Klasyczne konfiguracje zasilaczy stabilizowanych

W ZE ukazała się seria dziesięciu artykułów o numerach od S050 do S059, która pokazała problemy i możliwości ich pokonania przy projektowaniu i realizacji „małego” zasilacza liniowego ze stabilizatorem LM317. Tym więcej wiedzy wymaga planowana budowa zasilacza liniowego o większej mocy.

Gdy po serii artykułów dotyczących budowy „małego” zasilacza warsztatowego opartego na układzie LM317 przyszła pora na budowę nieco wydajniejszego urządzenia, postanowiłem i ja podzielić się swoimi przemyśleniami i doświadczeniami w tym zakresie.

Chciałbym zacząć, jak na fizyka teoretyka przystało, od pewnych rozważań teoretycznych. Zacznijmy więc od podstawowej oczekiwanej funkcjonalności budowanego zasilacza, czyli dostarczania zasilania o stałym napięciu wyjściowym. W tym momencie napotykamy pierwsze, podstawowe pytanie: w jaki sposób możemy zbudować taki układ dający stałe napięcie wyjściowe, niezależne od obciążenia? Otóż zasadniczo są dwie możliwości.

Dwie główne odmiany stabilizatorów napięcia

Po pierwsze, możemy wykorzystać jakieś zjawiska (procesy) fizyczne lub chemiczne, które zagwarantują nam stałość napięcia zasilania. Najprostszym przykładem takiego podejścia jest użycie zasilania bateryjnego (baterii jednorazowej lub akumulatora) – podejście sensowne i wykorzystywane, ale raczej mało praktyczne. Owszem, czasem można wykorzystać akumulator o jak największej pojemności i znikomej impedancji wewnętrznej i uznać, że przy niewielkich zmianach poboru prądu jego napięcie jest niezmienne. Ma to zalety i wady.

Warto przypomnieć, że bardzo długo jako wzorce napięcia wykorzystywano ogniwa Westona, ale są one delikatne i nie można ich obciążyć prądem o znaczącej wartości. Nie tędy droga.

W dawnych czasach „lampowych’’, stabilizację napięcia osiągało się przez używanie stabiliwoltów tj. lamp gazowanych wykorzystujących, skrótowo mówiąc, fakt, że zapłon gazu wypełniający lampę następował przy określonym napięciu i nie zależał od płynącego przez lampę prądu.

Współczesna wersja tego typu stabilizatorów to wszystkim doskonale znane diody Zenera. Tego typu stabilizatory nie zapewniają idealnej stabilizacji napięcia, ale generalnie rzecz biorąc, mają jedną fantastyczną zaletę. Jeśli tylko nie przekroczymy ich parametrów roboczych, pracują absolutnie stabilnie i nie musimy się troszczyć o jakieś dziwne wzbudzenia, niestabilności itp. Niestety, nie nadają się one do budowy funkcjonalnych zasilaczy warsztatowych, zarówno ze względu na ograniczony zakres możliwych wartości otrzymywanego napięcia, jak też i nikłą moc, którą możemy otrzymać w takich układach. Tego rodzaju stabilizatory w literaturze często nazywane są stabilizatorami parametrycznymi. Zatem nie będziemy zaprzątać sobie nimi głowy.

Pozostaje nam więc drugie rozwiązanie, polegające na zbudowaniu urządzenia wykorzystującego sprzężenie zwrotne. W tym podejściu używamy części napięcia wyjściowego jako sygnału sprzężenia zwrotnego do sterowania głównego tranzystora regulacyjnego, włączonego szeregowo z obciążeniem. Stabilizację napięcia osiąga się przez porównanie sygnału sprzężenia zwrotnego ze stabilnym napięciem odniesienia otrzymywanym w oparciu o odpowiednie źródło referencyjne (patrz poprzedni akapit) i odpowiednie sterowanie tranzystora mocy. Tę ogólną ideę przedstawia rysunek 1.

(…)

——– ciach! ——–

To jest tylko fragment artykułu, którego pełna wersja ukazała się w październikowym numerze czasopisma Zrozumieć Elektronikę (ZE 10/2026). Pełną wersję czasopisma znajdziesz pod tym linkiem. Natomiast niepełna, okrojona wersja, pozwalająca zapoznać się z zawartością numeru ZE 10/2026 znajduje się tutaj.

Wojciech Dębski
debski@igf.edu.pl

Uwaga! Wskazówki, jak nabyć pełne wersje dowolnych numerów ZE znajdują się na stronie:
https://piotr-gorecki.pl/n11.