PROIECT LA

ELECTROALIMENTARE

Tema proiectului de Electroalimentare:

Să se proiecteze o sursă stabilizată de tensiune continuă, având următorii parametri:

alimentare monofazată, cu frecvenţa de 50 Hz, cu tensiune sinusoidală cu valoare nominală de 220V, având variaţii admise de -25%…+10% din valoarea nominală;

puterea maximă de ieşire P0 (W); tensiunea maximă de ieşire U0 (V), tensiunea de ieşire poate fi reglată între (0,5…1)U0; sursa poate lucra în regim de generator de curent constant, la o valoare a curentului de

ieşire limitată în plaja (0,1…1)I0; sursa este protejată la supratensiuni care pot apare dinspre intrare sau ieşire, sau intern.

Se prevăd protecţii la supracurenţi prin intrare sau ieşire; gama temperaturilor de lucru este 0…70C.

Sursa va fi proiectată în două variante:

cu componente discrete, unde : I0 =luna naşterii/5 şi U0 =10+ziua naşterii/2 cu circuite integrate

Proiectul va conţine.

memoriu de calcul, cuprinzând toate etajele proiectate; schema electrică, cu valorile componentelor rezultate în urma calculelor; nomenclatoarele de componente: denumirea componentei, codul acesteia, valoare,

dimensiuni; programul în Pspice pentru schema sursei cu tranzistoare; desenul cablajului imprimat; bibliografie.

Bibliografie recomandată:

- I. Ristea, C.A. Popescu, Stabilizatoare de tensiune, Editura Tehnica, Bucureşti, 1983- Mircea A. Ciugudean, Stabilizatoare de tensiune cu circuite integrate liniare.

Dimensionare, Editura de Vest, Timişoara, 2001- Mihai Dincă, Electronică. Manualul studentului, Vol I şi II- Agenda radioelectronistului- Cursurile de Electroalimentare şi Dispozitive electronice- www.datasheet.com

Cap.1. Schema bloc

Sursa stabilizată este formată din următoarele blocuri funcţionale:

transformator de reţea; redresor; filtru de netezire; element regulator serie (ERS):

menţine tensiunea de ieşire la nivelul specificat, sub controlul amplificatorului de eroare;

furnizează curentul de ieşire; reduce sau blochează curentul la ieşire la acţionarea circuitelor de

protecţie; micşorează rezistenţa serie a stabilizatorului.

sursă de tensiune de referinţă (REF): furnizează o tensiune de referinţă caracterizată printr-o mare stabilitate în timp, faţă de variaţia tensiunii de intrare sau a temperaturii;

amplificator de eroare tensiune (AEU): compară tensiunea de referinţă cu o parte sau cu întreaga tensiune de ieşire, pentru a acţiona asupra elementului regulator;

convertorul tensiune-tensiune (U/U): furnizează o tensiune proporţională cu tensiunea de ieşire;

amplificator de eroare curent (AEI): compară tensiunea de referinţă cu o tensiune proporţională cu curentul de ieşire, pentru a acţiona asupra elementului regulator;

convertorul curent-tensiune (I/U): furnizează o tensiune proporţională cu curentul de ieşire;

elemente de protecţie (la supratensiuni şi supracurenţi);

Cap.2. Etajul de redresare şi filtrul de netezire

Se va folosi un etaj de redresare dublă alternanţă în punte cu filtru capacitiv. Filtrul de netezire capacitiv este suficient deoarece dupa acesta urmează un stabilizator de tensiune.

Filtrarea capacitivă constă în conectarea unui condensator C1 în paralel, pe ieşirea redresorului, cu respectarea polarităţii în cazul condensatoarelor polarizate.

O particularitate importantă a filtrării capacitive constă în faptul că, în absenţa consumatorului (cu ieşirea în gol), tensiunea de ieşire este egală cu valoarea de vârf a pulsurilor, depăşind astfel de ori valoarea eficace a tensiunii alternative care se redresează. De exemplu, dacă transformatorul furnizează în secundar o tensiune de 10V (valoare eficace), valoarea de vârf a pulsurilor este de , neglijându-se căderile pe diode. Prin filtrare capacitivă, tensiunea în gol la ieşirea redresorului va fi de cca. 14V.

