Zasilacze:
- stabilizatory o pracy ciągłej.
Stabilizator prądu , napięcia
Napięcie
Io
niestabilizowane
E(t)
STABILIZATOR
Uo
Napięcie / prąd
stabilizowany
Parametry stabilizatorów liniowych
napięcia (prądu)
" Napięcie wyjściowe " Prąd wyjściowy
" Zakres napięć wejściowych " Dopuszczalny spadek
napięcia (maksymalny i
" Prąd wyjściowy
minimalny)
maksymalny i znamionowy
" Napięcie rozwarcia
" PrÄ…d zwarcia
" Zakres temperatury pracy
" Zakres temperatury pracy
" Sprawność energetyczna
" Sprawność energetyczna
1
Podstawowe parametry  stabilizacyjne
stabilizatorów liniowych napięcia
Niestabilność od obciążenia
Niestabilność długoterminowa
(dynamiczna rezystancja wyjściowa)
"Uo "Uo "Uo "Uo
"Uo = "E + "Io + "T + "t
"E "Io "T "t
Niestabilność od temperatury
Niestabilność od nap. zasilania
Wsp. stabilizacji
(  charakterystyka wyjściowa jest do zapamiętania)
U0
Prawidłowy
obszar pracy
"U0
fold-back
I0max
I0min
"Uo "U0
H" H" Rwyjsciowa
"I Imax - Imin
Wsp. stabilizacji
( charakterystyka przejściowa jest do zapamiętania)
U0
"U0
Prawidłowy
obszar pracy
U0min
Emin Emax
"Uo "U0
H"
Emin -Uomin H" UDROPOUT
"E Emax - Emin
2
Podstawowe parametry  stabilizacyjne
stabilizatorów liniowych prądu
Niestabilność od obciążenia
Niestabilność długoterminowa
(dynamiczna kondunktancja wyjściowa)
Nie można obecnie wy świetlić tego obrazu.
"Io "Io "Io "Io
"Io = "E + "Uo + "T + "t
"E "Uo "T "t
Niestabilność od temperatury
Niestabilność od nap. zasilania
Stabilizatory parametryczne
(napięcie zależy od  parametru przyrządu półprzewodnikowego)
U
Warystor
I
0.14÷0.5
U = CI
Stabilizatory parametryczne
(napięcie zależy od  parametru przyrządu półprzewodnikowego)
RS
I0 Dioda Zenera
E(t)
IZ
I
UZ
RS U
I0
IZmin
rZ
E(t)
UZ IZmax
3
Projekt  diody Zenera
Rs
I0=0
I
E(t)
IZ
E UZ
U
IZ=E/RS dla IO=0
Projekt  diody Zenera
wsp. stabilności od obciążenia
RS
I0
"Uo I
E(t)
Io+ "Io
IZ
Io
U
E
" IZ= -"Io
"Uo
"Uo = "Io = rz"Io
"Io
Projekt  diody Zenera
wsp. stabilności od zasilania
RS
I0
"Uo I
"E
E(t)
IZ
Io
U
E
E+"E
"Uo rz
"Uo = "E = "E
"E rz + RS
4
Projekt  diody Zenera
dobór RS
RS
I0
I
E(t)
IZ
Io
U
IZmin
E
E/RS - Rs duże
E/RS - Rs małe
IZmax
Projekt  diody Zenera
dobór RS
RS
UZ+IZmaxrz
I0
Emin UZ I
E(t)
Emax
IOmax
IZ
IOmin=0
IZmin Emin -UZ
RS d"
IO max + IZ min
IZmax
PZmax
Emax - (UZ + IZ max rZ )
RS e"
IO min + IZ max
Zasilacz z diodÄ… Zenera
wady i zalety
RS
I0
E(t)
IZ
- Wymagana duża różnica E-Uo (wtedy RS jest dostatecznie duże i
stabilizacja skuteczna)
- Duże straty mocy Pstrat= (E-Uo)(IZ+Io) +UZIZ
- Duże szumy diody !!!!!!
