. Základní elektronické obvody.. Síťové napájecí zdroje Čas ke studiu: hodina Cíl Po prostudování tohoto odstavce budete uět popsat základní díly síťového napájecího zdroje zjednodušeně popsat návrh síťového transforátoru alého výkonu Výklad! Úvod Pro napájení elektronických zařízení z rozvodné sítě se používají síťové napájecí zdroje, které slouží k získání stejnosěrných napětí, potřebných pro činnost elektronických obvodů, ze kterých je dané zařízení složeno. Obr.. ukazuje blokové schéa síťového napájecího zdroje. Obr.. Blokové schéa síťového napájecího zdroje! Základní části síťového napájecího zdroje Síťový napájecí zdroj obsahuje tyto základní části : Síťový transforátor (Tr), usěrňovač (), vyhlazovací filtr (F), stabilizátor napětí (S). Střídavé napětí z rozvodné sítě je poocí síťového transforátoru sníženo na napětí, vhodné pro získání požadovaného stejnosěrného napětí. K přeěně střídavého napětí na stejnosěrné napětí slouží usěrňovač. Poněvadž výstupní napětí usěrňovače obsahuje střídavou složku, která se ůže částečně přenášet do užitečného signálu zpracovávaného elektronickýi obvody, je k výstupu usěrňovače připojen vyhlazovací filtr, který zenšuje zvlnění stejnosěrného napětí. Většina elektronických zařízení vyžaduje pro svou činnost konstantní stejnosěrné napětí, jehož hodnota je nezávislá na zěnách síťového napětí a zěnách zatěžovacího proudu. Proto je za usěrňovač s filtre připojen stabilizátor napětí.
! Transforátory Pro napájení usěrňovačů s alý výstupní napětí je nutná transforace síťového napětí 3V/50 Hz na požadovanou hodnotu napětí poocí napájecího transforátoru, který zároveň ůže sloužit k izolačníu oddělení elektronického zařízení od rozvodné napájecí sítě. Pro výrobu transforátorů se nejčastěji používají jádra složená z plechů typu E, C, nebo v poslední době používané transforátory s toroidní jádre. Vinutí je provedeno z ěděných vodičů se saltovanou izolací kruhového nebo obdélníkového průřezu. Pro běžnou technickou praxi vyhovuje přibližný návrh napájecího transforátoru (přesný výpočet lze najít v odborné literatuře). Přenášený výkon z priární na sekundární stranu je ožno určit ze vztahu: n P i η i i [W, V, A] (.) kde: η. účinnost transforátoru 0,8 až 0,95 i, i..hodnoty napětí a proudu sekundárního vinutí transforátoru Průřez jádra transforátoru (středního sloupku) určíe ze vztahu: P S [c, W, T] (.) B kde hodnota agnetické indukce B 0,9 až, T u E jádra a,5 T u C jádra. Nejčastěji se volí B T S P. Vztah (.) platí pro běžné hodnoty frekvence f50hz a proudové hustoty J s,5 3,5 A /. Počet závitů na jeden volt pak určuje vztah: N V 4, 44 fbs (.3) pro f50hz : 45 N V [V -, T, c ] (.4) S Počet závitů jednotlivých vinutí určíe ze vztahu: N i ku N V [V -, V] (.5) i kde k 0,9 0, 97 k u u,03,05 pro priární vinutí pro sekundární vinutí