Tensiunea minimă de la ieşirea redresorului cu filtru de netezire se alege astfel încât sa fie mai mare decât suma tensiunii de ieşire U0 şi a căderilor de tensiune pe celelalte blocuri înseriate (ERS şi I/U, sumă pe care o aproximăm la valoarea de 3V).

Deci: UC ≥ U0 + UERS + UI/U = U0 + 3V

Se consideră valoarea riplului: ΔU = U0/6Rezultă că valoarea de vârf a tensiunii redresate va fi: Ured = UC1 + ΔU.Tensiunea în secundar va trebui însă să fie mai mare, datorită pierderii pe cele două diode prin care circulă curentul. Tensiunea de deschidere a unei diode cu siliciu se apropie de 1V la curenţi mari. Deci tensiunea efectivă în secundar va avea valoarea de vârf:

Puntea redresoare conţine diode identice. Acestea sunt alese îm funcţie de curentul care trece prin ele, adică pentru jumătate din valoarea maximă a curentului de sarcină dorit.

Pentru ca în timp de o semiperioadă (Δt = 10ms) condensatorul să se descarce cu ΔU sub un curent I0, capacitatea trebuie să aibă valoarea:

Tensiunea maximă pe care trebuie să o suporte condensatorul trebuie să fie mai mare decât (UC1 + ΔU).

Cap.3 Transformatorul

Datele de pornire cunoscute pentru calculul transformatorului de reţea sunt: UP, Us, I0.Puterea totală în secundar va fi:

unde 1,1 şi 1,2 sunt coeficienţi de siguranţă ai tensiunii de ieşire şi ai redresării.Puterea totală în primar va fi:

unde PFe = 0,035 reprezintă pierderile în miezul magnetic, iar PCu = 0,045 reprezintă pierderile în conductoarele de cupru.Calculul ariei sectiunii miezului se face pentru frecvenţa υ = 50Hz după formula:

unde valori mai reduse ale coeficientului se adoptă pentru puteri mai mici (de ordinul câţiva watt).Numărul de spire pe volt (necesar pentru a se obţine cu o tensiune de 1V o anumită inducţie maximă B) pentru înfăşurarea primară se calculează după formula:

unde inducţia magnetică B = 0,8...1,2T (recomandându-se valoarea superioară pentru puteri mai mici).

Numărul de spire pe volt pentru înfăşurarea secundară se calculează după formula:

Numărul de spire în înfăşurarea primară va fi:

Numărul de spire în înfăşurarea primară va fi: Diametrul conductoarelor de bobinaj se calculează după formula:

unde J = 2 este densitatea de curent admisibilă a conductoarelor.

Se alege un transformator cu tole de tip E+I.

S

Se determină dimensiunea tolelor după formula:

Se determină grosimea pachetului de tole:

Se verifică dacă bobinajele încap în fereastra transformatorului, prin verificarea factorului de umplere:

Dacă Fu < 0,3 (rămâne mult spaţiu nefolosit în fereastră) se pot micşora SFe, a sau amândouă.Dacă Fu > 0,41(bobinajul nu încape în fereastră) se cresc mărimile SFe sau B.Se alege grosimea tolei g = 0,35mm şi rezultă numărul de tole:

a

a

a

a

2a

3a

2b

Cap.4. Elementul regulator serie

Elementul regulator serie este elementul de execuţie al schemei. El este format dintr-un tranzistor sau grup de tranzistoare bipolare. Elementul regulator serie este comandat pe rând de unul din cele două amplificatoare de eroare (amplificatorul de eroare tensiune şi amplificatorul de eroare curent).

