Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Stabilizator na elementach dyskretnych

larry98 20 Mar 2008 20:53 3434 29
  • #1 20 Mar 2008 20:53
    larry98
    Poziom 15  

    Ma ktoś może schemat owego niescalonego stabilizatora o napięciu oddatnim, wydajności prądowej ok 1A, 12V lub najlepiej regulowany do 12V. Chociaż schemat jakiegokolwiek stabilizatora na elementach dyskretnych żeby wykonać go w celach dydaktycznych.
    Pozdrawiam

    0 29
  • #3 24 Mar 2008 10:28
    larry98
    Poziom 15  

    Mam pytanie do bardziej doświadczonych ode mnie. W karcie katalogowej LM317T znajduje się dość przejrzysty schemat ideowy stabilizatora:
    http://www.ortodoxism.ro/datasheets2/a/0s922lq6p7gwsc2hhzx6z4e3pl3y.pdf
    w celach dydaktycznych, żeby pokazać, że można chciałbym go wykonać, ale nie wiem czy w praktyce to wygląda tak prosto, że po prostu trzeba zaprojektować płytkę i zrobić? Czy mogą wystąpić jakieś problemy, które zostały rozwiązane w wersji scalonej?

    Załączam schamat ideowy:

    0
  • #4 24 Mar 2008 11:12
    DamianG
    Poziom 20  

    Skąd wiesz jakie tranzystory zastosować? A poza tym skąd weźmiesz wzornik napięcia 1,25V (chyba wiesz jak działa LM317)?

    0
  • #6 24 Mar 2008 13:45
    larry98
    Poziom 15  

    Już mam ten zasilacz:
    http://www.electronics-lab.com/projects/power/003/index.html
    i chcę jeszcze zrobić symetryczny, bo akurat mam trafo, które do tego celu jest idealne, ale chciałem zrobić to tylko na elementach dyskretnych, bez scalonych stabilizatorów, bo takie układy są proste i już mam kilka w szufladzie.

    0
  • #7 24 Mar 2008 18:09
    marekzi
    Poziom 38  

    Dla celów dydaktycznych to należałoby zrobić na tranzystorach - bez żadnych scalaków - jak to się "drzewiej" robiło.

    0
  • #8 25 Mar 2008 19:18
    larry98
    Poziom 15  

    No właśnie, ale skąd można zaczerpnąć materiały na temat budowy takich stabilizatorów bez scalaczków?

    0
  • #9 25 Mar 2008 22:05
    marekzi
    Poziom 38  

    Jeśli to ma być stabilizator dla celów dydaktycznych, to nie może być zbyt skomplikowaną konstrukcją, a taką będzie stabilizator napięcia ujemnego i dodatniego, z regulacja od zera.
    Proponuję zrobić stabilizator symetryczny (dodatni i ujemny) bez regulacji albo z regulacją w ograniczonym zakresie.
    Mogę coś naskrobać.

    0
  • #10 25 Mar 2008 22:37
    larry98
    Poziom 15  

    Wolałbym właśnie mieć taki stabilizator gdyż ma spełniać dwa zadania:
    1. Ma być dowodem, że w dobie scalonych struktur można wykonać dobry układ na elementach dyskretnych.
    2. Ma działać w zasilaczu laboratoryjnym jako stabilizator do zasilacza symetrycznego.

    0
  • #11 25 Mar 2008 22:46
    ronwald
    Poziom 27  

    Najprostszy schemat stabilizatora (+12V)na elementach dyskretnych w załączeniu. Druga połówka stabilizatora (-12V) analogiczna z tym, że należy użyć tranzystorów p-n-p. Poniżej wyliczone wartości elementów
    R1=360;
    R2=1k
    Rs=0,6;
    R3=3k3;
    R4=4k3;
    P1=500;
    R5=1k3;
    C1= 47uF/25V;
    C0=22uF/16V;
    T1-TIP122;
    T2- BC547;
    DZ - LM385-2,5

    0
    Załączniki:
  • #12 25 Mar 2008 23:29
    marekzi
    Poziom 38  

    Najprostszy, klasyczny.
    Ale bez regulacji 0-12V.
    I w tym właśnie jest kłopot, że klasyczny stabilizator (a
    zwłaszcza na elementach dyskretnych) mocno się komplikuje w wykonaniu z regulacją od zera.
    Oczywiście to możliwe, ale na pewno nie będzie to dydaktyczne.
    Sam kiedyś robiłem swój zasilacz 2x(0-50V)/2A z użyciem tylko układów 723 - które pełniły tylko rolę wzmacniacza i bez nich też mogłem się obejść.

