دسته: فنی و مهندسی گزارش کاراموزی بررسی تنظیم كننده های ولتاژ در 52 صفحه ورد قابل ویرایش
قیمت فایل فقط 4,000 تومان
گزارش کاراموزی بررسی تنظیم كننده های ولتاژ در 52 صفحه ورد قابل ویرایش
تنظیم كننده های ولتاژ
مقدمه :
در اكثر آزمایشگاههای برق از منابع تغذیه برای تغذیه مدارهای مختلف الكترونیكی آنالوگ و دیجیتال استفاده می شود . تنظیم كننده های ولتاژ در این سیستم ها نقش مهمی را برعهده دارند زیرا مقدار ولتاژ مورد نیاز برای مدارها را بدون افت و خیز و تقریباً صاف فراهم می كنند .
منابع تغذیه DC ، ولتاژ AC را ابتدا یكسو و سپس آن را از صافی می گذرانند و از طرفی دامنه ولتاژ سینوسی برق شهر نیز كاملاً صاف نبوده و با افت و خیزهایی در حدود 10 تا 20 درصد باعث تغییر ولتاژ خروجی صافی
می شود.
از قطعات مورد استفاده برای رگولاتورهای ولتاژ می توان قطعاتی از قبیل ، ترانسفورماتور ، ترانزیستور ، دیود ، دیودهای زنر ، تریستور ، یا تریاك و یا آپ امپ (op Amp) و سلف (L) و خازن (C) و یا مقاومت (R) و یا ICهای خاص را نام برد .
* عوامل موثر بر تنظیم ولتاژ :
عوامل مختلفی وجود دارند كه در تنظیم ولتاژ در یك تنظیم كننده موثرند از جمله این عوامل را می توان ، تغییرات سطح ولتاژ برق ، ریپل خروجی صافیها، تغییرات دما و نیز تغییرات جریان بار را نام برد .
الف)* تغییرات ولتاژ ورودی :
در تمامی وسایل الكترونیكی و یا سیستم های الكترونیكی و مكانیكی و غیره و در تمامی شاخه های علمی طراحان برای اینكه یك وسیله یا سیستم را با سیستم های مشابه مقایسه كنند معیاری را در نظر می گیرند كه این معیار در همه جا ثابت است .
در یك تنظیم كننده معیاری به نام تنظیم خط وجود دارد كه میزان موفقیت یك تنظیم كننده ولتاژ در كاهش تغییرات ولتاژ ورودی را با این معیار می سنجند و به صورت زیر تعریف می كنیم :
فرمول (1ـ2)
كه در آن ، تغییرات ولتاژ ورودی ، تغییرات ولتاژ خروجی ، ولتاژ خروجی متوسط (DC) می باشد .
ب)تغییرات ناشی از تغییر دما :
یكی دیگر از عاملهای تعیین كننده در یك تنظیم كننده ولتاژ خوب تغییرات ناشی از دماست .
معیاری كه تغییرات نسبی ولتاژ را برحسب دما بیان می كند ضریب دمای تنظیم كننده نام دارد كه آن را با T.C نشان می دهیم و بصورت زیر تعریف می شود :
(فرمول 2-2)
T.C = Temperature coefficient
در رابطه فوق ، تغییرات ولتاژ خروجی در اثر تغییرات دمای و مقدار متوسط (DC) ولتاژ خروجی است .
معمولاً TC برحسب (Parts - per - million) بیان می شود و به صورت زیر تعریف می شود .
قسمتهای مختلف یك تنظیم كننده
الف)ترانسفورماتور:
جریان متناوب با دامنه و بسامد ثابت ، منبع اولیه انرژی الكتریكی است ( در بسیاری از كشورها و از جمله ایران و اروپا منبع سینوسی با ولتاژ موثر 220 ولت و فركانس 50 هرتز به كار می رود و در ایالات متحده این منبع سینوسی با ولتاژ موثر 110 تا 220 ولت وفركانس 60 هرتز می باشد ) تقریباً همه مدارهای الكترونیكی برای تضمین كاركرد مناسب به ولتاژهای ثابت نیاز دارند.
برای مثال ، بیشتر ریزكامپیوترها به منبع های 5 ولتی قادر به تأمین جریان A 100 نیاز دارند . دیگر سیستمهای سیگنال ـ پرداز اغلب به منبع های 12 و 15 ولتی نیاز دارند كه در آنها جریان حاصل با شرایط بار تغییر می كند به علاوه بیشتر محركهای موتور و سیستمهای كنترل به منبع های dcیی نیاز دارند كه سطوح ولتاژ آنها را می توان برای برآوردن شرایط كار مطلوب تنظیم كرد .
وظیفه ترانسفورماتور ، تنظیم سطح ac به گونه ای است كه دامنه dc مناسب بدست آید كه ترانسفورمر می تواند از نوع افزاینده یا كاهنده باشد و ظرفیت توانی كه می تواند جابجا كند باید برای تغذیه بار كافی باشد و اتلافهای یكسوساز ، پالایه و تنظیم كننده را تأمین كند . نسبت دورها ، از دامنه خروجی لازم نسبت به دامنه ورودی ac بدست می آید .
