www.tad-electronics.com

STABILIZATOARE DE TENSIUNE

CUPRINS: CAPITOLUL . 1. 1.1 DEFINIII................................................................................................................. pag. 2 1.2 ROLUL STABILIZATORULUI DE TENSIUNE N SISTEMELE ELECTRONICE...................... pag. 3 1.3 PRINCIPII DE FUNCIONARE.................................................................................... pag. 4 1.4 PARAMETRII ELECTRICI............................................................................................ pag. 5 1.5 CLASIFICAREA STABILIZATOARELOR DE TENSIUNE................................................... pag. 7 CAPITOLUL. 2. 2.1 STABILIZATOARE LINIARE........................................................................................ pag. 7 2.1.1 STABILIZATOARE PARAMETRICE................................................................ pag. 7 2.1.2 EXEMPLU DE CALCUL PENTRU STABILIZATOARE PARAMETRICE................. pag. 12 2.2 STABILIZATOARE DE TENSIUNE N COMUTAIE......................................................... pag. 14 2.2.1 PRINCIPII DE FUNCIONARE....................................................................... pag. 15 2.2.2 ELEMENTUL REGULATOR............................................................................ pag. 19 2.2.3 CLASIFICARE............................................................................................... pag. 20 2.2.4 ALEGEREA DIODEI D................................................................................... pag.20 2.2.5 SCHEME DE PRINCIPIU................................................................................ pag.21 CAPITOLUL. 3 3.1 SUPRASARCINI POSIBILE............................................................................................ pag. 26 3.2 PROTECIA LA SUPRASARCIN................................................................................... pag. 27 3.2.1 LIMITAREA CURENTULUI DE SCURTCIRCUIT................................................ pag. 27 3.2.2. PROTECIA PRIN RELEE.............................................................................. pag. 33 3.3 PROTECIA LA SUPRATENSIUNI.................................................................................. pag.37 3.4 PROTECIA LA REDUCEREA TENSIUNII........................................................................ pag. 39 BIBLIOGRAFIE

1|Page

www.tad-electronics.com Funcionarea circuitelor i aparatelor electronice necesit pentru alimentare cu energie surse de tensiune continu. Indiferent de tipul sursei de energie folosite, consumatorul trebuie alimentat cu o tensiune i un curent de o anumit mrime, iar aceast mrime trebuie s fie meninut n limitele determinate de parametrii de funcionare ai circuitului sau dispozitivului respectiv. Pentru aceasta se utilizeaz stabilizatoare de tensiune respectiv stabilizatoare de curent. 1.1 DEFINIII Aparatul sau dispozitivul electronic care realizeaz funcia de stabilizare a parametrilor unui semnal poarta numele de stabilizator. n funcie de tipul mrimii fizice care caracterizeaz semnalul de intrare, stabilizatoarele pot fi de tensiune ( continu sau alternativ), de curent, de frecven, etc. Un stabilizator de tensiune este un cuadripol, care menine tensiunea de ieire in limite foarte strnse (teoretic constanta), indiferent de variaia tensiunii de intrare, a curentului prin sarcin, sau a temperaturii mediului ambiant, in domenii specificate prin standarde sau norme tehnice. Variaia temperaturii mediului ambiant in care funcioneaz sistemul se considera un semnal de intrare al acestuia. Stabilizatoarele de tensiune continu fac parte din structura surselor de alimentare alturi de compenentele acesteia: sursa de tensiune(transformator), blocul redresor i blocul de filtraj. Construcia lor se poate realiza astfel: a ) una din cele mai simple metode se bazeaz pe capacitatea unor componente electronice (diode Zener, tuburi cu descarcari in gaze), de a menine ntr-un domeniu dat (domeniul de stabilizare) tensiunea constant la bornele lor. Performanele de stabilizare a tensiunii de ieire, asigurate de un stabilizator bazat pe acest principiu, sunt strict determinate de caracteristica tensiune-curent a componentei folosite.

