Стабилизатор напряжения принцип работы: Как работает стабилизатор напряжения — принцип действия

Опубликовано в Разное
/
10 Янв 1975

Содержание

Как работает стабилизатор напряжения — принцип действия

Стабилизатором напряжения называется устройство, к которому подключается напряжение на его вход, с неустойчивыми и нестабильными свойствами для нормальной работы потребителей. На выходе прибора напряжение имеет необходимые качества и свойства, способствующие нормальному функционированию нагрузки потребителей.

Стабилизаторы постоянного тока

Питание сети постоянного тока требует выравнивания при входном напряжении ниже или выше допустимого предела. При протекании тока по стабилизатору, оно выравнивается до необходимой величины. Также схему стабилизатора можно выполнить со сменой полярности питания.

Линейные

Такой прибор является делителем, на который поступает нестабильное напряжение, а на его выходе напряжение выравнивается и имеет необходимые свойства. Его принцип действия состоит в постоянном изменении значения сопротивления для создания выровненного питания на выходе.

Достоинства:

  • При эксплуатации отсутствуют помехи.
  • Простое устройство с малым числом деталей.

Недостатки:

  • При значительной разнице выходящего и входящего питания линейный стабилизатор показывает малый КПД, так как значительная часть производимой мощности переходит в тепло и расходится на сопротивлении.

Параметрический

Такое исполнение прибора с контрольным элементом, подключенным параллельно нагрузке, выполнено на полупроводниковых и газоразрядных стабилитронах.

По стабилитрону проходит ток, который выше в десять раз тока на резисторе. Поэтому такая схема подходит для стабилизации питания только в маломощных устройствах. Чаще всего его применяют в качестве составного компонента преобразователей тока со сложной конструкцией.

Последовательный

Работа прибора видна на изображенной схеме.

Эта схема соединяет два компонента:

  1. Биполярный транзистор, повышающий ток. Он является эмиттерным повторителем.
  2. Параметрический стабилизатор, рассмотренный выше.

Выходное напряжение не зависит от проходящего по стабилитрону тока. Однако оно зависит от вида вещества полупроводника. По причине сравнительной независимости этих величин выходное напряжение получается устойчивым.

При протекании по транзистору напряжение на выходе прибора повышается. При применении одного транзистора напряжение может не удовлетворить потребителя. В этом случае выполняют прибор из нескольких транзисторов, чтобы повысить ток до необходимой величины.

Компенсационный последовательный

Компенсационный последовательный стабилизатор имеет обратную связь. В нем выходное напряжение сравнивается с эталоном. Разница между ними нужна для создания сигнала устройству, контролирующему напряжение.

С сопротивления снимается некоторое количество выходного напряжения, сравнивающееся с основным значением стабилитрона. Эта разница поступает на усилитель и подается на транзистор.

Устойчивое функционирование создается при сдвиге фаз. Так как часть напряжения на выходе поступает на усилитель, то оно сдвигает фазу на угол 180 градусов. Транзистор, подключенный по типу усилителя, фазы не сдвигает, и петлевой сдвиг равен 180 градусов.

Импульсные

Электрический ток, обладающий неустойчивыми свойствами, с помощью коротких импульсов поступает на устройство накопления стабилизатора, которым является конденсатор или катушка.

Накопленная энергия далее выходит на потребитель с другими свойствами. Есть два способа стабилизации:

  1. Управление длиной импульсов.
  2. Сравнение выходного напряжения с наименьшим значением.

Импульсный стабилизатор может изменять напряжение с разными результатами. Их делят на виды:

  • Инвертирующий.
  • Повышающе-понижающий.
  • Повышающий.
  • Понижающий.

Достоинства:

  • Малая потеря энергии.

Недостатки:

  • Помехи в виде импульсов на выходе.

Стабилизаторы переменного напряжения

Такие приборы предназначены для выравнивания переменного напряжения независимо от его параметров входа. Выходное напряжение должно быть в виде идеальной синусоиды, независимо от входных дефектов питания. Различают несколько видов стабилизаторов

Накопители

Это стабилизаторы, накапливающие энергию от входного источника, а далее энергия создается снова, однако уже с постоянными параметрами.

Двигатель-генератор

Принцип работы стабилизатора напряжения такого типа состоит в изменении электроэнергии в кинетический вид, применяя электродвигатель. Далее генератор снова производит обратное изменение, уже с постоянными параметрами.

Основным компонентом системы является маховик, накапливающий энергию и выравнивающий напряжение. Он соединен с подвижными элементами генератора и двигателя, имеет большую массу, инерцию, которая сохраняет быстродействие. Так как скорость маховика постоянная, то напряжение также будет постоянным, даже при малых перепадах напряжения на входе.

Феррорезонансный

Прибор состоит:

  • Конденсатор.
  • Катушка с ненасыщенным сердечником.
  • Катушка индуктивности с насыщенным сердечником.

К катушке с сердечником насыщенным приложено постоянное напряжение, и не зависит от тока, поэтому можно подобрать данные второй катушки и емкости для стабилизации питания в необходимых пределах.

Работа такого устройства сравнивается с качелями. Их трудно сразу остановить, или сделать скорость качания выше. Качели также не нужно постоянно подталкивать, так как инерция делает свое дело. Поэтому могут быть значительные падения и обрыв питания.

Инверторный

Схема такого прибора состоит:

  • Преобразователь напряжения.
  • Микроконтроллер.
  • Емкость.
  • Выпрямитель с регулятором мощности.
  • Фильтры входа.

Принцип работы инверторного стабилизатора заключается в протекании 2-х процессов:

  1. Вначале входное переменное напряжение изменяется в постоянное при прохождении по выпрямителю и корректору. При этом электроэнергия накапливается в емкостях.
  2. Далее постоянное напряжение изменяется в переменное на выходе. Из емкости ток течет к инвертору, трансформирующему ток в переменный с постоянными данными.

