Объясните логику преобразования 12 В в 9 В

Как работает схема ниже?

Я знаю, что делают резисторы, конденсаторы и транзисторы и играл с ними на плате микроконтроллера, но я пытаюсь понять логику схемы.

Я предполагаю, что существует связь между резисторами 22 Ом и 470 Ом.

Он разбит на три простых раздела, каждый из которых относительно легко объяснить:

^{смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab}

Первая часть - это диод, который обеспечивает защиту от обратного напряжения. Если по какой-либо причине полярность входного напряжения подключена противоположно тому, что предполагается, то заблокирует его, и выход также будет по существу отключен. Только если полярность правильная, с остальной цепью в рабочем состоянии. Цена включения этой дополнительной защиты - падение напряжения примерно на $D_1$ . (Я немного преувеличил это падение напряжения на диаграмме. Но это ясно.)$700\:\text{mV}$

$11-13\:\text{V}$$R_1$$5\:\text{mA}$$10\:\text{mA}$$9.1\:\text{V}$$C_1$

$9.1\:\text{V}$$600-700\:\text{mV}$$1\:\text{mA}$$R_1$$200\:\text{mA}$$100\:\text{mA}$

$R_2$$R_2$$2\:\text{V}$$\frac{2\:\text{V}}{22\:\Omega}\approx 100\:\text{mA}$$R_2$

$C_2$$C_2$$4.7\:\text{k}\Omega$$C_2$

• TIP41A настроен как повторитель напряжения. Напряжение эмиттера будет равно базовому напряжению минус около 0,7 В.
• Резистор 470 Ом обеспечивает ток базы, чтобы включить транзистор и подтянуть базу к напряжению питания.
• Стабилитрон включится, если базовое напряжение превысит 9,1 В (напряжение пробоя). Поэтому база будет находиться на уровне 9,1 В.
• $\frac {3}{470} = 6 \ \mathrm {mA}$
• $IR = 0.1 \cdot 22 = 2.2\ \mathrm V$$I^2R = 0.1^2 \cdot 22 = 0.22 \ \mathrm W$
• Падение большей части напряжения на резисторе уменьшает мощность, рассеиваемую в транзисторе. Мы вернемся к этому.
• 1N4007 предназначен для защиты цепи от обратного входного напряжения. Мы потеряем около 0,7 В.

Вернемся к транзистору: давайте работать с максимальным входом 14 В.

• Вин = 14 В.
• V после 1N4007 = 13,3 В.
• V после резистора 22 Ом при 100 мА = 13,3 - 2,2 = 11,1 В.
• V на транзисторе = 11,1 - 8,5 = 2,6 В (допускается падение напряжения примерно 0,6 В между базой и эмиттером).
• $= VI = 2.6 \cdot 0.1 = 0.26\ \mathrm W$
• $(2.2 + 2.6)0.1 = 0.46\ \mathrm W$

Я предполагаю, что есть связь между 22 Ом и 470 Ом.

На самом деле, нет. Они выполняют независимые функции и не взаимодействуют.

Ключевым элементом этой схемы, вырабатывающей +9 В, является стабилитрон 1N757. Когда на цепь подается питание (от +12 до +14 В), конденсатор емкостью 1 мкФ разряжается, и транзистор отключается. С некоторой задержкой конденсатор емкостью 1 мкФ заряжается через резистор 470 Ом до номинального напряжения стабилитрона и открывает транзистор до эмиттера, имеющего выходное напряжение 9 В.

Резистор 22 Ом здесь ограничивает ток, если что-то идет не так (защищает от перегрузки / перегрузки по току в течение короткого времени, но в течение более длительных периодов транзистор может перегреваться и жариться). Диод 1N4007, как я понимаю, должен гарантировать, что, если вы случайно подключите входное напряжение переменного тока, цепь не сработает от отрицательного напряжения.