{"id":2438,"date":"2019-12-30T13:36:11","date_gmt":"2019-12-30T12:36:11","guid":{"rendered":"https:\/\/botland.com.pl\/blog\/?p=2438"},"modified":"2025-01-17T09:14:08","modified_gmt":"2025-01-17T08:14:08","slug":"stabilizator-napiecia-jak-to-dziala","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/botland.com.pl\/blog\/stabilizator-napiecia-jak-to-dziala\/","title":{"rendered":"Stabilizator napi\u0119cia – Jak to dzia\u0142a?"},"content":{"rendered":"Czas czytania:<\/span> 8<\/span> min.<\/span><\/span>\t\t
\n\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t
\n\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t\t
\n\t\t\t
<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
\n\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\n

Stabilne napi\u0119cie<\/strong> ma ogromne znaczenie w kwestii robotyki, a s\u0142u\u017cy do tego uk\u0142ad scalony<\/strong><\/a> w postaci stabilizatora napi\u0119cia<\/strong>. Ten ma\u0142y, tr\u00f3jno\u017cny przedmiot, przeznaczony jest do utrzymywania na wyj\u015bciu zadanego napi\u0119cia pr\u0105du sta\u0142ego. Poszczeg\u00f3lne modele dzia\u0142aj\u0105 na podstawie ujemnego sprz\u0119\u017cenia zwrotnego, tym samym s\u0105 odporne na wi\u0119kszo\u015b\u0107 skok\u00f3w napi\u0119cia w do\u015b\u0107 du\u017cym zakresie. Warto je pozna\u0107 z bliska, gdy\u017c ich wykorzystanie jest w niekt\u00f3rych przypadkach absolutnie niezb\u0119dne, szczeg\u00f3lnie w robotyce.<\/p>\n

Stabilizator impulsowy<\/strong> sk\u0142ada si\u0119 z uk\u0142adu przekazywania energii (stopnia mocy) oraz uk\u0142adu regulacyjnego (steruj\u0105cego). Utrzymuje on \u015bredni\u0105 warto\u015b\u0107 napi\u0119cia na zadanym poziomie, dzi\u0119ki cyklicznemu w\u0142\u0105czaniu i wy\u0142\u0105czaniu elementu prze\u0142\u0105czaj\u0105cego.<\/div>\n

\u00a0<\/p>\n\n

Co to jest uk\u0142ad scalony?<\/h2>\n\n

Uk\u0142ad scalony to uk\u0142ad elektroniczny o zminiaturyzowanej konstrukcji i monolitycznej budowie wykonanej z krzemu, b\u0119d\u0105cym monokryszta\u0142em p\u00f3\u0142przewodnikowym. Uk\u0142ady scalone wyst\u0119puj\u0105 w dw\u00f3ch grupach – monolityczne<\/strong> oraz hybrydowe<\/strong>. W modelach monolitycznych wszystkie elementy sk\u0142adowe (czynne oraz bierne) znajduj\u0105 si\u0119 we wn\u0119trzu monokrystalicznej struktury p\u00f3\u0142przewodnika oraz hybrydowe, kt\u00f3re do\u015b\u0107 znacznie si\u0119 od nich r\u00f3\u017cni\u0105 form\u0105 oraz budow\u0105. Warstwy przewodnika oraz materia\u0142u rezystywnego s\u0105 nanoszone na p\u0142ytk\u0119 wykonan\u0105 z izolatora. P\u00f3\u017aniej materia\u0142y ulegaj\u0105 wytrawieniu, tworz\u0105c w\u0142a\u015bciwy uk\u0142ad po\u0142\u0105cze\u0144.<\/p>\n

\"uk\u0142ady<\/p>\n\n

Najpopularniejsza forma monolitycznych uk\u0142ad\u00f3w scalonych jest bardzo skomplikowana, a podczas ich budowy zachodzi oko\u0142o 350 operacji technologicznych o r\u00f3\u017cnym przeznaczeniu. Co ciekawe, nowoczesne modele tych uk\u0142ad\u00f3w charakteryzuj\u0105 si\u0119 niezwykle ma\u0142\u0105 d\u0142ugo\u015bci\u0105 kana\u0142u rezystora, kt\u00f3ra wynosi kilka mikro- lub nanometr\u00f3w.\u00a0<\/p>\n\n