    0
  • #13 25 Mar 2008 23:41
    larry98
    Poziom 15  

    No skoro sprawa jest aż tak skomplikowana to nie chciałbym komplikować jej jeszcze bardziej, ale początkowe założenie było takie, że ma być +/- 12V i przełaczanie na zakres regulowany od 0 do +24V. Z wcześniejszych wypowiedzi rozumiem, że to może być skomplikowany układ, ale wykonalny?

    P.S.
    Dzięki ronwald'owi jest załatwiona stabilizacja do zasilacza symetrycznego (wielkie dzięki), ale napisałeś na schemacie Io=1A, to tylko założenie dla ułatwienia obliczeń czy prąd maksymalny? Myślę, że przy 12V może popłynąć 1,5A.

    0
  • #14 26 Mar 2008 00:18
    marekzi
    Poziom 38  

    Myśle, że w celu "udydaktycznienia" (he, he..) owego układu wskazane byłoby zamiast opornika R1 wstawić proste źródło prądowe na tranzystorze i diodzie.
    funkcjonalności to nie zmieni, ale będzie wielce pouczające.

    0
  • #15 26 Mar 2008 01:28
    ronwald
    Poziom 27  

    Maleje Rs rośnie prąd wyjściowy, dla Rs=0,3 prąd dwukrotnie wzrośnie do 2A!
    Co do źródła prądowego, owszem zamiast opornika R1 można dać tranzystor jfet z kanałem "n" popularnego BF245 A pracującego jako źródło prądowe bez zbędnych dodatkowych elementów, diody i rezystora.

    0
  • #16 26 Mar 2008 09:50
    marekzi
    Poziom 38  

    Dydaktyczność - to nie zawsze prostota i ekonomia. Celowo pisałem i źródle prądowym na bipolarnym i diodzie.

    0
  • #17 26 Mar 2008 11:30
    ronwald
    Poziom 27  

    A omówienie działania jfet-a to nie dydaktyczność :)? Młodzież pozna dodatkowy element przy okazji omawiania działania prostego zasilacza ze stabilizacją napięcia wyjściowego.

    0
  • #18 26 Mar 2008 12:44
    marekzi
    Poziom 38  

    To też prawda, trochę inna - jak różnica miedzy tymi źródłami. Z tym , że moja propozycja źródła jest klasyczna, poglądowa (łatwiej ja objaśnić i zrozumieć).
    Ale to już naprawdę nie powód do sporu czy dyskusji - kolega larry98 sobie wybierze.

    0
  • #19 26 Mar 2008 16:00
    larry98
    Poziom 15  

    Panowie głównym założeniem jest stworzenie stabilizatora, który posiadałby parametry zbliżone do scalaków, byłoby wspaniale zrobić ze źródłem prądowym, bo to od razu zabezpieczenie antyzwarciowe.
    Z tego co zrozumiałem w tym celu zamiast R1 należy wstawić JFETa, więc nasuwa mi się pytanie jak go włączyć w obwód? Gdzie bramka, dren i źródło?

    P.S.
    Wolę zastosować JFETa, bo w standardowych układach tworzonych przez niedoświadczonych elektroników są raczej żadko wykorzystywane tak wiec nie ma się gdzie nauczyć w praktyce zasady działania, nie ma poparcia do teorii.

    0
  • #20 26 Mar 2008 18:04
    ronwald
    Poziom 27  

    W "jfet-cie" zwiera się bramkę ze źródłem. Dren połączyć do plusa Uwe a zwarte elektrody do bazy tranzystora mocy. Oczywiście źródło prądowe wstawiamy zamiast opornika R1!

    0
  • #21 26 Mar 2008 18:19
    larry98
    Poziom 15  

    Jeżeli tak zrobię to jaką wydajność prądową będzie miał wtedy ten stabilizator, to jest uzależnione od Rs, a JFET tylko stabilizuje prąd? Domyślam się, że T3 to też zykły n-p-n tak jak T2? Co oznacza kondensator C*, dlaczego jest on zaznaczony w obwidzie linią kreskową? No i na koniec czy mógłbym prosić o objaśnienie działania układu, próbowałem sam do tego dojść, ale jednak potrzebuję wyjaśnienia.

