POLITECHNIKA ŚWIĘTOKRZYSKA
LABORATORIUM PODSTAW ELEKTRONIKI
Ćwiczenie nr 8	Temat: Zasilacze napięcia stałego.	Zespół 1: 1. Milcarz Michalina 2. Mikosza Tomasz 3. Malicki Paweł
Data: 13.12.1999	Ocena:8	WEAiI

1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest zaprojektowanie zasilacza stabilizowanego z diodą Zenera, wyznaczanie charakterystyk zasilacza i wyznaczanie jego parametrów: rezystancji wyjściowej oraz współczynnika stabilizacji. Dla zasilacza z układem Graetza należy zaobserwować wpływ wartości pojemności na stopień stabilizacji.

2. Układy pomiarowe.

1. układ stabilizatora z diodą Zenera

2. zasilacz stabilizowany z diodą Zenera i prostownikiem dwupołówkowym

3. Projekt stabilizatora z diodą Zenera.

Należy zaprojektować stabilizator na diodzie Zenera o podanych jej parametrach i napięciu wejściowym:

U_wej=18V

P_max=250mW

U_Z=7.5V

obliczamy maksymalny prąd, jaki może popłynąć przez diodę:

znając maksymalny prąd diody Zenera możemy policzyć wartość rezystancji R, która będzie ograniczać prąd diody:

R=318Ω

4. Tabele pomiarowe.

1. badanie układu stabilizatora napięcia:

R₀=∞ R₀=1kΩ

Uwej	Uwyj	Iz	I0	Iz+I0
V	V	mA	mA	mA
1,0	0,79	0	0,78	0,78
2,0	1,37	0	1,35	1,35
3,0	2,19	0	2,17	2,17
4,0	2,8	0	2,78	2,78
5,0	3,5	0	3,48	3,48
6,0	4,17	0	4,15	4,15
7,0	4,87	0	4,84	4,84
8,0	5,52	0	5,46	5,46
9,0	6,25	0	6,19	6,19
10,0	6,98	0	6,95	6,95
11,0	7,21	1,22	7,18	8,4
12,0	7,22	3,16	7,20	10,36
13,0	7,25	4,84	7,24	12,08
14,0	7,26	7,42	7,27	14,69
15,0	7,29	9,26	7,35	16,61
16,0	7,3	11,6	7,36	18,96
17,0	7,33	13,03	7,41	20,44
18,0	7,36	15,56	7,43	22,99
19,0	7,38	17,36	7,46	24,82
20,0	7,39	19,7	7,49	27,19
Uwej	Uwyj	Iz
V	V	mA
1,0	1,05	0
2,0	2,10	0
3,0	3,12	0
4,0	4,08	0
5,0	5,01	0
6,0	6,15	0
7,0	7,17	0
8,0	7,20	2,0
9,0	7,23	4,05
10,0	7,25	6,15
11,0	7,28	8,13
12,0	7,32	10,3
13,0	7,33	12,3
14,0	7,35	14,34
15,0	7,38	16,5
16,0	7,38	18,53
17,0	7,43	20,65
18,0	7,44	22,72
19,0	7,47	24,78
20,0	7,52	26,9

R₀=470Ω

Uwej	Uwyj	Iz	I0	Iz+I0
V	V	mA	mA	mA
1,0	0,58	0	1,19	1,19
2,0	1,04	0	2,12	2,12
3,0	1,55	0	3,16	3,16
4,0	2,07	0	4,22	4,22
5,0	2,60	0	5,30	5,30
6,0	3,14	0	6,40	6,40
7,0	3,62	0	7,40	7,40
8,0	4,15	0	8,49	8,49
9,0	4,66	0	9,57	9,57
10,0	5,15	0	10,57	10,57
11,0	5,66	0	11,63	11,63
12,0	6,20	0	12,71	12,71
13,0	6,68	0	13,70	13,70
14,0	7,18	0,3	14,77	15,07
15,0	7,21	2,07	14,84	16,91
16,0	7,23	4,12	14,90	19,02
17,0	7,25	6,26	14,98	21,24
18,0	7,27	8,20	15,04	23,24
19,0	7,30	10,19	15,14	25,33
20,0	7,32	12,48	15,23	27,71

2. badanie układu stabilizatora w zależności od obciążenia:

