Zvyšování kvality výuky technických oborů Klíčová aktivita V. 2
Inovace a zkvalitnění výuky směřující k rozvoji odborných kompetencí žáků středních škol Téma V. 2.4
Prvky elektronických obvodů Kapitola 14 Stabilizátory Bc. Radim Miksa
30. 9. 2012
Obsah ÚVOD - ANOTACE ..................................................................................................................................... 1 1
STABILIZÁTORY................................................................................................................................... 2 1.1
PARAMETRICKÝ STABILIZÁTOR ................................................................................................................. 2
1.2
ZPĚTNOVAZEBNÍ STABILIZÁTOR ................................................................................................................ 2
1.3
ČINITEL STABILIZACE.............................................................................................................................. 3
1.4
KONTROLNÍ OTÁZKY .............................................................................................................................. 3
2
DOPORUČENÁ LITERATURA ................................................................................................................ 4
3
POUŽITÁ LITERATURA A ZDROJE......................................................................................................... 5
4
SEZNAM OBRÁZKŮ ............................................................................................................................. 6
Úvod - anotace Výukový materiál popisuje elektronické stabilizátory. Výklad je na konci kapitoly doplněn kontrolními otázkami. Tento materiál je především určen pro 2. a 3. ročník oboru 39-41-L/01 Autotronik. Cílem tohoto materiálu je podpora zvládnutí daného výukového celku v předmětu Aplikovaná elektronika (AEL) a seznámení studentů se základními elektronickými prvky jako dioda, tranzistor, tyristor, rezistor, kondenzátor, cívka a další, které jsou základem pro složitější elektronické obvody. Po prostudování všech kapitol bude student znát úpravu elektrických signálů a základní elektronické obvody.
1
1
Stabilizátory
Pro správnou činnost většiny elektronických zařízení je nutné napájet je konstantním, stabilním napětím. Je-li napájecí napětí získáváno ze sítě, muže kolísat vlivem kolísání napětí v síti, také při změně odebíraného proudu se napětí muže měnit, protože napájecí transformátor se chová jako reálný zdroj s určitou vnitřní impedancí. Jako reálný zdroj se chovají i akumulátory. Proto je často potřeba do napájecího zdroje zařadit další prvek. Obvody, které automaticky vyrovnávají změny napětí na zátěži, se nazývají stabilizátory napětí (obdobně jako stabilizátory proudu). Stabilizátory napětí udržují stálé napětí na zátěži při kolísajícím napětí zdroje nebo při změnách zátěže. Dle zapojení regulačního prvku se dále dělí na sériové a paralelní. Podle řízení regulačního prvku se dělí na parametrické (využívají ke své činnosti základní průběh V-A charakteristiky některé elektronické součástky) a se zpětnou vazbou (obsahují součástku, ovládanou odchylkou výstupního napětí od referenční hodnoty.
1.1
Parametrický stabilizátor
Nejjednodušší stabilizátory napětí využívají nelineární voltampérovou charakteristiku Zenerovy diody v závěrném směru. Proud protékající Zenerovou diodou musí ležet mezi maximálním proudem a minimálním proudem Zenerovy diody.
Obrázek 1 - stabilizátor se Zenerovou diodou
Ze zapojení na obrázku je zřejmé, že stabilizační dioda je polarizovaná v závěrném směru a je připojena paralelně k zatěžovacímu odporu Rz. Mezi tímto obvodem a stejnosměrným zdrojem je zapojen sériově rezistor Rs . Platí: I1=ID+I2, U1= I1RS+UD
1.2
Zpětnovazební stabilizátor
Tranzistorové stabilizátory jsou výborným prostředkem pro omezení vlivu velkých změn vstupního napětí a změn zátěže. Díky tranzistoru jako stabilizačnímu prvku lze do zátěže dodávat vetší proud, a tudíž také vetší výkon než u stabilizátoru, jejichž stabilizační prvek je dioda. Zenerova dioda slouží jako zdroj napětí pro bázi tranzistoru (UZ=U2). Poklesne li U2 zvětší se napětí mezi bází a emitorem a tranzistor se otevře více což má za následek zvětšení U2. 2
Obrázek 2 - tranzistorový stabilizátor a stabilizátor s integrovaným obvodem 7809 (9V)
1.3
Činitel stabilizace
Činitel stabilizace K vyjadřuje, kolikrát zmenší stabilizátor kolísání napětí na svém výstupu (ΔU2) při konstantní zátěži ve srovnání s kolísáním vstupního napětí (ΔU1).
Obrázek 3 - poměry na stabilizátoru se Zenerovou diodou
1.4
Kontrolní otázky 1. Vysvětlete účel stabilizátoru a napište vztah pro činitel stabilizace K 2. Jaké jsou typy stabilizátoru? 3. Nakreslete a popište stabilizátor se Zenerovou diodou. 3
2
Doporučená literatura 1. VOŽENÍLEK, Ladislav a Miloš ŘEŠÁTKO. Základy elektrotechniky I. 1. Vyd. Praha: SNTL, 1984. 303 s. ISBN 04-508-86 2. TKOTZ, Klaus. Příručka pro elektrotechnika. 2. dopl. vyd. Praha: Europa-Sobotáles, 2006. 623 s. ISBN 80-867-0613-3. 3. MALINA, Václav. Poznáváme elektroniku I. 1. vyd. České Budějovice: Kopp, 1994. 173 s. ISBN 80-858-2817-0. 4. BEZDĚK, Miloslav. Elektronika: učebnice. 3. vyd. České Budějovice: Kopp, 2008. ISBN 978-80-7232-359-32. 5. KESL, Jan. Elektronika: učebnice. 1. vyd. Havlíčkův Brod: Fragment, 1998. 86 s. ISBN 80-720-0261-9.
4
3
Použitá literatura a zdroje 1. VOŽENÍLEK, Ladislav a Miloš ŘEŠÁTKO. Základy elektrotechniky I. 1. Vyd. Praha: SNTL, 1984. 303 s. ISBN 04-508-86 2. TKOTZ, Klaus. Příručka pro elektrotechnika. 2. dopl. vyd. Praha: Europa-Sobotáles, 2006. 623 s. ISBN 80-867-0613-3. 3. KESL, Jan. Elektronika: učebnice. 1. vyd. Havlíčkův Brod: Fragment, 1998. 86 s. ISBN 80-720-0261-9.
5
4
Seznam obrázků
OBRÁZEK 1 - STABILIZÁTOR SE ZENEROVOU DIODOU ........................................................................................................... 2 OBRÁZEK 2 - TRANZISTOROVÝ STABILIZÁTOR A STABILIZÁTOR S INTEGROVANÝM OBVODEM 7809 (9V)......................................... 3 OBRÁZEK 3 - POMĚRY NA STABILIZÁTORU SE ZENEROVOU DIODOU......................................................................................... 3
6