Fig.1.1 Exemplu practic de utilizare a diodei Zener Vom realiza matematic circuitul prezentat in fig.1.1, determinnd toate tensiunile, curenii i puterile disipate, pentru o dioda Zener cu tensiunea de 12,6V si o surs de tensiune continu de 45V impreun cu rezistorul de 1.000. Prezistor = 32,4mA 32,4V = 1,04W Prezistor = 32,4mA 12,6V = 408,24mW b) o alt metod de construcie a stabilizatoarelor de tensiune continu, const in utilizarea unei scheme electrice de amplificator cu reacie fig.1.2. n acest caz tensiunea de ieire se menine constant printr-un proces de reglare automat care se desfoara in dou faze: -tensiunea de ieire, V0, sau o fraciune din ea, kV0 (mrime de reglat), se compar cu o tensiune de referin, VREF (mrime de referin), rezultnd un semnal de eroare = VREF - kV0 2|Page

www.tad-electronics.com - semnalul de eroare, , amplificat, comand elementul regulator (element de execuie) pentru a restabili tensiunea de ieire la valoarea prescris, V0.

Fig. 1.2 Schema de funcionare a unui stabilizator de tensiune cu recaie. n literatura de specialitate, stabilizatoarele de tensiune continu cu reacie se ntnlesc i sub denumirea de regulatoare de tensiune continu (Teoria sistemelor de reglare automat). Transformarea aparatului stabilizator de tensiune n dispozitivul regulator de tensiune s-a extins odat cu proliferarea pe pia a stabiliztoarelor de tensiune continu integrate. 1.2 ROLUL STABILIZATORULUI DE TENSIUNE N SISTEMELE ELECTRONICE Redresoarele realizeaz conversia energiei de curent alternativ, furnizat de reea, n energie de curent continu solicitat de consumatori. Exceptnd consumurile pe care le reclam instaliile de putere, sursele de tensiune de curent continu utilizate la alimentarea aparaturii electronice sunt de putere relativ mici. Majoritatea schemelor necesit fie tensiuni pozitive, fie tensiuni negative de ordinul 24V i cureni de pana la 5A....10A. Schemele echipate cu amplificatoare operaionale necesit surse de polaritate dubl, valorile cele mai frecvente ale tensiunii de alimentare fiind 12V; 15V. n montajele cu circuite logice de tip TTL tensiunea de alimentare este de 5V, iar consumul de curent atinge civa zeci de amperi, n funcie de complexitatea schemei. Variaiile relativ mari ale tensiunii reelei, se transmit i se resimt i n tensiunea obinut la ieirea redresorului. Pentru a asigura funcionarea normal a unui aparat electronic se impune ca variaia tensiunii sursei de alimentare s nu depaeasc anumite limite, dependente de performanele aparatului. Cu ct aparatul electronic este mai sensibil, sau mai precis, cu att trebuie s fie mai stabil sursa de alimentare a acestuia; de exemplu, pentru un microscop electronic tensiunea de alimentare nu trebuie s varieze cu mai mult de 0,005%, n timp ce amplificatoarele de curent continu i unele aparate de masurare de mare precizie necesit tensiuni cu o stabilitate superioar cifrei de 0,0001%. 3|Page

www.tad-electronics.com Stabilizatoarele sunt circuite electronice, care se conecteaz intre sursa de alimentare i consumator, avnd rolul de a menine constante tensiunea sau curentul consumatorului n raport cu variaiile tensiunii sursei, ale rezistenei de sarcin, ale temperaturii ambiente i ale altor factori perturbatori. n principiu, stabilizarea unei tensiuni continue se poate asigura fie nainte de redresor, maninnd constant tensiunea alternativ de alimentare(stabilizator de tensiune alternativ), fie dup redresor, intercalnd ntre acesta i sarcin un element capabil s preia variaiile de tensiune.

