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熱効果をもつ線形電圧レギュレーター

この例では、パフォーマンスが負荷電流と温度の両方に依存する、低コストの電圧レギュレーターの回路を示します。バイアス抵抗器 R1 により、トランジスタ ベースの電圧が定格ツェナー電圧に近くなることが保証されます。制御器の出力電圧もおよそこの電圧で、ベース-エミッター電圧は 10 分の数ボルトになります。正確なベース-エミッター電圧は、トランジスタの作業点に依存し (その作業点は負荷に依存)、また温度にも依存します。抵抗器 R2 は、過渡出力の短絡の際にいくらかの保護を行う役割のみを果たします。

このモデルを使用して、選択した回路のコンポーネントが適切な電圧制御レベルになっているかどうかを検証できます。また、これを使用して、トランジスタの接合部温度を、許容動作範囲内に維持するヒートシンクのサイズを決定することもできます。電気特性と熱特性の両方をモデル化することで、電気パラメーターと熱パラメーターの選択の間にあるトレードオフを理解できます。

フィードバックを使用することで、より良好な制御を達成することができます。詳細については、フィードバック付き線形電圧レギュレーターを参照してください。

モデル

Simscape ログからのシミュレーション結果

以下のプロットは、目的となる出力 10 V 付近に電圧が維持された電圧レギュレーターの出力を示しています。また、周期的負荷のオンとオフの切り替えに伴う、NPN ケースとそのヒートシンクの温度も示しています。

リアルタイム シミュレーションの結果

この例は、Intel® 3.5 GHz i7 マルチコア CPU を搭載した Speedgoat Performance リアルタイム ターゲット マシンでテストされました。このモデルは、200 マイクロ秒のステップ サイズでリアル タイム実行できます。