Stabilizatory liniowe. - Politechnika Wrocławska

Transkrypt

Politechnika Wrocławska
Instytut Telekomunikacji, Teleinformatyki i Akustyki
Stabilizatory o pracy ciągłej
Wrocław 2013
Stabilizator napięcia, prądu
Napięcie
Io
niestabilizowane
E(t)
STABILIZATOR
Uo
Napięcie / prąd
stabilizowany
1
Parametry stabilizatorów liniowych
NAPIĘCIA
PRĄDU
Parametry stabilizatorów
Napięcia
Niestabilność od obciążenia
Niestabilność długoterminowa
(dynamiczna rezystancja wyjściowa)
∆U o =
∂U o
∂U o
∂U o
∂U o
∆E +
∆I o +
∆T +
∆t
∂E
∂I o
∂T
∂t
Niestabilność od nap. zasilania
Niestabilność od temperatury
2
Prądu
Niestabilność od obciążenia
Niestabilność długoterminowa
(dynamiczna kondunktancja wyjściowa)
∆I o =
∂I o
∂I
∂I
∂I
∆E + o ∆U o + o ∆T + o ∆t
∂E
∂U o
∂T
∂t
Niestabilność od nap. zasilania
Niestabilność od temperatury
Charakterystyki stabilizatora napięcia
SU =
∂U o ∆U o
≈
∂U I ∆U I
R0 =
∂U o ∆U o
≈
∂I 0
∆I 0
3
Stabilizatory parametryczne
(napięcie zależy od parametru przyrządu półprzewodnik.)
Projekt „diody Zenera”
Rs
I0=0
I
E(t)
E
IZ
UZ
U
IZ=E/RS dla IO=0
4
wsp. stabilności od obciążenia
RS
I
∆Uo
E(t)
I0
IZ
Io+ ∆Io
Io
U
E
∆ IZ= -∆Io
∆U o =
∂U o
∆I o = rz ∆I o
∂I o
wsp. stabilności od zasilania
RS
∆Uo
∆E
I0
I
E(t)
IZ
Io
E+∆E
E
∆U o =
∂U o
rz
∆E =
∆E
∂E
rz + RS
5
dobór RS
RS
I
E(t)
I0
IZ
Io
U
IZmin
E
E/RS - Rs duże
E/RS - Rs małe
IZmax
dobór RS
RS
UZ+IZmaxrz
Emax
Emin
UZ
I
E(t)
IOmax
I0
IZ
IOmin=0
IZmin
RS ≤
Emin − U Z
I O max + I Z min
IZmax
PZmax
RS ≥
Emax − (U Z + I Z max rZ )
I O min + I Z max
6
Parametry diody Zenera
∆U o =
∆U o =
∂U o
∂U o
∂U o
∂U o
∆E +
∆I o +
∆T +
∆t
∂E
∂I o
∂T
∂t
rz
∂U Z
∆E + rz ∆I o + (TWU Z )U Z ∆T +
∆t
rz + RS
∂t
Stabilność czasowa
UZ,=10-3÷10-5 [1/1000h]
Wymagane duże RS,
a więc duże E-Uo
Zasilacz z Diodą Zenera
Wady i zalety
RS
E(t)
I0
IZ
- Wymagana duża różnica E-Uo (wtedy RS jest dostatecznie duże i stabilizacja
skuteczna)
- Duże straty mocy Pstrat= (E-Uo)(IZ+Io) +UZIZ
- Mała wydajność prądowa (IZmax - związane z mocą diody)
- Słaba stabilność temperaturowa
7
Dioda Zenera o zwiększonej mocy
UZ’=UZ+UBE
Stabilizator wtórnikowy
IC
UI
ID+IB
RS
I0=IE
IB
ID
U0
R0
DZ
Przez tranzystor (wtórnik napięciowy) płynie cały prąd obciążenia (przez RS
płynie niewielki prąd porównywalny z IB) .
U0 = UZ – UBE
Ponieważ UBE zależy od I0 stabilizacja napięcia jest nieco grosza.
RS może przyjmować duże wartości
8
Stabilizatory kompensacyjne
Zawierają element regulacyjny, którego działanie zależy od sygnału
