4.1 Linearni stabilizatori napona Izvori jednosmernoggp …starisajt.elfak.ni.ac.rs/phptest/new/html/Studije/predavanja... · • Regulacija se postiže kontrolom struje kroz 1. 4.1.2

Izvori jednosmernog naponaj g p- Stabilizatori - regulatori napona (nastavak)

1

SadržajIzvori jednosmernog napajanja

Sadržaj1. Uvod2. Usmerači napona2. Usmerači napona

2.1 Jednostrano usmeravanje2.2 Dvostrano usmeravanje2 3 U ž ž či2.3 Umnožavažavači napona

4. Filtriranje usmerenog napona4. Stabilizatori – regulatori naponag p

4.1 Linearni stabilizatori napona4.1.1 Stabilizatori sa Zener diodom4 1 2 Paralelni stabili atori4.1.2 Paralelni stabilizatori4.1.3 Redni stabilizatori napona

4.2 Prekidački stabilizatori napona4.2.1 Spuštači napona4.2.2 Podizači napona4 2 3 Invertori

2

4.2.3 Invertori

Da bi se od mrežnog napona dobio jednosmerninapon željene vrednosti, potrebno je 1. smanjiti njegovu vrednost2. usmeriti ga (napraviti jednosmerni napon)4. ukloniti naizmeničnu komponentu (“ispeglati”)4 stabilisati regulisati ga4. stabilisati – regulisati ga

(učiniti nezavisnim od promena uslova rada potrošača i/ili napona mreže)potrošača i/ili napona mreže)

310. januar 2012. Prof. dr Predrag Petković

Da se podsetimo Stabilizatori - regulatori napona

Napon na izlazu stabilizatora ne treba da zavisi odpromena:p

b) t ti t š č ( t j k t š č)

- a) ulaznog napona (napona na izlazu iz filtra)

- b) otpornosti potrošača (struje kroz potrošač)

- c) temperatureI =os Ip

c) temperature

Filter Stabilizator PotrošačUo UosV V


St bili t j id l k j f kt t bili ij 0


Stabilizator je idealan ako je faktor stabilizacije=0

Stabilizator je dobar ako je faktor stabilizacije maliStabilizator je dobar ako je faktor stabilizacije mali S=(ΔVos/ΔVo) < 0.1%


Kvalitet stabilizatora određuje osetljivost izlaznog


Kvalitet stabilizatora određuje osetljivost izlaznognapona na promene:

b) otpora potrošača (napona na izlazu iz filtra)- b) otpora potrošača (napona na izlazu iz filtra)


St bili t j id l k j R 0


Stabilizator je idealan ako je Ro=0

Stabilizator je dobar ako je R < 10ΩStabilizator je dobar ako je Ro < 10ΩI =Ios p I =Ios DDp

V’osVosRo VDDVos

Ro

Stabilizator Potrošač

os

Stabilizator Potrošač

os

oRIVVV ⋅−== osospos' oRIVV ⋅−= DDosDD

Stab ato ot ošač


Realizacija stabilizatora naponaStabilizatori - regulatori napona

Realizacija stabilizatora napona

U osnovi postoje dva tipa realizacije stabilizatorap j p j4.1. Linearni stabilizatori - regulatori napona

4 1 1 Sa Zener diodom4.1.1 Sa Zener diodom4.1.2 Paralelni stabilizatori - regulatori napona

4.2. Prekidački stabilizatori - regulatori napona

4.1.3 Redni stabilizatori - regulatori napona

4.2. Prekidački stabilizatori regulatori napona4.2.1 Spuštači napona4 2 2 Podizači napona4.2.2 Podizači napona4.2.3 Invertori


K kt i tik t bili t Z di d

Da se podsetimo 1.1 Stabilizatori - regulatori napona sa Zener diodom

Karakteristike stabilizatora sa Zener diodom

za S < 0 1% potrebno je R=103r ≈X10kΩ-za S < 0.1% , potrebno je R=103rz≈X10kΩto znači da će za Ios=IP=10mA pad naponana R biti reda veličine X100V!!!na R biti reda veličine X100V!!!Za toliko treba da bude veći napon Vo odVVos.

Ako se ograniči vrednost R, povećaće se S!g , p

Kako dobiti bolji stabili ator?Kako dobiti bolji stabilizator?