Cele două amplificatoare de eroare lucrează succesiv; în orice moment e activ doar unul dintre ele.Amplificatorul eroare tensiune compară o tensiune proporţională cu tensiunea de ieşire obţinută din blocul convertor tensiune-tensiune (U/U) cu o tensiune de referinţă furnizată de blocul tensiunilor de referinţă. Când tensiunea de ieşire tinde să crească peste valoarea prescrisă amplificatorul eroare tensiune comandă regulatorul serie către blocare cea ce are ca efect scăderea tensiunii de ieşire.

Stabilizarea fiind pozitivă (minusul la masă) se va folosi un tranzistor de putere de tip NPN, T1. Alegerea acestuia se face impunând valorile minime:

Se calculează curentul de bază maxim al tranzistorului ales, iar dacă valoarea acestuia este de ordinul sutelor de mA se va folosi un al doilea tranzistor, formând o configuraţie Darlington.

Tranzistorul T2 se va alege impunând valorile minime:

Curentul de bază al tranzistorului T2 va fi:

Cap.5. Sursa de tensiune de referinţă

Este realizată cu ajutorul unei diode Zener (cel mai simplu stabilizator de tensiune paralel). Acest tip de stabilizator se numeşte şi stabilizator parametric, deoarece utilizează caracteristica tensiune-curent a diodei Zener fără să mai recurgă la circuite suplimentare de comandă. Rezistenţa de balast este astfel aleasă, încât curentul prin ea (IR) să fie mai mare decât curentul necesar în sarcină (IS), diferenţa fiind curentul necesar impus de funcţionarea diodei în zona Zener (IZ).

Dezavantajele stabilizatorului de tensiune, echipat cu diodă Zener sunt următoarele:- modificarea tensiunii stabilizate cu variaţia temperaturii;- modificarea în limite largi a curentului prin dioda Zener, odată cu modificarea

tensiunii de alimentare.Diodele Zener cu tensiuni sub 5 V, au un coeficient de variaţie al tensiunii cu temperatura, de valoare negativă, iar cele peste 6 V, au coeficient pozitiv. Pentru o stabilitate mai bună a tensiunii cu temperatura, sunt utilizate montaje stabilizatoare paralel cu diode Zener de 5…6 V, sau diode Zener compensate termic.Pentru compensarea celeilalte deficienţe, se poate înlocui rezistenţa de balast, printr-un generator de curent constant.Se alege o diodă zenner dioda în plaja de tensiuni 5...6V.

Rezistenţa trebuie să îndeplinească condiţiile:

IS va fi calculat în cadrul blocului următor (amplificatorul de eroare tensiune).

Cap.6. Amplificatorul de eroare tensiune

Amplificatorul eroare tensiune compară o tensiune proporţională cu tensiunea de ieşire obţinută din blocul convertor tensiune-tensiune (U/U) cu o tensiune de referinţă furnizată de blocul tensiunilor de referinţă (REF).Proprietatea de a genera la ieşire un semnal proporţional cu diferenţa între cele două semnale care le sunt aplicate la intrări o au amplificatoarele diferenţiale. În cazul în care tranzistoarele amplificatorului diferenţial sunt realizate tehnologic identic şi sunt cuplate termic, se poate obţine o deosebit de bună stabilitate termică.Etajul amplificator diferenţial este compus din două etaje de amplificare în configuraţie emitor comun, cuplate în emitor printr-o rezistenţă (RE).Rezistorul R3 asigură curentul de bază al elementului regulator serie, fiind în acelaşi timp şi sarcină în colectorul tranzistorului T4, iar rezistorul R2 ajută la disiparea puterii pe T3 (are rolul de a simetriza montajul).

Calculul pentru varianta de schemă cu două tranzistoare în montaj diferenţial.

Alegerea tranzistoarelor:

Curentul de sarcină IS pentru sursa de tensiune de referinţă este egal cu curentul de bază al tranzistorului T2, adică:

Rezistenţa R

4

se calculează astfel:

Cap.7. Convertorul Tensiune-Tensiune

Este un divizor rezistiv alcătuit din două rezistenţe şi un potenţiometru. Divizorul polarizează baza tranzistorului T4 din amplificatorul de eroare cu o tensiune direct proporţională cu valoarea tensiunii de ieşire.Prin el trebuie să circule un curent mult mai mic decât curentul de la ieşirea stabilizatorului, şi mult mai mare decât cel de la intrarea amplificatorului de eroare pentru ca tensiunea obţinută să nu depindă de variaţiile de curent din ieşirea redresorului sau din intrarea în amplificatorul de eroare tensiune.

