Izvori jednosmernog napona - Stabilizatori - regulatori napona (nastavak)

Transcript

1 Izvri jednmerng napna - Sabilizari - regulari napna (nasavak) Sadržaj Izvri jednmerng napajanja. Uvd. Usmerači napna. Jednran usmeravanje. Dvran usmeravanje.3 Umnžavažavači napna 4. Filriranje usmereng napna 4. Sabilizari regulari napna 4. Linearni sabilizari napna 4.. Sabilizari sa Zener didm 4.. Paralelni sabilizariari 4..3 edni sabilizari napna 4. Prekidački sabilizari napna 4.. Spušači napna 4.. Pdizači napna 43Inverri 4..3 Da se pdseim Sabilizari - regulari napna Da bi se d mrežng napna dbi jednmerni napn željene vredni, prebn je. smanjii njegvu vredn. usmerii ga (napravii jednmerni napn) 4. uklnii naizmeničnu kmpnenu ( ispeglai ) 4. sabilisai regulisai ga (učinii nezavisnim d prmena uslva rada pršača i/ili napna mreže) Napn na izlazu sabilizara ne reba da zavisi d prmena: - a) ulazng napna (napna na izlazu iz filra) - b) prni ipršača č ( (sruje krz pršač) šč) - c) emperaure I = I p Filer U Sabilizar U Pršač 3 4

2 Da se pdseim Sabilizari - regulari napna Da se pdseim Sabilizari - regulari napna Sabilizar je idealan ak je fakr sabilizacije=0 ij Sabilizar je dbar ak je fakr sabilizacije mali S=(Δ /Δ ) < 0.% Kvalie sabilizara dređuje eljiv izlazng napna na prmene: - b) pra pršača (napna na izlazu iz filra) 5 6 Da se pdseim Sabilizari - regulari napna Sabilizar je idealan ak je =0 Sabilizari - regulari napna ealizacija sabilizara napna Sabilizar je dbar ak je <0Ω I =I p I =I DD DD U nvi pje dva ipa realizacije sabilizara 4.. Linearni sabilizari - regulari napna 4.. Sa Zener didm 4.. Paralelni sabilizari - regulari napna Sabilizar ' Pršač = p = I Sabilizar a Pršač šač DD = IDD 4.. Prekidački sabilizari - regulari napna 4.. Spušači napna 4.. Pdizači napna 4..3 Inverri 7 8

3 Da se pdseim. Sabilizari - regulari napna sa Zener didm Karakerisike ik sabilizara sa Zener didm d -za S < 0.%, prebn je =0 3 r z X0kΩ znači daće zai =I P =0mA pad napna na bii reda veličine X00!!! Za lik reba da bude veći napn d. Ak se graniči vredn,, pvećaćeses! Kak dbii blji sabilizar? ar? Sadržaj Izvri jednmerng napajanja. Uvd. Usmerači napna. Jednran usmeravanje. Dvran usmeravanje.3 Umnžavažavači napna 4. Filriranje usmereng napna 4. Sabilizari regulari napna 4. Linearni sabilizari napna 4.. Sabilizari sa Zener didm 4.. Paralelni sabilizariari 4..3 edni sabilizari napna 4. Prekidački sabilizari napna 4.. Spušači napna 4.. Pdizači napna 43Inverri Paralelni sabilizari - regulari napna 4.. Paralelni sabilizari - regulari napna 4.. Paralelni sabilizari - regulari napna Inegrisani paralelni sabilizari - regulari napna = -I. I =I +I r +I. r Pras za Δ eži da izazve pras Δ ; p ; ada rase BE i približn za Δ T izaziva pras sruje krz ranzisr I, š dvdi d pvećanja I, a ime i d većeg pada napna na (I ), čime se napn smanjuje. ( = - I ) = BE Δ + Da bi se varila blja sabilizacija, prebn je ubrzai reagvanje na prmenu. Za dbru sabilizaciju napna prebn je uvesi ddanu negaivnu pvranu spregu.

