Stabilizatory liniowe Zenera Najlepszy dostanie 50punktow!

Witam
Na poniższych rysunkach przedstawiam na czym problem polega, wiem ze kiedys spotkalem sie z tym tematem na lamach edw ale nie wiem w ktorym numrze, bo to bylo dawno temu, jezeli jednka jest ktos kto wie gdzie moge znalezc informacje na temat stabilizator linowych glownie na diodach zenera, chodzi o wzory i wyprowadzenia skad co i dla czego. to niech pisze.

Witam.

Możesz zajrzeć np. tutaj:

http://www.elektroda.net/pomoce/doc/elektronika/uklady%20zasilajace.htm

http://www.elektroda.net/pomoce/zasilacze.html

http://www.elektronika.qs.pl/stabilizatory.html#liniowe

Badanie stabilizatorów o działaniu ciągłym:
http://www.jeybi.republika.pl/pracownia/pracownia_036_stab.rar

Pozdrawiam.

R1=U/I=8,8/1=8.5 om
Układu stabilizatora tylko z diodą zenera nie stosuje się w przypadku dużych (i zmiennych) obciążeń.
Ze względu na straty mocy i dokładność stabilizacji lepszy jest układ z tranzystorem. Oporek do bazy w praktyce liczy się R=Uwe-Uz/Iz gdzie Iz to przyjęty prąd pracy diody (np:15 mA). Na jego wartość wpływa też wsp. wzmocnienia tranzystora. (Równolegle z zenerką daj też elektrolit koło 100 mikro).

Problem w tym ze to wszystko mosi byc wyliczone, znaczy dlaczego taki T1, dlaczego taka moc Dz , a nie inna, jaka wartosc R1 i dlaczego akurat taka. Czy mozna w tym drugim ukladzie uzyc zamiast tranzystora bipolarnego , polowego np. BF254??? lub innego.

No dobra, to najpierw układ z oporkiem i diodą.
Oporek: musimy znać maksymalny potrzebny prąd obciążenia Imax żeby jego wartość nie ograniczała tego prądu. R=(Uwe-Uwy)/Imax. Moc oporka P=(Uwe-Uwy) • Imax. W podanym przez Ciebie przypadku będzie to 8,5 W. Moc wydzielana w oporniku będzie niezależna od pobieranego prądu - w zakresie 0 - Imax.
Zenerka: jej prąd będzie równy 0 przy prądzie obciążenia Imax, a przy prądzie obciążenia 0 będzie miał wartość Imax i tym przypadku dioda będzie obciążona najbardziej: P=Uz • Imax czyli P=12 • 1=12 watów.
O tranzystorze później bo lecę do roboty.
........
Spóźniłem się trochę z dokończeniem postu - kolega Paweł zrobił to nadzwyczaj precyzyjnie.
Pozdrawiam.

Do schematu 1

Napięcie wyjściowe


Uwy=Uz-0.6V <- spadek napięcia na złączu baza-emiter

Czyli

Uz=Uwy+0.6V=12.6V najbliższa wartość Uz to 13V

Występujące wartości napięć Zenera:

2.4, 3.0 , 3.3 , 3.6 ,3.9 , 4.3, 4.7, 5.1, 5.6, 6.2, 6.8, 7.5, 8.2, 9.1, 10, 11,
12, 13, 15, 16, 18, 20, 22, 24, 27, 30, 33, 36, 39, 43, 47, 51, 56, 82, 100, 120, 150, 160, 200V

Dioda stabilizuje przy określonym prądzie Iz (wartość zależna od typu)
zwykle 10 mA (ale także może być 7.5mA lub 50 mA)

R=(Uwe-Uz)/Iz=(20.5V-13V)/0.01A=750 Ω

zakładamy, że prąd bazy tranzystora Ib=Ie/( β +1) jest dużo (powiedzmy 10 razy mniejszy) niż Iz.

Beta - minimalne wzmocnienie stałoprądowe tranzystora (odczytujemy z charakterystyk tranzystora podanych w katalogu dla maksymalnego założonego prądu wyjściowego).

I odwrotnie dla przyjętego prądu diody należy przyjąć, że

Ir=Iz*1.1 czyli Ibmax=0.1*Iz z tego mamy dalej, że
maksymalny prad wyjściowy stabilizatora (gdzie jest dobra stabilizacja)

Ie=( β +1)*Ib= ( β +1)*)*0.1*Iz

β - minimalna wartość wzmocnienia stałoprądowego dla założonego maksymalnego prądu wyjściowego.

Należy także pamiętać o mocy tranzystora tj.

Ptr=Imax*(Uwe-Uwy)< niż moc maksymalna tranzystora.