Fig.1.3 Prezentarea stabilizatorului de tensiune continu n blocul sursei de alimentare Dac prima variant stabibiliza numai variaiile tensiunii de reea , cea de a doua prezint avantajul c menine constant tensinea pe sarcin indiferent de cauzele care tind s o modifice. 1.3 PRINCIPII DE FUNCIONARE Stabilizarea ser ie (fig.1.4 a) const n plasarea elementului regulator n serie cu rezistena de sarcin Rs. n acest caz, elementul regulator se comport ca o rezisten variabil a crei marime este controlat de tensiunea de ieire V0 prin bornele 2-3, cnd tensiunea de intrare Vi crete, tensiunea V0 de ieire tinde s urmreasca aceast cretere i acioneaz asupra elementului regulator, care-i mrete rezistena ntre bornele 1-2. Evident, n acest mod creterea tensiunii la intrare va fi compensat de cderea de tensiune ce se nregistreaz ntre bornele 1-2 i ca atare, tensiunea la ieire va reveni la valoarea anterioar.

Fig 1.4 Schema de principiu a unui stabilizator de tensiune a.)cu element regulator serie; b.)cu element regulator paralel Odat cu scderea tensiunii la intrare, rezistena ntre bornele 1-2 i micoreaz valoarea astfel nct tensiunea le ieire s rmn de asemenea neschimbat. Simbolul rezistor variabil marcat pe schema bloc din fig. 1.4 a) pune n eviden faptul c elementul regulator serie funcionez ca un rezistor variabil n serie cu sarcin ajustndu-i mrimea rezistenei n scopul meninerii constante a tensiunii de ieire. Stabilizarea paralel, const n plasarea elementului regulator n paralel cu sarcina (fig.1.4 b). Elementul regulator n acest caz este un dispozitiv cu o rezisten dinamic foarte mic n zona de lucru, ceea ce permite ca variaiile curentului care l starbate s nu produc schimbri nensemnate ale tensiunii la bornele lui (situaie tipic ntnlit n cazul unei diode Zener).

4|Page

www.tad-electronics.com Procesul de stabilizare n acest caz este urmatorul: odat cu creterea tensiunii Vi la intrare, crete i curentul de intrare iI. Elementul regulator, avnd rezistena dinamoc foarte mic n comparaie cu rezistena de sarcin RS, va prelua ntreaga variaie a curentului de intrare. Rezistorul R (de balast) contribuie la realizarea stabilizrii prelund variaiile de tensiune de la intrare; n acest mod creterea tensiunii Vi va fi compensat de cderea suplimentar de tensiune pe aceast rezisten. Dac tensiunea la ieire va scdea, cderea de tensiune pe rezistorul R se va micora cu aceeai valoare. Efectul de stabilizare se manifest i n cazul n care variaz rezistena de sarcin, iar tensiunea Vi rmne constant. n acest caz cderea de tensiune Vr, pe rezistorul R rmne neschimbat, deoarece creterea curentului de sarcin se obine pe seama scderii curentului prin elementul regulator. Stabilizarea n paralel se bucur de avantajul unei construcii mai simple ct i dac ieirea este pus accidental n scurtcircuit la mas, acesta nu sufer defeciuni deoarece la bornele sale tensiunea va fi nul; dac n aceste condiiisursa de alimentare poate furniza fr distrugere curentul Vi/R si rezistorul R poate disipa puterea corespunztoare acestui curent, elementele componente ale stabilizatorului nu se defecteaz. Stabilizarea serie a tensiunii, dei conduce la scheme mai complexe asigur un reglaj mai bun. Acest tip de reglaje, comparativ cu stabilizarea n paralel, are un randament mai mare, n special n cazul curenilor mici de sarcin. Punerea n scurtcircuit la mas a ieirii stabilizarii serie poate conduce la distrugerea elementului regulator; de aceea pentru evitarea efectelor unui scurtcircuit stabilizatoarele de acest tip sunt prevazute cu circuite de protecie, care sunt fie limitatoare de curent (limiteaza intensitatea curentului prin sarcin la o valoare prereglat), fie circuite care deconecteaz alimentarea, ndat ce a fost depait o anumit intensitate a curentului prin sarcin. 1.4 PARAMETRII ELECTRICI Mrimile prezentate se refer n primul rnd la stabilizatoarele de tensiune integrate monolitice. Parametrii unui stabilizator de tensiune continu se clasific n dou categorii: - valori limit absolut, - caracteristici electrice. Valori limit absolut, care descriu ncrcarea maxim a stabilizatorului, reprezint parametrii prin a cror respectare se garanteaz funcionarea stabilizatorului n conformitate cu specificaiile caracteristicilor electrice. Valorile limit absolut indicate de obicei de productorii de circuite stabilizatoare de tensiune sunt: - tensiunea maxim de intrare, ViMAX, - puterea dispat, PDMAX, - domeniul temperaturii ambiente de funcionare, TAMAX,TAMIN, - domeniul temperaturii de stocare, TSMAX, TSMIN. Caracteristicile electrice, descriu funcionarea propriuzis a stabilizatorului: a.)limitele de intrare i de ieire. - tensiunea de intrare Vi, - tensiunea de ieire V0, - diferena de tensiune intrare- ieire (Vi-V0), - curentul de vrf la ieire IOM, - curentul de ieire n scurtcircuit ISC, - curentul consumat n gol IG. b.)precizia cu care se controleaz nivelul tensiunii la ieire n domeniul de variaie, la aciunea unor factori perturbatori variabili (tensiune de intrare, curentul de ieire, temperatura ambiant, etc.); n aceast categorie inclunznd: 5|Page

