Stabilizované zdroje napětí a proudu



Podobné dokumenty
Obr. 1 Jednokvadrantový proudový regulátor otáček (dioda plní funkci ochrany tranzistoru proti zápornému napětí generovaného vinutím motoru)

EMC a napájecí zdroje

Manuální, technická a elektrozručnost

ELEKTROTECHNIKA I. 11. přednáška. Tyristory

Číslicové měření kmitočtu

Polovodiče Polovodičové měniče

VÝUKOVÝ MATERIÁL. Pro vzdělanější Šluknovsko. 32 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Bc. David Pietschmann.

ESII-2.1 Elektroměry

Fyzikální praktikum 3 - úloha 7

1. IMPULSNÍ NAPÁJECÍ ZDROJE A STABILIZÁTORY

Zvyšování kvality výuky technických oborů

Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně

Obvodová ešení snižujícího m ni e

FYZIKA 2. ROČNÍK. Elektrický proud v kovech a polovodičích. Elektronová vodivost kovů. Ohmův zákon pro část elektrického obvodu

Indukční děliče napětí

Test. Kategorie M. 1 Laboratorní měřicí přístroj univerzální čítač (např. Tesla BM641) využijeme například k:

Zapojíme-li sériově 2 kondenzátory 1 nf a 10 nf, výsledná kapacita bude A) 120 pf B) 910 pf C) 11 nf (b)

Měření elektrického proudu

Tranzistory. BI-CiAO Číslicové a analogové obvody 4. přednáška Martin Novotný ČVUT v Praze, FIT,

Sada 2 Klempířská technologie

JIŠTĚNÍ OBVODŮ POJISTKY 2

1. POLOVODIČOVÁ DIODA 1N4148 JAKO USMĚRŇOVAČ

Polovodiče, polovodičové měniče

Zdroje měřících signálů. měřící generátory. Generátory se používají k měření vlastnosti elektrických obvodů. Měřící generátory se dále používají:

Měření základních vlastností OZ

Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/

Napájení a blokování napájení mikroprocesorů

Zvyšování kvality výuky technických oborů

SEZNAM MATURITNÍCH OKRUHŮ STUDIJNÍHO OBORU MECHANIK INSTALATÉRSKÝCH A ELEKTROTECHNICKÝCH ZAŘÍZENÍ L/02 ŠKOLNÍ ROK 2015/2016 TŘÍDA 4ME

1 Měření kapacity kondenzátorů

ŘADA KOMPAKTNÍCH INVERTORŮ J1000 DE EN

3. Elektromagnetické pole Vlnové rovnice elektromagnetického pole 68

1-LC: Měření elektrických vlastností výkonových diod

Regulovaný vysokonapěťový zdroj 0 až 30 kv

Unipolární Tranzistory

Inovace bakalářského studijního oboru Aplikovaná chemie. Reg. č.: CZ.1.07/2.2.00/

Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/

Model dvanáctipulzního usměrňovače

Polovodiče - s jedním PN přechodem (dvojpóly) Polovodič a PN přechod. VA charakteristika. Propustný x Závěrný směr.

Novinky v SIMATIC ET 200 decentrálních periferiích

TRENDY V OBLASTI VÝKONOVÉ ELEKTRONIKY

Elektrické. MP - Ampérmetr A U I R. Naměřená hodnota proudu 5 A znamená, že měřená veličina je 5 x větší než jednotka - A

Měření výkonu zesilovače

Přechodové jevy, osciloskop

Tří-kanálová výkonová aktivní reproduktorová vyhybka Michal Slánský

Proudový chránič se zásuvkou

Komutace a) komutace diod b) komutace tyristor Druhy polovodi ových m Usm ova dav

Kvazirezonanční střídač pro řízení střídavých proudů

12 ASYNCHRONNÍ MOTOR S DVOJÍM NAPÁJENÍM

Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/ NAPÁJECÍ ZDROJE

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

Mnohem lepšá vlastnosti mç usměrňovač dvoucestnâ

48. Pro RC oscilátor na obrázku určete hodnotu R tak, aby kmitočet oscilací byl 200Hz

TRANSOKRAFT TŘÍFÁZOVÝ STŘÍDAČ

Strana PRŮMYSLOVÉ PROVEDENÍ Jednofázové, dvoufázové a třífázové Výstupní napětí: 24 V DC Výstupní výkon: W Montáž na DIN lištu 35 mm

