Stabilizator. Czy ktoś może napisać jak działa?

Question

Czy ktoś mogłby mi napisać, mniej wiecej, jak działa ten stabilizator?

zbych m · Accepted Answer

Tranzystor T3 wraz z diodani pracuje jako stabilizator prądu (ok. 4÷5mA) zasilającego diodę Zenera (4V7). Tranzystor T2 porównuje spadek napięcia na rezystorze R1 z diodą Zenera i odpowiednio reguluje prąd bazy regulatora T1. Ponieważ druga dioda Zenera jest taka sama (4,7V) i utrzymuje stałe napięcie między emiterami T1 iT2, natomiast spadek napięcia na R1 jest niższy od Uz pierwszej diody o Ube T2 (wtórnik emiterowy) czyli około 0,6V, więc Uwy będzie 8,8V. Przyjmując taki sam prąd dla obydwu diod Zenera należałoby wstawić za R1 około 820Ω.

Przyjrzałem się jeszcze raz układowi i moim zdaniem to aby on działał poprawnie to potrzebny jest jeszcze dodatkowy rezystor pomiędzy kolektorami T1 i T2 gdyż T1 nie miałby polaryzacji. Jego wartość zależałaby od prądu bazy T1 i Uwe. Jeżeli byłby potrzebny prąd powyżej 1mA czyli Iwy > 100mA to należałoby zmniejszyć wartość R1.

-RoMan- · Accepted Answer

Tranzystor T1 powinien być PNP! I oczywiście emiterem do wejścia a kolektorem do wyjścia. Obecny układ, po dodaniu rezystora pomiędzy bazą a kolektorem T1 stanie się generatorem... RoMan

zbych m · Accepted Answer

Masz racje RoMan! Bez dodatkowego rezystora to to nie będzie działać gdyż T1 powinien być pnp z zamienionymi C i E. Natomiast w tym układzie po wprowadzeniu dodatkowego rezystora należałoby w tranzystorze T2 zamienić B i E i wówczas napięcie wyjściowe będzie 10V. (2xUz + 0,6V).

smylla · Accepted Answer

Jezeli chcesz to moge Ci wyslac pdfa o stabilizatorach, jaest tam min ujety twoj schemat. pozdrawiam

zbych m · Accepted Answer

Diody Zenera w okolicy 5V mają zerowy współczynnik temperaturowy. Ta na 4,7V ma -0,15%/°C, Tak że nie wiem czy warto bawić się w kompensacje, więcej problemów niż zysku.

zbych m · Accepted Answer

Pierwsza d Zenera jest zasilana ze źródła prądowegoi zmiany tego prądu zależą praktycznie od stabilności D1,D2 i T3, gdyż wpływ rezystora i prąd bazy T2 można sobie darować. Jeżeli wybierzesz diody D1 i D2 o bardzo stromej charakterystyce (praktycznie pracują jako stabilizator) lub zastąpisz je np diodą stabilizacyjną na 2V0, to nawet spore zmiany Uwe będą miały niewielki wpływ na prąd DZ1. Pozostanie tylko wpływ temperatury na te elementy.
Druga dioda DZ2 pracuje jako stabilizator napięcia między emiterem T2 i kolektorem T1 i swoim pradem musi się dzielić z bazą T1. Ponieważ na R1 występuje stałe napięcie Uz- 0,6V więc i prąd jego jest stały. Przy braku obciążenia praktycznie cały prąd R1 płynie przez DZ2. Wzrost obciążenia powoduje wzrost prądu bazy T1 i o tyle samo musi się zmniejszyć prąd DZ2. Przy dużym obciążeniu dochodzimy do sytuacji że prąd bazy T1 zabiera cały prąd R1 i DZ2 może się oblizać smakiem. Wówczas nasz stabilizator napięcia staje się stabilizatorem prądu gdyż Ib T1=const. Siada napięcie i utrzymuje się stały prąd obciążenia do momentu gdy Uwy spadnie poniżej Ue T2. Wówczas DZ2 dostaje odwrotną polaryzacje, czyli staje się zwykłą diodą i leci dymek z DZ2 lub T1, a przy okazji i T2 może dostać po d....
Natomiast co do rezystancji wyjściowej to dla normalnej pracy DZ2 powinieneś uwzględniać jej rezystancje dynamiczną, wynikającą z nachylenia charakterystyki napięcia zenera.

