Erinevus lehekülje "Lineaarne pingestabilisaator" redaktsioonide vahel

P
resümee puudub
P
P
[[Pilt:LM7805C 5 Volt Regulator.jpg|pisi|150px|Pingestabilisaator integraallülitusena]]
'''Lineaarne pingestabilisaator''' ehk '''lineaarstabilisaator''' on [[pingestabilisaator]], milles pinget reguleeriv element ‒ reguleerelement ‒ töötab võimendusrežiimis, s.t tema väljund- ja sisendpinge vahel on lineaarne ehk võrdeline seos. Reguleerelemendi vooluahelat on võimalik ühendada koormusega rööbiti või järjestikku. Rööpühenduses pingestabilisaatoreist on lihtsaim [[stabilitron]]iga lülitus. Jadastabilisaatoris on reguleerelemendiks emitterjärgurina ühendatud transistor. Stabiliseerimisomaduste parandamiseks lisatakse stabilisaatorile negatiivse tagasiside ahel. Niisuguse üldise skeemilahenduse järgi valmistatakse pingestabilisaatoreid [[mikrokiip|integraallülitustena]], mis ei vaja toiteallikasse ühendamisel mingeid või siis ainult mõningaid väliskomponente.
[[Pilt:Spannungsstabilisierung.png|miniatur|pisi|300px|Stabilitroniga rööpstabilisaator]]
==Stabilitroniga pingestabilisaator==
Stabilitronil ehk Zeneri dioodil põhinevaid rööppingestabilisaatoreid tuntakse ka parameetriliste stabilisaatoreina. Nimelt põhineb nende pinget stabiliseeriv ehk püsistav toime sellel, et stabilitroni üks põhiparameetreid ‒ diferentsiaalne ehk dünaamiline takistus ‒ on palju väiksem tema staatilisest takistusest. (Diferentsiaalne on selline takistus, mida stabilitron avaldab teda läbiva voolu muutustele, staatiline ‒ takistus püsivale voolule.)
 
==Jadatransistoriga stabilisaator==
[[Pilt:Voltage_stabiliser_transistor,_IEC_symbols.svg|pisi|300px|Emitterjärguriga jadastabilisaator]]
Eelvaadeldud stabilitronstabilisaatori väljundvoolu ja kasutegurit saab oluliselt tõsta ja ühtlasi väljundtakistust vähendada, kui lisada lülitusse emitterjärgur, s.o ühise [[kollektor]]iga ühenduses [[transistor]]. Sel juhul on stabilitroni D<sub>Z</sub> ülesandeks hoida püsivana üksnes transistori baasipinget. Stabilisaatori koormusvooluks on transistori emitterivool, mis emitterjärguril on baasivoolust [[vooluülekandetegur]]i kordselt tugevam. Koormus R<sub>L</sub> ühendatakse transistori kollektori-emitteri ahelasse järjestikku ning nii saadakse jadastabilisaator.
 
 
=== Kollektorkoormusega stabilisaator ===
[[Pilt:skeem3.png|pisi|Kollektorkoormusega stabilisaator|270x270px]]
Kollektorkoormusega stabilisaatorite silutegur ''q'' jääb vahemikku 200–300, mis on paljude elektroonikalülituste jaoks piisav. Väljundtakistus'' R<sub>v</sub>''<sub> </sub>= 0,2–0,5 Ω, kuid kui reguleerelement koostada erijuhtivustüübiga transistoridest, siis u. 10 korda väiksem. Seda lülitust iseloomustab väga hea enesekaitsetoime liigkoormuse ja väljundi lühise korral.<ref name="lFzTX" />
 
 
==Püsivooluallikaga pingestabilisaator==
[[Pilt:Püsivooluallikaga pingestabilisaator.png|pisi|Püsivooluallikaga pingestabilisaator|259x259px]]
 
Stabilitroniga lülituse stabiliseerimis- ja silutegurit saab umbes 10-kordselt suurendada, kui hoida stabilitroni vool püsivana, asendades eeltakisti R<sub>v</sub> püsivooluallikaga (Q<sub>1,</sub> D<sub>1, </sub>R<sub>1</sub> ja R<sub>2</sub>). Madala tugipinge vajadusel võib asendada stabilitronid päripingestatavate ränidioodidega. Ühe dioodi stabiliseerimispinge on vahemikus 0,5–0,7 V. Neid järjestikku ühendades, liituvad nende stabiliseerimispinged; ühtlasi liituvad ka nende diferentsiaaltakistused. Sellise püsivooluallikast toituva tugipingeallika stabiliseerimistegur on 200–300, seega näiteks toitepinge muutmisel vahemikus 1,5–9 V muutub pinge dioodil D<sub>2 </sub>2–3 %.<ref name="ADSep" /><br /><br /><br /><br />
 
 
 
'''Kahe vastassuunalise püsivooluallikaga pingestabilisaator'''
[[Pilt:skeem2.png|pisi|Kahe vastandpolaarse tugipinge U<sub>v1</sub>, U<sub>v2</sub> allikas|201x201px]]
Liites kokku kaks vastassuunalist püsivooluallikat, mis vastastikku dioodide D1, D2 voole stabiliseerivad, saame kahe väljundiga (''+Uv, -Uv'') pingestabilisaatori, mille stabiliseerimistegur küünib 10 000-ni. Takisti R3 kompenseerib dioodide D1, D2 läbiva voolu suurenemist transistoride pinge Uce kasvamisel.<ref name="ADSep" /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br /><br />
 
==Vastusideahelaga jadastabilisaator==
[[Pilt:Voltage stabiliser OA, IEC symbols.svg|pisi|Vastusidega pingestabilisaator|303x303px]]
Eelvaadeldud lülituse stabiliseerimisvõimet ja kasutegurit saab märksa parandada, kui rakendada lülituses vastusidet, s.t negatiivset [[tagasiside]]t. Selleks tuleb lisada väljundpinge jagur ja sellelt saadavat pinget võimendav element (skeemil on pingejaguriks R<sub>1</sub>R<sub>2</sub>R<sub>3</sub> ja võimenduselemendiks [[operatsioonvõimendi]] OA). Niiviisi saadakse automaatreguleerimissüsteem, mis võrdleb väljundpinge osa tugipingega. Kui väljundpinge muutub nimiväärtusest erinevaks, muutub ka pinge, mis rakendub võimenduselemendile; selle poolt võimendatud vastusidesignaal tüürib reguleerelemendil (Q) tekkivat pingelangu sellises suunas, et väljundpingemuutus väheneb.
 
