Documente online.
Username / Parola inexistente
  Zona de administrare documente. Fisierele tale  
Am uitat parola x Creaza cont nou
  Home Exploreaza















STABILIZATOARE LINIARE DE TENSIUNE CONTINUA


loading...








ALTE DOCUMENTE

ALUNECAREA ELASTICĂ A CURELELOR
Amplificator 2x75W
Managementul sistemelor logistice
3D
CONTROLUL CALITĂŢII ĪMBINĂRILOR SUDATE
PLAN DE PRODUCTIE - 06.11.2006
Materiale Magnetice
De ce utilizam DSP-ul
CĀMP MAGNETIC PULSATORIU
Intr-un alt moment al miscarii manivela OA si centrul instantaneu de rotatie I ocupa alta pozitie,iar traiectoria punctului A este cerc


Text Box: 8


STABILIZATOARE LINIARE

DE TENSIUNE CONTINUĂ

 

 

 8.1 Parametrii stabilizatoarelor

Stabilizatoarele de tensiune continua sunt circuite electronice care au rolul de a mentine constanta valoare tensiunii v0 pe o sarcina RL, īn conditiile īn care, din diferite cauze se modifica valoarea tensiunii de la  intrarea circuitului vi, curentul i0 absorbit de sarcina RL sau temperatura T a mediului ambiant.

Se poate considera tensiunea de pe sarcina ca o functie

                             v0 = f(vi, i0, T)

de marimile enumerate.

Pentru ca tensiunea v0 este o marime de curent continuu care se noteaza cu v0, intereseaza cu cāt se modifica valoarea acestei tensiuni cānd asupra circuitului actioneaza marimile mai sus enuntate (denumite perturbatii).

Prin diferentierea relatiei de mai sus se obtine valoarea deviatiei tensiunii de pe sarcina

,

care se modifica de la valoarea V0 la valoarea  atunci cānd tensiunea vi, a devenit Vi + DVi , curentul a devenit I0 + DI0 , iar temperatura s-a modificat de la T la T +DT.

Diferentialele functiei f pondereaza variatiile marimilor, avānd valori dependente de topologia circuitului electronic si de valorile elementelor componente.

Pentru a caracteriza eficienta stabilizatorului, coeficientii de pondere se noteaza:

, coeficientul de stabilizare īn tensiune;

, rezistenta interna a stabilizatorului;

, coeficient de stabilizare cu temperatura.

Parametrii stabilizatorului trebuie priviti ca marimi caracteristice stabilizatorului care nu permit perturbatiilor sa ajunga la iesirea stabilizatorului.

Spre exemplu, daca nu se modifica decāt temperatura, atunci o valoare mica a coeficientului de stabilizare ST va determina variatia tensiunii de iesire

de valoare mica indiferent de variatia DT a temperaturii.

Pentru ca DV0 sa aiba valori mici se impune ca stabilizatorul sa fie caracterizat prin valori cāt mai mari ale factorului Su si valori cāt mai mici ale factorilor R0 si ST.

Uneori, pentru caracterizarea stabilizatorului, se foloseste un factor global de stabilizare

,

pentru rezistenta de sarcina si temperatura a mediului constante.

Stabilizatorul este un sistem automat de reglare a valorii tensiunii V0 atunci cānd asupra sistemului actioneaza perturbatiile necunoscute (variatiile Vi , I0 si T). Sistemul īsi īndeplineste misiunea furnizānd comenzi catre un element de reglaj EC.

Daca elementul de comanda primeste comanda si actioneaza asupra marimii de iesire la momente discrete de timp spunem ca stabilizatorul lucreaza īn comutatie. Īn cazul cānd primeste tot timpul comanda este stabilizator continuu (sau liniar).

Sistemul poate actiona asupra marimii de iesire numai daca sesizeaza ca aceasta s-a modificat fata de valoarea impusa, ceea ce īnseamna ca este un sistem de reglare dupa abatere, motiv pentru care se numeste stabilizator cu reactie.

Daca nu testeaza valoarea tensiunii de iesire si actioneaza atunci cānd constata ca s-a 19519h712t modificat unul din parametri (de obicei tensiunea de intrare sau curentul absorbit de la sursa) stabilizatorul este īn bucla deschisa de reactie (este un sistem automat de reglare dupa perturbatie).

Īn conditiile īn care actiunea de reglare are loc pe seama caracteristicii statice neliniare a unui element din schema stabilizatorului spunem ca stabilizatorul este parametric.

Elementul de reglaj EC poate modifica valoarea tensiunii care ajunge pe sarcina fiind plasat īn serie cu aceasta, motiv pentru care spunem ca stabilizatorul este cu element de reglaj serie (ERS).

Daca elementul de reglaj modifica curentul care circula prin sarcina, īn scopul mentinerii constanta a tensiunii (V0 = RLI0), EC va fi plasat paralel cu RL si stabilizatorul spunem ca este cu element de reglaj paralel (ERP).

Stabilizatorul poate sa furnizeze sarcinii o tensiune constanta de valoare fixa sau poate īndeplini functia de stabilizare pentru mai multe valori de tensiuni de iesire, caz īn care stabilizatorul este cu tensiune reglabila.

Uneori se impune ca stabilizatorul sa furnizeze la iesire doua tensiuni egale ca valoare dar de sens opus, spunem ca stabilizatorul este dual.

