Стабилитрон расчет резистора. Расчет схемы стабилизатора напряжения на стабилитроне: пошаговое руководство

Как правильно рассчитать номиналы элементов для стабилизатора напряжения на стабилитроне. Какие формулы использовать для расчета резистора и выбора стабилитрона. Как обеспечить стабильную работу схемы при изменении входного напряжения и тока нагрузки.

Основные принципы работы стабилизатора на стабилитроне

Стабилизатор напряжения на стабилитроне — одна из простейших схем для получения стабильного напряжения питания. Принцип его работы основан на свойстве стабилитрона поддерживать постоянное напряжение на своих выводах при обратном включении.

Основные элементы схемы:

• Стабилитрон — ключевой элемент, обеспечивающий стабилизацию напряжения
• Гасящий резистор — ограничивает ток через стабилитрон
• Нагрузка — потребитель стабилизированного напряжения

Как работает схема:

1. На вход подается нестабильное напряжение
2. Гасящий резистор ограничивает ток
3. Стабилитрон поддерживает постоянное напряжение на выходе
4. При изменении входного напряжения или тока нагрузки стабилитрон автоматически изменяет свое сопротивление, поддерживая выходное напряжение постоянным

Выбор номинала стабилитрона

Первый шаг в расчете схемы — выбор подходящего стабилитрона. Основные параметры при выборе:

• Напряжение стабилизации — должно соответствовать требуемому выходному напряжению
• Максимальный ток стабилитрона — должен быть больше максимального расчетного тока
• Мощность рассеивания — должна быть достаточной с запасом

Как выбрать стабилитрон:

1. Определите требуемое выходное напряжение
2. Выберите ближайшее стандартное значение напряжения стабилизации
3. Рассчитайте максимальный ток через стабилитрон
4. Выберите стабилитрон с подходящими параметрами из справочника

Расчет гасящего резистора

Гасящий резистор — важный элемент схемы, от правильного выбора его номинала зависит работоспособность стабилизатора. Основная формула для расчета:

R = (Uвх.мин — Uст) / (Iн.макс + Iст.мин)

где:

• R — сопротивление гасящего резистора
• Uвх.мин — минимальное входное напряжение
• Uст — напряжение стабилизации
• Iн.макс — максимальный ток нагрузки
• Iст.мин — минимальный ток стабилитрона

Порядок расчета:

1. Определите минимальное входное напряжение
2. Возьмите напряжение стабилизации выбранного стабилитрона
3. Задайте максимальный ток нагрузки
4. Найдите минимальный ток стабилитрона в документации
5. Подставьте значения в формулу и вычислите сопротивление
6. Выберите ближайшее стандартное значение резистора

Проверка параметров схемы

После расчета основных элементов необходимо проверить работоспособность схемы во всем диапазоне входных напряжений и токов нагрузки. Основные проверки:

• Минимальный ток через стабилитрон при максимальной нагрузке
• Максимальный ток через стабилитрон при минимальной нагрузке
• Мощность рассеивания на резисторе
• Мощность рассеивания на стабилитроне

Как провести проверку:

1. Рассчитайте токи и напряжения для крайних режимов работы
2. Убедитесь, что ток через стабилитрон всегда в допустимых пределах
3. Проверьте мощность рассеивания на элементах
4. При необходимости скорректируйте номиналы

Особенности работы стабилизатора при изменении нагрузки

Одно из главных преимуществ стабилизатора на стабилитроне — способность поддерживать постоянное выходное напряжение при изменении тока нагрузки. Как это работает:

• При увеличении тока нагрузки ток через стабилитрон уменьшается
• При уменьшении тока нагрузки ток через стабилитрон увеличивается
• Суммарный ток через резистор остается постоянным
• Напряжение на стабилитроне (и на нагрузке) не меняется

Это позволяет обеспечить стабильное питание для устройств с переменным потреблением тока. Однако есть ограничения:

• Минимальный ток через стабилитрон не должен быть меньше паспортного значения
• Максимальный ток через стабилитрон не должен превышать допустимый