Podniková norma PRE a PREdi ROZPOJOVACÍ A JISTÍCÍ SKŘÍŇ PLASTOVÁ SR322, SR422, SR622, SR722, SR822, SD622, SD722, SD822

CL232. Převodník RS232 na proudovou smyčku. S galvanickým oddělením, vysokou komunikační rychlostí a se zvýšenou odolností proti rušení

Snímače tlaku a síly. Snímače síly

Výukové texty. pro předmět. Automatické řízení výrobní techniky (KKS/ARVT) na téma

Osnova: 1. Speciální diody 2. Tranzistory 3. Operační zesilovače 4. Řízené usměrňovače

Termoelektrický chladicí box

Popis invertoru. Řízení měniče - část 2

DELTA plus Elektroměry s montáží na lištu DIN Technická dokumentace

GB IEC :1990 stykače

Dvojitý H-Můstek 6.8V/2x0,7A s obvodem MPC Milan Horkel

- regulátor teploty vratné vody se záznamem teploty

ZPRACOVÁNÍ OBRAZU přednáška 2

NÁHRADA ZASTARALÝCH ROTAČNÍCH A STATICKÝCH STŘÍDAČŮ

Elektrická polarizovaná drenáž EPD160R

Bipolární tranzistor. Bipolární tranzistor. Otevřený tranzistor

SINEAX V604s Programovatelný multifunkční převodník

VOLBA TYPU REGULÁTORU PRO BĚŽNÉ REGULAČNÍ SMYČKY

6 až 18V střídavých. Tabulka přednastavených hodnot délky nabíjení a nabíjecích proudů pro některé typy baterií.

Specifikace technických podmínek a doporučení pro realizaci výběrového řízení na dodávku nových vodoměrů pro VHS Turnov

TERM 2.7. Ekvitermní regulátor pro podlahové vytápění TERM 2.7. MAHRLO s.r.o. Ľudmily Podjavorinskej 535/ Stará Turá

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY NÁVRH DVOJITÉHO STABILIZOVANÉHO NAPÁJECÍHO ZDROJE DESIGN OF DOUBLE STABILIZED POWER SUPPLY

Elektrická měření 4: 4/ Osciloskop (blokové schéma, činnost bloků, zobrazení průběhu na stínítku )

C 1 6,8ηF 630V C 2 neuvedeno neuvedeno C 3 0,22μF 250V C 4 4μF 60V. Náhradní schéma zapojení kondenzátoru:

Adaptéry pro přenos binárních signálů přes mnohavidová optická vlákna ELO E203, E204, E205, E206, E207. Uživatelský manuál

TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI

Technické podmínky a návod k použití detektoru GC20R

LPS2. Sada pro synchronní komunikaci na 1000m s galvanickým oddělením. 15. října 2010 w w w. p a p o u c h. c o m

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ

Ekvitermní regulátory, prostorová regulace a příslušenství

Lekce 2 LEGO Education (3,5 vyuč. hodiny)

Digitální panelový měřicí přístroj MDM40

Jednostupňové hořáky na lehký topný olej

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY VZOROVÉ MODULY DC/DC MĚNIČŮ TEMPLATES OF DC/DC CONVERTERS

Kazeta vstupů OCi Popis řešení HW. Ing. Jiří Holinger středisko elektroniky STARMON s.r.o. Choceň

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ LABORATORNÍ PULSNÍ ZDROJ S VÝSTUPNÍ LINEÁRNÍ STABILIZACÍ

Jednokanálový zdroj stejnosměrného napětí NÁVOD K OBSLUZE V7.0

MĚŘENÍ Laboratorní cvičení z měření Měření parametrů operačních zesilovačů část Test

Technické lyceum - výběrové předměty

Převodníky rozhraní RS-485/422 na optický kabel ELO E243, ELO E244, ELO E245. Uživatelský manuál

KATALOGOVÝ LIST. Měřicí převodníky činného nebo jalového výkonu EW 2.2 DGW 2.2 VGW 2.2 DUW 2.2 VUW 2.2 EB 2.2 DGB 2.2 VGB 2.2 DUB 2.2 VUB 2.

SPZ4. DCDC/ACDC zdroj. Výstupní proud do 3 A Vstupní napětí do 55 V Nastavitelné výstupní napětí. 26. listopadu 2014 w w w. p a p o u c h.