Корректирующие

  • Электромагнитный, который имеет отличие от феррорезонансного отсутствием емкости, и пониженной мощностью.
  • Электромеханический и электродинамический.
  • Релейный.

виды приборов и технологий стабилизации

Содержание

Технология стабилизации напряжения, основанная на эффекте феррорезонанса

В 1938 году был изобретен и запатентован феррорезонансный трансформатор (автор Джозеф Сола). Именно это устройство, изначально названное «трансформатор постоянного напряжения», стали впервые использовать для стабилизации параметров электрической энергии, так как оно за счет электромагнитного явления, называемого феррорезонансом, при колебаниях входного напряжения сохраняло неизменным значение выходного.

Отметим, что феррорезонансный эффект не регулирует напряжение напрямую, однако при правильном применении позволяет минимизировать влияние первичного (входного) напряжения на вторичное (выходное).

Феррорезонансный трансформатор включает в себя две магнитные цепи (обмотки) со слабой связью друг с другом. Магнитопроводы цепей имеют различную магнитную проницаемость, поэтому во время работы выходная цепь находится в режиме постоянного насыщения, а входная, наоборот, не достигает насыщенности. Благодаря этому даже значительные отклонения напряжения на входе не приводят к существенным колебаниям на выходе. Разница между величиной фактически снимаемого с трансформатора напряжения и его номинальным значением обычно не превышает пяти процентов (при соблюдении определённых условий).

Феррорезонансные трансформаторы выпускаются по сей день, правда, современные модели из-за высокой цены и некоторых особенностей эксплуатации, практически не используются в качестве стабилизаторов напряжения.

Первые стабилизаторы напряжения в СССР

В нашей стране разработки приборов, обеспечивающих коррекцию переменного напряжения, начались в конце 1950-х годов. Именно тогда возникла потребность в качественном электропитании бытовой техники, начавшей массово появляться в советских квартирах и домах.

За основу для первых серийных стабилизаторов отечественные инженеры взяли описанную выше технологию феррорезонанса – она не требовала сложной схемы и, самое главное, полностью удовлетворяла существующие на тот момент требования к качеству электропитания.

В широкий обиход советские феррорезонансные стабилизаторы вошли уже в 1960-х годах. Их конструкция включала в себя автотрансформатор, входной и фильтрующий дроссель, а также конденсатор.

Данные изделия не отличались большой мощностью и в основном были рассчитаны на 200-300 Вт. Но этого вполне хватало для питания типичных нагрузок того времени: цветных и чёрно-белых телевизоров, радиоаппаратуры, магнитофонов и измерительных приборов (более мощные трехфазные стабилизаторы использовались для защиты ответственного электрооборудования на промышленных предприятиях).

В течение 1960-1970-х годов наибольшее распространение в бытовом секторе получили модели ТСН-170, ФСН-200, СНБ-200, СН-200, УСН-200, ТСН-200 СН-250, СН-315 и СНП-400 (цифра в названии означает выходную мощность устройства). Перечисленные устройства выпускались как в пластиковых, так и металлических корпусах и предназначались для настенного или напольного размещения. Для сети предусматривался выведенный шнур со штепсельной вилкой, для нагрузки – розеточное гнездо.

Использовались советские феррорезонансные стабилизаторы в первую очередь для защиты телевизоров от сильно завышенного или заниженного сетевого напряжения: они обеспечивали возможность нормального приема телевизионных передач, сохранность и увеличение срока службы кинескопа, ламп и других элементов телевизионного приёмника.

Что касается технических характеристик, то данные изделия в основном были рассчитаны на работу от сети переменного тока с частотой 50 Гц и номинальным напряжением 127 или 220 В. При этом рабочий диапазон входных напряжений составлял 85-140 В (для сети 127 В) и 155-250 В (для сети 220 В). Приборы имели коэффициент полезного действия не менее 80%, не боялись перегрузок и коротких замыканий. Кроме того, феррорезонансные стабилизаторы благодаря отсутствию электромеханических частей имели длительный срок службы. У некоторых пользователей сделанные во времена СССР устройства до сих пор исправно работают!

Были у этих стабилизаторов и свои недостатки: постоянный гул при работе (доходил до 32 дБА), существенные искажения формы выходного напряжения, большая зависимость от входной частоты и величины подключённой нагрузки, а также сильное электромагнитное поле, которое при близком расположении к телевизору создавало помехи в его работе.

Отметим, что разработки в области стабилизации сетевого напряжения велись в СССР непрерывно, поэтому параллельно с феррорезонансными стабилизаторами с конвейеров профильных заводов выходили и приборы иных типов. В частности, автотрансформаторные регуляторы моделей АРН-250, АРБ-400 и АТ-2, которые предполагали ручное поддержание выходного напряжения в установленных пределах. Однако ни одна разновидность изделий не получила в советский период такого распространения, как стабилизаторы на базе феррорезонанса.

Лишь с начала 90-х годов, когда в нашей стране появляется большое количество требовательной к качеству электропитания зарубежной бытовой техники и электроники, российские производители начинают выпуск стабилизаторов напряжения, в основу которых положены рассмотренные далее технологии.

Стабилизация напряжения с помощью сервопривода

В 1960-х стали активно распространяться сервоприводы – специальные электромоторы, механизм которых мог поворачиваться под разным углом и удерживать необходимое положение.

В тех же годах сервопривод начал использоваться и в стабилизаторах напряжения. Так, в 1961 году был запатентован электромеханический стабилизатор, силовая честь которого состояла из регулируемого автотрансформатора, подвижного токосъемного контакта с приводом от двигателя постоянного тока и источника напряжения собственных нужд. Прибор позволял автоматически стабилизировать сетевое напряжение, не искажая при этом форму его кривой.