Pe parcursul evolutiei constructiei circuitelor de stabilizare s-au evidentiat doua generatii.

Prima generatie este caracterizata prin faptul ca permite accesul la toate blocurile functionale ale stabilizatorului. De regula este realizata cu elemente discrete de circuit.

Generatia a doua a stabilizatoarelor evidentiaza conceptul de integrare, avānd ca scop micsorarea numarului de componente necesare a fi interconectate pentru cresterea fiabilitatii sistemului. Asa au aparut stabilizatoare cu 3 terminale.

 8.2. Topologia stabilizatoarelor liniare

Topologia stabilizatoarelor liniare este stabilita de principiul conform caruia este mentinuta constanta tensiunea la iesire prin actiunea schemei asupra unei tensiuni sau asupra unui curent care determina valoarea tensiunii de iesire.

Daca stabilizatorul actioneaza asupra unei tensiuni elementul de comanda se plaseaza īn serie cu sarcina, ca īn figura  8.1, asa īncāt sa modifice valoarea tensiunii V pentru ca

                  

V0 = Vi - V = const

sa ramāna constanta oricare ar fi variatia tensiunii Vi - stabilizatorul este cu element de reglaj (EC) serie .

                     

Fig.  8.1.

Daca stabilizatorul actioneaza asupra unui curent, elementul EC se plaseaza īn paralel cu sarcina, ca īn figura  8.1 b, iar stabilizatorul este cu element de reglaj (EC) paralel .

Tensiunea pe sarcina

                             V0 = RLI0

depinde de curentul I0, care se modifica

                             I0 = Ii - I

datorita modificarii curentului absorbit de la sursa de alimentare Ii , iar acesta la rāndul sau se modifica prin modificarea valorii tensiunii Vi .

Daca se modifica Vi atunci se modifica Ii si stabilizatorul comanda EC pentru a modifica I asa īncāt        Ii - I = constant.

Se observa ca am folosit numai "se modifica Vi" fara a specifica nimic despre parametrii I0 si T.      Justificarea este urmatoarea.

Daca se modifica T (sau I0) tensiunea de iesire se modifica de la V0 la

V0 + DV0. Aceeasi modificare DV0 a tensiunii de iesire se poate obtine daca se modifica tensiunea de intrare Vi cu o valoare DVi corespunzatoare.

Conform celor de mai sus rezulta ca se poate studia functionarea schemei numai la modificarea tensiunii de intrare, rezultatele fiind valabile si pentru modificarea celorlalti parametri.

Stabilizatoarele cu amplificator de eroare, a caror topologie este prezentata īn figura  8.2, actioneaza asupra unei tensiuni sau asupra unui curent, continānd elemente suplimentare pentru īnchiderea buclei de reactie.

Fig.  8.2.

Sistemele cu reactie prelucreaza abaterea dintre tensiunea pe sarcina (prescrisa) si valoarea reala (masurata) a tensiunii. Valoarea "dorita" este furnizata de elementul de referinta ER. Numai ca acesta nu da la iesire o tensiune egala cu cea dorita a se gasi pe sarcina ci o valoare mai mica, motiv pentru care īn schema s-a introdus elementul de esantionare EE care sa aduca valoarea sesizata pe sarcina īn domeniul tensiunii furnizate de ER. Aceasta īnseamna ca se va efectua comparatia pe valori proportionale e = VER - kV0 , e este abaterea.

Blocul AE amplificator de eroare, prelucreaza abaterea e si elaboreaza o comanda catre elementul EC īn scopul modificarii tensiunii V0 asa īncāt sa se anuleze abaterea.

Aceasta teorie este valabila pentru sistemele din figura  8.2 īn cazul regimului dinamic.

Daca tinem seama de faptul ca atāt amplificatorul AE cāt si EC sunt elemente fizice atunci se impune o mica corectie. Daca e = 0 atunci AE nu da nimic la iesire, EC nu primeste nimic la intrare (si cum, de regula, este un tranzistor acesta va fi blocat) si rezulta ca, īn cel mai bun caz, EC nu consuma nimic si avem tensiunea V = 0 (la schema serie), iar curentul I = 0 (la schema paralel).

Īn aceste conditii sistemul nu va functiona decāt crescānd V si I, ceea ce īnseamna ca nu va functiona si la scaderea tensiunii Vi.

Corectia se refera la faptul ca se impune o eroare stationara, ceea ce īnseamna ca atunci cānd tensiunea de iesire este la valoarea prescrisa la intrarea amplificatorului vom avea o tensiune e ¹ 0 care sa asigure tensiunea V pentru ERS sau curentul I pentru ERP.

Prezenta unei valori nenule V pe elementul EC determina randamentul stabilizatorului

.

De obicei se adopta V = 20%V0 ceea ce conduce la randamente mai mici de 80%.

Stabilizatoarele cu componente electronice discrete sunt stabilizatoare de tensiune continua care nu au īn componenta nici un circuit integrat. Principiile de functionare pe baza carora au fost realizate schemele cu componente discrete se aplica si īn cazul stabilizatoarelor cu circuite integrate.

8.3 Stabilizatorul īn bucla deschisa cu element de comanda serie

Stabilizatorul are īn componenta un element de reglaj serie si un stabilizator parametric cu dioda Zener, ca īn figura  8.4,a.

                                        Fig.  8.4.

Relatia care asigura stabilizarea pentru circuitul din figura  8.4 a este

V0 = VZ - VBE  .

