Upload
others
View
0
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Regulatori napona 1 od 2
1
11
Ukupan skor u januaru može biti 120% PRE ISPITA
Savet: Učite, konstantno po malo,MNOGO JE LAKŠE da POLOŽITE prekoKOLOKVIJUMA!
Osnovi elektronikePredispitne obaveze: U JANUARU OSTALO
Redovno pohađanje nastave (predavanja+vežbe. 10% 10%Odbranjene laboratorijske vežbe 10% 10%Kolokvijum I (Kasno za kajanje) 50% 20%Kolokvijum II (21.01.2019.) 50% 20%
------------------------------120% 60%
10. januar 2019.2
10. januar 2019. 2
Ko nije izašao na I kolokvijum, a ide na lab i predavanja od 120, ima 70% (još nije kasno);ako ne ide na predavanja ima 60% (nije kasno);
ali, ako na drugom kolokvijumu ima < 80% imaće<50% (e, tada je kasno)
Osnovi elektronikePredispitne obaveze: U JANUARU OSTALO
Redovno pohađanje nastave (predavanja+vežbe. 10% 10%Odbranjene laboratorijske vežbe 10% 10%Kolokvijum I (Kasno za kajanje) 50% 20%Kolokvijum II (21.01.2019.) 50% 20%
------------------------------120% 60%
310. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja
II Kolokvijum
SUBOTA 21. 01. 2019.
4
Osnovi elektronike
10. januar 2019. 4Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/
5mV
600W
8W
Šta nedostaje da bi pojačavač radio?
Regulatori napona 1 od 2
2
5
Osnovi elektronike
10. januar 2019. 5Uvod http://leda.elfak.ni.ac.rs/
Izvor jednosmernog napona za polarizaciju
Kako se realizuje?
6
Izvori jednosmernog napona(nastavak)- Stabilizatori - regulatori napona
2. deo - redni regulatori
710. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja
Da bi se od mrežnog napona dobio jednosmerni, željene vrednosti, potrebno je
1. smanjiti njegovu vrednost2. usmeriti ga (napraviti jednosmerni napon)
3. ukloniti naizmeničnu komponentu (“ispeglati”)
4. stabilisati ga (učiniti nezavisnim od promena uslova rada potrošača i/ili napona mreže)
Izvori jednosmernog napajanja
1. Uvod
8
Sadržaj
Izvori jednosmernog napajanja
1. Uvod2. Usmerači napona
2.1 Jednostrano usmeravanje2.2 Dvostrano usmeravanje2.3 Umnožavažavači napona
4. Filtriranje usmerenog napona4. Stabilizatori – regulatori napona
4.1 Linearni stabilizatori napona4.1.1 Stabilizatori sa Zener diodom4.1.2 Redni stabilizatori napona4.1.3 Paralelni stabilizatori
4.2 Prekidački stabilizatori napona4.2.1 Spuštači napona4.2.2 Podizači napona4.2.3 Invertori
Regulatori napona 1 od 2
3
910. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
4.1.2 Redni stabilizatori - regulatori napona
Vos=Vo-VCE.
VBE=Vz-Vos
IR=(Vo-Vz)/R
Redni tranzistor koristi se kao izvor konstantne struje; radi u konfiguraciji sa zajedničkom bazom:ulaz pojačavača (emitor) je na izlazu stabilizatora, tako da je izlazna otpornost stabilizatora mala. Sve varijacije napona Vo, kompenzuju se preko VCE, pri konstantnoj struji baze.
1010. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
Vos=Vo-VCE.
VBE=Vz-Vos
Io=IR+IC
Porast Vo za DVo teži da izazove porast Vos;
usled rasta Vo raste Iz, a IB i IC ostaju konstantne, tako da se sprečava promena Vos.
4.1.2 Redni stabilizatori - regulatori napona
Io=Iz+IB +IC=Iz+IE =Iz+Ios
1110. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
Vos=Vo-UCE.
VBE=Vz-Vos
čime se napon Vos smanjuje.
