36 - Stabilizátory napětí a proudu


Stabilizátory jsou obvody, které automaticky vyrovnávají napěťové nebo proudové změny na zátěži. Používají se tam, kde jsou přísné požadavky na minimální zvlnění nebo při požadavku na zachování konstantní velikosti napětí na zátěží při kolísajícím napětí (proudu) zdroje.

Stabilizátory dělíme podle zapojení regulačního prvku na: paralelní a sériové; a podle řízení regulačního prvku na: parametrické (bez zpětné vazby) a degenerativní (se zpětnou vazbou).


Stabilizátory napětí

Stabilizátor napětí si můžeme představit jako čtyřpól, na jehož výstupních svorkách jsou změny výstupního napětí menší, než jsou změny napětí na vstupních svorkách.

Měřítkem jakosti stabilizátoru je tzv. činitel stabilizace napětí Ku:

U1 U2 U1 ... napětí na vstupu

Ku = ---------*----------- při Rz = konst. U2 ... napětí na výstupu

U2 U1

Z povahy použitých veličin plyne, že činitel stabilizace K má být pokud možno velký a vnitřní odpor stabilizátoru naopak malý.


parametrické:

Parametrické stabilizátory napětí využívají ke stabilizaci napětí vhodného průběhu VA charakteristik některých elektronických součástek (např. Zenerova dioda, doutnavka,...). Tyto stabilizátory se používají pro zatěžovací proudy maximálně desítky mA. Pro stabilizaci napětí několik desítek V slouží doutnavka, pro jednotky až desítky V Zenerova dioda a pro jednotky V obyčejné diody v propustném směru.





Činnost parametrických stabilizátorů napětí se Zenerovou diodou, kde je zátěž Rz je připojena paralelně k Zenerově diodě ZD, a celek je napájen ze zdroje napětí U1 přes velký sériový rezistor Rs (na obr. přímka rs). Tento rezistor určuje polohu pracovního bodu P. Pro správnou činnost stabilizátoru je třeba zajistit, aby zatěžovací proud I2 byl několikrát menší než proud Iz procházející stabilizační diodou, čímž má odpor Rz a jeho změny na činnost stabilizátoru jen malý vliv. Při změně vstupního napětí U1 dojde i k posunu pracovního bodu, ale změna výstupního napětí U2 bude malá, a bude tím menší, čím bude větší odpor Rs.

Velikost činitele stabilizace K je okolo 10. Pracovní podmínky stabilizačního prvku musí být zvoleny tak, aby pracovní bod neopustil při činnosti stabilizátoru omezenou oblast (u ZD nad bodem A - nestabilizuje a pod bodem B - přetížení). Pro stabilizaci vyšších napětí lze součástky řadit do série.

Nevýhodou parametrických stabilizátorů je jejich poměrně velký vnitřní odpor, malý činitel stabilizace a velmi malá energetická účinnost (velký Rs - velké ztráty, a Iz >> I2).















Stabilizátory proudu:

Stabilizátor proudu si můžeme představit jako čtyřpól, na jehož výstupních svorkách jsou změny výstupního proudu menší, než jsou změny proudu na vstupních svorkách.

Měřítkem jakosti stabilizátoru je tzv. činitel stabilizace proudu Ki:

I1 I2 I1 ... proud na vstupu

Ki = ---------*----------- při Rz = konst. I2 ... proud na výstupu

I2 I1

Z povahy použitých veličin plyne, že činitel stabilizace proudu Ki má být pokud možno velký a vnitřní odpor stabilizátoru musí být taktéž veliký.


parametrické:





Parametrické stabilizátory proudu využívají ke stabilizaci napětí vhodného průběhu VA charakteristik některých elektronických součástek, zpravidla bipolární tranzistor zapojený se společnou bází (obr. A-b) nebo unipolární tranzistor.

Příklad zjednodušeného konkrétního zapojení např. s bipolárním tranzistorem zapojeným se společnou bází (obr. A-a,b): Stabilizátor je napájen ze zdroje napětí U. Stabilizovaný výstupní proud je kolektorový proud Ic. Je určen proudem emitoru Ie , nastavovaným odporem R v obvodu pomocného napětí Up. Pro výstup platí: Ucb = U - Ic*Rz. Předpokládáme-li pro jednoduchost U = konst., a dojde-li nyní ke změně zátěže Rz , změní se i napětí Ucb. A pak jak je patrné z grafu (viz obr. A-b), změní se i proudu o Ic , avšak jen velmi malo.


dlabos.wz.cz