Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Wyszukiwarki naszych partnerów

Wyszukaj w ofercie 200 tys. produktów TME
Europejski lider sprzedaży techniki i elektroniki.
Proszę, dodaj wyjątek elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Stabilizator napięcia - tranzystor + dioda Zenera

mariuszporęba 03 Mar 2015 21:45 2550 24
  • #1 03 Mar 2015 21:45
    mariuszporęba
    Poziom 19  

    Witam. Zbudowałem prosty stabilizator do zasilania przedwzmacniaczy i wskaźników wysterowania na tranzystorze BD139 i BD140 z diodami Zenera.
    Układ zaczerpnąłem z elektrody. Po zmontowaniu i podłączeniu dwóch wskaźników wysterowania na 5 LEDach, tranzystor prawie zapłonął. Uklad pobiera ok 100mA przy wysterowaniu wszystkich diód, preampy będą mniej prądożerne, więc szacuję pobór na poziomie 160mA. Czy radiator pomoże, czy muszę wymieć tranzystory na mocniejsze?

    Stabilizator napięcia - tranzystor + dioda Zenera

  • #2 03 Mar 2015 22:08
    bearq
    Poziom 35  

    Tranzystory mają moc 1,5A więc wystarczają do twojego poboru 160mA. Warto zamontować małe radiaty lub ewentualnie zmienić tranzystory na coś w obudowie typu TO-220 i również pomóc im montażem radiatorów

  • #3 03 Mar 2015 22:13
    azibik
    Poziom 32  

    Wstaw przed tranzystorami oporniki ok. 120om/5W i radiatory na tranzystorach. Tak poza tym dlaczego takie napięcie zasilania?

  • #4 03 Mar 2015 22:20
    tos18
    Poziom 35  

    Problemem nie jest prąd maksymalny tylko moc tracona w tranzystorach.
    Dla 160mA będzie to około 4W. Tą moc trzeba odprowadzić/zredukować.
    Na przykład tak jak radzi kol Azibik

  • #5 03 Mar 2015 22:21
    mariuszporęba
    Poziom 19  

    Napięcie z zasilacza do końcówki mocy. Przed chwilą mierzylem i jest +/- 40,3V. Na szybko przykręciłem radiator to BD139 i po 3 minutach pracy wskaźników wysterowania radiator byl bardzo gorący.

  • #6 03 Mar 2015 22:28
    marek majchrzak
    Poziom 18  

    azibik napisał:
    Tak poza tym dlaczego takie napięcie zasilania?

    Prawdopodobnie dlatego że to kopia schematu z elektrody.
    Autor powinien określić na wstępie jakie parametry ma źródło zasilania tego stabilizatora, ale sugestia kolegi azibik "Wstaw przed tranzystorami oporniki" jest słuszna.

  • #7 03 Mar 2015 22:40
    tos18
    Poziom 35  

    Rozważył bym użycie oddzielnego transformatora dla tego układu lub nawinięcie dodatkowego uzwojenia na istniejącym.

  • #8 04 Mar 2015 15:18
    Marian B
    Poziom 34  

    W układach o przewidywalnym, bez przerwowym poborze prądu, aby zredukować prąd płynący przez element regulacyjny (tranzystor, lub stabilizator scalony) szczególnie przy dużej różnicy napięć, stosuje się odpowiednio dobrany równoległy do elemenu regulacyjnego rezystor o odpowiedmiej mocy. Nie szeregowy, jak napisał Kolega wyżej, tylko równoległy. Gdy jest rezystor szeregowy, prąd płynący przez rezystor i element regulacyjny jest taki sam.
    Gdy jest rezystor równoległy, można tak dobrać jego wartość, że większość prądu płynie przez rezystor, a tylko nie wielka część przez element regulacyjny i zachowany jest efekt stabilizacji napięcia.
    Takie rozwiązanie jest/było bardzo często stosowane w telewizorach nieco starszej generacji. Pozwalało uzyskać "małe" napięcie ze stosunkowo dużego, przy zastosowaniu stabilizatora o nie wielkiej mocy. Grzeje się rezystor, a nie element regulacyjny.
    Rezystor był dobierany zawsze tak, że w przypadku uszkodzenia/odłączenia stabilizatora, napięcie na odbiorniku jest nieco mniejsze. Oczywiście nie dotyczy to zwarcia.