Atunci când stabilizatorul este în echilibru iar tensiunea de la ieşirea lui este menţinută constantă, tensiunea KU0 este egală cu valoarea tensiunii de referinţă Vref.Se consideră cele două situaţii extreme: când cursorul potenţiometrului se află la capătul dinspre rezistenţa R1 (caz în care tensiunea de la ieşirea stabilizatorului este minimă, adică 0,5U0) şi când cursorul potenţiometrului se află la capătul dinspre rezistenţa R6 (caz în care tensiunea de la ieşirea stabilizatorului este maximă, adică U0)

Cap.8. Convertorul Curent-Tensiune şi Amplificatorul Eroare Curent

R7 şi D6 formează un convertor curent tensiune. Tensiunea este preluată prin divizorul de tensiune şi aplicată în baza tranzistorului, care are rolul de a comanda elementul regulator serie.

Dioda D6 se alege astfel încât ID0 > I0.Curentul prin diodă poate fi modificat, conform temei proiectului, între 0,1I0 şi I0. Căderea

de tensiune pe diodă în cazul celor doi curenţi limită se poate aproxima folosind graficul VF(IF) dat de producător în foaia de catalog a diodei alese.

Un exemplu de grafic pentru dioda 1N4001 este următorul:

Se vor afla astfel valorile VFM corespunzătoare lui I0, şi VFm corespunzătoare lui 0,1I0.Căderea maximă de tensiune pe convertorul I/U se va alege de 1,5V. Putem calcula

valoarea rezistenţei R astfel:

Puterea rezistenţei va fi:

Condiţiile impuse tranzistorului T5 sunt

Curentul prin divizorul de tensiune trebuie să fie mult mai mic decât curentul minim prin stabilizator şi mult mai mare decât curentul absorbit de tranzistorul T5 (a treia ecuaţie din sistemul de mai jos).

Valorile rezistoarelor R8, R9 şi a potenţiomentrului P2 se află rezolvând sistemul:

Cap.9. Radiatorul Elementului Regulator Serie

Se va folosi un radiator din tablă de aluminiu de grosime d (1...10mm).În funcţie de tipul capsulei tranzistorului de putere din ERS se va determina aria suprafeţei de contact dintre capsulă şi radiator (AC) în mm2.Parametri principali care influenţează transferul de căldură sunt:

Rth j-c: rezistenţa termică de transfer între joncţiune şi capsulă.Rth c-r: rezistenţa termică de transfer între capsulă şi radiator.Rth r-a: rezistenţa termică de transfer între radiator şi mediul ambiant.Rth j-a: rezistenţa termică de transfer între joncţiune şi mediul ambiant.

TJmax (temperatura maximă a joncţiunii) şi Rth j-c se vor găsi în foaia de catalog a tranzistorului de putere ales.Temperatura mediului ambiant va fi între 25...40ºC.

Aria radiatorului se află din formula:

,

unde m este un coeficient de culoare şi poziţie a radiatorului, iar λ este conductivitatea termică (210ºC/W pentru aluminiu şi 280ºC/W pentru cupru).Coeficientul m se alege din următorul tabel:Poziţie: Orizontală VerticalăCuloare: naturală neagră naturală neagrăm 1 0,5 0,85 0,43

Cap.10. Elemente de protecţie

Protecţia la supracurent este realizată prin intermediul siguranţelor fuzibile F1, F2, F3 şi F4. Dacă aparatul lucrează cu conductor de împământare se vor amplasa siguranţe pe ambele fire de alimentare. F1 şi F2 sunt conectate în primarul transformatorului şi au valoarea de (1,5…2) Ip, unde Ip este curentul nominal din primarul transformatorului. F3 protejează la supracurent toate elementele conectate în secundarul transformatorului. Valoarea ei va fi de (1,5…2)I0. Siguranţele vor fi de tip lent.F4 este o siguranţă ultrarapidă inserată pentru a decupla alimentarea stabilizatorului în cazul în care este acţionată protecţia cu tiristor. Valoarea ei va fi de (1,5…2)I0.