10

4.2.3 Invertori

4.1.2 Paralelni stabilizatori - regulatori napona4.1.2 Paralelni stabilizatori - regulatori napona

Vos=Vo-RIo.os o o

Io=It+Ir +Ios.o t r os

Porast Vo za ΔVo teži da izazove porast ΔVos; o o p os;

osBE ΔVRR

RΔV21

1

+=tada raste VBE i to približno za

To izaziva porast struje kroz tranzistor It, što dovodi do povećanja I ,što dovodi do povećanja Io,

čime se napon V smanjuje (V V R I )

a time i do većeg pada napona na R (RIo),


čime se napon Vos smanjuje. (Vos = Vo -R Io)

4.1.2 Paralelni stabilizatori - regulatori napona

Integrisani paralelni stabilizatori - regulatori napona

VosVo

Integrisani paralelni stabilizatori regulatori napona

Da bi se ostvarila bolja stabilizacija, potrebno je “ubrzati” reagovanje na promenu Vos.

Za dobru stabilizaciju napona potrebno je uvesti dodatnu negativnu povratnu spregu.


dodatnu negativnu povratnu spregu.

4.1.2 Paralelni stabilizatori - regulatori naponaVosVVo

• Q1 je kontrolišući element vezan paralelno sa potrošačem.D i l ć k d l ik R R• Deo izlaznog napona vraća se preko razdelnika R3, R4.

• Referentni napon dobijen preko D1.R l ij iž k l j k Q


• Regulacija se postiže kontrolom struje kroz Q1.


VVo

R ⎟⎞

⎜⎛

It

Voso

VZ

Z4

3os R

R1 VV ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+≅

ćPreko Zener diode na invertujući ulaz dovodi se referentni napon.

Svaka promena izlaznog napona prenosi se preko R3 i R4 na neinvertujući ulaz operacionog pojačavača.

Razlikom ovih napona kontroliše se ‚VBE tranzistora, a time i struja kroz tranzistor It.



VVo

R ⎟⎞

⎜⎛

Voso

VZ

Zo VRRV ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+≅

4

31

• R1 je redno vezan sa potrošačem i na njemu se “ublažavaju” sve promene napona ΔVo.

• R2 služi da definiše struju diode ID=(Vo-Vz)/R2

• Na operacionom pojačavaču poredi se referentni napon Vz sa naponom iz razdelnika (R4 Vos)/(R3+R4).



Porast V za ΔV teži da

IoVo Porast Vo za ΔVo teži da

izazove porast ΔVos; ItVo

Voso

tada raste V+ i to zaR

o

sVRR

RV oΔΔ43

4

+=+ ;

zato raste napon na izlazu OpAmp, a time i VBE;to izaziva porast struje kroz tranzistor Išto dovodi do povećanja Io, to izaziva porast struje kroz tranzistor It,

čime se napon V smanjuje: V = V – RI .a time i do većeg pada napona na R (RIo),


čime se napon Vos smanjuje: Vos Vo RIo.







17

4.2.3 Invertori


Vos=Vo-VCE.

VBE=Vz-Vos

I =(V V )/RIz=(Vo-Vz)/R

Redni tranzistor koristi se kao izvor konstantne struje;

di k fi iji j d ičk b t k dradi u konfiguraciji sa zajedničkom bazom, tako da mu je izlazna otpornost mala.

Sve varijacije napona Vo, kompenzuju se preko VCE, pri konstantnoj struji baze.


j j

Vos=Vo-VCE.4.1.3 Redni stabilizatori - regulatori napona

os o CE

VBE=Vz-Vos

Io=It+Ir +Ios.

Porast V za ΔV teži da izazove porast V ;Porast Vo za ΔVo teži da izazove porast Vos; usled rasta Vo raste Iz, a IB i IC ostaju konstantne, tako da se sprečava promena Vos.



Vos=Vo-UCE.

VBE=V -VVBE Vz Vos

Ukoliko postoji težnja da se V poveća usled promenaUkoliko postoji težnja da se Vos poveća usled promena u kolu potrošača (dok se Vo ne menja) to izaziva i smanjenje napona VBE,

što dovodi do pada I ,čime se napon Vos smanjuje. što dovodi do pada Ios,


4.1.3 Redni stabilizatori - regulatori naponaZnajući da je IB<<Iz

oz

zB VrR

rVrR

RV+

++

≈IB

oz

zB

zz

Vr

VV

rRrR

+≈

++Iz

BEBos

ozB

VVVR

−=

BEoz

zos Rr VVVV −+≈

Iako je izraz za S isti kao kod stabilizatora sa zener diodom, R ,R može da bude mnogo veće, jer Iz kontroliše samo baznu os rVS z∂ j zstruju, tako da se ostvaruje mnogo manji faktor stabilnosti

