Stablizator de Tensiune - Dispozitive și Circuite Electronice

Tema proiectului

Se proiecteaza un stabilizator de tensiune cu urmatoarele caracteristici:

- Tensiune de iesire,Vo, reglabila în intervalul: 5,25 – 7[V]

- Sarcina de iesire,RL:2,33

- Derivata termica a tensiunii de iesire, |dVo/dT|T=300K<2mV/

- Protectie la suprasarcina prin limitarea temperaturii tranzistoarelor regulatoare serie la si a curentului maxim la 5A

- Tensiune de intrare,Vi, în intervalul: 10.5-14V

- Domeniul temperaturilor de functionare:

- Amplificarea în bucla deschisa a amplificatorului de eroare 100

Nota: Se pot folosi numai tranzistoare bipolare si TEC-J.

Schema bloc functionala

Se utilizeaza o schema de stabilizator cu element regulator serie (ERS) comandat de un amplificator de eroare (AE) care compara tensiunea data de referinta de tensiune (REF) cu tensiunea preluata de la iesire prin reteaua de reactie (RR). La acesta se adauga un circuit de protectie la suprasarcina.

Circuitul este compus din urmatoarele blocuri:

- Amplificator de eroare: Q1, Q2, Q3, Q4, D1 ,R1, R2, R4, si generatoarele de curent Q6, R6; Q7, R7; Q5.

- Referinta de tensiune: Dz, Q15

- Retea reactie negativa R8, R9, R10, R11,.

- Regulator serie: Q9

- Protectie termica: Q9, Q11, Q12, Q10 ,R13, R14 , R15, R13

Functionarea

În general, pentru realizarea stabilizatoarelor de tensiune se folosesc proprietatile diodelor. Cel mai simplu tip de stabilizator este stabilizatorul parametric, realizat cu o dioda Zener. Dar performantele scazute nu îl recomanda pentru alimentarea unor circuite complexe. Tensiunea de iesire nu poate fi reglata, ea variaza în raport cu sarcina iar curentul maxim furnizat în sarcina este relativ mic (comparabil cu curentul care trece prin dioda Zener).

De aceea s-a folosit o schema mai complexa, un stabilizator cu reactie. Referinta de tensiune pentru acesta este practic un stabilizator parametric. Dar acesta lucreaza acum pe o rezistenta de sarcina mare care nu variaza. Comanda se face deci în tensiune pe o sarcina constanta.

La o functionare normala tensiunea diferentiala la intrarea amplificatorului de eroare este practic nula. Astfel amplificatorul trebuie sa transforme comanda în tensiune în una în curent (amplificator transimpedanta). Comanda în tensiune este data de reteaua de reactie (un divizor de tensiune).

Rezultatul compararii referintei de tensiune cu ceea ce se esantioneaza din tensiunea de iesire este un curent care se aplica elementului regulator serie. Acesta va fi un tranzistor ideal pentru care curentul de colector este proportional cu cel de baza.

Daca tensiunea la iesire scade fata de valoarea de echilibru tensiunea esantionata prin reteaua de reactie va fi mai mica decât tensiunea de referinta, deci la intrarea amplificatorului de eroare apare o tensiune diferentiala pozitiva. Curentul debitat la iesire va fi mai mare decât cel normal si va comanda un curent mai mare prin elementul regulator serie. Astfel tensiunea de la iesire începe sa creasca.

Daca tensiune la iesire tinde sa creasca fata de valoare de echilibru va aparea o tensiune diferentiala negativa ce va duce la scaderea curentului de la iesirea amplificatorul de eroare, deci la scaderea curentului prin elementul regulator serie. Astfel tensiune la iesire va începe sa scada.

Daca temperatura elementului regulator serie creste prea mult sau curentul prin el depaseste valoarea limita circuitul de protectie preia curentul debitat de amplificatorul de eroare iar elementul regulator serie se închide si nu mai lasa sa treaca curent.