Klasa	Imię i nazwisko	Nr w dzienniku	Zespół Szkół Łączności
3Ti		21	w Krakowie
			Pracownia elektroniczna
Nr ćw.	Temat ćwiczenia	Data	Ocena	Podpis
20	Badanie stabilizatorów trójpunktowych	04.IV

1. Zapoznać się z danymi katalogowymi monolitycznych układów stabilizacji napięcia LM7805 i LM317.

2. Na podstawie kart aplikacyjnych narysować i opisać układy wykorzystujące w/w elementy stabilizacyjne.

3. Za pomocą miernika uniwersalnego dokonać identyfikacji końcówek stabilizatora o ustalonym napięciu.

4. Zestawić układ pomiarowy dla LM317 z możliwością regulacji napięcia wyjściowego. Obliczyć wartość R1 i R2 dla zadanego napięcia wyjściowego.

5. Wykonać pomiar następujących wielkości:

• U_WY = f(U_WE) dla R_OBC = 

• U_WY = f(U_WE) dla R_OBC = const.

• U_WY = f(I_WY) dla U_WE = max.

Pomiarów dokonać dla trzech wartości R1.

6. Podać zestaw użytych przyrządów.

7. Podać własne wnioski.

Stabilizatory:

Stabilizatorem napięcia lub prądu stałego nazywa się układ, którego zadaniem jest utrzymywanie teoretycznie niezmiennej wartości napię­cia lub prądu na wyjściu, przy określonych granicach zmian napięcia zasila­jącego, obciążenia oraz czynników zewnętrznych, np. temperatury, ciśnienia, wilgotności, czasu itd. Stabilizatory napięcia i prądu stałego należą dziś do najbardziej rozpowszechnionych układów elektronicznych. W połączeniu z prostownikiem i filtrem (zasilaczem sieciowym) tworzą one zasilacze stabi­lizowane i kalibratory zarówno o charakterze lokalnym, dostarczające okreś­lone napięcia (prądy) innym układom, jak i stanowiące oddzielne przyrządy, będące wzorcowymi źródłami. Równie często są wykorzystywane jako inte­gralne części bardziej rozbudowanych układów elektronicznych.

Zgodnie z podaną definicją, stabilizator napięcia powinien być praktyczną realizacją idealnego źródła napięcia, a stabilizator prądu - idealnego źródła prądu. Oczywiście, parametry rzeczywistych stabilizatorów różnią się od parametrów źródeł idealnych. W przybliżeniu można przyjąć, że napięcie wyjściowe Uwy stabilizatorów napięcia jest funkcją napięcia wejściowego Uwe, prądu wyjściowego (obciążenia) Iwy i temperatury T

Uwy = f(Uwe,Iwy,T)

• Podobnie, prąd wyjściowy Iwy stabilizatorów prądu jest funkcją napięcia wejściowego, napięcia wyjściowego i temperatury.

Iwy = f(Uwe,Uwy,T)

Wpływ napięcia wejściowego na napięcie wyjściowe stabilizatorów napięcia i prąd wyjściowy stabilizatorów przedstawiają charakterystyki przejściowe.

Dla stabilizatorów idealnych ch-ki te są prostymi równoległymi do osi odciętych w zakresie dopuszczalnych zmian napięcia wejściowego, ograniczonymi jego wartością minimalną Uwemin i wartością maksymalną Uwemax.

Taki sam przebieg powinny mieć charakterystyki wyjściowe (obciążeniowe) stabilizatorów idealnych.

• Stabilizator LM7805:

Typowymi przedstawicielami trzykońcówkowych stabilizatorów napięcia są układy z rodziny 78xx. Ostatnie dwie cyfry w oznaczeniu stabilizatora to wartość jego napięcia wyjściowego, która może być równa 5, 6, 8, 10, 12, 15, 18, lub 24 V. Na rysunku poniżej pokazano jak najprościej można wykonać stabilizator napięcia o wartości + 5 V z użyciem jednego z tych stabilizatorów scalonych. Kondensator dołączony do zacisków wyjściowych stabilizatora poprawia jego parametry impulsowe oraz powoduje, że wartość impedancji wejściowej stabilizatora pozostaje mała również dla dużych częstotliwości. Układy z rodziny 7800 są produkowane w obudowach plastykowych lub metalowych, takich samych jak obudowy tranzystorów mocy. Układy te mogą być obciążane prądem o natężeniu do 1 A i mają wbudowane w strukturę układy zabezpieczeń : nadprądowe i przed uszkodzeniem cieplnym. W przypadku zaistnienia niebezpieczeństwa, układ po prostu wyłancza się, a nie przepala jak bezpiecznik. Układ 7805 pobiera prąd o wartości 5 A , a napięcie wejście-wyjście wynosi 2 V.