4 4.. Paralelni sabilizari - regulari napna Z 4.. Paralelni sabilizari - regulari napna I Z Q je knrlišući elemen vezan paraleln sa pršačem. De izlazng napna vraća ć se prek razdelnika 3, 4. eferenni napn dbijen prek D. egulacija se piže knrlm sruje krz Q. 3 Prek Zener dide na inverujući ulaz dvdi se referenni napn. Svaka prmena izlazng napna preni se prek 3 i 4 na neinverujući ulaz peracing pjačavača. azlikm vih napna knrliše se BE ranzisra, a ime i sruja krz ranzisr I Paralelni sabilizari - regulari napna I 4.. Paralelni sabilizari - regulari napna Z + 3 Z 4 I Pras za Δ eži da izazve pras Δ ; ada rase + i za Δ 4 = + + Δ s ; 3 4 je redn vezan sa pršačem i na njemu se ublažavaju sve prmene napna Δ. služi da definiše sruju dide I D =( - z )/ Na peracinm pjačavaču predi se referenni napn z sa napnm iz razdelnika ( 4 )/( ). za rase napn na izlazu OpAmp, a ime i BE ; izaziva pras sruje krz ranzisr I, š dvdi d pvećanja I, a ime i d većeg pada napna na (I ), čime se napn smanjuje: = I. 5 6

5 Sadržaj Izvri jednmerng napajanja. Uvd. Usmerači napna. Jednran usmeravanje. Dvran usmeravanje.3 Umnžavažavači napna 4. Filriranje usmereng napna 4. Sabilizari regulari napna 4. Linearni sabilizari napna 4.. Sabilizari sa Zener didm 4.. Paralelni sabilizariari 4..3 edni sabilizari napna 4. Prekidački sabilizari napna 4.. Spušači napna 4.. Pdizači napna 43Inverri = - CE. BE = z - I z =( - z )/ edni ranzisr krisi se ka izvr knsanne sruje; radi u knfiguraciji iji sa zajedničkm bazm, ak da mu je izlazna prn mala. Sve varijacije napna, kmpenzuju se prek CE, pri knsannj sruji baze. 8 =- CE. BE = z - I =I +I r +I. = -U CE. BE = z - Pras za Δ eži da izazve pras ; usled rasa rase I z, a I B i I C aju knsanne, ak da se sprečava prmena. Uklik pji ežnja da se pveća usled prmena u klu pršača (dk se ne menja) izaziva i smanjenje napna BE, š dvdi d pada I, čime se napn smanjuje. 9 0

6 S = r + z I B I z Znajući da je I B <<I z rz B z + + r + r B rz z + = z BE sabilizara sa zener didm, B z BE Iak je izraz za S isi ka kd mže da bude mng veće, r z jer I z knrliše sam baznu ; sruju, ak da se varuje mng manji fakr sabilni z Mdel za naizmenični signal Δ = ΔI i B ΔI = h + rz h + rz h Δ = (h + )ib = (h + )( h Δ = ΔI h h + ib i B ) ΔI i B Δ BE Karakerisike redng sabilizara mgu da se pbljšaju ak se ubrza reagvanje redng ranzisra BE S T rz z + BE z = T T T BE = A B B + BE A = B =

7 Prakična realizacija u diskrenj ehnici BE BE = z + + ( + ) BE z z Prmene za Δ pjačavaju se ranzisrm T i prene na Δ BE ; + = 5 BE Pras izazvaće pras B, dnn BE ; ada rase I C i smanjuje se C, C C ak da se smanjuje napn BE, š dvdi d pada I c, a ime i I p, čime se napn smanjuje. j 6 S h E 3 S T h E + BE z + T T BE Dmaći 3.: Za kl redng sabilizara prikazang na slici dredii: a) Izlazni napn OS b) Fakr sabilizacije c) Izlaznu prn iz Pzna je: =00Ω; P = 50Ω; O = 0. Parameri dide su: Z = 6,8 ; r Z = 0Ω. Parameri ranzisra su: BE = 0,7; h E = kω;h E = 0;h E = β = 00 ; h E = 0.. Z, r Z 7 8

