Circuito de luz de emergencia: ¿cuál es la función de resistencias, diodos y condensadores?

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Encontré este circuito en internet. En este caso, la bombilla se ilumina cuando el suministro de CA está apagado y la bombilla se apaga cuando hay suministro de CA. Entonces, esto funciona como un circuito de luz de emergencia.

Me las arreglé para descubrir que cuando el suministro de CA está disponible, Q1 está APAGADO o en la región de corte y, en consecuencia, Q2 también está APAGADO. Por lo tanto, la bombilla no brilla.

Además, cuando el suministro de CA no está disponible, Q1 está en estado ON o región de saturación. En consecuencia, Q2 está en la región activa y actúa como un amplificador y hace que la bombilla brille.

Sin embargo, lo que no puedo entender es el uso exacto de las resistencias, condensadores y diodos en el circuito. Entiendo que eliminar incluso uno de ellos hace que mi circuito no funcione como he descrito anteriormente, pero no puedo entender por qué.

Nota: He realizado la simulación de este circuito en Multisim, a través del cual pude verificar los modos de operaciones de Q1 y Q2 en ambos casos de suministro de CA encendido y apagado.

Cuando hay corriente alterna disponible, D2 es un rectificador de media onda. La CC resultante carga la batería V1 a R4. R4 limita la corriente de carga.

D1 también actúa como un rectificador de media onda. Carga C1 una vez cada ciclo de línea. Eso mantiene la base de Q1 alta, lo que la mantiene apagada. Eso mantiene Q2 apagado, lo que mantiene la lámpara apagada.

Cuando no hay CA presente, R2 descarga C1, que finalmente se baja lo suficiente como para encender Q1. Eso enciende Q2, que enciende la lámpara. Ahora R4 limita la corriente a través de Q1 y en la base de Q2.

Una vez que el voltaje en la base de Q1 alcanza el estado estable, C1 ya no realiza ninguna función. Su trabajo es retrasar la luz que se enciende lo suficiente para que esto no suceda entre los picos de la línea de alimentación. Después de todo, el voltaje de CA está "apagado" dos veces por ciclo de línea de alimentación.

Q2 está completamente encendido o completamente apagado. Cuando está encendido, está saturado, por lo que el voltaje CE es probablemente de 200 a 500 mV. En saturación, la corriente base es más alta de lo que necesita ser para soportar la corriente del colector. En este caso, la corriente base seguirá siendo un poco más baja que la corriente del colector. Q2 actúa principalmente como un interruptor controlado por corriente, aunque cambia una corriente más alta que la que se está controlando.

R4 cumple una doble función, limitando la corriente base de Q2 cuando la energía está apagada y limitando la corriente de carga de la batería cuando la energía está encendida. Tenga en cuenta que 100 ohmios y 6 V significa que la corriente base para Q2 estará en la región de 50 mA fácilmente saturándola, pero que R2 debe dimensionarse para disipar el calor resultante. Tenga en cuenta también que esta corriente es muy similar a la que fluye en la lámpara, por lo que la eficiencia en términos de duración de la batería podría mejorarse agregando una resistencia en la conexión de la base Q2 para limitar la corriente de la base a unos 6 mA o menos.

Parte del objetivo de D2 es evitar que la energía de la batería fluya "hacia atrás" a través del circuito donde podría cargar C1, lo que evitaría que la lámpara se encendiera, incluso cuando la alimentación de CA estaba apagada.