Ukoliko postoji težnja da se Vos poveća usled promena u kolu potrošača (dok se Vo ne menja)
to izaziva i smanjenje napona VBE,
što dovodi do pada Ios,
4.1.2 Redni stabilizatori - regulatori napona
1210. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
4.1.2 Redni stabilizatori - regulatori napona
BEBos
oz
zB
oz
zz
zB
VVV
VR
rVV
VrR
rV
rR
RV
BEoz
zos R
rVVVV
Iako je izraz za S isti kao kod stabilizatora sa zener diodom, Rmože da bude mnogo veće, jer Iz
kontroliše samo baznu struju, tako da se ostvaruje mnogo manji faktor stabilizacije
Znajući da je IB<<Iz
Iz
IB
;o
os
R
r
V
VS z
Regulatori napona 1 od 2
4
1310. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
4.1.2 Redni stabilizatori - regulatori napona
121
11
h
h
ΔI
ΔVR
OS
OSo
os
oso ΔI
ΔVR
DVos
DIos
Model za naizmenični signal
iB
iB
11111111 h
V
h
v
rh
v
R||rh
vi OSos
z
os
z
osb
D
)h
ΔV)((h)i(hiΔI OS
BosOS11
2121 11
1410. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
4.1.2 Redni stabilizatori - regulatori napona
BEoz
ZOS VVR
rVV
T
V
T
V
T
VS BEZOS
T
Vos
VBE
1510. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
4.1.2 Redni stabilizatori - regulatori napona
1610. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
4.1.2 Redni stabilizatori - regulatori napona
Regulatori napona 1 od 2
5
1710. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
4.1.2 Redni stabilizatori - regulatori napona
1810. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
4.1.2 Redni stabilizatori - regulatori napona
Karakteristike rednog stabilizatora mogu da se poboljšaju ako se “ubrza” reagovanje rednog tranzistora
osB VRR
RAV
21
2
VB
osVRR
RAVVV
1
21
2osBBE
VBE
1910. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
4.1.2 Redni stabilizatori - regulatori napona
Praktična realizacija u diskretnoj tehnici
Promene za DVos
pojačavaju se tranzistorom T2 i prenose na DVBE1;
zBE2 VVRR
RV os
21
2
2
1
2
1 11R
RV
R
RVVV zzBE2os
VBE1
Za one koji žele da nauče više
2010. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
4.1.2 Redni stabilizatori - regulatori napona
čime se napon Vos smanjuje.
Porast Vos izazvaće porast VB2, odnosno VBE2;
tako da se smanjuje napon VBE1,
tada raste IC2 i smanjuje se VC2 ,
što dovodi do pada Ic1 , a time i Ip,
VBE1
Za one koji žele da nauče više
Regulatori napona 1 od 2
6
2110. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
4.1.2 Redni stabilizatori - regulatori napona
321
1
Rh
RS
E
21
21Eh
RRo
2
12 1R
R
T
V
T
VS zBE
T
VBE1
Za one koji žele da nauče više
2210. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
4.1.2 Redni stabilizatori - regulatori napona
VosVo
VZ, rZ
Domaći 13.1:
Za kolo rednog stabilizatora prikazanog na slici odrediti:a) Izlazni napon VOS
b) Faktor stabilizacijec) Izlaznu otpornost Riz
Poznato je: R =200Ω; RP = 50Ω; VO = 10V. Parametri diode su: VZ
= 6,8V ; rZ = 10Ω. Parametri tranzistora su: VBE = 0,7V; h11E = 1kΩ; h12E = 0 ; h21E = β = 100 ; h22E = 0..
2310. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
4.1.2 Redni stabilizatori - regulatori napona
VosVo
VZ, rZ
Domaći 13.2:
Za kolo rednog stabilizatora prikazanog na slici odrediti:a) Izlazni napon VOS
b) Faktor stabilizacijec) Izlaznu otpornost Riz
Poznato je: R1 = R2 = 4kΩ; RP = 2Ω; R = 10kΩ , VO = 40V. Parametri diode su: VZ = 10V ; rZ = 0Ω. Parametri tranzistora su: VBE = 0,7V; h11E = 1kΩ; h12E = 0 ; h12E = β = 100 ; h22E = 0..
Za one koji žele da nauče više
2410. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
Integrisani redni stabilizatori - regulatori naponaStrukturna blok šema
Kontrolišućielement
Referentninapon
Detektorgreške
Kolo zauzorkovanje
Uos
4.1.2 Redni stabilizatori - regulatori napona
VosVo
Regulatori napona 1 od 2
7
2510. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
Integrisani redni stabilizatori - regulatori naponaOsnovna šema
4.1.2 Redni stabilizatori - regulatori napona
V
R
RV
3
21os
VosVo Kontrolišući element
(izvesti izraz)
Zos VR
RV
3
21
2610. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
Integrisani redni stabilizatori - regulatori napona4.1.2 Redni stabilizatori - regulatori napona
• Q1 je kontrolišući element vezan redno sa potrošačem.