8 Dmaći 3.: Za kl redng sabilizara prikazang na slici dredii: a) Izlazni napn OS b) Fakr sabilizacije c) Izlaznu prn iz Pzna je: = = 4kΩ; P = Ω; = 0kΩ, O = 40. Parameri dide su: Z = 0 ; r Z = 0Ω. Parameri ranzisra su: BE = 07;h 0,7; E = kω; h E = 0;h E = β = 00 ; h E = 0.. Inegrisani redni sabilizari - regulari napna eferenni napn Knrlišući elemen Deekr greške Kl za uzrkvanje U Z, r Z 9 30 Inegrisani redni sabilizari - regulari napna Knrlišući elemen + Z 3 I + 3 Z (izvesi izraz) Q je knrlišući elemen vezan redn sa pršačem. De izlazng napna vraća se prek razdelnika,, 3. eferenni napn dbijen prek D. egulacija se piže knrlm sruje krz Q. 3 Prek Zener dide, na neinverujući ulaz dvdi se referenni napn: z Svaka prmena izlazng napna preni se na inverujući ulaz peracing pjačavača - = 3 /( + 3 ). azlikm vih napna knrliše se BE ranzisra { B =A( z - - )}, a ime i sruja krz ranzisr I. 3

9 + 3 Z služi da definiše sruju dide I D =( - z )/ Na peracinm pjačavaču predi se referenni napn z sa napnm iz razdelnika: 3 = + 3 za pada napn na izlazu OpAmp, a nda se smanjuje BE ; š dvdi d smanjenja I P, čime se napn smanjuje: = P I P. Pras za Δ eži da izazve pras Δ ; ada rase - i za 3 Δ = Δ s + izaziva smanjenje sruje krz ranzisr I, ; I P I C Zši Zašia d dkrakg spja Tranzisr Q pčinje da vdi ek kada je pad napna na 4 dvljn veliki. Kada prvede Q, preče I C i smanjuje se I B, a ada se Maksimalna vredn smanjuje i sruja I C, sruje pršača a ime i sruja graničena je na pršača I p I P(max) = 0.7/ 4 Elekrična šema inegrisang redng sabilizara NIC 7800C Deekr greške eferenni napn Knrlišući elemen Srujna zašia Kl za uzrkvanje 35 36

10 Karakerisike ik inegrisanih i ih sabilizara Karakerisike ik inegrisanih i ih sabilizara Jednavna upreba Pakuju se u sandardnim kućišima TO-3 3(0W) Pakuju se u sandardnim kućišima TO-0 (5 W) Karakerisike ik inegrisanih i ih sabilizara Karakerisike ik inegrisanih i ih sabilizara Pakuju se u sandardnim kućišima TO-9 ( W) TO 63 (S) serije 78/79XX sabilizara prave se bičn za izlazne napne d 5, 6, 8,, 5, 8, ili 4 Maksimalna sruja 0,A; A; A; 3A Ugrađena zašia d pregrevanja Pad napna na sabilizaru d 3 (prave se i za manje napne LDO Lw DrpOu < ) hp:// hp://malaysia.rs-nline.cm/web/generaldisplay.hml?id=cenre/eem_echref_semipack 39 40

11 Karakerisike ik inegrisanih i ih sabilizara Karakerisike ik inegrisanih i ih sabilizara TO-3 TO ealizacija simeričng napajanja uz pmć inegrisanih sabilizara C i C su pcini kndenzari. C služi da neurališe parazine indukivni C smanjuje šum (filrira)

12 Pvećanje sruje pršača Pvećanje sruje pršača ex = 0.7 /Imax U režimu malih sruja krz pršač, Q ex je zakčen Pvećanje sruje pršača Zašia d krakg spja Q ex pčinje da vdi kada je ex > 0.7. vredn ex bira se ak da je I ex = I max 0. A (najveća sruja krz IC). Q lim služi za zašiu d krakg spja. Disipacija na Q ex je P = ( - )I ex

13 Zašia d krakg spja Zašia d krakg spja Q lim pčinje da vdi pri lim > Cilj je da Q lim pčne da vdi ek kada sruja krz Q ex premaši maksimalnu dzvljenu vredn. Tada se sruja krz Q ex smanjuje i usmerava 0. krz januar 0. sabilizar. Prf. dr Predrag Pekvić 50 Zašia d krakg spja Zašia d krakg spja Sabilizar ima inernu zašiu d pregrevanja Maksimalni CElim <