Prin  diferentiere  se  obtine  coeficientul  de  stabilizare  cu  temperatura

  ,

care  depinde  de parametrii diodei Zener si de variatia cu temperatura a tensiunii baza emitor .

Īn figura  8.4,b s-a desenat schema echivalenta a circuitului pentru variatii mici ale marimilor stabilizatorului. Se folosesc aceleasi notatii ca īn figura  8.4,a, dar cu alta semnificatie - marimile din figura  8.4,b reprezinta variatiile marimilor de curent continuu din figura  8.4,a.

Īn scopul determinarii parametrilor stabilizatorului se scriu, pentru schema echivalenta din figura  8.4,b, relatiile īntre curenti si tensiuni astfel:

-         pe ochiul de intrare

,

cu                         IZ = I + I1 ,

-         pe ochiul de iesire

hi I1 + V0 - rZIZ  = 0  ,

relatii care conduc la o expresie continānd numai variatiile tensiunilor Vi si V0

 .

De unde se obtine

 ,

care spune ca tranzistorul din schema are rolul de extindere a domeniilor de curenti ai stabilizatorului parametric format din rezistorul R si dioda DZ, coeficientul de stabilizare modificāndu-se.

Rezistenta interna a stabilizatorului se obtine pentru tensiune de intrare constanta, adica pentru variatii Vi ale tensiunii nule

,

Scurcircuitānd intrarea schemei echivalente din figura  8.4,b se constata ca rezistenta interna are expresia:

  ,

din care rezulta ca introducerea tranzistorului īn schema stabilizatorului parametric scade puternic rezistenta interna a stabilizatorului, astfel constant.

8.4  Stabilizatorul īn bucla deschisa cu element de reglaj paralel

Pentru a obtine o topologie cu  element de reglaj paralel se utilizeaza stabilizatorul parametric format din R, DZ si un tiristor Q2 conectat ca īn figura 8.3,a.

Fig.  8.3.

Tensiunea de iesire

V0 = VZ + VBE

stabileste expresia coeficientului de variatie cu temperatura

                             ST = V'0Z aZ + aVBE

Pentru schema echivalenta din figura  8.3,b se scriu mai īntāi expresiile curentilor

  ,

iar apoi se aplica teorema lui Kirchhoff īn nodul de iesire

          Ii = I + hfIi + I0 

Factorul de stabilizare va avea expresia

  .

Determinarea expresiei rezistentei interne se face schema din figura  8.5,b cu Vi = 0, obtinānd

.

Se constata ca stabilizatorul cu element de reglaj paralel are factorul de stabilizare si rezistenta interna dependente de factorul de amplificare al tranzistorului.

Performantele nu sunt mult deosebite de stabilizatorul cu element de reglaj serie, tinānd seama ca tranzistorul este de putere ceea ce īnseamna ca are un factor de amplificare hf īn curent mic. Totusi este caracterizat prin faptul ca tranzistorul se autoprotejeaza īn cazul scurcircuitarii bornelor sarcinii RL (tensiunea VCE @ 0 ceea ce face ca tot curentul sa se īnchida prin bornele scurcircuitate si nu prin tranzistor), scurtcircuitul conducānd la distrugerea rezistorului Rb sau la īntreruperea sigurantei fuzibile montate īn serie cu Rb.

Īn cazul stabilizatorului cu element de reglaj serie, din figura  8.4, scurtcircuitul de la iesire conduce la VCE = Vi si curentul prin tranzistor creste pāna la distrugerea termica a acestuia, daca nu se iau masuri de protectie.

 8.5  Stabilizatorul īn bucla īnchisa de reactie si element de reglaj serie

Functionarea stabilizatorului cu reactie si element de reglaj serie poate fi explicata prin rearanjarea blocurilor functionale din figura  8.2,a ca īn figura  8.4.

Fig.  8.4.

Elementul de esantionare este realizat de regula cu un divizor de tensiune rezistiv, īn acest caz format din R1 si R2, caracterizat prin factorul de divizare (sau de reactie)

  .

Deducerea relatiilor de calcul a parametrilor stabilizatorului se face luānd īn considerare ca reactia modifica parametrii stabilizatorului fara reactie negativa.

Tensiunea de intrare este formata dintr-o componenta de regim stationar VI (tensiunea de c.c. aplicata la intrare nu cānd nu actioneaza perturbatii) peste care se suprapune o componenta variabila vi datorata perturbatiilor (care īn cazul stabilizatoarelor constau īn modificarea valorilor V0, T si

VI )

VI = VI + vi  .

Variatia vi determina modificarea tensiunii de pe sarcina de la valoarea V0 la .

Stabilizatorul fara reactie este format din rezistenta de iesire  a ERS īn serie cu sarcina , ceea ce īnseamna ca avem relatia

 ,

(unde R'L este constituit din RL|| (R1 + R2) care conduce la un coeficient de stabilizare fara reactie

                            

Amplificatorul de eroare AE elaboreaza o comanda catre elementul de reglare ERS care determina la iesire o variatie v"0. Īn aceste conditii variatia tensiunii de iesire este formata din doua componente

v0 =  v'0 + v"0 ,

prima v'0 fiind datorata sistemului fara reactie, iar a doua datorata amplificatorului de eroare v"0 (prin intermediul ERS).

