Politechnika Lubelska

Wydział Elektryczny

LABORATORIUM ELEKTRONIKI

Skład grupy laboratoryjnej:

Mitura Karol

Misztal Leszek

Romanowski Daniel

Surma Kamil

Ćwiczenie nr 4.

Temat: Stabilizacja napięcia.

Wykonał: Romanowski Daniel

Grupa: ED 2.6

Lublin 1999

1. Badanie diody Zenera.

1.1 Wyznaczanie charakterystyki statycznej (napięciowo-prądowej) diody Zenera.

Pomiary przeprowadziliśmy w układzie jak na poniższym schemacie:

Użyte przyrządy:

Z- zasilacz tranzystorowy

R₁- opornik suwakowy

V₁- woltomierz ME

V₂- woltomierz ME do pomiaru spadku napięcia na przewodzącej diodzie Zenera

mA- miliamperomierz ME

Układ zawierał w swojej strukturze diodę typu:

BZP 620 , D5V6 U_z=5,6V I_z=100mA P_max=100mW

Typ diody mówi nam, że jest to krzemowa dioda Zenera powszechnego użytku o znamionowym napięciu stabilizacji 5,6 V z tolerancją 10%.

Po ustawieniu napięcia zasilacza na wartość większą od napięcia Zenera badanej diody, regulując wartość R₁ zmniejszaliśmy przyłożone napięcie i odczytywaliśmy odpowiednie wartości U_1, U₂ oraz I. Wyniki pomiarów umieściłem w poniższej tabeli:

U1 [V]	11	10.5	10	9.5	9	9	8.5	8	7.5	7	6.5	6	6
U2 [V]	6.64	6.62	6.6	6.59	6.56	6.54	6.51	6.46	6.39	6.24	6.18	5.96	5.62
I [mA]	100	90	80	70	60	50	40	30	20	10	8	4	2

Na podstawie wyników wykreślamy zależność I=f(U₂):

Jest to charakterystyka statyczna diody Zenera, w kierunku zaporowym.

1. Wyznaczanie charakterystyki stabilizacji diody Zenera.

Charakterystyka stabilizacji wyrażona jest zależnością U₂=f(U₁), przy stałym prądzie obciążenia.

Pomiary przeprowadziliśmy w układzie jak na poniższym schemacie:

Użyte przyrządy:

Z- zasilacz tranzystorowy

V₁- woltomierz ME

mA₁- miliamperomierz ME

mA₂- miliamperomierz ME (dokonuje pomiaru prądu płynącego przez diodę)

V₂- woltomierz ME (dokonuje pomiaru napięcia U₂

mA₃- miliamperomierz ME (do pomiaru prądu obciążenia)

R₂-opornik suwakowy obciążenia 195Ω

R₃- opornik 47Ω

Dla wybranych wartości prądu obciążenia I₃ (regulacja opornością obciążenia R₂) zmienialiśmy napięcie zasilania U₁ i odczytywaliśmy wartości napięcia wyjściowego U₂.

Wyniki pomiarów umieściłem w poniższej tabeli:

R2 = 242Ω					R2 = 150Ω					R2 = 47Ω
U1	U2	I1	I2	I3	U1	U2	I1	I2	I3	U1	U2	I1	I2	I3
[V]	[V]	[mA]	[mA]	[mA]	[V]	[V]	[mA]	[mA]	[mA]	[V]	[V]	[mA]	[mA]	[mA]
12.1	6.64	130	100	32	13	6.62	152	100	53	13	6.53	165	64	100
11.7	6.63	120	90	32	12	6.58	130	78	52	12	6.48	140	41	98
11.2	6.61	110	80	32	11	6.54	110	54	52	11	6.37	119	19.5	98
10.8	6.59	100	70	31	10	6.46	80	31	51	10	6.05	99	6	92
10.5	6.57	90	60	31	9	6.29	65	12	51	9	5.51	88	2	85
10	6.54	80	50	31	8	5.83	52	3	48	8	4.91	77	1	75
9.5	6.51	70	40	31	7	5.14	44	1	42	7	4.28	67	1	66
9	6.47	60	30	30	6	4.4	36	0	37	6.5	3.96	62	1	60
8.5	6.4	50	20	30	5	3.6	31	0	30	6	3.64	59	1	58
8	6.25	40	10	29.5	4.5	3.31	29	0	28	5.5	3.3	52	1	51
7	5.68	30	2	28	4	2.99	26	0	25	5	2.99	46	1	46
6	4.85	21	0.5	22	3	2.24	21	0	20	4.5	2.72	42	1	42
5	4.04	20	0.03	20						4	2.42	38	1	38

Na podstawie wyników pomiarów zestawionych w tabeli sporządziłem wykres zależności U₂=f(U₁) dla różnych prądów obciążenia diody.