14 Zašia d krakg spja Zašia d krakg spja Pvećanje izlazng napna na pršaču se bira ak da je 0. ref/i Q Q,, gde je I Q mirna sruja sabilizara (neperećeng). mže da bude i veći d nminalng napna sabilizara ref. = ref dnn + ( ref + I ref = ref + I Q Q ) 55 Sabilizari - regulari napna prmenljivg napna Mguće je realizvai sabilizar prmenljivg napna ak se zameni pencimerm. Međuim: Minialni izlazni napn je ref (a ne 0 ). I Q je relaivn velik. Disipacija na mže da bude velika ak da zaheva glmazan pencimear. Pji više ipva IC sabilizara namenjenih za prmenljive napne n.p.r. LM37 (za pziivne) ili LM 337 (za negaivne napne). 56

15 IN OUT ADJ ref U U ref Između OUT i ADJ pinva pji referenni napn d ref =.5 (na =00-40Ω) Izbrm mguća regulacija u psegu.5-30 ref = ref + + Iadj I adj =50μA ref Kndenzar C smanjuje j šumve (0μF) μ D i D šie kl d prenapna u primenama sa većim srujama i napnima 59 60

16 Sadržaj Izvri jednmerng napajanja 4. Prekidački sabilizari - regulari napna. Uvd. Usmerači napna. Jednran usmeravanje. Dvran usmeravanje.3 Umnžavažavači napna 4. Filriranje usmereng napna 4. Sabilizari regulari napna 4. Linearni sabilizari napna 4.. Sabilizari sa Zener didm 4.. Paralelni sabilizariari 4..3 edni sabilizari napna 4. Prekidački sabilizari napna 4.. Spušači napna 4.. Pdizači napna 43Inverri 4..3 eferenni napn Prekidački ranzisr impulsn širinski mdular LC filar P Pršač šč Deekr greške Knrlišući elemen (ranzisr) radi u prekidačkm režimu ak da je disipacija na njemu mala Kada je ranzisr zakčen I C =0A, a kada vdi, nda radi u zasićenju sa CE = CES 0.). 6 6 Predni 4.. Prekidački sabilizari - regulari napna Nedaci 4.. Prekidački sabilizari - regulari napna Bar dva pua efikasniji d linearnih, sepen iskrišćenja 70%-90%. Idealni su za primene u kjima se raže velike sruje (zbg male disipacije). Znan su slženiji. Une F šum. Prblemi sa EMC Izlazni napn mže bii i veći d ulazng Zagađuju mrežni napn harmnicima Mgu da inveruju ulazni napn ( =-k ) ealizacija ne zaheva glmazne kmpnene

17 4.. Prekidački sabilizari - regulari napna 4.. Prekidački sabilizari - regulari napna 4Spušači 4.. napna Prekidački ranzisr LC filar P Pršač šč eferenni napn impulsn širinski mdular Deekr greške Mgu da se realizuju ka spušači napna < (Sep-Dwn) pdizači napna > (Sep-Up, b) inverri napna =- (Inverer, fly-back; pdizači/spušači) 65 Operacini pjačavač radi ka kmparar. eferenni napn bezbeđuje D z. azdelnik i 3 definiše izlazni napn u dnu na z Spušači napna 4.. Spušači napna služi da plariše D z. LiCčine filar. Kada je 3 < z, izlaz OP je u pziivnm zasićenju (+ CC ) i ranzisr vdi, a D zakčena. D sprečava da napn na emiru bude E <

18 4.. Spušači napna 4.. Spušač napna Kada je 3 > z, izlaz OP je u negaivnm zasićenju (- CC ) iranzisrjezakčen zakčen, kndenzar se prazni. Kada D prvede, krz kalem se dpunjuje C. Napn na emiru biće E = CES kada ranzisr radi u zasićenju ili D =0, kada ranzisr ne vdi Spušač napna 4.. Spušač napna Sruja krz kalem linearn rase sa napnm dk Q vdi: ( i d ) L ( ) = L L Sruja krz kalem nasavlja da eče i kada ranzisr presane da vdi, jer D prvede i dpunjuje C. 7 Napn na izlazu nalazi se u granicama ref ±v u 7