;o

os

RVS z≈

∂=


g j

4.1.3 Redni stabilizatori - regulatori naponaΔIosiB

ΔVos

Model za naizmenični signaliB

iB

os

oso ΔI

ΔVR =os

VVVi osososB −≈−≈−=

111111 hrhR||rh zzB ++

)ΔV)((h)i(hΔI os11 −+−=+−=

hΔV

)h

)((h)i(hΔI Bos11

2121 11 +=+=

121

11

+≈=

hh

ΔIΔVR

os

oso



VBE

Vos

BEoz

zos VVRr

VV −+≈R

TV

TV

TVS BEzos

T ∂∂

−∂∂

≈∂∂

=TTT ∂∂∂



K kt i tik d t bili t dKarakteristike rednog stabilizatora mogu da se poboljšaju ako se “ubrza” reagovanje rednog t i ttranzistora

V

V

VBE

VB

osB VRR

RAV21

2

+−=

⎞⎛21

osVRR

RAVVV ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

+−=−= 1

21

2osBBE


⎠⎝ 21


P ktič li ij di k t j t h i iPraktična realizacija u diskretnoj tehnici

VPromene za ΔVospojačavaju se

VBE1

pojačavaju se tranzistorom T2 i prenose na ΔVBE1;prenose na ΔVBE1;

zBE2 VVRR

RV os −+=

21

2

21

( ) ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+≈⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛++= 11 11

RRV

RRVVV zzBE2os


⎟⎠

⎜⎝

⎟⎠

⎜⎝ 22 RR


VBE1

i ćPorast Vos izazvaće porast VB2, odnosno VBE2; tada raste IC2 i smanjuje se VC2 ,

tako da se smanjuje napon VBE1, C2 j j C2

čime se napon Vos smanjuje. što dovodi do pada Ic , a time i Ip,


p os j j


VBE1

1RS ≈321 Rh

SE

1R2

1

21EhRRo ≈

⎞⎛⎞⎛⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+⎟

⎠

⎞⎜⎝

⎛∂∂

+∂

∂≈

2

12 1RR

TV

TVS zBE

T⎠⎝


4.1.3 Redni stabilizatori - regulatori naponaDomaći 13.1:Za kolo rednog stabilizatora prikazanog na slici odrediti:a) Izlazni napon VOS) p OSb) Faktor stabilizacijec) Izlaznu otpornost RizPoznato je: R =200Ω; RP = 50Ω; VO = 10V. Parametri diode su: VZ

= 6,8V ; rZ = 10Ω. Parametri tranzistora su: VBE = 0,7V; h11E = 1kΩ; h 0 ; h β 100 ; h 01kΩ; h12E = 0 ; h21E = β = 100 ; h22E = 0..

VV VosVo

VZ, rZ


4.1.3 Redni stabilizatori - regulatori naponaDomaći 13.2:Za kolo rednog stabilizatora prikazanog na slici odrediti:a) Izlazni napon VOS) p OSb) Faktor stabilizacijec) Izlaznu otpornost RizPoznato je: R1 = R2 = 4kΩ; RP = 2Ω; R = 10kΩ , VO = 40V.

Parametri diode su: VZ = 10V ; rZ = 0Ω. Parametri tranzistora su: V 0 7V; h 1kΩ; h 0 ; h β 100 ; h 0VBE = 0,7V; h11E = 1kΩ; h12E = 0 ; h12E = β = 100 ; h22E = 0..

VV VosVo

VZ, rZ



Integrisani redni stabilizatori - regulatori napona

Kontrolišući UVVelement

UosVosVo

Referentninapon

Detektorgreške

Kolo zauzorkovanje p


Integrisani redni stabilizatori - regulatori napona4.1.3 Redni stabilizatori - regulatori napona

Integrisani redni stabilizatori regulatori naponaVosVo Kontrolišući element

Zos VRRV ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+≅ 21 Zos R ⎟

⎠⎜⎝ 3

(izvesti izraz)(izvesti izraz)

• Q1 je kontrolišući element vezan redno sa potrošačem.• Deo izlaznog napona vraća se preko razdelnika R2, R3g p p 2, 3.

• Referentni napon dobijen preko D1.• Regulacija se postiže kontrolom struje kroz Q


• Regulacija se postiže kontrolom struje kroz Q1.