Impulzní paměťová relé - tichá. Ke spínání elektrických obvodů impulzním povelem. Výkonová impulzní relé s I th

Osciloskopy. Osciloskop. Osciloskopem lze měřit

Systém MCS II. Systém MCS II < 29 >

mitepc-lcd mitepc-lcd150 mitepc-lcd170 mitepc-lcd190 Embedded počítač s LCD displejem a dotykovým stínítkem v konstrukci vhodné i do skříně Schrack

Transkript:

Stabilizované zdroje napětí a proudu Lubomír Slavík TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií Materiál vznikl v rámci projektu ESF (CZ.1.07/2.2.00/07.0247), který je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem ČR

Obsah přednášky Stabilizované zdroje napětí základní vlastnosti činitel stabilizace vnitřní odpor lineární zdroje spínané zdroje Stabilizované zdroje proudu Ochranné prvky stabilizátorů Nabídka trhu

Napájecí zdroje Stabilizované zdroje napětí a proudu zařízení, které je schopné dodat elektrickému systému napětí či proud potřebný kjeho činnosti základní vlastnosti každé elektronické zařízení je nutné napájet je třeba rozlišovat signálové a napájecí svorky napájení Elektrický obvod standardní síťový napájecí zdroj 230V/50Hz t f Síťový transformátor 50Hz signálový vstup t f Usměrňovač signálový výstup t f Stabilizátor t f síť 230V/50Hz síťový transformátor primární vinutí magnetický obvod sekundární vinutí Ż n U U 2. 1 1 2 N N f t usměrňovač Usměrňovač t f

Jednocestný jednofázový usměrňovač s kapacitní zátěží zapojení i D D i Rz u d u C 2 R Z, u 2 i D i Rz charakteristiky USMER_1CEST_KAPACIT.CIR 5.00 4.00 2.00 0.00-2.00-4.00-5.00 0.00m 14.00m 28.00m 42.00m 56.00m 70.00m v(1) v(2) T 120.00m 90.00m 60.00m 30.00m 0.00m -30.00m 0.00m 14.00m 28.00m 42.00m 56.00m 70.00m i(d) T 12.50m 10.00m 7.50m 5.00m 2.50m 0.00m 0.00m 14.00m 28.00m 42.00m 56.00m 70.00m i(r) T

Dvoucestný jednofázový usměrňovač s kapacitní zátěží s diferenciálním transformátorem i D1 D 1 i Rz C R Z u 2 1 D 2 i D2 můstkový (Graetzův můstek), u 2 5.00 4.00 2.00 0.00 USMER_2CEST_KAPACIT_GRAETZ.CIR -2.00 D 4 i D1, i D2 i D1 D 1 i Rz i D1, i D2-4.00-5.00 0.00m 10.00m 20.00m 30.00m 40.00m 50.00m v(1)-v(2) v(3) 3.50m T u 2 2.80m D 3 i D2 D 2 C R Z 2.10m 1.40m 0.70m 0.00m 0.00m 10.00m 20.00m 30.00m 40.00m 50.00m i(d1) i(d2) T

zdvojovač napětí. u 2 =2U 0 Násobiče napětí NASOBIC_KASKADNI.CIR 10.00 u 2 C 2, u D2 u 2 5.00 u D 2 i D1 D 1 D 2 u D2 0.00 i D2 C 1-5.00 U 0 U out = 4 x U in. u 2 =4U 0-10.00 0.00m 60.00m 120.00m 180.00m 240.00m 300.00m v(6) v(7)-v(8) v(7)-v(6) T kaskáda Graetzových můstků 2U 0 2U 0 D 1 -D 4 C V1' C V2' D 5 -D 8 D 9 -D 12 C 2 D 1 D 2 C 4 D 3 D 4 u D4 C 1 i D2 C 3 C N1 C N2 C N3 C V1 C V2 U 0 2U 0. u 2 '=3U 0 u 2

Stabilizátory napětí Stabilizované zdroje napětí a proudu stabilizuje hodnotu napětí na výstupu omezuje zvlnění zdroje musí dodat do zátěže potřebný výkon činitel stabilizace rozdělení lineární parametrické zpětnovazební 3 a 4 svorkové spínané p U U1 U U 2 1 2 U U 2 1 U U vnitřní odpor (chová se jako odpor v sérii s ideálním zdrojem) 1 2 t f Stabilizátor napětí 2 3 p 10 10 r i U I OUT OUT t f