    0
  • #22 26 Mar 2008 20:07
    marekzi
    Poziom 38  

    No to teraz trochę namieszam.........
    Podstawowym powodem, dla którego proponowałem źródło prądowe na tranzystorze bipolarnym i diodzie była nie tyle "dydaktyczność" owego układu, ale ( i ów najważniejszy powód uleciał mi później z głowy) jego zalety w porównaniu do źródła na tranzystorze FET:
    - źródło na tr. bipolarnym jest "przewidywalne" - pozwala uzyskać żądaną wartość prądu w przeciwieństwie do źródła na tr. FET, które daje prąd o sporym rozrzucie, zależnym od wartości prądu Idss (dla Ugs=0). Praktycznie nawet stosując FET selekcjonowany (grupa A, B, czy C) nie znamy tej wartości dokładnie (rozrzut nawet 2,5X) i konieczne jest wstawienie w źródło opornika o dobieranej wartości.
    2.Drugim, poważnym mankamentem źródła prądowego na tr. FET jest spadek napięcia na nim. Potrzebuje on do poprawnej pracy ok.5V (przy Ugs=0), co całkowicie dyskwalifikuje go w tym układzie stabilizatora napięcia. Proszę zauważyć, że dla Uwy=12V, na bazie T1 napięcie musi wynosić ok.13,5V (T1 musi być tranzystorem Darlingtona), więc nawet zakładając, że Uwe=16V nie będzie obniżać się ze wzrostem obciążenia, to różnica owych napięć to zaledwie 2,5V.
    Przy takim napięciu egzamin zda tylko i wyłącznie klasyczne źródło prądowe na tr. bipolarnym i diodzie, zdolne pracować jeszcze nawet poniżej 1V.
    Kolego larry98; - układ tego stabilizatora można łatwo przerobić na regulowany 3-12V - po prostu zamieniając P1 z "podkówki" na potencjometr , R4 i R5 na oporniki z szeregowymi podkówkami (wartości trzeba wyliczyć). Bezwzględnie należy wówczas zasilić stabilistor LM385 z innego źródła napięcia - tu wchodzi w rachubę tylko Uwe, które jest niestabilizowane i to wniesie niewielkie pogorszenie stabilizacji. Aby temu zapobiec, należy ów stabilistor LM385 zasilić z Uwe poprzez np. źródło prądowe na tr. FET, ale z regulowanym opornikiem (podkówka) w źródle, aby dobrać prąd źródła prądowego=prądowi LM385=np. ok. 6mA jak na rys.
    "Dydaktyczność" układu wzrośnie!!! (he, he,..)
    Uwaga:tak zbudowany stabilizator wymaga do poprawnej pracy napięcia wejściowego Uwe co najmniej 15V . Po uwzględnieniu spadku napięcia Uwe związanego z obciążeniem (Iwy) oraz spadków napięcia sieci (-10%) oznacza to transformator o napięciu ok. 14V na biegu jałowym.

    0
  • #23 27 Mar 2008 00:04
    ronwald
    Poziom 27  

    Źródła prądowe wykonane w oparciu o BF245 z grupy A istotnie będą mieć wydajności prądowe zawierające się w przedziale 2 mA - 6mA należy zatem dokonać wstępnej selekcji.
    Potrzebuje zaledwie około 2 V różnicy potencjałów do poprawnego działania. Napięcie zasilania można zawsze trochę podnieść na etapie projektowania :).
    Wracając do postawionych pytań;
    T1 szeregowy tranzystor regulacyjny,
    LM385 - źródło odniesienia,
    T2 wzmacniacz błędu,
    T3 kontrola prądu wyjściowego
    C- element kompensacyjny, zapobiega niestabilnej pracy zasilacza.