Průěry vodičů vinutí se pak určí ze znalosti proudu, tekoucího vinutí ze vztahu: Síťové napájecí zdroje d i i [, A, A/ ] (.6) 0,785 J s kde proudová hustota J s,5a / pro vnitřní a 4A / pro vnější vinutí. Po předběžné výpočtu se provede kontrola, zda se vinutí vejde do okna transforátoru s ohlede na proklady vrstev, ipregnaci, atd.! sěrňovače sěrňovače jsou zařízení, která slouží k přeěně střídavé elektrické energie na stejnosěrnou, přičež základníi stavebníi prvky, které se při jejich stavbě používají jsou usěrňovací diody (případně tyristory), přičež je využita základní vlastnost přechodu P-N a to usěrňovací jev. sěrňovače ůžee rozdělit podle několika hledisek: a) podle počtu fází ) jednofázové - slouží předevší pro napájení enších elektronických zařízení ) trojfázové - napájecí zdroje výkonových obvodů - ěniče, ss otory apod. 3) - fázové b) podle způsobu řízení ) neřízené - usěrňovače s diodai ) polořízené - usěrňovače s diodai a tyristory 3) řízené - usěrňovače s tyristory c) podle způsobu zapojení ) uzlové ) ůstkové 3) jednocestné d) podle tvaru usěrněného napětí ) jednopulsní ) dvojpulsní 3) trojpulsní 4) šestipulsní 5) n - pulsní Při výpočtech usěrňovacích obvodů jsou provedena určitá zjednodušení: zanedbání závěrného proudu diody, přechod ze závěrného do propustného sěru je pokládán za ideální (jsou zanedbány koutační vlastnosti prvků, což je ožno pro všechny typy současných křeíkových diod při usěrňování střídavého napětí průyslového kitočtu). V další popisu jsou uvažovány pouze jednofázové usěrňovače alého výkonu. Shrnutí pojů.. Základní části síťového napájecího zdroje, transforátory, základní rozdělení usěrňovačů. 3
Otázky... Specifikujte základní části síťového napájecího zdroje.. veďte postup návrhu síťového transforátoru... Jednofázový jednocestný jednopulsní usěrňovač Čas ke studiu: hodina Cíl Po prostudování tohoto odstavce budete uět provést analýzu činnosti jednocestného jednopulsního usěrňovače určit střední hodnotu napětí a proudu na odporové zátěži Výklad! sěrňovač bez filtračního kondenzátoru Na obr.. je uvedeno zapojení jednocestného jednopulsního usěrňovače s odporovou zátěží. Obr.. Jednocestný usěrňovač s odporovou zátěží Vnitřní odpor usěrňovače je tvořen diferenciální odpore diody v propustné sěru a vnitřní odpore zdroje napětí: R R + R s dp i (.7) Pro aplitudu proudu pak platí: R s + R z (.8) 4
Střední hodnota usěrněného proudu je pak dána vztahe: AV ωt d ωt [ ωt ] sin( ) ( ) cos( ) 0 0 Napětí na zátěži, vyvolané proude AV : (.9) AV R 0 s [ sin( ωt) Rs sin( ωt) ] d( ωt) Rs AV (.0) Při výstupu usěrňovače naprázdno ( 0) je napětí: AV AV 0 0, 45 R : Při chodu nakrátko je hodnota proudu usěrňovače ( 0) z (.) AVk R s (.) Dioda je naáhána závěrný napětí : R (.3) Nevýhodou uvedeného zapojení je velké zvlnění usěrněného napětí, které se zenšuje filtrací poocí filtru, jenž propouští na zátěž jen stejnosěrnou složku a odstraní nežádoucí, vyšší haronické. Tento lze realizovat buď poocí sběrného kondenzátoru (filtr typu dolnofrekvenční propust), nebo v sérii se zátěží zapojenou nárazovou tluivkou (filtr typu hornofrekvenční zádrž). Základní zapojení jednocestného usěrňovače se sběrací kondenzátore ukazuje obr..3. Obr..3 Jednocestný usěrňovač s kapacitní filtre a) bez zátěže b) s odporovou zátěží 5