Czym jest stabilizator napi\u0119cia?<\/h2>\n\n

Stabilizator napi\u0119cia jest urz\u0105dzeniem elektronicznym, a w\u0142a\u015bciwie uk\u0142adem scalonym, kt\u00f3ry ma za zadanie utrzymywanie w\u0142a\u015bciwego napi\u0119cia sta\u0142ego<\/strong>. Powinien dzia\u0142a\u0107 niezale\u017cnie od obci\u0105\u017cenia uk\u0142adu oraz waha\u0144 napi\u0119cia, chroni\u0105c tym samym wszelkie dalsze cz\u0119\u015bci elektroniki. Proces ochrony zawdzi\u0119czamy ujemnemu sprz\u0119\u017ceniu zwrotnemu. Stabilizatory s\u0105 zako\u0144czone trzema n\u00f3\u017ckami o r\u00f3\u017cnej wielko\u015bci i kszta\u0142cie, a w ich g\u00f3rnej cz\u0119\u015bci znajduje si\u0119 monolityczna obudowa, w kt\u00f3rej zosta\u0142y zatopione wszystkie podzespo\u0142y danego stabilizatora. Zazwyczaj jest to monokryszta\u0142 p\u00f3\u0142przewodnikowy w postaci krzemu, kt\u00f3ry charakteryzuje si\u0119 znakomit\u0105 wytrzyma\u0142o\u015bci\u0105 i doskona\u0142ymi w\u0142a\u015bciwo\u015bciami praktycznymi.<\/p>\n\n

Stabilne napi\u0119cie charakteryzuje si\u0119 niezmienno\u015bci\u0105<\/strong>, niezale\u017cnie od panuj\u0105cej temperatury czy warto\u015bci pobieranego pr\u0105du. Warto wiedzie\u0107, \u017ce ka\u017cde urz\u0105dzenie elektryczne dostarcza napi\u0119cie w do\u015b\u0107 nieprzewidywalny spos\u00f3b, a jego wahania s\u0105 typowe, dlatego napi\u0119cie okre\u015bla si\u0119 g\u0142\u00f3wnie w pewnych granicach i zakresie. Niestety, uk\u0142ady najlepiej pracuj\u0105 w stabilnym zasilaniu, dlatego aby je im dostarczy\u0107, nale\u017cy stosowa\u0107 specjalistyczne stabilizatory napi\u0119cia.<\/p>\n\n

Trzy wyprowadzenia z ka\u017cdego stabilizatora s\u0142u\u017c\u0105 kolejno jako wej\u015bcie<\/strong>, masa<\/strong> oraz wyj\u015bcie<\/strong>, a jego dzia\u0142anie mo\u017cna sprawdzi\u0107 mi\u0119dzy innymi kondensatorami oraz bateri\u0105 9V i multimetrem, dzia\u0142aj\u0105cym w tym przypadku jako woltomierz. Zasilanie pod\u0142\u0105czamy mi\u0119dzy zacisk wej\u015bcia a mas\u0119, za\u015b zasilany uk\u0142ad mi\u0119dzy mas\u0119 i zacisk wyj\u015bciowy. Warto\u015bci napi\u0119cia zmierzone po zwi\u0119kszeniu pr\u0105du pobieranego z uk\u0142adu (np. do zasilenia diod z rezystorami, czyli oko\u0142o 20 mA) powinno by\u0107 identyczne zar\u00f3wno przed ich pod\u0142\u0105czeniem, jak i po pod\u0142\u0105czeniu. Stabilizator napi\u0119cia powinien \u201cw locie\u201d wyr\u00f3wnywa\u0107 wszelkie nie\u015bcis\u0142o\u015bci i wahania, a zarazem chroni\u0107 cenn\u0105 elektryk\u0119 od zniszcze\u0144 i zak\u0142\u00f3ce\u0144. Zazwyczaj w projektach opartych na Arduino wykorzystuje si\u0119 napi\u0119cie r\u00f3wne 5V.<\/p>\n\n