Сегодня электромеханические стабилизаторы по-прежнему выпускаются и несмотря на разнообразие моделей имеют схожий принцип работы – плата управления сравнивает значение напряжения на входе изделия с установленным образцовым. В случае различия этих двух параметров сервопривод с графитовым ползунком, роликом или щеткой (в зависимости от конкретной модели стабилизатора) перемещается по обмотке автотрансформатора и подключает к цепи количество витков, достаточное для получения выходного напряжения максимально приближенного к эталонной величине.

Такой принцип работы сопряжен с существенными недостатками. Речь, в первую очередь, о невысокой скорости срабатывания – сервоприводу при возникновении сетевого отклонения требуется определенное время, чтобы передвинуть токосниматель в необходимое положение. Кроме того, быстрый механический износ подвижных деталей обуславливает необходимость их периодической замены.

Шум при передвижении щеток сервопривода, возможное искрение во время работы и громоздкая конструкция создают дополнительные сложности при бытовой эксплуатации данных устройств.

Подробнее об электромеханических стабилизаторах можно узнать в статье «Электромеханические стабилизаторы напряжения».

Релейная технология стабилизации напряжения

Появившееся еще в 19 веке электромеханическое реле – это, наверное, самый распространённый в автоматике элемент. В нашей стране оно сначала применялось в промышленности для управления технологическими процессами, а затем вошло и в состав различной бытовой техники. Разработка в СССР стабилизаторов напряжения, действующих на основе релейного элемента и получивших соответствующее название «релейные», приходится на 1970-е годы.

Основные элементы типичного релейного стабилизатора – это автотрансформатор, электронная плата управления и блок силовых реле, каждое из которых по сути представляют собой автоматический выключатель, соединяющий или разъединяющий электрическую цепь под внешним воздействием либо при достижении определенных параметров.

Во время работы релейного стабилизатора управляющая плата постоянно контролирует входное напряжение и в случае его отклонения от номинальных показателей подает сигнал на релейный блок. Последующее замыкание (размыкание) определённого реле коммутирует обмотки трансформатора и обеспечивает необходимый для нейтрализации входного искажения коэффициент трансформации.

Устройства данного типа имеют повышенную скорость срабатывания, но регулировка сетевого напряжения выполняется ступенчато (не плавно), что сказывается на форме подаваемого на нагрузку сигнала. Кроме того, срабатывание реле всегда сопровождается щелчками, создающими определенный шум во время работы устройства.

Подробнее о данном типе стабилизаторов можно узнать в статье «Релейные стабилизаторы напряжения».

Стабилизация напряжения на основе тиристоров и симисторов

Активное проникновение в электротехнику полупроводниковых компонентов нашло своё отражение и в вопросе стабилизации электрической энергии. В конце 1970-х начались разработки стабилизаторов напряжения, работающих на основе тиристоров – полупроводниковых приборов, имеющих два состояния «закрытое» с низкой проводимостью и «открытое» с высокой.

Обычно тиристоры используются как силовые ключи в различных электронных устройствах, например, в переключателях скорости электродвигателей, таймерах, диммерах и т.д. Отметим, что тиристоры в зависимости от конструкции могут проводить ток как в одном направлении, так и в двух (приборы второго типа получили название – симисторы).

Тиристорные и симисторные стабилизаторы напряжения по принципу своей работы схожи с релейными и отличаются лишь тем, что коммутация обмоток автотрансформатора выполняется не релейными блоками, а электронными, состоящими из тиристоров или симисторов. Применение таких блоков позволяет регулировать напряжение гораздо быстрее, чем с помощью классических электромеханических реле. Другие преимущества данной технологии: абсолютная бесшумность работы и отсутствие требующих технического обслуживания деталей.

Сегодня симисторные и тиристорные стабилизаторы являются одними из самых распространённых и популярных, что, однако, не отменяет их главного недостатка – ступенчатого регулирования напряжения (аналогично релейным моделям).

Более подробно о тиристорных и симисторных стабилизаторах рассказано в статье «Электронные стабилизаторы напряжения».

Технология двойного преобразования энергии

Инверторы и выпрямители – статические преобразователи напряжения, совместное использование которых в 1980-х породило технологию двойного бестрансформаторного преобразования энергии. Данная технология в течение нескольких десятилетий успешно применялась в онлайн ИБП, а в 2015 году была использована и при создании стабилизаторов напряжения нового поколения. Полученные устройства, названые инверторными стабилизаторами, обеспечили непревзойдённые технические характеристики и стали настоящим прорывом в своей отрасли.

Инверторные стабилизаторы избавлены от громоздкого автотрансформатора и каких-либо электромеханических частей, силовая часть приборов состоит исключительно из электронных модулей: выпрямителя, накопительной емкости и инвертора.

Работа такого стабилизатора заключается в двукратном преобразовании поступающего на вход напряжения. Сначала оно с помощью выпрямителя преобразуется в постоянное, затем проходит через промежуточную (накопительную) емкость и попадает на инвертор, где снова становится переменным. В итоге на выход устройства подаётся снятое с инвертора напряжение, которое обладает точным значением и синусоидальной формой.

Важно!
Двойное преобразование в инверторных стабилизаторах является штатным рабочим процессом и осуществляется постоянно, а не только в момент отклонения сетевых параметров от нормы. Именно из-за этого данные устройства отличаются мгновенным срабатыванием и бесступенчатой стабилизацией, а генерируемая ими идеальная синусоидальная форма выходного сигнала не зависит от любых колебаний и помех во внешней сети. Кроме того, инверторные стабилизаторы работают в расширенном диапазоне входного напряжения и способны обеспечить эталонную точность стабилизации.

В настоящее время инверторные стабилизаторы удовлетворяют даже самые жесткие требования к качеству электропитания и входят в число наиболее популярных устройств в соответствующем им сегменте рынка.

Подробнее об инверторных стабилизаторах читайте в статье «Инверторные стабилизаторы: строение и принцип работы».