Влияние температуры на работу стабилизатора

Температура оказывает влияние на характеристики полупроводниковых приборов, в том числе и стабилитронов. Основные температурные эффекты:

• Изменение напряжения стабилизации
• Изменение дифференциального сопротивления
• Изменение тока утечки

Как минимизировать влияние температуры:

1. Выбирайте стабилитроны с малым температурным коэффициентом напряжения
2. Обеспечьте хороший теплоотвод
3. При необходимости используйте температурную компенсацию
4. Для прецизионных схем применяйте термостатирование

Повышение стабильности и улучшение характеристик

Для улучшения параметров стабилизатора можно применить ряд дополнительных мер:

• Использование составных стабилитронов
• Применение транзисторного усилителя
• Использование операционных усилителей
• Добавление защиты от перегрузки и КЗ

Эти меры позволяют:

• Повысить точность стабилизации
• Уменьшить выходное сопротивление
• Увеличить максимальный ток нагрузки
• Улучшить температурную стабильность

Типичные ошибки при расчете стабилизатора

При проектировании стабилизаторов на стабилитронах начинающие разработчики часто допускают ошибки:

• Выбор слишком маленького гасящего резистора
• Неучет минимального тока стабилитрона
• Превышение максимальной мощности рассеивания
• Неправильный выбор напряжения стабилизации
• Игнорирование температурных эффектов

Чтобы избежать этих ошибок:

1. Внимательно изучите документацию на стабилитрон
2. Проводите расчет для худших условий работы
3. Учитывайте разброс параметров компонентов
4. Проверяйте работу схемы во всем диапазоне режимов
5. При необходимости консультируйтесь с опытными специалистами

Заключение

Расчет стабилизатора напряжения на стабилитроне — важный этап проектирования источников питания. Правильно выполненный расчет позволяет создать надежное и эффективное устройство. Ключевые моменты:

• Тщательно выбирайте стабилитрон по основным параметрам
• Корректно рассчитывайте гасящий резистор
• Проверяйте работу схемы во всех режимах
• Учитывайте влияние температуры
• При необходимости применяйте дополнительные меры для улучшения характеристик

Следуя этим рекомендациям, вы сможете спроектировать надежный и эффективный стабилизатор напряжения для вашего устройства.

Выбор стабилитрона

Чтобы подобрать стабилитрон для схемы, показанной на рис. 3, нужно знать диапазон входных напряжений U1 и диапазон изменения нагрузки R_Н.

Рис. 3. Схема включения стабилитрона.

Для примера рассчитаем сопротивление R и подберём стабилитрон для схемы на рис. 3 со следующими требованиями:

Диапазон входных напряжений, В	U1	11…15
Выходное напряжение, В	U2	9
Диапазон нагрузок, мА	IН	50…100

Такая схема может потребоваться, например, для питания какого-либо устройства с небольшим потреблением от бортовой сети автомобиля.

Один из посетителей сайта нашёл в этой статье ошибку, за что я ему благодарен. Сейчас эта статья исправлена и содержит правильные расчёты.

Итак, для начала рассчитаем значение сопротивления R. Минимальное напряжение на входе равно 11 В. При таком напряжении мы должны обеспечить ток на нагрузке не менее 100 мА (или 0,1 А). Закон Ома позволяет определить сопротивление резистора:

RЦ = U1МИН / IН.МАКС = 11 / 0,1 = 110 Ом

То есть цепь для обеспечения заданного тока на нагрузке должна иметь сопротивление не более 110 Ом.

На стабилитроне падает напряжение 9 В (в нашем случае). Тогда при токе 0,1 А эквивалент нагрузки:

RЭ = U2 / IН.МАКС = 9 / 0,1 = 90 Ом

Тогда, для того чтобы обеспечить на нагрузке ток 0,1 А, гасящий резистор должен иметь сопротивление:

R = RЦ – RЭ = 110 – 90 = 20 Ом

С учётом того, что сам стабилитрон тоже потребляет ток, можно выбрать несколько меньшее сопротивление из стандартного ряда Е24 статью о резисторах). Но, так как стабилитрон потребляет небольшой ток, этим значением в большинстве случаев можно пренебречь.

