Izvori jednosmernog napona (nastavak) - Stabilizatori - regulatori napona 1. deo - linearni regulatori

Transcript

1 Ivri jednmerng napajanja Sadržaj Ivri jednmerng napna (nasvak) - Sbiliatri - regulatri napna 1. de - linearni regulatri 1. Uvd 2. Usmerači napna 2.1 Jedntran usmeravanje 2.2 Dvtran usmeravanje 2.3 Umnžavažavači napna 3. Filtriranje usmereng napna 4. Sbiliatri regulatri napna 4.1 Linearni sbiliatri napna Sbiliatri sa Zener didm Paralelni sbiliatri edni sbiliatri napna 4.2 Prekidački sbiliatri napna Spušči napna Pdiači napna Invertri 1 Ivri jednmerng napajanja 2 4. Sbiliatri - regulatri napna Da bi se d mrežng napna dbi jednmerni napn željene vrednti, ptrebn je 1. smanjiti njegvu vrednt 2. usmeriti ga (napraviti jednmerni napn) 4. Sbiliatri - regulatri napna Napn na ilau usmerača i filtra avisi d: - amplitude naimeničng napna kjim se pbuđuju (na ilau transfrmatra). - Otprnti ptršača 3. uklniti naimeničnu kmpnentu ( ispeglati ) 4. sbilisati regulisati ga (učiniti neavisnim d prmena uslva rada ptršača i/ili napna mreže) m π 1 2ω pc p m f p Ivri jednmerng napajanja 3 Ivri jednmerng napajanja 4

2 4. Sbiliatri - regulatri napna Cilj je da jednmerni napn bude knsnn, dnn sbilan, neavisan d prmene napna na ulau i/ili tpra ptršača Elektrnsk kl kje bebeđuje sbilan ilani napn naiva se sbiliatr ili regulatr napna (vlge regulatr). Napn na ilau sbiliatra ne treba da avisi d prmena: - a) ulang napna (napna na ilau i filtra) - b) tprnti ptršača (struje kr ptršač) - c) temperature 4. Sbiliatri - regulatri napna I = I p Filter U Sbiliatr U Ptršač Ivri jednmerng napajanja 5 Ivri jednmerng napajanja 6 4. Sbiliatri - regulatri napna 4. Sbiliatri - regulatri napna Kvalitet sbiliatra dređuje etljivt ilang napna na prmene: - a) ulang napna (napna na ilau i filtra) Sbiliatr je idealan ak je faktr sbiliacije=0 Sbiliatr je dbar ak je faktr sbiliacije mali S < 0.1% S Δ Δ I C T C va veličina naiva se faktr sbiliacije (line regulatin) Ivri Prf. jednmerng dr Predrag Petkvić napajanja 7 Ivri Prf. jednmerng dr Predrag Petkvić napajanja 8

3 4. Sbiliatri - regulatri napna Kvalitet sbiliatra dređuje etljivt ilang napna na prmene: - b) tpra ptršača (napna na ilau i filtra) 4. Sbiliatri - regulatri napna Kvalitet sbiliatra dređuje etljivt ilang napna na prmene: - b) tpra ptršača (napna na ilau i filtra) Δ ΔI C TC Δ ΔI p C TC, jer je I I p va veličina naiva se dinamička ilana tprnt Ivri Prf. jednmerng dr Predrag Petkvić napajanja 9 Ivri Prf. jednmerng dr Predrag Petkvić napajanja Sbiliatri - regulatri napna 4. Sbiliatri - regulatri napna Sbiliatr je idealan ak je =0 Sbiliatr je dbar ak je < 10 I =Ip I =I DD DD Ak je ptršač peracini pjačavač, I DD =I DDi, gde su I DDi struje kr svaku granu veanu a DD Sbiliatr Ptršač Sbiliatr Ptršač DD ' p I DD I DD DD I DD Ivri Prf. jednmerng dr Predrag Petkvić napajanja 11 Ivri Prf. jednmerng dr Predrag Petkvić napajanja 12