- Mała wydajność prądowa (IZmax - związane z mocą diody)
- Słaba stabilność temperaturowa
5
Parametry diod Zenera
"Uo "Uo "Uo "Uo
"Uo = "E + "Io + "T + "t
"E "Io "T "t
rz "UZ
"Uo = "E + rz"Io + (TWUZ )UZ"T + "t
rz + RS "t
Stabilność czasowa
Wymagane duże RS,
UZ,=10-3÷10-5 [1/1000h]
a więc duże E-Uo
Dioda Zenera o zwiększonej mocy
UZ =UZ+UBE
Stabilizator wtórnikowy
rz rz ëÅ‚(TWU "UBE "UZ
öÅ‚"T + "t
"Uo = "E + "Io + )UZ - ÷Å‚
ìÅ‚
Z
rz + RS ² "T "t
íÅ‚ Å‚Å‚
RS  może być duże
RS
Uo=UZ - UBE
6
Stabilizator równoległy i szeregowy
II H" IO
II = IZ + IO
II
II
IZ Io Io
II = IZ + IO
IZ
Mniejsze straty mocy
y
ródła odniesienia
" Diody Zenera
" Kompensowane diody Zenera
 Scalone diody
" Band gap ( napięcie baza emiter
kompensowane termicznie )
" Termostatowane z
ródła odniesienia
Dioda Zenera kompensowana termicznie
(TWU )UZ H" 2mV / K dla UZ H" 6 ÷9V
Z
"U
BE
H" -2mV / K
"T
TWUZH"0
UZ=6÷9V
Wymagany jest stały prąd bo
współczynniki termiczne diody
Zenera i diody zależą od prądu
7
Dioda Zenera kompensowana termicznie
przykład
UO = UZ +UBE
dUD jako funkcja prÄ…du diody
dT (slajd z wykłądu  elementy)
3
2.5
2
- - - - idealna
1.5
------- rzeczywista
(wpływ rezystancji
1
szeregowej Rs)
-1 0 1 2
10 10 10 10
[mA]
Diodowy czujnik temperatury
(slajd z wykładu 1  elementy)
ëÅ‚ öÅ‚ kT
UD öÅ‚
+VCC
ìÅ‚
ID = IS ìÅ‚expëÅ‚ ÷Å‚ -1÷Å‚
ÕT =
ìÅ‚ ÷Å‚
ìÅ‚ ÷Å‚
nÕT
íÅ‚ Å‚Å‚
íÅ‚ Å‚Å‚
e
ID1
ID2
UT
ëÅ‚ öÅ‚
ID2
ìÅ‚ ÷Å‚
UT = UD2 -UD1 = nÕT lnìÅ‚ ÷Å‚
D1 D2
ID1
íÅ‚ Å‚Å‚
ëÅ‚ öÅ‚
dUT nk ID2
= lnìÅ‚ ÷Å‚
ìÅ‚
dT e ID1 ÷Å‚
íÅ‚ Å‚Å‚
8
[mV/K]
y
ródło odniesienia band-gap
(przerwa energetyczna)
ëÅ‚ öÅ‚
kT I2
R2
ìÅ‚ ÷Å‚
"U = UBE1 -UBE 2 = n lnìÅ‚ ÷Å‚
"UBE BE
R3 e I1 Å‚Å‚
íÅ‚
R2
UREF = "UBE +UBE3
R2 R3
ëÅ‚ öÅ‚
"UREF R2 k I2 U - EGO - 3ÕT
BE 3
ìÅ‚ ÷Å‚
= n lnìÅ‚ + = 0
"T R3 e I1 ÷Å‚ T
íÅ‚ Å‚Å‚
ëÅ‚ öÅ‚
R2 k I2 UBE 3 - EGO - 3ÕT
n lnìÅ‚ ÷Å‚ = -
ìÅ‚
R3 e I1 ÷Å‚ T
I2 íÅ‚ Å‚Å‚
I1
R3 "UBE
UREF H" 1,25V
Inne odmiany 2,5V i inne
Band-gap 2,5V
UREF H" 2,5V
Inne odmiany są możliwe
y
ródła odniesienia
" Diody Zenera
" Kompensowane diody Zenera
 Scalone diody
" Band gap ( napięcie baza emiter
kompensowane termicznie )
" Termostatowane z
ródła odniesienia
9
y
ródła odniesienia (przykłady)
Stabilizatory kompensacyjne
Element Element
regulujÄ…cy pomiarowy
R1
ëÅ‚ öÅ‚
R1
UI k
UO = UREF ìÅ‚1+ ÷Å‚
ìÅ‚ ÷Å‚
Uref
R2
íÅ‚ Å‚Å‚
R2 "UO = "UI 1 H" 0
R2
1+ k
R1 + R2
dla k "
Wzmacniacz
y
ródło
błędu
odniesienia
Najprostszy stabilizator
kompensacyjny szeregowy
R1 II
k
Uref IZ
R2
10
Stabilizator kompensacyjny 1
R1
ëÅ‚ R1 öÅ‚
UO = UREF ìÅ‚1+ ÷Å‚
ìÅ‚ ÷Å‚
UI
R2
íÅ‚ Å‚Å‚
UREF R2
Stabilizator kompensacyjny 2
UREF R1
ëÅ‚ R2 öÅ‚
UI UO = U ìÅ‚1+ ÷Å‚
REF
ìÅ‚ ÷Å‚
R1
íÅ‚ Å‚Å‚
R2
Typowe układy zabezpieczeń
Zab. przed wstecznym
napięciem na wyjściu
Zab. termiczne
Zab. przed
ujemnym
napięciem
Zab. przepięciowe
i przeciwnej
polaryzacji
na wyjściu
11
Elementy stosowane do zabezpieczeń
Elementy zabezpieczajÄ…ce:
" dioda,
" dioda Zenera,
" transil (jedno- lub dwustronny),
" triak (tyrystor),
" Iskrownik próżniowy,
" bezpiecznik topikowy (szybki lub zwłoczny),
" bezpiecznik półprzewodnikowy (PTC),
" Inne& &
Układ zabezpieczenia prądowego
(najprostszy ?)