VosVIt


VRV ⎟⎞

⎜⎛ 21

osVo

Zos VR

V ⎟⎟⎠

⎜⎜⎝+≅

3

21

Preko Zener diode, na neinvertujući ulaz dovodi se referentni napon: Vz

Svaka promena izlaznog napona Vos prenosi se na invertujući ulaz operacionog pojačavača V =R3V /(R2+R3).invertujući ulaz operacionog pojačavača V- R3Vos/(R2+R3).

Razlikom ovih napona kontroliše se VBE tranzistora


VB=A(Vz-V-), a time i struja kroz tranzistor It.


VRV ⎟⎞

⎜⎛ 21 Zos V

RV ⎟⎟

⎠⎜⎜⎝+≅

3

21

• R1 služi da definiše struju diode ID=(Vo-Vz)/R1

• Na operacionom pojačavaču poredi se referentni• Na operacionom pojačavaču poredi se referentni napon Vz sa naponom iz razdelnika:

osVRR

RV32

3

+=−


32


Porast V za ΔV teži daPorast Vo za ΔVo teži da izazove porast ΔVos;

tada raste V- i to zaR

zato opada napon na izlazu OpAmp

sΔVRR

RV oΔ32

3

+=− ;

zato opada napon na izlazu OpAmp, a onda se smanjuje VBE;

što dovodi do smanjenja IP

to izaziva smanjenje struje kroz tranzistor It,što dovodi do smanjenja IP,

čime se napon Vos smanjuje: Vos = RPIP.


Z štit d k tk j


IPZaštita od kratkog spoja IP

Tranzistor Q2 počinje VosQ p jda vodi tek kada jepad napona na R4

osVo

p pdovoljno veliki.Kada provede Q2,

IC2

M k i l d t

Kada provede Q2,proteče IC2 i smanjujese IB1, a tada se Maksimalna vrednost

struje potrošača ič j

se IB1, a tada sesmanjuje i struja IC1,a time i struja ograničena je na

IP(max) = 0.7V/R4

a time i strujapotrošača Ip


4.1.3 Redni stabilizatori - regulatori naponaDetektor greške

Električna šema Kontrolišući

g

Električna šema integrisanog rednog stabilizatora

Kontrolišućielement

Strujnastabilizatora

NIC 7800C

Strujna zaštita

Referentninapon

Kolo zauzorkovanjep uzorkovanje



K kt i tik i t i ih t bili t

• Jednostavna upotreba

Karakteristike integrisanih stabilizatora

• Jednostavna upotreba• Pakuju se u standardnim kućištima

TO 3 (20 W)• TO-3 (20 W)




• Pakuju se u standardnim kućištima


• Pakuju se u standardnim kućištima• TO-220 (15 W)




• Pakuju se u standardnim kućištima


• Pakuju se u standardnim kućištima• TO-92 (1 W)

• TO 263 (S)

http://malaysia.rs-online.com/web/generalDisplay.html?id=centre/eem_techref_semipack




• serije 78/79XX stabilizatora prave se obično za


• serije 78/79XX stabilizatora prave se obično za izlazne napone od 5, 6, 8, 12, 15, 18, ili 24 V

• Maksimalna struja 0 1A; 1A; 2A; 3A• Maksimalna struja 0,1A; 1A; 2A; 3A• Ugrađena zaštita od pregrevanja• Pad napona na stabilizatoru od 3V (prave se i za• Pad napona na stabilizatoru od 3V (prave se i za

manje napone – LDO Low DropOut < 1V)

• http://www.analog.com/en/power-management/linear-regulators/products/index.html?gclid=CK_GsZ7or6YCFQY03wod4SIDnw



K kt i tik i t i ih t bili tKarakteristike integrisanih stabilizatora

TO-3



K kt i tik i t i ih t bili tKarakteristike integrisanih stabilizatora

TO-3



C i C i i i• C1 i C2 su opcioni kondenzatori. • C1 služi da neutrališe parazitne induktivnosti• C2 smanjuje šum (filtrira).



Realizacija simetričnog napajanja uz pomoć integrisanih stabilizatora

V+Vos

-Vosos



Povećanje struje potrošača

Vo

Vos

Rext = 0.7 V/Imaxext 0 / a




Vo

Vos

• U režimu malih struja kroz potrošač, Qext je zakočen




V

Vo

Vos

Q či j d di k d j V 0 7 V• Qext počinje da vodi kada je VRext > 0.7 V.• vrednost Rext bira se tako da je IRext = Imax ≈ 0.1 A

(najveća struja kroz IC).• Disipacija na Qext je P = (Vo - Vos)Iext.


p j Qext j ( o os) ext


Zaštita od kratkog spoja

VVo

Vos

• Qlim služi za zaštitu od kratkog spoja.Qlim g p j




Vo

Vos

• Qlim počinje da vodi pri ‚VRlim > 0.7 V.Qlim p j p ‚ Rlim




VVo

Vos

• Cilj je da Qlim počne da vodi tek kada struja kroz Qext premaši maksimalnu dozvoljenu Qext p jvrednost.