Przy większych mocach należy na tranzystorze dodać radiator o powierzchni wystarczającej do rozproszenia mocy strat, dobrany tak by temperatura złącza tranzystora nie przekroczyła 150 ° C (lepiej
100 ° C)

Rezystancja termiczn radiatora

Rtr-a=(Tj-Ta)/Pc - Rtj-c - Rtc-r

Tj - temperatura złącza (maksymalna założona)
Ta- temperatura otoczenia (maksymalna założona)
Pc - moc strat (maksymalna)
Rtj-c -rezystancja termiczna złącze-korpus elementu (katalog)
jeżeli nie podano można też wyznaczyć z wzoru:

Rtj-c=(Tjmax-Tc)/Pc

Tjmax - maks. temp. złącza
Tc - temperatura korpusu dla której określono maksymalną moc strat.
Pc- maksymalna moc strat przy określonej temp. korpusu.

Rtc-r - rezystancja termiczna korpus-radiator

bez podkładki izolacyjnej 0.2-0.5 ° C/W
ze smarem silikonowym 0-0.3 ° C/W

Powierzchnia radiatora płaskiego:

S=1/( λ t * Rtr-a)

gdzie λ t - wsp. wymiany ciepła (zależny od materiału radiatora)
np miedź 1.43*10^-3 (W/cm^2 ° C)

Moc diody musi być większa niż:

PD=Iz*Uz=0.01A*13V=0.13W wybieramy 0.25W

typowe moce diod Zenera to 0.25, 0.5, 1W, (3W), 5W, 10W,20W, 50W

Moc rezystora musi być większa niż:

Pr=(Uwe-Uz)*(Iz+Iwy/(beta+1)) ≈ (Uwe-Uz)*Iz=75 mW (można wybrać
0.125 lub 0.25W)

beta - wzmocnienie stałopradowe tranzystora

-----------------------------------------------------------------------------------

Schemat 2 - Układ taki stosujemy do małych obciążeń (wadą jest zmiana prądu płynącego przez diodę Zenera przy zmianach prądu obciążenia - więc należy go stosować przy stałym prądzie obciażenia).

1. Napięcie Zenera = Nominalnemu napięciu wyjściowemu

2. Uwej = Uz +kilka woltów dla zmniejszenia wpływu wahań Uwe

3. Zakładamy Imax=Iwy+10%

4. Moc diody Pz> Uz*Imax

5. R1=(Uwe-Uz)/Imax

6. Moc rezystora (Uwe-Uz)*Imax


Czyli dla danych Uwe=20.5V Uwy=12 i Iwy=1A

Uz=12V
Imax=1+0.1=1.1A
Pz=12V*1.1A=13.2W wybieramy 20W np.

BZY93C12 (20W przy temp. 75 ° C, Iz=1A )

R1=(20.5-12)/1.1A=7.7 Ω najbliższa wartość to 7.5 Ω

Dla maksymalnego prądu = 1A

Uwe-Iwy*R1=20.5-7.5=13V > Uz=12V czyli układ jeszcze stabilizuje.


Moc rezystora

Pr=(20.5-12)*1.1A=9.35W wybieramy 15W lub więcej zależnie od warunków chłodzenia

Zadanie typowo teoretyczne ponieważ ze względu na duże straty mocy nie stosuje się takich układów do takich prądów.

Paweł Sujko wielki szacunek, poklon
Masz bardzo wielka wiedze na ten temat i niezwykle mi pomogles, jednak jeszcze bede mial jedno pytanko ale to jak wroce ze szkolki. Mozesz mi podac jakies publikacje, tytuly ksiazek i autorow gdzie mozna zaczerpnac tak znakomita wiedze. Jeszcze raz wielkie dzieki, zaslozyles na punkty i je niebawem otrzymasz.

Pozdrawiam wszystkich i jezeli ktos ma cos do dodania niech pisze bo kazde wyjasnienie tematu sie przyda.

Witam.

Możesz jeszcze zerknąć tutaj:

Stabilizatory ciągłe a impulsowe - krótkie zestawienie, właściwości:
- Stabilizatory o działaniu ciągłym - liniowe.
- Stabilizatory impulsowe.
- Uwagi dodatkowe (odnośnie liniowych stabilizatorów scalonych).
http://elektro.w.interia.pl/faq/08.html

Dobór rezystora zabezpieczającego w stabilizatorze z diodą Zenera:
http://elektro.w.interia.pl/faq/11.html

Pozdrawiam.