    Moderowany przez trymer01:

    To nie jest układ bezprzerwowy (wyjaśnienie niżej). Po odjęciu obciążenia ulegnie spaleniu dioda Zenera co oznacza awarię stabilizatora.
    Porada szkodliwa !

  • #9 04 Mar 2015 15:50
    azibik
    Poziom 32  

    Oba systemy ograniczenia wydzielanej mocy w tranzystorze są dobre, ale mój system w przypadku zwarcia na tranzystorze ogranicza maksymalne napięcie na odbiorze.

  • #10 04 Mar 2015 16:10
    tos18
    Poziom 35  

    Jeżeli powołuje się kolega na polskie neptuny (625 i pochodne) to tam było szeregowe zasilanie i równoległe stabilizatory. Były to dość zawodne układy. Tu mamy stabilizator szeregowy.
    Umieszczenie rezystora przed stabilizatorem da dodatkową filtrację tętnień.
    A umieszczenie równolegle sprawi że po zdjęciu obciążenia dostaniemy 40V na wyjściu.

  • #11 04 Mar 2015 16:49
    Marian B
    Poziom 34  

    No oczywiście, przecież na samym wstępie napisałem, że układ musi być bezprzerwowy, a o taki chyba chodzi w tym przypadku. Rozwiązań jest kilka, trzeba poprostu przeanalizować które będzie lepsze. W tym przypadku, rozumiem, że obciążeniem będzie szereg diod z własnymi rezystorami. Przypadkowe dostanie się wyższego napięcia na taki układ napewno niczemu nie zaszkodzi. Licząc na przypadkowe uszkodzenia, tak naprawdę nic nie dało by się zbudować, bo zawsze będzie żle.

    Powołuję się nie tylko na Neptuny 625, ale i dużo póżniejsze, "kolorowe", zachodnie, z "prywatnego importu". Neptuny były zawodne przede wszystkim na złą jakość rezystorów równoległych, "cementowych", ktore traciły przejście, no i te zasilacze pracowaly przy nie porównywalnie większym obciązeniu.

  • #12 04 Mar 2015 17:10
    tos18
    Poziom 35  

    W stabilizatorze równoległym (stosowanym w neptunach) nawet z równoległym rezystorem odłączenie obciążenia nie powoduje skoku napięcia - tylko tranzystor bardziej się grzeje. Rezystor równoległy miał jeszcze jedną zaletę w tamtych układach - w przypadku przerwy w tranzystorze nie dopuszczał do nadmiernego wzrostu napięcia bloku.
    Tu kolega proponuje równoległy rezystor do szeregowego stabilizatora ze wszystkimi tego konsekwencjami.

    Obciążeniem będzie przedwzmacniacz i jemu skok napięcia raczej zaszkodzi.

  • #13 04 Mar 2015 17:19
    Marian B
    Poziom 34  

    Jeżeli już tak teoretyzujemy, to zabezpieczeniem przed skokiem napięcia może być "bezpiecznikowa" dioda Zenera, w tym przypadku np. na 18V. Bardzo proste i skuteczne. Jeżeli będzie większej mocy, to nawet się nie spali.

    Moderowany przez trymer01:

    Kuriozalny pomysł !
    Proszę o przemyślane porady.

  • #14 04 Mar 2015 17:39
    tos18
    Poziom 35  

    W sumie można i tak. Ja jednak zastosował bym rozwiązanie szeregowe
    z powodu:
    - bezpieczniejsze zasilanie (podczas uruchamiania nie trzeba będzie pamiętać o psikusie zasilacza)
    - dodatkowa filtracja napięcia przez filtr RC jaki stworzy rezystor szeregowy i kondensator przed stabilizatorem.

    offtop:
    Z szeregowych polskich pamiętam neptuny i cygnusa/urana potem pojawiło się coś z zasilaniem na transformatorze sieciowym ( nie myślę o N150) . No i były jeszcze Hermesy z przerwornicą .