• Tada se struja kroz Qe t smanjuje i usmerava50


Tada se struja kroz Qext smanjuje i usmerava kroz stabilizator.



VVo

Vos

• Stabilizator ima internu zaštitu od pregrevanja• Maksimalni VCElim < 1.4 V.




VVo

Vos




VVo

Vos




VVo

Vos



Povećanje izlaznog napona na potrošaču

V ž d b d i• Vos može da bude i veći od nominalnog

t bili tnapona stabilizatora Vref.

VosVo

2Qref

refos RIR ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛++=

VVV• R1 se bira tako da je

R1 ≈ 0.1 Vref/IQ, gde je

1R ⎠⎝odnosno

1 ref Q, g jIQ mirna strujastabilizatora ( ć )

1Qref

refos12 RI

)(RR+−

=V

VV

5510. januar 2012. Prof. dr Predrag Petković(neopterećenog).

Q


• Moguće je realizovati stabilizator promenljivog Stabilizatori - regulatori napona promenljivog napona

napona ako se R2 zameni potenciometrom. Međutim:– Minialni izlazni napon je Vref (a ne 0 V).

I je relativno veliko– IQ je relativno veliko.– Disipacija na R2 može da bude velika tako da

ht l t i tzahteva glomazan potenciometar.• Postoji više tipova IC stabilizatora namenjenih

za promenljive napone n.p.r. LM317 (za pozitivne) ili LM 337 (za negativne napone).



OUTIN OUTN

ADJ UosUoVref VosVo

Između OUT i ADJ pinova postoji referentni napon od V =1 25V (na R =100 240Ω)napon od Vref=1.25V (na R1=100-240Ω)



Vref VosVo oso

Izborom R moguća regulacija u opsegu 1 25V 30VIzborom R2 moguća regulacija u opsegu 1.25V-30V

ref RI ⎟⎟⎞

⎜⎜⎛

++=VVV 2adj

1refos RI

R ⎟⎟⎠

⎜⎜⎝

++=VV

I dj=50μA


Iadj 50μA


Vref VosVo

Kondenzator C2 smanjuje šumove (10μF)2 j j ( μ )



D1 i D2 štite kolo od prenapona i ći t j i iu primenama sa većim strujama i naponima








61

4.2.3 Invertori

4.2 Prekidački stabilizatori - regulatori napona4.2 Prekidački stabilizatori regulatori napona

Prekidački LC filt P t š čtranzistor LC filtar

i l

Potrošač

impulsno širinski

modulator

Referentninapon

Detektor greške

• Kontrolišući element (tranzistor) radi u ( )prekidačkom režimu tako da je disipacija na njemu mala

• Kada je tranzistor zakočen IC=0A, a kada vodi, onda radi u zasićenju sa VCE=VCES ≈ 0.2V).



Prednosti

• Bar dva puta efikasniji od linearnih stepen

Prednosti

• Bar dva puta efikasniji od linearnih, stepen iskorišćenja 70%-90%.

• Idealni su za primene u kojima se traže velike struje (zbog male disipacije). j ( g p j )

• Izlazni napon može biti i veći od ulaznog

• Mogu da invertuju ulazni napon (Vos=-kVo)

• Realizacija ne zahteva glomazne komponente.



NedostaciNedostaci

• Znatno su složeniji.

• Unose VF šum• Unose VF šum.

• Problemi sa EMC

• “Zagađuju” mrežni napon harmonicima


4.2. Prekidački stabilizatori - regulatori napona4.2. Prekidački stabilizatori regulatori napona

Prekidački LC filt P t š čtranzistor LC filtar

i l

Potrošač

impulsno širinski

modulator

Referentninapon

Detektor greške

• Mogu da se realizuju kaog j– spuštači napona Vos<Vo (Step-Down)

podizači napona V >V (Step Up boost)– podizači napona Vos>Vo (Step-Up, boost)– invertori napona Vos=-Vo (Inverter, fly-back;

di či/ š či)65

10. januar 2012. Prof. dr Predrag Petkovićpodizači/spuštači)


V4 2 1 Spuštači napona

V

Vos4.2.1 Spuštači napona

Vo

O i i j č č di k k t• Operacioni pojačavač radi kao komparator.

