Laboratorium z elektroniki
II ELEKTR	Temat : STABILIZATORY NAPIĘCIA STAŁEGO	Data:18.03.1998
Gr.	Arkadiusz Krzywda, Kroczak Janusz	Ocena:

Celem ćwiczenia jest poznanie i zilustrowanie zasad działania stabilizatorów napięcia o pracy ciągłej oraz sposobu poprawy ich parametrów.

Sekwencja stabilizatorów jest tak dobrana, aby pokazać układowe sposoby poprawy ich parametrów roboczych poprzez stopniowe rozbudowywanie schematu. Pierwszy stopień poprawy parametrów polega na rozdzieleniu funkcji źródła napięcia odniesienia i elementu regulacyjnego. W drugim dodano tranzystor bipolarny typu n - p - n , natomiast w trzecim ujemne sprężenie zwrotne, kontrolujące różnicę napięć wyjściowego i odniesienia, o wzmocnieniu w pętli znacznie większym od 1.

Podane wyżej trzy typy stabilizatorów wbudowane są we wkładce typu DA061A, której schemat dołączony jest do sprawozdania.

Schemat połączeń układu do pomiarów podstawowych

parametrów prostych stabilizatorów napięcia

We wszystkich układach przyjęliśmy napięcie wejściowe Uwe=11-12[V].

Prąd płynący przez diodę Zenera może zmieniać się w granicach od 3mA do 30 mA.

1. Stabilizator z diodą Zenera.

R=R₁₀+R₁₁ R₁₁=51 Ω montujemy R₁₀=129 Ω

tabela pomiarowa charakterystyka wyjściowa dla U_we=11 V

J	Uwy
[mA]	[V]
2,6	5.91
5,2	5.89
8,8	5,86
12	5,83
13,6	5,81
14,5	5,8
16,4	5,78
17,1	5,76
19,4	5,29
22,8	4,49
25,8	3,75
29	2,29
33,1	1,93
37	0,94

tabela pomiarowa charakterystyka wyjściowa dla U_we=12 V

J	Uwy
[mA]	[V]
2,7	5,97
4,9	5,96
7,5	5,94
9,2	5,93
12	5,9
15,9	5,87
19,7	5,84
24,6	5,78
26,5	5,63
29,1	4,98
34	3,75
38,3	2,65
42	1,75
44,9	0,99

przy napięciu U_we=11 V

U_wy=5.91 V i J=2.6 mA

współczynnik stabilizacji napięcia

2. Stabilizator z wtórnikiem emiterowym.

R=R₂₀+R₂₁ R₂₁=200 Ω montujemy R₂₀=1298 Ω

tabela pomiarowa charakterystyka wyjściowa dla U_we=11 V

J	Uwy
[mA]	[V]
2,5	5,71
7	5,68
19,6	5,64
27,5	5,64
35,3	5,63
39,3	5,63
45,3	5,64
56,2	5,63
58,4	5,04
58,9	3,45
59,2	1,14
59,2	1,06

tabela pomiarowa charakterystyka wyjściowa dla U_we=12 V

J	Uwy
[mA]	[V]
2,6	5,77
8,8	5,74
18,6	5,72
28,3	5,71
26,1	5,71
41,6	5,73
48,5	5,74
55,7	5,72
58,7	4,76
58,8	3,94

przy napięciu U_we=11 V

U_wy=5.71 V i J=2.5 mA

współczynnik stabilizacji napięcia

3. Stabilizator z pętlą ujemnego sprzężenia zwrotnego.

R=R₃₀+R₃₁ R₃₁=200 Ω montujemy R₃₀=1454 Ω

tabela pomiarowa charakterystyka wyjściowa dla U_we=11 V

J	Uwy
[mA]	[V]
2,5	5,53
5,9	5,52
14,5	5,51
19,7	5,51
26,1	5,5
37,2	5,49
47,4	5,48
57,2	5,39
57,6	4,80
58,5	4,82

tabela pomiarowa charakterystyka wyjściowa dla U_we=12 V

J	Uwy
[mA]	[V]
2,5	5,68
7,9	5,67
14,5	5,67
19,9	5,66
28,8	5,66
35,8	5,66
40,5	5,65
47,4	5,65
55,7	5,6

przy napięciu U_we=11 V

U_wy=5.53 V i J=2.5 mA

współczynnik stabilizacji napięcia

4. Scalony stabilizator napięcia MAA 723.

montujemy R₁=0Ω R₂=∞ R₃=1,2kΩ R₄= 11,4kΩ

tabela pomiarowa charakterystyka wyjściowa dla U_we=11 V

J	Uwy
[mA]	[V]
3,5	8,02
6,3	8,02
9,1	8
12,2	7,97
14,7	7,91
17,2	7,85
21,3	7,74
29	5,07
28,4	3,34
28	2,14
27,8	0,91

J	Uwy
[mA]	[V]
3,5	8,01
6,7	8,02
9,3	8,02
12,6	8,02
16,2	8,02
22,5	8,02
25,9	8,01
28	7,16
27,9	5,54
27,7	3,86
27,4	0,91

tabela pomiarowa charakterystyka wyjściowa dla U_we=12 V

przy napięciu U_we=11 V

U_wy=8,02 V i J=3.5mA

współczynnik stabilizacji napięcia

5. WNIOSKI

Stabilizatory służą do ustalania - stabilizacji - napięć zasilających , zarówno przy zmianach tych napięć wywołanych zmianami prądu obciążenia , jak i wynikających z wahań napięcia dostarczanego ze źródła pierwotnego. W charakterystykę wyjściową wszystkich badanych układów można wyodrębnić dwie części : zakres stabilizacji (normalnej pracy) i zakres przeciążenia. W zakresie przeciążenia zaobserwowałem znaczną zależność napięcia od prądu, tzn. . zanikają własności stabilizujące układu, ponadto może nastąpić powiększenie się mocy wydzielanej w szeregowym elemencie regulacyjnym, co grozi jego uszkodzeniem.

Z otrzymanych charakterystyk możemy stwierdzić, że układ stabilizatora oparty tylko na diodzie Zenera (parametryczny) jest bardzo czuły na różnice wielkości oporu jakim go obciążamy. Wraz ze wzrostem tego oporu znacząco maleje zakres, w którym stabilizator ten utrzymuje stałe napięcie niezależnie od wzrostu natężenia prądu.

Charakterystyki drugiego badanego stabilizatora wskazują na to, że stabilizator oparty na diodzie Zenera i wykorzystujący tranzystor bipolarny typu n - p - n , jest lepszy ze względu na dłuższy zakres w którym nie następuje spadek napięcie spowodowany wzrostem natężenia prądu. Zwiększając obciążenie układu zaobserwowaliśmy pewien wzrost napięcia powyżej linii stabilnego napięcia pod koniec pracy układu, tzn. w miejscu dla którego zwiększenie prądu powodowało drastyczny spadek napięcia, czyli zakończenie pracy stabilizatora.

Układ stabilizatora ze sprzężeniem zwrotnym pozwala utrzymać stałe napięcie dla dużych wartości obciążenia, na co nie pozwalały poprzednie stabilizatory. Wprowadzenie do układu drugiego tranzystora znacznie polepszyła zakres stabilizacji, a tym samym jego funkcjonalność.

Wadą stabilizatora monolitycznego jest mała moc, która może być przenoszona przez układ są one jednak najczęściej stosowane z powodu niskiej ceny i bardzo dobrych parametrów stabilizacji.

---