| 678 |
kaklik |
1 |
\documentclass[12pt,a4paper,oneside]{article}
|
|
|
2 |
\usepackage[colorlinks=true]{hyperref}
|
|
|
3 |
\usepackage[utf8]{inputenc}
|
|
|
4 |
\usepackage[czech]{babel}
|
|
|
5 |
\usepackage{graphicx}
|
|
|
6 |
\textwidth 16cm \textheight 24.6cm
|
|
|
7 |
\topmargin -1.3cm
|
|
|
8 |
\oddsidemargin 0cm
|
|
|
9 |
\pagestyle{empty}
|
|
|
10 |
\begin{document}
|
| 681 |
kaklik |
11 |
\title{Lineární stabilizátor napětí}
|
| 678 |
kaklik |
12 |
\author{Jakub Kákona, kaklik@mlab.cz}
|
|
|
13 |
\date{5.9.2010}
|
|
|
14 |
\maketitle
|
|
|
15 |
\thispagestyle{empty}
|
|
|
16 |
\begin{abstract}
|
|
|
17 |
\end{abstract}
|
|
|
18 |
|
|
|
19 |
\section{Úvod}
|
| 681 |
kaklik |
20 |
Cílem úlohy je procvičit techniku měření napětí a proudu v obvodové struktuře, měření vnitřní impedance zdroje. Prakticky si ověřit rozdíl v charakteristice napěťového a proudového zdroje. Bloková struktura zpětnovazebního regulačního obvodu.
|
|
|
21 |
|
| 678 |
kaklik |
22 |
\begin{enumerate}
|
| 681 |
kaklik |
23 |
\item Nakreslete blokové schéma integrovaného stabilizátoru napětí MA7805 (bez obvodů tepelné a proudové ochrany) vysvětlující princip jeho funkce.
|
|
|
24 |
\item Seznamte se s mezními povolenými hodnotami parametrů obvodu v katalogovém listě součástky a uveďte v protokolu k úloze ty, které jsou podstatné pro realizaci úlohy.
|
|
|
25 |
\item Prověřte funkci stabilizátoru napětí ve standardním zapojení pro proudy zátěží 0 mA, 10 mA, 100 mA a 300-600 mA. To je závislost výstupního napětí na velikosti těchto proudů. Uveďte schéma zapojení a stanovte vnitřní odpor takto realizovaného zdroje napětí pro rozsah proudů 0-max. měřený.
|
|
|
26 |
\item Změřte závislost klidového proudu I(0) (proud obvodem mezi vývody B-C v rozsahu napětí 2 až 12 V, při nezapojeném E na napájecím napětí U(BC) a stanovte minimální napětí U(BC), při kterém pracuje obvod jako zdroj proudu. V protokolu uveďte schéma zapojení, které jste použili.
|
|
|
27 |
\item Navrhněte velikost odporu R(0) v zapojení dle obr. 1 tak, aby zapojení pracovalo jako zdroj proudu o velikosti 25 mA. Vysvětlete funkci zapojení a uveďte vztah pro velikost proudu I tekoucího do zátěže Rz.
|
|
|
28 |
\item Prověřte měřením správnost tvrzení, že uvedené zapojení pracuje jako zdroj proudu. Nakreslete graf závislosti napětí na odporu R(z) na velikosti odporu R(z) v rozsahu 0 až 1000 Ohmů. Porovnejte naměřené výsledky s teoreticky ideálním případem proudového zdroje. Uveďte rozsah velikostí odporu zátěže, ve kterém zapojení funguje jako zdroj proudu a vysvětlete omezení.
|
| 678 |
kaklik |
29 |
\end{enumerate}
|
|
|
30 |
|
| 681 |
kaklik |
31 |
\section{Rozbor úlohy}
|
|
|
32 |
Linearní napětový stabilizátor obvykle obsahuje prvek s proměnným odporem (spínací tranzistor) chybový zesilovač (Error amplifier) a referenční zdroj napětí, který se porovnává vůči skutečnému výstupnímu napětí a rozdíl těchto hodnot slouží jako regulační veličina pro spínací tranzistor.
|
|
|
33 |
|
|
|
34 |
\begin{center}
|
|
|
35 |
\includegraphics[width=100mm]{LVR.jpg}
|
|
|
36 |
\end{center}
|
|
|
37 |
|
|
|
38 |
Výkonové parametry lineárního stabilizátoru závisí na vlastnostech spínacího prvku tj. na jeho maximální výkonové zatížitelnosti a průrazném napětí. Kvalita stabilizace naopak závisí na parametrech zpětnovazební smyčky, tedy šířce pásma chybového zesilovače, jeho přesnosti, teplotní stability, hodnotě šumu a dalších vlastnostech. Námi měřený integrovaný stabilizátor MA7805 má mezní zatížitelnost 1A @ 35V.
