор-стабилитрон.
Если на выходе нужно именно 5V стабилитрон заменить на более высоковольтный, и простейший БП с выходным напряжение 5V готов.
Делаем стабилитрон из транзистора.
Покопавшись в домашних запасах нашелся импортный транзистор 2S3355
Собираем 2 схемы и проверяем выйдет ли из этого хоть что-то путное:
Транзистор в этих схемах включен "вверх тормашками", но поскольку ток в цепи ограничен резистором большого сопротивления, ничего страшного с транзистором не происходит (важно! эффект наблюдается только на микротоках).
Я планирую построить источник питания с выходным напряжением 5V и поэтому вариант слева мне походит больше. Максимальное входное напряжение, на которое будет рассчитан данный самодельный стабилизатор приму за 12V. Сопротивление резистора нужно уменьшить таким образом, чтобы эффект от стабилизации при входе 12V не пропадал.
У меня получился резистор номиналом 21.5кОм (при дальнейшем уменьшении сопротивления напряжение на выходе этой схемы начинало расти).
Выбираем ближайший из стандартного ряда - номиналом 22кОм.
С помощью лабораторного блока питания делаем самодельную документацию.
При напряжении на входе более 6V, напряжение на выходе расти практически перестает. В практических целях вполне себе "юзабельно".
Усиливаем ток с помощью транзистора Дарлингтона
В отличии от схемы со стабилитроном выходной ток такого самодельного источника опорного напряжения со значением 5.9V еще более ограничен. Отбирать его с помощью одного транзистора включенного по схеме с общим коллектором не самая хорошая идея. Но из 2-х транзисторов можно получить так называемую сборку Дарлингтона и включить её по схеме с общим коллектором. (опять же собрано все из того, что было под рукой)
На холостом ходу (6-12V вход / выход 5.15-5.24V). Энергопотребление <1mA
При подключении нагрузки напряжение проседает до 4.7V (падение на транзисторах)
На выход подключена более мощная нагрузка - лампа накаливания.
В целом построить блок питания используя транзистор в качестве стабилитрона вполне реально. Нужно это или нет другой вопрос.
Для транзисторов даже одного номинала, стабилизирующее напряжение может оказаться разным (тут как повезет - нужно подбирать, алгоритм подбора был описан в этой статье), поэтому готовый стабилизатор с нужным выходным напряжением и током на микросхеме конечно проще купить в магазине.
Сама по себе возможность использования транзистора в качестве стабилитрона на мой взгляд достаточно любопытна. Собранный по такой схеме БП практически не потребляет тока на холостом ходе.
Если вы узнали из этой статьи что-то новое, не забываем ставить лайки и подписываться на канал.
Оглавление канала тут:
Всем удачи!