Stabilizatoare de tensiune cu componente discrete

1.GENERALITĂŢI.

Funcţionarea circuitelor şi aparatelor electronice necesită pentru alimentarea cu energie electrică surse de energie continuă. Aceasta se obţine în mod obişnuit de Ia baterii sau de la reţeaua de curent alternativ, prin redresare si filtrare.

In majoritatea cazurilor, sursele de alimentare pentru aparatura electronica au puteri mici, de ordinul waţilor, pana Ia sute de waţi. Schemele cu tranzistoare necesită, de exemplu fie tensiuni pozitive, fie tensiuni negative de ordinul ±30V şi curentă până Ia 5-10 A. Schemele cu amplificatoare operaţionale sau cu circuite integrate analogice utilizează surse de alimentare cu polaritate dublă, cele mai frecvente tensiuni fiind ±12v sau ±15v, iar curenţii sunt de ordinul zecilor sau a sutelor de M.A.

Montajele cu circuite logice TLL sunt alimentate cu tensiuni de +5V, curenţii putând atinge câţiva amperi.

Pentru a garanta buna funcţionare a unei scheme sau a unui aparat electronic este necesar ca tensiunea de alimentare sa fie constantă. Variaţiile tensiunii continue de alimentare se pot datora fie variaţiilor tensiunii reţelei (în mod obişnuit tensiunea reţelei poate varia în limitele +10%...-15% din tensiunea nominală de 220v), fie variaţiei curentul de sarcină, a temperaturii sau a altor factori.

Stabilizatoarele sunt circuite electronice de tip cuadripol, care se conectează între sursa de alimentare şi consumator, având rolul de a menţine constante tensiunea sau curentul consumatorului în raport cu variaţiile tensiunii sursei, ale rezistenţei de sarcină, ale temperaturii ambiante sau ale altor factori perturbatori.

In figura 1.a se prezintă schema stabilizatorului sub forma unui cuadripol, iar în figurile 1.b si 1.c se prezintă cele două tehnici principale de realizare a unui stabilizator de tensiune cu element de reglare de tip serie (E.S.), respectiv cu element de reglare paralel (E.P.).

Pentru aprecierea performantelor unui stabilizator de tensiune se definesc următoarele mărimi caracteristice:

-coeficientul de stabilizare So (faţă de tensiunea de alimentare) prin relaţia:

, la şi constante;

Fig.1.Schema bloc a stabilizatorului de tensiune:

a — cuadripol; b — cu element de reglare de tip serie;

c — cu element de reglare de tip paralel

-coeficientul de temperatură prin relaţia:

, la şi constante;

-rezistentă de ieşire (interna) prin relaţia:

, la şi constante;

-eficienţa (randamentului) stabilizatorului , prin relaţia

Stabilizatoarele cu element de reglaj serie au performanţe mai bune decât cele cu element de reglaj paralel; cu toate acestea, stabilizatoarele de tip paralel se utilizează în unele aplicaţii datorită simplităţii schemei vezi stabilizatoarele cu diode Zener) şi a faptului că necesită circuite speciale de protecţie la suprasarcina sau scurtcircuit la ieşire.

In realizarea practicã a unui stabilizator se ţine cont atât de performantele sale, cât şi de preţul de cost, corelate cu performanţele şi preţul de cost ale sau aparatului electronic ce urmează a fi alimentat de la sursa de tensiune stabilizată.

Se construiesc astfel stabilizatoare de tensiune cu componente discrete, stabilizatoare hibride cu componente discrete si AO sau componente discrete şi circuite stabilizatoare integrate. De asemenea, se pot utiliza numai stabilizatoare integrate monolitice.

2.STABILIZATOARE DE TENSIUNE CU COMPONENTE DISCRETE

Stabilizatoarele de tensiune cu componente discrete sunt folosite datorită unor cerinţe practice, cum ar fi: simplitatea schemei de stabilizare, gama largă a tensiunii stabilizate etc. Aceste stabilizatoare sunt de următoarele tipuri: stabilizatoare parametrice, stabilizatoare cu reacţie şi stabilizatoare în regim de comutaţie.

2.1.Stabilizatoare de tensiune parametrice.

Stabilizarea parametrică a tensiunii se bazează pe proprietatea diodelor Zener de a menţine într-un domenii dat (domeniu de stabilizare) tensiunea consumată la bornele lor. Performanţele acestor stabilizatoare sunt determinate de caracteristica tensiune-curent (fig.2.a) a diodelor Zener folosite.