  • #15 05 Mar 2015 18:37
    mkpl
    Poziom 37  

    Liczył ktoś w ogóle moc strat ? toż to ponad 4W. To 220 wytraca 1W bez radiatora (120*C/W).

    Na bd139 i 140 bezpiecznie bez radiatora da się wytracić około 0.5W.
    Lepiej dać osobne trafo lub tranzystory mocy darlingtony w to220 i przykręcić na radiator stopnia mocy (zwykły w To220 może mieć za małe wzmocnienie prądowe).

  • #16 05 Mar 2015 20:36
    mariuszporęba
    Poziom 19  

    Liczyłem straty i też się przerazilem. No cóż, temat uznaję za zakończony. Nie będę stosował rezystorow, szkoda energię marnować na ciepło, poprostu nawinę dwa uzwojenia po 17V na transformatorze, który mam i to rozwiąże mój problem. Dzięki za odopowiedzi w temacie.

  • #17 05 Mar 2015 20:55
    Marian B
    Poziom 34  

    Grzanie się czego kolwiek powoduje tylko i wyłącznie prąd przepływający przez element "grzejący się". Co więcej, moc strat na ciepło w tym elemencie zależy od kwadratu prądu płynącego przez ten element, P=I²Rw, (Rw, to "rezystancja stabilizatora" w tym wypadku).
    Dla tego moim zdaniem najlepszym rozwiązaniem ze względu na użycie stabilizatora małej mocy będzie zastosowanie równoległego rezystora, gdyż wtedy przez tranzystr/stabilizator płynie tylko ułamek prądu, i straty cieplne na nim są nie wielkie.
    W przypadku szeregowego rezystora przez tranzystor/stabilizator płynie maksymalny prąd, a to że jest wtedy na nim mniejsze napięcie, (moc strat wg wzoru P=UI), grzanie będzie nieco mniejsze, ale i tak duże, bo zależy ono od wielkości prądu, który dalej pozostaje "duży".
    Oczywiście jeżeli da się obejść problem innym sposobem, to lepiej, po co ogrzewać powietrze.

    Moderowany przez trymer01:

    Uporczywa obrona własnego pomysłu bez zrozumienia jego wad. Wyjaśnienie niżej.

  • Pomocny post
    #18 06 Mar 2015 01:09
    tos18
    Poziom 35  

    Proszę nie zapominać o samym Rw. Jest kolega w błędzie - Rezystor szeregowy tak samo obniży moc traconą w stabilizatorze.
    Zabawmy się:
    mamy stabilizator jak w pierwszym poście
    Uwe=40V
    Uwy=15V
    Iwy= 160mA
    moc tracona w stabilizatorze (Uwe-Uwy)*Iwy co daje (40-15)*0,16=4 [W]
    dodajemy rezystor szeregowy dobierając go tak by stracić na nim 20V
    R=U/I czyli 20/0,16=125Ω (ukłony dla kolegi Azibik). Weźmy 120Ω (szereg E24)
    Przeliczmy spadek napięcia U=IR czyli 0,16*120=19,2[V]
    Spadek napięcia na stabilizatorze wyniesie Uwe-Uwy-Ur 40-15-19,2=5,8V
    Sprawdźmy więc moc traconą (przez stabilizator ciągle płynie 0,16A)
    5,8*0,16=0,928 W. Gdzie reszta ? Oczywiście na rezystorze tak jak w przypadku połączenia równoległego rezystora i stabilizatora.

    Można iść dalej zwiększając rezystancję szeregową i zmniejszając moc strat w stabilizatorze ale nic za darmo - stabilizator zacznie wychodzić z zakresu swojej pracy obniżając napięcie wyjściowe.

    Przy pracy równoległej rezystora i stabilizatora zjawisko również wystąpi tyle że w odwrotną stronę - napięcie zacznie wzrastać.