Protecţia la supratensiune se face pentru intrare şi pentru ieşire, iar supratensiunile ce pot apare pot fi de durată, sau scurte (impuls).Protecţia la impulsuri scurte pe intrare se face cu filtrul R10C2.Dioda D8 protejează la tensiuni inverse ce pot apare la înserierea mai multor surse, sau datorită unor sarcini inductive.

Condensatoarele C4 şi C5 absorb supratensiunea în impuls şi micşorează impedanţa de ieşire a sursei. Pentru frecvenţe joase şi medii protecţia este asigurată de condensatorul electrolitic, iar la frecvenţe înalte, protecţia este asigurată de cel ceramic.La apariţia unei supratensiuni pe ieşire, dioda D7 din ieşirea stabilizatorului se deschide şi amorsează tiristorul, scurtcircuitând punctul de intrare în stabilizator şi distrugând fuzibilul F4 datorită supracurentului.Protecţia la supratensiuni în regim permanent se face prin scurtcircuitare şi este asigurată de tiristorul Th. Amorsarea la impulsuri foarte scurte de tensiune a tiristorului este împiedicată de filtrul R11C3. Condiţiile pentru tiristor sunt:

După alegerea tiristorului se va lua din foaia de catalog valoarea tensiunii de amorsare VGT.

Condiţiile pentru dioda zener D7 sunt: VZ 1,2 (U0 - VGT).

Filtrul R10C2 va avea valorile:R10 = 47 []C2 = 100 [nF]

Filtrul R11C3 va avea valorile:R11 = 220 []C3 = 100 [μF]

Dioda D8 se alege astfel încât VRRM > U0 şi ID > I0.Condensatorul C4 este de 470 [μF].Condensatorul C5 este de 0,1 [μF].

MEMORIU DE CALCUL

Parametrii electrici caracteristici ai blocului propus spre realizare, sunt urmatorii :

o tensiunea de alimentare de la retea: 220V/50Hz;

o variatiile admise ale tensiunii de retea pentru care alimentatorul functioneaza

normal: minim 165V, maxim 242V;

o tensiunea continua minima la bornele de iesire:

U0 min = U0 x 0,5 = 9 V

o tensiunea continua maxima la bornele de iesire:

U0 max = 10 + 16/2 = 18 V ;

valoare a curentului de ieşire limitată în plaja (0,1…1)I0;

I o = 10/5 = 2 A

Cap.2. Etajul de redresare şi filtrul de netezire

Se va folosi un etaj de redresare dublă alternanţă în punte cu filtru capacitiv. Filtrul de netezire capacitiv este suficient deoarece dupa acesta urmează un stabilizator de tensiune.

Tensiunea minima de la iesirea redresorului cu filtru de netezire :

UC ≥ U0 + UERS + UI/U = U0 + 3V UC ≥ 18 + 3

UC ≥ 11 VValoarea riplului : ΔU = U0/6 ΔU = 18/6 = 3 VRezultă că valoarea de vârf a tensiunii redresate va fi: Ured = UC1 + ΔU. 14 = UC1 + 3 , rezulta : UC1 = 11 V Tensiunea în secundar va trebui însă să fie mai mare, datorită pierderii pe cele două diode prin care circulă curentul. Tensiunea de deschidere a unei diode cu siliciu se apropie de 1V la curenţi mari. Deci tensiunea efectivă în secundar va avea valoarea de vârf:

U s = 11,34 V

UC max > Uc1 + ΔU

21 > 14

Cap.3 Transformatorul

Datele de pornire cunoscute pentru calculul transformatorului de reţea sunt: UP, Us, I0.Puterea totală în secundar va fi:

Ps = 11 x 2 x 1,1 x 1,2 = 29,04 [VA]

Puterea totală în primar va fi:

unde PFe = 0,035 reprezintă pierderile în miezul magnetic, iar PCu = 0,045 reprezintă pierderile în conductoarele de cupru.

