Post on 13-Jun-2015
18 V
2k
3.5 k18k
8k60k
90k
Q2
Q1
-12 V
18 V 18 V
-12 V -12 V
3.5 k18k90k
8k 2k60k
Aplicamos Thevenin
VVTh 6)6090
90(12)
6090
90(18
kkkRTh 3690||60
ThQ2Q1
Hallar los puntos de operación Q para cada transistor (β= 100)
Akk
Ib 33.918)101(36
127.061
mAAI
II
c
bc
933.033.9)100(1
11
mAAI
II
e
be
9424.033.9)101(
)1(
1
11
0)(87.0)1(2212
bcb IIkIk
Akk
AkIb
209.328)101(
7.0)933.0(82
mAAI
II
c
bc
221.3209.32)100(2
22
2k8k
18k 3.5 k
18 V 18 V
-12 V -12 V
36k6 V
1bI 1cI
1eI 2c
I
2eI
2bI
ThV ThR
ceV
ecV
mAAI
II
e
be
253.3209.32)101(
)1(
2
22
)253.3(18)209.32933.0(8181
mAkAmAkVce
VVce 89.51 >0 Q1 “Zona Activa”
12)220.3(5.3)253.3(2182
mAkmAkVce
VVce 226.122 >0 Q2 “Zona Activa”
Q1 =
AIb 33.91
mAIc 933.01
mAIe 924.01
VVce 89.51
Q2 =
AIb 209.322
mAIc 221.32
mAIe 253.32
VVce 226.122
a. Hallar los puntos de operación de cada transistor e indicar en que zona se encuentran. (β= 100)
b. Demuestre que el zener se encuentra funcionando. Calcular la Potencia consumida.
Asumo que el zener esta operandoDemostrar que 0Iz
4
Aplicamos Thevenin
5015 ( ) 5
100 50Th
kV V V
k k
kkkRTh 33.3350||100
15 V
1bR
100k 1cR
5k2e
R2k
2cR 1k
ZV =1.7V
1eR
3k
2bR50k
VTh
1eI
1bI5V 33.33k
1cR
5k
15 V 15 V
2k2e
R
2bI
1eR
3k
2cR 1k
2cI
2eI1c
I
ceV
ecVThV ThR
V7.1
5
Akk
Ib 78.123)101(33.33
7.051
mAAI
II
c
bc
278.178.12)100(1
11
mAAI
II
e
be
291.178.12)101(
)1(
1
11
Akk
mAkI
kImAkIk
IIRIR
b
bb
bccbe
502.275)1100(2
7.0)278.1(5
07.05)278.1(5)1100(2
07.0)()1(
2
22
21122
mAAI
II
c
bc
750.2502.27)100(2
22
mAAI
II
e
be
777.2502.27)101(
)1(
2
12
6
112111)1()(15 bebccce IRIIRV
AkAmAkVce 78.12)1100(3)502.27278.1(5151
10873.41
QVVce “Zona Activa”
7.1)1(1522222 ccbeec IRIRV
7.1)750.2(1502.27)1100(2152
mAkAkVec
20996.42
QVVec “Zona Activa”
Zener On 0Iz
Como 0777.22
mAIIz e Queda demostrado que el Zener está operando
mWPz
mAVIVPz
675.4
777.2*7.4*
CONFIGURACION DARLINGTON
Q1
Q20.7
0.7
IB 1
IE1
IB2IE2
1 2
1 1 1
1 2 2 2 1
2 2 1 1 1 2
22 1
( 1)
( 1) ,
( 1)( 1) ,
( 1)
IE IB
IE IB como IB IE
IE IB ycomo
IE IB
EJEMPLO: Hallar los ptos de operación de c/u de los transistores de sgte config:
Q2
R1R2
R3R4
-6V
15V
Q5
80k1k
960k4k
Q4
R5
R6
R7 R8
-6V
15V15V
-6V
960k4k
Q1
80k1k
2Vce
Vth
1Vce
960 || 80 73,85
15 620,19
960 806 80(20,19)
4,380
Rth Rth k
I I A
Vth
Vth v
Q1
Q2
R1
R2
-4.38573.85k
1k
-6v
0.7
0.7
AIEIE
AICAIC
nAAIB
IBIB
kIEIB
19.4)08.0)(150(
11.4)08.0)(50(
)(87.8208.05185.73
215.0
0)150(85.73215.0
0617.07.085.73385.4
11
11
21
12
1
21
linealzonavVce
VceVce
linealzonavVce
IEVceICIC
ICICI
mAIEIE
mAICIC
AIBIEIB
)(25.19
7.0
)(95.19
061)(415
202.011.4()51
205.0)11.4(50
19.4
1
21
2
2221
21
22
22
212
IE1IB2
IB1
IE2
Hallar el punto de operación Q de cada transistor (β = 50)
960k
80k
4k
1k
15 V
-6 V
Q1
Q2
Aplicamos Thevenin
VVTh 385.4)96080
960(6)
80960
80(15
KKKRTh 85.7380||960
