Analogna integrisana elektronikaStabilizatori napona

Prof. dr. Aljo Mujcic

maj 2011

Fakultet elektrotehnike Univerziteta u Tuzli

Laboratorij za informacijsko-komunikacijske tehnologije1 / 21

Stabilizatori napona

I Konstantan jednosmjerni napon!I Vrste stabilizatora

I LinearniI Stabilizatori koji rade u prekidackom rezimu

I Realizacija: integrisana kola

Fakultet elektrotehnike Univerziteta u Tuzli

Laboratorij za informacijsko-komunikacijske tehnologije2 / 21

Linearni stabilizatori napona

I Koriste tranzistore za kontrolu vrijednosti struje koja napaja potrosac

I Ulaz: Napon poslije ispravljaca koji je filtriran jednim kondenzatoromI Vrste lineanrih stabilizatora napona:

I serijskiI paralelni

I Analiza povratne veze za stabilizaciju

Fakultet elektrotehnike Univerziteta u Tuzli

Laboratorij za informacijsko-komunikacijske tehnologije3 / 21

Serijski linearni stabilizator napona

Slika: Blok sema serijskog naponskog stabilizatora

Fakultet elektrotehnike Univerziteta u Tuzli

Laboratorij za informacijsko-komunikacijske tehnologije4 / 21

Serijski linearni stabilizator napona

Slika: Realizacija serijskog naponskog stabilizatora sa tranzistorom

UBE = UZ −Uizl (1)

UZ je konstantno

RS =uul(min)−UZ

Iz(min) + IB(2)

IB ≈ IP/β

RS =uul(min)−UZ

Iz(min) + IPβ

(3)

Fakultet elektrotehnike Univerziteta u Tuzli

Laboratorij za informacijsko-komunikacijske tehnologije5 / 21

Serijski linearni stabilizator napona

Slika: Realizacija serijskog naponskog stabilizatora sa operacionim pojacavacem u povratnojvezi

I Operacioni pojacavac se moze posmatrati kao da je u neinvertujucem spoju

Af =U

′izl

UZ= 1 +

R1

R2(4)

Uizl ≈ U′izl = 1 +

R1

R2UZ (5)

Fakultet elektrotehnike Univerziteta u Tuzli

Laboratorij za informacijsko-komunikacijske tehnologije6 / 21

Serijski linearni stabilizator napona

Slika: Realizacije prekostrujne zastite

Fakultet elektrotehnike Univerziteta u Tuzli

Laboratorij za informacijsko-komunikacijske tehnologije7 / 21

Serijski linearni stabilizator napona

Slika: Promjena izlaznog napona pri strujnom preopterecenju

IL(max) =UBE2

R3≈ 0.7

R3(6)

Koliko tranzistori mogu da izdrze maksimalnu struju?

Fakultet elektrotehnike Univerziteta u Tuzli

Laboratorij za informacijsko-komunikacijske tehnologije8 / 21

Serijski linearni stabilizator napona

Slika: Realizacije preko strujne zastite sa smanjenjem struje opterecenja

UBE = UR3 −UR4 (7)

I Vrijednost UR4 je konstantna u normalnom rezimu radaI Napon na bazi Q2 je negativna i tranzistor je iskljucenI Povecanjem struje raste napon na R3 i pocinje voditi tranzistor Q2

I Sa smanjenjem izlaznog napona pada napon na VR4 i potreban je jos manjinapon UR3 za vo�enje tranzistora Q2