Cytat:

Masz bardzo wielka wiedze na ten temat i niezwykle mi pomogles, jednak jeszcze bede mial jedno pytanko ale to jak wroce ze szkolki. Mozesz mi podac jakies publikacje, tytuly ksiazek i autorow gdzie mozna zaczerpnac tak znakomita wiedze.

Źródła wiedzy:

Andrzej Filipkowski "Układy elektroniczne analogowe i cyfrowe" Wydawnictwa Naukowo-Techniczne Warszawa 1978 (seria szara Podręczniki Akademickie)
---------------------------------------------------------------------------------

U.Tietze Ch.Schenk "Układy półprzewodnikowe"
WNT Wydawnictwa Naukowo-Techniczne format B5 stron 1014

Sidney Soclof "Zastosowania analogowych układów scalonych"
WKiŁ Warszawa 1981

Maciej Feszczuk "Wzmacniacze elektroakustyczne" WKiŁ Warszawa 1982

M.Nadachowski Z. Kulka "Analogowe układy scalone" WKiŁ Warszawa (było kilka wydań)

S.Bolkowski "Teoria obwodów elektrycznych" 2001 (seria podręczniki akademickie)

"Poradnik radioamatora" WKiŁ Warszawa (1977 i późniejsze)
i inne, których danych nie mam pod ręką

Internet (karty katalogowe, strony o elektronice w językach obcych, niestety mało jest polskich )

Analiza cudzych rozwiązań (między innymi zrysowywanie schematów z płytek drukowanych gdy była konieczność naprawy a nie było schematów - to chyba najlepsza szkoła można się dowiedzieć różnych rzeczy, które producent chciałby ukryć przed nami ale mu nie wyszło chociaż to my straciliśmy pieniądze :o )

5 lat masochistycznego katowania się wiedzą na Wydziale Elektroniki Politechniki Warszawskiej.

12 lat praktyki w zawodzie

no i

czytanie, czytanie i jeszcze raz czytanie.

Kłaniam się !

[/quote]

Mistrzu Paweł Sujko oswiec mnie jeszcze ,PROSZE

tego fragmentu nie moge zbytnio przetrawic

Paweł Sujko napisał:

zakładamy, że prąd bazy tranzystora Ib=Ie/( β +1) jest dużo (powiedzmy 10 razy mniejszy) niż Iz.

Beta - minimalne wzmocnienie stałoprądowe tranzystora (odczytujemy z charakterystyk tranzystora podanych w katalogu dla maksymalnego założonego prądu wyjściowego).

I odwrotnie dla przyjętego prądu diody należy przyjąć, że

Ir=Iz*1.1 czyli Ibmax=0.1*Iz z tego mamy dalej, że
maksymalny prad wyjściowy stabilizatora (gdzie jest dobra stabilizacja)

Ie=( β +1)*Ib= ( β +1)*)*0.1*Iz

β - minimalna wartość wzmocnienia stałoprądowego dla założonego maksymalnego prądu wyjściowego.

wezmy np. BC107 pod uwage :
U(ce)=45V
U(eb)=6V
I(c)=100mA
P(c)=300mW
βmin=230
βmax=240
f(T)=300MHz
Tmax=200stC
Usat=0,6V
Ibmax=50mA

skoro Ib=Ie/(β+1) i skoro Ie=Iwy to:

Iwy=Ib*(β+1) (Ibmax=50mA przy βmax=240) zatem
Iwy=Ib*(β+1) =50*241=12050mA ?? max. prad ktory może być dostarczony do obciążenia??

Tutaj już sie gubie

Cytat:

Ir=Iz*1.1 czyli Ibmax=0.1*Iz z tego mamy dalej, że
maksymalny prad wyjściowy stabilizatora (gdzie jest dobra stabilizacja)

Ie=( β +1)*Ib= ( β +1)*)*0.1*Iz

To ile jest w koncu rowne Iz skoro na samsym poczatku przyjelismy ze Iz=0.01A (przy obliczaniu wartosci diody i R)
Wedlug mnie Ir=Ib+Iz, dlaczego Ir=Iz*1.1 ??

wezmy np. BC107 pod uwage :
U(ce)=45V
U(eb)=6V
I(c)=100mA
P(c)=300mW
βmin=230
βmax=240
f(T)=300MHz
Tmax=200stC
Usat=0,6V
Ibmax=50mA

skoro Ib=Ie/(β+1) i skoro Ie=Iwy to:

Iwy=Ib*(β+1) (Ibmax=50mA przy βmax=240) zatem
Iwy=Ib*(β+1) =50*241=12050mA ?? max. prad ktory może być dostarczony do obciążenia??