Co to jest sprz\u0119\u017cenie zwrotne?<\/h2>\n\n

Ka\u017cdy stabilizator napi\u0119cia reaguje na zmian\u0119 napi\u0119cia sta\u0142ego sprz\u0119\u017ceniem zwrotnym<\/strong>, kt\u00f3re s\u0142u\u017cy jako spos\u00f3b na zmniejszenie waha\u0144 i ich unormowanie<\/strong>. Jest to proces, kt\u00f3ry polega na ci\u0105g\u0142ym oddzia\u0142ywaniu sygna\u0142\u00f3w wyj\u015bciowych na sygna\u0142y wej\u015bciowe, co mo\u017cna por\u00f3wna\u0107 mi\u0119dzy innymi do s\u0142uchawek z aktywnym t\u0142umieniem d\u017awi\u0119ku. Zar\u00f3wno w przypadku stabilizatora napi\u0119cia, jak i wspomnianych s\u0142uchawek, zmniejszenie niedogodno\u015bci jest przeprowadzane przez zneutralizowanie ich przeciwstawn\u0105 si\u0142\u0105. W przypadku s\u0142uchawek s\u0105 to d\u017awi\u0119ki o cz\u0119stotliwo\u015bci i nat\u0119\u017ceniu, kt\u00f3re zmniejszaj\u0105 dyskomfort wskutek przebywania w g\u0142o\u015bnym otoczeniu. Z kolei stabilizator napi\u0119cia stale monitoruje i zestawia ze sob\u0105 napi\u0119cie wyj\u015bciowe z wzorcowym, aby w chwili waha\u0144 napi\u0119cia zasilaj\u0105cego wygenerowa\u0107 sygna\u0142 steruj\u0105cy, kt\u00f3ry ma za zadanie przeciwdzia\u0142a\u0107 zmianom napi\u0119cia na wyj\u015bciu.<\/p>\n\n

Podstawowe parametry stabilizator\u00f3w napi\u0119cia\u00a0<\/h2>\n\n

Jednym z g\u0142\u00f3wnych parametr\u00f3w stabilizator\u00f3w napi\u0119cia jest napi\u0119cie gwarantowanej stabilizacji<\/strong>. Jest to napi\u0119cie wej\u015bciowe w zakresie kt\u00f3rego dane urz\u0105dzenie zapewnia gwarantowany poziom napi\u0119cia na wyj\u015bciu. R\u00f3wnie istotnym parametrem jest napi\u0119cie pracy stabilizatora<\/strong>. Okre\u015bla ono zakres napi\u0119cia wej\u015bciowego, w trakcie kt\u00f3rego nast\u0119puje stabilizacja. Jednak sam zakres napi\u0119cia wyj\u015bciowego mo\u017ce znajdowa\u0107 si\u0119 zupe\u0142nie poza zakresem napi\u0119cia gwarantowanego, o czym warto pami\u0119ta\u0107. Kolejnymi, podstawowymi parametrami stabilizator\u00f3w napi\u0119cia, jest gwarantowane napi\u0119cie wyj\u015bciowe<\/strong>, a tak\u017ce szybko\u015b\u0107 stabilizacji<\/strong>, kt\u00f3ra okre\u015bla, w jakim czasie stabilizator powr\u00f3ci do napi\u0119cia wyj\u015bciowego po wyst\u0105pieniu spadku napi\u0119cia.<\/p>\n\n