www.tad-electronics.com - stabilizarea de intrare (linie), Kv-reprezint variaia procentual a tensiunii de ieire pentru o variaie specificat a tensiunii de intrare, n condiiile meninerii constante a curentului de ieire i a temperaturii mediului ambiant.

Kv=

0 0

- stabilizarea de sarcin, KL reprezint variaia procentual a tensiunii de ieire pentru o variaie specificat a curentului de ieire n condiiile meninerii constante a tensiunii de intrare i a temperaturii mediului ambiant.

100

I0,T constante Vi specificat

[%]

KL=

0 0

100

I0 - specificat V1,T - constante

[%]

- coeficientul de temperatur al tensiunii de ieirii, KT reprezint raportul dintre variaia tensiunii de ieire msurate la eztremitaile domeniului temperaturii ambiente de funcionare i marimea acestui domeniu, exprimat procentual fa de valoarea tensiunii de ieire msurate la TA= 25C, n condiiile meninerii constante a tensiunii de intrare i a curentului de ieire.

0(25) - stabilitatea pe termen lung LTS reprezint variaia procentual a tensiunii de ieire, msurat dup 1.000 de ore de funcionare n condiii de via accelerat (tensiune de intrare i putere maxim).

KT=

0[]0[] 0 0

LTS=

Prin construcia stabilizatorului, utilizatorului nu i se permite ajustarea tensiunii de ieire, n definirea parametrilor de mai sus se renun la normarea prin V0; n acest caz parametrii menionai devin: - stabilizarea de intrare kV=V0 ; [mV] - stabilizarea de sarcin kL= V0; [mV] - coeficientul de temperatur al tensiunii de ieire kT= - rejecia tensiunii de ondulaie (pulsaie), RR (Ripple Rejection)- reprezint raportul exprimat n decibeli (dB) dintr valoarile de vrf la vrf ale tensiunii de ondulaiemsurate la intrare (Vir), respectiv la ieire (Vor), pentru o frecven specificat: [][] ;

100

1

100

[%/C]

T = 1.000 ore V1, PD = MAX [%/1.000 ore]

[mV/C]

- tensiunea de zgomot la ieire, VN reprezint valoarea eficace a tensiunii de zgomot msurat la ieirea stabilizatorului, ntr-o band de frecven specificat, n condiiile meninerii tensiunii de intrare i a curentului de ieire la valori costante i a absenei tensiunii de ondulaie. La aciunea simultan a tuturor factorilor perturbatori aceasta se poate aproxima astfel:

RR =20 lg

[dB]

6|Page

100 1.000 unde t este timpul msurat din momentul punerii n funciune a stabilizatorului. Parametrii electrici enumerai sunt comuni pentru majoritatea stabilizatoarelor de tensiune continu.

