Warum explodierte mein NPN / PNP-Spannungsregler-Experiment?

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Ich habe nach Möglichkeiten gesucht, Niederspannungsschienen aus einer höheren Spannungs- und Stromversorgung abzuleiten, die in der Praxis etwa 53-0-53 V aus einer linearen Stromversorgung (Toroid-, Brückengleichrichter- und Elektrolytkappen) beträgt.

Ich dachte naiv, dass die Schaltung unten über die Testlast R3 schöne 30 V erzeugen sollte, stattdessen bekam ich eine tote Zenerdiode und eine schöne Explosion vom Transistor Q2, was etwas unerwartet und enttäuschend war. Es hat tatsächlich sein Mittelbein abgeblasen, das arme Ding.

Die Idee ist, + 15V- und -15V-Schienen für die Stromversorgung eines oder zweier Operationsverstärker zu erhalten. Ich erwartete, dass R1, D1 und R2 jeweils 38 V, 30 V und 38 V abfallen würden, und daher würde sich der Emitter von Q1 wie ein Paar Regler der Standardreihe bei 15 V stabilisieren (relativ zu der hypothetischen 0 V-Schiene, die nicht vorhanden ist) und ebenso bei Kollektor von Q2 wäre bei -15V.

Was habe ich falsch gemacht? Ich frage mich, ob ich den Stromfluss durch das PNP falsch verstanden habe. Sie bringen mein Gehirn immer zum Braten, weil sie umgekehrt sind. Wie auch immer, was ist mein Fehler?

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simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab

aktualisieren:

Der Zener ist jetzt ein 1N4751A, 30 V bei 8,5 mA, siehe diese Spezifikationen . Die Zenerwiderstände sind jetzt 4K7 für einen Zenerstrom von ca. 8,5 mA.

Nach dem Hinzufügen von Spannungsquellen läuft die Simulation und ergibt ungefähr +/- 2,54 V über dem Zener und +/- 2,1 V über dem Ausgangswiderstand.

Seltsam! Entweder weiß der Simulator nicht, dass die Zener-Zenere bei 30 V sind, oder die Transistoren ziehen viel Basisstrom, aber mit einem so großen Lastwiderstand ist das unwahrscheinlich.

Simulator-Screenshot

Ian Bland
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Der Kollektor von Q2 kann nur bei -53 V liegen, vielleicht meinten Sie seinen Emitter? Was sind die Spannungswerte von diesen? Können sie Vce = 106V aushalten, wenn die Basisschaltung aus irgendeinem Grund unsymmetrisch ist?
Brian Drummond
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Die absolute maximale Kollektor-Emitter-Spannung für 2N2222 und 2N2907 beträgt 40 Volt, und der 1N4730A ist eine 3,9-Volt-Zenerdiode. Dinge werden explodieren!
Peter Bennett
Sie sind für 60 bzw. -75 V ausgelegt. Ich nahm an, dass sie nie mehr als die Hälfte der gesamten Schienenspannung sehen würden.
Ian Bland
Peter Bennett, hoppla, ich habe die Kollektorbasisbewertung gelesen, nicht die Kollektoremitterspannung. Das könnte dann die Explosion erklären! Sollte diese Schaltung grundsätzlich mit Transistoren mit höherer Nennleistung funktionieren? Außerdem war der von mir verwendete Zener 30 V, ich habe gerade einen in der Schaltplansoftware ausgewählt, von der ich aufgrund der Teilenummer 30 V angenommen habe.
Ian Bland
Das Problem ist, dass, wenn die Transistoren nicht in der Stromverstärkung identisch sind, einer Ihr Zener-Widerstands-Netzwerk stärker als der andere belastet, was bedeutet, dass Ihr Ausgang nicht in den Versorgungsschienen zentriert ist, sondern näher an einer Seite als an der anderen was bedeutet, dass einer der Transistoren mehr als die Hälfte der Spannung sehen würde.
Tom Carpenter

Antworten:

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Sie haben bereits eine ungeregelte Gleichstromversorgung. Wie Sie sagen, aus einer Brücke und einigen Kondensatoren gebaut. Anscheinend haben Sie auch einen Mittelabgriff an der Sekundärseite Ihres Transformators. Sie haben also auch eine Erdung und gemessen mit Ihrem Messgerät für die beiden anderen Schienen. Ich gehe davon aus, dass dies wahrscheinlich entladen ist, so dass Sie beim Laden wahrscheinlich weniger als das haben werden. Wie viel weniger ist jedermanns Vermutung, da dies stark von der Belastung, Ihrem Toroid-Design, den Kondensatoren und anderen Faktoren abhängt. Aber sicher weniger.±53V

Ich nehme an, Sie versuchen zu lernen, wie Sie Ihre eigene Versorgung für die Verwendung mit Operationsverstärkern entwerfen. Sie möchten also nicht unbedingt nur einen schönen Vorrat kaufen (sie sind heutzutage billig). Und da es um das Lernen geht, wird es ein lineares Design und kein Umschalter sein. Daher ist Ihre Stromversorgung in Bezug auf die Stromversorgung im Allgemeinen ineffizient. Aber damit bist du einverstanden.±15V

Vielleicht projiziere ich, aber ich denke, das ist eine gute Idee, um damit zu beginnen. Es ist bescheiden genug, dass Sie allen Grund haben, erfolgreich zu sein. Aber es gibt genug zu lernen, dass es sich auch lohnt, dafür zu kämpfen. Ich denke, meine allererste Lernerfahrung, bei der ich ein paar Dinge wirklich gut gelernt habe, war der Versuch, mein eigenes Netzteil so zu gestalten. Zu der Zeit hatte ich so ziemlich keine Wahl. Bestehende Laborbedarfsartikel waren für einen jungen Teenager nicht erhältlich. Und es gab auch keine billigen eBay-Anbieter für ausgefallene Umschalter, die auf ICs basierten. Also musste ich es selbst machen oder ohne gehen. Und angesichts dessen lernt man oder verzichtet darauf.

Ihr Ansatz ähnelt vielleicht etwas zu sehr einem Sink / Source-Ausgangstreiber, der in allen Bereichen verwendet wird, von Operationsverstärkern bis hin zu Audioverstärkern. Sie könnten den Ansatz Sie nehmen, aber man müßte zwei von ihnen machen - einen für und einen für - 15 V . Und sie sind noch weniger effizient, da sie jede Quelle von Ihrer (+) Schiene und Senke auf Ihre (-) Schiene bringen können und Sie sie in Klasse AB betreiben müssen. Sie müssen wirklich nur von (+) beziehen, um die + 15- V- Schiene herzustellen, und auf (-) sinken, um die - 15- V- Schiene herzustellen .+15V15V+15V- -fünfzehnV.

Nur als Randnotiz kann es eine gute Idee sein, ein Paar Entlüftungswiderstände in Ihre vorhandene Kondensatorbank am Ausgang Ihrer Brücke einzubauen. Etwas, um die gespeicherte Ladung loszuwerden, wenn Sie Dinge ausschalten. Einige ,10kΩWiderstände? Das würdebeim Laufennur eineLast von5mA darstellen.12W.10kΩ5mEIN

Während Sie über diese Idee nachdenken, sollten Sie auch versuchen, Ihr vorhandenes unreguliertes Angebot herunterzuladen, um zu messen, was es unter Last tut. Ich würde so etwas wie ein Versuch , 1 k Ω Widerstand eine Vorstellung von einem bekommen 50 m Eine Last, die Spannung mit dieser Last vorhanden messen. Ich würde dann so etwas wie einen Widerstand von 10 W , 270 Ω versuchen, um zu sehen, was passiert, wenn ich mich 200 m A nähere5W.1kΩ50mEIN10W.270Ω200mEINBelastung. Dadurch wird Ihr gesamtes nicht reguliertes System getestet und Sie erhalten eine Vorstellung von den Einschränkungen. Diese Werte wurden zufällig ausgewählt. Wenn Sie die Einschränkungen Ihres Toroids bereits kennen, probieren Sie zwei verschiedene Widerstandswerte aus, die die maximale Last erreichen, die Sie voraussichtlich unterstützen, und einen weiteren, der möglicherweise 30% der maximalen Last erreicht. Und notieren Sie sich einfach die gemessenen Spannungswerte. Es ist hilfreich, eine Vorstellung von Ihrer ungeregelten Schiene zu haben, wenn diese etwas beladen wird.