4 4. Sbiliatri - regulatri napna Alternativn se definiše faktr pterećenja (lad regulatin) Sbiliatri - regulatri napna Kvalitet sbiliatra dređuje i etljivt ilang napna na prmene - c) temperature S P ' ' min min ' ' I I max I I max S T Δ ΔT I C C Ivri Prf. jednmerng dr Predrag Petkvić napajanja 13 Ivri Prf. jednmerng dr Predrag Petkvić napajanja 14 Sbiliatri - regulatri napna ealiacija sbiliatra napna Sadržaj Ivri jednmerng napajanja U nvi ptje dva tipa realiacije sbiliatra 4.1. Linearni sbiliatri - regulatri napna Sa Zener didm Paralelni sbiliatri - regulatri napna edni sbiliatri - regulatri napna 4.2. Prekidački sbiliatri - regulatri napna Spušči napna Pdiači napna Invertri 1. Uvd 2. Usmerači napna 2.1 Jedntran usmeravanje 2.2 Dvtran usmeravanje 2.3 Umnžavažavači napna 4. Filtriranje usmereng napna 4. Sbiliatri regulatri napna 4.1 Linearni sbiliatri napna Sbiliatri sa Zener didm Paralelni sbiliatri edni sbiliatri napna 4.2 Prekidački sbiliatri napna Spušči napna Pdiači napna Invertri Ivri jednmerng napajanja

5 I I I I p I I Simbl I min Mdel Ivri Prf. jednmerng dr Predrag Petkvić napajanja I max Karakteristika pri invernj plariaciji 17 Pretpvim da napn praste. Tada će struja I da praste. Ak je dida idealna, biće =, at će struja kr ptršač ti is I = = / p, jer će višak struje da ide kr didu. Ivri Prf. jednmerng dr Predrag Petkvić napajanja 18 I I I I p I I I I I I I I Pretpvim da struja praste at št se smanji P. Ak je dida idealna, biće =. Tada će strujai da adrži vrednt, ali će struja kr didu da se smanji. Kr didu će prticati minimalna struja kada je struja kr ptršač maksimalna. Ivri Prf. jednmerng dr Predrag Petkvić napajanja 19 Ivri Prf. jednmerng dr Predrag Petkvić napajanja 20

6 I I I I p I I I I p I I I I Kr didu će prticati maksimalna struja kada je struja kr ptršač minimalna. Ivri Prf. jednmerng dr Predrag Petkvić napajanja 21 Ivri Prf. jednmerng dr Predrag Petkvić napajanja 22 r P r P P r P I I I I Δ Δ S r P Δ r r Δ r Δ Δ P r r Δ Za r << P i P << r P r r 0 Ivri Prf. jednmerng dr Predrag Petkvić napajanja P r I I Ivri Prf. jednmerng dr Predrag Petkvić napajanja Za idealnu didu, r =0: S=0 24

7 I I I Δ ΔI r r r I I I S T T T I I I I Za idealnu didu, r =0: =0 I I Za idealnu didu: S T =0 Ivri Prf. jednmerng dr Predrag Petkvić napajanja 25 Ivri Prf. jednmerng dr Predrag Petkvić napajanja 26 I I Ibr dide a adate vrednti, i pseg prmene p Iabere se vrednt k da radna čka dide bude na sredini dinamičkg psega imeđu I min i I max. Pri tme je I max =P d / ; I min,p d i dati su u kalgu. I I I M =(I min +I max )/2 I max /2 I M =( - )/I M Ivri Prf. jednmerng dr Predrag Petkvić napajanja 27 Ivri Prf. jednmerng dr Predrag Petkvić napajanja 28