Pentru ca variatia tensiunii de iesire sa fie cāt mai mica se impune ca v"0 sa fie de semn opus si apropiata de v'0 (variatie de tensiune datorata modificarii intrarii de la VI la VI + vi). Acesta este principiul stabilizarii cu reactie.

Pentru a stabili relatiile de calcul luam īn considerare tensiunea aplicata la intrarea amplificatorului de eroare

Ve = VR- fv (V0 + v'0)  ,

a carui variatie este

e = DVe = - fv v'0 .

Sistemul cu reactie negativa este caracterizat prin factorul se amplificare īn tensiune

  ,

care stabileste expresia tensiunii de corectie

v"0 = AVRe = -AVR fv v'0 .

Variatia tensiunii de iesire, īn conditiile aplicarii reactiei

v0 = v'0 + v"0 = v'0 - AVRfv v'0  .

Conform teoriei reactiei avem

  ,

care īnlocuite īn relatia de mai sus conduc la expresia variatiei tensiunii de iesire a sistemului cu reactie

                               ,

care evidentiaza faptul ca reactia a actionat īn sensul micsorarii de (1+T) ori a variatiilor tensiunii de la iesire fata de stabilizatorul fara reactie.

Īn relatiile de mai sus av este factorul de amplificare īn bucla deschisa de reactie a sistemului iar T este transmisia pe bucla.

Coeficientul de stabilizare īn prezenta reactiei este

 .

Pe de alta parte, tinānd seama de relatia dintre v'0 si vi , factorul de stabilizare al sistemului cu reactie se poate scrie si sub forma

 .

Rezistenta interna a stabilizatorului

,

este de fapt rezistenta de iesire a amplificatorului cu reactie negativa de tipul esantionare īn nod si comparare pe bucla, care, conform teoriei reactiei are expresia

.

 8.6  Stabilizatorul cu tranzistori bipolari īn bucla īnchisa de reactie

Pe baza schemei de principiu din figura  8.4 poate fi realizat un stabilizator cu element de reglaj serie, utilizānd tranzistori bipolari, ca īn figura  8.5.

Elementul de reglaj serie este constituit din tranzistorul T0, care actioneaza asupra tensiunii VCE pentru a modifica valoarea tensiunii de iesire

                            

          Elementul de referinta īl constituie stabilizatorul parametric cu dioda Zener DZ si R3. Alimentarea stabilizatorului parametric se face din tensiunea stabilizata (V0 de la iesire) si nu din tensiunea de intrare VI care este mai putin stabila, fiind afectata de perturbatiile transmise prin linia de alimentare.

Esantionarea tensiunii de la iesire este realizata de divizorul de tensiune format din rezistoarele R1 si R2 - furnizeaza la iesire tensiunea

                             VB= fvV0,

unde                              

 

este factorul de divizare al tensiunii de iesire (de fapt este factorul de reactie, cum vom stabili mai jos).


Fig.  8.5.

         

          Tranzistorul T1 īmpreuna cu rezistenta din colector R4 constituie amplificatorul de eroare. La intrarea AE, pe baza tranzistorului T1, este prezenta tensiunea de eroare

                          .

Modificarea tensiunii de iesire determina modificarea tensiunii VBE1, care conform caracteristicilor tranzistorului din figura  8.6 determina modificarea IB si modificarea care modifica VCE.


Fig.  8.6.

Modalitatea de reglare a tensiunii pe sarcina, presupunānd o crestere a tensiunii VI este

Se constata ca avem un sistem de reglare care verifica tensiunea de iesire si īn functie de abaterea acesteia fata de tensiunea de referinta modifica valoarea caderii de tensiune VCE a tranzistorului T0 asa īncāt sa preia variatiile tensiunii de alimentare VI.                                                                                  

Coeficientul de stabilizare cu temperatura, se calculeaza cu relatia din expresia tensiunii de iesire

,

care relatie se deriveaza īn raport cu temperatura pentru a obtine

                             .

S-a considerat o variatie cu temperatura a tensiunii de pe dioda Zener

                            

si o tensiunea o scadere cu αBE = 2mV   la fiecare grad Celsius de crestere a temperaturii a tensiunii VBE1.

          Pentru calculul celorlalti parametrii ai stabilizatorului se tine seama de faptul ca se pot obtine aceleasi variatii ale tensiunii de iesire la modificarea tensiunii VI sau la modificarea  altui parametru.

Spre exemplu  putem considera constanta tensiunea de intrare VI si studiem variatia tensiunii V0 la modificarea tensiunii  VZ.

Pe baza acestei observatii se deseneaza īn figura  8.7 schema echivalenta a montajului in regim variabil de semnal mic.    

Constatam ca schema din figura  8.7 este schema de curent alternativ a unui amplificator cu reactie negativa, format din amplificatorul T1, T0 si reteaua de reactie 11 - 22.

Reactia este de tipul cu esantionare īn nod si comparare pe bucla.


Fig.  8.7.

Separānd reteaua de reactie se obtine factorul de reactie

                             .

Schema amplificatorului īn bucla deschisa de reactie este prezentata īn figura  8.8. Pe  latura cu sursa de curent de indice 1, exista o notatie ( I2) ceea ce conduce la egalitatea

                                      .


Fig.  8.8.

Consideram , ceea ce permite sa scriem, conform primei teoreme a lui Kirchhoff

                            

Īnlocuind I2 avem

                                      .