• Deo izlaznog napona vraća se preko razdelnika R2, R3.
• Referentni napon dobijen preko D1.
• Regulacija se postiže kontrolom struje kroz Q1.
VosVo Kontrolišući elementOsnovna šema
2710. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
Preko Zener diode, na neinvertujući ulaz dovodi se referentni napon: Vz
Svaka promena izlaznog napona Vos prenosi se na invertujući ulaz operacionog pojačavača V-=R3Vos/(R2+R3).
Razlikom ovih napona kontroliše se VBE tranzistora {VB=A(Vz-V-)}, a time i struja kroz tranzistor It.
VosVo
It4.1.2 Redni stabilizatori - regulatori napona
Osnovna šema
Zos VR
RV
3
21
2810. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
4.1.2 Redni stabilizatori - regulatori napona
• R1 služi da definiše struju diode ID=(Vo-Vz)/R1
• Na operacionom pojačavaču poredi se referentni napon Vz
sa naponom iz razdelnika:
osVRR
RV
32
3
Zos VR
RV
3
21
Osnovna šema
Regulatori napona 1 od 2
8
2910. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
4.1.2 Redni stabilizatori - regulatori napona
Porast Vo za DVo teži da izazove porast DVos;
zato opada napon na izlazu OpAmp,
što dovodi do smanjenja IP,
čime se napon Vos smanjuje: Vos = RPIP.
to izaziva smanjenje struje kroz tranzistor It,
tada raste V- i to za
sΔVRR
RV oΔ
32
3
;
a onda se smanjuje VBE;
Princip rada
3010. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
4.1.2 Integrisani redni stabilizatori - regulatori napona
3110. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
4.1.2 Redni stabilizatori - regulatori napona
Integrisani v.s. diskretni regulatori
3210. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
Maksimalna vrednost struje potrošača ograničena je na
IP(max) = 0.7V/R4
Zaštita od kratkog spoja
4.1.2 Redni stabilizatori - regulatori napona
IP
Tranzistor Q2 počinjeda vodi tek kada jepad napona na R4dovoljno veliki.
Kada provede Q2,proteče IC2 i smanjujese IB1, a tada sesmanjuje i struja IC1,
a time i strujapotrošača Ip
VosVo
IC2
Regulatori napona 1 od 2
9
3310. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
Električna šema integrisanog rednog stabilizatora
NIC 7800C
4.1.2 Redni stabilizatori - regulatori napona
Kontrolišućielement
Referentninapon
Detektor greške
Kolo zauzorkovanje
Strujna zaštita
3410. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
• Jednostavna upotreba• Pakuju se u standardnim kućištima• TO-3 (20 W)
4.1.2 Redni stabilizatori - regulatori napona
Karakteristike integrisanih stabilizatora
3510. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
• Pakuju se u standardnim kućištima• TO-220 (15 W)
4.1.2 Redni stabilizatori - regulatori napona
Karakteristike integrisanih stabilizatora
3610. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
• Pakuju se u standardnim kućištima• TO-92 (1 W)
• TO 263 (S)
4.1.2 Redni stabilizatori - regulatori napona
Karakteristike integrisanih stabilizatora
http://malaysia.rs-online.com/web/generalDisplay.html?id=centre/eem_techref_semipack
Regulatori napona 1 od 2
10
3710. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
• serije 78/79XX stabilizatora prave se obično za izlazne napone od 5, 6, 8, 12, 15, 18, ili 24 V
• Maksimalna struja 0,1A; 1A; 2A; 3A• Ugrađena zaštita od pregrevanja• Pad napona na stabilizatoru od 3V (prave se i za
manje napone – LDO Low DropOut < 1V)
• http://www.analog.com/en/power-management/linear-regulators/products/index.html?gclid=CK_GsZ7or6YCFQY03wod4SIDnw
4.1.2 Redni stabilizatori - regulatori napona
Karakteristike integrisanih stabilizatora
3810. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
4.1.2 Redni stabilizatori - regulatori napona
Karakteristike integrisanih stabilizatora
TO-3
3910. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
4.1.2 Redni stabilizatori - regulatori napona
Karakteristike integrisanih stabilizatora
TO-3
4010. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
• C1 i C2 su opcioni kondenzatori.
