Elektronikawzad26

W. Cię»yń»lri El.F.KTR0N1KA W ZADANIACH

Część 1: Obliczanie punktów pracy prryr7H(tów p6łpr7 chodnikowych

W. Cię»yń»lri El.F.KTR0N1KA W ZADANIACH

Część 1: Obliczanie punktów pracy prryr7H(tów p6łpr7 chodnikowych

Rys. 1.14.2

Zadanie 1.14

W układzie parametrycznego stabilizatora napięcia jak na rysunku 1.14.1 z diodą Zcncra o charakterystyce podanej na rysunku 1.14.2 należy:

1.    obliczyć zmianę napięcia wyjściowego Uwr odpowiadającą zmianie napięcia wejściowego o IV dla stabilizatora nieobciążonego (klucz K otwarty);

2.    obliczyć zmianę napięcia wyjściowego Uwr odpowiadającą podłączeniu obciążenia R_l = 160 il poprzez zamknięcie klucza K;

3.    narysować charakterystykę obciążenia stabilizatora Uwr- f Ol)\

4.    dobrać elementy układu pod względem rozpraszanej mocy w najgorszych warunkach pracy.

Rozwiązanie 1

U«*i- >

Rys. 1.14.3

Ad l. Dodatnie napięcie wejściowe dla diody włączonej jak na rysunku odpowiada polaryzacji diody Zenera w kierunku zaporowym, a zatem pracy diody w obszarze przebicia, czyli (przy oznaczeniach takich jak na podanej charakterystyce diody) ujemnym wartościom napięcia i prądu. Napięcie wyjściowe można wyznaczyć graficznie jako współrzędną punktu P przecięcia charakterystyki diody z prostą obciążenia przechodzącą przez punkty A (- Uwe\ 0 mA) i 13 (0 V; ~ Uwe/R)* Wzrostowi napięcia wejściowego o 1 V odpowiada równoległe przesunięcie prostej obciążenia do położenia opisanego punktami A1 i B1 (jak to pokazano na rysunku 1 -14.3 linią przerywaną), punkt pracy przesuwa się do położenia PI, a napięcie wyjściowe nieco wzrasta.

Dokładność tej metody zależy od rozmiarów rysunku i na pewno nie jest to metoda wygodna w użyciu. Dlatego w tym miejscu nie będziemy silić się na dokładne odczyty wartości Uwr, traktując prezentowaną metodę jako ilustrację do dalszych rozważań. Zauważmy tylko, że jest to jedyna szansa stosunkowo prostego uzyskania rozwiązania w przypadku gdyby miała być rozważana rzeczywista, a nie linearyzowana charakterystyka diody.

Ad 2. Po podłączeniu obciążenia przez zamknięcie klucza K sytuacja zmienia się o tyle, żc aby wykreślić prostą obciążenia musimy na mocy twierdzenia Thevenina po wycięciu gałęzi z diodą Zcncra zastąpić resztę układu przez SEM o wartości:

1 r2
r*~i_i—	-0
	D
Rvs. 1.14.4

R_l + R

^r    ^    (1.14.1)

i rezystancję zastępczą widzianą z punktu wycięcia diody:

R_Z=J±«-

R,+R    ^<U4-^2>

(patrz rysunek 1.14.4). Dla /?l=160Q otrzymujemy £z = 6.4 V i Rz = 57,6Nowa prosta obciążenia przechodząca przez punkty A2(-E& 0 mA) oraz

132(0 V; - Ez/Rz) wyznacza na charakterystyce diody punkt pracy P2, świadczący o tym że w nowej sytuacji napięcie wyjściowe nieco się zmniejsza. Także tutaj nie będziemy usiłowali odczytać z wykresu wartości tej zmiany, gdyż obliczymy ją dokładniej inną metodą.

Zwróćmy jeszcze tylko uwagę na to. że wartość liczbowa ilorazu Ez/Rz jest równa wartości Uwf./R, gdyż w obydwu przypadkach oznacza ona prąd płynący ze źródła zasilania przy zwarciu wyjścia do masy, który w układzie z obciążeniem rezystancją Ri i bez tego obciążenia jest taki sain. W ten sposób tłumaczymy fakt, że przy ustalonej wartości napięcia wejściowego proste obciążenia dla wszystkich wartości rezystancji obciążenia R_L przechodzą przez ten sam punkt B2 pokrywający się z punktem B.

Rozwiązanie 2

Ad 1. Dla podanej w temacie liniowej aproksymacji charakterystyki diody Zenera pracującej w obszarze przebicia możemy tę diodę zastąpić szeregowym połączeniem SEM równej Uyzo i rezystancji dynamicznej r_Dz i z uzyskanego w ten sposób schematu zastępczego (rysunek 1.14.5) wyznaczyć wartość prądu diody:

_L=jo_±mv₌__44raA

R

90

(t>5

;__/_

• i>z ~    ¹ -

I

t

Rys. 1.14.5

^woza •5.6 V

R ⁺

oraz napięcia wyjściowego

divy = - U- l_m ■ r_m = 5.6 V + 0,044 A • 10 Q = 6,04 V Po zmianie napięcia wejściowego na 11 V z tych samych równań obliczamy odpowiednio //>z = -54mA. oraz Uwy=6,\4V. Zmiana napięcia wyjściowego wynosi więc AUwy = 100mV.

Dla stabilizatorów napięcia spotyka się różne określenia parametru zwanego współczynnikiem stabilizacji K, opisującego ilościowo działanie stabilizujące przy zmianach napięcia wejściowego (zasilającego). Najczęściej spotykane definicje to:

• stosunek wartości bezwzględnych przyrostów napięcia wyjściowego i wejściowego:

AL'

90+10 SI