    0
  • #24 27 Mar 2008 02:48
    marekzi
    Poziom 38  

    Z gupy B - o ile dobrze pamiętam - 6-13mA, z grupy C - 12-25mA. Bez selekcji - 2-25mA. No jest to niezły rozrzut, bo my wg projektu potrzebujemy 6mA. Regulacja opornikiem jest konieczna.
    Źródło prądowe na BF245 potrzebuje do poprawnego działania ok.5V a nie 2V. Od 2 V zaczyna działać - ale bez stabilizacji prądu, ze wzrostem tego napięcia prąd rośnie, aby przy ok. 5V stabilizować się. Dowód - charakterystyka BF246 Id=f(Uds) dla Ugs=0 - datasheet BF245, http://www.edw.com.pl/ea/archiwum/zrodla_pradowe_I.pdf - pkt.3.06
    Podnoszenie napięcia Uwe oznacza więcej strat mocy, większe trafo, większy radiator i więcej ciepła. Dobry stabilizator to taki , który działa przy jak najmniejszym (Uwe - Uwy).

    0
  • #25 27 Mar 2008 18:26
    larry98
    Poziom 15  

    Moje trafo daje 2x14,5V, a z wcześniejszej żarliwej dyskusji dedukuję, że lepsze źródło prądowe można wykonać na tranzystorze i diodzie. To ma być oczywiście stałe nie regulowane źródło prądowe, podobnie jak nie regulowane, stabilizowane napięcie 12V. W związku z tym prosiłbym o podanie sposobu właczenia w obwód tranzystora i diody.

    0
  • #26 27 Mar 2008 20:11
    marekzi
    Poziom 38  

    Tranzystor (nazwijmy go T4) pnp, dowolny krzemowy, np. BC328 emiterem do Uwe przez opornik 100 ohm, kolektorem do połączonych bazy T1 i kolektora T2. Z Uwe do bazy T4 dioda 1,3V np. BAP815 (uwaga na polaryzację! - katodą do bazy) i stąd do masy - opornik 2,2kohm.

    0
  • #27 27 Mar 2008 20:16
    larry98
    Poziom 15  

    A w stabilizacji napięcia ujemnego jak rozwiązać ten problem, dać tranzystor n-p-n?

    0
  • #28 27 Mar 2008 21:02
    marekzi
    Poziom 38  

    Tak, npn; - w stabilizatorze napięcia ujemnego za tanzystory npn daj pnp, za pnp - daj npn.
    Pamiętaj o prawidłowym kierunku włączenia diod - LM385 zawsze katodą na wyższy potencjał, diodę BAP815 - zawsze katodą na niższy potencjał.
    Potrzebujesz jeszcze to wyjaśnienie działania?

    0
  • #29 27 Mar 2008 21:11
    larry98
    Poziom 15  

    Byłbym zobowiązany za wytłumaczenie zasady działania krok po kroku jak to się dzieje, że napięcie jest stabilizowane no i na dokladkę o źródle prądowym zawartym w tym układzie też chciałbym zaczerpnąć nieco wiedzy.

    0
  • #30 27 Mar 2008 22:46
    marekzi
    Poziom 38  

    Ponieważ kolega larry98 prosił o wyjaśnienie zasady działanie i nie doczekał się, pozwolę sobie pomóc mu. Z pytania tego wynika, że wyjaśnienie to powinno być poglądowe.
    Na początek - stan nieustalony, czyli trwający ułamek sek. proces "uruchomienia"sie stabilizatora.
    W momencie włączenia napięcia sieci napięcie Uwe narasta od zera do wartości ok. kilkunastu V. Na wyjściu stabilizatora napięcie Uwy =0, więc UbT2=0, T2 jest zatkany (nie przewodzi)- stanowi "przerwę", baza T1 jest zasilana przez R1 całkowicie otwierając T1 - napięcie Uwy narasta praktycznie nadążając za Uwe. Do momentu gdy Uwy <2,5V nie dzieje sie nic, gdy Uwy=2,5V zaczyna przewodzić LM385 (dioda Zenera) stabilizując napięcie UeT2 na wartość 2,5V niezależnie od dalszego wzrostu Uwy.
    Dla uproszczenia rozważań przyjmujemy, że dzielnik napięcia R5-P1-R4 ustala napięcie
    UbT2 = 0,25Uwy.
    W tym momencie UbT2=0,25x2,5=0,6V co oznacza, że baza T2 jest spolaryzowana ujemnie w stosunku do emitera (UeT2=2,5V) - T2 jest całkowicie zatkany, T1 - całkowicie otwarty, Uwy nadal narasta. Taki stan T2 utrzymuje się aż do chwili gdy Uwy osiągnie taką wartość, że T2 zacznie przewodzić, t.zn. gdy UbT2=Ue+0,6V=3,1V. Ponieważ Uwy=4UbT2 =12,4V - przy tym napięciu T2 zacznie przewodzić, jego prąd kolektora zacznie płynąć przez R1, co spowoduje obniżenie napięcia UbT1, a więc i UeT1=Uwy.
    Jest to t.zw. pętla sprzężenia zwrotnego - sygnał sprzężenia pobierany z wyjścia (z P1), porównywany z napięciem wzorcowym (2,5V z LM385), zaś sygnał błędu podawany jest na element wykonawczy (T1) w celu skorygowania owego błędu.
    Zauważ, że układ .ograniczenia prądu wyjściowego na T3 powoduje spadek napięcia Uwy o wartość Uogr=RsxIwy=ok.0,6V. Ponieważ jednak włączony on jest przed miejscem pobierania sygnału błędu (R4), to nie wpływa to na wartość Uwy - inaczej mówiąc T1 "poinformowany" o tym przez T2 "puszcza" więcej prądu aby ustalić UeT1 większe od Uwy o wartość Uogr.