Činitel zvlnění, který je určen poěre střídavé a stejnosěrné složky výstupního napětí usěrňovače, je ožno pro toto zapojení vyjádřit vztahe: z p 600 [%, A, V, µf] (.4) C z a platí pro síťový kitočet f 50Hz. Napěťové naáhání diody pak je: R (.5) Nabíjecí proces je dán nabíjecí časovou konstantou τ N R s C a navíc závisí na kitočtu, neboť počet aktivních časových úseků závisí na kitočtu. Při dienzování diod vycházíe z následujících vztahů: FAV > z, RRM >, FSM > (.6) Rs přičež FAV je přípustná střední hodnota propustného proudu diody při kapacitní zátěži. Shrnutí pojů.. Jednocestný, jednopulsní usěrňovač, střední hodnota napětí a proudu, odporová zátěž, filtr, činitel zvlnění. Otázky... Specifikujte pojy : střední hodnota napětí a proudu, napětí naprázdno a proud nakrátko u daného typu jednopulsního usěrňovače. Vysvětlete význa filtračního kondenzátoru u jednocestného jednopulsního usěrňovače..3. Jednofázový dvoucestný dvoupulsní usěrňovač Čas ke studiu: hodina Cíl Po prostudování tohoto odstavce budete uět provést analýzu činnosti dvoucestného dvoupulsního usěrňovače určit střední hodnotu napětí a proudu na odporové zátěži 6
Výklad! Dvoucestný dvoupulsní usěrňovač v uzlové zapojení Menšího zvlnění výstupního usěrněného napětí na výstupu usěrňovače lze dosáhnout tzv. uzlový nebo ůstkový zapojení. Obr..4. ukazuje uzlové zapojení jednofázového usěrňovače s kapacitní filtre. Obr..4 Jednofázový dvoucestný dvoupulsní usěrňovač v uzlové zapojení a) bez kapacitního filtru b) s kapacitní filtre dvoucestného zapojení bez kapacitního filtru je střední hodnota usěrněného proudu a napětí dána vztahy: AV AV 0 0 sin ( ω t) d( ω t) [ cos( ω t) ] 0 [ sin( ω t) R sin( ω t) ] d( ω t) s R R s s AV (.7) (.8) Napětí při chodu naprázdno: AV 0 0, 9 (.9) Proud při chodu nakrátko: AVk R s (.0) 7
Naáhání diod v závěrné sěru: R (.) Dienzování diod: Z FAV > RRM > FSM > (.) Rs přičež FAV je přípustná střední hodnota propustného proudu diody při kapacitní zátěži. dvojcestného uzlového zapojení s kapacitní filtre je běhe každé periody dobíjen kondenzátor dvakrát. Činitel zvlnění usěrňovače je ožno urči ze vztahu: Z p 300 [%, A, V, µf] (.3) C Z! Dvoucestný dvoupulsní usěrňovač v ůstkové zapojení Obr..5 Jednofázový dvoucestný dvoupulsní usěrňovač v ůstkové zapojení a) s kapacitní filtre b) bez kapacitního filtru Obr..5 ukazuje ůstkové zapojení dvoupulsního usěrňovače, jehož výhodou je, že napájecí transforátor je jednodušší (úspora ědi), i když je zapotřebí dvojnásobného počtu usěrňovacích diod (dvojnásobný úbytek napětí na diodách). Pro hodnoty napětí, proudu a činitele zvlnění platí stejné vztahy.7,.8,.9,.0,.3. Napěťové naáhání diod je poloviční: R (.4) Vnitřní odpor usěrňovače je větší, poněvadž jsou v usěrňovací cestě zapojeny dvě diody v sérii. R R + R (.5) s dp i 8
