Transistor NPN en configuración de colector común, Vout varía

En primer lugar, voy a suponer que su circuito completo se ve así:

[Por cierto, debe publicar su circuito completo si espera obtener respuestas significativas].

En segundo lugar, la ganancia de voltaje unitario del colector común se refiere a CA, no a CC.

En la imagen de arriba, puede ver que el voltaje de salida será$V_Z-V_{BE}$.

Y$V_{BE}$tendrá alguna variación con la corriente del colector, pero no demasiada:$V_{BE}\propto ln(I_C)$.

Por otro lado,$I_B$no es despreciable, puede ser hasta 20mA (para el mínimo del transistor$h_{FE}$de 50), y realmente no muestra cómo está polarizando su zener, por lo que podría ser que la base esté absorbiendo más de lo que está proporcionando y el voltaje a través del zener caerá, y esta caída se reflejará directamente en el voltaje de salida de este circuito.

Por cierto, de la hoja de datos 2SD1047 ,$V_{BE}$a 1A será de aproximadamente 0,7 V, por lo que su salida debería ser de aproximadamente 4,3 V (no 5 V) y, como dije, variará un poco con$I_C$. En 1A, se disipará bastante:$1A(20V-4.3V)\approx 16W$. Sin embargo, el transistor debería poder manejarlo térmicamente, ya que su resistencia térmica es de solo 1,25 °C/W.

Estás confundiendo aproximaciones de primer orden o reglas empíricas con la realidad exacta. Sí, el voltaje del emisor de un seguidor de emisor con un voltaje de base fijo se mantiene constante en la primera aproximación, pero cuando está superando los límites, debe mirar con más cuidado que eso.

Hay una serie de problemas con su circuito.

El voltaje zener no será exactamente constante en su rango actual. Tenga en cuenta que su rango de corriente será considerable, ya que la base necesita entre 0 y aproximadamente 20 mA en el rango de carga de salida de 0-1 A. Todavía necesita un poco de corriente a través del zener a plena potencia. Digamos 1 mA. Eso significa que necesita alimentarlo con 21 mA sin carga. ¿Puede este zener incluso hacer eso? 21 mA x 5,6 V = 120 mW, que está dentro del rango plausible para algunos zeners.

La resistencia de 2,2 kΩ no puede suministrar la corriente zener necesaria. Tiene una entrada sinusoidal de 20 V, que es un pico de 28,3 V. Digamos que se pierden 1,5 V en el puente de onda completa, por lo que tiene un máximo de 27 V en la tapa. (27 V - 5,6 V) / 2,2 kΩ = 9,6 mA, que es demasiado poco para sostener 1 A de corriente de salida.

El transistor se calentará bastante. Si pudiera alimentar su base para mantener la salida a 5 V, caería 22 V, lo que significa que disipará 22 W. Eso requerirá un disipador de calor serio.

Podría arreglar este circuito para proporcionar más impulso base y más retroalimentación activa para regular el voltaje de salida, pero entonces solo estaría reproduciendo un regulador 7805 en el mejor de los casos. Esos tienen todo eso integrado en una sola pieza de 3 pines, regulan bien el voltaje, pueden manejar 1 A e incluso tienen apagado térmico para evitar daños en caso de sobrecalentamiento.

Sin embargo, lo que realmente quieres es una fuente de alimentación conmutada. Eso será más simple y económico que tener que lidiar con el calor de un regulador lineal.

Verifique la ganancia de corriente CC en la hoja de datos para D1047 . Para una corriente de colector de 1A, la ganancia de corriente CC es 60 en el peor de los casos. Esto significa que la corriente base será$I_B = \dfrac{I_C}{h_{FE}}=\dfrac{1}{60} \approx 17\text{mA}$. Esto significa que su circuito zener se cargará con 0..17mA, dependiendo de la carga de salida.

Ahora compruebe cómo se comporta su circuito zener con esta carga variable:

• cual sera el voltaje de salida del circuito zener al dibujar 0mA;
• cuál será el voltaje de salida del circuito zener cuando extraiga 20 mA (redondeado hacia arriba).

Con la adición de un amplificador operacional, obtendrá mucho más rendimiento. El emisor, en condiciones de carga, siempre será inferior a la base. La salida BJT se hundirá con las corrientes de carga porque solo tiene una ganancia de corriente finita, mientras que si agrega un amplificador operacional para impulsar el BJT, obtendrá un mejor rendimiento general: -

Este es solo un ejemplo de circuito de Internet. la salida en$R_L$será, bajo límites bastante estrictos de carga, siempre virtualmente igual al voltaje$V_{IN}$. Los rieles de alimentación del amplificador operacional se pueden vincular a la salida del puente y a tierra según su circuito.

La forma en que funciona es simple: cualquier diferencia entre el voltaje de salida (medido en -Vin del amplificador operacional) y el voltaje de entrada (+Vin del amplificador operacional) dará como resultado un voltaje de corrección aplicado a la base del transistor. Esto regulará el voltaje de salida del emisor,