Stabilizatoare de tensiune. Generalitati.  Stabilizatoare de tensiune parametrice

1.Generalitati

Definitie: Stabilizatoarele sunt circuite electronice care se conecteaza intre sursa de tensiune nestabilizata si sarcina, avand rolul de a mentine constanta tensiunea sau curentul prin sarcina in raport cu variatiile tensiunii de alimentare, ale rezistentei de sarcina si ale temperaturii mediului ambiant.

a. Clasificare

Dupa parametrul mentinut constant:

Stabilizatoare de tensiune

Stabilizatoare de curent

Dupa metoda de stabilizare:

Stabilizatoare parametrice

Stabilizatoare electronice

Dupa modul de conectare a elementului de reglaj ( control ) ER

Stabilizatoare serie

Stabilizatoare derivatie

Fig. 2.6 Stabilizatorul - schema de conectare in circuit

b. Parametrii stabilizatoarelor de tensiune

Tensiunea pe rezistenta de sarcina R_S trebuie mentinuta constanta

Variatiile tensiunii U_S pot aparea datorita variatiilor tensiunii de intrare ΔU_in si variatiilor rezistentei de sarcina ΔR_S.

Parametrii - factorii de stabilizare, se definesc in raport cu aceste variatii.

Factorii de stabilizare reprezinta raportul dintre variatia relativa a marimii care produce instabilitatea si variatia relativa a marimii de iesire U_S , atunci cand cel de-al doilea parametru de instabilitate este constant.

Factorul de stabilizare in raport cu tensiunea

F_U = R_s=ct

Factorul de stabilizare in raport cu rezistenta de sarcina

F_R = U_in=ct

c. Tehnici de reglare

Functionarea stabilizatoarelor se bazeaza pe:

- comportarea neliniara a unui element - dioda Zener - care la o variatie mare a unui parametru (curentul) mentine practic constant alt parametru (tensiunea) la bornele diodei.

- utilizarea unor scheme mai complexe in care un element activ ( tranzistorul ) numit

element regulator ER, preia variatiile de tensiune sau de curent ale sarcinii, mentinand constant parametrul de iesire

Tehnica derivatie

- Elementul de reglaj ER numit si element de control se leaga in paralel cu sarcina R_S

- Tehnica se aplica la stabilizatoarele parametrice cu diode Zener sau la cele electronice

- Circuitul stabilizator are o constructie simpla iar ER nu prezinta pericol de scurtcircuit

Tehnica serie

- Elementul de reglaj ER se conecteaza in serie cu rezistenta de sarcina R_S

- Tehnica se aplica la stabilizatoarele electronice

- Reglarea serie foloseste scheme complexe, dar au randament mai ridicat, sunt mai

eficiente

- Elementul de reglaj ER este prevazut cu circuite de protectie la scurtcircuit

- Este eficienta si la variatiile de curent

2. Stabilizatoare parametrice de tensiune

Definitie:Stabilizatoarele parametrice sunt circuite electronice ce contin un element neliniar (dioda Zene), caracterizat printr-un parametru variabil cu valoarea curentului care il parcurge.

a. Schema si diagrama de functionare

a b

Fig. 2.7 Stabilizatorul parametric - a. schema; b. caracteristica diodei Zener;

b. Functionare

Din caracteristica diodei se observa ca la variatii mari ale curentului prin dioda ΔI_Z corespunzatoare unor variatii mari ale tensiunii de intrare ΔU_in , se obtine o variatie mica a tensiunii la bornele diodei ΔU_Z , practic U_Z este constanta;

Dioda fiind legata in paralel cu sarcina, tensiunea se mentine constanta pe sarcina R_S fiind egala cu tensiunea diodei;

Pe baza schemei se pot scrie relatiile: U_Z = U_S ; I_in = I_Z + I_S

Rezistenta R are rolul de a limita curentul prin dioda, de protectie a diodei.

Observatii:

Pot stabiliza tensiuni de ordinul 4 - 50 V, pentru curenti de sarcina de 10 - 500 mA

Pentru a obtine tensiuni stabilizate mai mari, se pot conecta mai multe diode Zener in serie, iar pentru a mari valoarea factorului de stabilizare F_U se pot folosi mai multe celule in cascada.

Fig.2.8 Stabilizatorul parametric -Marirea tensiunii de stabilizare;

Fig.2.9 Stabilizatorul parametric - Factor de stabilizare Fu

Activitatea de invatare 1

Competente

Identifica componente electronice

Analizeaza montaje cu componente electronice analogice

Obiective:

La sfarsitul acestei activitati vei fi capabil:

- sa precizezi principiul de functionare a stabilizatoarelor

- sa precizezi clasificarea stabilizatoarelor

- sa identifici parametrii stabilizatoarelor de tensiune

Obiectivul: Aceasta activitate va va ajuta sa aprofundati si sa sintetizati informatiile referitoare la stabilizatoare

Enunt : Folosind surse diferite ( internet, manual, reviste de specialitate, fisa de documentare 2.2, etc.) obtineti informatii despre stabilizatoare si organizati-le dupa modelul urmator:

Activitatea de invatare 2

Competente

Identifica componente electronice

Analizeaza montaje cu componente electronice analogice

Obiective:

La sfarsitul acestei activitati vei fi capabil:

- sa identifici componentele electronice dupa simbol

- sa precizezi principiul de functionare a montajelor cu componente

analogice

Obiectivul: Aceasta activitate va va ajuta sa analizati montaje cu componente analogice

Enunt

In figura 1 se reprezinta stabilizatorul parametric.

Pornind de la figura 1, executati schema de mai jos folosind componentele electronice din figura 2

Figura 2 Componente electronice

Activitatea de invatare 3

Competente

Identifica componente electronice

Planifica o activitate si culege date numerice in legatura cu aceasta

Obiective:

La sfarsitul acestei activitati vei fi capabil:

sa identifici marimile fizice specifice stabilizatoarelor parametrice dupa notatie

sa precizezi marimile fizice specifice stabilizatoarelor parametrice

Obiectivul: Dupa aceasta activitate veti fi capabili sa corelati notatiile marimilor fizice care caracterizeaza functionarea stabilizatoarelor parametrice si semnificatia acestora.

Enunt

Realizati asocierile corecte dintre notatiile din coloana A si semnificatiile acestora din coloana B.

Activitatea de invatare 4

Competente

Identifica componente electronice

Planifica o activitate si culege date numerice in legatura cu aceasta

Obiective:

La sfarsitul acestei activitati vei fi capabil:

sa precizezi parametrii specifici caracteristicii diodei Zener

sa analizezi reprezentarea grafica a diodei Zener

Obiectivul: Dupa aceasta activitate veti fi capabili sa explicati reprezentarea grafica a diodei Zener

Enunt

In figura 3 se reprezinta caracteristica statica a diodei Zener

Pornind de la figura 3, realizati un eseu de aproximativ 10 randuri in care sa explicati pasii prezentati in figura, prezentand ce se intampla la fiecare nivel in parte.