Stabilizatoare electronice cu reactie

1.Generalitati

Definitie:Stabilizatoarele electronice sunt stabilizatoare de tensiune continua realizate cu componente active (tranzistoare) la care elementul de reglaj ER este comandat de un semnal de eroare.

Semnalul de eroare se obtine prin compararea tensiunii de iesire cu o tensiune fixa, de referinta. Prin aplicarea semnalului de eroare, amplificat, pe ER se obtine o variatie a rezistentei acestuia, ceea ce duce la readucerea tensiunii de iesire la valoarea constanta, de regim.

Clasificare

Dupa pozitia ER

- stabilizatoare de tip serie

- stabilizatoare de tip derivatie

Dupa complexitatea schemei

- stabilizatoare fara amplificator de eroare AE

- stabilizatoare cu amplificator de eroare AE

Dupa modul de obtinere a semnalului de eroare

- stabilizatoare cu reactie

- stabilizatoare cu compensare

Observatie : La stabilizatoarele cu reactie semnalul de eroare se culege de la iesirea circuitului, iar la cele cu compensare de la intrarea circuitului.

2.Stabilizatoare electronice cu reactie

Definitie: Sunt stabilizatoare de tensiune electronice de tip serie sau derivatie la care semnalul de eroare se obtine de la iesirea circuitului.

a. Scheme bloc

Schemele bloc ale stabilizatorului cu reactie cuprind elementele componente ale stabilizatorului in care elementul de reglaj ER este legat in serie sau in paralel cu rezistenta de sarcina.

a  b

Fig. 2.10 Stabilizatorul cu reactie - a. schema bloc de tip serie; b. schema bloc de tip derivatie

ER - element de reglaj ( control)

AE - amplificator de eroare

DE - detector de eroare

U_ref - element ce furnizeaza tensiunea de referinta ( dioda Zener)

b. Functionare

Principiul este asemanator sistemelor de reglare automata.

La variatia tensiunii de iesire U_S , semnalul de eroare obtinut la iesirea DE prin compararea tensiunii U_S cu tensiunea de referinta U_ref de valoare constanta, se aplica pe AE.

Dupa amplificare, semnalul de eroare se aplica pe ER, determinand variatia rezistentei acestuia, astfel incat tensiunea de iesire Us sa revina la valoarea constanta, de regim.

Observatie : Datorita performantelor si randamentului, in practica, cel mai raspandit este stabilizatorul cu reactie de tip serie.

2.a Stabilizatorul de tensiune cu reactie de tip serie fara amplificator de eroare AE

a. Schema stabilizatorului

Elementul de reglaj ER- tranzistorul T, este legat in serie cu rezistenta de sarcina R_S.

Dioda Zener DZ furnizeaza tensiunea de referinta U_ref .

Fig. 2.11 Schema stabilizatorului cu reactie de tip serie fara AE

b. Functionare

Tranzistorul regulator T se comporta ca o rezistenta variabila intre colector si emitor, preluand variatiile de tensiune.

Presupunand ca tensiunea de intrare U_in creste, mecanismul de stabilizare se desfasoara astfel incat sunt influentate urmatoarele marimi :

U_in ↑ U_S ↑ U_Z = constant ; U_BE ↓ I_E ↓ I_S ↓ U_S - tensiunea pe sarcina scade la valoarea de regim

Deoarece tensiunea U_BE scade duce la cresterea rezistentei colector-emitor a tranzistorului T si readuce tensiunea pe sarcina la valoarea initiala.

2.b.Stabilizatorul de tensiune cu reactie de tip serie cu amplificator de eroare AE

a. Schema stabilizatorului

T₁ - amplificator de eroare AE, amplifica semnalul de eroare

T₂ - element de reglaj ER

R₃ - rezistenta pentru polarizarea independenta a diodei Zener

R₁,R₂ - divizor de tensiune pentru polarizarea tranzistorului T₁ si micsorarea variatiilor de curent prin dioda Zener DZ.

Fig. 2.12 a. Schema stabilizatorului de tensiune

cu reactie de tip serie cu AE;

b. Functionare

Functionarea se poate face prin comparatie cu schema bloc

Semnalul de eroare e se aplica pe baza tranzistorului T₁, rezultat din compararea tensiunii de pe R₂ cu U_ref . U_ref = ct , e = U₂ - U_ref

Semnalul de eroare amplificat de T1 produce urmatoarele efecte:

I_C1 ↑ , U_R ↑ , I_C2 ↓ rezulta rezistenta colector - emitor a lui T₂ creste, tensiunea colector - emitor a lui T2 creste - U_CE2 ↑ _.

Cresterea tensiunii colector - emitor a lui T2 , U_CE2 , compenseaza variatia tensiunii de intrare U_in care a provocat reactia, determinand mentinerea constanta a tensiunii de iesire U_S.

Observatii:

- Pentru variatii ale tensiunii de intrare ΔU_in = 10 %, se obtin variatii ale tensiunii pe sarcina ΔU_s = 0,1 - 0,2 %.

- Variatia ΔU_s poate fi reglata in anumite limite prin schimbarea raportului intre rezistentele R₁ si R₂ care furnizeaza tensiunea de comparatie cu U_ref.

c. Protectia stabilizatorului

Tranzistorul T₂ functionand ca element de reglaj trebuie sa suporte conditii dificile de lucru:

U_CE mare

I_C mare

P_d mare

Aceste valori nu trebuie sa depaseasca valorile maxim admisibile pentru tranzistor.

Pentru protejarea lui se iau urmatoarele masuri :

Montarea tranzistorului pe radiatoare pentru disipatia caldurii

Protejarea tranzistorului ER cu circuite de protectie la scurtcircuit

Activitatea de invatare 1

Competenta

Identifica componente electronice

Obiective:

La sfarsitul acestei activitati vei fi capabil:

- sa definesti stabilizatoarele electronice cu reactie

- sa precizezi functionarea stabilizatoarelor electronice cu reactie

Obiectivul: Aceasta activitate va va ajuta sa analizati stabilizatoarele electronice cu reactie

Enunt : In figura de mai jos este prezentata schema bloc specifica stabilizatoarelor electronice cu reactie:

a. Notati pe figura elementele numerotate 1,2,3 si 4;

b. Definiti stabilizatoarele de tensiune electronice de tip serie sau derivatie;

c. Explicati functionarea stabilizatoarelor electronice cu reactie.

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 analizezi functionarea montajelor cu componente analogice

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

Enunt

In figura 1 se reprezinta stabilizatorul de tensiune cu reactie de tip serie fara amplificator de eroare AE.

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 notatiile marimilor fizice specifice stabilizatoarelor electronice

sa precizezi marimile fizice specifice stabilizatoarelor electronice

Obiectivul: Dupa aceasta activitate veti fi capabili sa corelati notatiile marimilor fizice care caracterizeaza functionarea stabilizatoarelor electronice cu reactie 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

Analizeaza montaje cu componente electronice analogice

Obiective:

La sfarsitul acestei activitati vei fi capabil:

- sa precizezi definitia stabilizatoarelor electronice

- sa clasifici stabilizatoarele electronice

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

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