[ ] Stabilizator napięcia. Prostownik: Zasilacze U

Transkrypt

1 Zasilacze Stabilizator napięcia Źródło enerii eletrycznej dla uładu wyonawczeo: źródło napięciowe, źródło prądowe (oraniczni prądu), zabezpieczenie przed przerzanie, zapalenie, porażenie itp. Zasilacz przetwarza enerię eletryczną pobieraną z sieci Standardowy scheat bloowy zasilacza: 00 Prostowni: przeształcenie prądu przeienneo na prąd zienny płynący w jedny ierunu Najprostszy prostowni jednopołówowy: dzielni napięcia z diodą prostowniczą Prostowni jednopołówowy JŚCIE JŚCIE sieć transorator prostowni iltr stabilizator obciążenie ransorator: dopasowanie przeienneo napięcia sieci do napięcia wyjścioweo zasilacza alwaniczna izolacja uładu eletroniczneo od sieci I U Prostowni dwupołówowy: więsza wydajność, więsza zawartość sładowej stałej w widie wyjściowy, podstawowa sładowa pulsacji wynosi 00 Hz. Filtry dolnoprzepustowe: U C L Dla uładów wyaających dużych prądów stosuje się trójazowe prostownii dwupołówowe: L podstawowy uład: oste Graetza UKŁAD GAEZA S L U t typu C lub typu L (dla dużych prądów wyjściowych) do wyeliinowania pulsacji Stała czasowa C usi być więsza od oresu pulsacji Na przyład, jeśli dopuszczalny zares lutuacji napięcia wyjścioweo 0 %, inialna pojeność C wynia z warunu: / LC [ ] U U U e < 0. U MIN U jest orese pulsacji. Dioda i ondensator powinny ieć odporność na przebicie: U U t UMIN niewiela zawartość sładowych haronicznych najniejsza częstość pulsacji wynosi 300 Hz

2 Stabilizatory równolełe: Stabilizatory napięcia Zasada działania: dzielni napięciowy stabilizatory szereowe i równolełe, w zależności od położenia eleentu reulująceo wzlęde wyjścia eleent atywny L eleent atywny L Najprostszy: stabilizator z diodą Zenera, U U Z Stopień stabilizacji zależy od stabilności obciążenia Wzacniacz o wspólny oletorze dzielni napięcia z diodą Zenera pełni rolę źródła napięcia odniesienia eleent atywny tranzystor Wada stabilizatorów równolełych: stały pobór prądu ze źródła napięcia bez obciążenia wyjścia Stabilizatory szereowe: niewieli pobór prądu ze źródła bez obciążenia wyjścia (wzacniacze o wspólny oletorze) wahania napięcia wyjścioweo wraz ze zianą obciążenia i teperatury do ilu procent! U U>UZ UUZ U UUZ 0.7V U U Z 0.7V Stabilizatory napięcia ze wzacniaczai błędu znacznie bardziej doładne Eleent reulacyjny Stabilizator napięcia z oraniczniie prądu zabezpieczenie przed nadierny pobore prądu ze stabilizatora U U Z U UZ wzorzec napięcia wzacniacz błędu S Próbowanie napięcia wyjścioweo Porównywane napięcie wyjściowe we wzacniaczu błędu z napięcie wzorcowy wzacniacz steruje tranzystore (reulacja rezystancji tranzystora) zniejszenie zależności napięcia od teperatury tranzystora uład pozwala na stabilizację dowolneo napięcia U > (U Z 0.7V) W pratyce: U > U Z V Wada: uszodzenia przy zbyt wieli poborze prądu Moc cieplna wydzielana w tranzystorze reulujący: P(U U )*I Zwarcie wyjścia P. Niewieli pobór prądu > tranzystor zabloowany. Duży pobór prądu > spade napięcia ooło 0.7 V na rezystorze S > tranzystor przewodzi bloując przepływ prądu tranzystora > zniejszenie napięcia wyjścioweo Masyalny prąd wyjściowy: I 0.7V S Duży pobór prądu powoduje wydzielanie ciepła w tranzystorze

3 Uniwersalne stabilizatory napięć z oraniczniai prądu ułady scalone Przyład: uład scalony µa 73 do budowy stabilizatorów liniowych i ipulsowych. Ćwiczenie: Stabilizator napięcia Przetwornice stabilizatory ipulsowe o dużej sprawności napięcie sieciowe jest prostowane, odulowane z wysoą częstością ipulsy wysoiej częstości transorowane prostowanie i iltrowanie na wyjściu wytwarzane jest napięcie stałe sieć npn ipulsator ontrola napięcia wyjścioweo τ Stabilizacja napięcia wyjścioweo: autoatyczna reulacja szeroości ipulsów odulujących w stosunu do oresu ich powtarzania (τ/) Przy wysoiej częstości (0 0 Hz): iniaturyzacja transoratora, niewielie pojeności iltrujące, wysoa sprawność zasilacza Zasilacz stabilizowany V z ułade µa73 intelientne zasilacze sterowane iroprocesore Półprzewodniowe stabilizatory napięć standardowych (5V, 9V, V, 5V, 4V itd,) zabezpieczone tericznie i prądowo Powielacz napięcia Zastosowanie: źródła wysoieo napięcia stałeo o niewieliej (o. A) wydajności prądowej Diodowo pojenościowe powielacze napięcia Przyład podwajacz napięcia: wejście: źródło napięcia zienneo wyjście: stałe napięcie Wydajność prądowa zależy od częstości ipulsów ze źródła Przy wysoich stopniach powielenia, napięcia wyjściowe oą przeraczać dziesiąti tysięcy woltów dla uładów zbudowanych z eleentów nisonapięciowych! Foto: Piotr Góreci 3