Стабилизаторы напряжения. Виды и устройство. Особенности

Многие люди знают, что такое перебои и скачки напряжения в электрической сети. Одно дело, когда от этого просто мигают лампочки, и могут сгореть. А другое дело, когда от перепадов напряжения сгорит стиральная машина или холодильник. Это существенно ударит по семейному бюджету. Импортная бытовая техника не рассчитана на такие скачки напряжения, которые часто происходят в отечественных сетях. Чтобы защитить себя от риска возникновения неисправностей в домашних бытовых устройствах, необходимо обзавестись стабилизатором напряжения, который выбирается по суммарной мощности устройств, которые будут работать в вашей домашней сети.

Разновидности

Стабилизаторы напряжения – это приборы, которые выравнивают величину напряжения питания до тех параметров, которые соответствуют стандартным значениям, а также очищают напряжение от высокочастотных помех. Вид стабилизатора определяет тип основного встроенного механизма, который выполняет функции стабилизатора.

Стабилизаторы напряжения делятся на два основных вида:
  1. Накапливающие.
  2. Корректирующие.

Первый вид стабилизаторов в настоящее время не используется, так как они имеют большие размеры. Ранее они использовались в сфере производства, а не в бытовых условиях. Стабилизаторы напряжения накапливающего действия функционируют с помощью накопления электрической энергии в емкости, и далее получают от этой емкости необходимый электрический ток с нужными параметрами. По аналогичному принципу работают источники бесперебойного питания.

Корректирующие стабилизаторы напряжения чаще всего включают в себя блок управления. Он реагирует на перепады напряжения в одну или другую сторону, и при этом подключает соответствующую обмотку трансформатора. Корректирующие стабилизаторы нашли широкое применение в бытовых условиях.

Они в свою очередь разделяются на несколько видов:
  • Релейные.
  • Электронные (тиристорные).
  • Феррорезонансные.
  • Электромеханические.
  • Инверторные.
  • Линейные.
Конструктивные особенности и работа

Корректирующий тип стабилизаторов стал наиболее популярным в быту.

Релейные стабилизаторы напряжения

Стали наиболее популярными, ввиду их невысокой стоимости и качества работы. Основным достоинством релейных стабилизаторов является их быстродействие. Они очень быстро срабатывают при изменениях напряжения, и возвращают его величину в стандартные пределы, осуществляя этим защиту бытовых устройств.

Из недостатков можно отметить, что при срабатывании реле возникает резкий скачок напряжения величиной 5-15 вольт, в зависимости от фирмы изготовителя. Для бытовой техники такой скачок не окажет негативного влияния, однако освещение при этом будет мигать заметно. Поэтому при работе релейного стабилизатора иногда наблюдается моргание ламп накаливания, в то время, как энергосберегающие и люминесцентные лампы на это не реагируют.

Как и в других видах стабилизатора, основным элементом релейной модели является силовой трансформатор и блок управления на полупроводниковых элементах. Электронный блок стабилизатора выполнен в виде мощного микроконтроллера, который анализирует напряжение на входе и выходе. В результате он вырабатывает сигналы управления для силовых реле или ключей. Микроконтроллер при создании напряжения управления учитывает время срабатывания силовых реле и ключей. Это дает возможность выполнять коммутацию цепей без их разрыва. В итоге форма графика выходного напряжения становится идентичной входной форме напряжения.

Электронные стабилизаторы напряжения

Тиристорные стабилизаторы работают по принципу, который основан на автоматической коммутации разных обмоток трансформатора силовыми ключами в виде тиристоров. Такой принцип похож на действие релейных приборов. Отличие релейных стабилизаторов состоит в том, что у них нет механических контактов, имеется большее количество ступеней выравнивания напряжения и высокая точность работы 2-5%.

Электронные приборы не создают шума в доме, так как отсутствуют механические реле. Их заменяют электронные ключи. Тиристорные стабилизаторы работают с большим КПД.

При практическом применении электронные модели показали себя чувствительными устройствами, на которые отрицательно влияет перегрев. Отечественные производители выпускают чаще всего именно такой вид стабилизаторов.

Самым серьезным недостатком тиристорных моделей является их высокая стоимость. Гарантийный срок работы практически всех видов стабилизаторов находится в пределах 1-3 лет, в зависимости от фирмы изготовителя.

Феррорезонансные 

Их действие основывается на изменении величины индуктивности катушек, имеющих металлический сердечник, при изменении тока. Последовательно с первичной обмоткой трансформатора подключают емкость С1. Она совместно с первичной обмоткой образует резонансный контур, который настроен на частоту сети, равную 50 герц.

Величина конденсатора зависит от мощности трансформатора. При мощности трансформатора до 60 ватт, конденсатор применяют величиной до 12 мкФ. Чтобы создать значительную мощность стабилизатора, используют дроссель насыщения.

При небольшом сетевом напряжении по дросселю проходит малый ток, и индуктивность дросселя большая. Основная часть тока протекает по параллельно подключенному конденсатору. При этом суммарное сопротивление этой цепи имеет емкостный тип.

Конденсатор компенсирует некоторую часть индуктивного сопротивления катушки трансформатора. При этом ток катушки повышается. Выходное напряжение трансформатора также увеличивается. Это характерно для эффекта резонанса напряжений.

При увеличении напряжения, ток дросселя также повышается, а его индуктивность падает. Величина емкости рассчитывается так, чтобы в контуре дроссель – конденсатор наступил резонанс, при котором сопротивление этого контура было бы наибольшим, а ток, приходящий из сети питания на трансформатор – наименьшим.

При увеличении напряжения сети увеличивается сопротивление контура до момента резонанса. Это дает возможность стабилизироваться напряжению на трансформаторе при больших перепадах напряжения.

Достоинством феррорезонансных приборов является надежность и простота. Недостатком является значительная зависимость напряжения на выходе прибора от частоты тока и искажение формы напряжения. Также, стабилизаторы с насыщенными сердечниками катушек обладают большим магнитным рассеянием. Это отрицательно влияет на функционирование окружающих устройств и на человека.