8 I I I I I I M I M Ak se tprnt ptršačasmanji, pvećaćesestruja,asmanjiće se strja I. Napn smanjićesea Ak se tprnt ptršača pveća, smanjiće sestruja,apvećaće sesturjai Napn pvećaćesea Ivri Prf. jednmerng dr Predrag Petkvić napajanja 29 Ivri Prf. jednmerng dr Predrag Petkvić napajanja 30 I I max I =0 Da bi se aštitila dida d pregrevanja, mže da se iabere k da pri najnepvljnijim uslvima, struja kr didu ne bude većadi max : Primer: =( - )/I max Tada ptji realna pasnt da se pri malim tprntima ptršača igubi sbiliacin dejstv, jer će struja kr didu da padne ispd I min. Pmin = /(I max I min ) /I max. Ivri Prf. jednmerng dr Predrag Petkvić napajanja 31 Ivri jednmerng napajanja 32

9 Primer: Primer: Napn ispred sbiliatra Napn ia sbiliatra Ivri Prf. jednmerng dr Predrag Petkvić napajanja 33 egulacija se igubila pri tprnti ptršača d 150. Ivri Prf. jednmerng dr Predrag Petkvić napajanja 34 Karakteristike Zener dida Karakteristike Zener dida Tabela 1 Ivri jednmerng napajanja 35 Ivri jednmerng napajanja 36

10 Karakteristike Zener dida Tabela 1 nasvak Dmaći 13.1: Odrediti i C u sbiliatru sa slike k da jednmerni napn na ptršaču pmin = 200 bude 5, a Cmax =0.5. Uptrebiti ener didu 1N5231B i Tabele 1. Usvjiti da je efektivna vrednt napna na ilau transfrmatra 2x12 i da je na didama 1N4148 pad napna D =0,7 kada vde. 1N5231B p Ivri jednmerng napajanja 37 Ivri jednmerng napajanja 38 Karakteristike sbiliatra sa Zener didm -a S < 0.1%, ptrebn je =10 3 r X10k t nači daće ai = =10mA pad napna na biti reda veličine X100!!! Za tlik treba da bude veći napn d. Ak se graniči vrednt, pvećaćeses! Kak dbiti blji sbiliatr? Sadržaj Ivri jednmerng napajanja 1. Uvd 2. Usmerači napna 2.1 Jedntran usmeravanje 2.2 Dvtran usmeravanje 2.3 Umnžavažavači napna 4. Filtriranje usmereng napna 4. Sbiliatri regulatri napna 4.1 Linearni sbiliatri napna Sbiliatri sa Zener didm Paralelni sbiliatri edni sbiliatri napna 4.2 Prekidački sbiliatri napna Spušči napna Pdiači napna Invertri Ivri jednmerng napajanja

11 4.1.2 Paralelni sbiliatri - regulatri napna Paralelni sbiliatri - regulatri napna Za ne kji = -I. žele da nauče više I =I t +I r +I Paralelni sbiliatri - regulatri napna Integrisani paralelni sbiliatri - regulatri napna Za ne kji žele da nauče više Prast a teži da iave prast ; da raste BE i t približn a T iaiva prast struje kr tranistr I t, Ivri jednmerng napajanja 2 Δ št dvdi d pvećanja I, a time i d većeg pada napna na (I ), čime se napn smanjuje. ( = - I ) 1 BE Δ Da bi se tvarila blja sbiliacija, ptrebn je ubrati reagvanje na prmenu. Za dbru sbiliaciju napna ptrebn je uvesti ddatnu negativnu pvratnu spregu. Ivri jednmerng napajanja Paralelni sbiliatri - regulatri napna Za ne kji žele da nauče više Paralelni sbiliatri - regulatri napna Za ne kji I t žele da nauče Z više 3 1 Z 4 Q 1 je kntrlišući element vean paraleln sa ptršačem. De ilang napna vraća se prek radelnika 3, 4. eferentni napn dbijen prek D 1. egulacija se ptiže kntrlm struje kr Q 1. Ivri jednmerng napajanja 2 43 Prek Zener dide na invertujući ula dvdi se referentni napn. Svaka prmena ilang napna preni se prek 3 i 4 na neinvertujući ula peracing pjačavača. alikm vih napna kntrliše se BE tranistra, a time i struja kr tranistr I t. Ivri jednmerng napajanja 2 44

