安定化電源

質問

図の回路で，回路の意味がまったくわかりません。
お分かりの方どうか教えてください。
主に,なぜトランジスタを用いているのか。

回答No.5

burahuman

トランジスタとツェナーダイオードの動作を理解していると言う前提で非常に簡単に説明すると
a、例えばこの回路でツェナーのマイナス側に常に12Ｖが掛かっていると仮定します。
b、トランジスタBE間の電圧はいついかなる時でも0.6Vであるとする。

これでお分かりでしょう、エミッタ電圧つまり出力はツェナーの12V-0.6V=11.4Vとなり常に安定しているのです。
ツェナーからBへ流すわずかな電流によってE電流を制御出来るので大きな容量の電源が作れるのです。

回答No.4

ruto

ツェナーの定格が250ｍW、6Vとすればツェナーには最大41.6ｍAしか流せません。負荷電流としては最大36.6ｍA程度しか定電圧を維持できません。
　一方TRを使うと負荷電流は3.66Aまで定電圧を保てます。（但しhfe=100として）
　ただTRを使うと電圧は6＋0.7＝6.7V程度の定電圧になります。

回答No.3

aokisika

どの程度のレベルでお答えしたら良いのかわからないので、トランジスタの機能がまったくわからない、という前提で説明します。

まず、オームの法則を思い出してください。
V=I・R
ですね。

Rという抵抗にIという電流を流すとVという電圧降下が生じます。
電源には必ず内部抵抗がありますから、電流を沢山流すと内部抵抗による電圧降下が大きくなり、出力電圧が低下してしまいます。また、交流電源を整流した場合にはリップル分があり電源電圧自体が変動してしまいます。こういったことを防ぐために安定化電源を使います。

さて、ツェナーダイオードは、加える電圧がある電圧（ツェナー電圧）を超えると、ダイオードを流れる電流が急激に増加します。そこでこの性質を利用して、電源に含まれるリップル分により電圧がツェナー電圧を超えるとダイオードに流れる電流が急激に増加し、これによって内部抵抗による電圧降下が増加し、出力の電圧が増加するのを抑えるわけです。

ところで、リップル分が１０％含まれていたとします。この場合、内部抵抗による電圧降下を１０％増加させれば、差し引きで出力の電圧変動はなくなるはずです。そのためには内部抵抗を流れる電流を１０％増加させれば良いわけです。

この安定化電源から１Aの電流を取り出したいとすると、その１０％にあたる０.１Aをツェナーダイオードに流すことになります。もし電圧が５Vであったとすると、ツェナーダイオードで消費される電力は、
５（V)×0.1（A)＝0・5（W)
となります。
電力１Wで１秒当たり0.24カロリーの熱がでますから、0.5Wで１時間では、
0.5×0.24×3600＝４３２（カロリー）
これは１ｍｌの水の温度を４３２度上昇させる熱量です。
１時間かけてこれだけの熱がでるわけですから熱はもちろん逃げて行きますので、こんなに温度が上昇することはありませんが、かなりの熱がでることは間違いありません。
トランジスタを使うことで、すくないツェナー電流で大きな電源電流を安定化できるようになります。

トランジスタのベース・エミッタ間は、ツェナーダイオードと似た性質があります。トランジスタの場合はVBEが約０.６Vになるように抵抗が変化します。
この回路ですと、ツェナー電圧からVBEを引いた電圧が出力の電圧になるように、トランジスタのBE間の抵抗が変化します。

先ほどと同じように、リップル分が１０％あるときに、トランジスタのベース・エミッタ間に、先ほどの１０分の１の０.１A流したとすると、ツェナーダイオードにはその１０％の０.０１A流せば良いことになります。発生する熱量も１０分の１になります。
トランジスタの電流増幅率が１００であったとすると、出力側に取り出せる電流は１０１倍の１０.１Aになります。
つまり、１０分の１の発熱量で１０倍の電流が取り出せるわけです。

これがトランジスタを使う理由です。

お礼

わざわざ、親切にありがとうございました。おかげで分かるようになりました。

回答No.2

P-mann

まぁ、すでに回答は書かれていますのでご参考までに。

お時間があるのであれば、こちらのページのPDFを読んでいくと
よく分かるかと思います。
http://www.asahi-net.or.jp/~bz9s-wtb/power.htm

ご質問にある回路は第2章に出てくるでしょうか。

なぜトランジスタを用いるのか。
確かにツェナーダイオードのみでも定電圧を作ることはできますが、
それだと負荷に流す電流が無視できるように、常に大きな電流を
流してやる必要が出てきます。

トランジスタを使うと負荷電流の変化をやわらげることができるので、
ツェナーダイオードに流す電流を少なくすることができます。

回答No.1

86tarou

（ツェナーダイオードの電圧－トランジスタのＶBE）Ｖ出力の安定化電源回路ですね。トランジスタを無くして、ベースとエミッタの配線を接続しても簡易的な電源になるのですが、負荷が変動すると電圧が変わってしまうのと、流せる電流が少ないのでトランジスタで増やしています。こうすると、ツェナーダイオードに流れる電流も一定になるという利点があります（ツェナーダイオードに流す電流が変動するとツェナー電圧が変わります）。

http://wgz.sub.jp/cont/dengen/dengen2.htm
http://www.gxk.jp/elec/musen/1ama/H14/html/H1412A17_.html
http://bbradio.hp.infoseek.co.jp/psupply12/psupply12.html