Теперь определим максимальный ток через стабилитрон при максимальном входном напряжении и отключенной нагрузке. Расчёт нужно выполнять именно при отключенной нагрузке, так как даже если у вас нагрузка будет всегда подключена, нельзя исключить вероятность того, что какой-нибудь проводок отпаяется и нагрузка отключится.

Итак, вычислим падение напряжения на резисторе R при максимальном входном напряжении:

UR.МАКС = U1МАКС – U2 = 15 – 9 = 6 В

А теперь определим ток через резистор R из того же закона Ома:

IR.МАКС = UR.МАКС / R = 6 / 20 = 0,3 А = 300 мА

Так как резистор R и стабилитрон VD включены последовательно, то максимальный ток через резистор будет равен максимальному току через стабилитрон (при отключенной нагрузке), то есть

IR.МАКС = IVD.МАКС = 0,3 А = 300 мА

Нужно ещё рассчитать мощность рассеивания резистора R. Но здесь это мы делать не будем, поскольку данная тема подробно описана в статье Резисторы.

А вот мощность рассеяния стабилитрона рассчитаем:

PМАКС = IVD.МАКС * UСТ = 0,3 * 9 = 2,7 Вт = 2700 мВт

Мощность рассеяния – очень важный параметр, который часто забывают учесть. Если окажется, что мощность рассеяния на стабилитроне превысит максимально допустимую, то это приведёт к перегреву стабилитрона и выходу его из строя. Хотя при этом ток может быть в пределах нормы. Поэтому мощность рассеяния как для гасящего резистора R, так и для стабилитрона VD нужно всегда рассчитывать.

Осталось подобрать стабилитрон по полученным параметрам:

U_СТ = 9 В – номинальное напряжение стабилизации
I_{СТ.МАКС} = 300 мА – максимально допустимый ток через стабилитрон
Р_МАКС = 2700 мВт – мощность рассеяния стабилитрона при I_{СТ.МАКС}

По этим параметрам в справочнике находим подходящий стабилитрон. Для наших целей подойдёт, например, стабилитрон Д815В.

Надо сказать, что этот расчет довольно грубый, так как он не учитывает некоторые параметры, такие, например, как температурные погрешности. Однако в большинстве практических случаев описанный здесь способ подбора стабилитрона вполне подходит.

Стабилитроны серии Д815 имеют разброс напряжений стабилизации. Например, диапазон напряжений Д815В – 7,4…9,1 В. Поэтому, если нужно получить точное напряжение на нагрузке (например, ровно 9 В), то придётся опытным путём подобрать стабилитрон из партии нескольких однотипных. Если нет желания возиться с подбором «методом тыка», то можно выбрать стабилитроны другой серии, например серии КС190. Правда, для нашего случая они не подойдут, поскольку имеют мощность рассеивания не более 150 мВт. Для повышения выходной мощности стабилизатора напряжения можно использовать транзистор. Но об этом как-нибудь в другой раз…

И ещё. В нашем случае получилась довольная большая мощность рассеивания стабилитрона. И хотя по характеристикам для Д815В максимальная мощность 8000 мВт, рекомендуется устанавливать стабилитрон на радиатор, особенно если он работает в сложных условиях (высокая температура окружающей среды, плохая вентиляция и т.п.).

Если необходимо, то ниже вы можете выполнить описанные выше рассчёты для вашего случая

Параметр	Значение	Единица измерения
Минимальное входное напряжение, U1МИН =		В
Максимальное входное напряжение, U1МАКС =		В
Выходное напряжение, U2 =		В
Минимальный ток нагрузки, IН.МИН =		мА
Максимальный ток нагрузки, IН. МАКС =		мА
Сопротивление резистора, Ом, R =
Максимальный ток через стабилитрон, IVD.МАКС =		мА
Мощность рассеяния R, PR >=		мВт
Мощность рассеяния VD, PVD >=		мВт