V0 (t, T)=

0[10,25]

www.tad-electronics.com

. [ + + ( 25 ) +

.

]

1.5 CLASIFICAREA STABILIZATOARELOR DE TENSIUNE n funcie de modul de acionare a elementului regulator distingem: - stabilizatoare cu aciune continu, (stabilizatoare liniare) la care elementul regulator funcioneaz continu. - stabilizatoare cu aciune discontinu (stabilizator n comutaie), la care elementul regulator funcioneaz n regim de comutaie, ncrcnd un element acumulator de energie(un condensator), care furnizez tensiunea de ieire pe sarcin pe durata cand ncarcarea condensatorului este ntrerupt. n funcie de modul de conectare a elementului regulator n raport cu sarcina, stabilizatoarele de tensiune se mpart n: - stabilizator tip serie, - stabilizator tip paralel. n raport cu metoda de stabilizare exist dou tipuri principale de stabilizatoare: - stabilizatoare n bucl deschis (parametrice)(open-loop regulator), - stabilizatoare n bucl nchis (cu reacie)(fleedback regulator). Dup posibilitatea de ajustare a nivelului tensiunii de ieire oferit utilizatorului, stabilizatoarele se clasific astfel: - stabilizatoare de uz general (de tensiune variabil), - stabilizatoare de tensiune fix. n funcie de puterea disipat maxim admis se disting urmtoarele tipuri: - stabilizatoare de mic putere Pdmax1W; - stabilizatoare de medie putere 1WPdmax15W ; - stabilizatoare de mare putere Pdmax>15W. La stabilizatoarele de tensiune fix precizia de meninere a tensiunii la ieire permite clasificarea n: - stabilizatoare uzuale, la care nivelul tensiunii de ieire se garanteaz cu o precizie de 2-5% i un coeficient de temperatur de ordinul sutelor de ppm/C, - stabilizatoare de precizie(referine de tensiune), al cror nivel de tensiune de ieire se garanteaz cu o precizie mai mare de 2,5% i un coeficient de temperatur sub 1ppm/C. 2.1 STABILIZATOARE LINIARE Acest tip de stabilizatoare de tensiune controleaz i regleaz, n mod continu nivelul tensiunii de ieire. Elementul regulator serie (de obicei un tranzistor bipolar de putere) funcioneaz liniar. La rndul lor dup cum sa precizat i anterior stabilizatoarele de tensiune liniare pot fi parametrice i liniare. 2.1.1 STABILIZATOARE PARAMETRICE 1. Stabilizatoare parametrice simple Stabilizatoarele de acest tip reprezint un dispozitiv electronic destinat s menin ct mai constant tensiunea la bornele unei sarcini pe baza caracteristicii sale tensiune-curent, fr s se recurg la circuite suplimentare de reacie. 7|Page

www.tad-electronics.com Utilizarea acestor tipuri de stabilizatoare este util atunci cnd este necesar s se alimenteze o sarcin cu o tensiune relativ constant. Ca i element regulator n aceste stabilizatoare se utilizez dioda Zener dar i tuburile cu descrcri n gaze de tip stabilivolt precum i unele rezistoare cu o caracteristic aa-numit neliniar.

Stabilizatoare de tensiune cu diode Zener La fel ca i in Capitolul. 1. Schema de principiu a celui mai simplu stabilizator de tensiune cu diod Zener este prezentat in fig 2.1, n care dioda este conectat n paralel cu rezistena de sarcin Rs. Curentul prin rezistena de balast R1 este egal cu suma dintre curentul prin sarcin i curentul prin dioda stabilizatoare.