E
UO
Pmax = EIO max
IO
IOmax
U = RI IO
UBE
0,7V
IO max = H"
RI RI
Układ zabezpieczenia prądowego
(fold-back)
E
E
Pmax = EI
Ozwarcia
R1
URI = IO maxRI > UBE +UR1
R2 URI=IORI R1
UR1 = (UO + RI IO max )
R1 + R2
UO
Ò!
îÅ‚
ëÅ‚ öÅ‚
1 R1 R1 Å‚Å‚
IOmax = ÷Å‚UBE + UO śł
ìÅ‚
UO
RI ïÅ‚ìÅ‚1+ R2 ÷Å‚ R2 ûÅ‚
íÅ‚ Å‚Å‚
ðÅ‚
gdy UO = 0
îÅ‚
ëÅ‚ öÅ‚
1 R1 Å‚Å‚
IO
IOzwarcia = ÷Å‚UBE śł
ìÅ‚
RI ïÅ‚ìÅ‚1+ R2 ÷Å‚ ûÅ‚
íÅ‚ Å‚Å‚
ðÅ‚
IOzwarcia IOmax
12
Stabilizatory kompensacyjne
µA723 - schemat b. uproszczony
+E
Tranzystor
dużej mocy
Ograniczenie
prÄ…du zwarcia
(fold-back)
Ogranicznik
prÄ…du
Regulacja
napięcia
Stabilizatory trzykońcówkowe
o stałym napięciu  78xXX
"U
UO[V]=(XX)
+E Uo 3,3
1 3
5
Vin Vout
5,2
6
GND
8
8,5
2
9
12
15
18
24
Stabilizatory trzykońcówkowe
o stałym napięciu  79xXX
"U
UO[V]=(XX)
-E -Uo -5
2
3
-6
Vin Vout
-9
-12
GND
-15
-18
-24
1
13
Stabilizatory trzykońcówkowe
o stałym napięciu serii 78xXX
Główne cechy:
" Napięcie wejściowe  35V(40V)
" Ograniczenie prÄ…du
0,1A/1A/3A (TO-92/TO-220/TO-3)
" Minimalny spadek napięcia UH"2V
" Parametry stabilizacyjne przeciętne
(temperatury, napięcia wyjściowego, obciążenia)
" Ogranicznik temperatury
Przykłady obudów
stabilizatorów monolitycznych
TO-92  100mA
TO-220  1A
TO-3  3÷5A
Stabilizatory napięcia stałego  możliwości
rozszerzenia zakresu zastosowań
+E Uo
Zwiększenie
6&!