Зенеровский ток Калькулятор | Вычислить Зенеровский ток

✖Входное напряжение определяется как напряжение, необходимое на входной клемме электронного устройства для обеспечения протекания через него тока.ⓘ Входное напряжение [Vi]		AbvoltАттовольтсантивольтДецивольтДекавольтEMU электрического потенциалаESU электрического потенциалаФемтовольтГигавольтГектовольткиловольтМегавольтмикровольтмилливольтНановольтпетавольтпиковольтПланка напряженияStatvoltТеравольтвольтВатт / АмперЙоктовольтЦептовольт	+10% -10%
✖Напряжение Зенера — это напряжение на нагрузочном резисторе, который подключен параллельно стабилитрону. ⓘ Стабилитрон Напряжение [Vz]		AbvoltАттовольтсантивольтДецивольтДекавольтEMU электрического потенциалаESU электрического потенциалаФемтовольтГигавольтГектовольткиловольтМегавольтмикровольтмилливольтНановольтпетавольтпиковольтПланка напряженияStatvoltТеравольтвольтВатт / АмперЙоктовольтЦептовольт	+10% -10%
✖Сопротивление стабилитрона определяется как сопротивление, предлагаемое сопротивлением стабилитрона, когда он находится в рабочем режиме.ⓘ Зенеровское сопротивление [Rz]		AbohmEMU сопротивленияESU сопротивленияExaohmГигаомкилооммегаоммикроомМиллиомНаномомПетаомПланка сопротивлениеКвантованная Hall СопротивлениеВзаимный СименсStatohmВольт на АмперYottaohmZettaohm	+10% -10%

✖Ток в стабилитроне определяется как ток, проходящий через стабилитрон, когда он находится в рабочем режиме. ⓘ Зенеровский ток [IZ]

AbampereАмперАттоамперБайотсантиамперСГС ЭМБлок ЭС СГСДециамперДекаампереEMU текущегоESU текущегоExaampereФемтоамперГигаамперГилбертгектоамперкилоамперМегаампермикроамперМиллиампернаноамперПетаамперПикоамперStatampereтераамперЙоктоампереЙоттаампереZeptoampereZettaampere

⎘ копия

👎

Формула

сбросить

👍

Зенеровский ток Решение

ШАГ 0: Сводка предварительного расчета

ШАГ 1. Преобразование входов в базовый блок

Входное напряжение: 12 вольт —> 12 вольт Конверсия не требуется
Стабилитрон Напряжение: 10.6 вольт —> 10.6 вольт Конверсия не требуется
Зенеровское сопротивление: 8 килоом —> 8000 ом (Проверьте преобразование здесь)

ШАГ 2: Оцените формулу

ШАГ 3: Преобразуйте результат в единицу вывода

0.000175 Ампер —>0.175 Миллиампер (Проверьте преобразование здесь)

< 19 Диоды Калькуляторы

Уравнение неидеального диода

Идти Диодный ток = Ток насыщения диода*(exp(([Charge-e]*Напряжение диода)/(Фактор идеальности*[BoltZ]*Температура))-1)

Диодное уравнение

Идти Диодный ток = Ток насыщения диода*(2. Константа материала)

Частота собственного резонанса варакторного диода

Идти Саморезонанс = 1/(2*pi*sqrt(Индуктивность варакторного диода*Емкость варакторного диода))

Ток в стабилитроне

Идти Ток в стабилитроне = (Начальное напряжение Зенера-Окончательное напряжение стабилитрона)/Зенеровское сопротивление

Зенеровский ток

Идти Ток в стабилитроне = (Входное напряжение-Стабилитрон Напряжение)/Зенеровское сопротивление

Частота среза варакторного диода

Идти Частота среза = 1/(2*pi*Последовательное сопротивление поля*Емкость варакторного диода)

Ток стока насыщения

Идти Ток насыщения диода = [BoltZ]*((Напряжение источника затвора-Пороговое напряжение)^2)