Curentul I1 se determina pe ochiul de intrare pe baza rezistentei echivalente

                             ,

cu ajutorul caruia se determina expresia tensiunii de iesire poate fi exprimata

                                                            

Factorul de amplificare īn bucla deschisa de reactie are expresia

Cu ajutorul expresiilor  se exprima marimile stabilizatorului

                             ,

unde Ries este rezistenta de iesire a amplificatorului īn bucla deschisa de reactie .

Rezistenta de iesire care se vede privind de la bornele de iesire poate fi aproximata

                             Ries=RL(R1+R2)

Tranzistorul T0 reprezinta elementul de putere, care lucreaza īn general la curenti mari motiv pentru care amplificarea acestuia va avea valori mici hf0=1..4, pe cānd hf  al tranzistorului T1 are valori de ordinul sutelor.     

 8.7  Circuite pentru protectia stabilizatoarelor

Circuitele de protectie au rolul de a proteja sarcina si tranzistorul de putere (elemente de regulator serie) la supratensiuni si supracurenti.

Supratensiunile apar prin cresterea valori tensiunii de alimentare sau prin scaderea consumului de curent .

Supracurentii apar de regula īn cazul scaderi valorii sarcinii sau prin scurcircuitarea bornelor de iesire.

Protectia poate fi realizata pe partea de curent alternativ, cu ajutorul sigurantelor fuzibile sau a unor scheme de protectie (realizate cu tiristori ) ,care sa īntrerupa alimentarea cu energie electrica a circuitului redresor-stabilizator. Elementul de baza a unei sigurante fuzibile este un fir conductor (din cupru) dimensionat asa īncāt la valoarea maxima  a curentului sa se topeasca local, asa īncāt circuitul protejat sa fie deconectat de la sursa de tensiune

Se prefera protectia cu tiristori datorita timpului de raspuns mai mic decāt al sigurantelor fuzibile.

           

Circuite de protectie cu limitarea curentului

          Stabilizatoarele sunt realizate in general cu element de reglaj serie asa īncāt circuitele de protectie elaboreaza o comanda pentru blocarea elementului de reglaj serie.

Īn figura  8.9 este prezentat un circuit de protectie cu limitarea curentului, format din rezistorul RSC  si tranzistorul TP.


Fig.  8.9.

       Pentru conditii normale de functionare tranzistorul de protectie TP este blocat prin tensiunea de valoare mica din circuitul baza - emitor

                             .

       Daca I0catre valoarea limita notata cu ISC caderea de tensiune pe rezistorul  RSC  va creste, adica va creste tensiunea de polarizare a bazei tranzistorului TP  (VBE),rezulta tensiunea depaseste valoarea  de deschidere a tranzistorului VBE>0,65V.

Tranzistorul TP intra īn conductie =>curentul de colectare IC0 al tranzistorului TP =>scade curentul IB0=>VCE => la I0 =  ISC    =>VCE=VI           ,V0=0  ,I0=ISC. Caracteristica externa a montajului este prezentata īn figura  8.10.

Relatia de dimensionare a rezistentei de protectie este

                             0,65=RSC.ISC.


Fig.  8.10

Caracteristica externa din figura  8.10 nu este avantajoasa daca scurcircuitul de la iesire se mentine timp īndelungat, pentru ca prin tranzistorul serie va circula un curent de valoare mare I0max, determinānd īncalzirea acestuia.

Circuitul din figura  8.12 realizeaza o caracteristica externa cu īntoarcere, ca īn figura  8.11.


Fig.  8.11

Īn conditiile īn care curentul de iesire ajunge la valoarea ISC, schema de protectie  determina anularea tensiunii de pe sarcina si scaderea curentului prin sarcina la o valoare IP<ISC.        

Tensiunea de polarizare a bazei este

                             .


         

Fig.  8.12

Tensiunea īn punctul B este

                             ,

iar īn punctul A este

                             .

                                      .

Relatia tensiunii VBE se scrie īn cele doua situatii

                              ,

din care se determina elementele schemei, considerānd cunoscuti curentii.

Circuite de protectie cu īntreruperea tensiunii de alimentare       

      Īn cele ce urmeaza vor fi prezentate circuite care actioneaza asupra tensiunii VI , īn sensul īntreruperii alimentarii stabilizatorului.

Un releu electronic cu rearmare este prezentat īn figura  8.13.

La functionarea normala a circuitului de sarcina (ST) starea tranzistorilor este

                              T1  saturat  ,  T2  blocat.

Tensiunea de comanda a tranzistorului T2

                            

depinde de caderea de tensiune de pe tranzistorul T1.


    Fig.  8.13

Functionarea schemei decurge dupa cum urmeaza.

Daca scurtcircuitul din stabilizator se īndeparteaza

=>VI - creste,          =>    VCE1       scade,

   VBE1     scade   =>  T1    saturat, T2      blocat  =>

stabilizatorul este din nou alimentat cu tensiune, ceea ce īnseamna "rearmare".

Protectie cu scurcircuitarea tensiunii de intrare a stabilizatorului

Īn figura  8.16 este prezentata o schema de protectie cu scurcircuitarea tensiunii de la intrarea stabilizatorului. Scurcircuitarea intrarii stabilizatorului determina cresterea curentului prin siguranta fuzibila peste valoarea de "ardere" ceea ce conduce la īntreruperea circuitului dintre sursa de alimentare si stabilizator.