19 4.. Spušač napna 4.. Spušač napna Spušač napna 4.. Spušač napna 75 76

20 4.. Spušač napna 4.. Spušač napna T = T n < Sadržaj Izvri jednmerng napajanja. Uvd. Usmerači napna. Jednran usmeravanje. Dvran usmeravanje.3 Umnžavažavači napna 4. Filriranje usmereng napna 4. Sabilizari regulari napna 4. Linearni sabilizari napna 4.. Sabilizari sa Zener didm 4.. Paralelni sabilizariari 4..3 edni sabilizari napna 4. Prekidački sabilizari napna 4.. Spušači napna 4.. Pdizači napna 43Inverri Prekidački sabilizari - regulari napna 4Pdizači 4.. napna + L - + Napn na izlazu veći je d ulazng napna za L. Osnvna razlika dni se na funkciju Q il L. 80

21 4.. Pdizači napna + + L Pdizači napna + L - L Kada Q vdi (u zasićenju) => D je zakčena. Kada je Q zakčen => D vdi, v L L di L ( = L i L = ( CEs ) d = d L n T L CEs ) 8 energija se iz L preni u C. Napn na C veći je za L d ulazng napna. 8 Napn na C: 4.. Pdizači napna - L + = T > n Sadržaj Izvri jednmerng napajanja. Uvd. Usmerači napna. Jednran usmeravanje. Dvran usmeravanje.3 Umnžavažavači napna 4. Filriranje usmereng napna 4. Sabilizari regulari napna 4. Linearni sabilizari napna 4.. Sabilizari sa Zener didm 4.. Paralelni sabilizariari 4..3 edni sabilizari napna 4. Prekidački sabilizari napna 4.. Spušači napna 4.. Pdizači napna 43Inverri

22 4. Prekidački sabilizari - regulari napna 43Inverri 4..3 napna Inverri napna Izlazni napn ima supran plarie d ulazng Kada Q vdi, D je inverzn plarisana napn na kalemu jednak je ulaznm napnu (umanjenm za CES ), napn na C zadržava vredn (spr se prazni krz L ) Inverri napna 4..3 Inverri napna Kada je Q zakčen, napn na L menja plarie, D vdi, C se prek r d puni na L =- Zavisn d dna vremena uključivanja ranzisra napn na izlazu mže bii (p apslunj vredni) manji, ( n /T)<0.5 n T veći, ( n /T)>0.5 ili = n jednak ulaznm napnu, ( /T)=0.5 T n ) 87 88

23 Inegrisani sabilizari - regulari napna napna Zaključak Zaključak Inegrisani sabilizari - regulari napna napna Sabilizari - regulari napna napna Obezbeđuju knsanni DC napn na izlazu, nezavisn d prmena napna na ulazu i sruje krz pršač. Osnvni ipvi sabilizara su linearni i prekidački Linearni se realizuju ka redni i paralelni Prekidački mgu bii spušači, pdizači ili inverri napna Prekidački sabilizari - regulari napna znan su efikasniji d linearnih i pgdni za primene kje zahevaju veće sruje Prekidački i linearni sabilizari-regulari napna realizuju se u inegrisanj ehnici Pje inegrisani sabilizari regulari napna za fiksne i prmenljive pziivne ili negaivne napne Mgućni inegrisanih sabilizara mgu da se pršire ubacivanjem spljašnjih ranzisra Prevarači jednmerng u jednmerni napn (DC DC cnverer) mgu se realizvai na isim principima ka prekidački sabilizari - regulari napna. Alernaivn rešenje iše vj emi na kursu Energeska elekrnika Ša sm naučili? Upredii karakerisike linearnih i prekidačkih sabilizara (regulara) napna. Skicirai el. šemu sabilizara sa rednim ranzisrm i bjasnii kak se varuje sabilizacija (regulacija) napna.. Skicirai nvnu n el. šemu sabilizara ara (regulara) napna realizvang sa inegrisanim sabilizarm 78XX Osnvna blk šema i klasifikacija prekidačkih sabilizara (regulara) napna januar 0. Iyvri jednmerng napajanja 9 9