• Referentni napon obezbeđuje Dz.Referentni napon obezbeđuje Dz.

• Razdelnik R2 i R3 definiše izlazni napon u odnosu na Vz.


4.2.1 Spuštači naponaVos

Vo

os

ž š• R1 služi da polariše Dz.

• L i C čine filtar.L i C čine filtar.

• D1 sprečava da napon na emitoru bude VE < 0.


4.2.1 Spuštači napona

V

Vo

Vos

• Kada je VR3<Vz, izlaz OP je u pozitivnom zasićenju (+V ) i tranzistor vodi a D1zasićenju (+VCC) i tranzistor vodi, a D1 zakočena.


4.2.1 Spuštači napona

V

Vo

Vos

•Kada je VR3>Vz, izlaz OP je u negativnom zasićenju ( V ) i tranzistor je zakočen kondenzator se(-VCC) i tranzistor je zakočen, kondenzator se prazni. Kada D1 provede, kroz kalem se dopunjuje Cdopunjuje C.


4.2.1 Spuštač napona

Vos

Vo

• Napon na emitoru biće V =V –V ≈V kada tranzistor radi u zasićenjuVE=Vo –VCES ≈Vo kada tranzistor radi u zasićenju

ili V =0 kada tranzistor ne vodi


VD1=0, kada tranzistor ne vodi.


Vos

Vo

• Struja kroz kalem linearnoStruja kroz kalem linearno raste sa naponom dok Q1 vodi:vodi:

tLVVdtVV

Li oso

osoL)()(1 −

=⋅−≈ ∫• Struja kroz kalem nastavlja da teče i kada

tranzistor prestane da vodi, jer D1 provede i


dopunjuje C.


Vos

Vo

• Napon na izlazu nalazi se u granicama Vref ± vu



Vos

Vo



Vos

Vo



Vos

Vo



Vos

Vo





VVosVosVos

T

os

oo VVTtV on

os <=T








79

4.2.3 Invertori

4.2 Prekidački stabilizatori - regulatori napona

4 2 2 Podizači napona4.2.2 Podizači napona+ VL -

Vo+Vos

o

• Napon na izlazu veći je od ulaznog napona za VL.

• Osnovna razlika odnosi se na funkciju Q i L80


• Osnovna razlika odnosi se na funkciju Q1 i L.

4.2.2 Podizači napona

+ VL - +V+ VL -Vo+Vos

• Kada Q vodi (u zasićenju) => D je zakočena• Kada Q1vodi (u zasićenju) => D1 je zakočena.

tVVdtVVidiLv CEsoCEsoL

LL

−=⋅−=⇒= ∫

)()(1

tVV

tL

dtVVL

idt

Lv

onL

CEsoLL

⋅≈

⇒ ∫ )(

8110. januar 2012. Prof. dr Predrag PetkovićTVV oL ⋅≈


V+ VL - VL

VoVos

+ VL - L

• Kada je Q zakočen => D vodi• Kada je Q1 zakočen => D1 vodi,

energija se iz L prenosi u C.g j p• Napon na C veći je za VL od ulaznog napona.



- VL + V- VL +Vo

Vos

• Napon na C: V• Napon na C:o

o VtVV

onos >

−=

1T

1








84

4.2.3 Invertori

4.2 Prekidački stabilizatori - regulatori napona

4 2 3 Invertori napona4.2.3 Invertori napona

+V-Vos+Vo

os

• Izlazni napon ima suprotan polaritet od ulaznog


4.2.3 Invertori napona

+V-Vos+Vo

• Kada Q1 vodi,

• napon na kalemu jednak je ulaznom naponu • D1 je inverzno polarisana

(umanjenom za VCES), •napon na C zadržava vrednost (sporo se prazni kroz RL)



-Vos+VoVos

• Kada je Q1 zakočen, 1

• napon na L menja polaritet,

• D1 vodi,

• C se preko r puni na V = V87


• C se preko rd puni na VL=-Vos


-Vos+VoVos

• Zavisno od odnosa vremena uključivanja tranzistora napon na izlazu može biti (po apsolutnoj vrednosti)napon na izlazu može biti (po apsolutnoj vrednosti)

• manji , (ton/T)<0.5V

Tt

Von ⎟

⎠⎞⎜

⎝⎛

• veći, (ton/T)>0.5 ili• jednak ulaznom naponu, (ton/T)=0.5

oV

Tt

Von

os

⎟⎠⎞⎜

⎝⎛−

⎠⎝−=1


j p , ( on ) ⎠⎝

Integrisani stabilizatori - regulatori napona naponaZaključakj

Stabilizatori - regulatori napona napona

•Obezbeđuju konstantni DC napon na izlazu, nezavisno od promena napona na ulazu inezavisno od promena napona na ulazu i struje kroz potrošač.