Stabilizator LM317 :

Klasycznym 3-końcówkowym stabilizatorem o dobieranej wartości napięcia wyjściowego jest układ LM317 firmy NSC. Nieposiada on wyprowadzenia masy. Jest natomiast wyposażony w wyprowadzenie regulacji napięcia. którego potencjał, w czasie normalnej pracy stabilizatora jest zawsze o 1,25 V (napięcie przerwy energetycznej krzemu) niższy od potencjału końcówki wyjściowej stabilizatora. Na kolejnym rysunku pokazano najprostszy układ aplikacyjny stabilizatora LM317. Stabilizator wymusza na rezystorze R₁ napięcie o wartości 1,25 V, przez rezystor płynie więc prąd 5 mA. Ponieważ przez wyprowadzenie regulacji napięcia płynie prąd o bardzo małej wartości (od 50 do 100 A), napięcie wyjściowe stabilizatora można wyznaczyć z zależności :U_WY=1.25(1+R₂/R₁)

W układzie przedstawionym na rysunku poniżej wartość napięcia wyjściowego może być regulowana w zakresie od 1,25 do 25 V. Gdy stabilizator ma dostarczać napięcie o danej wartości, R₂ wybiera się tak, aby zakres regulacji jego rezystancji był niewielki, co znacząco poprawia rozdzielczość regulacji. Wartości rezystancji rezystorów dzielnika wybiera się na tyle małe, aby temperaturowe zmiany wartości prądu wypływającego z wyprowadzenia regulacyjnego były bez znaczenia.

Dobór rezystancji stabilizatora LM317

I_ADJ=50 U_REF/U_OUT=R₁/R₂

U_OUT=5V U_REF/U_OUT=R₁/2k-R₁

U_REF=1.25V R₁=U_REF*2k/U_OUT+U_REF

R₁+R₂=2k R₁=400, R₂=1.6k

Wyniki pomiarów :

Dla układu LM7805

UWE [V]	UWY [V]	UWE [V]	UWY [V]	IWY [V]	UWY [V]
Robc= 		Robc= 1/2		UWE=15[V] Robc= 1
1	0	1	0	0	5.02
3.2	0.1	3.6	0	0.53	4.93
3.6	1.16	4.8	0.23	0.6	4.92
4.6	1.97	6	3	0.82	4.88
4.7	3.7	7	3.97	1.07	4.84
5.4	4.35	8	4.78	1.28	4.8
6.5	5.02	9	4.85	1.57	4.73
7	5.02	10	4.84	2.02	4.32
15	5.02	15	4.84	1.57	2.2

Dla układu LM7505

UWE [V]	UWY [V]	UWE [V]	UWY [V]	IWY [V]	UWY [V]
Robc= 		Robc= 1/2		UWE=15[V] Robc= 1
2.7	0	3.5	0	0	5.07
3.2	0.95	4	0.88	0.6	4.92
4.2	2	5	3.7	0.73	4.87
5.1	4.19	5.5	3.49	0.81	4.84
6	5.02	6	3.89	0.9	4.8
6.3	5.08	7	4.73	1.06	4.78
7	5.08	8	4.77	1.26	4.72
9	5.08	12	4.85	1.54	4.6
15	5.08	15	4.85	0.78	1.6

Wnioski:

Celem ćwiczenia było zapoznać się ze stabilizatorami trójpunktowymi takimi jak LM7805 i LM317 . W tym celu po przeczytaniu danych katalogowych przystąpiliśmy do wykonania pomiarów według punktu 3.

Przy określaniu końcówek stabilizatorów należy pamiętać że rezystancja ich złącz w obie strony jest taka sama. W przypadku stabilizatora LM317 dokonaliśmy obliczenia wartości jednego z rezystorów przy danym napięciu wyjściowym (U _wy = 5 V). Wynosiły one : R ₁ = 400  i R ₂ = 1.6 k. Ponieważ żadne z jego wyprowadzeń nie jest dołączone do masy, może być stosowany w układach stabilizatorów wysokonapięciowych. Należy jedynie zwracać uwagę, aby różnica napięć : wejściowego i wyjściowego nie przekroczyła dopuszczalnej wartości maksymalnej równej 40 V.

Na podstawie pomiarów wykonaliśmy żądane charakterystyki.

W zasadzie nie opłaca się projektować stabilizatorów dyskretnych (poza paroma wyjątkami), gdyż mamy monolityczne stabilizatory napięcia. Ich podstawową zaletą są niewielkie wymiary, możliwość umieszczenia na tej samej płytce co zasilany układ.

Inne własności to:

- możliwość szerokiego doboru napięcia stabilizowanego (od 2 - 40V)

- możliwość stabilizacji napięć zarówno dodatnich jak i ujemnych

- dość dobra sprawność

- duży prąd wyjściowy

- mała rezystancja wyjściowa

- dobre współczynniki stabilizacji

- posiadają wewnętrzne układy zabezpieczające przed zwarciem i przeciążeniem

- są uniwersalne ponieważ możemy realizować stabilizatory o działaniu zarówno ciągłym jak i impulsowym.

Spis przyrządów :

- rezystor P/18

- rezystory dekadowe III-1-111-PE oraz III-1-112-PE

- zasilacz III/1/454

- układ ze stabilizatorem 48PE

Ogólny schemat stabilizatora sygnałów stałoprądowych.

Charakterystyki stabilizatorów napięcia:

1. Ch-ki przejściowe

2. Ch-ki wyjściowe

1 - idealne

2 - rzeczywiste

---