24 Ispina pianja. Princip rada paralelng sabilizara (regulara) napna.. Princip rada i fakr sabilizacije redng sabilizara (regulara) napna. 3. Blk šema i princip rada inegrisang redng sabilizara (regulara) napna. 4. Princip pvećanja sruje pršača kd inegrisang sabilizara (regulara) napna. 5. Princip zašie inegrisnih sabilizara (regulara) napna d krakg spja. 6. Elekrična šema realizacije simeričng napajanja na nvu inegrisanih sabilizara (regulara) napna 78XX i 79XX. 7. Princip rada prekidačkih sabilizara/regulara spušača napna. 8. Princip rada prekidačkih sabilizara/regulara pdizača napna. 9. Princip rada prekidačkih sabilizara/regulara inverra napna. Sledi: -Šumvi -ekapiulacija (pianja/dgvri) 0. januar 0. Iyvri jednmerng napajanja ešenje.: 4. Filriranje usmereng napna Pršač =00Ω priključen je prek usmeračasagrecvimspjemnasa spjem naizmenični napn frekvencije 50Hz i ampliude. Ak je pad napna na didama d =0.8dredii: a) vredn C kapaciivng filra priključeng paraleln pršaču kja će bezbedii dsupanje napna Δ< ; b) vredn jednmerng napna na pršaču; ešenje.: 4. Filriranje usmereng napna Za usmerač sa kapaciivnim filrm iz prehdng primera dredii: a) uga prvđenja dide i iskazai ga u % u dnu na peridu ulazng signala (50Hz); b) srednju sruju krz didu; c) maksimalnu sruju krz didu; d) maksimalni inverzni napn na didi; e) predlžii ip dide kji se mže primenii za vu namenu c) vredn jednmerne sruje krz pršač; a d m d,6 ) Δ = m C= = =,04mF f C f Δ ' ( ) 04 b m d 0,4 ) = m = = = π ωc f C 50Hz 00Ω,04 mf Δ = ( d )- m =,6 = 9, 4 c) 0. Ijanuar = 0. = 94mA Izvri jednmerng napajanja 95 Δ/ m ' a) ωδ Δ/ m ' Δ = = ω Δ = T Δ/ ( ) Δ/ m ' T π m d / 0,4 00= 00= 5,9% π 3,4 ( ) b) I I π m' I π d D + = = 94mA 7,6= 673, 4mA Δ + m Δ c) ( ) I I π m' I π d Dmax + = = 94mA 5,33=, 53A Δ + m Δ 0. januar 0. Izvri jednmerng napajanja 96

25 ešenje.: 4. Filriranje usmereng napna Za usmerač sa kapaciivnim filrm iz prehdng primera dredii: a) uga prvđenja dide i iskazai ga u % u dnu na peridu ulazng signala (50Hz); b) srednju sruju krz didu; c) maksimalnu sruju krz didu; d) maksimalni inverzni napn na didi; e) predlžii ip dide kji se mže primenii za vu namenu d) m d ( m) m - d d max = = = m d =, > e) Pd = d ID = 0,8 673,4 ma= 538, 7mW idei: pd Silicn ecifier Dides na hp:// N400 zadvljava jer je Peak recurren reverse vlage () M =30 > Frward curren a T amb = 75 C I F(A) = A > 0,673A ecurren 0. januar 0. peak frward Izvri curren jednmerng napajanja I FM =0A >,53A 97 ešenje.3: 4.. Sabilizari - regulari napna sa Zener didm Odredii i C u sabilizaru sa slike ak da jednmerni napn na pršaču pmin = 00Ω bude 5, a Δ Cmax =0.5. Uprebii zener didu N53B iz Tabele. Usvjii da je efekivna vredn napna na izlazu ransfrmara x i da je na didama N448 pad napna D =0,7 kada vde. Z0 = IZ0 = 0mA rz = 7Ω@ IZ0 = 0mA ΔZ = Z0 = 5, 5 = 0, Δ 0, ΔI = Z Z = = 5,88 6mA rz 7 Ω IZ min= IZ0 ΔI Z = 0 6 = 4mA 5 I = pmax = = 5 ma pmin 00Ω ( ) Δ = min C = m D IZ min+ I pmax IZ min+ I pmax ( = 0,7) 0,5 5 0,77 = = 76Ω 80Ω 4 ma + 5 ma 39 ma 0. januar 0. Izvri jednmerng napajanja Dvranusmeravanj e: m D ΔC max = fc m D C = f Δ N53B 0,7 6,7 C = = =,8mF, mf ,5 380 p 98