• C1 služi da neutrališe parazitne induktivnosti
• C2 smanjuje šum (filtrira).
4.1.2 Redni stabilizatori - regulatori napona
Regulatori napona 1 od 2
11
4110. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
4.1.2 Redni stabilizatori - regulatori napona
Realizacija simetričnog napajanja uz pomoć integrisanih stabilizatora
+Vos
-Vos
4210. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
Rext = 0.7 V/Imax
Povećanje struje potrošača
4.1.2 Redni stabilizatori - regulatori napona
Vos
Vo
4310. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
• U režimu malih struja kroz potrošač, Qext je zakočen
Povećanje struje potrošača
4.1.2 Redni stabilizatori - regulatori napona
Vos
Vo
4410. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
Povećanje struje potrošača
4.1.2 Redni stabilizatori - regulatori napona
• Qext počinje da vodi kada je VRext > 0.7 V.
• vrednost Rext bira se tako da je IRext = Imax 0.1 A(najveća struja kroz IC).
• Disipacija na Qext je P = (Vo - Vos)Iext.
Vos
Vo
Regulatori napona 1 od 2
12
4510. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
4.1.2 Redni stabilizatori - regulatori napona
Zaštita od kratkog spoja
• Qlim služi za zaštitu od kratkog spoja.
Vos
Vo
4610. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
4.1.2 Redni stabilizatori - regulatori napona
Zaštita od kratkog spoja
• Qlim počinje da vodi pri ‚VRlim > 0.7 V.
Vos
Vo
4710. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
• Cilj je da Qlim počne da vodi tek kada struja kroz Qext premaši maksimalnu dozvoljenu vrednost.
• Tada se struja kroz Qext smanjuje i usmerava kroz stabilizator.
4.1.2 Redni stabilizatori - regulatori napona
Zaštita od kratkog spoja
Vos
Vo
4810. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
• Stabilizator ima internu zaštitu od pregorevanja
• Maksimalni VCElim < 1.4 V.
4.1.2 Redni stabilizatori - regulatori napona
Zaštita od kratkog spoja
Vos
Vo
Regulatori napona 1 od 2
13
4910. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
4.1.2 Redni stabilizatori - regulatori napona
Zaštita od kratkog spoja
Vos
Vo
5010. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
4.1.2 Redni stabilizatori - regulatori napona
Zaštita od kratkog spoja
Vos
Vo
5110. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
4.1.2 Redni stabilizatori - regulatori napona
Zaštita od kratkog spoja
Vos
Vo
5210. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
• R1 se bira tako da jeR1 0.1 Vref/IQ, gde jeIQ mirna strujastabilizatora (neopterećenog).
2Q1
refrefos RI
R
VVV
1Qref
refos12 RI
)(RR
V
VV
odnosno
4.1.2 Redni stabilizatori - regulatori napona
Povećanje izlaznog napona na potrošaču
• Vos može da bude i veći od nominalnog napona stabilizatora Vref.
VosVo
Regulatori napona 1 od 2
14
5310. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
• Moguće je realizovati stabilizator promenljivog napona ako se R2 zameni potenciometrom. Međutim:
– Minialni izlazni napon je Vref (a ne 0 V).
– IQ je relativno veliko.
– Disipacija na R2 može da bude velika tako da zahteva glomazan potenciometar.
• Postoji više tipova IC stabilizatora namenjenih za promenljive napone n.p.r. LM317 (za pozitivne) ili LM 337 (za negativne napone).