4 Sprzężenie zwrotne: oddziaływanie sutu na przyczynę wpływa na własności uładu eletroniczneo Wzacniacz: podstawowy uład eletroniczny ze sprzężenie zwrotny. Pętla sprzężenia zwrotneo przenosi część synału z wyjścia na wejście IN uożliwiając dodawanie do synału wejścioweo. A AINAA A AIN β A ponieważ: Wzocnienie wzacniacza: A A A wypadowe wzocnienie uładu ze sprzężenie: Wzacniacz i uład sprzężenia zwrotneo przesuwają azę: Stąd, wzocnienie wzacniacza ze sprzężenie zwrotny: Stopień sprzężenia zwrotneo: IN A AIN β A A A A A A A β exp( jφ) oraz β β exp( jψ ) ( cosφ j sinφ ) β[ cos( φ ψ ) j sin( φ ψ )] IN Szczeólne przypadi: dodatnie sprzężenie zwrotne φψnπ ujene sprzężenie zwrotne φψ(n)π β zwięszenie eetywneo β wzocnienia wzacniacza zniejszenie eetywneo wzocnienia wzacniacza odzaj sprzężenia zwrotneo wpływa na własności urządzeń eletronicznych Stabilność wzocnienia: stabilność bezwzlędna : γ d Dla dodatnieo sprzężenia zwrotneo Dla ujeneo sprzężenia zwrotneo: Jeśli duże wzocnienia ( ) γ ( β ) d czyli stabilność wzacniacza poarsza się γ ( β) < czyli ujene sprzężenie zwrotne poprawia stabilność uładu i ujene sprzężenie, to β Paraetry uładu są wyznaczone tylo przez paraetry uładu sprzężenia zwrotneo, tóre oą być bardzo stabilne (eleenty bierne) > Sprzężenie zwrotne ustala paso transisji uładów eletronicznych Charaterystya wzacniacza podobna ja dla iltra dolnoprzepustoweo 0 ( ) j Wzocnienie uładu ze sprzężenie zwrotny β: 0 j ( ) ( ) β ( ) β 0 j Ujene sprzężenie zwrotne: zniejszenie as. wzocnienia zwięszenie częstości ranicznej wzocnienie Oznaczając: otrzyujey wzocnienie uładu ze sprzężenie: dodatnie sprzężenie zwrotne bez sprzężenia ujene sprzężenie zwrotne ( β 0 ) 0 ( ) j częstość 0 0 ( β 0 ) / Dodatnie sprzężenie zwrotne: zwięszenie as. wzocnienia oraniczenie pasa przenoszenia Ujene sprzężenie orzystna odyiacja własności uładu eletroniczneo zwięszenie stabilności, reducja współczynnia szuów, poszerzenie paso częstości Zniejszenie eetywneo współczynnia wzocnienia nie jest oraniczenie! Ujene sprzężenie zwrotne: do stabilizacji puntu pracy za poocą rezystora E uieszczaneo w eiterze Występuje w postaci eetu Millera, (pojeność C BC ): oraniczenie wzocnienia dla wysoich częstości CBC Dodatnie sprzężenie zwrotne oddziałuje nieorzystnie na uład; w zasadzie stosowane tylo w eneratorach L E 4

5 Generatory β najczęściej wzacniacze z silny dodatni sprzężenie zwrotny β dla β wzocnienie eetywne uładu Generator przebieów sinusoidalnych Zasada: dodatnie sprzężenie zwrotne tylo dla oraniczoneo pasa częstości Warune sprzężenia zwrotneo spełniony tylo dla częstości owej o Przebiei sinusoidalne o częstości o Podstawowe ułady wzacniaczy odwracających azę z dodatni sprzężenie owy E Meissnera Hartleya Colpitsa Multiwibrator astabilny (enerator przebieów prostoątnych) połączone w pętli dwa wzacniacze o wspólny eiterze (ażdy odwraca azę) oba tranzystory pracują w nasyceniu! dwie sprzężone brai NAND Z przesuwniai azowyi: Oscylacje przy częstości, dla tórej przesunięcie azowe wynosi 80 o Stabilność częstości ( ν ν ν ν) uładów ze sprzężenie LC nie przeracza 0 4 osc.ct osc3.ct Można taże budować eneratory ze wzacniaczai nieodwracającyi azy reconator.ct Oscylator warcowy w pętli owej sprzężenia zwrotneo Zwięszenie stabilności częstości oscylacji (drania uładów echanicznych) Kryształy warcu ają własności piezoeletryczne Eet piezoeletryczny jest odwracalny: przyładanie napięć do ścian ryształu piezoeletryczneo powoduje jeo odształcanie oscylator warcowy uład owy szereoworównoleły Syntezery eneratory warcowe o częstości reulowanej dzielenie częstości za poocą technii cyrowej nożenie i suowanie częstości w technice nieliniowej Stabilność odpowiada stabilności wzorcoweo eneratora warcoweo proraator oscylator warcowy i jeo uład zastępczy E enerator warcowy powielacz częstości n dzielni częstości ipedancja równoleły I h. szereowy I h szereowy II h równoleły II h częstość OSCYLAO JŚCIE n sinus enerator sterowany napięcie DC n detetor azy prostoąt Phase Loced Loop Stabilność częstości oże przeraczać 0 7 Podstawowe ułady eneratorów warcowych są nieprzestrajalne Syntezery stosowane w badaniach nauowych i teleouniacji taże w odbiorniach radiowych i telewizyjnych reconator.ct 5