 

Fig.  8.14

Senzorul de curent comanda elementul de scurcircuitare, care īn cazul schemei din figura  8.14 este tiristorul T.

Protectie cu variator de tensiune alternativa

Īn figura  8.15 este prezentata o schema de protectie cu variator de tensiune alternativa.


         

Fig.  8.15.

Variatorul de tensiune, format din tiristorii T1 si T2, permite controlul tensiunii de alimentare a stabilizatorului prin modificarea unghiului de comanda. Īn conditii de scurcircuit īn stabilizator se īntrerup impulsurile de comanda a tiristorilor, separānd stabilizatorul de sursa de alimentare.

8.8 Stabilizatoare cu circuite integrate

Stabilizatoarele de tensiune continua cu circuite integrate au īn componenta un circuit integrat specializat care are rolul de a integra functiile unui stabilizator liniar (atāt de stabilizare a tensiunii de pe sarcina cāt si de protectie), īn scopul reducerii numarului de componente electronice ale schemei de stabilizare, ceea ce determina si o crestere a fiabilitatii sistemului.

Functia de reglare este realizata prin integrarea unei scheme de stabilizator, ca īn figura 8.16, cu amplificator de eroare si element de reglaj serie.

Fig. 8.16.

 


La intrarea amplificatorului operational, caracterizat prin factorul de amplificare īn tensiune AV, se aplica tensiunea de referinta VZ si o fractiune din tensiunea de iesire. Diferenta celor doua tensiuni, amplificata, comanda elementul serie de reglare, constituit din tranzistorul Q.

Elementul de referinta este realizat cu stabilizatorul parametric, format din dioda Zener si rezistorul R3.

Īn conditiile īn care amplificatorul de eroare AV nu lucreaza (schema este fara reactie) , deoarece impedanta de intrare a amplificatorului este foarte mare, rezistoarele R1 , R2 vor fi īn serie si tot grupul va fi īn paralel cu rezistenta de sarcina.

Coeficientul de stabilizare al schemei din figura 8.16, īn lipsa reactiei negative, este

unde este rezistenta echivalenta de la iesire  iar h0 este conductanta de iesire a tranzistorului.

Reactia negativa, asigurata de rezistentele R1 si R2 , modifica coeficientul de stabilizare de la s la

Deoarece factorul de reactie are expresia

coeficientul de stabilizare se poate exprima sub forma

Pentru a determina expresia rezistentei interne, notam cu RA rezistenta de iesire a amplificatorului operational si īnlocuim tranzistorul cu schema echivalenta a acestuia.

Fig. 8.17.

 


Conform schemei echivalente a amplificatorului īn bucla deschisa de reactie din figura 8.17, determinam rezistenta de iesire de calcul

,

.

Conform teoriei reactiei negative, rezistenta de iesire este

.

Se constata ca stabilizatorul are parametrii de stabilizare determinati de factorul de amplificare īn tensiune al AO si de calitatea tranzistorului regulator.

Evolutia stabilizatoarelor liniare integrate a cunoscut doua generatii succesive. A doua generatie si-a propus sa micsoreze atāt numarul de componente externe integratului dar si numarul conexiunilor de acces. Integratele din generatia a doua au trei borne de acces ceea ce permite sa utilizeze capsula standard a tranzistorului.

Pe lānga stabilizatoarele de uz general se īntālnesc si stabilizatoare specializate, dintre care curent se utilizeaza stabilizatoare duale  - stabilizatoare care furnizeaza doua tensiuni de iesire, una pozitiva si una negativa. Schema electronica a stabilizatorului dual are rolul de a mentine constanta diferenta celor doua tensiuni de iesire.

Īn continuare vor fi prezentate un stabilizator din prima generatie (BA723) si un stabilizator din generatia a doua (ROB317).

Stabilizatorul liniar cu  BA723

          Circuitul integrat BA723 este un stabilizator de uz general de mica putere, a carei schema interna este a unui stabilizator cu amplificator de eroare.

Este introdus īntr-o capsula TO116 care determina o rezistenta termica jonctiune - mediul ambiant Rth j-a = , pentru o temperatura maxima a jonctiunii . De fapt producatorul impune limitele de functionare a capsulei īn domeniul    .

Puterea maxim disipata la  este PDmax=500mW.

          Circuitul primeste tensiunea de alimentare la bornele V+ si V- . Valoarea maxima a tensiunii aplicate la cele doua borne de alimentare se impune a fi Vi = V+ - V- < 40V, iar valoarea minima Vi > 9,5V.

Pentru ca tranzistorul regulator Q15, din schema stabilizatorului prezentata īn figura 8.18, sa lucreze īn zona liniara a caracteristicilor se impune ca tensiunea VCE sa depaseasca valoarea de 7,5V

(Vi -Vout >7,5V). Limita superioara a tensiunii care se poate aplica tranzistoului Q15 este 40V, ceea ce īnseamna ca circuitul are limitarea

(Vi -Vout < 40V).

Exista posibilitatea de alimentare separata a tranzistorului regulator, la tensiunea VCC, care trebuie sa se īncadreze īn limitele impuse tensiunii Vi.

Fig. 8.18.

 


Circuitul are doua iesiri una notata Vout, iesire care poate furniza un curent de maximum I0max= 150mA, si cealalta notata V0Z care poate furniza un curent de maximum I0Zmax= 25mA.

Tensiunea maxima a iesirii este Vout =2,...,40V.