Pp = 29,04 ( 1 + 0,035 + 0,045 ) = 31,36 [VA]

Calculul ariei sectiunii miezului se face pentru frecvenţa υ = 50Hz după formula:

unde valori mai reduse ale coeficientului se adoptă pentru puteri mai mici (de ordinul câţiva watt).Aleg coeficientul 1,6 pentru solicitare medie .

S Fe = 1,6 PP = 1.6 x 5,6 = 9 [ cm² ]Numărul de spire pe volt (necesar pentru a se obţine cu o tensiune de 1V o anumită inducţie maximă B) pentru înfăşurarea primară se calculează după formula:

unde inducţia magnetică B = 0,8...1,2T (recomandându-se valoarea superioară pentru puteri mai mici).

ƒ = 50[Hz] , frecventa tensiuniiB = 0,8 …1,2 T , utilizam B= 0,9 T

WP = 10 /4,44 x 50 x 0,90 x 9 = 5,56

Numărul de spire pe volt pentru înfăşurarea secundară se calculează după formula:

WS = 5,56 x ( 1 + 0,035 ) = 5,75

Numărul de spire în înfăşurarea primară va fi:

nP = 5,56 x 21 = 116 spire Numărul de spire în înfăşurarea primară va fi:

nS = 5,75 x 11 = 63 spire

Diametrul conductoarelor de bobinaj se calculează după formula:

unde J = 2 este densitatea de curent admisibilă a conductoarelor.

Se poate scrie:

  [A/mm2]

 unde:

I = valoarea efectivă a curentului prin conductor, [A];

d= diametrul conductorului fără izolatie, [mm];

aria sectiunii conductorului [mm2] 

Efectuând calculele , unde densitatea de curent este 2 A/mm2, se obtine:

Curentul din primar se află din relatia: 

I p = Pp / U max

Ip = 31/242 = 0,128 [A]

Is = 29/242 = 0,120 [A] 

Diametrul conductorului din primar va fi:

dp= 0,8 x Ip = 0,8 x 0,128 = 0,29 [mm]

 ds = 0,8 x Is = 0,8 x 0,120 = 0,28 [mm]

Utilizând tabelul 1, unde sunt date diametrele standard pentru conductoarele de cupru, pentru diametrul conductorului din primar se alege o valoare imediat mai mare ca 0.29mm. Se obtine astfel dp=0,30 mm. În mod asemănător se obtine si ds = 0,30 mm

 

Tabelul 1

Diametrul conductorului, "d" [mm] Numărul de spire/cm2 cu izolatie între

straturi ( )

Numărul de spire/cm

Fără izolatie Cu izolatie

0.05 0.068 13250 1470.06 0.082 10250 1200.07 0.092 8330 1060.09 0.113 5970 870.1 0.123 4460 800.12 0.149 31900 660.15 0.18 2260 550.18 0.21 1730 47.50.20 0.231 1465 43.40.25 0.285 978 350.30 0.337 722 29.60.35 0.394 530 25.30.40 0.444 350 22.50.45 0.501 277 19.90.50 0.551 224 18.10.60 0.659 162 15.10.70 0.759 125 13.10.80 0.872 95.5 11.40.90 0.972 78 10.21.0 1.027 65 9.3

1.2 1.291 40.5 7.71.4 1.491 30.2 6.71.5 1.595 26.5 6.22.0 2.1 15.5 4.75

 Se alege un transformator cu tole de tip E+I.