    Na tym kończy sie stan nieustalony i zaczyna stan liniowej regulacji - t.zw. równowagi dynamicznej.
    Znając zasadę działania tranzystora i kierując się zależnościami opisanymi dla stanu nieustalonego możesz prześledzić jak zachowa się układ, gdy coś próbuje wytrącić go z równowagi (wzrost prądu obciążenia, spadek Uwe, czy Uwy).
    Dla przykładu: jeśli z jakichś przyczyn Uwy obniży sie, obniży się również UbT2=0,25Uwy, co przy niezmiennym UeT2=2,5V spowoduje zmniejszenie wysterowania (przytkanie) T2 - zmniejszenie jego Ic, co spowoduje wzrost UbT1 a więc i Uwy. Układ dąży zawsze do Uwy=4(2,5+Ube), gdzie współczynnik 4 wynika ze stosunku rezystorów w dzielniku R4-P1-R5 ( P1 służy do dokładnego wyregulowania Uwy na pożądaną wartość - w naszym przypadku=12V).
    -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
    Działanie stabilizatora prądu (t.zw. źródła prądowego) zbudowanego na diodzie i tranzystorze bipolarnym zasadza sie na własnościach diody - jej charakterystyki napięciowo-prądowej dla kierunku przewodzenia. W zasadzie każda dioda, a zwłaszcza diody specjalnie do tego celu produkowane (np. BAP815) mają tę charakterystykę stromą, t.zn. że duże zmiany prądu powodują nieznaczne tylko zmiany jej napięcia przewodzenia. Dlatego w obwodzie takiej diody zasilanej przez opornik z niestabilizowanego napięcia (Uwe - u nas) może zmieniać się prąd diody nadążając za zmianami napięcia zasilającego, lecz napięcie na diodzie Ud będzie prawie niezmienne.
    Tranzystor T4 pełni rolę wzmacniacza prądowego (wtórnik emiterowy). Napięcie na emiterze T4 jest stabilizowane: UeT4=UbT4-Ube=Ud-0,7V=1,3V-0,7V=0,6V (1,3V - napięcie stabilizacji BAP815; tak naprawdę są to dwie diody o Ud=0,65V połączone szeregowo w jednej obudowie).
    IeT4=UeT4:Re=0,6V:100ohm=6mA.
    Ponieważ Ic=Ie (z dokładnością do ok. 0,5-0,2%), więc Ic=6mA= const.- cbdu.
    Jakakolwiek zmiana napięcia zasilającego ma znikomy wpływ na tą wartość prądu (gdyż Ud=1,3V i prawie nie zależy od Uzas), zmiana obciążenia również - układ reguluje napięcie na kolektorze T4 tak, aby zawsze Ic=6mA - nawet w zwarciu kolektora do masy (oczywiście w granicach możliwości, gdyż jeśli np. obciążenie będzie mieć za dużą rezystancję - lub będzie odłączone - prąd kolektora nie osiągnie zakładanej wartości).
    Ten układ stabilizatora prądu zasadza sie tylko i wyłącznie na własnościach diody i w odróżnieniu od opisanego wyżej układu stabilizatora napięcia nie posiada obwodu sprzężenia zwrotnego.
    W ramach wprawki proponuję analizę napięcia UceT4 przy zmieniającej się wartości rezystancji obciążenia (Rc), przy założeniu ze Uwe=Uzas=15V=const.

    0