Мощность нагрузки переменного тока

Идти Нагрузка переменного тока = (Размах напряжения коллектор-эмиттер*Размах тока коллектор-эмиттер)/8

Уравнение диода с учетом тока насыщения

Идти Диодный ток = Ток насыщения диода*(exp(Напряжение диода/0. 026)-1)

Уравнение теплового напряжения диода

Идти Тепловое напряжение = [BoltZ]*Температура/[Charge-e]

Сопротивление Зенера или Импеданс Зенера

Идти Зенеровское сопротивление = Стабилитрон Напряжение/Ток в стабилитроне

Стабилитрон сопротивление

Идти Зенеровское сопротивление = Стабилитрон Напряжение/Ток в стабилитроне

Уравнение идеального диода при комнатной температуре

Идти Диодный ток = (Ток насыщения диода*((e^(Напряжение диода/0. 026))-1))

Коэффициент качества варакторного диода

Идти Фактор качества = Частота среза/Рабочая частота

постоянный ток

Идти постоянный ток = 2*Пиковый ток/pi

Напряжение эквивалентно температуре

Идти Вольт-эквивалент температуры = Комнатная температура/11600

Тепловое напряжение или напряжение, эквивалентное температуре

Идти Тепловое напряжение = Температура/11600

Сопротивление переменному току

Идти Сопротивление = 0. 026/переменный ток

Зенеровский ток формула

Ток в стабилитроне = (Входное напряжение-Стабилитрон Напряжение)/Зенеровское сопротивление
I_Z = (V_i-V_z)/R_z

Каково применение стабилитрона?

Стабилитроны используются для регулирования напряжения, в качестве опорных элементов, ограничителей перенапряжения, а также в коммутационных устройствах и схемах ограничения. Напряжение нагрузки равно напряжению пробоя VZ диода. Последовательный резистор ограничивает ток через диод и сбрасывает избыточное напряжение, когда диод открыт.

Что такое стабилизатор стабилитрона?

Стабилитроны можно использовать для получения стабилизированного выходного напряжения с низкой пульсацией в условиях переменного тока нагрузки. Пропуская небольшой ток через диод от источника напряжения через подходящий токоограничивающий резистор (RS), стабилитрон будет проводить ток, достаточный для поддержания падения напряжения на уровне Vout. Функция регулятора напряжения заключается в обеспечении постоянного выходного напряжения на нагрузку, подключенную параллельно ему, несмотря на колебания напряжения питания или изменения тока нагрузки. Стабилитрон будет продолжать регулировать свое напряжение до тех пор, пока ток удержания диодов не упадет ниже минимального значения тока в области обратного пробоя.

Share

Copied!

ток — Расчет сопротивления для стабилитронов?

Задавать вопрос

спросил 9 лет, 4 месяца назад

Изменено 9 лет, 4 месяца назад

Просмотрено 16 тысяч раз

\$\начало группы\$

Я изучаю электронику, и мне задали домашнюю работу онлайн. У меня проблемы не с самим вопросом, а с теорией. В нем говорится, что ток через резистор такой же, как и максимальный ток, с которым диоды могут безопасно работать, но, как вы можете видеть, справа рассеивается (\$V_{out}\$) вольт, а минимальный необходимый ток, проходящий через диод для поддержания постоянного напряжения.

Дело в том, как ток через резистор может быть таким же, как ток через диод, поскольку \$Voltage=J/C\$, или джоуль на кулон, так что это означает, что должна быть некоторая энергия, переносимая кулоны и, наконец, некоторое количество электронов. Но тогда это противоречиво, не будет ли ток, проходящий через резистор, полным током, током, рассеянным вправо, и током через зенор? Или… значит, в точке \$V_{out}\$ нет никакого тока? и это не представляет рассеянное напряжение? Я не могу осознать это…

• ток
• диоды

\$\конечная группа\$

1

\$\начало группы\$

При проектировании схемы стабилитрона я обычно стараюсь выполнить следующие требования:

1. Схема стабилитрона работает без нагрузки . Это означает, что стабилитрон должен рассеивать мощность, которая обычно рассеивается в нагрузке. Проверьте таблицу данных для стабилитрона для максимальной рассеиваемой мощности. Обычный небольшой стабилитрон часто рассчитан на 400 мВт. На данный момент вы знаете напряжение стабилитрона и его максимальную мощность, поэтому вы можете рассчитать максимальный ток через диод: \$I_{Z,max}=\dfrac{P_{max}}{V_Z}\$.
2. Стабилитрон находится в режиме регулирования, когда подключена максимальная нагрузка Когда подключена нагрузка, ток через стабилитрон ниже, так как часть тока протекает через нагрузку. Однако стабилитрону требуется минимальный ток, чтобы «активно» регулировать напряжение на нем. Для среднего стабилитрона это около 1-5 мА, но опять же, вы должны проверить это в таблице данных.
3. Известный максимальный ток нагрузки Конечно, если максимальный ток нагрузки ниже максимального тока стабилитрона (из № 1), нет необходимости нагружать стабилитрон до его максимального значения. Пока гарантируется минимальный ток стабилитрона, иначе он перестанет регулировать напряжение на нем.
4. Максимальный ток нагрузки Из вышеизложенного можно определить, что \$I_{L,max} = I_{Z,max} — I_{Z,min}\$. Или словами: сумма тока нагрузки и тока стабилитрона должна быть меньше или равна максимальному току стабилитрона.

Теперь, если задано V _S , можно рассчитать последовательный резистор \$R = \dfrac{V_S — V_Z}{I_L+I_{Z,min}}\$

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Если от \$V_{out}\$ не течет ток, то по закону Кирхгофа ток должен течь и через резистор, и через стабилитрон. максимальный номинальный ток, чтобы предотвратить повреждение стабилитрона.

Если через \$V_{out}\$ брать некоторый ток, то ток через резистор действительно будет больше, чем ток через стабилитрон. Если в вопросе ничего не сказано о токе от \$V_{out}\$, то вы должны предположить, что ток равен нулю.

В реальной жизни, если бы вы проектировали схему с использованием стабилитрона, вы, вероятно, знали бы, какой ток будет потребляться от \$V_{out}\$, и учитывали бы это при расчете резистора, обычно стремясь для тока Зенера несколько меньше, чем его номинальный максимальный ток.

\$\конечная группа\$

1

\$\начало группы\$

Там написано, что ток через резистор равен максимальному току, который диоды могут безопасно выдержать

В тексте не говорится, что ток через резистор равен току в диоде. Это говорит о том, что ток в резисторе равен тому, что теоретически может диод (не обязательно в данный момент) ручка.

И да, если бы ток через резистор действительно был бы равен току в диоде, то ток через V out не протекал бы (закон тока Кирхгофа).

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Вольт не рассеивается. По сути, этот Vout подключен к бесконечному резистору, поэтому весь ток, протекающий через резистор, также должен проходить через стабилитрон, потому что они находятся в параллельно серии .

\$\конечная группа\$

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но никогда не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

.

ttl — Как рассчитать номиналы резисторов для стабилитрона и базы BJT?

\$\начало группы\$

Пытаюсь преобразовать сигнал ~12В от автомобильной кнопки (входное напряжение может быть от 10В до 14В) в сигнал логического уровня для MCU, но сигнал нужно инвертировать (1=0, 0=1).

Ниже моя схема, но я не уверен, как рассчитать номиналы резисторов для стабилитрона и для базы транзистора, чтобы убедиться, что транзистор будет насыщенным и активным.

Я использую стабилитрон, потому что напряжение в машине не всегда 12 В, поэтому я хочу регулировать напряжение, управляющее базой транзистора.

Если вы знаете гораздо лучший способ удовлетворить мои потребности, они приветствуются, но, пожалуйста, помогите мне понять, как рассчитать эти резисторы в моей схеме.

Ниже я описываю схему так, как я ее понимаю в пределах своих знаний (могу ошибаться).

1. Резистор R4 нужен для уменьшения тока, проходящего через стабилитрон.

