Liniowe stabilizatory napięcia

Transkrypt

1 . Cel ćwiczenia. Liniowe stabilizatory napięcia Celem ćwiczenia jest praktyczne poznanie właściwości stabilizatora napięcia zbudowanego na popularnym układzie scalonym. Zakres ćwiczenia obejmuje projektowanie oraz pomiary podstawowych parametrów i charakterystyk stabilizatora.. Budowa układu. Na rys.. przedstawiono schemat ideowy stabilizatora napięcia w postaci podstawowej aplikacji układu scalonego L00. Natomiast w tabeli podano podstawowe parametry stabilizatora L00. a) L 70-00u/0V C C 00-0n/0V U L00 Vin 3 Vout Imax Ref R R 00-0n/0V C3 C 70-00u/0V L R66 R6 b) 3 0 L00 Rys.. Stabilizatora napięcia z zabezpieczeniem prądowym z układem scalonym L00: a) schemat ideowy, b) widok płytki drukowanej (od strony elementów) do montażu stabilizatora.

2 Symbol Stabilizator napięcia T = C Parametr Tab.. Podstawowe parametry charakterystyczne scalonego stabilizatora L00 Warunki pomiaru Wartości Min Typ Max U O Zakres napięć wyjściowych I O = 0mA.8 <> 36 V Jedn. U O /U O Współczynnik stabilizacji napięcia wyjściowego od zmian obciążenia I min = 0mA I max =,A % U O / U I Współczynnik stabilizacji napięcia wyjściowego od zmian napięcia wejściowego U I = 8...0V U O = V % U O - U I Spadek napięcia pomiędzy wejściem i wyjściem układu (pin i ) dropout I O =.A. 3 V R wy Impedancja wyjściowa U I = 0V, U O = U REF I O = 00mA F = 00Hz.. 3 mω U REF Stabilizator prądu T = C U SC I SC I O /I O Napięcie odniesienia (referencyjnego) Wewnętrzne napięcie odniesienia komparatora-ogranicznika prądu (pin i ) Szczytowy prąd zwarcia Współczynnik stabilizacji prądu wyjściowego od zmian obciążenia U I = 0V, I O = 0mA U I = 0V, U O = U REF I O = 00mA U I U O = V (pomiędzy pin i włączono R SC < 0.0Ω) U I = 0V, U O = 3V I O = 0. A I O = A I O =. A V V,,0 0,9 3. A % W układzie stabilizatora, napięcie wyjściowe U O zależy od wartości rezystorów R i R 6 i może być kształtowane zgodnie z zależnością: R UO = + U REF R. () 6 Napięcie wyjściowe, może przyjmować wartości w zakresie U REF < U O <(U I - U REF - U BE ), gdzie U REF jest napięciem referencyjnym układu L00 (pomiędzy pinami 3 i, a więc na rezystorze R 6 typowo,7v), a U BE jest napięciem baza-emeter tranzystora regulującego zawartego w strukturze układu. Maksymalny prąd wyjściowy w układzie jest ograniczony do wartości: I U 0,V =, () R SC O max = R a wiec zdeterminowany jest wartością rezystora próbkującego R. Projektowanie stabilizatora, sprowadza się do wyznaczenia stosunku rezystancji R / R 6 zgodnie z zależnością (), oraz dobrania sumy rezystancji R + R 6, co umożliwi wyznaczenie ich konkretnych wartości. Rezystory te należy dobrać tak, aby przez dzielnik R i R 6 płyną prąd, znacznie większy od prądu polaryzacji końcówki (I ), który wynosi maksymalnie 0µA. W praktyce można przyjąć: UO R R6 00I U O +. (3) ma