Электромеханические стабилизаторы напряжения

Принцип действия такого прибора довольно простой. Щетки из графита при перепадах напряжения передвигаются по катушке трансформатора, тем самым регулируется и подстраивается выходное напряжение.

В первых образцах электромеханических стабилизаторов для передвижения щеток использовался ручной способ (переключателем). Пользователь должен был постоянно контролировать показания индикатора напряжения.

В новых моделях приборов эта функция выполняется автоматически небольшим моторчиком, который при перепадах напряжения передвигает щетку по обмотке трансформатора.

Преимуществами таких стабилизаторов является простота и надежность устройства, повышенный КПД. Из недостатков можно отметить малое быстродействие при перепадах напряжения, а также быстрый износ механических деталей. Поэтому электромеханический вид стабилизатора требует постоянного обслуживания в виде контроля и замены щеток.

Инверторные стабилизаторы напряжения

Преобразуют постоянный ток в переменный, а также выполняют обратное действие, то есть, преобразуют переменный ток в постоянный с помощью микроконтроллера и кварцевого генератора.

Из достоинств инверторных стабилизаторов можно выделить малый шум при работе прибора, компактные размеры и широкий интервал входных рабочих напряжений, который колеблется в пределах 115-290 вольт.

Недостатком инверторных образцов является высокая стоимость, в отличие от многих других видов стабилизаторов.

Линейные

Выполнены в виде делителя напряжения. Нестабильное напряжение подается на вход такого устройства, а выровненное напряжение выходит с нижнего плеча делителя. Выравнивание выполняется изменением сопротивления плеча делителя напряжения. При этом величина сопротивления поддерживается такой величины, при которой выходное напряжение прибора было в определенных пределах.

При значительном отношении величин выходного и входного напряжений линейный стабилизатор обладает пониженным КПД, так как значительная часть мощности рассеивается в тепло на элементе настройки. Поэтому регулятор напряжения обычно монтируют на теплоотводящем радиаторе для возможности рассеивания тепла.

Достоинством линейного прибора является отсутствие помех, простота конструкции и малое число деталей. Недостатком является малый КПД, большое выделение тепла.

На что необходимо обратить внимание при выборе стабилизатора
  • Способ монтажа. Он бывает настенным, с горизонтальной или вертикальной установкой (для стационарных приборов). Может устанавливаться рядом с устройством, для которого он приобретается.
  • Точность работы, входное и выходное напряжение. Эта характеристика зависит в основном от параметров входного напряжения. Лучше выбрать наименьший показатель точности прибора от 1 до 3%, при напряжении 220 вольт.
  • Мощность стабилизатора выбирается не только мощностью подключаемого электрического устройства. К этой величине добавляется определенный резерв мощности. Для всей квартиры этот запас должен быть в пределах 30%.
  • Число фаз сети питания (однофазная или трехфазная сеть).
  • Быстродействие (время реакции на перепады напряжения), в миллисекундах.
  • Защита стабилизатора. Дорогие образцы приборов чаще всего оснащены защитными системами, которые предохраняют стабилизатор от коротких замыканий, резких изменений напряжения и других отрицательных явлений.
  • Габаритные размеры прибора и его шумность при функционировании.
  • Стоимость. Профессионалы не рекомендуют покупать дешевые китайские подделки, так как не стоит экономить на качестве стабилизатора. Качественный прибор не должен стоить дешево. Лучше приобрести отечественную модель, или прибор европейского производства.
  • Гарантийный срок играет большую роль при выборе любого устройства. Если прибор китайский, то вряд ли на него будет какая-то гарантия. Стабилизаторы, приобретенные в специализированных торговых точках можно за время гарантийного периода бесплатно обменять при возникновении неисправности или обнаружения брака.

Наибольшую трудность обычно вызывает при выборе прибора его мощность. Кроме активной составляющей мощности, которую расходуют бытовые устройства, некоторые из них обладают реактивной составляющей мощности. Она появляется при наличии индуктивности (если в устройстве имеется мощный электрический мотор). При его запуске ток повышается в несколько раз. Если выбрать стабилизатор без учета этой реактивной составляющей мощности, то он может не справиться с высокой нагрузкой при запуске устройства, имеющего электродвигатель.

Другим фактором, который значительно влияет на выбор стабилизатора, является коэффициент трансформации, который равен нулю, если стабилизатор функционирует в идеальных условиях. То есть, на вход поступает ровно 220 вольт, и выходит точно такая же величина к потребителю. А если стабилизатору приходится выравнивать напряжение, то мощность снижается.

Похожие темы:

принцип работы и основные отличия

Тиристорные и симисторные стабилизаторы напряжения относятся к семейству электронных стабилизаторов. Стабилизацию напряжения реализуют ключи, собранные на полупроводниковых приборах, – тиристорах или симисторах. Назначение этих аппаратов – нормализация параметров входного тока, что позволяет защитить дорогостоящее оборудование, технику и инструмент от повреждений из-за некачественного сетевого напряжения.

Устройство и принцип работы тиристорных и симисторных стабилизаторов напряжения

В конструкцию стабилизирующих аппаратов на полупроводниковых ключах входят:

  • Входной фильтр. Предназначен для устранения помех высокой частоты и кратких скачков напряжения, негативно влияющих на работоспособность техники на электронных компонентах.
  • Схема контроля и управления. Контролирует входной сетевой ток и при его изменениях с помощью полупроводниковых ключей управляет секциями вторичной обмотки.
  • Силовой трансформатор. В его конструкции присутствует секционированная вторичная обмотка, обеспечивающая ступенчатое изменение выходных характеристик тока.
  • Силовые ключи – тиристорные или симисторные. В симисторном аппарате может присутствовать более 10 ступеней, обеспечивающих получение достаточно точных параметров тока, поступающего к потребителям.