    Najrozsądniej jednak jest nie generować strat

  • #19 06 Mar 2015 10:24
    Marian B
    Poziom 34  

    Oczywiście, że rezystor szeregowy obniży moc strat na stabilizatorze, bo ogólna moc tracona na odbiornikach połączonych szeregowo sumuje się.
    Cały czas chodzi mi o to, że grzanie czego kolwiek zależy od kwadratu wielkości prądu płynącego przez ten element.
    Nie wnikając w szczegóły, przy połączeniu równoległym, zakładając sumaryczny prąd "160mA", dobierając odpowiednio rezystor można uzyskać np. 40mA, lub nawet mniej, płynące przez stabilizator. Jest to duża różnica w porównaniu do ogólnego "160mA". Taki prąd("40mA") pozwoli na zastosowanie byle jakiego tranzystorka o prądzie maksymalnym rzędu 100mA, nawet bez jego zagrzania.
    Przecież cały temat jest o grzaniu się stabilizatora. Metody uzyskania tego są różne, jedne lepsze drugie gorsze, łącznie z dużym radiatorem.

    Moderowany przez trymer01:

    Kolega jest w błędzie. To byłby "pół (albo ćwierć)-stabilizator", a ta idea prowadzi do rozwiązania w postaci samego opornika, gdzie stabilizator jest zbędny. Wyjaśnienie niżej.

  • #20 06 Mar 2015 10:28
    azibik
    Poziom 32  

    Zasada jest jedna: P=IxIxR lub P=UxU/R, czyli zmniejszając napięcie na tranzystorze regulacyjnym obniżamy moc na nim wydzieloną.

  • #21 02 Kwi 2015 00:30
    WojcikW
    Poziom 38  

    Marian B napisał:
    ...Dla tego moim zdaniem najlepszym rozwiązaniem ze względu na użycie stabilizatora małej mocy będzie zastosowanie równoległego rezystora, gdyż wtedy przez tranzystr/stabilizator płynie tylko ułamek prądu, i straty cieplne na nim są nie wielkie...
    Porada szkodliwa. Już tos18 w poście #10 zauważył, że na wyjściu takiego zasilacza pojawi się napięcie 40V.

  • #22 02 Kwi 2015 14:02
    trymer01
    Moderator Projektowanie

    Sam pomysł opornika równoległego, jakkolwiek poprawny dla bezprzerwowego obciążenia tu nie jest dobrym pomysłem, gdyż np. może zajść potrzeba odpięcia jednego kanału (stereo), albo i odpięcia całego obciążenia.
    Ale na wyjściu nie pojawi się pełne 40V.
    A to dlatego, że będzie ono ograniczone przez szeregowo połączone złącze B-E tranzystora (zaporowo - przebicie jak w diodzie Zenera) i diodę Zenera do wartości w sumie ok. 25V.
    Porada kol. Marian B jest szkodliwa gdyż dioda Zenera zasilana przez R1 oraz przez dodatkowy równoległy do tranzystora opornik będzie "cierpieć" - po odłączeniu obciążenia będzie przeciążona i spali się. Dużo tu zależy przede wszystkim od wartości tego równoległego opornika, oraz od prądu dopuszczalnego diody Zenera (jej mocy dopuszczalnej) i od wartości R1, ale pobieżne obliczenia wskazują, że spali się tu każda dioda Zenera o mocy<ok. 2W. A kto stosuje takie diody Zenera w takim stabilizatorze?
    Analizując dalej - po spaleniu się diody Zenera napięcie na wyjściu wzrośnie do nieznanej wartości (zależnej od wartości tego opornika równoległego - im mniejsza jego wartość tym napięcie większe), w czym pomagać będzie otwarty tranzystor (baza spolaryzowana przez R1) - ale bliskiego 40V.
    Poza tym wszystkie argumenty kol. Marian B są wyraźnie tendencyjne na zasadzie uporczywej obrony własnego rozwiązania - np. argument

    Marian B napisał:

    Nie wnikając w szczegóły, przy połączeniu równoległym, zakładając sumaryczny prąd "160mA", dobierając odpowiednio rezystor można uzyskać np. 40mA, lub nawet mniej, płynące przez stabilizator. Jest to duża różnica w porównaniu do ogólnego "160mA". Taki prąd("40mA") pozwoli na zastosowanie byle jakiego tranzystorka o prądzie maksymalnym rzędu 100mA, nawet bez jego zagrzania.