1 3
Vin Vout
dopuszczalnego prÄ…du
GND
-zwiększa się minimalny
2
spadek napięcia
+E
Uo
Zwiększenie
dopuszczalnego prÄ…du i
ograniczenie prÄ…du
1 3
Vin Vout
tranzystora
GND
-zwiększa się minimalny
2
spadek napięcia
14
Stabilizatory napięcia stałego  możliwości
rozszerzenia zakresu zastosowań
+E Uo+Udz
Zwiększenie napięcia
1 3
wyjściowego
Vin Vout
-parametry stabilizacji
GND
mogą się pogorszyć jeśli
zastosujemy zwykłą
2
diodÄ™ Zenera
Regulowane napięcie odniesiania
trzykońcówkowe LM385-ADJ
+E
R1
R2 1,24V
1,24(R2/R3 + 1) [V]
R3
Monolityczne stabilizatory o nastawnym
napięciu
R1 UO = UREF ëÅ‚ R2 öÅ‚
ìÅ‚1+ ÷Å‚
ìÅ‚ ÷Å‚
R1
íÅ‚ Å‚Å‚
R2
ëÅ‚ R2 öÅ‚
UO H" 5ìÅ‚1+ ÷Å‚ [V ] + ISPR2
ìÅ‚ ÷Å‚
R1
íÅ‚ Å‚Å‚
+E
1 3
Vin Vout
7805
GND
R1 5V
2
Isp
R2
15
Monolityczne stabilizatory o nastawnym
napięciu LM317
LM317
UO
+E
1 3
Vin Vout
GND
R1 1,245V ëÅ‚ R2 öÅ‚
UO H" 1.25ìÅ‚1+ ÷Å‚ [V ]
2 ìÅ‚ ÷Å‚
R1
íÅ‚ Å‚Å‚
50÷100µA
R2
Monolityczne stabilizatory o nastawnym
napięciu ujemnym LM337
LM337
-UO
-E
1 3
Vin Vout
GND
R1 1,245V
ëÅ‚ öÅ‚
R2
UO H" -1.25ìÅ‚1+ ÷Å‚ [V ]
2 ìÅ‚ ÷Å‚
R1
íÅ‚ Å‚Å‚
50÷100µA
R2
Monolityczne stabilizatory o nastawnym
napięciu i prądzie maksymalnym - L200
ëÅ‚ öÅ‚
0,4 ÷ 0,5
ìÅ‚ ÷Å‚
IO max H" [ A]
ìÅ‚ ÷Å‚
RImax
íÅ‚ Å‚Å‚
RImax
+E Uo
1 5
Vin Vout
2
Imax
ëÅ‚ öÅ‚
R1
GND Ref
UO H" 2,77ìÅ‚1+ ÷Å‚ [V ]
R1 ìÅ‚ ÷Å‚
R2
3 4 íÅ‚ Å‚Å‚
R2 2,7V
16
Stabilizatory LDO
(Low DropOut)
"U
W typowym zasilaczu
"U>2V
W zasilaczu LDO
"U>0,2÷0,5V
Zestawienie właściwości zasilaczy
scalonych
- bez tranzystora zewnętrznego
- bez zewnętrznego ogranicznika
Zasilacz dwunapięciowy
 dual tracking regulator
+E +Uo
R3 R2
R1
Uref
ëÅ‚ öÅ‚
R2
UO = -UO = UREF ìÅ‚1+ ÷Å‚
ìÅ‚ ÷Å‚
R1
íÅ‚ Å‚Å‚
Masa
wirtualna
R3
-E -Uo
17
Zasilacz z zaciskami pomiarowymi
+U
+S
-S
Napięcie
stabilizowane
-U
Charakterystyki impulsowe
+E Uo
IO
1 3
Vin Vout
E
UO
GND
2
IO
E
UO
UO
Charakterystyki impulsowe
+E Uo
1 3
Vin Vout
GND
2
Zminimalizowanie skutków
Zminimalizowanie efektów skoków
skoków napięcia wejściowego:
prądu obciążenia:
-Dodatkowy filtr (C, L itp..)
" zmniejszenie impedancji wyjściowej
prze dodanie kondensatorów o małej
-Inne elementy tłumiące
impedancji dla wysokich częstotliwości,
(np..transil)
" kondensatory przy elementach
-Zasilacz wstępny
pobierajÄ…cych prÄ…d impulsowo
18
Stabilizatory prÄ…du
U
U
Umax
U
Umin
R
IOmax
UBE
I H"
R
Stabilizatory prÄ…du
UDZ -U UDZ +UBE
BE
I = I =
R
R
Umin = UDZ +UBE +UTsat
Umin = U +UTsat
DZ
R
R
Stabilizatory prÄ…du
LM317
1 3
1,25V
Vin Vout
I H" + Izas
GND
R R
2
Umin H" 1,25 + 2 = 3,25V
Izas
19
Podsumowanie
" Główne parametry stabilizatorów
" Stabilizatory parametryczne oparte na
diodzie Zenera
" y
ródła napięć wzorcowych
" Stabilizatory kompensacyjne
" Sposoby zabezpieczeń stabilizatorów
" Stabilizatory scalone  typy, własności
" Stabilizatory prÄ…du
Pytania kontrolne
" Co to jest stabilizator szeregowy i
równoległy  główne cechy ?
" Jaka jest zasada działania prostego
ogranicznika prÄ…du (z tranzystorem) ?
" Co to jest ogranicznik prÄ…du typu  fold-
back ?
" Narysuj charakterystykę przejściową i
wyjściową stabilizatora napięcia. Jakie
parametry stabilizatora można z nich
odczytać ?
20