zbych m · Accepted Answer

Nie mam już dzisiaj siły analizować całego wywodu ale jedno co się nasuwa że ta rezystancja wyszła Ci ujemna. Przy założeniu stałych wartości obwodu T1 faktycznie zależy ona od rezystancji DZ2 i β T1, chociaż zmiany prądu T2 będą powodowały zmiany Ube a tym samym napięcia na R1. Przy większych prądach może to mieć znaczenie.
Jakoś nie widzę abyś się przejął tym że układ nie jest odporny na zwarcia w obciążeniu a nawet "samobójczy", a można to załatwić bardzo prosto wstawiając szeregowo z DZ2 zwykłą diode która nie dopuści do tego aby DZ2 została spolaryzowana przeciwnie. Mamy wówczas stabilizacje prądu obciążenia aż do stanu zwarcia.
Jeżeli chodzi o Uwe to jest ono najczęściej otrzymywane z prostownika którego transformator jest zasilany z sieci a Polskie Normy dopuszczają wachania napięcia +10% do -15%(chyba że zaczęły już obowiązywać unijne normy) i taki zakres zmian przyjmuje się dla Uwe. Twoje założenie jest słuszne tylko dla stałego akumulatora, bo nawet na tym pracującym w samochodzie zmienia się od 12,5 do 14,5V.

zbych m · Accepted Answer

Miałem Ci odpowiedzieć od razu ale komputer mi padł i dopiero dzisiaj jestem. Zawinięcie charakterystyki można tu zrobić w układie jak na rysunku. Diode Zenera trzeba tak dobrać aby jej napięcie było mniejsze od Uwe- 5V to wówczas nawet nie będzie potrzeba diody szeregowej z DZ2. Natomiast z drugiej strony Uz > Uwe-Uwy. Gdy wszystko jest w porządku układ działa tak jakby go nie było, natomiast gdy siądzie Uwy zadziała DZ3 i tranzystor T4 zablokuje T1. Stan ten będzie trwał do czasu usunięcia zwarcia.
Wartość R3 należy tak dobrać aby przy zwarciu prąd nie przekroczył dopuszczalnego prądu bazy T4. R2 zapewnia tylko właściwe blokowanie T4 i wystarczy kilka kΩ. Natomiast równoległy kondensator może być potrzebny do eliminowania zakłócen przy obciążeniu impulsowym ale niewielki bo będzie działał jak układ opóźniający i wyłączy gdy już będzie po T1.
Natomiast co do ograniczania prądu to od tego jest R1. Stan gdy następoje ograniczenia to wówczas Gdy Ib T1 razy R1= 4,1V, trzeba tylko dobrać T1 z β=20÷30.

lordac · Answer

Oczywiscie, mój błąd- źle przerysowałem. Dzięki za podpowiedzi- dzięki nim łatwiej będzie mi policzyć ten układ. Przepraszam za wprowadzenie w bład i zamieszczam układ poprawny.

lordac · Answer

No i zrodziło mi się następne pytanie; trochę poczytałem o kompensacji termicznej źródeł napięcia referencyjnego i z uwagi na prostotę wybrałem wstawienie szeregowo do diody zenera inną diodę (zwykłą). Tylko zgodnie ze wzorem Is=CT³exp(-Eg0/φT) powinienem chyba jakoś ten rodzaj diody dobrać. No i właśnie tu jest pytanie: jak? A może to mniej zależy od tego wzorku a bardziej od punktu pracy złącza? Co wtedy, jak ten punktu ustalić, skoro zmiana napędzającego go prądu pociągnie zmianę punktu pracy zenerówki?

lordac · Answer

Cholera, siedzę własnie nad rezystancją wyjsciową i nie wiem czy dobrze kombinuje:
- ta zenerówka na wyjsciu siedzi po to, zeby poprawić własciwości układu prubkujacego napiecie na wyjsciu, mylę się? Jezeli tak to, czy w przyblizonej analizie rezystancji wyjsciowej mogę pominąć zmianę prądu na tej diodzie? (w SPICE zmiany tego prądu nazwał bym znikomymi w porównanio ze zmianami pradu kolektora T1)
-z warunku Uwe=const mogę przyjąć uproszczenie, że nie ma zmiany napięcia na pierwszej zenerówce
-przy takich założeniach jedyne zmiany to: dIc1->dIb1=dIc2=dIe2, Uwy=Udz+UR1=>dUwy=dUR1=dIe2R1=dIc1*R1/β1=> Rwy=R1/β1≈10Ω

Czy to jest ok?