Amplificatorul de eroare este realizat cu amplificatorul operational AV , ale carui intrari sunt notate IP si IM (intrarea neinversoare si respectiv intrarea inversoare) si tranzistorul de comanda Q14.

Blocul elementului de referinta, notat cu ER īn figura 8.18, accepta tensiuni la borna REF de maximum VREF = 7,15V la un curent

IREF = 15mA. Tensiunea furnizata de ER este folosita drept referinta pentru amplificatorul operational īn sensul ca o fractiune (sau toata tensiunea) se aplica intrarii IP a AO.

Pentru a implementa diferite moduri de protectie a sarcinii sau tranzistorului regulator schema contine un tranzistor Q16 ale carui terminale sunt notate CL (baza), CS (emitorul) si COMP (colectorul). Intrarea COMP, fiind conectata la iesirea amplificatorului de eroare poate fi folosita pentru blocarea functionarii sistemului de reglare a tensiunii de iesire. Prin semnalul aplicat se poate masca comanda generata de AE pentru tranzistorul regulator.

Īn figura 8.19 sunt prezentate elementele strict necesare care vor fi adaugate integratului BA723 ca sa functioneze īn regim de stabilizator.

La bornele +V si -V se aplica tensiunea de alimentare, care este +V si respectiv GND (borna de masa = borna de potential nul).

Fig. 8.19.

 


Tensiunea de referinta a AO se obtine din tensiunea furnizata de blocul de referinta cu divizorul de tensiune RC si RD

Pe intrarea inversoare a AO se aplica o fractiune din tensiunea de la iesire

Dar avem

.

Schema din figura 8.19 este utilizata pentru tensiuni de iesire . Deoarece amplificatorul operational are nevoie de tensiuni de intrare diferentiale pozitive se  impune ca VIP>VIM, ceea ce īnseamna ca nu poate fi utilizata īntreaga tensiune de referinta . Micsorarea tensiunii aplicate la IP se face cu divizorul rezistiv RC, RD.

          Pentru tensiuni de iesire  la IP se aplica īntreaga tensiune de referinta, conectānd printr-o rezistenta de valoare borna REF cu borna IP, (pentru ca intrarile la AO sa fie conectate rezistente egale īn scopul pastrarii simetriei intrarilor).

          Implementarea schemelor de protectie se face prin conectarea unor elemente rezistive la bornele CL si CS.


Protectia cu limitarea curentului de iesire

Pentru limitarea simpla a curentului de iesire se conecteaza īn serie cu sarcina un sunt Rsc, ca īn figura 8.20. Cresterea curentului determina cresterea tensiunii de polarizare directa a jonctiunii EB a Q16. Cānd tranzistorul intra īn conductie

colectorul acestuia sunteaza iesirea AO si Q14 se blocheaza determinānd anularea tensiunii de la iesirea OUT. Curentul prin sarcin[ se limiteaza la valoarea I0max.

Protectia cu īntoarcere curentului

Protectia cu īntoarcere se implementeaza ca īn figura 8.21.

Fig. 8.21.

 


Tranzistorul Q16 intra īn conductie cānd tensiunea baza - emitor devine 0,65V

Ecuatia este valabila atāt cānd curentul ajunge la valoarea de protectie I0max (la V0)

cāt si la valoarea curentului I0sc care se obtine cānd intra protectia īn functiune, adica atunci cānd tensiunea se anuleaza (V0 = 0)

Reamintim faptul ca protectia intra īn functiune la curentul absorbit de sarcina I0max si pe lānga faptul ca anuleaza tensiunea pe sarcina, micsoreaza si curentul prin sarcina de la I0max la I0sc. Īn cazul limitarii simple (montajul din figura 8.20) curentul prin sarcina ramānea la valoarea intrarii protectiei I0max.

Extinderea domeniului curentilor de iesire

Extinderea domeniului curentilor se face prin conectarea la iesire a unui tranzistor extern Qext , ca īn figura 8.22.

Fig. 8.22.

 


Se constata ca stabilizatorul BA723, īn acest caz, comanda direct curentul pe elementul de reglare intern Q15 care stabileste (prin iesirea OUT a BA723) curentul de baza al tranzistorului extern Qext.

Rezistenta din emitorul tranzistorului Qext stabileste tensiunea de polarizare a bazei.

Stabilizatorul flotant

Extinderea domeniului de stabilizare a tensiunii  se face ca īn figura 8.23, figura īn care se prezinta un stabilizator flotant.


Stabilizatorul este flotant pentru ca potentialul de referinta al stabilizatorului, si anume -V, nu se gaseste la potentialul masei ci la un potential egal cu V0.

La intrarile amplificatorului operational avem tensiunile

,

care sunt de valori apropiate.  Prin egalarea celor doua tensiuni se obtine expresia tensiunii stabilizate

.

Rezistenta RE se calculeaza din conditia ca sa asigure curentul de alimentare al BA723.

Stabilizatorul cu ROB 317

Stabilizatorul ROB 317 este un stabilizator din a doua generatie, avānd trei borne de acces, notate B, E, C, ca īn figura 8.24.


 

Fig. 8.24.

 


Toate stabilizatoarele cu trei borne de acces sunt stabilizatoare flotante - ceea ce īnseamna ca toate tensiunile nu au drept referinta masa sistemului īn care a fost integrat ci au drept referinta unul din electrozii proprii si anume electrodul E.