Fig.2.1 Stabilizator parametric de tensiune n cazul acestei scheme efectul de stabilizare are loc astfel: crescnd progresiv tensiunea Vi la intrarea stabilizatorului pn la tensiunea de stabilizare Vz, curentul prin diod este aproape nul (Iz=0), dioda Zener este blocat iar tensiunea de ieire V0 este proporional cu tensiunea de intrare Vi. Peste tensiunea Vzn a diodei D1, curentul Iz crete brusc, crescnd i cderea de tensiune la bornele rezistorului R1, astfel c tensiunea la ieire V0 va rmne aproximativ constant. Datorit scderii pronunate a curentului prin dioda D1, cderea de tensiune prin rezistorul R1 se micoreaz, ceea ce face ca tensiunea pe sarcin s rmn neschimbat. Dac I0 crete, datorit micorrii rezistenei de sarcin Rs, va scdea puin i tensiunea aplicat diodei D1, ceea ce determin micorarea pronunat a curentului prin acesta, deci i a cderii de tensiune pe R1 i ca rezultat tensiunea de ieire V0 va rmne neschimbat. Rezistorul R1 determin curentul Iz la tensiunea maxim posibil la intrare V1MAX iar rezistena de sarcin Rs determin curentul minim prin sarcin, IOM de la care ncepe stabilizarea. Coeficientul de stabilizare pentru schema prezentat n fig.2.1 se determin astfel:

Kv1=n care tensiunea de intrare variaz n limitele:

Rezistena de ieire (intern), R0, a stabilizatorului este egal cu : 1 R0= 1+ 8|Page

v1min=VIm i viMAX=VIM

1

www.tad-electronics.com Prin creterea rezistenei R1 coeficientul de stabilizare se reduce dar,n acest caz, randamentul montajului se diminueaz prin creterea nsemnat a puterii disipate pe acest rezistor. Stablizatoare de tensiune cu tranzistoare n cazul n care curentul furnizat n sarcin de schemele de stabilizare cu diod Zener este mai mare dect curentul pe care-l poate suporta dioda Zener, schemelor li se pot aduga unul sau mai multe tranzistoare cu ajutorul crora se amplific acest curent. n funcie de modul n care se conecteaz n schem acest tranzistor sunt posibile trei configuraii de stabilizatoare: configuraie serie, configuraie paralel i configuraie serie paralel. Configuraie serie n acest configuraie schemelor cu diode Zener li se adaug un tranzistor bipolar n serie cu sarcina, aa cum rezult din figura 2.2 pentru a li se extinde(amplifica)curentul de ieire.- De multe ori acest montaj este considerat cu reacie.Conform capitolelor introductive n categoria stabilizatoarelor cu reactie vom include numai acele stabilizatoare care au i un amplificator de eroare. Dioda Zener se alege astfel nct prin conectarea tranzistorului Q tensiunea la ieirea stabilizatorului s fie fixat la valoarea dorit, egal cu tensiunea diodei Zener, minus cderea de tensiune emotor-baz a tranzistorului V0=Vz-VBE .

Fig. 2.2 Stabilizator parametric cu tranzistor serie Dac tensiunea pe sarcin crete, datorit unei cauze oarecare, concomitent se micoreaz i tensiunea ntre baz i emitorul tranzistorului serie. n acest caz, astfel nct tensiunea la ieire revine la valoarea sa normal. Odat cu micorarea tensiunii de ieire, se produce i creterea tensiunii baz-emitor a tranzistorului, curentul de colector al acestuia crete i drept urmare tensiunea la ieirea stabilizatorului revine la valoarea iniial. n figura 2.3 se prezint un alimentator stabilizat de 9V/250mA, realizat pe baza schemei din figura 2.2. Tensiunea furnizat de transformatorul T, cu priz median, de 2x12 Vef, este redresat prin intermediul a dou diode 1N4002. Rezistorul R1 de 1 limiteaz vrfurile de curent prin diodele redresoare, care pot aprea datorit capacitaii C1 de 500F. Tensiunea de ondulaie n colectorul tranzistorului Q este redus prin intermediul filtrului R2-C2. Dioda stabilizatoare DZ(PL10Z) este alimentat prin rezistorul de 300 i furnizeaz o tensiune de 10V pe baza tranzistorului BD135. Rezistena de 200 este o rezisten de presarcin care asigur un curent de pornire