    można sprowadzić do pomysłu że cały prąd (160mA) płynie przez opornik dodatkowy i wtedy sam stabilizator staje się zbędny. Można i tak - ale bez stabilizacji.
    Stabilizacja wynika ze zmiennego poboru prądu - choćby niewielkich zmian, ale jednak.
    A pomysł z dodatkową diodą Zenera na wyjściu to już przysłowiowy makijaż zwłok.
    Co do różnicy w mocy strat w tranzystorze - dla obu rozwiązań (opornik szeregowy/równoległy) można tę moc tak samo zminimalizować, ale należy mieć na uwadze, że im większą moc wytracamy na owym oporniku (nieważne czy szeregowym czy równoległym) - tym mniejszy zakres stabilizacji otrzymamy (przy szeregowym - od zmian Uwe, Iobc, przy równoległym - od zmian Iobc, Uwe).
    Dlatego pod tym względem są to rozwiązania równoważne, ale sposób z opornikiem szeregowym ma dodatkowe zalety, o których wspomniał kol. tos18 w poście #14, oraz dodatkowo zabezpiecza taki stabilizator przed zwarciem wyjścia.

  • #23 02 Kwi 2015 19:19
    Marian B
    Poziom 34  

    Jeszcze trochę na temat "kuriozalnego pomysłu" z zabezpieczającą bezpiecznikową diodą Zenera. Otóż nie jest to kuriozalny pomysł, tylko powszechnie stosowana praktyka np. w telewizorach w których przetwornica jest zbudowana na różnych STR... .Wadą tych przetwornic było, że w przypadku jakiej kolwiek awarii przetwornicy, główne napięcie (rzędu 110V) rosło do wartości napięcia 310V z prostownika. Zabezpieczeniem jest właśnie "bezpiecznikowa" dioda Zenera np. R2K i inne, na napęcie okolo 130÷150V w zależności od typu. Podskok napięcia powoduje uszkodzenie/zwarcie tej diody, co unieruchamia cały zasilacz. Jeszce raz podkreślę, taka dioda po spaleniu jest zawsze zwarta. Takie diody zabezpieczające są na różne napięcia, zaczynając nawet od 5V.

    Poza tym, na samym wstępie z pomysłem rezystora rownoległego napisalem, że jest to rozwiązanie dobre do układu który jest zasilany bezprzerwowo, a przecież z takim tu mamy do czynienia. Nie jest to zasilacz uniwersalny, w którym obciążenie jest dołączane i odłączane wg. potrzeb. Tu może być jedynie wyłączone i włączone "wszystko" wyłącznikiem głównym. Oczywiście są wady i zalety każdego rozwiązania, przecież chyba wszyscy o tym wiedzą.

  • #24 02 Kwi 2015 19:32
    trymer01
    Moderator Projektowanie

    Kolega nadal nie rozumie... po co?
    Po co robić układ o gorszych właściwościach (jak opisano wyżej), któremu nie wolno zdjąć obciążenia gdyż się spali i aby temu zaradzić - dokładać ową diodę?
    To jest właśnie kuriozalny pomysł, aby "ratować" ten niedobry układ transilem. Bo transile znamy - nie są kuriozalne. :D

  • #25 02 Kwi 2015 20:08
    Marian B
    Poziom 34  

    Autor na samym wstępie narzekał, że tranzystor "prawie zapłonął". Po to są takie układy, aby rozwiązać problem za pomocą tranzystora/stabilizatora małej mocy, dużo mniejszej niż wymagane obciążenie. Wady i zalety ma każdy układ, sztuką jest wybrać optymalny.
    W tym przypadku, występują moce "ułamkowe", każdy szeregowy stabilizatorek sobie poradzi z takimi prądami, ale w przypadku większych prądów maksymalny prąd płynący przez stabilizator już będzie problemem, i trzeba będzie go jakoś ograniczyć. Poprostu po to jest forum, aby takie problemy przybliżyć.

TME logo Szukaj w ofercie
Zamknij 
Wyszukaj w ofercie 200 tys. produktów TME
TME Logo