Redresoare si stabilizatoare

Redresoare si stabilizatoare

i=2R_D+R_T

Obs.

La redresorul monoalternanta prin secundarul transformatorului trece componenta medie a curentului => premagnetizarea miezului (functionarea neliniara)

La redresorul cu priza mediana nu exista acest lucru - curentul circula in sensuri opuse in cele doua jumatati

Transf care se fol pt obtinerea acelorasi performante la iesire este mai mare ca in cazul redresorului in punte.

Redresoare cu filtru capacitiv

I n cele mai multe cazuri forma de unda la iesirea redres fara filtru nu e convenabila pt alimentare , deoarece componenta variabila a tensiunii pe sarcina are valoare mare .Se folosesc filtre capacitive , in , active pentru a furniza o tensiune cu cu componenta mediatoruie cat mai mica.

In regim tranzitoriu, condensatorul C se prezinta ca un scurtcircuit la momentul t=0. pt a limita curentul initial se introduce in serie cu D o rezistenta de protectie care s n rezistenta de balast .

Obs.

Din inspectarea expresiei factorului de ondulatie se observa ca o val mare pt condensator reduce ondulatia , dar la curenti mari de iesire ondulatiile cresc.

Concluzie:

Este avantajos sa folosim acest filtru la curenti de sarcina mici.

Redresor dubla alternanta cu filtru capacitiv

In cazurile in care se folosesc un singur filtru capacitiv e necesar a se inseria o rez de "balast" cu transformatorul.

Redresoarele foarte adesea , pt miscarea ondulatiilor li se ataseaza filtrul in .

Cel mai utilizat este cel care Z₁ si Z₃ sunt condensatoare, iar Z₂ este o rezistenta.

Acest filtru poate fi privit ca fiind capacitiv C , urmat de un divizor cu raportul de divizare |X_C2|/R .

Dezavantajul filtrului e pierderea de tens continua pe R . Remedierea consta in intocmirea rez R cu o inductanta ai |X_C2|<|X_L| sau in folosirea unui tranzistor.

Redresoare comandate cu tiristoare

Daca aplicam unui tiristor o tensiune alternativa intre anod si catod dispersia se va bloca in semialternanta ) ( cand tensiunea anodica scade sub tens de mentinere V_H) daca in semialternanta ( + ) amorsam tiristorul cu un semnal de comanda sincronizat cu tensiunea anodica.

CC prin sarcina poate fi variat prin schimbarea momentului din semialternanta ) in carte tiristorului este in conductie.

Redrasoare cu multiplicarea tensiunii

Dublor de tensiune

O alta clasificare a stabiliz. In functie de modul de plasare al elementelor reg de U este:

- serie

-deviatie

reglarea deviatie comporta plasare elementului de reglaj in || cu sarcina . Actiunea de stebili se bazeaza pe faptul ca elem de reglaj prezinta rezistenta dinamica f mica si datorita acestui fapt variatia curentului de intrare sunt prelucrate de elem de reglaj deviatie , iar variatiile tensiunii la bornele acesteia rezulta f mici.

Rezistenta R, numita rezistenta de "balast" este cea care preia variatia tensiunii de intrare ; rezistenta mai limiteaza si curentul maxim prin elementul de reglaj .Aceasta limiteaza si la variatia curentului de sarcuina. La o crestere a curentului prin sarcina => cresterea curentului

elem de reglaj se comporta intre 1 si 2 ca o rezistenta variabila comandata de tensiunea la bornele 2 si 3 crescatoare U₀ => creste rezistenta intre bornele 1 si 2 si vicevarsa . Creste tensiunea de alimentare => cresterea lui U_o care comanda cresterea rezistentei intre 1 si 2 => cresterea tensiunii intre 1 si 2, in felul acesta realizam stabilizarea .

Scaderea tensinii de alimentare rezistentei intre 1 si 2.Deci scaderea tensiunii 1,2 tendinta de scadere a lui U₀ fiind compensata.schema stabilizeaza atat la tensiuni de alimentare cat si la n sarcini .

Reglarea derivatie => la sceme mai simple fata de cea serie ,dar ultima asigura o stabiliatte mai buna si un randament mai bun.dezavantajul cu reglare serie necesita circuite de protectie la scurtcircuit si suprasarcina pt protectia elementului de reglaj.

Principalii parametri ai stabilizatoarelor

S=coeficient de stabilizare in raport cu tensiune de intrare

K=coeficient de stabilizare

Se mai poate defini un coeficient de temperatura notat cu C_T C_T=S_T/V₀

Obs.

Relatia se poate folosi la U_o la T si I_o numai daca aceste variatii sunt mici. Cand elem sunt mari trebuie sa se faca o analiza de semnal mai pe circuitul analizat

Stabilizatoare parametrice cu diode Zener

Schema unui stabilizator parametric cu diode Zener este urmatoarea:

Functianarea se bazeaza pe caracteristica neliniara a diodei care admite variatia relatinv mare a curentului la variatii relativi mari pe dioda .

