UNIVERSIT ATEA “POL ITEHNICA”, BUCURE ȘTI FACUL T ATEA DE ELECTRONICĂ, TELECOMUNICAȚII ȘI TEHNOLOGIA INFORMAȚIEI Proiect Dispozitive și Circuite… [602421]

UNIVERSIT ATEA “POL ITEHNICA”, BUCURE ȘTI
FACUL T ATEA DE ELECTRONICĂ, TELECOMUNICAȚII ȘI
TEHNOLOGIA INFORMAȚIEI

Proiect
Dispozitive și Circuite Electronice

Stabilizator de tensiune cu
element de reglaj serie

1

Cuprins:

1. Tema proiectului …………………………………………………… ………………..2
2. Schema bloc ……………………………………………………………………………2
3. Funcționarea …………………………………………………………………………… 3
4. Referința de tensiune ……… …………………………………………………… …..4
5. Elementul de reglaj serie ……………………………………………….. ……… 5
6. Rețeaua de reacție negativă ……………………………………………… ……….. 6
7. Amplificatorul de eroare …………………………………………………….. …….7
8. Schema finală a circuitului ………………………………………………… ………8
9. Simulări ……………………………………………….. ………………………. ………..9
10. Bibliografie ……………………………………………….. …………………………. 13

2

1. Tema

Stabilizator de tensiune cu ERS
Proiectarea si realizarea unui stabilizator de tensiune cu ERS având următoarele
caracteristici:
Tensiunea de ieșire reglabilă în intervalul: 2,5 ÷5 [V];
Element de reglaj serie;
Sarcina la ieșire 250 [Ω];
Deriva termică < 2mV/0C;
Protecție la suprasarcină prin limitarea temperaturii tranzistorului regulator serie la 1000C,
si a curentului maxim la 0,4A;
Tensiune de intrare în intervalul 9÷10 ;
Domeniul temperaturilor de funcționare: 00C-700C (verificabil prin testare în temperatură);
Amplificarea în tensiune minimă (în buclă deschisă) a amp lificatorului de eroare: minim
200;
Semnalizarea prezenței tensiunilor de intrare/ieșire cu diodă de tip LED.

2. Schema bloc funcțională

Am folosit o schemă pentru un stabiliz ator cu ERS (element de reglaj serie ).
Pentru stabilizatoare serie element ul regulator al tensiunii stabilizate se află în serie cu ieșirea
stabilizatorului(circuitul de sarcina).

3

3. Funcționare

În mod uzual, stabilizatorul face parte dintr -o sursă de alimentare (mai exact, un circuit care
transformă semnalul sinusoidal al rețelei de 220V/50Hz în tensiune continuă stabilizată).
Prin urmare, rolul stabilizatorului este de a asigura la ieșire, o tensiune stabilizată la
fluctuațiile tensiunii rețelei.

În general, pentru a realiza stabilizatoare de tensiune , se utilizează proprietățile diodelor. Cel
mai simplu tip de stabilizator este cel parametric, realizat cu ajutorul unei diode Zener. Cu
toate acestea, performanțele mai scăzute nu îl r ecomandă pentru alimentarea circuitelor
complexe, deoarece tensiunea de ieșire nu se poate regla, variază în raport cu sarcina , iar
curentul maxim furnizat în sarcină este mic (comparabil cu cel care trece prin dioda Zener).

Din acest motiv, se folosește o schemă mai complexă, adică un stabiliza tor liniar cu r eacție.
Acestea sunt circuite la car e elementul de reglaj actionează în mod cotinuu , cu scopul de a
asigura o tensiune constanta la iesire. In structura unui stabilizator liniar apar mai multe
subcircuite :
– elementul de reglaj , care în a cest circuit este serie , reprezentat de un tranzistor, ce se
deschide pentru a furniza curentul la iesirea circuitului
– amplificator de eroare ;
– o referinț a de tensiune, adică un circuit care asigură o tensiune constantă la bornele
sale, pentru un curent de ieșire dintr -un domeniu restrans ;

Din s tabilizatorul din acest circuit, face parte și o rețea de reacție negativă. Stabilizatoarele cu
reacț ie au structura stabilizatoarelor parametrice cu amplificator de eroare, int roducerea
acestui amplificat or îmbunătățind semnificativ parametrii dinamici , prin creș terea factorului
de stabilizare ș i prin reducerea rezistenței de ieș ire.