Se determină dimensiunea tolelor după formula:

a = 4 x 3 = 12 [mm ]

Se determină grosimea pachetului de tole:

2b = 3.75 [cm]

Pentru ca grosimea unei tole este 0,35 mm = 0,035 cm , rezulta numarul de tole :

n = 2b /0,035 = 3,75 /0,035 = 107 tole Se verifică dacă bobinajele încap în fereastra transformatorului, prin verificarea factorului de umplere:

Fu = (116 x 0,3² + 63 x 0,3²)/3 x 12² = 0,37

Dacă Fu < 0,3 (rămâne mult spaţiu nefolosit în fereastră) se pot micşora SFe, a sau amândouă.Dacă Fu > 0,41(bobinajul nu încape în fereastră) se cresc mărimile SFe sau B.

Cap.4. Elementul regulator serie

Stabilizarea fiind pozitivă (minusul la masă) se va folosi un tranzistor de putere de tip NPN, T1. Alegerea acestuia se face impunând valorile minime:

La intrareUo = 18VLa iesire UCEO = 23,1VCurentul maxim ICM =2 APdmax > 10 W

Se vor alege tranzistorii in functie de aceste cerinte.T1 Ic> 2AUo>18VPDmax> (Uo-UcEo)*2A= 5 x 2= 10 WPractic nu avem protectie la scurtcircuit. Vom pune inainte de tranzistor o siguranta fuzibila de 2A.Se poate presupune ca in cazul unui accident tranzistorul trebuie sa reziste la un curent de minim3A si va disipa pentru scurta durata o putere maxima de Pmax=3A*18V= 54 WIcmin>3AAlegem un tranzistor NPN de putere care satisface aceste cerintede exemplu la limita BD436, BD438, BD440 (au puterea disipata mai mica 36W) BD245 la aceste tranzistoare in functie de factorul de amplificare in curent- beta- si de curentul maxim de colector, aflam valoarea curentului ce trebuie aplicat in baza.Deci se poate calcula R pentru a obtine acest curent.IcM=2 A=2000mAbeta=40-50 la BD436 si beta=20 la BD245

BD436Ibt1=2000mA/40=37.5mA

sau la BD245Ibt1=2000mA/20=75mA

Tensiunea in baza lui T1 este cu 0.6V mai mare ca in emitor.Ubt1=9.6VTensiunea care cade pe rezistenta R esteUr=Ui-Ubt1=15V-9.6V= 5.4V

BD436R < 5.4/37.5= 144 ohmi se alege valoarea standard apropiata 120 ohmi

sau la BD245R< 5.4/75= 72 ohmi si alegem standard 68 ohmi

(Facem aceste calcule in paralel pentru doua tipuri de tranzistori pentru a vedea care sunt influentele in alegerea acestora)Din faptul ca am ales valori mai mici ne rezulta un curent suplimentar care va fi preluat de T2.

pentru T2 nu sunt conditii criticeUce max 15VIc max este tot curentul preluat din R, deci situatia maxima 75mASe poate alege orice tranzistor NPN de mica putere.De exemplu BC107, BC171, BC174, BC337, etc.

Curentul de colector al acestor tranzistori depaseste 100mA iar tensiunea colector -emitor depaseste 15V.Factorul de amplificare in curent minim de 200-300.

Alegem dioda zennerO dioda cu variatie mica a tensunii raportata la temperatura sunt diodele apropiate de tensiunea 5-6VAlegem de exemplu Uz=5V6 si dioda BZX C5V6 o dioda de max 1.3W, curentul nominal 45mA cel maxim 190mADaca Ict2 max 75mA alegem curentul prin rezistenta R3 de 100mApentru a respecta IR3>Ict2R3=(Uo-Uz)/100mA= (9-5.6)/0.1=3.4/0.1=34 ohmi practic alegem valoarea de 33 ohmiCurentul necesar lui T2 este deIbt2 max= Ict2 max/beta=75mA/300=0.25mASe alege curentul prin divizorul R1 R2 mai mare decat aceasta valoare. (Uzual de 10 ori)Fie Idiv=2.5mASuma rezistentelor R1 si R2 trebuie sa permita acest curentR1+R2=Uo/Idiv=9V/2.5mA=3.6Kdar divizorul determina tensiunea de iesire conform relatiei mentionate anterior