9|Page

www.tad-electronics.com

Fig.2.3 Surs de tensiune de 9V/250mA pentru tranzistor n lipsa sarcinii(Bleeder-eng.-;asigur polarizarea direct a tranzistorului, astfel nct tensiunea de ieire n gol s fie meninut la valoarea dorit). Tranzistorul Q disip o putere de aproximativ 2W n condiiile cele mai dificile de funcionare i de aceea trebuie montat pe un radiator (de exemplu o plac de aluminiu de 7,5X7,5 cm, cu o grosime de 2 mm). Performanele schemei de baz pot fi nbunataite fie prin utilizarea unor tranzistoare compuse configuraie Darlington (fig.2.4), fie prin dispunerea n paralel a mai multor tranzistoare bipolare (fig.2.5).

Fig. 2.4 Configuraia Darlington pentru elementul regulator serie Fig.2.5 Configuraia paralel a) cu tranzistoare NPN; b)cu tranzistoarePNP; c)cu tranzistoare complementare Schema din figura 2.5 se utilizez n cazul n care puterea admis pe un tranzistor este insuficient pentru furnizarea curentului de sarcin necesar. Tranzistoarele Q1,Q2 legate n paralel se selecioneaz dup mrimea factorului i se protejeaz prin rezistenele Re de egalizare a curenilor. Configuraia paralel n figura 2.6 se prezint dou variante de scheme. Tensiunea la ieire n aceste cazuri este egal cu suma dintre tensiunea diodei Zener i tensiunea emitor-baz a tranzistorului, V0=Vz+Vbe .

10 | P a g e

www.tad-electronics.com

Fig.2.6 Stabilizator parametric cu tranzistor paralel Pentru a pune n eviden aciunea de stabilizare a schemelor prezentate se presupune c tensiunea de ieire are o cretere mic; n acest caz tensiunea Vbe crete (conform relaiei de mai sus) deoarece Vz= constant. Rezult c att IB ct i IC cresc, i deci i cderea de tensiune R1I crete, fcnd ca V0 s scad. Evident, n acest caz nsui tranzistorul i regleaz curentul de colector, care la rndul su ajusteaz cderea de tensiune pe rezistena de balast R1, contribuind prin aceasta la meninerea constant a tensiunii la ieire. Aciunea de stabilizare a schemei la modificarea tensiunii de intrare se explic prin aceea c variaiile acestei tensiuni determin variaii ale curentului prin tranzistor. Cderea de tensiune provocat de variiile curentului prin rezistena R1 compenseaz variaiile tensiunii de intrare. Astfel, dac tensiunea de intrare crete, tensiunea de ieire tinde, de asemenea, s creasc. Ca urmare, tensiunea baz-emitor i curentul prin tranzistor se mresc, cderea de tensiune pe R1 crete i n final tensiunea de ieire revine aproape de valoarea sa iniial. Avantajul nlocuirii unei diode Zener de putere printr-o asociere Diod Zener de mic putere Tranzistor bipolar (cazul din figura 2.6), avantaj concretizat , att prin creterea puterii comandate (factor de multiplicare ), ct i prin reducerea rezistenei dinamice, este cel mai bine pus n eviden n figura 2.7, unde ca element de reglare paralel se folosete o configuraie Darlington. n acest caz, cu o diod Zener de putere sub 1W se poate stabiliza o putere de peste 10W.