Dienzování diod: Z FAV > RRM > FSM > (.6) Rs přičež FAV je přípustná střední hodnota propustného proudu diody při kapacitní zátěži. Výpočet hodnoty filtrační kapacity se provádí často poocí noograů, kde jsou vyneseny pro různé hodnoty součinu f R C různé závislosti paraetrů usěrňovače, např. zvlnění nan norované s zatěžovací odporu R s. R Z Při první připojení usěrňovače k napájecí síti ůže dojít ke zničení usěrňovacích diod naděrný nabíjecí proude vyhlazovacího kondenzátoru, který nesí přesáhnout hodnotu FSM diody. Může-li k touto jevu dojít, předřazuje se ochranný odpor R, který oezí nabíjecí proud. Při filtraci napětí o nízké kitočtu nebo protéká-li filtre vysoká hodnota zatěžovacího proudu, je nutno použít L nebo LC filtr, který vykazuje alý úbytek napětí na indukčnosti a vysokou filtrační schopnost. Nevýhodou je velká hotnost (užití prakticky jen u výkonových usěrňovačů). Miniální indukčnost tluivky lze přibližně určit z nerovnosti: o in L in RZ 0 f (.7) Za R Z dosazujee v případě proěnného odporu největší hodnotu (nejenší proud). Obr..6 ukazuje zatěžovací charakteristiky jednotlivých usěrňovačů. Obr..6 Zatěžovací charakteristiky usěrňovačů Shrnutí pojů.3. Dvoucestný, dvoupulsní usěrňovač, uzlové a ůstkové zapojení, střední hodnota napětí a proudu, odporová zátěž, filtr, činitel zvlnění, zatěžovací charakteristiky usěrňovačů. 9
Otázky.3.. Specifikujte pojy : střední hodnota napětí a proudu, napětí naprázdno a proud nakrátko u dvoupulsního usěrňovače v uzlové a ůstkové zapojení. Zdůvodněte výhody usěrňovače v ůstkové zapojení.. Vysvětlete poje zatěžovací charakteristika usěrňovače, a vliv filtračního kondenzátoru na její tvar..4. Zdvojovače a násobiče napětí Čas ke studiu: 30 inut Cíl Po prostudování tohoto odstavce budete uět vysvětlit poje zdvojovač a násobič napětí a objasnit princip jejich činnosti Výklad! Zdvojovač napětí Úkole zdvojovačů a násobičů napětí je dodat na výstupní straně vyšší stejnosěrné napětí, než je vstupní napětí střídavé. Dále popsaný způsob je používán zejéna u vysokonapěťových usěrňovačů se zanedbatelnou zátěží. Jako ožný příklad lze uvést násobič pro získání anodového napětí pro obrazovku barevného televizního přijíače. Obr..7 Zdvojovač napětí 0
Na obr.l.7 je uvedeno základní zapojení zdvojovače napětí se dvěi diodai a dvěi kondenzátory. Dioda D slouží jako jednocestný usěrňovač, přes kterou je v kladné půlperiodě nabíjen kondenzátor C, při záporné půlperiodě je obdobně nabíjen přes diodu D kondenzátor C. Napětí na zátěži je pak dáno součte napětí na obou kondenzátorech. Pro případ, že ke zdvojovači není připojena zátěž (R z ) a zanedbáe úbytky napětí na diodách v propustné sěru, bude výsledné napětí na kondenzátorech rovno dvojnásobku vrcholového napětí u.! Násobič napětí Obr..8 Násobič napětí Pro získání stejnosěrného napětí, které je větší než dvojnásobek vstupního střídavého napětí se používá například Delonův násobič napětí, jehož principiální zapojení je uvedeno na obr..8. Pro konkrétní zapojení je ožné pro dostatečně vysokou ipedanci zátěže získat na kondenzátorech C a C 4 výsledné napětí, které je rovno čtyřnásobku aplitudy vstupního střídavého napětí u. Rozšíření tohoto zapojení o další diody a kondenzátory je teoreticky ožné získat jakýkoliv násobek vrcholové hodnoty vstupního napětí u (pro nekonečnou ipedanci zátěže). Shrnutí pojů.4. Zdvojovač napětí, násobič napětí. Otázky.4.. Popište princip činnosti zdvojovačů a násobičů napětí.