Ich würde empfehlen, dass Sie sich zunächst nur auf eine Seite konzentrieren und beispielsweise die geregelte Versorgungsschiene aus Ihrer ungeregelten (+) Schiene erstellen . Sie müssen überlegen, ob Sie auch aktuelle Grenzwerte wünschen oder nicht. Ich denke, es wäre sicherer, sie einzubeziehen. Aber das ist deine Entscheidung. Es ist jedoch nicht schwer, etwas dafür aufzunehmen. Und nur persönlich, würde ich wahrscheinlich will in der Lage sein , um zu gehen + 12 V , auch. Also vielleicht eine variable Ausgangsversorgung, die über einen bescheidenen Bereich von Ausgangsspannungen arbeitet?+fünfzehnV.+12V.

Sie haben viel Kopffreiheit! Dies bedeutet, dass Sie einen NPN-Emitter-Follower, einen Darlington-Follower oder nahezu jede gewünschte Konfiguration verwenden können. Die Dinge sind nicht eng , so dass Sie Platz für Kontrollstrukturen haben. Viel Platz. Der Nachteil ist natürlich, dass Sie sich zerstreuen müssen und dass Ihre Spannungsschienen ausreichen, um Datenblätter zu überprüfen, um die sicheren Betriebsparameter für Geräte einzuhalten.

Schließlich können Sie wahrscheinlich akzeptieren, dass Sie die beiden Spannungsschienenwerte unabhängig voneinander separat einstellen müssen. Einige Netzteile sind so konzipiert, bietet Tracking , so dass , wenn Sie die geregelte eingestellt Versorgung + 15 V dann geregelt - V Versorgung verfolgen wird , dass und liefern - 15 V . Aber ohne das kann man vorerst leben, vermute ich.+V.+15VV15V

Wenn Sie eine separate Frage schreiben oder diese besser klären, kann ich Sie mit drei oder vier verschiedenen diskreten (Nicht-IC-) Topologien beginnen, die Sie selbst analysieren und aufbauen sollten. Aber ich habe zum Beispiel keine Ahnung, welche Art von aktueller Compliance Sie haben möchten. Und es ist hilfreich zu wissen, welche Spannung Sie messen, wenn Ihre ungeregelte Versorgung auf die maximale Stromkonformität geladen wird, die Sie unterstützen möchten (verwenden Sie einen Widerstand mit hoher Leistung und nehmen Sie sich einen Moment Zeit, um die Spannung mit einem Voltmeter zu messen, bevor sie zu heiß wird. ) Und es würde noch mehr helfen zu wissen, ob Sie eine variable Spannung über einen Bereich (welcher Bereich genau?) Wollen und, wenn Sie nur eine feste Spannung wollen, wie viel Anfangsgenauigkeit Sie benötigen? Und ich' Ich möchte wissen, ob dies ausschließlich für eine Opamp-Versorgung gilt (was auf eine geringere Stromkonformität hindeutet) oder ob Sie dies für einige Projekte verwenden möchten, um tatsächlich höhere Ströme bei noch niedrigeren Spannungen zu liefern. Schließlich wäre es schön zu wissen, welche BJTs Sie haben oder bereit sind zu bekommen.

EDIT: Also. Etwas einfach, nicht sehr viel Strom der Einhaltung von nur . Konzentrieren wir uns zunächst auf die (+) Schienenseite ... könnte entweder mit NPN oder PNP für den Durchgangstransistor gehen. Es geht eher darum, wie Sie es steuern möchten. Möchten Sie Strom von einer Quelle ableiten oder nach Bedarf Strom abziehen? Hmm. Lassen Sie uns dies versuchen - Betonung auf einfach.5mA

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simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab

Ich habe einige Konstruktionshinweise zum Schaltplan aufgeschrieben. Die Widerstandswerte sind Standardwerte, daher ist die tatsächliche Ausgangsspannung etwas falsch. Aber es sollte eng sein. Hier ist die Logik.