ب)یكسوسازها
بعد از ترانسفورماتور ، در یك منبع تغذیه ، یكسو كننده وجود دارد . وظیفه یكسوكننده تبدیل ولتاژ سینوسی به سیگنال dc پالسی است .
مباحث كلی درباره فیلتر
یك مدار یكسوساز برای تبدیل سیگنالی با مقدار متوسط صفر به مقدار متوسط غیرصفر مورد نیاز است . البته ، ولتاژ dc ضربان دار بدست آمده ، كاملاً dc نیست و حتی نمونه قابل قبولی از آن نمی باشد . اگرچه در مداری نظیر یك شارژ باطری ، ضربان دار بودن مشكل بزرگی نیست ، با این وجود ، برای مدارات منبع تغذیه یك رادیو ، ضبط صوت ، كامپیوتر و دیگر دستگاههای الكترونیك ضربان با فركانس 50 سیكل روی ولتاژ dc خروجی ظاهر می شود و در اثر آن كار كلیه مدارت نادرست انجام می گیرد . در چنین موردی و موارد گوناگون دیگر dc بدست آمده بایستی صاف تر از ولتاژی باشد كه مستقیماً از یكسوساز نیم موج یا تمام موج بدست می آید .
فیلتر رگولاسیون ولتاژ و ولتاژ موجك
قبل از ورود به جزئیات مدار فیلتر ، بایستی روش متداول ارزیابی مداری كه اثر آن را به عنوان یك فیلتر مورد مقایسه قرار می دهیم بدقت ملاحظه شود . اگرچه باطری علی الاصول دارای ولتاژ خروجی dc یا پیوسته است ، ولتاژ بدست آمده از منبع ac با یكسوسازی و فیلتر كردن ، دارای مقداری ریپل یا موجك خواهد شد .هر اندازه تغییرات ac نسبت به سطح dc كمتر باشد ، عمل فیلتر بهتر صورت گرفته است .
فرض كنید ولتاژ مدار فیلتر را با یك ولتمتر dc و یك ولتمتر ac اندازه گیری كنیم . در آن صورت ولتمتر dc تنها مقدار متوسط یا سطح dc ولتاژ خروجی را نشان خواهد داد و ولتمتر ac فقط مولفه rms ولتاژ ac را اندازه گیری خواهد كرد (با فرض اینكه سیگنال از طریق یك خازن به ولتمتر اخیرالذكر منتقل شود) .
تعریف : موجك یا ریپل
مثال : برای اندازه گیری سیگنال خروجی یك مدار فیلتر ، با استفاده از یك ولتمتر dc و ac ، ولتاژ dc برابر 25V و ولتاژ موجك (1.5 V) ولت (مؤثر) بدست آمده است . موجك خروجی فیلتر را حساب كنید .
اگر اندازه ولتاژ در بار كامل درست به اندازه ولتاژ در بی باری باشد ، رگولاسیون ولتاژ یا تنظیم بار محاسبه شده 0% است كه بهترین صورت ممكن می باشد . این به آن معنی است كه منبع ولتاژ مستقل از جریان كشیده شده عمل می كند و دارای ولتاژ ثابتی است . ولتاژ خروجی اغلب منابع تغذیه با كشیده شدن جریان كاهش می یابد . كاهش كمتر ولتاژ به معنی كار بهتر مدار منبع تغذیه است .
* تنظیم كننده های ولتاژ ساده :
تنظیم كننده های ولتاژ ساده تنظیم كننده هایی هستند كه از یك دیود زنر برای ثابت نگه داشتن ولتاژ استفاده می شود یعنی عنصر تنظیم كننده ولتاژ همان دیود زنر است . در طراحی مدار یك تنظیم كننده ساده برحسب وضعیت ولتاژ و جریان مورد نظر تنظیم كننده را بصورت موازی و یا سری با مقاومت بار (خروجی) قرار می دهند . حالت اول را تنظیم كننده موازی و حالت دوم را تنظیم كننده سری می نامند . در مدار سری جریان خروجی تنظیم كننده از مقاومت بار می گذرد در حالی كه در وضعیت موازی تنظیم كننده موازی با بار قرار دارد و فقط بخشی از جریان ورودی از آن عبور می كند . معمولاً از تنظیم كننده موازی در مواردی كه با ولتاژهای متوسط و یا كم و نیز جریان های زیاد و بار نسبتاً ثابت سروكار داریم استفاده می شود زیرا در این صورت نیاز به دیود زنر با ولتاژ و جریان خیلی زیاد نخواهیم داشت . در مواردی كه ولتاژ مورد نظر زیاد است و جریان بار كم و یا متوسط بوده و یا به علت تغییر مقاومت بار متغیر است تنظیم كننده سری مناسب تر است .