Amplificatorul de eroare AO primeste la intrarea neinversoare o tensiune de referinta, furnizata de dioda Zener DZ cu VZ = 1,2V  - dioda alimentata la curent constant de sursa de curent IZ = 50μA. La intrarea inversoare a AO se aplica tensiunea VREF care este formata din tensiunea de iesire V0   a stabilizatorului.

Abaterea este amplificata de AO, determinānd un curent de comanda pentru tranzistorul regulator Q.

Prin intermediul rezistentei RSC circuitul intern de protectie actioneaza pentru limitarea curentului de iesire la valoarea I0max = 0,5A, asa fel ca sa nu se depaseasca puterea maxim disipata Pdmax = 2W, pentru tensiuni de iesire din domeniul V0 = 1,2V,...,37V.

 Cu ajutorul rezistentelor RA si RB se stabileste valoarea tensiunii de iesire.

Prin RA circula curentul  iar prin RB curentul

.

Tensiunea de la iesire este

Īn regim stabilizat al tensiunii de iesire

 

iar curentul este IZ = 50μA, valori cu care se poate calcula tensiunea de iesire sau se pot dimensiona rezistentele.

Pentru dimensionarea rezistentelor se foloseste si conditia de curent minim. Circuitul, ca sa poata functiona corect, are nevoie ca prin sarcina RL sa circule un curent de minimum 10mA, conditie care se poate scrie sub forma

.

Īn figura 8.25 este prezentata schema completa a unui stabilizator cu ROB317.

Rezistentele care stabilesc valoarea tensiunii de iesire s-au notat cu RA si RB, cu toate ca RB este un potentiometru prin intermediul caruia se fixeaza tensiunea de iesire la valoarea dorita (din domeniul 1,2V,...,37V).

Fig. 8.25.

 


Condensatorul C1 = 0,1,...,10μF este nepolarizat si are rolul de a compensa componenta inductiva a firelor de legatura de la redresor la stabilizator si a determina un filtru pentru eliminarea componentelor variabile ale tensiunii Vi  de frecventa mare.

Condensatorul C2 >25μF este un condensator pentru filtrarea ondulatiilor tensiunii de iesire, datorate redresarii sau comenzilor date de stabilizator.

Condensatorul C3 >10μF īmbunatateste stabilitatea sistemului actionānd pentru īntārzierea variatiilor bruste ale comenzii.

Diodele D1 si D2 introduc o cale de rezistenta mica pentru descarcarea sarcinii de pe condensatoare. Spre exemplu condensatorul C3 s-ar descarca prin circuitul diodei Zener (s-ar depasi 50 μA), pe cānd asa se va descarca prin redresorul de la intrare pe calea D2 , D1 .

Condensatorul C2 se descarca numai prin D1.

          Circuitele stabilizatoare din generatia a II-a asigura coeficienti de stabilizare a tensiunii de iesire, exprimati prin variatia procentuala a tensiunii de pe sarcina, de

K= 0,01%       la variatia tensiunii de intrare Vi;

K= 0,1%         la variatia sarcinii RL;

K= 0,015%     la variatia temperaturii T,

fata de coeficientii de stabilizare ai stabilizatoarelor de uz general, care au valorile

K= 0,1%         la variatia tensiunii de intrare Vi;

K= 0,03%       la variatia sarcinii RL;

K= 0,003%     la variatia temperaturii T.

Stabilizatoare duale

Stabilizatoarele duale sunt circuite de stabilizare a doua tensiuni de polaritati opuse.

Stabilizatoarele cu urmarire mentin constanta diferenta ( de fapt este vorba de suma tensiunilor , raportate la GND, īn valoare absoluta ) a celor doua tensiuni de iesire. Cānd se modifica una din tensiuni stabilizatorul actioneaza asupra celeilalte tensiuni pentru ca diferenta lor sa ramāna constanta.

Īn figura 8.26 este prezentata schema de principiu a unui stabilizator dual cu urmarire.

Schema din figura este formata din doua stabilizatoare distincte, primul ST- este un stabilizator pentru tensiunea negativa iar celalalt (format din restul elementelor, respectiv  Q, AO, RA, RB  ) este un stabilizator pentru tensiunea de intrare pozitiva.

Fig. 8.26.

 


Stabilizatorul de tensiune pozitiva furnizeaza la iesirea V0+ o valoare a tensiunii care este corelata cu valoarea tensiunii V0-.

Tensiunea diferentiala de la intrarea AO este foarte mica, motiv pentru care avem egalitatea

,

dar tensiunea VR poate fi exprimata īn functie de tensiunea de la iesire

Conform relatiei de mai sus, constatam ca , prin alegerea potrivita a rezistentelor putem avea diverse relatii īntre tensiunea de iesire negativa si tensiunea de iesire pozitiva. La borna ECH poate fi conectat un potentiometru.

          La borna ADJ a stabilizatorului se conecteaza un divizor rezistiv prin intermediul caruia se fixeaza valoarea tensiunii V0-.


Document Info


Accesari: 8027
Apreciat:

Comenteaza documentul:

Nu esti inregistrat
Trebuie sa fii utilizator inregistrat pentru a putea comenta


Creaza cont nou

A fost util?

Daca documentul a fost util si crezi ca merita
sa adaugi un link catre el la tine in site

Copiaza codul
in pagina web a site-ului tau.

 


Copyright © Contact (SCRIGROUP Int. 2014 )