• Osnovni tipovi stabilizatora su linearni i prekidački

• Linearni se realizuju kao redni i paralelni• Linearni se realizuju kao redni i paralelni

• Prekidački mogu biti spuštači, podizači ili invertori napona


Integrisani stabilizatori - regulatori napona napona

ZaključakZaključak• Prekidački stabilizatori - regulatori napona

znatno su efikasniji od linearnih i pogodni za primene koje zahtevaju veće struje

• Prekidački i linearni stabilizatori-regulatori napona realizuju se u integrisanoj tehnicirealizuju se u integrisanoj tehnici

• Postoje integrisani stabilizatori – regulatori napona fik i lji i i ili iza fiksne i promenljive pozitivne ili negativne

napone

• Mogućnosti integrisanih stabilizatora mogu da se prošire ubacivanjem spoljašnjih tranzistora.


se prošire ubacivanjem spoljašnjih tranzistora.

Pretvarači jednosmernog u jednosmerni naponPretvarači jednosmernog u jednosmerni napon(DC to DC converter) mogu se realizovati na istim principima kao prekidački stabilizatori -principima kao prekidački stabilizatori regulatori napona.

Alternativno rešenjeAlternativno rešenje

Više o ovoj temi na kursu “Energetska elektronika”


Šta smo naučili?

• Uporediti karakteristike linearnih i prekidačkih stabilizatora (regulatora) napona.prekidačkih stabilizatora (regulatora) napona.

• Skicirati el. šemu stabilizatora sa rednim tranzistorom i objasniti kako se ostvaruje stabilizacija (regulacija) napona..Skicirati osno n el šem stabili atora• Skicirati osnovnu el. šemu stabilizatora (regulatora) napona realizovanog sa integrisanim stabilizatorom 78XXstabilizatorom 78XX

• Osnovna blok šema i klasifikacija prekidačkihstabilizatora (regulatora) napona.

929210. januar 2012. Iyvori jednosmernog napajanja 2

Ispitna pitanja

1. Princip rada paralelnog stabilizatora (regulatora) napona.2. Princip rada i faktor stabilizacije rednog stabilizatora (regulatora)

napona.3. Blok šema i princip rada integrisanog rednog stabilizatora

(regulatora) napona(regulatora) napona.4. Princip povećanja struje potrošača kod integrisanog stabilizatora

(regulatora) napona.5. Princip zaštite integrisnih stabilizatora (regulatora) napona od

kratkog spoja.6. Električna šema realizacije simetričnog napajanja na osnovu6. Električna šema realizacije simetričnog napajanja na osnovu

integrisanih stabilizatora (regulatora) napona 78XX i 79XX.7. Princip rada prekidačkih stabilizatora/regulatora spuštača napona.8 P i i d kid čkih bili / l di č8. Princip rada prekidačkih stabilizatora/regulatora podizača napona.9. Princip rada prekidačkih stabilizatora/regulatora invertora napona.

9393Iyvori jednosmernog napajanja 210. januar 2012.

Sledi:-Šumovi-Rekapitulacija (pitanja/odgovori)


Rešenje 12.1:Potrošač R=100Ω priključen je preko usmerača sa Grecovim spojem na

4. Filtriranje usmerenog napona

Potrošač R=100Ω priključen je preko usmerača sa Grecovim spojem na naizmenični napon frekvencije 50Hz i amplitude 12V. Ako je pad napona na diodama Vd=0.8V odrediti:

a) vrednost C kapacitivnog filtra priključenog paralelno potrošaču koja će obezbediti odstupanje napona ΔV< 1V;

) j š čb) vrednost jednosmernog napona na potrošaču;

c) vrednost jednosmerne struje kroz potrošač;

( )VVV

mFVRf

VVCRf

VVVa dmd

4102'

04,11100502

6,1122

2 C 2

2 ) =⋅⋅⋅

−=

Δ⋅⋅⋅−

=⇒⋅⋅⋅

−=Δ

o

mo

( )

mFHzfR

VV

R

VVb dm

04,110050214,10

212 ) =

⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛⋅Ω⋅⋅

+=

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

−=

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +

= mo

1C

1Cωπ1

( ) VVVVV

f

d 4,916,1122

-2

,

=−−=Δ

−=

⎠⎝⎠⎝⎠⎝

omo

9510. januar 2012. Izvori jednosmernog napajanjamA

RVIc 94 ) == o

o

Rešenje 12.2:

