제너다이오드 트렌지스터 정전압회로

네 의견 드립니다.

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안정적인 정전압 회로에 대한 질문을 하셨는데요. 질문하신

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1. 해당 회로의 트랜지스터 동작, 원리 등이 궁금합니다.

해당 회로를 정리하여 보았습니다. 아래의 회로를 보시면

1) Q5128, Q5129는 정전류 회로형 정전압 회로입니다. R5166에 의해 Q5129에 흐르는 전류는 제한됩니다. 그 전류 Io = 0.6V/120 = 5mA이며 이 전류는 대다수 제너의 바이어스 전류에 해당합니다. 이 전류로 인해 제너는 안정적으로 VZ를 유지합니다. 5.1V 제너이면 VZ = 5.1V가 되고 5.6V 제어이면 VZ=5.6V가 됩니다.

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2) 정전압 VZ는 R5170을 통해 TR Q5131의 베이스에 전류가 공급됩니다. 이 전류는 hfe 만큼 증폭되어 IC2(표시 안 함)이 흐르고 IB2+IC2 = IE2가 되어 출력으로 나갑니다. 동시에 IC2 = IB1 + IR5176의 전류도 포함되어 있고 IB1이 흐름에 의해 IC1도 흐르고 IE1도 흐릅니다. 결국 IE1 = IB1(1+hfe1)이 되어 출력 전류에 가산됩니다.

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3) 이 전류는 부하저항 RL을 통해 일정 전압으로 공급이 됩니다. 만약 이 전압을 4.5V라고 가정하겠습니다. 그런데 만약 부하의 변동이 있어 VOUT 전압이 4.6V로 상승하는 상황이라면 Q5131의 VBE가 감소하게 됩니다. 감소하는 이유는 Q5131의 베이스는 제너에 의해 VZ로 고정되어 있기 때문입니다. 이로 인해 VBE가 조금 감소하면 IB2가 감소->IC2가 감소->IE2가 감소 -> IB1 감소->IE1이 감소하여 전체 출력 전류가 감소하고 이 전류 * RL = VOUT인데 VOUT도 감소하게 됩니다. 즉 4.6V로 올라가려고 하다가 다시 4.5V로 내려가는 형국이 됩니다.

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4) 반대로 부하의 변동이 있어 VOUT 전압이 4.4V로 하강하는 상황이라면 Q5131의 VBE가 증가하게 됩니다. 이로 인해 VBE가 조금 증가하면 IB2가 증가->IC2가 증가->IE2가 증가 -> IB1 증가->IE1이 증가하여 전체 출력 전류가 증가하고 이 전류 * RL = VOUT인데 VOUT도 증가하게 됩니다. 즉 4.4V로 감소하려고 하다가 다시 4.5V로 올라가는 형국이 됩니다.

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이런 식으로 동작하면서 정전압을 유지합니다.

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2.R5170, R5168 저항의 값은 출력 전류에 따라 다르게 설계하나요?

네 맞습니다. IB2의 전류치가 출력 전류의 양을 결정하는 것입니다.

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3.VOUT의 출력 전압은 Q5130, Q5131 둘 중 어느 트랜지스터로 바이어스 되나요

둘 다 영향을 줍니다. Q5131은 제어용이니 IC 용량이 작아도 되지만 Q5130은 전류 용량 조금 커야 하겠지요. 아울러 Pcmax도 같이 고려하여야 합니다. 예들 들어 VIN이 7V이고 출력이 4.5V이고 전류가 0.5A를 구동 중이라면 Pcmax = VCE * IC = (7-4.5) * 0.5 = 1.25W의 발열이 나게 됩니다. 이것보단 4배 이상 큰 TR을 사용하시면 됩니다.

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도움이 되시면 합니다.

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토마스 홍