Принцип работы трансформатора на полупроводниковых ключах:

  • При изменениях характеристик входного тока схема контроля и управления сравнивает текущие и допустимые параметры.
  • Если колебания параметров сетевого тока находятся в установленных пределах, подается сигнал на полупроводниковый ключ, который корректирует выходное напряжение.
  • При скачках входного напряжения за допустимые пределы защитная система в аварийном режиме обесточивает цепь.

В чем разница между тиристорами и симисторами

Общей характеристикой тиристоров и симисторов является тот факт, что ими управляют подачей на управляющий электрод положительного потенциала. Различия заключаются в конструкции полупроводников.

Тиристор – однонаправленный преобразователь, в структуре которого имеются анод, катод, управляющий электрод. Симистор – полупроводниковый прибор, состоящий из двух параллельно соединенных тиристоров. Благодаря такой конструкции симисторный переключатель обладает двунаправленным действием – он может проводить ток в двух направлениях.

Преимущества и недостатки стабилизаторов тиристорного типа

Преимущества тиристорных стабилизаторов:

  • достаточно высокая скорость стабилизации – до 20 мс;
  • хороший КПД;
  • защищенность от сетевых помех;
  • значительный интервал регулирования;
  • устойчивость к перегрузам;
  • надежность, долговечность.

Минусы стабилизаторов на тиристорных ключах, ограничивающих их применение:

  • низкая эффективность при работе с реактивными потребителями;
  • значительное снижение мощности при низких напряжениях на входе;
  • высокая стоимость;
  • сложность ремонтных мероприятий;
  • форма выходного напряжения, далекая от синусоиды, что делает невозможным применение этих аппаратов для обслуживания электродвигателей.

Ступенчатая стабилизация и ее недостаточная точность ограничивают использование аппаратов для питания потребителей с особой чувствительностью к качеству электропитания.

Плюсы и минусы симисторных стабилизаторов

Для симисторных аппаратов характерны следующие преимущества:

  • хорошее быстродействие и достаточно точная коррекция;
  • высокая величина КПД;
  • малый уровень шума, что принципиально при использовании в закрытых помещениях, в которых часто находятся люди;
  • широкий допустимый интервал параметров сетевого тока на входе;
  • надежность, длительный рабочий период.

К минусам относят ступенчатую стабилизацию, форму напряжения, отличную от синусоидальной, большие габариты, меньшую стойкость к перегрузкам по току, более высокую степень нагрева по сравнению с тиристорными аналогами. Симисторные аппараты отличаются низкой стойкостью при индуктивных нагрузках.

Какой стабилизатор лучше выбрать – тиристорный/симисторный или электронно-релейный

Еще один тип электронных стабилизаторов – электронно-релейный. К таким аппаратам относятся модели серии «Каскад». При их создании использовались технологии, устраняющие недостатки тиристорных и симисторных аппаратов. Обмотки трансформатора в этих моделях переключают электронные ключи, состоящие из транзистора и реле. Они устойчивы к сетевым помехам и не провоцируют их появление.

Преимущества электронно-релейных стабилизирующих аппаратов по сравнению с тиристорными/симисторными:

  • Возможность работать с перегрузками до 1000 %, для тиристорных/симисторных моделей допустимый перегруз не превышает 40 %.
  • Синусоидальная форма напряжения на выходе.
  • Наличие оригинальной схемы коррекции параметров напряжения не в силовой, а во вторичной цепи исключает вероятность замыкания трансформаторных обмоток. В аппаратах с полупроводниковыми ключами такое замыкание может произойти при импульсных помехах и грозовых разрядах.

Стабилизаторы электронно-релейного типа относятся к наиболее надежным, поскольку они эффективно защищают промышленное оборудование, технику, инструменты от аварий в электросети, помех, грозовых разрядов, коротких замыканий. При включении электронно-релейные аппараты серии «Каскад» анализируют параметры сети и тестируют защитные системы.

Преимущества релейных стабилизаторов напряжения «Бастион»

Стабилизатор релейного типа. Принцип работы

Принцип работы стабилизаторов напряжения релейного типа основан на методе ступенчатого регулирования выходного напряжения путем подключения необходимого числа обмоток трансформатора с помощью нескольких реле, управляемых электронным процессором или аналоговой схемой управления.

Использование такого принципа работы позволяет полностью исключить подвижные части в конструкции стабилизатора, что делает его работу более надёжной и быстрой.

Последовательность операций релейного стабилизатора следующая: на первом этапе стабилизатор релейного типа определяет уровень напряжения входного сигнала с помощью электронной схемы управления, на втором этапе электронная схема даёт команду на включения необходимых силовых реле для стабилизации напряжения на необходимом уровне.

Так как каждое реле подключает фиксированное количество обмоток трансформатора, то регулирование напряжения на выходе происходит ступенчато. Точность регулирования напряжения определяется числом силовых реле, установленных в стабилизаторе. Чем больше реле, тем выше будет точность регулирования выходного напряжения. Однако увеличение числа реле приводит к более частому срабатыванию реле, что сопровождается более частыми мини скачками напряжения.

Обычно релейные стабилизаторы имеют четыре реле. Что позволяет достичь точности регулирования в 8 процентов. Увеличение числа реле до шести даёт возможность улучшить точность до 5-6%.

Стабилизаторы релейного типа работают в широком диапазоне входного напряжения, имеют достаточную точность стабилизации выходного напряжения, не вносят искажений во внешнюю сеть, эффективно работают при значительных изменениях нагрузки, обеспечивают надежную защиту от перегрузки и короткого замыкания. Стабилизаторы релейного типа не вносят искажений в правильную форму выходного сигнала, не меняют частоту тока.