4

4. Referința de tensiune

Referinț a de tensiune din circuit este formată dintr -o diodă Zener de tip D1N750 , care are o
tensiune de stră pungere de aproximativ 4 .7V și u n divizor rezistiv format din R15 și R 14,
pentru a obți ne tensiunea de referința de 2 V.
Ca sursă de curent am folosit un tranzisto r TEC -J de tipul J2N3819, în sursa căruia este legat
rezistorul R1, cu valoar ea 22 0 Ohm .
Valoa rea referintei de tensiune este:

Vref= V z3*R15/(R 15+R 14)=2V

Tranzistorul are un curent IDSS între 12 și 30 mA, pentru tensiuni drenă -sursă de până la 25V.
Tensiunea m aximă aplicată pe el va fi de 25 V.

Prin urmare, puterea maximă pe care trebuie să fie capabil să o disipe este de:

25V x 2 0mA = 500mW

Din catalog reie se că el poate disipa până la 500mW deci funcționarea sa are loc în siguranță.

Curentul maxim cu care va fi alimentată dioda Zener este de 3 mA, deci puterea maximă pe
care trebuie să o disipe este de:

4.7V x 3mA = 14.1mW

Dioda se află în domeniul normal de funcționare.

5

5. Elementul de reglaj serie

Elem entul de regla j serie este alcătuit din un tranzistor . Tranzistorul este de tip Q2N3904.

6. Rețeaua d e reacție

Rețeaua de reacție este reprezentată de un divizor de tensiune format din rezistentele R 9, R11 și
potențiometrul R 13. Tensiunea eșantionată de aceasta este comparată cu tensiunea de referință
dată de dioda Zener și divizorul rezistiv .

VR=(R13.1+R9 )/(R13.1+R 13.2+R9+R11 )Vout

unde R 13.1 și R13.2 modelează un potenț iometru.

Pentru a putea regla t ensiunea de ieș ire intre 2.5 – 5 V cu un potențiometru de 2 0kΩ
( R13.1 + R13.2 =20k) va trebui ca:

6
R11/(R 9+20+R 11)=V R/Vomax
(R11 + 20)/(R 9+20+R 11)=V R/Vomin

În cazul acestui circuit:
VR = 2 V
Vomax = 5 V
Vomin = 2.5 V

Pentru o setare a potențiometrului în plaja 0 -1 din calcule rezultă:

R9 = 9 kΩ
R11 = 21 kΩ

7. Amplificator de eroare

Amplificatorul de eroare are în componență un etaj diferential alcatuit din 2 tranzistoare
NPN, de tip Q2N2222.
Toate tranzistoarele sunt in RAN de oarece tensiunea care cade pe R4 este
VREF-VBE=2-0.6=1 .4V.

Vomin=VEB11+VBE10+VEB4=3*0 .6=1.8
Acesta este tensiunea minimă pentru care tranzistoarele sunt încă în RAN, care este mai mică
decât cea din datele de proiectare.

7
8. Schema finală

9. Simulări

Pentr u analiza stabilizatorului ERS am efectuat următoarele simulări :

Deriva termica:

8
 Variația tensiuni de ieșire funcție de variația tensiunii de intrare la diferite poziții ale
potențiometrului . Se observă că în intervalul V in[8.4-10.5](V) și V out[3.5-7](V)
tensiunea de ieșire este stabilă.

 Caracteristica vo -vi

 Punct static de functionare pentru tensiuni:

Punct static de funcționare pentru puteri:

9
 Simulare puteri -PSF

 Simulare curenti -PSF

10

 Variatia tensiunii de iesire cu temperatura

11

11. Bibiliografie

 Gheorghe Brezeanu, Florin Drăghici, Florin Mit u, Gheorghe Dilimoț – “Dispozitive
Electronice – Probleme” – Ed. Rosetti – 2009
 Gheorghe Brezeanu, Florin Drăghici, Florin Mitu, Gheorghe Dilimoț – “Circuite
Electronice Fundamentale – Probleme” – Ed. Rosetti – 2008
 Gheorghe Brezeanu, Florin Dră ghici – “Circite Electronice Fundamentale” – Ed.
Niculescu – 2013
 Andrei Vladimirescu – „Spice ” – Ed. Tehnică – 1991
 ORCAD RELEASE 16.6 MANUAL
 http://www.dce.pub.ro
 http://www.cetti.ro/v2/tehnicicad.php