Zasilacze i stabilizatory
Zasilacze i stabilizatory o działaniu ciągłym
Stabilizatory impulsowe (przetwornice napięcia
stałego)
2005-10-18 Zasilacze i stabilizatory 1
Struktura zasilacza sieciowego
Bezpiecznik Filtr
i eliminator przeciwza- Stabilizator
H"
=
Prostownik
stanów kłóceniowy napięcia
przejściowych w.cz.
Zabezpieczenie nadnapięciowe
stabilizatora o działaniu ciągłym
lub filtr przeciwzakłóceniowy
w.cz. stabilizatora impulsowego
2005-10-18 Zasilacze i stabilizatory 2
Bezpiecznik i eliminator stanów przejściowych
i
2A
230V~
u
50Hz
Badania wykazały, że prawie w całej sieci energetycznej
pojawiają się od czasu do czasu szpilki napięcia o
amplitudzie od 1kV do 5kV, natomiast szpilki o mniejszej
amplitudzie są zjawiskiem nagminnym. Eliminator zakłóceń
może pochłaniać energie tych szpilek dochodzącą do 50Ws.
2005-10-18 Zasilacze i stabilizatory 3
Filtr przeciwzakłóceniowy
Przykład filtru
dolnoprzepustowego, tłumiącego
przenikanie zakłóceń sieciowych
w.cz. do zasilacza i przenikanie
zakłóceń w.cz. powstających w
zasilaczu do sieci energetycznej.
2005-10-18 Zasilacze i stabilizatory 4
Prostowniki
1. Prostownik dwufazowy
+
u2
+
u1
t
t
2005-10-18 Zasilacze i stabilizatory 5
2. Prostownik mostkowy
12�230V~
50Hz
+
_
2005-10-18 Zasilacze i stabilizatory 6
3. Prostownik napięć symetrycznych
+
_
+
_
2005-10-18 Zasilacze i stabilizatory 7
Stabilizatory napięcia
o działaniu ciągłym
U1 U1
Uodn
RSC
1300C
RL RL
0,35V
2005-10-18 Zasilacze i stabilizatory 8
+
+
_
_
Parametry popularnych stabilizatorów
monolitycznych o działaniu ciągłym
Napięcie wyjściowe 5V 12V 2...37
Zakres napięć wejściowych
7...35 14,5...35 9,5...40
Zmiany napięcia
100mV 240mV 5mV
wyjściowego
Dopuszczalna moc strat bez
2,5W 2,5W 0,7W
radiatora
*/ Wytwarza się stabilizatory trzykońcówkowe na napięcia
wyjściowe: 5, 6, 8, 10, 12, 15, 18 i 24V.
2005-10-18 Zasilacze i stabilizatory 9
Zabezpieczenie nadnapięciowe
Układ ograniczenia prądu wyjściowego (Rsc) chroni
stabilizator przed nadmiernym poborem prądu, ale tylko w
warunkach normalnej pracy wszystkich elementów
stabilizatora.
Zawodzi on w przypadku uszkodzenia stabilizatora, w wyniku
którego na wyjściu pojawia się całe niestabilizowane napięcie
zasilania, co doprowadza do przepalenia się bezpiecznika
topikowego zasilacza, ale przedtem zwykle doprowadza do
uszkodzenia zasilanych układów elektronicznych.
2005-10-18 Zasilacze i stabilizatory 10
Zabezpieczenie aktywną diodą Zenera
Umax=UZ+0,6V
UZ
ImaxH"�IZmax
Wada
W czasie awarii wydziela się duża
R
moc w układzie zabezpieczającym,
co może skutkować uszkodzeniem
tego układu.
2005-10-18 Zasilacze i stabilizatory 11
Zabezpieczenie tyrystorowe
A
G
UZ
K
W normalnych warunkach tyrystor jest
zablokowany.
R
Włącza się on, gdy napięcie na rezystorze
C
wzrośnie do ~0,7V.
Włączenie tyrystora powoduje zmniejszenie
napięcia wyjściowego do ~2V, przy czym
może on pobierać bardzo duży prąd
anodowy (np. 10A) w sposób ciągły.