Lihtsaimas lülituses kasutatakse stabilisaatori väljundahelas jadatakistist R<sub>1</sub> ja sellega rööbiti olevat kaitsetransistori Q<sub>3,</sub> mille kollektori-baasi vahemik sildab reguleertransistori Q1 baasiahelat. Jadatakisti on üldiselt madalaoomiline ja valitakse selline, et stabilisaatori nimikoormusel oleks kaitsetransistor suletud ega mõjutaks stabilisaatori tööd. Kui koormusvool ületab teatud piiri, kasvab pingelang jadatakistil R<sub>1</sub> väärtuseni, mis vastab võimendusrežiimis transistori normaalse baasipingeni (0,6–0,7 V Si- ja 0,15–0,25 V Ge-kaitsetransistori korral). Transistor VT3 avaneb ja reguleertransistor Q<sub>1</sub> sulgub, kuna selle emitter ja baas omavad sama potentsiaali.
 
[[File:Power supply with linear voltage regulator.svg|pisi|Kiipstabilisaatoriga toiteallikas|348x348px]]
 
==Integraalstabilisaatorid==
=== Fikseeritud väljundpingega regulaatori perekond 78xx ja 79xx ===
78xx esindab positiivse ja 79xx negatiivse väljundpingega lineaarseid regulaatoreid, kus xx tähistab nominaalstabiliseerpinge väärtust. Kõige levinumad neist on 5- ja 12-voldised regulaatorid. 79xx komponente võib leida kahepolaarsetes toitelülitustes.
[[Pilt:Pilt1.PNG|pisi|78xx ja 79xx väljaviigud|127x127px]]
TO-220 kesta sisse integreeritud stabilisaatorid omavad nimivoolu väärtusi 100 mA ja 500 mA, kuid kõige levinumad on 1 A, lubatud koormusvooluga ja fikseeritud väljundpingega stabilisaatorid.
Nimivoolu ületavate lülituste jaoks on komponentide andmelehtedes ära toodud vastavad skeemid. Nendes kasutatakse võimsustransistore, mis asetsevad koormuse suhtes jadamisi toimides vooluventiilidena. Sisendvool jaguneb nendes lülitustes kaheks – osa liigub läbi stabilisaatori, ülejäänud läbib võimsustransistori. Takisti R<sub>1</sub> väärtusest oleneb, voolu jagunemine. Kui viimast läbib suurenev vool, tõuseb pingelang takistil, mille tõttu hakkab võimsustransistor voolu juhtima.<ref name="aul4t" />
<br />
 
==== Eelised: ====
* 78xx komponendid ei vaja lisakomponente, et toimida püsivapingega toiteallikana; neid on väga lihtne kasutada ja need võtavad vähe ruumi.
* Omavad sisseehitatud ülekoormuse ja ülekuumenemise kaitset, mis on abiks ülejäänud elektroonikalülituste kaitsmisel.<br />
 
==== Puudused: ====
* Sisendpinge peab teatud suuruse võrra olema alati väljundpingest kõrgem.
* Kuna tegemist on lineaarstabilisaatoril põhineva arhitektuuriga, on vajalik sisendvool alati sama nagu väljundvool. Seega stabilisaatori sisendis olev võimsus on suurem kui väljundis ning üleliigne võimsus eraldub soojusena. See muudab käsitletava kiipstabilisaatori ebaefektiivseks, seda enam, mida suurem on sisend- ja väljundpingete erinevus.<br />
 
==Muudetava väljundpingega regulaatorid ==
78xx perekondadega sarnanevad muudetava väljundpingega regulaatorid nagu LM317 (78xx) ja LM337 (79xx), kus väljundpinge reguleerimine toimub pingejärguri abil. Ka 78xx stabilisaatorid on põhimõtteliselt võimalik tüürida, kuid nende puhul on rahuolukorra vool suurem kui spetsiaalsetel muudetava väljundpingega regulaatoritel ja seetõttu on esimesed ebastabiilsed.<br /><br />
 
'''LM317<ref name=":0" />'''<br />
Kolme väljaviiguga positiivse reguleeritava väljundpingega regulaator, mis talub kuni 1,5 A voolu väljundpingete vahemikus 1,25–37 V. Kaitselülitused toimivad ka juhul, kui tüürväljaviik on ühendamata. <br />
 
==== Tabel 2. LM317 parameetrid<ref name="9KG8P" /> ====
{| class="wikitable"
| &le; 1,5 A <br />
(radiaatoriga)
|}[[Pilt:skeem5.PNG|pisi|'border'|'right'|LM117/317 pingestabilisaatori rakendusskeem]]
Takistitid R1 ja R2, stabilisaatori väljundi ja maanduse vahel, moodustavad pingejäguri, mille abil reguleeritakse mitteinverteeriva operatsiooni võimendi referentspinget ''U<sub>ref</sub>''. Väljundpinge avaldub:<br />
 
120 723

muudatust