In plaza de stabilizare se poate deci , scrie aproximare liniara :

v_z=V_zo+R_zi_z

Stabilizatoarele liniare de tensiune continua monolitice

Satbilizatoarele de tensiune continua monolitice au aparut din necesitatea realizarii unor stabilizatoare de dimensiuni cat mai mici destinate alimentarii locale a unor subansamble electronice.Ele sunt circuite electronice ce furnizeaza intr-o sarcina o tensiune stabilizata in raport cu variatiile sarcinii , tensiunii de intrare si temperaturii.

Cele 3 parti de baza ale unui stabilizator monolitic sunt :

-Referinta de tensiune produce o tensiune de referinta independenta de temperatura si tensiunea sursei de alimentare ;

-amplificatoare de eroare ce compara tensiunea de referinta cu o fractiune a tensiunii de iesire ;

-Un element de reglaj serie ce asigura un nivel adecvat al curentului de iesire ;

Combinatia amplificator de eroare ,. Element de reglaj serie si divizorul R₁,R₂ formeaza un amplificator cu reactie negativa.

In consecinta :

Parametrii stabilizatoarelor monolitice

Pentru functionarea nedistructiva si la performantele prevazute de foile de catalog trebuie respectate valorile parametrilor care descriu incarcarea maxima a stabilizatorului : valorile maxime ale tensiunii de intrare U_{i max} , puterii disipate P_{d max} si yemperaturii ambiante de functionare.Parametrii care descriu domeniul tensiunii de intrare propriu-zisa a circuitului sunt : domeniul tensiunii de intrare, tensiunea stabilizata de iesire, valoarea minima a diferentei dintre tensiunea de intrare si de iesire (U_i-U₀),curentul maxim de iesire I_{0 max} ,curentul de iesire in regim de scurtcircuit la iesire I_osc , curentul consumat in gol I₀.Pentru aprecierea preciziei de control a nivelului tensiunii de iesire la actiunea unor factori perturbatori se utilizeaza urmatorii parametri :

-rezistenta dinamica de iesire = ;

-stabilitatea de linie K_u=

I₀,I_A=ct reprezinta variatia tensiunii de iesire la o variatie specificata a tensiunii de intrare, I₀ si I_A fiind constante ;

-stabilitatea de sarcina reprezinta variatia tensiunii de iesire la o variatie specificata a curentului de iesire cu U_i si I_a constante K_L=ΔU₀/ΔI₀ specificat ;

-coeficientul de temperatura al tensiunii de iesire:

Capacitatea stabilizatorului de a rejecta tensiunea de ondulatie se apreciaza prin factorul de rejectie a tensiunii de ondulatie definit ca raportul dintre valorile varf la varf ale tensiunii de ondulatie masurate la intrare (U_{i r}) ,respectiv la iesire U_{0 r}) la o frecventa specificata, exprimat in decibeli : ;

Tensiunea de zgomot la iesire U_N ,intr-un interval de frecvente specificat, masurata cu U_i si I₀ constante, in absenta tensiunii de ondulatie , reprezinta un alt parametru al stabilizatoarelor.

Stabilizatoarele monolitice se pot clasifica dupa numarul iesirilor, posibilitatea ajustarii tensiunii la iesire, marimea puterii furnizate in sarcina (sau puterea disipata intern) , dupa precizia tensiunii furnizate le iesire in conditiile madificarii unor parametrii de circuit.

Stabilizatoare :

I ) cu o iesire : -de uz general : -U₀ pozitiva(βA723,LM105);

-U₀ negativa(LM104);

-de tensiune fixa : -uzuale : -U₀ pozitiva

-U0 negativa

-referinte de tensiune  U₀ pozitiva

-U0 negativa

II )duale

Pntru schema bloc :Pentru reducere arezistentei de iesire se poate apela la urmatoarea schema :

In acest caz

Circuite de protectie

Cele mai multe stabilizatoare monolitice au incorporate circuite de protectie ce limiteaza puterea disipata pe elementul de reglaj serie, precum si temperatura maxima ce o poate atinge elementul de reglaj serie.

Exemple :

a)

Atata timp cat I₀ I_0,max tensiunea ce cade pe rezistenta R_CL(R_CLI₀) este mai mica decat tensiunea de deschidere a jonctiunii baza-emitor a tranzistorului T.Cand tensiunea ce cade pe rezistenta R_CL devine egala cu V_{BE on} tranzistorul T se deschide ,iar curentul de

Comanda a elementului de reglaj serie (I_0A-I_C) scade, iar I₀ se limiteaza la valoarea

b)

 ;;;;;

c)

d)Protectie termica

 ;;;; ;;; ;;;

In consecinta :

Stabilizatoarele de tensiune fixa(stabilizatoare cu trei terminale)