Ich begann damit, als Emitterfolger-Topologie zu verwenden. Es ist Emitter Ziele 15 V . Also habe ich dort "15V @ 5mA" aufgeschrieben. Ich schätzte anfänglich ein nützliches β Q 1 = 50 und berechnete I B Q 1 = 100 μ A und schätzte (nur aus dem Speicher) V B E Q 1Q115VβQ1=50IBQ1=100μA . Aus diesem Grund habe ich beschlossen, dass ich 5 × so viel von der ungeregelten Versorgung habenmöchte, also habe ich R 1 = 53 V - 15 eingestelltVBEQ1=750mV5×. Dies bedeutetdass ich zwischen ziehen müssen entfernt400-500μAvonR1zu steuernQ1‚Verhalten am Ausgang. Das ist ein ausreichend kleiner Bereich,450μA±50μR1=53V15V750mV500μA=74.5kΩ75kΩ400500μAR1Q1 , dass Variationen in einer einfachen Schaltung werden nicht zu empfindlich sein. Oh, und ich habe mich für den BC546 entschieden, der eine V C E O = 65 V hat . (Könnte einen 2N5551 für V C E verwenden450μA±50μAVCEO=65V)VCEO=150V

Ich beschloss, unten ein anderes NPN zu verwenden, dessen Basis an einen Widerstandsteiler genagelt war, um diesen Strom zu ziehen. Der Kollektor von ist an eine Spannung genagelt, also kein früher Effekt. Fein. Die Verlustleistung in Q 2 liegt unter 10 m W , also kein Problem. (Sie wissen schon ein Problem sein kann , in Q 1 ) . Eine Diode und Kondensator liefert eine semistabile Spannungsreferenz, da es eine relativ stabile zugeführt wird 450 μ A ± 50 μ A Strom. I geschätzt β Q 2 = 50 (wieder) und berechnet I B Q 2 =Q2Q210mWQ1450μA±50μAβQ2=50 und (ausSpeicher nur) geschätzt V B E Q 1 = 650 m V . Ich weiß auchdass die 1N4148 hat etwa 550 m V bei laufenden 500 μ A Strom. Dies sagte mir also, dass der Teilerknoten auf 1,2 V geschätzt werden sollte. Das habe ich auch aufgeschrieben.IBQ2=10μAVBEQ1=650mV550mV500μA1.2V

Ich habe mich dafür entschieden, den Teilerstrom mindestens dem maximal erforderlichen Basisstrom für Q 2 zu machen . Eines der Probleme mit dieser Schaltung werden Umgebungstemperaturen sein, da diese den Basis-Emitter-Übergang von Q 2 (und auch D 1 ) beeinflussen und dies unseren Teilerpunkt und so ziemlich alles andere beeinflusst. Hier hilft jedoch das Hinzufügen von D 2 und D 3 im Teiler. Es bietet zwei weitere temperaturabhängige Übergänge. Das verbleibende Problem ist R 3 und die unterschiedlichen Stromdichten.10×Q2Q2D1D2D3R3

und D 3 laufen mit ungefähr 1D2D3 der Stromdichte vonD1undQ2. Ich bin zufällig zu erinnerndass ein 1N4148 präsentiert etwaΔV100mVpro Dekade Änderung der Stromdichte, so dass ich denkedassΔ15D1Q2ΔV100mVpro Diode für diese beiden. Das heißt also, um1,2Vam Teilerzu erreichen, istR3=1,2V-ΔV=log10(100μA500μA)70mV1.2V (I verwenden 87 μ A als Mittelpunkt-Stromwert.)So dass Sätze R 3 bei einer Vermutung.R3=1.2V2(550mV70mV)87μA2.7kΩ87μAR3

Ich habe eine Beschleunigungskappe über dem Teilerwiderstand hinzugefügt, damit kurzfristige Lastschwankungen Q 2 sofort antreiben können . (Wenn die geregelte 15- V- Schiene plötzlich nach oben springt, dannR2Q215VC3Q2Q1

5mA(53V15V)200mW200KW+40C10mA

ÜBERSICHT HINWEIS: Nachdem Sie nun den Prozess einer Person sehen können (andere, erfahrenere Designer wenden noch mehr Wissen an als ich), nehmen wir uns einen Moment Zeit, um dies aus einer entfernten Perspektive zu betrachten.

