STABILIZÁTORY 1

Stabilizátory napětí se Zenerovou diodou a tranzistorem.

Do příštího dílu této série povídání o napájecích zdrojích chystám popisy zapojení integrovaných stabilizátorů napětí, ale pro úplnost (a také z historických důvodů) je vhodné seznámit se i se stabilizátory z diskrétních prvků s tranzistory a Zenerovými diodami, vhodnými pro laboratorní zařízení nebo v případech není-li právě integrovaný stabilizátor po ruce.

U všech těchto schémat je zátěž (spotřebič) naznačena odporem Rs připojeným k výstupu stabilizovaného napětí Uz. Jako vstupní napětí Uvst je použit transformátor s usměrněním diodami a nabíjecím kondenzátorem 2200 až 4700 uF, s výstupním napětím alespoň o 3V vyšším, než je požadované výstupní napětí Uz. Blíže viz článek USMĚRŇOVAČE.

Výkonové tranzistory BD435, BD436 (nebo obdobné typy) musí být opatřeny vhodně velkým chladičem. Jak to poznáte? Pokud si po chvilce provozu stabilizátoru sáhnete na tranzistor nebo na chladič a popálíte si prsty (hihihi) je chladič příliš malý!

Obr. 1 Základní zapojení stabilizátoru.

Na obrázku 1 je znázorněn základní obvod se stabilizací Zenerovou diodou a zesílením proudu pomocí tranzistoru. Zapojení je určeno pro výstupní napětí 5V a maximální výstupní proud několik set mA. Zenerova dioda musí být vybrána tak, aby měla Uz cca o 0,6V vyšší (o napětí báze – emitor tranzistoru) než požadované výstupní napětí.

Obr. 2 Zapojení pro větší proudy.

Při požadavku větších výstupních proudů se tranzistorový zesilovač z obrázku 1 nahrazuje Darlingtonovým zapojením podle obrázku 2 se dvěma tranzistory, vzhledem ke dvěma přechodům báze – emitor je zde nutno započítat 2 x Ube, tedy 2 x 0,6V = 1,2V, a o tuto hodnotu je nutno zvolit vyšší napětí Zenerovy diody pro dosažení požadovaného výstupního napětí.

Obr. 3 Praktické zapojení stabilizátoru 12V

Zapojení obvodu na obrázku 3 je určeno pro pevné výstupní napětí 12V. Je možno jej dále rozšířit na laboratorní zdroj s proměnným napětím 0 až 12V, pomocí potenciometru, kterým regulujeme Zenerovo napětí přicházející na bázi tranzistoru BC548.

Ještě malé upozornění – stabilizátory podle obrázků 1 až 3 nejsou odolné proti zkratu, velmi zjednodušeně se ale dá použít jejich ochrana zapojením žárovky do vstupu obvodu, například halogenová žárovka 10W až 20W.

Obr. 4 – Stabilizátor odolný vůči zkratu.

Na obrázku 4 je nakresleno zapojení jednoduchého stabilizovaného zdroje výstupního  napětí 9V s komplementárními tranzistory s ochranou proti zkratu na výstupu. Maximální výstupní proud je zde kolem 800 mA.

Pro návrh tohoto zapojení můžete použít následující vztahy:

Výstupní napětí Uout = (Uz - 0,6 V) x ((R1/P1) + 1)

Maximální výstupní proud Ia, max = (Ua - Uz) x h21e1 / (R2 + P2)
(napětí U ve Voltech, proud I v Ampérech, odpor R v ohmech, h21e1 je zesilovací činitel tranzistoru T1).

Při překročení hodnoty maximálního výstupního proudu (třeba zmenšením zatěžovacího odporu Rz) začne výstupní napětí (a tím samozřejmě i výstupní proud) klesat na bezpečnou úroveň. Po odstranění přetížení se opět obnoví normální provozní stav.

Zpracováno na téma z http://www.ferromel.de/