Napájacie zdroje pre zosilňovače
Napájacie zdroje pre zosilňovače
Sú určené na napájanie zosilňovačov potrebným prúdom.
Blokové usporiadanie:
- Transformátor
- Usmerňovač
- filter
- stabilizátor
Transformátor : Zabezpečuje zníženie a úpravu napätia a prúdu pre použitie napájania zosilňovača zo siete. Od neho závisí potrebný max. výkon odovzdaný zo zosilňovača (o koncových).
Rozoznávame : a.) Toroidné (majú vysokú účinnosť cca 98%) b.) EI (účinnosť cca 85%)
Usmerňovač Jeho úlohou je usmerniť striedavý prúd z transformátora. Všeobecne sa na to používajú usmerňovacie diódy alebo usmerňovacie mostíky. Zapojenie sa najčastejšie používa Gratzovo (4 diódy do mostíka), alebo uzlové (stačia 2 diódy ale potrebuje transformátor zo stredovým vývodom - uzlom).
Filter : Jeho úlohou je zamedziť poklesu napájacieho napätia na nulu, z dôvodu pulzujúceho usmerneného napätia. Na to sa používajú elektrické filtre, ktoré tvoria kapacitory (kondenzátory) a indukčnosti. Využíva sa vlastnosť integračného a derivačného článku tvoreného prvkami RC, RL alebo RLC. Pre napájanie zosilňovačov stačí zapojenie len s kapacitormi RC, pričom R-je odpor sekundárneho vinutia transformátora. Dôležitá je časová konštanta tohto RC obvodu (usporiadania).
T = R * C, kde T je čas, za ktorý poklesne napätie na hodnotu (1-2/Pí)=0,36-násobok maximálnej hodnoty. Tu je dôležité poznať maximálnu hodnotu striedavého sínusového napätia. Ak efektívnu hodnotu označíme u, potom maximálna hodnota napätia Um po prechode filtrom bude:
Um=u*sqrt(2), z toho vyplýva, že výstupné napätie po prechode filtra bude 1,4142-krát väčšie ako efektívna hodnota vstupného napätia. S tým treba počítať pri návrhu každého zosilňovača.
Stabilizátor: Jeho úlohou je stabilizovať (udržať konštantnú hodnotu) výstupného napätia po filtrácií. Toto je potrebné najmä u signálových zosilňovačoch.
Rozdelenie stabilizátorov:
- parametrické (tvorí ho Zenerova dióda + predradný rezistor RV)
Rv=(Uz-Uzd)/(Iz+Izd) kde Uz-napajacie napätie, Uzd-napätie Zenerovej diódy (určuje výstupné napätie zdroja, Iz-prúd odoberaný zo zdroja, Izd-prúd cez Zenerovu dióidu (5-20mA-záleží na odoberanom prúde a type použitej diódy, určuje výrobca)
- spätnoväzobné (tvorí ho aktívny prvok zo spätnou väzbou: tranzisor, integrovaný stabilizátor)
- stabilizované
- nestabilizované
Rozdelenie napájacích zdrojov
|
- Symetrické
- Nesymetrické
Symetrické Vytvárajú symetrické napätie. To znamená: kladné(+), záporné(-) a zem (ground, gnd). Môžu mať stabilizované aj nestabilizované. Podstatou je, aby tieto dve napätia boli rovnaké. Aby toto bolo splnené, tak v niektorých aplikáciach sa používajú stabilizátory (prioritne u operačných zosilňovačoch a iných, ktoré sú určené ako signálové zosilňovače). Spôsob vytvorenia dvoch napätí je založený na vhodnom usporiadaní napájacieho transformátora, alebo transformátorov.
Nesymetrické Vytvárajú len jedno napätie, t.j. (+ a GND) alebo (- a GND).
Tvrdosť reálneho napájacieho zdroja
Je vlastnosť zdroja zachovávať konštantné napájacie napätie pri rôznom odbere prúdu. To znamená že čím je zdroj "tvrdší" tým menej kolíše napätie na výstupe. Tento jav je zapríčinený vnútorným odporom zdroja reálneho zdroja označujeme Rv. Po prechode prúdu zo zdroja do zosilňovača vzniká na Rv úbytok napätia dU ktorý je priamu úmerný odoberanému prúdu. Táto vlastnosť je opísaná vzťahom: dU=Iv*Rv , kde Iv je odoberaný prúd. Pri návrhu sa snažíme o to, aby bol dU malý. To dosiahneme stabilizátorom alebo zväčšením výkonu zdroja. Zdroje sa často popisujú zaťažovacou charakteristikou, ktorá by v ideálnom prípade mala tvoriť priamku rovnobežnú z osou x teda prúdovou, pretože platí: Un=f(Iv), kde Un je napätie napájacie napätie