Die Schaltung läuft auf Folgendes hinaus:

  1. Q140V15V1
  2. R1Q1Q1Q110×5mA1105mA10100μA=1mA5mA10=500μA
  3. R1Q2R1Q1
  4. Q1R1R1Q1Q1Q2
  5. Q2R1Q1Q2Q2 passt seinen Kollektorstrom an und benötigt mehr (oder weniger) Basisstrom, so dass dies die Teilerspannung nicht stark beeinflusst (viel.)

25mVC

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simulieren Sie diese Schaltung

R312kΩ

Jonk
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Vielen Dank für Ihre umfassende Antwort! Die 53-V-Versorgung ist für einen 100-W-FET-Verstärker vorgesehen, den ich vor Jahren gebaut habe und der gerade umgebaut und modernisiert wird. Wie Sie sagen, geht es hier darum, so viel wie möglich zu lernen. Die Absicht ist eine Eingangsstufe für einen Operationsverstärker mit niedrigem Strom (derzeit eine einzelne TL072), daher möchte ich nur ein paar mA an der 15-0-15-Versorgung und ich möchte vermeiden, dass ein anderes "richtiges" Netzteil (linear oder SM) niedrig bleibt Die Teile zählen und vermeiden mehr Transformatoren. Daher die hohen Widerstandswerte. Die BJTs sind diejenigen, von denen ich zufällig viele habe, aber ich werde alles bekommen, was ich brauche. Das 53-V-Netzteil verfügt über LEDs (in Reihe mit 20.000), die die Kappen entlüften.
Ian Bland
@ IanBland: Danke. Benötigen Sie Genauigkeit für die 15V-Schienen? Möchten Sie einen Spannungsbereich? Ist es Ihnen wichtig, für jede Seite einen BJT mit einem Strombegrenzer zu verschwenden? Möchten Sie noch etwas hinzufügen?
Jonk
Es macht mir nichts aus, angemessene Strommengen zu verschwenden, und die Spannung ist nicht kritisch. Solange sie stabil ist, habe ich nur 15 V als schöne runde Zahl gewählt, viel Headroom für die Operationsverstärker und (ironischerweise) den erforderlichen Spannungsabfall minimiert durch die BJTs. Diese Version war als Test des Prinzips gedacht, ich kann zum Beispiel zusätzliche Glättungskondensatoren usw. für eine endgültige Version hinzufügen, falls erforderlich. Ich versuche zu vermeiden, Kühlkörper auf den BJTs zu benötigen, um diese klein und süß zu halten :)
Ian Bland
@ IanBland: Nur ein paar mA? Wenn ein BJT 40 V abfallen muss, dauert es nur etwa 5 mA, um ein Viertel Watt zu erreichen. Viele Operationsverstärker unterstützen 20-mA- oder 30-mA-Ausgänge. Wenn Sie also "ein paar mA" sagen, sprechen wir 5 oder sprechen wir 30?
Jonk
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@ IanBland: Okay. Bei 10mA würde man also von bis zu einem halben Watt für den Pass BJT sprechen. Bei 5mA wäre das Viertel Watt. TO-92 wird ein Viertel machen, aber bei halbem Watt denke ich "nicht wirklich". Ich denke, der TO-92 ist wie 200C / W. Ich mag nichts, was + 100C über der Umgebungstemperatur am Würfel sagt (vorausgesetzt, Sie haben sogar Luftstrom). Oh, zum Teufel. Du bist sowieso damit einverstanden, die Dinge in die Luft zu jagen. Bleiben wir also bei einem TO-92 und planen maximal 5 mA. Ich werde eine Strombegrenzung festlegen. Sie können es entfernen, wenn Sie es nicht möchten und BJTs beim Braten zusehen möchten.
Jonk
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Zum einen ist ein 2N2222 nur für 40 V ausgelegt. Der 2907 ist gut für 60, aber das lässt immer noch nicht viel Spielraum, damit etwas schief geht, insbesondere beim Start.

Ich vermute, das eigentliche Problem ist, dass die Transistoren falsch verdrahtet wurden. Das könnte einen direkten Weg durch Q1, D1 und Q2 hinterlassen. Poof!

