Stabilizatoare de tensiune cu circuite integrate

A1. Stabilizatoare de tensiune cu amplificatoare operaționale


Principalele caracteristici a unui stabilizator de tensiune sunt:
  • Ø factorul de stabilizare CodeCogsEqn (2).gif care repzintă raportul dintre variaţia tensiunii de intrare şi variaţia tensiunii de ieşire la curent de sarcină şi temperatură constante
  • Ø rezistenţa dinamică internă CodeCogsEqn (3).gif care reprezintă raportul dintre variația tensiunii de ieșire şi variaţia curentului de sarcină la tensiune de intrare şi temperatură constante.
La un stabilizator cu performanţe ridicate, factorul de stabilizare trebuie să fie cât mai mare iar rezistenţa dinamică internă cât mai mică. Pentru a fi îndeplinite aceste condiţii câştigul în curent al tranzistoarelor care formează amplificatorul de eroare trebuie să fie cât mai mare. Deoarece un amplificator operaţional are câştigul în curent mult mai mare decât al unui tranzistor pentru a îmbunătăţii performanţele unui stabilizator se înlocuieşte amplificatorul de eroare cu tranzistori cu un amplificator operaţional.
Realizarea unui stabilizator de tensiune cu amplificatorul operational LM741.JPG


Figura 1. Stabilizator de tensiune cu amplificatorul operaţional LM 741

Amplificatorul de eroare al stabilizatorului este amplificatorul operaţional LM 741.
Intrarea neinversoare (pin 3) este menţinută la un potenţial constant dat de elementul de referință D1 (dioda stabilizatoare) prin intermediul rezistenţei R2.
Intrarea inversoare (pin 2) primeşte semnalul de eroare, proporţional cu tensiunea de ieșire prin intermediul divizorului rezistiv R3 - P - R4.
Ieşirea AO (pin 6) este conectată în baza elementului serie care este montaj Darlington.
Curentul furnizat de AO este proporţional cu diferenţa tensiunilor de pe cele două intrări şi menţine tensiunea de ieşire Us la o anumită valoare. Reglajul fin se face din potenţiometrul P.
Dezavantajul montajului este că Us nu poate fi mai mică decât tensiunea de referinţă Uz.


A2. Stabilizatoare de tensiune ce circuite integrate monolitice


Aceste tipuri de stabilizatoare se construiesc pe baza unei scheme cu reglare automată de tip serie. În principiu, schema electrică nu diferă de schema clasicului stabilizator cu componente discrete. Deosebirea constă în utilizarea unor blocuri funcţionale, în care se apelează la tehnici de circuit relativ mai complexe, pentru a se atinge un nivel de performanţă ridicat.

Stabilizatoare de tensiune integrate din prima generaţie
Primele tipuri de stabilizatoare integrate monolitice βA 723, LM 304, LM 305 sunt incluse în prima generaţie de stabilizatoare. Caracteristica lor comună constă în faptul că permit accesul utilizatorului la intrările şi ieşirile tuturor blocurilor funcţionale. Aceste stabilizatoare sunt livrate în capsule cu mai mult de trei terminale, furnizează un curent de sarcină mic (zeci de mA) şi permit utilizarea lor în mai multe variante. În figura 10.3.3 este prezentat circuitul integrat βA 723.
  • Sursa pentru tensiunea de referinţă (blocul ref ) produce o tensiune cu valoarea de 7,15 V. Terminalul UREF se conectează la intrarea neinversoare IN+ a blocului amplif de eroare prin intermediul unei rezistenţe sau a unui divizor rezistiv extern. Curentul maxim admis la acest terminal este de 15 mA, tipic 1 mA.
  • Amplificatorul de eroare (blocul amplif de eroare) este un etaj diferențial care are o amplificare de 60 dB şi permite aplicarea la intrare a unei tensiuni diferenţiale de max. 5 V. Intrarea inversoare IN+ se conectează prin intermediul unei rezistenţe sau a unui divizor rezistiv extern la terminalul UREF a blocului amplif de eroare. Intrarea inversoare IN- se conectează prin intermediul unei rezistenţe externe la borna de ieşire a stabilizatorului.
  • Între borna COMP şi IN- se conectează un condensator cu valoarea cuprinsă între 100pF şi 5÷20nF pentru a evita intrarea în oscilaţie a amplificatorului de eroare. Cu cât valoarea curentului de sarcină este mai mare trebuie să crească şi valoarea capacităţii de compensare.
  • Etajul limitator de curent este format din tranzistorul de limitare (intern) T16. Terminalul CL (Current Limit) se numeşte terminal de limitare a curentului, iar terminalul CS (Current Sense), terminal de sesizare a curentului. Între terminalele CS şi CL se conectează un rezistor extern RSC care se calculează în funcţie de valoarea limită a curentului de ieşire. Creşterea curentului de ieşire peste o anumită valoare determină o cădere de tensiune pe rezistorul RSC care duce la deschiderea tranzistorului de limitare intern T16. Din acest moment o parte din curentul de polarizare a bazei tranzistorului intern T15 va trece prin colectorul tranzistorului intern T16 iar curentul de ieşire va fi limitat la valoarea ISC care a comandat deschiderea tranzistorului de limitare T16.
  • Etajul de ieşire este format din două tranzistoare conectate în paralel cu colectorul în gol şi notate cu T15. Acest etaj reprezintă elementul de reglaj serie şi permite conectarea unui tranzistor serie de putere, în exterior, pentru mărirea curentului de sarcină a stabilizatorului.
  • Din punct de vedere al tensiunii stabilizate, schemele cu βA 723se împart în 2 categorii:
    • Ø Stabilizatoare de tensiune pozitivă scăzută, când US < UREF (Us= 2....7 V)
    • Ø Stabilizatoare de tensiune pozitivă mare, când US > UREF (Us= 7....37 V)
Prin combineare celor două tipuri de scheme se poate obține un stabilizator de tensiune pozitivă cu Us reglabilă între 4V și 35V.
Realizarea unui stabilizator de tensiune cu circuit integrat LM 723.JPG


Figura 2. Stabilizator de tensiune cu circuitul integrat LM 723


IC-LM723.JPG


Figura 3. Capsula circuitului integrat LM 723


B1.Realizarea stabilizatoarelor de tensiune cu simulatorul



Realizarea unui stabilizator de tensiune cu amplificatorul operational LM741.JPG


Figura 4. Stabilizator de tensiune cu amplificatorul operaţional LM 741
P[%]
P=5%
P=50%
P=95%
Us[V]
S
P
S
P
S
P

9,763
8,6
9.763
8,5
6,920
5,3





Realizarea unui stabilizator de tensiune cu circuit integrat LM 723.JPG




Figura 5. Stabilizator de tensiune cu circuitul integrat LM 723

Pc[%]
P=5%
P=50%
P=95%
Us[v]
S
P
S
P
S
P

21,995
22,5
15,946
16,9
4.060
4,76



B2.Realizarea stabilizatoarelor de tensiune practic





Ø Stabilizator de tensiune cu amplificatorul operaţional LM 741


stabilizator CI4.JPG








stabilizator CI7.JPG








Ø Stabilizator de tensiune cu circuitul integrat LM 723



stabilizator CI1.JPG

stabilizator CI6.JPG