U_wej=18V

Uwyj	R	Iz	I0	Iz+I0
V	Ω	mA	mA	mA
7,43	560k	22,68	0	22,68
7,46	220k	22,6	0	22,6
7,47	100k	22,53	0,06	22,59
7,48	56k	22,44	0,13	22,57
7,48	33k	22,33	0,22	22,55
7,49	22k	22,17	0,38	22,55
7,5	16k	22,07	0,47	22,54
7,5	10k	21,78	0,76	22,54
7,5	4,7k	20,96	1,59	22,55
7,49	3,3k	20,23	2,33	22,56
7,49	2,2k	19,01	3,58	22,59
7,47	1k	15,21	7,46	22,67
7,45	750	12,67	10,07	22,74
7,41	470	7,58	15,29	22,87
6,7	270	0	24,46	24,46
3,27	100	0	31,76	31,76

3. badanie zasilacz stabilizowanego z diodą Zenera i prostownikiem dwupołówkowym w zależności od obciążenia:

Uwyj	R	Iz	I0	Iz+I0
V	Ω	mA	mA	mA
7,35	560	15,3	0	15,3
7,37	220	15,26	0	15,26
7,38	100	15,26	0,04	15,3
7,39	56	15,2	0,13	15,33
7,4	33	15,07	0,22	15,29
7,41	22	14,76	0,37	15,13
7,41	16	14,72	0,46	15,18
7,42	10	14,35	0,74	15,09
7,42	9,1	14,25	0,81	15,06
7,42	8,2	14,21	0,9	15,11
7,42	7,5	14,17	0,99	15,16
7,42	6,8	14,09	1,1	15,19
7,42	4,7	13,58	1,6	15,18
7,42	3,3	12,96	2,3	15,16
7,4	2,7	12,42	2,78	15,2
7,4	2,2	11,82	3,51	15,33
7,39	1,8	11,39	4,09	15,48
7,37	1	7,9	7,5	15,4
7,35	750	6,05	9,44	15,49
7,33	680	5,11	10,42	15,53
7,2	470	0,98	14,78	15,76
5,25	270	0	19,17	19,17
2,54	100	0	23,91	23,91

4. dla układu zasilacz stabilizowanego z diodą Zenera i prostownikiem dwupołówkowym należało zbadać wpływ pojemności kondensatorów C₁ i C₂ na kształt przebiegów napięć.

5. Obliczenia.

Z charakterystyki U_wyj=f(I₀) wyznaczamy rezystancję wyjściową układu stabilizatora napięcia napięcia z diodą Zenera 7V5. Rezystancję tę obliczmy ze wzoru:

ΔU_wyj=2,5V

ΔI₀=3mA

r=
=833Ω

Ten sam parametr obliczamy dla układu zasilacza ze stabilizatorem napięcia oraz układem prostownika, dla przykładu obliczamy dla dwóch wartości prądu wyjściowego I₀. Obliczymy go w dwóch obszarach tej charakterystyki: w obszarze dobrej stabilizacji oraz w obszarze gdzie stabilizator praktycznie nie stabilizuje:

• w obszarze dobrej stabilizacji:

ΔU_wyj=0,5V

ΔI₀=5,7mA

r=
=175,4Ω

• w obszarze gdzie stabilizator nie pracuje:

ΔU_wyj=4,3V

ΔI₀=3,5mA

r=
=1228,6Ω

Natomiast z charakterystyki U_wyj=f(U_wej) stabilizatora napięcia z diodą Zenera 7V5 obliczamy współczynnik stabilizacji S dla R=∞ w części charakterystyki liniowej (gdy stabilizator stabilizuje):

S=

ΔU_wej=8V U_wej=15V ΔU_wyj=0,25V U_wyj=7,35V

S=0,0638

6. Wnioski.

Zbudowane przez nas stabilizatory są układami bardzo prostymi toteż ich własności są bardzo słabe. Stabilizator napięcia z diodą Zenera 7V5 pracuje dobrze tz. jego napięcie wyjściowe jest w miarę stałe przy zmianach obciążenia, tylko dla obciążeń do wartości prądu ok. 20mA. Takie stabilizatory możemy wykorzystywać do układów gdzie nie wymagana jest dobra stabilizacja napięcia wyjściowego. Dla wartości maksymalnej prądu wyjściowego obliczyliśmy wartość rezystancji wyjściowej tego układu, wynosiła ona r=833Ω·, co mówi nam, że zasilacz nie może być stosowany w układach gdzie występuje duże obciążenie.

---