.5. Filtry Čas ke studiu: hodina Cíl Po prostudování tohoto odstavce budete uět vysvětlit probleatiku filtrace výstupního napětí vysvětlit rozdíl ezi pasivní filtre a vyhlazovací filtre s tranzistore Výklad! RC a LC filtry Ve většině případů, kdy napájíe síťový napájecí zdroje elektronická zařízení usíe provádět před případnou stabilizací ještě filtraci výstupního napětí za usěrňovače. Účinnost filtru posuzujee podle činitele filtrace (vyhlazení), který udává kolikrát zenšuje filtr aplitudu první haronické. Nejjednodušší filtrační prvke je kondenzátor, který se řadí za usěrňovač. Jeho úkole je zenšit zvlnění usěrňovače buď na hodnotu již přío použitelnou pro některé obvody bez velkých nároků na čistotu napájecího napětí nebo na hodnotu použitelnou pro další filtrační řetězec. Obr..9 sěrňovač s filtrační kondenzátore Výsledný činitel zvlnění p závisí převážně na zapojení usěrňovače, velikosti zatěžovacího odporu a kapacitě filtračního kondenzátoru C. Pro praktické návrhy jsou sestaveny vzorce, poocí kterých lze s dostatečnou přesností stanovit činitel zvlnění pro kitočet sítě 50 Hz při znáé zátěži a kapacitě filtračního kondenzátoru nebo stanovit velikost kondenzátoru při znáé zátěži a požadované činiteli zvlnění p. Vztah pro jednocestný usěrňovač á tvar : 600 p [%, kω, µf] (.8) R C z
a pro dvoucestný usěrňovač pak : p 300 [%, kω, µf] (.9) R C z Pro napájení citlivějších obvodů je třeba napájecí napětí dále filtrovat. Možné další způsoby jsou uvedené na obr..0. Obr..0 Zapojení vyhlazovacích filtrů RC a LC Pro určení činitele zvlnění p výstupního napětí u lze pro výše uvedený typ filtrů použít vztahy: p 300 p R C [%, kω, µf] (.30) z pro jednocestné usěrnění, respektive : p 600 p R C [%, kω, µf] (.3) z pro usěrnění dvoucestné.! Vyhlazovací filtr s tranzistore Zapojení tohoto filtru je uvedeno na obr... Obr.. Tranzistorový vyhlazovací filtr RC 3
Úpravou RC filtru podle obr.. lze dosáhnout stejného činitele filtrace, s kondenzátore C, který je podstatně enší než původní hodnota C. Poěr kapacit těchto kondenzátorů závisí na proudové zesilovací činiteli tranzistoru β. C C [µf, µf, -] (.3) β Mio to lze v tranzistorové filtru použít podélného odporu R nohe větší hodnoty, než byl odpor R v původní filtru, protože proud procházející odpore R je opět v poěru proudového zesilovacího činitele tranzistoru enší než proud celého filtru. Takto lze dále zenšit činitel zvlnění tranzistorového filtru. Shrnutí pojů.5. Filtr RC, LC, vyhlazovací filtr s tranzistore, činitel zvlnění. Otázky.5.. Vysvětlete princip filtrace výstupního napětí, ožnost použití RC a LC filtrů.. Objasněte princip vyhlazovacího filtru s tranzistore. V če spočívá jeho hlavní výhoda?.6. Paraetrické stabilizátory napětí Čas ke studiu: hodina Cíl Po prostudování tohoto odstavce budete uět vysvětlit princip činnosti paraetrického stabilizátoru napětí se ZD Výklad! Paraetrický stabilizátor napětí se Zenerovou diodou Téěř ve všech elektronických zařízeních se setkáváe s nutností stabilizovat alespoň některá napájecí napětí. Je-li zařízení napájeno ze sítě, je nutné za usěrňovač s filtre zařadit vhodný stabilizátor nebo regulátor napětí. jednoduchých elektronických zařízení, které nevyžadují velkou přesnost stabilizace se často používají tzv. paraetrické stabilizátory napětí, využívající vlastností nelineárních prvků, například Zenerovy diody. Typická voltapérová charakteristika této diody je uvedena na obr... 4