4.1.2 Redni stabilizatori - regulatori napona
Stabilizatori - regulatori napona promenljivog napona
Za one koji žele da nauče više
5410. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
4.1.2 Redni stabilizatori - regulatori napona
Između OUT i ADJ pinova postoji referentni napon od Vref=1.25V (na R1=100-240W)
OUTIN
ADJUosUo
Vref VosVo
Za one koji žele da nauče više
5510. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
4.1.2 Redni stabilizatori - regulatori napona
Izborom R2 moguća regulacija u opsegu 1.25V-30V
2adj1
refrefos RI
R
VVV
Iadj=50mA
Vref VosVo
Za one koji žele da nauče više
5610. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
4.1.2 Redni stabilizatori - regulatori napona
Kondenzator C2 smanjuje šumove (10mF)
Vref VosVo
Za one koji žele da nauče više
Regulatori napona 1 od 2
15
5710. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
4.1.2 Redni stabilizatori - regulatori napona
D1 i D2 štite kolo od prenapona u primenama sa većim strujama i naponima
Za one koji žele da nauče više
58
Sadržaj
Izvori jednosmernog napajanja
1. Uvod2. Usmerači napona
2.1 Jednostrano usmeravanje2.2 Dvostrano usmeravanje2.3 Umnožavažavači napona
4. Filtriranje usmerenog napona4. Stabilizatori – regulatori napona
4.1 Linearni stabilizatori napona4.1.1 Stabilizatori sa Zener diodom4.1.2 Redni stabilizatori napona4.1.3 Paralelni stabilizatori
4.2 Prekidački stabilizatori napona4.2.1 Spuštači napona4.2.2 Podizači napona4.2.3 Invertori
5910. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
4.1.3 Paralelni stabilizatori - regulatori napona
4.1.3 Paralelni stabilizatori - regulatori napona
Vos=Vo-RIo.
Io=Iz+IC +Ios.
Porast Vo za DVo izaziva
porast struje kroz Zener diodu Iz=IB, što dovodi do povećanja Ic=bIB, a time i I0,
čime se napon Vos smanjuje. (Vos = Vo -R Io)
Što izaziva veći pad napona na R: (RIo),
6010. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
4.1.3 Paralelni stabilizatori - regulatori napona4.1.3 Paralelni stabilizatori - regulatori napona
Regulatori napona 1 od 2
16
6110. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
4.1.3 Paralelni stabilizatori - regulatori napona
4.1.3 Paralelni stabilizatori - regulatori napona
6210. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
Da bi se ostvarila bolja stabilizacija, potrebno je “ubrzati” reagovanje na promenu Vos.
Za dobru stabilizaciju napona potrebno je uvesti dodatnu negativnu povratnu spregu.
4.1.3 Paralelni stabilizatori - regulatori napona
VosVo
Integrisani paralelni stabilizatori - regulatori napona
Za one koji žele da nauče više
6310. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
• Q1 je kontrolišući element vezan paralelno sa potrošačem.
• Deo izlaznog napona vraća se preko razdelnika R3, R4.
• Referentni napon dobijen preko D1.
• Regulacija se postiže kontrolom struje kroz Q1.
4.1.3 Paralelni stabilizatori - regulatori naponaVos
VoZa one koji žele da nauče više
6410. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
4.1.3 Paralelni stabilizatori - regulatori napona
Preko Zener diode na invertujući ulaz dovodi se referentni napon.
Svaka promena izlaznog napona prenosi se preko R3 i R4 na neinvertujući ulaz operacionog pojačavača.
Razlikom ovih napona kontroliše se ‚VBE tranzistora, a time i struja kroz tranzistor It.
Z4
3os R
R1 VV
It
VosVo
VZ
Za one koji žele da nauče više
Regulatori napona 1 od 2
17
6510. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
• R1 je redno vezan sa potrošačem i na njemu se “ublažavaju” sve promene napona DVo.
• R2 služi da definiše struju diode ID=(Vo-Vz)/R2
• Na operacionom pojačavaču poredi se referentni napon Vz sa naponom iz razdelnika (R4 Vos)/(R3+R4).
4.1.3 Paralelni stabilizatori - regulatori napona
Zo VR
RV
4
31
VosVo
VZ
Za one koji žele da nauče više
6610. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
4.1.3 Paralelni stabilizatori - regulatori napona
Porast Vo za DVo teži da izazove porast DVos;
zato raste napon na izlazu OpAmp, a time i VBE;
što dovodi do povećanja Io,
čime se napon Vos smanjuje: Vos = Vo – RIo.
