Struktura

Zpětnovazební

Zpětnovazební stabilizátory

Zpětnovazební stabilizátory využívají principu porovnávání žádaného (referenčního) a skutečného napětí.

Doplníme-li stabilizátor se Zenerovou diodou regulačním prvkem – tranzistorem, zapojeným do série se zátěží, vznikne sériový stabilizátor. Elektrolytické kondenzátory slouží společně se Zenerovou diodou k filtraci výstupního napětí. Nevýhodou zapojení je malá odolnost proti zkratu na výstupu.

Obr. 1: Zapojení aktivního stabilizátoru s diskrétními součástkami

Činnost stabilizátoru

Zenerova dioda slouží jako zdroj konstantního (referenčního) napětí pro bázi B tranzistoru T1. Zenerova dioda je zatížena jen velmi malým proudem báze tranzistoru, a proto je napětí UZ velmi stabilní.

Platí, že U2 = UZ - UBE. Poklesne – li napětí U2, zvětší se tím úbytek napětí UBE mezi bází B a emitorem E (UBE = UZ - U2) a tranzistor se více otevře, což má za následek zvětšení napětí U2. Zvětší - li se napětí U2, zmenší se úbytek napětí UBE, tranzistor se více zavře a napětí U2 se zmenší. To znamená, že je zavedena záporná zpětná vazba. Toto zapojení funguje zároveň jako aktivní filtr.

Lepších výsledků stabilizace lze dosáhnout pomocí složitějšího zapojení, ve kterém tranzistorový zesilovač zesiluje odchylku výstupního napětí od pevného (referenčního) napětí, a tou řídí otevírání výkonového tranzistoru:

Obr. 2: Zapojení sériového stabilizátoru se zesilovačem odchylky

Činnost stabilizátoru:

Předchozí zapojení je doplněno dalším tranzistorem (T2), který funguje jako zesilovač odchylky. Proud procházející Zenerovou diodou je určen rezistorem R4. Zenerova dioda udržuje emitor T2 na konstantní hodnotě napětí. Tranzistor T2 je uzavřený, pokud je na rezistoru R2 nižší napětí než je napětí UZ+UBE. Pokud napětí na R2 vzroste nad součet napětí UZ+UBE, tak se tranzistor T2 začne otevírat. Tím se odvádí proud, který teče rezistorem R3. Jelikož se snižuje proud tekoucí do báze tranzistoru T1, začne se tento tranzistor zavírat. Tím se zvětšuje jeho vnitřní odpor a zmenšuje se napětí na výstupu a tudíž i na R2. Zpětná vazba upravuje velikost napětí na R2 tak, aby byla blízká hodnotě UZ+UBE. Výstupní napětí se určí podle vztahu:

Výhodnější je použít operační zesilovač:

Obr. 3: Zapojení aktivního stabilizátoru s omezením výstupního proudu

Činnost stabilizátoru:

Komparátor porovnává velikost napětí U4 a napětí UZ (referenční napětí):

  • pro napětí U4 < UZ komparátor přiotevře tranzistor V2

  • pro napětí U4 > UZ komparátor přivře tranzistor V2

  • je-li proud IL pod jmenovitou hodnotou, pak napětí UBE3 je malé a neotevře tranzistor V3, proto proud IC3 = 0

  • pro proud IL nad jmenovitou hodnotou se otevře tranzistor V3, poklesne proud IB2 a tranzistor V2 se přizavře, proto poklesne proud IL.

Řízené stabilizátory

Pokud se místo usměrňovacích diod použijí tyristory, lze velikost usměrněného napětí plynule řídit od nuly do maximální hodnoty. Otevírání tyristoru zajišťují řídící obvody. Tyristor je schopen podle svého typu usměrňovat kladné nebo záporné půlvlny střídavého napětí, a to od okamžiku, kdy řídící elektroda dostane impuls pro uvedení tyristoru do propustného stavu. Tento impuls lze odvozovat od střídavého napětí, které se usměrňuje. Lze jej pomocí RC článku časově posouvat. Pak hovoříme o fázovém řízení tyristoru. Střední hodnotu usměrněného proudu lze tak měnit od maximální hodnoty při jednocestném usměrnění až do nuly.

Obr. 4: Princip řízeného stabilizátoru

 

Zdroje

Obrázky

  • Obr. 1: BRINDL, Pavel. Zapojení aktivního stabilizátoru s diskrétními součástkami. Z archivu autora.
  • Obr. 2: BRINDL, Pavel. Zapojení sériového stabilizátoru se zesilovačem odchylky. Z archivu autora.
  • Obr. 3: BRINDL, Pavel. Zapojení aktivního stabilizátoru s omezením výstupního proudu. VY_32_inovace_03_ELE_3_ Elektronické obvody_05_ Stabilizátory. Přerov, 2013.
  • Obr. 4: BRINDL, Pavel. Princip řízeného stabilizátoru. Z archivu autora
Logolink