   (12 В — 4,7 В) / ((5 мА + 1 мА) / 1000) = 1216,7 Ом

   12В — входной сигнал.

   4,7 В — значение стабилитрона.

   5 мА — это минимальный ток, необходимый для правильной работы стабилитрона.

   1мА это ток необходимый для моих нужд (насыщение транзистора).

2. Конденсатор C4 используется для обеспечения стабильной работы стабилитрона.

Насколько я понимаю, на данный момент у нас есть стабильные 4,7В, и максимальный ток, который мы можем использовать для наших нужд, составляет ~1 мА.

3. Резистор R5 представляет собой подтягивающий резистор большого номинала. На мой взгляд, этот резистор можно не учитывать при расчетах, потому что его сопротивление велико, и мне не нужен очень точный расчет.

4. Резистор R6 является резистором для базы BJT BJT 2n2222. Обычно без стабилитрона математика была бы такой:

   (4,7 В — 0,7 В) / (5 В / 10000 Ом / 50 hFe) = 400000 Ом

   Но 400 кОм выглядит очень большим значением. ..

5. Транзистор 2n2222 используется для инвертирования сигнала с высокого уровня на низкий.

• стабилитрон
• ttl
• математика
• 2n2222

\$\конечная группа\$

10

\$\начало группы\$

5 мА — это минимальный ток, необходимый для правильной работы стабилитрона

Дайте определение «правильно». В этой схеме вам это действительно нужно только для защиты от сбросов нагрузки, когда автомобильная рейка может перейти от нормального диапазона 11-15 В к 60 В. Так что нормально, если этот ток равен нулю даже при нормальной работе.

1мА это ток необходимый для моих нужд (насыщение транзистора).

(4,7 В — 0,7 В) / (5 В / 10000 Ом / 50 hFe) = 400000 Ом

Я предполагаю, что вы исходите из какой-то поваренной книги и не понимаете, что противоречите сами себе.

2N2222 имеет \$\mathrm{H_{FE}}\$ около 10, когда он насыщен хорошо и жестко. Если вы используете конкретную деталь здесь, вы можете посмотреть лист данных, но я предполагаю, что вызов 2N2222 здесь (который, в частности, металлическая банка транзистор в корпусе ТО-18) означает, что вы используете дженерик. \$\mathrm{H_{FE_{SAT}}} = 10\$ подходит практически для всех малосигнальных транзисторов 1970-х годов, хотя это слишком пессимистично для «супербета»-транзистора 1990-х годов.

Ток вашего коллектора равен \$\frac{5 \mathrm V}{10 \mathrm{k}\Omega} = 500\mu \mathrm A\$. Таким образом, базовый ток, необходимый для надежного насыщения транзистора, больше похож на \$50 \mathrm{\mu A}\$.

Тем не менее, вы называете «50 hFe» выше. Это подходит для более современных транзисторов, но для 2N2222 или других устройств этого класса лучше использовать 10,9.0003

Итак, чтобы \$5 \mathrm{mA}\$ втекло в базу, нужно

$$\frac{4,7\mathrm V — 0,7 \mathrm V}{5 \mathrm{\mu A}} = 80\ mathrm{k \Omega}. $$

Затем выберите значение резистора ниже этого.

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Для «хорошего» тестирования схемы вам следует использовать БЕСПЛАТНЫЙ интерактивный симулятор, подобный этому.
Хотя ваши расчеты кажутся «правильными», вам следует помнить о некоторых проблемах с температурой цепи, если вы хотите получить «воспроизводимое» поведение.

Вот каким должно быть поведение вашей схемы (были внесены некоторые изменения для «более» стабильной схемы).
Чтобы увидеть, как это работает, выполните анализ постоянного тока с параметром (ваш Vin) и покажите необходимое выходное напряжение (я добавил BJT для инвертирования «функции»).

Добавил еще один ступенчатый параметр — температуру (0°, 25°, 50°)…
Можно отметить «большой» разброс характеристик.

Другие средства могут быть использованы в качестве затворов HC MOS или операционных усилителей.