Parametrické stabilizátory napětí parametrické stabilizátory napětí využívají ke stabilizaci vhodný tvar převodní charakteristiky nelineárního prvku např. Zenerovy diody nebo diody Stabilizátor se Zenerovou diodou Stabilizované zdroje napětí a proudu Lineární stabilizátory napětí r z U 2 p 1 U 1 R rz i ZD AV charakteristika při i 2 = konst. i ZDmax i ZD0 i ZDmin 2 P 1 u ZD0 min max u ZD =u 2

U proudové posílení stabilizátoru se Zenerovou diodou, proud omezen vlastnostmi tranzistoru (I Cmax, P max ) 2 Stabilizátor s tranzistorem a Zenerovou diodou U Z U BE Vlastnosti stabilizátorů se Zenerovými a křemíkovými diodami jednoduchost zapojení nízká cena velký výběr hodnot stabilizovaných napětí - nízký činitel stabilizace - špatná teplotní stabilita poměrně velký vnitřní odpor malé proudy do zátěže (cca desítky ma) Diodový stabilizátor dioda nebo více diod v propustném směru i 1 R i 2 I F D u 2 R Z

Napěťové reference (Micro-power Voltage References) elektronická náhrada Zenerovy diody, ale výrazně lepší vlastnosti nízký sériový odpor (<1 Ohm) vyšší teplotní stabilita (<30 ppm/k) vysoká přesnost referenčního napětí a) R b) c) R NRO u 2 R Z NRO 10V 5V 2,5V U ref u NRO 1 u 2 R Z LM185 AD584 plynule nastavitelné napětí band gap reference využívají dvou tranzistorů a protichůdné teplotní závislosti U BE a I C nízké stabilní napětí (0,5 0,6V) R1 R2 Ucc 1M5 MAT-01 240k 3 2-7 4 OP-90 6 5 1n T1 T2 R4 R5 U r 1,230 V R3 68k 133k 20k

obsahují Zpětnovazební stabilizátory napěťovou referenci (obvykle Zenerovu diodu buzenou proudovým zdrojem nebo band gap) rozdílový (diferenční) zesilovač, zesilující odchylku mezi požadovaným výstupním a referenčním napětím výkonový regulační člen, zajišťující korekci výstupního napětí podle regulační odchylky integrovány do jednoho pouzdra (IO) obsahují další prvky teplotní, proudová pojistka možnost vypínání napětí na výstupu Stabilizované zdroje napětí a proudu sériový regulační člen paralelní regulační člen

Lineární třísvorkové stabilizátory (LTS) nízké zvlnění vysoký činitel stabilizace nízká účinnost nutnost chlazení skladným nebo záporným výstupním napětím spevným nebo proměnným výstupním napětím a) u C 1 1 C 2 u 2 - a) LTS u C 1 C 1 2 u 2 GND LTS pevné kladné napětí 78xx xx = napětí LM317 C 1 C 2 LTS - - -u 2 - b) GND - u C 1 1 C 2 u 2 b) GND -- LTS - pevné záporné napětí 79xx xx = napětí LM337 C 1 C 1 R LTS sledovacího typu R - c) C 1 - C 2 C 2 C 3 C 3 u 2 GND -u 2 - LTS R 2 R 1 C N proměnné napětí sledovací stabilizátory obě polarity napájení (a dvě pouzdra, b jedno pouzdro) plovoucí stabilizátory vysoké napětí ovládáno vnějšími prvky LTS (tranzistor) C 2 u 2 -

Spínané zdroje (Switched Mode Power Supply) vysoká účinnost (>70%) rychlá regulace nižší rozměry a hmotnost - vyšší zvlnění řídí tok energie změnou střídy obdélníkového řídicího signálu spínače (PWM) vstup AC/DC Filtr DP Spínač Transformátor AC/DC Filtr DP výstup Řízení Comp Osc Ref frekvence spínání 50kHz 1MHz měniče (konvertory) DC/DC, obě napětí jsou stejnosměrná, ale obecně rozdílné velikosti měniče DC/AC, na výstupu je vynecháno usměrnění, výstup je střídavý měniče AC/AC, usměrnění je vynecháno na vstupu i výstupu