Dodano po 30 [minuty]:

chociaż jezeli pominę prad w tej ostatniej zenerówce, ale uwzględnie ją jak dzielnik napięcia dla sygnałów zmiennych to wychodzi mi bardziej ze SPICE zgodny wynik:

Rwy=( Rz*R1/(Rz+R1) )/( β*R1/(R1+Rz) ) ≈1Ω

lordac · Answer

Piękne dzięki: Twoje wyjaśnienie rzuciło mi całkiem nowy pogląd na tą sprawę (głównie chodzi o tą stałość napięcia na R1 - banał, ale banał, który przegapiłem). Kiedy dokończe to liczyć wklepie rozwiązanie, mam nadzieje, że będzie dobr - może komuś się przyda.

Dodano po 2 [godziny] 46 [minuty]:

No to może jeszcze jedno pytanko?

Jest sobie taki współczynnik temperaturowy St=ΔUwy/(Uwy*ΔT).

Nie za bardzo wiem, jak mogę go policzyć mając zbiór wartości Uwy dla temperatur powiedzmy 0, 25, 50, 75, 100 stopni C.

lordac · Answer

Chyba poprostu przedefiniuje go sobie do postaci St=ΔU0/ΔT...

A teraz moje swawolne interpretacje rezystancji wyjsciowej wzorowanej na interpretacji układu zbycha m:

Rwy=-dU0/dI0, przy Uwe=const
Uwe=const -> Udz1=const

Udz1=Ube2+UR1 -> UR1=const

dIdz2=-dIe2≈-dIc2=-dIb1=-dIc1/β1

dUo=dUdz2 = dIdz2*Rdz2=-dIc1/β * Rdz2

dI0=dIc1-dIdz2=dIc1+dIc1/β -> dIc1=dI0*β/(β+1)

dU0= -dI0 * Rdz2/(β+1)

ostatecznie

Rwy=Rdz2/(β+1)

Chyba wyszło rozsądnie?

Rdz2 = rezystancja różniczkowa diody zenara właczonej miedzy kolektorem T1 a emiterem T2

β = β tranzystora T1

reszty chyba idzie się domyśleć....

lordac · Answer

No rezystancja powinna wyjść ujemna- nad tym jeszcze popracuje.

Przejąłem się przejąłem....

Układ zabezpieczający jest w fazie projektowania

Dzięki bardzo za pomoc!

Dodano po 5 [minuty]:

Założenie stałości Uwe wynika tylko z warunku Uwe=const przy liczeniu Rwy.

Muszę prąd ograniczyć na poziomie 150mA więc DZ2 chyba może być o siebie spokojna.

Dodano po 4 [godziny] 42 [minuty]:

No i wrzuciłem diodkę za drugą zenerówką a ograniczenie zrobiłem właczając miedzy "górny węzeł z rezystorem 180Ω a emiter T1 rezystor 5Ω i miedzy tym wezłem a bazą T1 dwie diodki - dało mi to ograniczenie pradu na ~120mA. Tyle, że ja chciałem ograniczyć na T1 moc strat ~1W a podczas zwarcia kiedy na Uce siedzi 15V (Uwe=15V) to i pare watów wytraca się na T1. Chciałem to załatwić charakterystyką zawinietą i o ile zamiast T1 PNP siedział by NPN to bym sobie poradził, ale że jest inaczej nie bardzo mogę wykombinować schemat by ograniczyć prąd bazy T1 przy spadku napiecia wyjsciowego

.

lordac · Answer

To jest jakieś standardowe rozwiązanie? Pytam bo szukałem i nie znalazłem, a sam, znając tylko zasadę, a raczej cel, nie bardzo mogłem tego wykombinować.

Przyjżę się jeszcze temu i to policzę, ale już jestem bardzo zadowolony

.

Dzięki bardzo! Od dzisiaj chyba zostaniesz moim guru elektroniki

.

Pozdrawiam.

Stabilizator. Czy ktoś może napisać jak działa?

Post #1

Post #2

Post #3

Post #4

Post #5

Post #6

Post #7

Post #8

Post #9

Post #10

Post #11

Post #12

Post #13

Post #14

Post #15

Post #16

Podsumowanie tematu