2005-10-18 Zasilacze i stabilizatory 12
Trzykońcówkowy stabilizator o dobieranej
wartości napięcia wyjściowego
UWy-Reg = 1,25V
We Wy UWy
Reg
R1
�# R2 ś#
UWy = 1,25 1+ [V]
ś# ź#
1źF
R1 #
�#
R2
�# R2 ś#
UWy H" U' 1+ [V]
ś# ź#
Wy
R1 #
�#
U Wy- napięcie wyjściowe stabilizatora
trzykońcówkowego
2005-10-18 Zasilacze i stabilizatory 13
Wykorzystanie stabilizatora scalonego do
zasilania prądem większym od znamionowego
IWy
I'
R
Wy
We Wy
Masa
IWy max H" �I'
Wy
Dla IWy< I Wy Dla IWy>I Wy spadek napięcia na
zewnętrzny tranzystor rezystorze powoduje włączenie
jest wyłączony. tranzystora, ograniczając wartość prądu
wpływającego do stabilizatora do ~I Wy.
2005-10-18 Zasilacze i stabilizatory 14
Stabilizatory impulsowe
W stabilizatorach impulsowych wykorzystuje się
właściwości przełączanych induktorów:
uL
t
1
diL
1. iL
iL(t) = iL(0)+
uL = L�" ;
L
+"u dt
L
L
dt
0
i(t)
e(t) = E �"1(t) i(0) = 0
2.
t
R
-
�# ś#
E L
�
ś#
i(t) =
te"0
ś#1- e ź# � =
ź#;
u(t)
R R
�# #
t
-
e(t)
�
u(t) = Ee
te"0
2005-10-18 Zasilacze i stabilizatory 15
e(t), i(t), u(t)
E
R
�
0 t
3.
- konserwatyzm, tj. to, że energia gromadzona w
induktorze:
1
WL = Li2
2
nie ulega rozproszeniu; - jest przechowywana.
2005-10-18 Zasilacze i stabilizatory 16
Przykład 1
0�t1  cykl wprowadzania
t1
t2
i(t)
energii
t
0
t1�t2 - cykl wyprowadzania
u(t)
energii
t
0
t2
W =
+"p(t)dt = 0
0
p(t)=i(t)u(t)
Wniosek
t
0
Energię wprowadzoną do
induktora można odzyskać!
2005-10-18 Zasilacze i stabilizatory 17
u(t)
1 2
Przykład 2
E
t
u(t)
1
i1
2
-UF
+
i(t)
_ i2
E
i0
i2
t
1 E
i1 t0
t
i1(t) =
+"Edt = t
L L
0
p(t)=i(t)u(t)
UF
i2(t) H" i0 - (t - t0)
L
t
2005-10-18 Zasilacze i stabilizatory 18
Impulsowe stabilizatory napięcia
(przetwornice napięcia stałego)
1. Stabilizator obniżający wartość napięcia
iL
uG
uX
++
u1 u2
uG t
uX
u1>u2
t
Uodn
iL -UF
t
u2 - uX tx
iL(tx ) = iL(0)+
u2
+"dt
L
0
t
� > 85%
2005-10-18 Zasilacze i stabilizatory 19
2. Stabilizator podwyższający wartość napięcia
W czasie impulsu włączającego TP
prąd płynący przez cewkę narasta
liniowo i w polu magnetycznym
++
u1 u2 cewki gromadzi się energia o
wartości 0,5Li2.
Energia ta w następnej fazie (gdy TP
jest wyłączony) jest przekazywana
Uodn
do kondensatora.
W wyniku porównania napięcia u2 z napięciem Uodn następuje
zmiana szerokości lub częstotliwości powtarzania impulsów
sterujących TP, w rezultacie czego napięcie u2 zachowuje
ustalony poziom, który jest wyższy od u1.
2005-10-18 Zasilacze i stabilizatory 20
3. Stabilizator odwracający biegunowość napięcia
W czasie impulsu włączającego TP
prąd płynący przez cewkę narasta
_
liniowo i w polu magnetycznym
+
u1 u2
cewki gromadzi się energia o
wartości 0,5Li2.
Energia ta w następnej fazie (gdy TP
jest wyłączony) jest przekazywana
Uodn
do kondensatora.
W wyniku porównania napięcia u2 z napięciem Uodn następuje
zmiana szerokości lub częstotliwości powtarzania impulsów
sterujących TP, w rezultacie czego napięcie u2 zachowuje
ustalony poziom. Ma ono jednak znak przeciwny do u1!
2005-10-18 Zasilacze i stabilizatory 21
Powielacz napięcia
- stosujemy, gdy istnieje potrzeba zasilania bardzo wysokim
napięciem, np.: 25kV, przy niezbyt dużym poborze prądu
zasilania.
5U
3U
U
2U
4U
6U
2005-10-18 Zasilacze i stabilizatory 22