Über Spannungen an den Transistoren hinzugefügt

Selbst wenn alles einwandfrei funktioniert, sieht jede Schaltungshälfte 53 V. Die 1N4730 ist eine 3,9-V-Zenerdiode. Das heißt, wenn alles perfekt funktioniert, werden die Transistorbasen bei ± 2 V gehalten. Selbst wenn der BE-Abfall jedes Transistors nur 600 mV beträgt, liegen die Emitter bei ± 1,4 V. Das bedeutet, dass jeder Transistor 52 V sieht darüber hinweg, wenn alles perfekt ist .

Alles ist niemals perfekt. Wie genau sind die ± 53 V-Versorgungen? Was ist mit Starttransienten? Was sind die wirklichen Zenerspannungen mit nur einem halben Milliampere? Was passiert, wenn die Last einen echten Strom zieht, auch wenn nur beim Start ein Kondensator oder etwas aufgeladen wird?

Haben Sie die Spannungsspezifikation für die Transistoren nachgeschlagen, die Sie tatsächlich verwenden, und nicht irgendein Datenblatt, das Sie für die generische Teilenummer finden konnten? Es gibt irgendwo Mindestspannungsspezifikationen für einen 2N2222 und einen 2N2907, aber bestimmte Hersteller machen ihre Teile manchmal leistungsfähiger. Sie können keines dieser Datenblätter verwenden, um anzugeben, für welches Maximum ein generischer Teil geeignet ist. Um die oben genannten Zahlen zu erhalten, habe ich zufällige Datenblätter genommen. Das bedeutet, dass die tatsächlichen Spezifikationen niedriger sein könnten als von mir angegeben.

Ein Transistor ist bereits weit außerhalb der Spezifikation und der andere ist nahe daran. Das ist keine gute Technik.

Olin Lathrop
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Vielen Dank. Die Transistoren sollten jeweils nur 38 V abfallen, obwohl der Widerstand R3 den Rest abfällt. Ich habe die Verkabelung dreimal überprüft. Vielleicht haben meine 2907 eine andere Pinbelegung als mein Datenblatt oder so. Ich stimme zu, dass der Knall ziemlich groß genug war, um einen toten kurzen Weg durch die Transistoren und den Zener anzuzeigen.
Ian Bland
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Erstens ist Google dein Freund. Ein 1N4730 ist ein 3,9-Volt-Zener.

Trotzdem neige ich dazu zu glauben, dass Sie entweder Ihre Schaltung falsch verkabelt haben oder die falschen Werte für Widerstände verwendet haben. Ich bin besonders geneigt zu glauben, dass R1 oder R2 100 Ohm statt 100k gewesen sein könnten. In jedem Fall sind Ihre Nennwiderstandswerte groß genug, um eine magische Rauchemission zu verhindern, sodass sich Ihre Schaltung in irgendeiner Weise von Ihrem Schaltplan unterschied.

WhatRoughBeast
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Ja, ich habe die falsche Teilenummer im Schaltplan verwendet, der eigentliche Zener war ein BZX. Ich dachte auch über die Widerstandswerte nach (die korrekt sind), aber wenn die Transistoren kurz ausfallen, gibt es einen kurzen Schaltweg, der alle Widerstände umgeht. Ich denke, dort sind die Elektronen hingegangen.
Ian Bland
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V.C.E.>50V.ΔV.
Keine Ursache. Ich habe gerade seinen Kommentar zur Verwendung eines 30-V-Zeners gesehen.
Jonk
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  • WENN Vcemax für Q2 bei sekundärem Durchschlag 40 V und mehr beträgt, beträgt Ve max -12 V.

  • Vb für Q2 ist 1/2 von Vz (D1 = 3,9) oder -2V ca. diese Vbe = -10V, während die Spezifikation -5V ABSOLUTE MAX ist.