Rodzaje stabilizator\u00f3w napi\u0119cia<\/h2>\n\n

Na rynku znajdziemy trzy rodzaje stabilizator\u00f3w napi\u0119cia, jest to stabilizator liniowy<\/strong><\/a>, stabilizator impulsowy<\/strong>, a tak\u017ce stabilizator LDO<\/strong>. Wszystkie trzy do\u015b\u0107 znacznie r\u00f3\u017cni\u0105 si\u0119 mi\u0119dzy sob\u0105 g\u0142\u00f3wnie funkcjonalno\u015bci\u0105 oraz parametrami u\u017cytkowymi i sprawdzaj\u0105 si\u0119 w zupe\u0142nie r\u00f3\u017cnych uk\u0142adach elektrycznych. W wi\u0119kszo\u015bci stosuje si\u0119 stabilizatory liniowe, kt\u00f3re nale\u017c\u0105 do produkt\u00f3w rozpowszechnionych najbardziej, jednak czasami zachodzi potrzeba zastosowania modelu impulsowego lub Low Drop Out.<\/p>\n\n

Stabilizatory impulsowe<\/h2>\n\n

Stabilizatory impulsowe<\/strong>, inaczej zwane przetwornicami<\/strong>, umo\u017cliwiaj\u0105 wytworzenie wy\u017cszego stabilnego napi\u0119cia wyj\u015bciowego ni\u017c napi\u0119cie dostarczane ze \u017ar\u00f3d\u0142a zasilania. Takie dzia\u0142anie odbywa si\u0119 na podstawie zjawiska samoindukcji (indukcji w\u0142asnej). Jest to rodzaj zjawiska elektromagnetycznego, kt\u00f3re wyst\u0119puje w przypadku, gdy si\u0142a elektromotoryczna wytwarzana jest w tym samym obwodzie co pr\u0105d, kt\u00f3ry przep\u0142ywaj\u0105c przez uk\u0142ad powoduje indukcj\u0119. W ten spos\u00f3b powstaje si\u0142a elektromotoryczna, kt\u00f3ra przeciwstawia si\u0119 zmianom nat\u0119\u017cenia pr\u0105du elektrycznego. Dzi\u0119ki temu mo\u017cna uzyska\u0107 element podwy\u017cszaj\u0105cy lub obni\u017caj\u0105cy napi\u0119cie – w zale\u017cno\u015bci od potrzeb.<\/p>\n\n

Przetwornice charakteryzuj\u0105 si\u0119 ci\u0105g\u0142ym dzia\u0142aniem, a ich zaletami jest szybko\u015b\u0107 odpowiedzi i niski poziom szum\u00f3w podczas pracy. Jednak jak wszystko, stabilizatory impulsowe r\u00f3wnie\u017c maj\u0105 swoje s\u0142abe strony, do kt\u00f3rych mo\u017cna zaliczy\u0107 mi\u0119dzy innymi nisk\u0105 sprawno\u015b\u0107 wynikaj\u0105c\u0105 z nieprzerwanej utraty mocy na tranzystorze wykonawczym.<\/p>\n\n

Stabilizatory liniowe<\/h2>\n\n

Stabilizatory liniowe odpowiadaj\u0105 za dostarczenie stabilizowanego napi\u0119cia do odbiornika ze \u017ar\u00f3d\u0142a zasilania<\/strong>. Ich charakterystyczn\u0105 cech\u0105 jest z pewno\u015bci\u0105 niezawodno\u015b\u0107<\/strong>, trwa\u0142o\u015b\u0107<\/strong> i niewielki koszt<\/strong> zakupu. Jednak urz\u0105dzenia te maj\u0105 r\u00f3wnie\u017c swoje wady. Warto w\u015br\u00f3d nich wymieni\u0107 wydzielane ciep\u0142o, kt\u00f3re jest proporcjonalne do r\u00f3\u017cnicy napi\u0119\u0107 pomi\u0119dzy wej\u015bciem i wyj\u015bciem. Jednak nie jest to problem nie do rozwi\u0105zania, gdy\u017c wystarczy zastosowa\u0107 odpowiedni radiator, kt\u00f3ry jest elementem odpowiedzialnym za odprowadzenie ciep\u0142a z uk\u0142ad\u00f3w.<\/p>\n\n

Stabilizatory liniowe mo\u017cna podzieli\u0107 na cztery grupy:<\/strong><\/p>\n\n