12 4.1.2 Paralelni sbiliatri - regulatri napna I Paralelni sbiliatri - regulatri napna Z Za ne kji žele da nauče više 3 1 Z 4 I t Prast a teži da iave prast ; da raste + i t a Δ 4 Δ s ; je redn vean sa ptršačem i na njemu se ublažavaju sve prmene napna. 2 služi da definiše struju dide I D =( - )/ 2 Na peracinm pjačavaču predi se referentni napn sa napnm i radelnika ( 4 )/( ). at raste napn na ilau OpAmp, a time i BE ; t iaiva prast struje kr tranistr I t, Za ne kji št dvdi d pvećanja I, žele da nauče a time i d većeg pada napna na (I ), više čime se napn smanjuje: = I. Ivri jednmerng napajanja 2 45 Ivri jednmerng napajanja 2 46 Š sm naučili? Ispitna pinja Ulga i nvne karakteristike sbiliatra (regulatra) napna. Skicirati el. šemu sbiliatra sa Zener didm i bjasniti kak se tvaruje sbiliacija (regulacija) napna. 1. Sbiliatr jednmerng napna (namena, princip rada, parametri i njihve idealne vrednti). 2. Faktr sbiliacije. 3. Sbiliatr sa Zenervm didm (šema, princip rada, jednmerni napn, faktr sbiliacije, ilana tprnt i dimeninisanje tprnika). 15. januar Ivri jednmerng napajanja Ivri jednmerng napajanja

13 ešenje 12.1: 4. Filtriranje usmereng napna Ptršač =100 priključen je prek usmerača sa Grecvim spjem na naimenični napn frekvencije 50H i amplitude 12. Ak je pad napna na didama d =0.8 drediti: a) vrednt C kapacitivng filtra priključeng paraleln ptršaču kja će bebediti dstupanje napna < 1; b) vrednt jednmerng napna na ptršaču; ešenje 12.2: 4. Filtriranje usmereng napna Za usmerač sa kapacitivnim filtrm i prethdng primera drediti: a) uga prvđenja dide i iskaati ga u % u dnu na peridu ulang signala (50H); b) srednju struju kr didu; c) maksimalnu struju kr didu; d) maksimalni inverni napn na didi; e) predlžiti tip dide kji se mže primeniti a vu namenu c) vrednt jednmerne struje kr ptršač; 2 a d m 2 d 121,6 ) m C 1,04mF 2 f C 2 f ' b m 2 d 10,4 ) m π ωc 2 fc 250H100 1,04mF 2 d - m 121,6 19,4 2 c) 08. Ijanuar mA Ivri jednmerng napajanja 49 a) b) c) ωδt Δt T 2Δ/ m ' 2Δ/ m 2 d 2 t I I π m' D 1 I 1 π 2Δ I I π m' Dmax 1 2 I 1 2π 2Δ 100 2Δ/ m ' Ivri jednmerng napajanja m 2 d 2Δ 2Δ/ m ' T 2 21/ 10,4 1005,9% 23,14 94mA7,16 673,4 ma m 2 d 2Δ 94mA15,331,53A 50 ešenje 12.2: 4. Filtriranje usmereng napna Za usmerač sa kapacitivnim filtrm i prethdng primera drediti: a) uga prvđenja dide i iskaati ga u % u dnu na peridu ulang signala (50H); b) srednju struju kr didu; c) maksimalnu struju kr didu; d) maksimalni inverni napn na didi; e) predlžiti tip dide kji se mže primeniti a vu namenu d) m 2 d ( m) 2 m 2 - d d max m d 11, e) Pd d ID 0,8 673,4 ma538,7 mw ideti: pd Silicn ectifier Dides na 1N4001 advljava jer je Peak recurrent reverse vlge () M =30 > 12 Frward current at T amb = 75 C I F(A) = 1A > 0,673A ecurrent peak frward Ivri current jednmerng napajanja I FM =10A > 1,53A 51