1.Wstęp.

Tematem pracy jest projekt stabilizatora napięcia o działaniu ciągłym o danych UWYJ = 040V (regulowane płynnie) oraz prądzie wyjściowym IWYJ = 00,8A z ograniczeniem prądowym. Niestałość całkowita napięcia wyjściowego powinna być mniejsza niż 1% do 0,5%. Układ powinien poprawnie pracować w zakresie temperatur 040C przy zasilaniu napięciem 220V  5% 50Hz .

2.Opis układu.

Rys.2.1.Schemat blokowy zasilacza.

Stabilizator jest układem kompensacyjnym, w którym wartość napięcia Uwyj poprzez dzielnik 5 jest porównywana z regulowanym napięciem odniesienia 6 przy pomocy wzmacniacza błędu 4. Sygnał proporcjonalny do wyniku porównania steruje szeregowym elementem regulacyjnym 3. Ujemne sprzężenie zwrotne zapewnia dużą stałość napięcia wyjściowego niezależnie od obciążenia (w granicach założonego prądu wyjściowego). Układ zasilany jest poprzez transformator 1 poprzez prostownik z filtrem 2.

3.Założenia projektowe.

Zaprojektowany stabilizator powinien charakteryzować się parametrami:

• napięcie wyjściowe : Uwyj = 0...40V,

• prąd wyjściowy : Iwyj = 0...0,8A,

• niestałość napięcia wyjściowego : δ Uwyj < 0,5%,

• zakres dopuszczalnych temperatur 0C40C,

• zasilanie : 220V5% 50Hz.

4.Obliczenia.

4.1.Napięcie zasilające stabilizator.

Zakładam minimalny spadek na UCEQ1  1V oraz δp = 5% spadek napięcia prostownika.

UZASmin = (UWYJmax + UCEQ3) / (100%-δp) (4.1.1)

UZASmin = (40 + 1) / 0,95 = 43V

Uwzględniając zmiany napięcia zasilającego transformator  5%

UZAS = UZASmin /0,95 = 45V (4.1.2)

UZASmax = UZAS * 1,15  51V (4.1.3)

4.2.Dobór wzmacniacza błędu.

Wzmacniacz operacyjny W2 pracuje przy napięciach wejściowych o wartościach od zera do wartości napięcia odniesienia. Przez wzgląd na napięć bliskie 0V zastosowano wzmacniacz operacyjny LM358. Układ posiada w stopniu wejściowym tranzystory PNP, co powoduje, że wzmacniacz ten poprawnie pracuje dla napięć -0,3V do Ucc-1,5V przy zasilaniu go tylko jednym napięciem. Napięcie wyjściowe może przyjmować wartości poniżej ok. 0,8V, a nawet 0,1V pod warunkiem, że pochłaniany prąd nie przekroczy 50A (na postawie [2] (roz.4.22) oraz [3] ).

Rys.4.1.Struktura wewnętrzna pojedynczego wzmacniacza LM358.

Układ scalony LM358 pomimo niskiej ceny (0,5$) posiada w swojej strukturze dwa jednakowe wzmacniacze operacyjne o bardzo dobrych parametrach:

• napięcie zasilające  16V

• napięcie różnicowe  32V

• prąd zasilania 3mA

• napięcie niezrównoważenia (dla temp. 070C) 9mA

• dryf napięcia niezrównoważenia mniej niż 7A/C

• prąd polaryzacji maksymalnie -500nA

• CMMR 70dB

• wmocnienie 100dB

4.3.Tranzystor regulacyjny .

Maksymalne napięcie UCEQ1 jakie może wystąpić jest równe maksymalnemu napięciu zasilania stabilizatora (napięcie z prostownika). Moc jaka wówczas się wydzieli na nim przy maksymalnym prądzie wyjściowym :

PQ1=UZASmax * IO max =51V*0,8A=40,840W (4.3.1)

Założenia te spełnia tranzystor : TIP47

• UCEO = 250V

• UCBO = 350V

• IC = 1A

• PD = 40W

• TJmax=150C

• Rth j-c=3,125C/W

• hFE=30 (Ic=0,3A)

• ICEO=1mA

Maksymalny prąd wpływający do bazy tranzystora Q1:

(4.3.2)