a time i do većeg pada napona na R (RIo),
to izaziva porast struje kroz tranzistor It,
It
Io
tada raste V+ i to za
sVRR
RV oΔΔ
43
4
;
Vo
Vos
Vo
Za one koji žele da nauče više
67
Sadržaj
Izvori jednosmernog napajanja
1. Uvod2. Usmerači napona
2.1 Jednostrano usmeravanje2.2 Dvostrano usmeravanje2.3 Umnožavažavači napona
3. Filtriranje usmerenog napona4. Stabilizatori – regulatori napona
4.1 Linearni stabilizatori napona4.1.1 Stabilizatori sa Zener diodom4.1.2 Redni stabilizatori napona 4.1.3 Paralelni stabilizatori napona
4.2 Prekidački stabilizatori napona4.2.1 Spuštači napona4.2.2 Podizači napona4.2.3 Invertori
6817. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
• Kontrolišući element (tranzistor) radi u prekidačkom režimu tako da je disipacija na njemu mala
• Kada je tranzistor zakočen IC=0A, a kada vodi, onda radi u zasićenju sa VCE=VCES 0.2V).
4.2 Prekidački stabilizatori - regulatori napona
Prekidačkitranzistor LC filtar
impulsno širinski
modulator
Referentninapon
Detektor greške
Potrošač
Regulatori napona 1 od 2
18
6917. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
• Bar dva puta veća efikasnost od linearnih, (10.01.2018) stepen iskorišćenja 70%-90%.
• Idealni su za primene u kojima se traže velike struje (zbog male disipacije).
• Izlazni napon može biti i veći od ulaznog
• Mogu da invertuju ulazni napon (Vos=-kVo)
• Realizacija ne zahteva glomazne komponente.
4.2. Prekidački stabilizatori - regulatori napona
Prednosti
7017. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
• Znatno su složeniji.
• Unose VF šum.
• Problemi sa EMC
• “Zagađuju” mrežni napon harmonicima
4.2. Prekidački stabilizatori - regulatori napona
Nedostaci
7117. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
• Mogu da se realizuju kao
– spuštači napona Vos<Vo (Step-Down)
– podizači napona Vos>Vo (Step-Up, boost)
– invertori napona Vos=-Vo (Inverter, fly-back;
podizači/spuštači)
4.2. Prekidački stabilizatori - regulatori napona
Prekidačkitranzistor LC filtar
impulsno širinski
modulator
Referentninapon
Detektor greške
Potrošač
7217. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
4.2. Prekidački stabilizatori - regulatori napona
Vo
Vos4.2.1 Spuštači napona
• Operacioni pojačavač radi kao komparator! objasniti
Vu [mV]
Vi [V]
Regulatori napona 1 od 2
19
7317. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
4.2. Prekidački stabilizatori - regulatori napona
Vo
Vos4.2.1 Spuštači napona
• Referentni napon obezbeđuje Dz.
• Razdelnik R2 i R3 definiše izlazni napon u odnosu na Vz.
Zos VR
RV
3
21
7417. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
• R1 služi da polariše Dz.
• L i C čine filtar. Kako radi kalem u prekidačkom režimu
i na https://www.youtube.com/watch?v=LXGtE3X2k7Y
• D1 sprečava da napon na emitoru bude VE < <0 kada se tranzistor zakoči (napon na L menja polaritet), jer bi tranzitor tada proveo (VBE>Vg) ; obezbeđuje put struji kada je T zakočen.
4.2.1 Spuštači napona
VoVos
7517. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
4.2.1 Spuštači napona
• Kada je VR3<Vz, izlaz OP je u pozitivnom zasićenju (+VCC) i tranzistor vodi, a D1 zakočena.
Vo
Vos
7617. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
4.2.1 Spuštači napona
•Kada je VR3>Vz, izlaz komparatora (OP) je u negativnom zasićenju (-VCC) i tranzistor je zakočen, kondenzator se prazni. Kroz kalem nastavlja da teče struja (lencov zakon) i kada je T zakočen. Polaritet se menja na kalemu i D1 provede, a kroz kalem se dopunjuje C.
Vo
Vos
Regulatori napona 1 od 2
20
7717. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
Vo
Vos
4.2.1 Spuštač napona
• Napon na emitoru biće VE=Vo –VCES ≈Vo kada tranzistor radi u zasićenju
ili VD1≈0, kada tranzistor ne vodi.
7817. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
Vo
Vos
4.2.1 Spuštač napona
• Struja kroz kalem nastavlja da teče i kada tranzistor prestane da vodi, jer D1 provede i dopunjuje C.