  • aufgrund des katastrophalen Ausfallmodus für Vbe Reverse,

  • und dein nachlässiges Design,
  • Nur Sie sind dafür verantwortlich, dass das Mittelbein weggeblasen wird, möglicherweise durch Konstruktionsfehler.
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
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Wie bereits erwähnt, habe ich beim Zusammenstellen meiner Frage die falsche Zener-Teilenummer in den Schaltplan eingetragen. Es sollte sich um eine 30-V-BZX85C handeln. Natürlich kann ich nicht beweisen, dass ich das Steckbrett richtig verdrahtet habe, aber ich habe die Pinbelegung vor und nach dem Einschalten dreimal überprüft.
Ian Bland
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Dies ist eine einfachere Möglichkeit, +/- 15 V von Ihren Schienen zu erhalten:

schematisch

simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab

Mit R1 und R2 können etwa 2,5 mA zu den Transistorbasen und zu den 16-V-Zenern fließen. Die Spannung an den Emittern der Transistoren ist etwa 0,7 V niedriger als die Zenerspannung oder etwa +/- 15,3 V.

Dies ist zwar eine sehr einfache und zuverlässige Schaltung, beachten Sie jedoch, dass sie nicht kurzschluss- oder überlastungssicher ist, wie dies bei einem 3-poligen Regler der Fall wäre.

Es gibt einige Linearregler, die von Ihren relativ hohen Versorgungsschienen aus betrieben werden können, aber sie sind nicht allzu billig. Führen Sie eine parametrische Suche auf den Websites eines Händlers oder Lieferanten durch, um diese zu finden. Der negative Regler kann ein größeres Problem darstellen, insbesondere da Ihre (vermutlich nicht geregelten) Schienen erheblich höher als die 53-V-Spitze sein können. Während Sie die obige Schaltung verwenden können, um die Spannung für einen 3-poligen Regler abzusenken, müssen Sie die Worst-Case-Bedingungen und die Verlustleistung der Transistoren berücksichtigen.

Spehro Pefhany
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Danke Spehro, das war im Grunde das, was ich versuchte, außer dass ich mich fragte, ob ich die beiden Zener durch einen ersetzen könnte, und dann explodierte alles. Sollten hochohmige Verbindungen zu den Q-Basen nicht als Rohstrombegrenzungsschaltung fungieren? Das war der Grund für meine 100.000 Widerstände im Original. Sind auch die Werte von C1 kritisch? Ich habe keine 100nF-Kappen zur Hand, aber ich habe 1uF ...
Ian Bland
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@IanBland Es wird als sehr grobe Strombegrenzung dienen, aber Sie möchten den Zener- / Basisstrom nicht so niedrig halten, dass Sie anfangen, die Schienenspannungen übermäßig durch die Lasten zu modulieren (und die Beta ist nicht bekannt). Daher erhalten Sie bei meinen Werten normalerweise 0,5-1A, wodurch die Transistoren ziemlich schnell verbrannt werden. Die Cap-Werte sind nicht kritisch. Ein Emitterstrom-Erfassungswiderstand und ein kleiner Signaltransistor (pro Schiene) könnten verwendet werden, um den Strom genauer zu begrenzen, beispielsweise auf 50 mA, was eine Verlustleistung von einigen Watt bedeutet, so dass ein kleiner Kühlkörper oder Kupfer auf einer Leiterplatte die Transistoren retten würde.
Spehro Pefhany
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Die Prüfer lehnten meine letzten Änderungen an der Frage ab und schlugen vor, eine neue Antwort zu erstellen.

Hier ist das Schema aus dem OP, ergänzt mit Spannungsquellen und geeigneteren Zenerwiderständen, für den empfohlenen Zenerstrom von ca. 8,5 mA:

schematisch

simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab

Und hier ist das Ergebnis der Simulation mit der Schaltfläche Dies simulieren:

Screenshot der Simulation

Der Zener ist jetzt ein 1N4751A, 30 V bei 8,5 mA, siehe diese Spezifikationen . Durch Einstellen des richtigen Teils nr wird NICHT die zugehörige Zenerspannung eingestellt. Dies habe ich manuell im Schaltplaneditor durchgeführt. Die Zenerwiderstände sind jetzt 4K7 für einen Zenerstrom von ca. 8,5 mA.

Nach dem Hinzufügen von Spannungsquellen läuft die Simulation und ergibt ungefähr +/- 15,0 V über dem Zener und +/- 14,5 V über dem Ausgangswiderstand.

Perfekt! Diese Schaltung scheint das zu tun, was von ihr erwartet wird.

Was die durchgebrannten Teile betrifft: Das muss so etwas wie eine falsche Verbindung sein, wie von einem der Kommentatoren vorgeschlagen.

Roland
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