الف ) تنظیم كننده موازی
ب ) تنظیم كننده سری
ج ) یك تنظیم كننده ساده با دیود زنر
قسمت سمت چپ مقاومت Rl را با مدار معادل تونن جایگزین می نماییم . توجه كنیم كه با دیود زنر بصورت یك منبع ولتاژ كه با مقاومت rz سری است برخورد می نماییم .
محدودیت تنظیم كننده ساده :
در یك تنظیم كننده ولتاژ است اگر چه تغییرات ولتاژ ورودی ناچیز است ولی جریان بار ثابت نمی باشد . تغییرات جریان بار باید همگی توسط دیود زنر تحمل شود لذا در مواردی كه تغییرات جریان بار زیاد باشد استفاده از یك دیود زنری با بزرگ و در نتیجه Pz ,max بزرگ ضرورت دارد و استفاده از یك دیود زنر با Iz , max بزرگ موجب می شود كه هنگام بی باری تمامی جریان از دیود زنر عبور كرده و تلفات حرارتی آن زیاد شود . این امر باعث كاهش عمر دیود زنر و همچنین كاهش بازده تنظیم كننده می شود برای رفع این اشكال می توان با اضافه نمودن یك طبقه امیتو فالوئر در خروجی مدار تغییرات جریان را تقویت نمود همان طور كه می بینیم در این حالت ولتاژ خروجی به اندازه VBE( oN) تراتوسیتور از كمترخواهد بود .
تنظیم كننده های ولتاژ پیشرفته :
مدار ولتاژ مرجع :
ساده ترین مدار ولتاژ مرجع از یك دیود زنر تشكیل می شود این عنصر با تغییر جریان خود ولتاژ دو سرش را تقریباْ ثابت نگه می دارد . ولتاژ شكست دیود زنر ، علاوه بر تغییر با جریان تابع دما نیز می باشد تغییرات ضریب دمای ( T C ) بر حسب ولتاژ شكست و جریان دیود زنر نشان داده شده است . بر اساس بررسیهای انجام شده ، پایدارترین دیود زنرها دارای ولتاژ شكست حدود 6 ولت می باشند در صورتی كه دستیابی به یك ولتاژ مرجع پایدار مورد نظر بوده و ولتاژ آن چندان مهم نباشد ، بهتر است از یك دیود زنر 6/5 ولت سری شده با یك دیود سیلیكن معمولی در بایاس مستقیم استفاده شود . در این ولتاژ ضریب دمای ثبت دیود زنر ضریب دمای دیود معمولی را خنثی می كند . با تغییر جریان دیود زنر می توان تا اندازه ای ضریب دمای دیود را تنظیم نمود بعضی دیود زنرها بطور داخلی با یك دیود معمولی سری نشده و در واقع تغییرات حرارتی آنها جبران شده است . از زمره این دیود زنرهای سری21 Nn 1 را می توان نام بردكه با ولتاژ شكست 2/6 ولت دارای ضریب دمایی بین ppm /c 5 دیود (21 Nn 1 ) تا ppm /c 100 ( 29 Nn 1 ) می باشند . دیودهای 940 N 1 و 946 N 1 با ولتاژهای 9 و 7 /11 ولت دارای ضریب دمای ppm /c 2 می باشند كه به راحتی با سری شدن با یك دیود معمولی قابل جبران هستند . دیود زنرهای موجود در بازار عموماْ ولتاژهای شكستی بین 5/2 تا 200 ولت دارند با توان نامی چند دهم تا 50 وات در مواردی كه به ولتاژهای مرجع كوچكتر نیاز است از سری كردن دیودهای معمولی و یا از دیودهایLED با رنگهای مختلف استفاده می شود . برای بهبود عملكرد مدار ولتاژ مرجع می توان از 2 دیود زنر استفاده نمود . در این مدار از میزان اثر تغییرات ورودی در جریان دیود زنر دوم تا حد زیادی كاسته شده است . یك راه اساس تر این است كه دیود زنر توسط یك منبع جریان ثابت تغذیه شود . دیود زنر ولتاژ بیش 1Q ثابت نگه داشته و در نتیجه باعث ماندن جریان عبوری از دیود زنر مرجع یعنی 2D می شود . برای بهبود بیشتر عملكرد این مدار سعی می شود كه از طریق یك تراترسیتور دیگر ( 2Q) جریان 1D نیز ثابت نگه داشته شود .
قیمت فایل فقط 4,000 تومان
برچسب ها : گزارش کاراموزی بررسی تنظیم كننده های ولتاژ , کاراموزی بررسی تنظیم كننده های ولتاژ , کارورزی بررسی تنظیم كننده های ولتاژ , دانلود گزارش کارآموزی بررسی تنظیم كننده های ولتاژ , بررسی تنظیم كننده های ولتاژ , تنظیم كننده , ولتاژ