Obr.. Voltapérová charakteristika Zenerovy diody V propustné sěru, tj. při kladné napětí na anodě se tato dioda chová jako běžná křeíková dioda. Typický je však průběh při opačné polarizaci diody. Po překročení jistého napětí dochází k lavinovéu vzrůstu počtu volných nosičů elektrického proudu v základní ateriálu a proud prudce roste. Napětí na diodě v této oblasti charakteristiky se ění podstatně éně, než by odpovídalo vzrůstu proudu. Toto napětí je označováno jako Zenerovo a je jední z charakteristických paraetrů těchto diod. Zajistíe - li oezení proudu Zenerovou diodou v oblasti Zenerova napětí nad jistou ez, dostanee jednoduchý stabilizátor napětí. Obr..3 Zapojení stabilizátoru napětí se Zenerovou diodou 5
Řešený příklad Příklad návrhu stabilizátoru se Zenerovou diodou dle obr..3 Pro příklad vycházíe z následujícího zadání: 50 A, 5 V ) Volíe Z >, například Z 60 A, v případech, kdy ůže dojít k odpojení zátěže volíe 0. ) Vypočtee ztrátový výkon na diodě P ZD Z. Z 5. 0,06 0,3 W. 3) V katalogu najdee Zenerovu diodu s napětí Z 5 V a povolený proude Z 60 A (s rezervou), například typ KZ 60/5V se ztrátový výkone P ZDax,3W. 4) Zkontrolujee axiální proudové a výkonové zatížení Zenerovy diody, které přichází v úvahu při in, tj.: Z Zax Z + 0,06 + 0,05 0, A P ZD Z. Zax 5. 0, 0,55 W <,3 W nebo při 0, ůže - li dojít zcela k odpojení zátěže. 5) Navrhnee hodnotu odporu Ri: je dáno vstupní napětí, například i V Ri (i- z )/(z+ ) (-5)/0,ll 63,7 Ω Volíe tedy hodnotu z řady El R 68 Ω 6) rčíe výkonovou ztrátu na odporu R : P R ( - Z ). R (-5). 68 0,7 W! Paraetrický stabilizátor napětí s tranzistore Výše popsaný paraetrický stabilizátor napětí je vhodný pro alé proudové odběry (řádově desítky A). Pokud je požadovaný proudový odběr zátěže větší, je ožné použít zapojení uvedené na obr..4. Obr..4 Tranzistorový stabilizátor napětí 6
Postup návrhu dle obr..4 bude uveden na následující příkladu. Řešený příklad Navrhněte zdroj stabilizovaného napětí s tranzistore pro výstupní napětí 5 V a výstupní proud 50 A. rčete hodnoty a typy součástek a vysvětlete princip činnosti zdroje. Řešení: Zdroj v zapojení podle obr..4 vychází z předpokladu, že napětí BE tranzistoru je konstantní. To veli dobře platí pro křeíkové tranzistory, takže pro výstupní napětí ůžee psát rovnici: ZD BE Pro Si tranzistory je BE 0,7V, takže pro požadovaných 5 V na výstupu zdroje usí ít Zenerova dioda napětí cca 5,7 V. Z katalogu Tesla Rožnov lze použít typ KZ60/6, s rozezí Zenerova napětí od 5,3 do 7, V. Aby na této diodě bylo stabilní napětí, usí pracovat za kolene své závěrné charakteristiky, tj. usí jí protékat iniálně proud okolo 0 A. Současně nesí tranzistor pracovat v saturaci, tj. jeho napětí CE usí ít hodnotu alespoň až 3 V. Pro vstupní napětí tedy platí: + CE 5 + 5 0V Miniální požadované paraetry tranzistoru T jsou tedy následující: CE 0 V, c 50 A, P C 50 W Těto podínká vyhovuje například typ KF 509 se zesilovací činitele h E 90 až 300. Potřebná hodnota proudu báze je pak: h 0,05 C B 0, 5 E 00 A Hodnota proudu 3, protékajícího odpore R je součte: B + ZD 0,5 + 0 0, 5A 3 Hodnota odporu R pak: ZD 0 5,7 R 40Ω 3 0,5 0 3 Z řady El vychází nejbližší nižší hodnota odporu 390 Ω. Shrnutí pojů.6. Zenerova dioda, paraetrický stabilizátor napětí, proudový zesilovač. 7
