Spis treści:
- 1 Co to jest stabilizator napięcia?
- 2 Podstawowe informacje o budowie stabilizatora napięcia
- 3 Najważniejsze dane techniczne stabilizatora napięcia
- 4 Co to jest sprawność stabilizatora napięcia?
- 5 Jakie są rodzaje stabilizatorów napięcia?
- 6 Dodatkowe informacje dotyczące impulsowych stabilizatorów napięcia
- 7 Co jeszcze warto wiedzieć o liniowych stabilizatorach napięcia?
- 8 Czym są stabilizatory napięcia LDO?
- 9 Zastosowanie stabilizatorów napięcia
Stabilizatory napięcia należą do grupy urządzeń elektronicznych wykorzystywanych do stabilnego utrzymywania określonego poziomu napięcia wyjściowego.
Co to jest stabilizator napięcia?
Stabilizatory napięcia to układy scalone z wyprowadzeniami w postaci drucianych nóżek, przeznaczone do stabilnego utrzymywania zadanego (lub fabrycznego) poziomu napięcia.
Utrzymywanie stałego napięcia powinno odbywać bez względu na stopień obciążenia i wahania napięcia zasilania. Takie właściwości chronią stabilizowane elementy elektroniczne (znajdujące się za stabilizatorem napięcia) przed uszkodzeniem.
Podstawowe informacje o budowie stabilizatora napięcia
Stabilizator napięcia wyróżniający się monolityczną budową jest wyposażony w 3 wyprowadzenia. Ich długość i wielkość są uzależnione od konkretnego modelu układu scalonego. W obudowie układu znajdują się wszystkie podzespoły stabilizatora.
Wspomniane wyprowadzenia układu scalonego to wyjście, masa i wejście. Stabilne napięcie, jak sama nazwa podpowiada, jest niezmiennie, bez względu na oddziaływanie czynników zewnętrznych, takich jak temperatura oraz natężenie prądu.
Zasada działania stabilizatorów napięcia polega na wykorzystaniu sprzężenia zwrotnego w przypadku wystąpienia wahań napięcia. Dzięki sprzężeniu jest możliwe nie tylko unormowanie wahań napięcia, ale również ich zredukowanie. Co warto wiedzieć o tym procesie? Przede wszystkim sprzężenie zwrotne polega na permanentnym wpływaniu zarówno na sygnał wyjściowy, jak i wejściowy. Oznacza to ciągłe monitorowanie i zestawienie napięcia wyjściowego z napięciem wzorcowym. W momencie, gdy występują wahania, stabilizator generuje impuls sterujący, którego głównym zadaniem jest wyrównywanie napięcia.
Najważniejsze dane techniczne stabilizatora napięcia
Kluczowym parametrem technicznym stabilizatorów jest tak zwane napięcie gwarantowane. Jest to najczęściej zakres napięcia wejściowego dostarczanego do układu scalonego, który układ scalony może ustabilizować do wzorcowego napięcia na wyjściu. Dla przykładu popularny stabilizator LM7805 zapewnia stabilne napięcie wyjściowe na poziomie 5 V, w przypadku maksymalnego napięcia wejściowego 35 V. Z kolei układ scalony L7812CV gwarantuje stabilne napięcie na wyjściu wynoszące 12 V wyłącznie w przypadku, gdy napięcie na wejściu będzie równe lub mniejsze niż 35 V.
Kolejnym parametrem technicznym jest prędkość stabilizacji. Jest to nic innego jak maksymalny czas, po jakim stabilizator przywraca napięcie wyjściowe do wzorcowego, w momencie spadku napięcia wejściowego.
Co to jest sprawność stabilizatora napięcia?
W opisie stabilizatorów napięcia (bez względu na ich rodzaj) powinna znaleźć się informacja dotycząca sprawności układu wyrażona w procentach. Wysoką sprawnością wyróżniają się stabilizatory impulsowe. Przeważnie jest to zakres od około 75% do około 95%. Z kolei sprawność stabilizatorów liniowych zawiera się w zakresie od około 25% do około 60%.
Im wyższa sprawność, tym mniej energii elektrycznej zostanie przekształconej na energię cieplną. Każdy stabilizator napięcia może bezpiecznie działać w określonym przedziale temperatury roboczej. Aby ją utrzymać na stałym poziomie, wykorzystuje się radiatory.
Jakie są rodzaje stabilizatorów napięcia?
Stabilizatory napięcia są powszechnie wykorzystywane w różnego rodzaju urządzeniach elektronicznych.
Wyróżniamy trzy rodzaje stabilizatorów, które różnią się między sobą nie tylko parametrami technicznymi, ale również sposobem działania i co za tym idzie zastosowaniem. Do pierwszej grupy należą stabilizatory impulsowe nazywane także przetwornicami napięcia. Drugą grupę stanowią popularne stabilizatory liniowe, natomiast trzecią układy LDO (z ang. Low Drop Out).
Dodatkowe informacje dotyczące impulsowych stabilizatorów napięcia
Główną zaletą impulsowych stabilizatorów napięcia jest możliwość generowania wyższego napięcia wyjściowego niż napięcie źródłowe. Ta funkcjonalność sprawiła, że układy tego typu są również nazywane przetwornicami. Zasada działania impulsowych stabilizatorów napięcia polega na wykorzystaniu zjawiska elektromagnetycznego w postaci samoindukcji. Opisywane układy wyróżniają się szybką odpowiedzią i minimalnym poziomem szumów w trakcie działania.
Co jeszcze warto wiedzieć o liniowych stabilizatorach napięcia?
Popularne układy stabilizacji napięcia o charakterystyce liniowej są powszechnie wykorzystywane do dostarczania stabilnego poziomu zasilania. Wyróżnia je niezawodność, długa żywotność i wszechstronne zastosowanie.
Stabilizator liniowy występuje w 4 wariantach, które różnią się m.in. charakterystyką działania. Pierwszy rodzaj obejmuje układy napięć ujemnych z możliwością regulacji (w określonym zakresie). Drugi to stabilizatory liniowe napięć dodatnich z funkcją regulowania napięcia (w danym zakresie). Trzeci rodzaj stabilizatorów to modele napięć ujemnych z konkretnym poziomem napięcia (bez możliwości regulowania tego parametru). Ostatni rodzaj to układy napięć dodatnich o fabrycznie ustalonym poziomie napięcia.
Czym są stabilizatory napięcia LDO?
Szczególnym rodzajem stabilizatorów napięcia o charakterystyce liniowej są układy LDO. Urządzenia tego typu są przeznaczone do stabilizacji napięcia wyłączenie w przypadku, gdy między napięciem wejściowym i wyjściowym występują niewielkie wahania.
Układy LDO są wykorzystywane do ciągłego działania. Składają się m.in. ze wzmacniacza błędu, elementu szeregowego i źródła napięcia odniesienia.
Zastosowanie stabilizatorów napięcia
Wykorzystanie stabilizatorów napięcia obejmuje m.in. układy, w których występują wysokie i nagłe obciążenia. Dobrym przykładem są silniki elektryczne, które w momencie nagłego zwiększenia prędkości obrotowej wymagają większej ilości energii. Aby skutecznie zabezpieczyć różnego rodzaju aplikacje przed awariami spowodowanymi nadmiernym obciążeniem źródła zasilania, wykorzystuje się odpowiednie stabilizatory napięcia.