Стабилизаторы напряжения релейного типа эффективно защищают бытовые и промышленные приборы и оборудование, эффективны для защиты питания компьютерной техники и оборудования связи. Релейные стабилизаторы напряжения надежно работают с котлами отопления, циркуляционными насосами, холодильниками и кондиционерами. Не рекомендуется использовать стабилизаторы напряжения релейного типа для питания осветительных приборов, так как ступенчатый тип стабилизации приводит к заметному мерцанию ламп освещения.

Достоинства релейных стабилизаторов напряжения

Стабилизаторы напряжения релейного типа:

  • имеют сравнительно низкую стоимость и большой срок эксплуатации;

  • эффективно работают в широком диапазоне входного напряжения;

  • обеспечивают достаточную точность стабилизации напряжения для работы приборов и оборудования;

  • имеют высокую скорость срабатывания, примерная скорость стабилизации 100 — 200 Вольт в секунду;

  • обладают большой перегрузочной способностью, возможностью работы с оборудованием, имеющим высокие пусковые токи;

  • не вносят изменений в форму графика напряжения;

  • работоспособны в широком диапазоне температур;

  • имеют небольшие габариты и небольшой вес;

  • могут работать с нулевой нагрузкой.

Недостатки релейных стабилизаторов напряжения

Срок службы релейного стабилизатора существенно зависит от качества используемых реле. Точность стабилизации напряжения релейного стабилизатора не достаточна для использования их в системах освещения. Стабилизаторы напряжения релейного типа издают характерные щелчки при срабатывании реле.

Преимущества релейных стабилизаторов напряжения «Бастион»

Компания «Бастион» производит широкую линейку стабилизаторов напряжения релейного типа под торговыми марками TEPLOCOM и SKAT. Высокое качество стабилизаторов напряжения серии TEPLOCOM и SKAT обеспечивается эффективной системой контроля качества производителя. Стабилизаторы соответствуют всем требованиям ГОСТ РФ, требованиям ТС, европейским требованиям безопасности продукции.

Релейные стабилизаторы напряжения TEPLOCOM и SKAT:

  • эффективно работают в широком диапазоне входного напряжения от 140 до 290 Вольт;

  • имеют микропроцессорное управление, что позволяет эффективно и безопасно выполнять коммутацию обмоток трансформатора. Микропроцессорное управление помогает осуществлять коммутацию обмоток трансформатора в момент перехода графика напряжения через ноль, что позволяет существенно снизить износ силовых реле и исключить искрение на контактах реле;

  • имеют высокую скорость срабатывания за счет использования микропроцессорной платы управления;

  • обладают большой перегрузочной способностью, возможностью работы с оборудованием, имеющим высокие пусковые токи;

  • не вносят изменений в форму графика напряжения;

  • работоспособны в широком диапазоне температур. Выпускаются специальные уличные стабилизаторы напряжения, имеющие герметичное исполнение;

  • имеют маленькие габариты, низкий вес и современный дизайн;

  • могут работать с нулевой нагрузкой;

  • имеют несколько степеней защиты от аварии в сети или аварии по линии нагрузки. Приборы имеют эффективную защиту от высокочастотных электрических помех;

  • Стабилизаторы напряжения TEPLOCOM и SKAT имеют длительный заводской срок гарантии — 5 лет!



Читайте также:

Принцип работы стабилизаторов напряжения

Уважаемый посетитель!

 

Мы рады приветствовать Вас на нашем сайте!

 

Сейчас Вы находитесь на корпоративном сайте компании «Solpi-M» — solpi-m.ru, здесь Вы можете найти информацию:

— о нашем ассортименте в виде инженерно-коммерческого каталога. Информация сгруппирована по продуктовым линейкам для удобства наших корпоративных партнёров, оптовых клиентов, инженеров.

— о качестве напряжения и возможных ситуациях в электросетях,

— о методе подбора стабилизаторов напряжения,

— РЕКОМЕНДАЦИИ наших партнёров,

— о сервисной поддержке и другую полезную информацию.

 

Для выбора стабилизатора напряжения под конкретную задачу Вы также можете воспользоваться этим каталогом или перейти в наш фирменный интернет-магазин shop.solpi-m.ru

 

Краткая справка

Более 20 лет компания «Solpi-M» осуществляет разработку и поставку современных надежных бытовых и промышленных стабилизаторов напряжения.

В нашем интернет-магазине вы можете подобрать стабилизатор напряжения под любые задачи: для дома, дачи, офиса, оборудования, малого или крупного производства.

Наша компания имеет в своём ассортименте САМУЮ широкую линейку стабилизаторов напряжения для газовых котлов и систем отопления.

Для дома, дачи, коттеджа и небольших производств — у нас хороший выбор однофазных и трёхфазных стабилизаторов напряжения любой мощности.

Для промышленных объектов мы готовы поставить стабилизаторы напряжения мощностью до 2100 кВА.

Наше ОБОРУДОВАНИЕ прошло испытание временем и успешно работает на электростанциях, в медицинских и информационных центрах, на промышленных предприятиях и фабриках, в сельском хозяйстве, в частных домах и квартирах.

 

Наши специалисты всегда готовы помочь Вам в подборе стабилизатора напряжения под ваши потребности.

 

С наилучшими пожеланиями,

Команда компании «Solpi-M»

принцип работы, преимущества, правила выбора

В компании «Минимакс» представлен большой ассортимент стабилизаторов напряжения. У нас вы найдете модели, которые позволяют безопасно эксплуатировать дорогостоящее и чувствительное оборудование, бытовые приборы и производственные системы, установки. Сегодня мы хотим осветить преимущества стабилизаторов напряжения «ЭНЕРГИЯ» и описать основные риски от перепадов напряжения.

Как понятно из самого названия, стабилизатор напряжения призван делать этот параметр тока ровным, в пределах допустимых значения. Устройство пропускает через себя электричество в диапазоне от 130-260 вольт, и должен на выходе показывать от 200 до 240 вольт, так как это укладывается в вариант нормы по российским стандартам.