Otázky.6.. Vysvětlete princip činnosti a postup návrhu paraetrického stabilizátoru napětí se Zenerovou diodou.. Popište činnost paraetrického stabilizátoru napětí s proudový zesilovače, vysvětlete postup návrhu tohoto stabilizátoru, srovnejte jeho výhody z hlediska dienzování aktivních a pasivních prvků stabilizátoru..7. ntegrované stabilizátory napětí Čas ke studiu: hodina Cíl Po prostudování tohoto odstavce budete uět vysvětlit princip činnosti integrovaného stabilizátoru napětí navrhnout zdroj konstantního proudu s títo stabilizátore Výklad! ntegrované stabilizátory napětí řady LM 78.. Obr..5 Blokové schéa stabilizátoru řady 78.. 8
Na obr..5 je blokové schéa onolitického regulátoru napětí. Hodnota výstupního napětí se děliče, vytvořený odpory R a R přivádí na investující vstup rozdílového zesilovače A, kde se porovnává s referenční napětí R, přiváděný na neinvertující vstup. Výstup zesilovače pak řídí sériový výkonový člen regulátoru, který je tranzistor T. Poocí tranzistoru T, a odporu R 0 je současně tvořena proudová ochrana, obvod tepelné pojistky chrání regulátor proti tepelnéu přetížení.! Rozbor ntegrované obvody řady LM78.., LM 79.., LM 37, patří do řady onolitických integrovaných stabilizátorů napětí. Všechny tyto obvody se vyrábějí jak v základní provedení pro výstupní proud l00 A, v provedení pouzdra TO 9 (rozěrově stejné např. s nf tranzistore KC 37), tak v provedení pro výstupní proud A (pouzdro TO 0). Ve výjiečných případech se lze setkat i s provedení v pouzdře TO 3 (obdoba pouzder u výkonových tranzistorů např. KD 607). Přes jednoduchost vnějšího vzhledu jde o veli dokonalé stabilizátory s výkonnýi paraetry. Jejich základní vlastnosti jsou určeny type stabilizátoru. Např. LM 7805 - výstupní napětí +5V, LM 785 - výstupní napětí +5V, apod. Tolerance výstupního napětí je cca ± 4%. Všechny obvody ají zabudovanou vnitřní ochranu proti tepelnéu přetížení a vnitřní ochranu proti zkratu. Základní zapojení zdroje s onolitický stabilizátore je na obr..6. Obr..6 Základní zapojení stabilizátoru Vstupní napětí usí být iniálně o až 3V větší, než je výstupní napětí daného regulátoru. Kondenzátor C á iniální kapacitu 0, µf a používá se při větší vzdálenosti onolitického stabilizátoru od zdroje napětí. Výstup za norálního provozu nevyžaduje žádné další přídavné součásti, ale kondenzátor C s kapacitou cca 50 µf zde zabezpečuje alou ipedanci výstupu pro vyšší kitočty, asi do l MHz. Pro zabezpečení alé ipedance při kitočtech vyšších než l MHz je nutný ještě kondenzátor C 3 s kapacitou asi l nf.! Zdroj konstantního proudu Obr..7 Zapojení zdroje konstantního proudu 9
Zapojení na obr..7 znázorňuje aplikaci integrovaného stabilizátoru jako zdroj konstantního proudu. Pro výstupní proud platí: XX + 0 R (.33) kde XX 0 - výstupní napětí daného typu stabilizátoru - klidový proud stabilizátoru (pro řadu 78.. cca 4 až 8A)! Stabilizátor s proěnný výstupní napětí Obr..8 Stabilizátor s proěnný výstupní napětí Obr..8 znázorňuje zapojení pro získání vyššího výstupního napětí. Pro výstupní napětí pak platí: R XX + + 0R R (.34)! ntegrovaný stabilizátor LM 37 Obr..9 Zapojení zdroje se stabilizátore LM 37 Obvod LM 37 je stabilizátor napětí se třei vývody, jehož vnitřní stabilizační obvod udržuje napětí ezi výstupe a vstupe pro nastavení na konstantní úrovni,5v, při dodržení podínky, že výstupní proud je nejéně 5A, že je k dispozici napěťový rozdíl 3V ezi výstupní a vstupní napětí a že nebude překročen ztrátový výkon 5W na obvodu. Za těchto podínek pak ůžee zanedbat i vliv klidového proudu 0 a pro výstupní napětí platí: 0