Fig. 2.7 Stabilizator simplu cu configuraie Darlington paralel Configuraia serie-paralel Cunoscnd caracteristicile funcionale ale celor dou tipuri de stabilizatoare prezentate, este posibil s se utilizeze calitaile fiecrui tip n parte, pentru realizarea de combinaii de montaje serie-paralel. 11 | P a g e

www.tad-electronics.com n figura 2.8 se prezint o astfel de schem, n care tranzistoarele T2 i T3 constituie un etaj n contratimp comandat de etajul colector comun realizat cu tranzistorul T1, care reproduce pe emitorul su tensiunea diodei Zener Z, compensat n temperatur cu diodele D1 i D2.

Fig.2.8 stabilizator parametric serie-paralel Cderile de tensiune la bornele diodelor D1D2 compenseaz i tensiunile Vbe ale tranzistoarelor T1 i T2, astfel c la ieirea montajului se regasete o tensiune egal cu tensiunea Vz a diodei Zener Z. 2.1.2 EXEMPLU DE CALCUL PENTRU STABILIZATOARE PARAMETRICE n exemplul urmtor vom evidenia relaiile de calcul pentru stabilizatorul parametric serie cu tranzistor din figura 2.2. Se cere s se calculeze o surs de alimentare al crui consum variaz ntre 20 i 200 mA la 9V, alimentarea facndu-se de la reaua de curent altenativ, care poate avea variaii de tensiuene de -15+10%, din tensiuenea nominal. n vederea efecturii calculelor se urmaresc urmtorii pai: 1. Se determin tensiunea minim la intrarea stabilizatorului, necesar funcionrii normale, (n cazul tensiunii de reea minime i a curentului de sarcin maxim), din condiia impus tranzistorul serie s nu intre n regim de saturaie. VIm=[V0+(4...6)]V=9+5=14V innd seama de plaja admis pentru variaia tensiunii reelei, printr-o regul de trei simpl se determin att tensiunea normal VI=16V ct i tensiunea maxim VIM=18V care se aplic la intrarea stabilizatorului. Utiliznd un transformator urmat de un redresor dubl alternan cu filtru prin condensator, tensiunea V2 n secundarul transformatorului se deduce astfel: V1=V2-0,7=16V V2=12Vef 12 | P a g e

din care rezult:

www.tad-electronics.com de unde 0,7VF, reprezint cderea de tensiune pe dioda redresoare. Se folosete un transformator care furnizeaz n secundar o tensiune de 2x12Vef 2. Se estimeaz cderea de tensiune i puterea maxim disipat pe tranzistorul serie. VCEMAX=VIM-V0=18-9=9V PdMAX=(VIM-V0)IM=(18-9)0,2=1,8W Se alege tranzistorul n funcie de rezultatul obinut mai sus dup datele de catalog. 3. Se determin tensiunea necesar a diodei Zener Vz, tensiunea VBE a tranzistorului serie sczndu-se din tensiunea Vz aceasta din urm s fie egal cu: Vz=9V+VBE=9,6V 4. Se calculeaz rezistena RB de polarizare a diodei Zener i a bazei tranzistorului serie (pentru a se asigura curentul minim prin diod Izm i curentul de comand a bazei tranzistorului serie, IB), pentru dou categorii de diode Zener: - pentru diode Zener de mic putere (Pmax=0,3W,Izm=25mA) Se consider o diod Zener de 10V cu caracteristicile: Vzm=9,4V; Vzt=10V; Izt=5mA; Izm=28mA RB = +

=

se alege RB = 430 5% - pentru diode Zenere de 1-5W cu Izm = 5...30mA; se consider o diod Zener de 10V cu caracteristicile: Vzm=9,4V; Vzt=10V; Izt=50mA; Izm=94mA. RB =, = ,+,

, = ,+,

468

305

se alege RB = 300 5% 5. Se calculeaz curentul maxim prin dioda Zener Izmax i puterea disipat de acesta (cnd tensiunea la intrarea stabilizatorului are valoarea maxim, VIM) astfel: Izmax =

< IZM

Izmax =

Pdz = VztIzmax = 10x20x10- = 220mW