Elektronika

Maturitní otázky

ZPĚTNOVAZEBNÍ STABILIZÁTORY NAPĚTÍ

37.Zpětnovazební stabilizátory napětí

Stabilizátory

Mezi stabilizátory lze řadit všeobecně všechny obvody, které umožňují stabilizovat výstupní napětí nebo proud při změnách :

a)       výstupního (zatěžovacího) proudu

b)       vstupní (obvykle síťového ) napětí

c)       teploty okolí

Na jiných veličinách obvykle hodnota výstupního napětí nezávisí, pokud ano, je třeba sledovat i takové vlivy (např. stárnutí součástek, vliv elektromagnetických rušení apod.)

Kromě stabilizačních účinků ( kterými je míněna regulace na konstantní hodnotu ú každý typ stabilizátoru více či méně snižuje střídavou složku, výstupního napětí (zvlnění) a pracuje tedy jako filtr.

Stabilizátory napětí jsou zásadně dvou typů: parametrické stabilizátory a stabilizátory se zpětnou vazbou (degenerativní). Parametrické stabilizátory využívají vhodného průběhu voltampérových charakteristik některých součástek, stabilizátory se zpětnou vazbou obsahují regulační součástku, která je ovládána odchylkou výstupního napětí od hodnoty referenčního napětí.

Základními veličinami stabilizátoru jsou činitel stabilizace, udávající kolikrát stabilizátor zmenšuje poměrné kolísání napětí

     při R_z=konst.

kde U₁ je napětí na vstupu stabilizátoru, U₂ napětí na výstupu stabilizátoru a vnitřní odpor stabilizátoru

         při U₁=konst.

Zpětnovazební stabilizátory

Blokové schéma zpětnovazebního stabilizátoru

napětí (RZ je rozdílový zesilovač)

                Blokové schéma zpětnovazebního stabilizátoru napětí je na obr. 3. Regulační součástka je ovládána odchylkou výstupního napětí od napětí referenčního. Dnes se zpětnovazebními stabilizátory setkáme téměř výhradně v podobě integrovaných obvodů. Dříve rozšířený a preferovaný obvod 723 je dnes střídán stabilizátory 78Lxx pro kladná napětí proti zemi a odběrem do 100 mA, 78xx s kladným výstupním napětím proti zemi a odběrem do 1 A, 78Sxx s kladným výstupním napětím proti zemi a odběrem do 2 A a 79Lxx, 79xx, 79Sxx pro záporná napětí proti zemi. Údaj xx označuje pevné výstupní napětí stabilizátoru. Dále se můžeme setkat se stabilizátory s regulovatelným výstupním napětí, jakými jsou obvody LM 317L, LM 317, LM 317K (s nastavitelným kladným napětím od 1,25 V do 37 V a odběrem 100 mA, 1,5 A, 2,2 A), LM 337 (pro záporná napětí) nebo obvod L 200 umožňující regulovat jak výstupní stabilizované napětí, tak i výstupní proud. Všechny tyto obvody mají zabudovanou tepelnou a zkratovou pojistku, jejich zapojení vyžadují žádné nebo minimum externích součástek. Jedinou jejich nevýhodou je velký úbytek na nich. Proto jsou vyvíjeny nové tzv. LOW DROP stabilizátory s nízkým úbytkem napětí (LM 2930A, L 4812CV, L 4921, atd.).

Příklad zapojení zpětnovazebního stabilizátoru napětí z diskrétních součástek

Použití operačního zesilovače v zapojení zpětnovazebního stabilizátoru napětí

Na rozdíl od stabilizátorů napětí, u nichž je požadován co nejmenší vnitřní odpor, je u stabilizátorů proudu požadován vnitřní odpor co největší, aby změna zatěžovacího odporu způsobila jen nepatrnou změnu odporu v obvodu a proud procházející do zátěže se měnil co nejméně.

Činitel stabilizace je zde

        při R_z=konst.

kde I₁ je vstupní proud, I₂ je proud výstupní

U zpětnovazebních stabilizátorů proudu je regulační součástka je ovládána odchylkou referenčního napětí a napětí vzniklém na odporu zapojeném v sérií se zátěží, činností stabilizátoru je toto napětí stabilní a tak je stabilní i proud zátěží.

Blokové schéma zapojení zpětnovazebního stabilizátoru proudu