Kritéria rozdělení Podle velikosti spínacího kmitočtu zdroje skmitočtem sítě zdroje skmitočtem vyšším, něž síťovým (měniče) Podle toho, zda je použita cívka (transformace energie) zdroje s indukčností (cívka sferitovým jádrem nebo transformátor) zdroje bez indukčnosti (obsahují násobiče napětí) Podle srovnání výstupního napětí se vstupním obvody pro snížení napětí (konvertory typu Step Down) obvody pro zvýšení napětí (konvertory Step Up) invertory (Inverters) Podle způsobu přenosu energie ze vstupu na výstup zdroje s propustným zapojením (označované jako FORWARD) zdroje sakumulujícím zapojením (FLYBACK) zdroje sdvoučinným zapojením (PUSH PULL) zdroje smůstkovým zapojením (tzv. polomost nebo plný most)

Základní typy zapojení Stabilizované zdroje napětí a proudu STEP DOWN (U IN >U OUT ) STEP UP (U IN <U OUT ) a) S L u L b) L u L D i2 i 2 ' D C u 2 R Z i 1 S C u2 R Z i 2 c) S D d) i 1 D L u L C u2 R Z Tr C u2 R Z S invertor FLY BACK spínač S je obvykle tranzistor NPN nebo MOSFET (případně IGBT) na výstupu je vhodné zapojit filtr pro snížení zvlnění výstupního napětí

Princip pulzně šířkového řízení (Puls With Modulation PWM) u spin 5.832 3.000 t 2 OBR12_42A.CIR t 1, u 2 0.000-0.789 1.016 1.023 v(switch) T 6.000 5.000 4.000 3.000 2.000 1.000 0.000-1.000 0.000 0.600 1.200 1.800 2.400 3.000 3.600 4.000 v(vstup) v(vystup) T střední hodnota výstupního napětí závisí na střídě spínacích pulzů (t 1 /t 2 ) spínací frekvence >> zvlnění vstupního napětí

Zdroje proudu výstupní proud je konstantní značení: Proudový zdroj s tranzistorem NPN (zapojeným jako emitorový sledovač)

Proudové zrcadlo při výběru stejných tranzistorů jsou shodné bázové proudy, následně při stejném zesílení tranzistoru (β) je i kolektorový proud stejný I z I ref I b1 = I b2 Proudový zdroj s linenárním stabilizátorem napětí výstupní proud je dán výstupním napětím a odporem mezi výstupními svorkami stabilizátoru

Proudový zdroj s OZ Stabilizované zdroje napětí a proudu Neinvertující zapojení OZ proud zátěží je dán vstupním napětím a odporem R1 nevýhoda plovoucí obvod Bootstrap zapojení proud zátěží je dán napětím reference a odporem R1 jeden konec zátěže spojen se společným bodem I z U R 1 1 I z U REF R 1

Proudové pojistky tavné pojistky T pomalá pojistka F rychlá pojistka elektronické pojistky tranzistorová pojistka tyristorová pojistka vratné polymerové pojistky polyswitche (mění strukturu s teplotou) Přepěťové pojistky Ochranné prvky stabilizátorů Stabilizované zdroje napětí a proudu tyristor nevede proud, dokud nejde proud řídicí elektrodou (i když je na něm napětí) vede proud i po odpojení řídicího proudu, když je na něm napětí

Kritéria při výběru zdroje počet výstupů napěťové úrovně proudové zatížení regulace proudové pojistky galvanické oddělení jednotlivých zdrojů činitel stabilizace rychlost reakce na proudové špičky typ zdroje lineární spínaný možnost 4 svorkového zapojení (měření napětí až na zátěži) komunikace sběrnice LAN, USB, RS232, GPIB

Nabídka trhu zdroje nejvyšší kvality spolehlivé dlouhodobá stabilita sběrnice GPIB, RS232, USB, LAN Agilent (USA) vysoký komfort obsluhy možnost 4 svorkového zapojení drahé Statron (Německo)

Nabídka trhu zdroje střední třídy Stabilizované zdroje napětí a proudu Sorensen BK precision

Nabídka trhu zdroje východní provenience a ČR Manson, Mastech, Xantrex, Diametral (ČR) Stabilizované zdroje napětí a proudu pro většinu aplikací postačující bez dálk. ovládání levné (2000 15000Kč)