15 V 15 V
4k960k
80k1k
-6 V -6 V
Th
kkIb 1)150)(150(846.73
67.07.0385.41
AIb 0804.01
AAII bc 019.4804.0)50(11
AAII be 099.4804.0)51()1(11
06)1)(1(17.07.0846.73385.411
bb II
1bI
2cI
2eI2b
I2eI
2cI
4k
1k
78.85k
RThVTh
-4.385V
15 V
-6 V
AII eb 194.412
AII bc 205.0194.0)50(22
mAII be 213.00804.0)51)(51()1)(1(12
0221 becece VVV
7.081.19221
becece VVV
VVce 11.191 > 0 Q1 “Zona Lineal”
Q1 =
AIb 0804.01
AIc 112.41
AIe 194.41
VVce 11.191
Q2 =
AIb 194.42
AIc 205.02
AIe 213.02
VVce 81.192
61)(4152212 eccce IIIV
6)1)(1(1)(4151212 bccce IIIV
60804.0)150)(150(1)205.0114.4(4152
ceV
81.192ceV > 0 Q2 “Zona Lineal”
Regulación de voltaje con BJT
Regulador serie:Fuenteno reguladaVmin=20 VVmaz=24 V
RRL
0.7
+Vz-
Diseñe una fuente de voltaje que trabajeA 15V ⇒ 1 A (maximo)
)(69.637.15
1
)(69.63
2,
maxmax
max
maxmax
max
min
mAIzw
Vz
PzIz
VzIzPz
mAIZ
mAIzconcompararlohayR
VzVcIz
Regulador serie:Sin carga (RL=ά) Abierto, no hay corriente
min
max
max
1. :
15.7, min 20
2
4.32.15
2
1. :
15.763.99; 24
24 15.70.13
63.69
2.15 0.13
a Zener prende
Iz Iz
VcR con Vc V
mA
R R K
bZener no sequema
Iz Iz
Vccon Vc Vc
R
R R kmA
k R k
Con Carga Máxima:R
RL0.7
Vc
+Vz-
Ic Ie
Ib
max minmin
15.7 0.7 15
15 /1 15
L
Ll
V Vz Vbe
VI RL
RL
Asumimos:ZlinealTransistor
ZzenerZener
AmAIE
AmAIC
mAIB
AIBIBIE
AIIE LMAX
999.0)08.14(71
986.0)08.14(70
)(08.14170
1)1(
)(1
08.147.15
;
1
11
R
VcIIII
IIIR
VzVcI
zbz
zb
41.26708.16
7.1520
min20;08.16
7.15
208.147.15
min
RmA
R
VVcConRVc
R
Vc
II zz
2 a Zener prende 2 b Zener no se quema
72.10677.77
7.1524
77.777.1524
69.6308.147.1524
24maxmax
RR
R
R
VVVcyII zz
15V
24Vmax
+ Vce -
+
-
WPt
IcVcePt
VVce
Vce
874.8max
)986.0(9maxmax
9max
015max24
max
Regulador en paralelo
RL
Volt. no regulable
Vmin=20 VVmax=24 V
R
14.3
0.7
+
-I1 Iz
70
2
1
3.14
min
B
mAIz
WPz
Vz
I Sin carga (RL=ά)
R
14.3
0.7
+
-
Vc
I1 IzIc
Ie
Z
B
BB
CZ
II
II
III
III
71
71
1
1
1
1
)(63.693.14
1
max
max
mAIV
WI
VIPAdemas
II
II
II
Z
Z
ZC
BC
BZ
81.1)93.69)(71(
1524
24max,93.6971
15max
RR
VVVcmAr
Vc
II ZZ1 a Zener no se quema:
1 b Zener se prenda
2,35142
5
1425
20min;271
15min
kR
R
VoltiosVcVcmAR
Vc
II ZZ
II Con carga )1( max AIL
151
15min
maxmin L
L
LL R
A
V
I
VR
RL
R
14.3
0.7
+
-
Vc
15 ohm
mAR
VcI
mAIR
Vc
mAII
mAIII
II
IIII
mAIII
AmpdatoIIII
Z
Z
Z
BB
ZC
BCBZ
CZ
LCZ
100015
71
10007115
100071
1000
70
1000
)1(
1
1
1
max1
08.1471
15
R
VcIZ
2 a Zener enciende, con Vc= Vmin
37.4508.1:
37.4)08.16(71
15
08.1671
15
208.1471
15min
ResRderangoelEntonces
RRVcR
VcR
Vc
II ZZ
508.171.5964
9
1050887.101.8471
9
93.6908.1471
1524
3
RR
kxRR
mAR
2b Para que el Zener no se queme (<Izmax)
max
max max
max
max 15
70(69.63 ) 4.874
(15)(4.874) 73.111
L
c Z
Pt Vce Ic Vce Vce V
I I mA A
Pt W
Regulador serie-variable
R1 R2
Q1
Q2
R3 R4
R5
noRegulable
D1+Vz-
Ib2
I1
I2
+Vl-