R + R R,5 (.35) Pro ostatní aplikace platí obdobné zásady jako u integrovaných stabilizátorů řady 78xx. Shrnutí pojů.7. ntegrovaný stabilizátor napětí, proudový zdroj. Otázky.7.. Vysvětlete princip činnosti a způsoby aplikace integrovaných stabilizátorů napětí.. Vysvětlete funkci integrovaného stabilizátoru napětí ve funkci zdroje konstantního proudu. 3. Specifikujte výhody těchto stabilizátorů ve srovnání s paraetrickýi stabilizátory napětí..8. pulsní stabilizátory napětí Čas ke studiu: hodina Cíl Po prostudování tohoto odstavce budete uět vysvětlit obecný princip činnosti ipulsního stabilizátoru napětí Výklad! pulsní stabilizátory Kapitolu o ipulsních stabilizátorech uvedee stručně, neboť saostatné řešení těchto stabilizátorů je natolik koplikované, že se jí zabývá saostatná oblast elektroniky a ve dnešní době se již prakticky s řešení těchto stabilizátorů při použití diskretních součástek. pulsní nebo-li nespojité stabilizátory pracují na následující principu. Proud do výstupního obvodu se nedodává trvale, nýbrž po určitých dávkách tak, aby napětí na výstupní kondenzátoru C ělo stálou hodnotu s pokud ožno co nejenší zvlnění. Blokové zapojení je na obr..0. Dávky proudu do výstupního obvodu určuje spínací prvek, zpravidla tranzistor. V porovnávací obvodu se porovnává velikost referenčního napětí s výstupní napětí, upravený ve výstupní děliči. Porovnávací obvod poto spouští klopný obvod, který řídí výkonový spínací prvek.
Obr..0 Blokové schéa zapojení ipulsního stabilizátoru napětí Tento starší způsob nespojitého řízení á oproti spojitéu jisté výhody, v účinnosti však nebyl předstižen ipulsový regulátore s tluivkou. Při toto řešení se dosahuje účinnost i přes 90 %, je to dnes nejčastěji používaný způsob ipulsové regulace. Využívá se i v integrovaných nespojitých regulátorech. Princip této regulace je na obr... Obr.. Princip zapojení nespojitého stabilizátoru s tluivkou Zdroj vstupního napětí, většího než je výstupní napětí se střídavě připojuje přes spínač S a tluivku Tl. na zatěžovací odpor R, ke kteréu je paralelně připojen sběrací kondenzátor C. Při sepnutí kontaktu začne tluivkou procházet proud, rostoucí s časový zpoždění daný indukčností tluivky. Po rozepnutí kontaktu se na tluivce objeví napětí, které se snaží udržet proud v dosud ustálené stavu. Díky vhodně pólované diodě D je uožněno touto proudu dále procházet do zátěže. ntenzita proudu se s čase zenšuje až k nule. Při dostatečně rychlé spínání kontaktu S prochází zátěží stálý, írně zvlněný proud. Ztráty vznikají pouze v činné odporu tluivky a diody. V praxi je spínač nahrazen tranzistore, který je spouštěn klopný obvode. Aby bylo výstupní napětí stabilizované, je třeba zajistit zpětnou vazbu. Ta spočívá v porovnávání výstupního napětí s referenční napětí. Výsledný produkte je řízení kitočtu klopného obvodu nebo jiného typu oscilátoru. Kitočet oscilátoru je určen velikostí kondenzátoru C a zatěžovacího odporu, střída kitočtu závisí na poěru vstupního a výstupního napětí. Principiální zapojení tohoto nespojitého stabilizátoru je na obr...
Obr.. Nespojitý stabilizátor napětí s operační zesilovače Shrnutí pojů.8. pulsní stabilizátor napětí, zpětná vazba. Otázky.8.. Vysvětlete princip činnosti ipulsního stabilizátoru napětí.. Srovnejte vlastnosti a ožnosti použití spojitých a ipulsních stabilizátorů napětí 3