Fakultet elektrotehnike Univerziteta u Tuzli

Laboratorij za informacijsko-komunikacijske tehnologije9 / 21

Serijski linearni stabilizator napona

Slika: Promjena izlaznog napona pri strujnom preopterecenju

Fakultet elektrotehnike Univerziteta u Tuzli

Laboratorij za informacijsko-komunikacijske tehnologije10 / 21

Paralelni linearni stabilizator napona

Slika: Blok sema paralelnog stabilizatora napona

Fakultet elektrotehnike Univerziteta u Tuzli

Laboratorij za informacijsko-komunikacijske tehnologije11 / 21

Paralelni linearni stabilizator napona

Slika: Realizacija paralelnog stabilizatora napona sa bipolarnim tranzistorom

Fakultet elektrotehnike Univerziteta u Tuzli

Laboratorij za informacijsko-komunikacijske tehnologije12 / 21

Impulsno sirinski modulator

Slika: Impulsno sirinskimodulator

Slika: Talasni oblici signala kod impulsno sirinskogmodulatora

Fakultet elektrotehnike Univerziteta u Tuzli

Laboratorij za informacijsko-komunikacijske tehnologije13 / 21

Impulsno sirinski modulator

Slika: Jednosmjerni napon pri razlicitim sirinama impulsa

Fakultet elektrotehnike Univerziteta u Tuzli

Laboratorij za informacijsko-komunikacijske tehnologije14 / 21

Serijski stabilizator u prekidackom rezimu

Slika: Pojednostavljena sema serijskog stabilizatora koji radi u prekidackom rezimu

I Nestabilizirani ulazni napon je veci od izlaznog napona

I L i C cin NF filter

I Dioda D kratko prespaja zavojnicu na masu: akumulisana energija zavojnice

I

Uizl = UultukljT

(8)

I tuklj/T se naziva radni ciklus

Fakultet elektrotehnike Univerziteta u Tuzli

Laboratorij za informacijsko-komunikacijske tehnologije15 / 21

Serijski stabilizator u prekidackom rezimu

Slika: Prakticna realizacija serijskog stabilizatora koji radi u prekidackom rezimu

Fakultet elektrotehnike Univerziteta u Tuzli

Laboratorij za informacijsko-komunikacijske tehnologije16 / 21

Paralelni stabilizator u prekidackom rezimu

I Po zatvaranju prekidaca dioda je inverznopolarisana

I CRL � tuklj

I Dok je prekidac zatvoran struja kroz L rastei napon na L opada

I Po otvaranju prekidaca napon na L semijenja i sada ja na diodi napon uul + UL

I Za vrijeme otvorenog prekidaca dioda D jedirektno polarisana i kondenzator se puni

I

uizl = uulT

tuklj Slika: Pojednostavljena sema serijskogstabilizatora koji radi u prekidackom rezimu

Fakultet elektrotehnike Univerziteta u Tuzli

Laboratorij za informacijsko-komunikacijske tehnologije17 / 21

Paralelni stabilizator u prekidackom rezimu

Slika: Prakticna realizacija paralelnog stabilizatora koji radi u prekidackom rezimu

Fakultet elektrotehnike Univerziteta u Tuzli

Laboratorij za informacijsko-komunikacijske tehnologije18 / 21

Dobijanje negativnih napona sa stabilizatorima u prekidackomrezimu

I Po zatvaranju prekidaca ulazni napondirektno dolazi na L. Struja kroz L raste

I Po otvaranju prekidaca napon na L mijenjapolaritet i negativni napon dolazi na katodudiode i dioda je direktno polarisana

I Kondenzator se puni a napon na izlazu uizl

je negativanSlika: Pojednostavljena sema stabilizatorakoji radi u prekidackom rezimu za dobijanjenegativnih napona

Fakultet elektrotehnike Univerziteta u Tuzli

Laboratorij za informacijsko-komunikacijske tehnologije19 / 21

Dobijanje negativnih napona sa stabilizatorima u prekidackomrezimu

Slika: Prakticna realizacija stabilizatora koji radi u prekidackom rezimu za dobijanjenegativnih napona

Fakultet elektrotehnike Univerziteta u Tuzli

Laboratorij za informacijsko-komunikacijske tehnologije20 / 21

Literatura

T. E. Price,Analog Electronics,Prentice Hall, 1997.

T. Brodic,Analogna integrisana elektronika,Svjetlost, Sarajevo, 1989.

A.S. Sedra, K.C. Smith,Microelectronic Circuits, 4th ed.,Oxford University Press 1998.

P. R. Gray, P. J. Hurst, S. H. Lewis, R. G. Meyer,Analysis and Design of Analog Integrated Circuits,,John Wiley & Sons, 2001.

P.Biljanovic,Elektronicki sklopovi,Skolska knjiga, Zagreb, 1995.

Fakultet elektrotehnike Univerziteta u Tuzli

Laboratorij za informacijsko-komunikacijske tehnologije21 / 21