• Struja kroz kalem linearno raste sa naponom dok Q1 vodi:
tL
VVdtVV
Li oso
osoL)(
)(1
7917. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
Vo
Vos
4.2.1 Spuštač napona
• Napon na izlazu nalazi se u granicama Vref ± vu
8017. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
Vo
Vos
4.2.1 Spuštač napona
Regulatori napona 1 od 2
21
8117. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
4.2.1 Spuštač napona
8217. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
4.2.1 Spuštač napona
VosVos
oo VVT
tV on
os
T
Vos
videti!
83
Sadržaj
Izvori jednosmernog napajanja
1. Uvod2. Usmerači napona
2.1 Jednostrano usmeravanje2.2 Dvostrano usmeravanje2.3 Umnožavažavači napona
4. Filtriranje usmerenog napona4. Stabilizatori – regulatori napona
4.1 Linearni stabilizatori napona4.1.1 Stabilizatori sa Zener diodom4.1.2 Redni stabilizatori4.1.3 Paralelni stabilizatori napona
4.2 Prekidački stabilizatori napona4.2.1 Spuštači napona4.2.2 Podizači napona4.2.3 Invertori
8417. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
4.2 Prekidački stabilizatori - regulatori napona
4.2.2 Podizači napona
• Napon na izlazu (V0S) veći je od ulaznog napona (V0) za VL.
• Osnovna razlika odnosi se na funkciju Q1 i L.
+ VL -Vo
+Vos
Regulatori napona 1 od 2
22
8517. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
• Kada Q1vodi (u zasićenju) => D1 je zakočena.
4.2.2 Podizači napona
+ VL -Vo
+Vos
T
tVV
tL
VVdtVV
Li
dt
diLv
onoL
CEsoCEsoL
LL
)()(
1
8617. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
• Kada je Q1 zakočen => D1 vodi,
energija se iz L prenosi u C.
4.2.2 Podizači napona
• Napon na C veći je za VL od ulaznog napona.
Vo
Vos+ VL - VL
8717. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
4.2.2 Podizači napona
- VL +
• Napon na C:
Vo
Vos
oo V
Tt
VV
onos
1
88
Sadržaj
Izvori jednosmernog napajanja
1. Uvod2. Usmerači napona
2.1 Jednostrano usmeravanje2.2 Dvostrano usmeravanje2.3 Umnožavažavači napona
4. Filtriranje usmerenog napona4. Stabilizatori – regulatori napona
4.1 Linearni stabilizatori napona4.1.1 Stabilizatori sa Zener diodom4.1.2 Redni stabilizatori4.1.3 Paralelni stabilizatori napona
4.2 Prekidački stabilizatori napona4.2.1 Spuštači napona4.2.2 Podizači napona4.2.3 Invertori
Regulatori napona 1 od 2
23
8917. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
4.2 Prekidački stabilizatori - regulatori napona
4.2.3 Invertori napona
• Izlazni napon ima suprotan polaritet od ulaznog
+Vo
-Vos
9017. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
4.2.3 Invertori napona
• Kada Q1 vodi,
• napon na kalemu jednak je ulaznom naponu (umanjenom za VCES),
• D1 je inverzno polarisana
•napon na C zadržava vrednost (sporo se prazni kroz RL)
+Vo
-Vos
9117. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
4.2.3 Invertori napona
• Kada je Q1 zakočen,
• napon na L menja polaritet,
• D1 vodi,
• C se preko rd puni na VL=-Vos
+Vo
-Vos
9217. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
4.2.3 Invertori napona
• Zavisno od odnosa vremena uključivanja tranzistora napon na izlazu može biti (po apsolutnoj vrednosti)
• manji , (ton/T)<0.5
• veći, (ton/T)>0.5 ili
• jednak ulaznom naponu, (ton/T)=0.5
+Vo
-Vos
oV
TtT
t
Von
on
os
1
Regulatori napona 1 od 2
24
9317. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
Integrisani stabilizatori - regulatori napona napona
Zaključak
Stabilizatori - regulatori napona napona
•Obezbeđuju konstantni DC napon na izlazu, nezavisno od promena napona na ulazu i
struje kroz potrošač.