Uo=(Uz+0,6)(R1+R2)/R2R2=(Uz+0.6)(R1+R2)/Uo=(5.6+0.6)*3.6k/9=2480 ohmi Alegem R2=2.4KohmiVerificam cum trebuie sa modificam R1 pentru a pastra tensiunea de 9V la iesire9=(6.2)(R1+2400)/24009*2400/6.2=R1+2400R1=1083 ohmi alegem 1100ohmi adica 1.1k

Verificam tensiunea de iesireR1=1.1K

R2=2.4KUo=6.2*3500/2400=9.041V

Aceasta tensiune poate fi mai mare sau mai mica in functie de tensiunea baza emitor si de tensiunea diodei zenner.Practic se aleg doua rezistente fixe plus un semireglabil care sa compenseze variatiile datorate componentelor si tolerantelor rezistorilor.Adica fie un semireglabil de 250-500ohmi si alte rezistente de R2=2.2K si R1=1K.La iesirea sursei se va monta si o capacitate de filtraj de valoare mica- 47-100UF/16V pentru a suprima eventualele oscilatii induse sau produse de circuit.

Dotam schema cu o protectie minimala la scurtcircuit si un tranzistor de putere mai usor de controlat in curent, unul de tip darlington.Fie acesta un BD679.

In interior acesta poate fi echivalat cu doua tranzistoare:Amplificarea in curent este de minim 750 si se ajunge la maxim 2500-3000.

O diferenta este tensiunea echivalenta baza-emitor care este de 1.2V fata de 0.6V la un tranzistor normal.La un curent de colector de 1.5A=1500mA vom avea nevoie in baza de maxim 2mA.Refacem calculul pentru rezistenta R.

Tensiunea in baza lui T1 este cu 1.2 V mai mare ca in emitor.Ubt1=10.2 VTensiunea care cade pe rezistenta R esteUr=Ui-Ubt1=15V-10.2V= 4.8VR< 4.8V/2mA sau 4.8V/0.002A= 2400 ohmi alegem 2200 ohmi

Alegem valoarea curentului prin zenner mai mare decat acest curent (care poate fi preluat de curentul de colector al lui T2).Un curent de 10 ori mai mare deci 20mA prin zenner este suficient.Si rezulta valoarea lui R3 pentru a respecta IR3>Ict2

R3=(Uo-Uz)/20mA= (9-5.6)/0.02=3.4/0.02=170 ohmi, practic alegem valoarea standard de 180 ohmiDeoarece curentul care circula prin T2 este mai mic decat in situatia anterioara, calculul divizorului de tensiune ramane identic.

Situatia mai noua este aparitia lui T3 care are rolul de a prelua din curentul de baza aplicat lui T1 in situatia unui scurtcircuit la iesire. Acest lucru este posibil deoarece am inseriat o rezistenta R4 care produce la borne o tensiune proportionala cu intensitatea curentului consumat la iesire.Ne propunem sa limitam acest curent la 1.5ADe aceea alegem pentru rezistenta o valoare care sa produca la borne o tensiune suficienta pentru deschiderea tranzistorului T3. Cum tensiunea necesara jonctiunii baza emitor este de 0.6V rezultaR4= 0.6V/1.5A=0.4 ohmi alegem valoarea standard 0.39 ohmiFunctionarea este simpla: tranzistorul T4 este blocat cata vreme tensiunea baza emitor nu atinge valoarea de prag de 0.6V.La atingerea acestei tensiuni tranzistorul se deschide permitand preluarea prin colector a curentului adus de R in baza lui T1.Scade acest curent si implicit scade si curentul de colector al lui T1 deci scade tensiunea culeasa de R4, scade tensiunea baza emitor a lui T4, incepe blocarea acestuia deci scade curentul furat din baza lui T1, etc.Aceste situatie produce o solicitare a lui T1, care la limita va disipa o putere maxima de

P=Uce*Ice max=15V*1.5A=22.5W