Tutaj już się gubie

Cytat:

Ir=Iz*1.1 czyli Ibmax=0.1*Iz z tego mamy dalej, że
maksymalny prad wyjściowy stabilizatora (gdzie jest dobra stabilizacja)

To jest w drugą stronę.

Maksymalny prąd jaki możemy dostarczyć do obciążenia wynika z mozliwości elementu wykonawczego jakim tu jest tranzystor.

Moc wydzielona ma tym elemencie nie może przekroczyć jego dopuszczalnej mocy maksymalnej. Jeżeli mamy dane:

Uwe>Uwy=Uz-0.7V to spadek napięcia na tranzystorze wynosi:

Utr=Uwe-Uwy

Tak więc prąd obciążenia musi być mniejszy niż

Iwy<Pd/Utr gdzie

Pd - maksymalna moc jaka może być wydzielona na tranzystorze
Utr - spadek napięcia na tranzystorze

Czyli w całym zakresie pracy tranzystora muszą być spełnione 3 warunki

np dla BC107

(Ic <100 mA) AND (Uce<45V) AND (Ib*Ube+Ic*Uce<Pc=300mW)

gdzie Ib*Ube+Ic*Uce - moc wydzielająca się w strukturze tranzystora.

Jak mamy Iwy to z tego obliczmy Ib:

Ib=Iwy/(β+1) - dla układu jednotranzystorowego

I ten prąd Ib powinien być dużo mniejszy niż prąd płynący przez diodę Zenera. Chodzi o to by przy zmianach obciążenia prąd płynący przez diodę zmieniał się w bardzo małym zakresie, bo wtedy nie zmienia się napięcie na diodzie.

Jeżeli potrzebujemy większych prądów wyjściowych wtedy stosujemy więcej stopni wzmacniających pomiędzy wyjściem i diodą (czy innym źródłem napięcia odniesienia).

To ile jest w koncu rowne Iz skoro na samsym poczatku przyjelismy ze Iz=0.01A (przy obliczaniu wartosci diody i R)
Wedlug mnie Ir=Ib+Iz, dlaczego Ir=Iz*1.1 ??[/quote]

No jeżeli przyjmiemy, że Ibmax=0.1 Iz to

Ir=Ib+Iz=0.1*Iz+Iz= 1.1 Iz = skrót myślowy

WItam Paweł Sujko , punkty zostaly ofiarowane

Jednak moj problem sie nie skonczyl :/.

Można podać napięcie wzorcowe.
Skąd ten nacisk na tranzystory polowe? - nie stosuje się ich w układach stabilizatorów szeregowych.

Właśnie, takie mamy fajne tranzystory polowe, a nikt nie chce ich stawiać w szeregu! Może dla tego że takie fajne
Układ z OpAmpem, tak bez rachunków, chcemy żeby ten układ pracował liniowo prawda? (czyli nie tak, że napięcie jest albo go nie ma)
Wzmacniacz taki ma wielkie wzmocnienie, wzmacnia różnicę napięć między wejściami + i -. Dzięki ujemnemu sprzężeniu zwrotnemu jakby stara się żeby różnica między wejściami była jak najmniejsza, więc napięcie na dzielniku złożonym z R2 i R3 jest równe Uref, prąd płynący przez R1 jest w przybliżeniu równy prądowi przepływającemu przez diodę, a taki układ już znasz.
$$ U_{wy}=\frac{U_{ref}(R_{2}+R_{3})}{R_{3}}$$

Tranzystor bipolarny ma tę przydatną cechę, że niezależnie od prądu napięcie B-E jest stałe i niewielkie (0,6V). W Twoim układzie po prostu jest wtórnikiem - tzn. ze stratą 0,6V przekazuje napięcie diody.
Tranzystor polowy zachowuje się inaczej - potrzebna byłaby charakterystyka. I nici ze stabilizacji na diodzie Zenera, bo napięcie wyjściowe będzie silnie zależne od prądu tranzystora.
Można taki tranzystor użyć, ale np. w układzie (rzadziej w liniowym, a bardzo często w impulsowym) z pętlą sprzężenia zwrotnego - czyli napięcie wyjściowe porównujemy ze wzorcem, a sygnał błędu po wzmocnieniu kierujemy na bramkę.
A w Twoim układzie sprzężenie też jest - wejście sygnału zadanego to baza, sygnał o napięciu wyjściowym znajduje się na emiterze. Jeśli Uwy<Uzenera-0,6V, to ognia - prąd kolektora nieco wzrasta i napięcie wyjściowe też. Tranzystor bipolarny jest więc jednocześnie elementem porównującym, wzmacniaczem błędu oraz elementem wykonawczym. Niestety tranzystor polowy tego nie potrafi.