doprowadzonego z układu sterującego. Jakakolwiek zmiana wielkości wyjściowej
jest kompensowana przez układ sterujący – w wyniku wyjście utrzymywane na
stałym poziomie.
Podział:
- stabilizatory o pracy ciągłej – najlepsza stabilizacja wielkości wyjściowej;
- stabilizatory o pracy impulsowej – największa sprawność.
Stabilizator szeregowy
element regulacyjny
 R 
U O = U REF 1 + 1 
 R2 
R3
R1
+EZ
+
UI
-
U0
-EZ
R2
DZ
∆U O = ∆U I
1
1+ k
R2
R1 + R2
≈0
dla k →∝
źródło odniesienia
układ sterujący
(wzmacniacz błędu)
element
pomiarowy
9
R3
R1
+EZ
+
UI
-
U0
-EZ
R2
DZ
Układ porównuje stabilizowane napięcie (U0) – zwykle jako jego części (UR2)
z wzorcowym napięciem odniesienia (np. UZ) i wysterowaniu elementu
regulacyjnego w taki sposób by zmiana napięcia na nim (wskutek zmiany
rezystancji) przeciwdziała zmianom U0.
Typowe układy zabezpieczeń
Zab.termiczne
Zab.przed wstecznym
napięciem na wyjściu
Zab.przed
ujemnym
napięciem
Zab.przepięciowe
i przeciwnej
polaryzacji
na wyjściu
10
Stabilizatory trójkońcówkowe
o stałym napięciu – 78xxx
∆U
+E
1
Vin
Vout
3
Uo
GND
2
UO[V]=(XX)
3,3
5
5,2
6
8
8,5
9
12
15
18
24
∆U
-E
2
Vin
Vout
GND
1
3
-Uo
UO[V]=(XX)
-5
-6
-9
-12
-15
-18
-24
11
Główne cechy:
• Napięcie wejściowe – 35V(40V)
• Ograniczenie prądu
0,1A/1A/3A
(TO-92/TO-220/TO-3)
• Minimalny spadek napięcia ∆U≈2V
• Parametry stabilizacyjne przeciętne (temperatury,
napięcia wyjściowego, obciążenia)
• Ogranicznik temperatury
Obudowy stabilizatorów monolitycznych
TO-92 – 100mA
TO-220 – 1A
TO-3 – 3÷5A
12
Monolityczne stabilizatory o nastawnym
napięciu
 R 
U O ≈ 51 + 2  [V ] + I SP R2
 R1 
+E
1
Vin
3
Vout
7805
R1
GND
5V
2
Isp
R2
napięciu LM317
LM317
UO
+E
1
Vin
Vout
GND
3
R1
2
50÷100µA
1,245V
 R 
U O ≈ 1.251 + 2  [V ]
 R1 
R2
13
napięciu LM337
LM337
-UO
-E
1
Vin
3
Vout
R1
GND
1,245V
2
50÷100µA
 R 
U O ≈ −1.251 + 2  [V ]
 R1 
R2
napięciu i prądzie maksymalnym L200
RImax
+E
1
Vin
Vout
Imax
GND
3
Ref
Uo
 0,4 ÷ 0,5 
 [ A]
I O max ≈ 
 RIm ax 
5
2
R1
2,7V
4
R2
 R 
U O ≈ 2,71 + 2  [V ]
 R1 
14

Stabilizatory liniowe. - Politechnika Wrocławska

Transkrypt

Podobne dokumenty

Politechnika Wrocławska

Laboratorium „Konwersja energii”

Cenią nas zagraniczni studenci

Wzmacniacze operacyjne. - Politechnika Wrocławska

Politechnika Wrocławska

W1_Historia elektroniki - Politechnika Wrocławska

karta przedmiotu - Wydział Elektroniki, Telekomunikacji i Informatyki

W12_Klucze analogowe [tryb zgodnoœci]