|
|
|
39 |
|
| 678 |
kaklik |
40 |
\section{Postup měření}
|
| 681 |
kaklik |
41 |
Ověření stabilizace výstupního napětí bylo provedeno, zapojením stabilizátoru podle katalogového zapojení s vynecháním. Tlumících kondenzátorů na vstupu a výstupu. Naměřené hodnoty jsou následující:
|
|
|
42 |
|
|
|
43 |
\begin{table}[htbp]
|
|
|
44 |
\begin{center}
|
|
|
45 |
\label{stabilizace}
|
|
|
46 |
\begin{tabular}{|c|c|}
|
|
|
47 |
\hline vystupni proud[mA] & vystupni napeti[V] \\ \hline
|
|
|
48 |
|
|
|
49 |
9,23 & 5,08 \\ \hline
|
|
|
50 |
88,6 & 5,06 \\ \hline
|
|
|
51 |
110 & 5,06 \\ \hline
|
|
|
52 |
216 & 5,06 \\ \hline
|
|
|
53 |
\end{tabular}
|
|
|
54 |
\end{center}
|
|
|
55 |
\caption{stabilizace MA7805}
|
|
|
56 |
\end{table}
|
|
|
57 |
|
|
|
58 |
Z tabulky \cite{stabilizace} je vidět, že hodnota vnitřního odporu se pro tyto výstupní proudy velmi blíží nule.
|
|
|
59 |
|
|
|
60 |
Dále byl měřen svodový proud stabilizátoru a to v podstatě ve stejném zapojení ale byla odpojena zátěž, aby neovlivňovala měření. Následně se v krocích zvyšovalo vstupní napětí stabilizátoru.
|
|
|
61 |
|
|
|
62 |
|
|
|
63 |
\begin{table}[htbp]
|
|
|
64 |
\begin{center}
|
|
|
65 |
\label{prusak}
|
|
|
66 |
\begin{tabular}{|c|c|}
|
|
|
67 |
vstupni napeti na stabilizatoru[V] & vstupni proud[A] \\ \hline
|
|
|
68 |
2 & 7,38e-5 \\ \hline
|
|
|
69 |
4 & 1,47e-3 \\ \hline
|
|
|
70 |
6 & 3,9e-3 \\ \hline
|
|
|
71 |
8 & 4,8e-3 \\ \hline
|
|
|
72 |
10 & 4,98e-3 \\ \hline
|
|
|
73 |
12 & 4,98e-3 \\ \hline
|
|
|
74 |
\end{tabular}
|
|
|
75 |
\end{center}
|
|
|
76 |
\caption{Zbytkový proud MA7805}
|
|
|
77 |
\end{table}
|
|
|
78 |
|
|
|
79 |
Z tabulky je vidět, že jako stabilizátor obvod začíná fungovat až ve chvíli kdy napájecí napětí přesáhne výstupní stabilizační napětí a postupně se začne otevírat regulační tranzistor, který zvýší svodový proud.
|
|
|
80 |
|
|
|
81 |
Dále byla testována funkce v zapojení zdroje proudu. Pro zapojení jako zdroj proudu 25mA a výstupní napětí stabilizátoru 5,08V vychází hodnota stabilizačního odporu 203,2 Ohm, tuto hodnotu by ale bylo nutné nakombinovat z více paralelních odporů. Nejsnáze dostupný je ale odpor 178Ohm pro který by výstupní proud měl být 28,5mA. Bez samotného svodového proudu stabilizátoru. Následující tabulka ale obsahuje hodnoty včetně svodového proudu.
|
|
|
82 |
|
|
|
83 |
|
|
|
84 |
\begin{table}[htbp]
|
|
|
85 |
\begin{center}
|
|
|
86 |
\label{zdroj proudu}
|
|
|
87 |
\begin{tabular}{|c|c|c|}
|
|
|
88 |
Zátěžový odpor[Ohm] & proud[mA] & napeti na zatezi [V] \\ \hline
|
|
|
89 |
|
|
|
90 |
100 & 0,0313 & 3,7 \\ \hline
|
|
|
91 |
200 & 0,0313 & 7 \\ \hline
|
|
|
92 |
300 & 0,0313 & 10,6 \\ \hline
|
|
|
93 |
400 & 0,0313 & 14 \\ \hline
|
|
|
94 |
500 & 0,0313 & 17,2 \\ \hline
|
|
|
95 |
600 & 0,0313 & 20,4 \\ \hline
|
|
|
96 |
700 & 0,0276 & 21 \\ \hline
|
|
|
97 |
800 & 0,024 & 21,4 \\ \hline
|
|
|
98 |
900 & 0,0221 & 22 \\ \hline
|
|
|
99 |
1000 & 0,0203 & 22,2 \\ \hline
|
|
|
100 |
\end{tabular}
|
|
|
101 |
\end{center}
|
|
|
102 |
\caption{Funkce MA7805 v zapojení zdroje proudu}
|
|
|
103 |
\end{table}
|
|
|
104 |
|
|
|
105 |
Je vidět, že zapojení funguje správně až do doby kdy napětí nutné k udržení konstantní hodnoty výstupního proudu se začne přibližovat napájecímu napětí. V té chvíli obvod přestává pracovat, protože lineární stabilizátor má nenulový vlastní úbytek napětí.
|
|
|
106 |
|
|
|
107 |
\begin{figure}
|
|
|
108 |
\begin{center}
|
|
|
109 |
\includegraphics [width=150mm] {graf.png}
|
|
|
110 |
\end{center}
|
|
|
111 |
\caption{Závislost napětí na zátěži na jejím odporu.}
|
|
|
112 |
\end{figure}
|
|
|
113 |
|
| 678 |
kaklik |
114 |
\section{Závěr}
|
| 681 |
kaklik |
115 |
Prověřili jsme základní charakteristiky reálného lineárního stabilizátoru napětí a demonstrovali jeho omezení.
|
| 678 |
kaklik |
116 |
|
|
|
117 |
\begin{thebibliography}{99}
|
| 681 |
kaklik |
118 |
|
| 678 |
kaklik |
119 |
\end{thebibliography}
|
|
|
120 |
\end{document}
|