1.3.Wyznaczanie charakterystyki obciążenia.

Charakterystyka obciążenia podaje zależność napięcia wyjściowego U₂ od prądu obciążenia I₃.

Pomiary przeprowadziliśmy w układzie jak w poprzednim punkcie.

Przy stałej wartości napięcia zasilającego U₁ zmienialiśmy wartość oporu R₂ i odczytywaliśmy odpowiednie wartości napięcia U₂ oraz prądów I₁, I₂, I₃. Pomiar został powtórzony dla dwóch wartości napięć zasilających U₁. Wyniki pomiarów umieściłem w poniższej tabeli:

U1 = 10V				U1 = 12.5V
U2	I1	I2	I3	U2	I1	I2	I3
[V]	[mA]	[mA]	[mA]	[V]	[mA]	[mA]	[mA]
6,525	66	44	26	6,651	125	100	29
6,498	69	37	35	6,649	124	93,5	34
6,451	69	28	45	6,636	125	83	45
6,243	71	10	69	6,586	124	60	70
5,072	100	1	101	6,245	131	10	129

Na podstawie wyników pomiarów zestawionych w tabeli sporządziłem wykres zależności U₂=f(I₃) dla obu wartości napięć zasilających.

2.Badanie stabilizatora scalonego opartego na układzie μA7805.

Układ μA7805 jest trój końcówkowym stabilizatorem napięcia dodatniego względem masy. Jego trzy wyprowadzenia to: wejście, wyjście oraz masa. Wartość napięcia wyjściowego stabilizowanego jest ustalana w czasie procesu produkcyjnego. Ostatnie dwie cyfry w oznaczeniu stabilizatora to wartość jego napięcia wyjściowego. W tym przypadku jest to 5V. Druga cyfra mówi nam, czy jest to stabilizator napięć dodatnich (8), czy też ujemnych (9).

Układ aplikacyjny:

2.1.Wyznaczanie charakterystyki obciążenia.

Układ pomiarowy:

Charakterystyka obciążenia jest zależnością napięcia wyjściowego od prądu obciążenia U_wy = f(I₀) przy U_we = const. Prąd obciążenia należało zmieniać przy pomocy opornika R₁, a jednocześnie odczytywać wartość napięcia wyjściowego.

Wyniki pomiarów:

Uwe [V]	5.095	5.091	5.089	5.088	5.086	5.084	5.082	5.08	5.078	5.075	5.073	5.071
I0 [mA]	0	30	50	70	90	110	130	150	170	200	220	250

2.2. Wyznaczanie charakterystyki zasilacza bez stabilizatora.

Pomiar ten służy do porównania pracy zasilacza ze stabilizatorem i bez niego. Układ pomiarowy jak w poprzednim podpunkcie.

Wyniki pomiarów:

Uwe [V]	5.095	5.091	5.089	5.088	5.086	5.084	5.082	5.08	5.078	5.075	5.073	5.071
I0 [mA]	50	60	70	80	90	100	110	120	130	140	150	170

Na podstawie powyższych dwóch tabel wykreśliłem charakterystyki obciążenia dla układu ze stabilizatorem i bez niego.

3.Wnioski:

Patrząc na charakterystykę statyczną, wyznaczoną w podpunkcie 1.1, a zarazem znając napięcie Zenera (5.6 V) możemy stwierdzić pewne rozbieżności. Napięcie Zenera odczytane z wykresu jest rzędu 6.3 ÷ 6.4V. Czym może być spowodowana ta różnica? Po pierwsze tolerancją diody ±10% (litera D w oznaczeniu diody). Ewentualnie jest to wynik spowodowany niedokładnością odczytu wskazań mierników. Sam kształt charakterystyki statycznej przy polaryzacji wstecznej diody nie odbiega od `książkowej postaci'.

Charakterystyka stabilizacji, wyznaczoną w podpunkcie 1.2, pokazuje nam, iż lepszą stabilizację mamy dla mniejszych prądów obciążenia - odpowiada to większej wartości rezystancji obciążenia.

Na podstawie charakterystyki obciążenia można stwierdzić, że im wyższe napięcie zasilania stabilizatora, tym proces stabilizacji przebiega poprawniej - prostoliniowy charakter wykresu.

Przy budowie stabilizatora opartego na układzie scalonym możemy powiedzieć o lepszej stabilizacji niż stabilizatorów z diodą Zenera. Stabilizator scalony możemy obciążyć większym prądem.

Umieszczenie na wspólnym wykresie charakterystyk obciążenia zasilacza ze stabilizatorem i bez pozwala nam porównać wpływ stabilizatora na wartość napięcia wyjściowego zasilacza -stały przebieg przy włączonym do układu stabilizatorze i zmienny przy odłączonym.