Za usmerač sa kapacitivnim filtrom iz prethodnog primera odrediti:4. Filtriranje usmerenog napona

p p g pa) ugao provođenja diode i iskazati ga u % u odnosu na periodu ulaznog

signala (50Hz);b) srednju struju kroz diodu;b) srednju struju kroz diodu;c) maksimalnu struju kroz diodu;d) maksimalni inverzni napon na diodi;e) predložiti tip diode koji se može primeniti za ovu namenue) predložiti tip diode koji se može primeniti za ovu namenu

TVVVV

tVVωΔta2

'' ' ) ==Δ⇒≈ mm

m/2Δ/2Δ

/2Δω

( )VVVΔt d %9,510014,32

4,1011002

2T

2

=⋅⋅⋅

=⋅−

= m /2/2Δπ

πω

( ) mAmAΔV

VVπIΔV

VπIIb do

moD 4,67316,794

221

2'1 )

⎞⎛⎞⎛

=⋅=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ −+=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+≈ m

( ) AmAΔV

VVπIΔV

VπIIc do

moD 53,133,1594

2221

2'21 ) max =⋅=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ −+=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+≈ m

9610. januar 2012. Izvori jednosmernog napajanja

Rešenje 12.2:

Za usmerač sa kapacitivnim filtrom iz prethodnog primera odrediti:4. Filtriranje usmerenog napona

p p g pa) ugao provođenja diode i iskazati ga u % u odnosu na periodu ulaznog

signala (50Hz);b) srednju struju kroz diodu;b) srednju struju kroz diodu;c) maksimalnu struju kroz diodu;d) maksimalni inverzni napon na diodi;e) predložiti tip diode koji se može primeniti za ovu namenue) predložiti tip diode koji se može primeniti za ovu namenu

VVVVVVVVVVd dmdmmdm

d 122,112

222

)(2- ) max >=−=−

=−−−

=

mWmAVIVPe Ddd 7,5384,6738,0 ) =⋅==

Videti: pod Silicon Rectifier Diodes nahttp://www.fagorelectronica.com/semi/pdf/producto/1n4000.pdf1N4001 zadovoljava jer je j j jPeak recurrent reverse voltage (V) VRRM=30V > 12VForward current at T b = 75°C IF(AV)= 1A > 0,673A


Forward current at Tamb 75 C IF(AV) 1A > 0,673ARecurrent peak forward current IFRM =10A > 1,53A

Rešenje 12.3: 4.1.1 Stabilizatori - regulatori napona sa Zener diodomOdrediti R i C u stabilizatoru sa slike tako da jednosmerni napon na potrošaču

R = 200Ω bude 5V a ΔV =0 5V Upotrebiti zener diodu 1N5231B izRpmin= 200Ω bude 5V, a ΔVCmax=0.5V. Upotrebiti zener diodu 1N5231B iz Tabele 1. Usvojiti da je efektivna vrednost napona na izlazu transformatora2x12V i da je na diodama 1N4148 pad napona VD=0,7V kada vode.

1N5231B Rp=Ω===

20@[email protected]

0

00mAIr

mAIVV

Zz

ZZ

≈=Ω

=Δ

=Δ

=−=−=Δ

688,517

1,01,051,50

mAVrVI

VVVV

ZZ

osZZ

=−=Δ−=Ω

25514620min

17

0

mAVVI

mAIIIr

os

ZZZ

Z

VV Dm

:eusmeravanj Dvostrano−

−Δ−−=

−=

=Ω

==

)(

25200

min

minmax

VVVVVVR

mAR

I

osDmosC

p

osp

VRfVVC

fCRVVV

Dm

DmC

2

2 max

Δ⋅⋅−

=

=Δ

Ω≈Ω==+

−−−⋅=

++

28027639

77,102514

55,0)7,0122(

maxminmaxmin

mAV

mAmAR

IIII pZpZmFmFC

VRf

2,118,11380

27,165,0276502

7,0122

2

≈==⋅⋅⋅

−⋅=

Δ


+ 392514 mAmAmA

Documents

4.1 Linearni stabilizatori napona Izvori jednosmernoggp …starisajt.elfak.ni.ac.rs/phptest/new/html/Studije/predavanja... · • Regulacija se postiže kontrolom struje kroz 1. 4.1.2