Stabilizator de Tensiune

Stabilizator de tensiune

Introducere

Un sistem electronic supus actiunii unui ansamblu de semnale de intrare furnizeaza la iesire o serie de semnale cu caracteristici electrice variabile in timp.

Mentinerea invarianta in timp a caracteristicilor electrice ale unui semnal la iesirea unui

sistem, in conditii de variatie in domenii specificate a semnalelor de intrare se asigura printr-un proces de stabilizare a procesului respective.

Aparatul este dispozitivul electronic care realizeaza functia de stabilizare a parametrilor unui semnal poarta numele de stabilizator .

In functie de tipul marimii fizice ce caracterizeaza semnalul de intrare, stabilizatoarele pot fi de tensiune , de curent, de frecventa, de intensiotate luminoasa etc.

Un stabilizator de tensiune este un cuadripol, care mentine tensiunea de iesire in limite foarte stranse, indifferent de variatia tensiunii de intrare, a curentului prin sarcina, sau a temperaturii mediului ambient, in domenii specificate prin standard sau norme tehnice.

Stabilizatoarele de tensiune continua fac parte din structura surselor de alimentare alaturi de transformator, de blocul redresor si de blocul de filtraj. Constructia lor se poate realize in doua moduri:

a) Una din cele mai simple metode se bazeaza pe capacitatea unor componente electronice de a mentine intr-un domeniu dat tensiunea constanta la bornele lor. Performantele de stabilizare a tensiunii de iesire, asigurate de un stabilzator bazat pe acest principiu, sunt strict determinate de caracteristica curent-tensiune a componentei folosite.

b) O alta metoda de constructie a stabilizatoarelor de tensiune continua consta in utilzarea unei scheme electrice de amplificator cu reactie (fig.1.0). In acest caz tensiunea de iesire se mentine constanta printr-un process de reglare automata care se desfasoara in doua faze:

- tensiunea de iesire, V0, sau o fractiune din ea, kV0, se compara cu o tensiune de referinta, VREF, rezultand un semnal de eroare ε = -kV0.

Semnalul de eroare, e amplifaicat, comanda elementul regulator pentru a stabili tensiunea de iesire la valoarea prescrisa , V0.

Fig. 1.0. Schema de functionare a unui stabilizator de tensiune cu reactie.

In literatura de specialitate, stabilizatoarele de tensiune continua cu reactie se intalnesc sub denumirea de regulatoare de tensiune continua. Termenul provine din teoria sistemelor de reglare automata. Potrivit dictionarul enciclopedic roman regulatorul este un dispozitiv al unui sistem de reglare automata, care primeste la intrare semnalul emis de elementul de comparative si transmite la iesire marimea de comanda a elementului de executie, care efectueaza operatia impusa.

De mentionat ca intre regulator si stabilizator exista o diferenta ca de la parte la intreg, in sensul ca regulatorul este un element component al stabilizatorului. Totusi, o buna parte din specialisti fac abstractie de aceasta deosebire si folosesc termenii de stabilizator si regulator de tensiune continua ca sinonime. O justificare a acestei ambiguitati de tehnologie rezida din posibilitatea utilizarii unui stabilizator de tensiune continua ca regulator in constructia unor stabiliztoare de marimi neelectrice ca, temperatura, presiune, intensitate luminoasa etc. Transformarea “aparatului” stabilizator de tensiune in “dispozitivul” regulator de tensiune s-a extins odata cu proliferarea pe piata a stabilzatoarelor de tensiune continua integrate.

Rolul stabilizatorului de tensiune in aparatura electronica

Reteaua de distributie de curent alternativ constitue sursa principala de energie electrica pentru alimentarea montajelor electronice.

Redresoarele relizeaza conversia energiei de curent alternativ, in energie de curent continuu solicitata de consumatori. Exceptand consumurile pe care le reclama instalatiile de putere, sursele de tensiune de curent continuu utilizate la alimentarea aparaturii electronice sunt relativ de puteri mici. Asa de pilda, majoritatea schemelor cu tranzistor necesita fie tensiuni pozitive, fie tensiuni negative de ordinal a ±24 V si curenti de pana la 5….10 A. Schemele echipate cu amplificatoare operationale reclama surse cu polaritate dubla, valorile cele mai frecvente ale tensiunii de alimentare fiind ±12 V; ±15 V. In montajele cu circuite logice TTL tensiunea de alimentare este de +5 V, iar consumul de curent electric atinge cativa amperi, in functie de complexitatea schemei. Constructorii de aparatura electronica garanteaza functionarea normala pentru variatii ale tensiunii de retea in limitele +10%, -15% din valoarea nominala. Pentru a garanta functionarea normala a unui aparat electronic se impune ca variatia tensiunii sursei de alimentare sa nu depaseasca anumite limite, dependente de performantele aparatului. Astfel, unele blocuri electronice din statiile de radiotelecomunicatii admit abateri ale tensiunii de alimentare de 2…3%, iar curentul care alimenteaza bobinele de reflexie la televizoare necesita stabilizari de 0,5…1%. Cu cat aparatul electronic este mai sensibil, sau mai precis, cu atat trebuie sa fie mai stabile sursa de alimentare.

Stabilizatoarele sunt circuite electronice, care se conecteaza intre sursa de alimentare si consumator, avand rolul de a mentine constante tensiunea sau curentul consumatoruluiu in raport cu variatiile tensiunii sursei, ale rezistentei sarcinii, ale temteraturii ambiante si ale altor factori perturbatori. In principiu, stabilizarea unei tensiuni continue se poate asigura fie”inainte” de redresor, mentinand constanta tensiunea alternativa de alimentare, fie “dupa”redresor, intercaland intre acesta si sarcina un element capabil sa preia variatiile de tensiune.

Daca prima varianta stabilizeaza numai variatiile tensiunii de retea, cea de-a doua reprezinta avantajul ca mentine constanta tensiunea pe sarcina indiferent de cauzele care tind sa o modifice. Stabilizatoarele din a doua categorie sunt preferate si au capatat o larga raspandire practica. Deci acestea pot fi realizate cu componente electronice discrete, in prezent se fabrica, cu predilectie, sub forma de circuite integrate ceea ce se favorizeaza tipizarea lor. Tendinta de tipizare a capatat o amploare tot mai larga in ultimul timp, facilitand in mai mare masura alegerea stabilizatoarelor de tensiune in concordanta cu specificul aplicatiei.

Dezvoltarea microelectronicii, a atras dupa sine in ultimul deceniu o evolutie spectaculoasa a productiei stabilizatoarelor de tensiune din a doua categorie , prezentate sub forma de circuite integrate specializate.