El propósito de este regulador es manejar una mayor cantidad de corriente; trabaja como transistor de doble amplificación de corriente
Asumo que tanto Q1 como Q2→ Z. lineal y que el Zener se encuentra en zona zener
)(
,
5325232
521
221
321
21215
2
RRIVRIRIV
RIVxVxVV
VxVVVV
RIV
IIentoncesIIcomoR
VxI
VxVbeVz
LL
L
L
B
Q1
Q20.7
0.7
IB 1
IE1
IB2
La configuración DARLINGTON es un buen ejemplo de este tipo de regulador
12
221
1212
)1(
)1)(1(
BE
BE
IISi
II
Vi NR V0 DC
D1
220μF RS
RL
IS
IL Max
+ -
6.9V
+ -
IZ
Z1
D3
- +D2IB2
- +
0.7
-+0.7
Q1
Q2
Datos:β1=60β2=808≤Vi≤10IZ mín=2mAPZ máx=0.5WPQ1 máx=5WVak= VBE =0.7V
a) Calcule V0
b) La corriente máxima en la cargac) Rs mín y Rs máx para que el regulador funcione correctamente
Asumo que:1)Vi > V0
2)IB2 > 03)Iz > 0
LVK:
7.029.6
0
0
012231
V
VVVVVV BEBEDDZ
VV 5.50 Como V0 < Vi D1 “OFF”
a)
b)Como D1 “OFF” IE1 = IL máx
máxmáxmáxCCEQ IVP
1 0VVVNRmáx iCE ;
60
6111.1
1
11.15.510
5
5 0
máxmáx
máx
máxNR
CL
C
Ci
II
AI
IVVW
AImáxL 13.1
c)
0180160
13.1
11
2
21 21
B
BE
I
II
mAIB 229.02
D2 “ON”
mAI
mAI
mín
máx
E
E
0
13.1
1
1
mAI
mAI
mín
máx
B
B
0
229.0
2
2
2
2
BSZ
ZBS
III
III
Donde:
S
ZakiS R
VVVI NR
3
0.7 6.9
?máxSR
máxmáx
mín
SSS RRI
4.09.67.08
mAR
mA
III
máx
máxmínmín
S
BSZ
229.04.0
2
2
kRmáxS 179.0
mín
mínmáxmáx
S
BSZ
RmA
III
9.67.01046.72
2
kRmínS 0331.0mAI
V
PI
IVP
máx
máx
máx
Z
Z
ZZ
ZZZ
46.72
1791.33 SR
R1
Vi =16V
1k
V0
RL
0.33V IZ
0.7 -
+
500Ω
IE1
-
+
Vy
R2
100k
Vx
R3
50k
I2
-
+0.7
IB3
-+
0.7
I3
IL
VA
I1
Calcular:a)V0
b)Potencia en Q1
c)Potencia en el Zener
Considere:VEB=0.7VΒ1=β2=β3=40VZ=3.3V
Nota: en caso de asumir un valor tiene que demostrarlo
IB2
EJERCICIO
Asumo que:
1)IZ>0 Z1 “ON”
2)IB3 << I3 I2≈I3
VV
VVV
x
BEZx
4
7.03.331
mAIkk
VI X
08.050
4
50
3
3
Como IB3 << I3
I2≈I3=0.08mA
84
810008.0
0
0
V
VVV
VkmAV
yx
y
VV 120
LE III 21kR
VL LI 05
120
mAk
mAIE 08.245.0
1208.0
1
;
AmA
I
II
B
BE
3248.1441
08.24
1
2
2
2
21
VV
VVVV
A
BEBEA
4.137.0212210
LCK en el nodo A:
mAI
mAI
III
III
C
kC
BC
CB
5856.2
0143248.0
3
3
23
32
14.1316
1
1
mAI
mAII
B
CB
0646.0
40
5856.2
3
3
3
Por lo tanto no es válida la asunción de que IB3 << I3.
Entonces aplicamos Thevenin en la base3
Como IB3 >0
0646.0413E
I
03EI Z1 “ON”
kRRR
VRR
RVV
Th
Th
3
100//
3
1
32
032
30
3100
031 4
12
3 kTh
ZBEThB
V
R
VVVI
mAk
VIB 100
1203
IB2
R1
IB3
VA
I1
RTh
VTh
Q3
LE III 21mAVI kR
VL L 005
12 20 ;
04.001.2
250
4
100
12
250100
12
2
0
00
00
03
1
1
1
31
VI
Vkk
VI
Vk
V
k
VI
VIII
E
E
xE
BE
LCK en el nodo A:
484011.0
100
124040
41
04.001.2
1
01
20
21
1
3
1
32
VI
k
VI
II
III
BE
CB
LVK :
mAVI
R
VI
VVVIRV BEBEi
01
1
01
011
6.14
27.016
032
1
2
8.44011.06.14 00 VV
VV 8462.130 a)
b)
mAmAII
mAI
VVVV
IVP
EC
E
iCE
CCEQ
11.277908.27
7908.2704.08462.1301.2
1538.28462.1316
4140
1
0
11
1
1
111
mAPQ 11.271538.21
mWPQ 39.581
c)
mAI
VIP
kE
ZZZ
7569.041100128462.13
3
3.37569.0 mAPZ
mWPZ 4977.2