3 3. Przygotowanie do zajęć. UWAGA: Czas przygotowania do zajęć szacuje się na do 6 godzin. 3.. Materiały źródłowe [] Materiały Laboratorium i Wykładów Zespołu Układów Elektronicznych. [] U. Tietze, Ch. Schenk, Układy półprzewodnikowe, WNT, Warszawa, 996, s [3] P. Horowitz, W. Hill, Sztuka elektroniki, WKiŁ, Warszawa, 003, 3-33, [] J. J. Car, Zasilanie urządzeń elektronicznych, BTC, Warszawa, 00, s [] S. Kuta, Układy elektroniczne. Cześć I, AGH, Kraków, 99, s Pytania kontrolne. Schemat blokowy i zasada działania kompensacyjnego stabilizatora napięcia.. Wymień i opisz podstawowe parametry oraz charakterystyki stabilizatora napięcia. 3. Narysuj przykładowe rozwiązania układowe stabilizatorów napięcia.. Wymień i opisz podstawowe rodzaje zabezpieczeń stosowane w stabilizatorach kompensacyjnych.. Układ scalony L00: budowa, działanie, parametry i zastosowania. 6. Opisz zasady projektowania stabilizatora napięcia z wykorzystaniem układu scalonego L Zadanie projektowe Dla zadanej wartości napięcia wyjściowego oraz maksymalnego prądu wyjściowego stabilizatora, obliczyć i dobrać elementy R, R, R 6. Przygotować odpowiednie tabele do zamieszczenia wyników pomiarowych oraz wykresy na których wykreślane będą poszczególne charakterystyki.. Przebieg ćwiczenia... Pomiar charakterystyki U O = f(u I ), przy R O - parametr. Złożyć na płytce drukowanej zaprojektowany stabilizator napięcia a do układu L00 zamocować radiator.. Do wejścia stabilizatora podłączyć zasilacz napięcia stałego, a na jego wyjście regulowane obciążenie szeregowo z amperomierzem. Na wejście i wyjście podłączyć równolegle woltomierze (rys.). ZASILACZ DC A V U I STABILIZATOR U o V R O Rys.. Układ do pomiaru charakterystyk stabilizatora napięcia. 3. Zmierzyć i wykreślić charakterystykę U O = f(u I ) dla kilku wskazanych wartości rezystancji obciążenia R O.. Określić zakresy stabilizacji U O dla ustalanych rezystancji obciążenia oraz obliczyć współczynniki stabilizacji S U, 3

4 S U O U =. () U I. Określić tzw. napięcie Dropout stabilizatora dla wskazanych wartości rezystancji R O... Pomiar charakterystyki U O = f(i O ), U I - parametr 6. Zmierzyć i wykreślić charakterystykę U O = f(i O ), dla kilku wskazanych wartości napięcia wejściowego U I. Pomiary wykonywać poprzez zmianę wartości rezystancji obciążenia od stanu bez obciążenia (R O = ) do stanu zwarcia (R O = 0). 7. Wyznaczyć zakres stabilizacji napięcia wyjściowego U O oraz wartość rezystancji wyjściowej stabilizatora R WY..3. Pomiar napięć odniesienia 8. Przy pomocy woltomierza, zmierzyć napięcie odniesienia (referencyjne) U REF spadek napięcia na R 6. Pomiary przeprowadzić przy nieobciążonym stabilizatorze (R O = ). 9. Przy pomocy woltomierza, zmierzyć napięcie odniesienia komparatora-ogranicznika prądu U SC spadek napięcia na R. Pomiary przeprowadzić przy zwartym wyjściu (R O = 0).. Wnioski.. Określić wpływ R O na charakterystyki U O = f(u I ).. Określić wpływ U I na charakterystyki U O = f(i O ). 3. Wyznaczyć i zinterpretować wartości współczynnika stabilizacji S U oraz rezystancji wyjściowej stabilizatora.. Dla jakich wartości R O i U I stabilizator pracuje jako stabilizator napięcia, a dla jakich wartości jako stabilizator prądu?. Porównać wyznaczone pomiarowo wielkości z danymi katalogowymi stabilizatora L00.

5 Charakterystyka U O = f(u I ) Lp R O =...Ω, (I O =...A) R O =..Ω, (I O =...A) R O =...Ω, (I O =...A) S U =..V/V S U =..V/V S U =..V/V U O [V] U I [V] U O [V] U I [V] U O [V] U I [V]

6 Charakterystyka U O = f(i O ) Lp U I =.V U I =.V U I =.V R WY =.Ω R WY =.Ω R WY =.Ω U O [V] I O [ma] U O [V] I O [ma] U O [V] I O [ma] 6