Stabilizátory  napätia


       Bloková schéma obvodu so stabilizátorom napätia je na obrázku :


       Stabilizátory napätia sú elektronické obvody, ktoré sa používajú v napájacích zdrojoch napätia a slúžia na minimalizáciu veľkosti zvlnenia jednosmerného napätia a na udržanie jeho konštantnej hodnoty. Rozdeľujeme ich na parametrické ( riadené zo vstupu )  a na spätnoväzobné ( riadené z výstupu ). Parametrické stabilizátory využívajú na stabilizáciu napätia vhodnú VA charakteristiku niektorých elektronických súčiastok ( napr. Zenerovej diódy, usmerňovacej diódy, tlejivky a pod.)  Spätnoväzobné sú riešené ako zložitejšie elektronické obvody.

        Vlastnosti stabilizátorov posudzujeme podľa základných technických požiadaviek, ktoré sa požadujú od stabilizovaných zdrojov. Tieto požiadavky sa týkajú nasledujúcich prevádzkových vlastností :


1)   

Stabilizácia, ktorá posudzuje stabilizátor z hľadiska jeho kvality.  Najčastejšie sa posudzuje podľa  činiteľa stabilizácie. Ten môže byť :

 
a)   

Činiteľ stabilizácie KSUU, ktorý udáva, koľko krát stabilizátor zmenšuje pomerné kolísanie napätia U2 na výstupe stabilizátora voči pomernému kolísaniu napätia U1 na jeho vstupe. Udáva sa pri konštantnej výstupnej záťaži RZ.  Teplota okolia má byť tiež konštantná a má mať vzťažnú hodnotu ( udanú technickou normou ). Vzťah pre výpočet jeho hodnoty je nasledovný :

 
   [-]

Najčastejšie sa berie zmena vstupného napätia ± 10 %.

 
b)   

Činiteľ stabilizácie KSUR, ktorý udáva, koľko krát stabilizátor zmenšuje pomerné kolísanie napätia U2 na výstupe stabilizátora voči pomernému kolísaniu prúdu I2 na jeho vstupe. Udáva sa pri konštantnom vstupnom napätí U1  a teplote okolia, ktorá má vzťažnú hodnotu.   Vzťah pre výpočet jeho hodnoty je nasledovný :

 
   [-]


Tento činiteľ stabilizácie charakterizuje odozvu výstupného napätia U2 na zmeny záťaže RZ. V praxi sa často volí zmena  ± 100 %  z kľudového prúdu I2 odoberaného zo stabilizátora. Prúd sa teda na výstupe stabilizátora mení od  0 ( stabilizátor naprázdno )  po  I2   a   od  I2  po  2 × I2 ,  ak to samotný zdroj energie dovoľuje.


2)   

Stabilita ( stálosť )  je ďalšia prevádzková vlastnosť stabilizovaného zdroja. Týka sa najmä časovej a teplotnej stálosti napätia na výstupe zdroja.

 
a)   

Časová stálosť ( drift )  sa udáva absolútnou alebo relatívnou zmenou výstupného napätia U2  za určité časové obdobie, pri konštantnom vstupnom napätí U1, konštantnej záťaži R Z a pri stálej teplote okolia. Časové obdobie, pre tieto účely, sa veľmi často berie dĺžka trvania jednej pracovnej zmeny, t.j.  8 hodín.  Moderné stabilizované zdroje majú časovú stálosť lepšiu ako  0,05 % /8 hodín.  Vzťah pre výpočet jej hodnoty je nasledovny :

      [ % /8 hod ;  V, hod ]

U1 = konšt.,  J = 20 °C,  Dt = t1 - t2 = 8 hodín,  RZ = konšt.

 
b)   

Teplotná stálosť sa udáva absolútnou alebo relatívnou zmenou výstupného napätia U2, ktorá sa vzťahuje na zmenu okolitej teploty J  o 1 K ( 1 °C ). Meria a udáva sa pri konštantnom vstupnom napätí U1 a konštantnej záťaži RZ. Vzťah pre výpočet jej hodnoty je nasledovny :

     [ % / K ;  V, K ]

U súčastných moderných stabilizovaných zdrojov je teplotná stabilita lepšia ako  0,025 %/K.

 
3)   

Zvlnenie výstupného napätia U2 určuje maximálnu striedavú zložku obsiahnutú v jednosmernom výstupnom napätí. Udáva sa v efektívnych alebo medzivrcholových ( špička-špička, z angličtiny pik-pik ) hodnotách. Dá sa charakterizovať činiteľom zvlnenia  jZV.

    [% ; V]

UZVef ... je efektívna hodnota 1. harmonickej napätia zvlnenia ( striedavej zložky )  meranej selektívnym voltmetrom
UZV  .... je maximálna hodnota 1. harmonickej napätia zvlnenia
U0  ...... je stredná hodnota výstupného jednosmerného napätia U2.

 

       S touto vlastnosťou ( parametrom ) sme sa už stretli v predchádzajúcich podtémach pri rozbore vlastností usmerňovačov s pripojenou kapacitnou záťažou ( vyhladzovacím kondenzátorom.)

 

4)   

Vnútorný odpor stabilizátora RTstu  je pomer zmeny výstupného napätia DU2 na výstupných svorkách stabilizátora ku zmene výstupného prúdu DI2 pretekajúceho záťažou RZ  pri konštantnom vstupnom napätí U1.

   [W ; V, A]

Stabilizátory napätia musia mať RTstu  veľmi malý, často niekoľko desiatok  mW.

       Toto sú vymenované len základné vlastnosti stabilizovaných zdrojov. Je veľa ďalších vlastností, ktoré závisia od použitia daného zdroja a od použitej záťaže pripojenej na výstup zdroja. Napr., ak je ku stabilizátoru pripojená dynamická záťaž, ktorá pri svojej činnosti výrazne a veľmi rýchlo mení veľkosť odoberaného prúdu zo stabilizátora ( koncový výkonový zosilňovač ) , potom je žiadúce poznať aj veľkosť výstupnej impedancie stabilizátora v závislosti od frekvencie zmien odoberaného prúdu. Takýchto špecifických vlastností by bolo možné vymenovať omnoho viac.


    Teraz si bližšie popíšeme činnosť a vlastnosti jednotlivých typov napäťových stabilizátorov:

    1. parametrický stabilizátor napätia

    2. spätnoväzobný stabilizátor napätia




!!!   Použitie obsahu stránok alebo ich častí na "kvaziautorské" a komerčné účely je v rozpore s autorskými právami a je možné len so súhlasom autora   !!!

Spracoval :  Ing. Alexander Žatkovič
Prípadné pripomienky alebo otázky zasielajte na adresu