• Osnovni tipovi stabilizatora su linearni i prekidački
• Linearni se realizuju kao redni i paralelni
• Prekidački mogu biti spuštači, podizači ili invertori napona
9417. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
Integrisani stabilizatori - regulatori napona napona
Zaključak
• Prekidački stabilizatori - regulatori napona znatno su efikasniji od linearnih i pogodni za primene koje zahtevaju veće struje
• Prekidački i linearni stabilizatori-regulatori napona realizuju se u integrisanoj tehnici
• Postoje integrisani stabilizatori – regulatori napona za fiksne i promenljive pozitivne ili negativnenapone
• Mogućnosti integrisanih stabilizatora mogu da se prošire ubacivanjem spoljašnjih tranzistora.
9517. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
Pretvarači jednosmernog u jednosmerni napon(DC to DC converter) mogu se realizovati na istim principima kao prekidački stabilizatori -regulatori napona.https://www.youtube.com/watch?v=CEhBN5_fO5o&spfreload=10Pretvarači jednosmernog u jednosmerni napon
Alternativno rešenje:
Više o ovoj temi na kursu “Energetska elektronika”
Za one koji žele da nauče više
9617. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 2
Sledi:-Rekapitulacija (pitanja/odgovori)
Regulatori napona 1 od 2
25
9797
Šta smo naučili?
• Uporediti karakteristike linearnih i prekidačkih stabilizatora (regulatora) napona
• Skicirati el. šemu rednog stabilizatora i objasniti kako se ostvaruje stabilizacija (regulacija) napona.
• Skicirati blok šemu i objasniti način regulacije integrisanog rednog stabilizatora (regulatora) napona.
• Skicirati osnovnu el. šemu koja ilustruje primenu integrisanog stabilizatorom 78XX.
• Osnovna blok šema i klasifikacija prekidačkih stabilizatora (regulatora) napona.
17. januar 2019. Izvori jednosmernog napajanja 298
Ispitna pitanja (nastavak na sledećem slajdu)
1. Faktor stabilizacije rednog stabilizatora (regulatora) napona.
2. Uporediti faktor stabilizacije stabilizatora (regulatora) sa zener diodom i rednog stabilizatora (regulatora) napona
3. Princip rada integrisanog rednog stabilizatora (regulatora) napona
4. Skicirati osnovnu el. šemu stabilizatora (regulatora) napona realizovanog sa integrisanim stabilizatorom 79XX
5. Električna šema realizacije simetričnog napajanja na osnovu integrisanih stabilizatora (regulatora) napona 78XX i 79XX.
6. Princip povećanja struje potrošača kod integrisanog stabilizatora (regulatora) napona.
7. Princip zaštite integrisnih stabilizatora (regulatora) napona od kratkog spoja.
98Izvori jednosmernog napajanja 217. januar 2019.
99
Ispitna pitanja (nastavak)
8. Osnovna šema i princip rada paralelnog integrisanogstabilizatora (regulatora) napona
9. Osnovna šema i princip rada paralelnih stabilizatora (regulatora) napona
10. Princip rada prekidačkih stabilizatora/regulatora spuštača napona.
11. Princip rada prekidačkih stabilizatora/regulatora podizača napona.
12. Princip rada prekidačkih stabilizatora/regulatora invertora napona.
99Izvori jednosmernog napajanja 217. januar 2019.100
17. januar 2018. Izvori jednosmernog napajanja
1N5231B Rp
Rešenje Domaći 13.1:
WW
D
W
D
W
D
D
DW
280 27639
77,10
2514
55,0)7,0122(
)(
25200
5
14620min
688,517
1,0
1,051,5
20@17
maxminmaxmin
min
minmax
0
0
0
00
mA
V
mAmAR
II
VVVV
II
VVR
mAV
R
VI
mAIII
mAV
r
VI
VVVV
mAIr
mAIVV
pZ
osDm
pZ
osC
p
osp
ZZZ
Z
ZZ
osZZ
Zz
ZZ
mFmFC
VRf
VVC
fCR
VVV
Dm
DmC
2,118,11380
27,16
5,0276502
7,0122
2
2
:eusmeravanj Dvostrano
max
D
D
Odrediti R i C u stabilizatoru sa slike tako da jednosmerni napon na potrošaču Rpmin=200W bude 5V, a DVCmax=0.5V. Upotrebiti zener diodu 1N5231B iz Tabele 1. Usvojiti da je efektivna vrednost napona na izlazu transformatora 2x12V i da je na diodama 1N4148 pad napona VD=0,7V kada vode.