Capacitatea de intrare C_IN se foloseste numai cand stabilizatorul se afla la mai mult de 5cm de filtrul capacitiv al sursei de alimentare V_i.Acest capacitor trebuie sa fie caracterizat printr-o rezistenta serie efectiva foarte mica.Valorile acceptate sunt in general de 0,2µF penbtru discuri ceramice , 2µF sdau mai mult pentru condensatoare cu tantal si 25µF sau mai mult pentru condensatoare electrolitice cu aluminiu.Folosirea unui capacitor pe iesire imbunatateste raspunsul stabilizatorului in regim tranzitoriu si reduce zgomotul la iesirea stabilizatorului.De obicei stabilizatoarele cu 3 terminale ofera numai tensiuni de iesire fixe , valorile comerciale fiind :5V, 5,2V,6V,8V,10V,12V,15V,18V si 24V(pozitive sau negative).Curentul maxim de iesire oferit variaza in gama 100mA_3A.Stabilitatea de liie a acestora variaza ce la 0,005 la 0,02%/V si stabilitatea de sarcina intre 0,1 si 1% si RR intre 65 si 85 dB.Folosind un stabilizator de tensiune fixa si un divizor rezistiv se poate obtine un stabilizator de tensiune ajustabila.

.Dar I_Q depinde atat de V_i cat si de I₀.Este evident ca acest lucru afecteaza performantele stabilizatorului de tensiune ajustabila :

 ;;;;

.In consecinta pentru a minimiza efectele curentului de polarizare I_Q asupra performantelor stabilizatorului putem proceda astfel :

Exista o serie de stabilizatoare de tensiune care au curentul I_Q foarte mic, pentru ca polarizarea majoritatii componentelor interne se realizeaza prin intermediul curentului I₀ .La aceste stabilizatoare I_Q se numeste curent de ajustaj I_ADJ.Exemple :LM117,217si 317, LM138,238, 338 etc.La aceste stabilizatoare I_ADJ variaza intre 50µA si 100µA.Aceste stabilizatoare , pe linga aplicatiile prezentate, pot fi folosite si pentru obtinerea unor stabilizatoare de curent :

Stabilizatoare duale cu urmarire

Circuitele integrate analogice se alimenteaza de regule de la 2 surse de tensiune continua- una pozitiva ,cealalta negativa -simetrice sau nesimetrice fata de masa .de cele mai multe ori se impune mentinerea unei valori a raportului celor 2 tensiuni de alimentare pe parcursul functionarii sistemului, ceea ce presupune ca sursa de alimentare sa posede calitatea de urmarire.Calificativul « cu urmarire » se atribuie stabilizatoarelor (cu 2 iesiri) inzestrate cu proprietatea de autoajustare a tensiunii peu na din iesiri in functie de tensiunea pe cealalta iesire, pentru a mentine neschimbata o relatie intre ele.Principiul de functionare a unui astfel de stabilizator este ilustrat de schema de principiu :

Amplificatorul A+ furnizeaza una din cele 2 tensiuni de iesire .Amplificatorul A- asigura punctul mediu al bratului cu cele 2 rezistente R egale, potential foarte apropiat de 0.Tensiunea pe cele 2 rezistente fiind egala , rezulta la iesire 2 tensiuni simetrice fata de masa .In acest fel, tensiunea negativa urmareste tensiunea pozitiva.Tranzistorul T- serveste ca element de reglaj pentru tensiunea negativa preluand diferenta pana la tensiunea de alimentare.Intrucat cele 2 brate R nu pot fi realizate simetrice in circuitul integrat s-a prevazut posibilitatea conectarii externe a unui divizor(la terminalul echilibrare).In general stabilizatoarele monolitice liniare au un randament scazut.Pentru imbunatatirea acestuia se folosesc stabilizatoare in comutatie

Stabilizatoare in comutatie

In stabilizatoarele in comutatie fluxulde putere in sarcina este controlat de timpul de conductie al elementului de reglaj serie .Ofractiune a tensiunii de iesire este comparata cu tensiunea de referinta.Diferenta este amplificata si folosita pentru a controla timpul de conductie al elementului de reglaj serie.Daca tensiunea de iesire este prea mica , diferenta intre tensiunea de referinta si U₀ creste si in consecinta ,si tensiunea ce se aplica pe intrarea neinversoare a comparatorului.Oscilatorul furnizeaza o tensiune periodica de forma triunghiulara.Atata timp cat tensiunea pe borna + a comparatorului e mai mare decat tensiunea pe borna - tensiunea la iesirea comparatorului este ridicata (V_H) si elementul de reglaj serie conduce.Atunci cand tensiunea la borna + a comparatorului este mai mica ca cea de le borna - tensiunea la iesirea comparatorului are nivel scazut(V_L) si elementul de reglaj serie se blocheaza.In consecinta atunci cand tensiunea pe borna + a comparatorului creste , creste si timpul de conductie al elementului de reglaj serie.Ciclul de lucru : .Ton=timpul ed conductie al elementului de reglaj serie ;

T=perioada semnalului furnizat de oscilator.