Внутри стабилизатора расположен трансформатор. Что это такое, все знают из школьного курса физики – катушка с намотанной проволокой, в которой при подаче энергии возникает электромагнитная индукция, влияющая на качественные характеристики электричества. Представьте себе трансформатор как стопку металлических пластин на которую намотали две катушки из медной проволоки (первичная и вторичная обмотка).

Обмотка трансформатора

На первичной десять витков проволоки и подано напряжение 220 В. Если на вторичной обмотке присутствуют те же десять витков, то напряжение не изменится, но когда мы снижаем кол-во витков до пяти, то выходное напряжение понизится до 110 В. Аналогично работает и обратная история – для повышения параметра нужно на одном конце иметь меньшую обмотку, на другом – пропорционально увеличенную. Соответственно, через количество витков мы можем управлять напряжением.

Но как изменить количество витков вторичной обмотки, ведь нельзя все время вручную перематывать и отсчитывать их число? Этим занимается электронный блок управления. Один из контактов – подвижный, он способен перемещаться от одного витка к другому, меняя их количество между контактами. Следовательно, изменяется и напряжение на вторичной обмотке, причем в нужную нам сторону.

Электрооборудование призвано выполнять повторяющиеся или монотонные операции, поэтому оно нуждается в электротоке со стабильными параметрами. Если же напряжение будет недостаточным иди избыточным, а еще хуже того – часто менять свое значение, то и аппараты станут работать с перебоями. К тому же это приводит к быстрому износу или аварийному отключению. Вот какие неприятности наблюдаются при пониженном и чрезмерно высоком напряжении.

Что касается выбора стабилизатора напряжения для промышленного, коммерческого использования, то здесь слишком много переменных. Кроме того, мы уверены, что проектированием и установкой оборудования занимаются профессиональные инженеры и они в наших советах не нуждаются. А вот обывателям можно дать несколько рекомендаций.

Количество фаз

Если сеть однофазная, тогда и стабилизатор должен быть однофазным. Для трёхфазных потребителей выбирают трёхфазный стабилизатор или три однофазных.

Откройте свой электрический щиток и почитайте количество проводов. Для однофазной сети их будет два – фаза и ноль, также должно присутствовать заземление – это провод №3, но в старых домах его может и не быть.

Трёхфазная электросеть (редкость для многоквартирных домов) имеет 4 или 5 токоведущих линий. Три провода – фазы, четвёртый – ноль, пятый – заземление. Так же помните, что в однофазной цепи напряжение 220 В, в трёхфазной цепи между фазой и нулем тоже 220 В, а напряжение между двумя фазами 380 В.

Диапазон стабилизируемого напряжения

Стабилизаторы разных марок рассчитаны на свой разброс напряжения, которым они могут управлять, например, от 100 до 250 В или 150 до 270 и т.д. – это указано в характеристиках аппарата. Другое дело что нужно выяснить, а какой диапазон нужен вам в конкретном случае.

Например, летом вы живете за городом и в дачном поселке напряжение явно нестабильное, вы это чувствуете по мерцанию света и другим показателям при работе с электрооборудованием. Тогда следует делать замеры. Обычно их производят в течение нескольких дней, утром и вечером, когда потребление в сети наиболее высокое, и днем или ночью, когда нагрузка не разбирается потребителями слишком активно. Так вы узнаете средние, минимальные и максимальные цифры, которые помогут выбрать аппарат.

Нагрузочная способность стабилизатора

Сравним напряжение с уровнем воды в бочке, а стабилизатор – с насосом, который перекачивает жидкость. Чем выше перепад уровней воды, тем сложней работать насосу, а если поднимать ее придется слишком высоко, то он может вовсе не справиться с задачей. Аналогичным образом стабилизатор сможет выдержать лишь определенное число подключенных приборов.

График нагрузочной способности указан в паспорте устройства и отмечен в его технических характеристиках. На схеме показана выходная мощность в зависимости от входного напряжения.

Фактическая мощность стабилизатора при напряжении 170 В может достигать лишь 75% от номинала, а при 130 В – всего 30%. Итак, нагрузочная способность зависит от напряжения, поэтому стабилизатор мощностью 10 кВА при напряжении 160 В покажет нагрузочную способность 60%, то есть реальная мощность составит не 10, а 6 кВА. При выборе стабилизатора учитывайте суммарную мощность подключаемых приборов, ее указывают в тех. паспорте.


Теперь вы знаете основные моменты в работе стабилизаторов напряжения и сможете выбрать их для себя из нашего ассортимента.

Производитель – компания «Энергия» – один из лидеров на российском рынке с собственным конструкторским отделом и заводами в России и Китае. Ассортимент достигает 3000 моделей. Среди покупателей стабилизаторов «Энергия» – промышленные предприятия, компании нефтегазового сектора, застройщики, структуры ЖКХ, а также бытовые потребители электроэнергии.

Типы регуляторов напряжения: работа и их ограничения

В электроснабжении регуляторы напряжения играют ключевую роль. Итак, прежде чем переходить к обсуждению регулятора напряжения, мы должны знать, какова роль источника питания при проектировании системы? Например, в любой рабочей системе, такой как смартфон, наручные часы, компьютер или ноутбук, источник питания является неотъемлемой частью работы системы Owl, поскольку он обеспечивает последовательное, надежное и непрерывное питание внутренних компонентов системы.В электронных устройствах источник питания обеспечивает стабильную, а также регулируемую мощность для правильной работы цепей. Источники питания бывают двух типов, например, источник питания переменного тока, который поступает от сетевых розеток, и источник питания постоянного тока, который поступает от батарей. Итак, в этой статье рассматривается обзор различных типов регуляторов напряжения и их работы.


Что такое регулятор напряжения?

Регулятор напряжения используется для регулирования уровней напряжения. Когда требуется стабильное и надежное напряжение, предпочтительным устройством является регулятор напряжения.Он генерирует фиксированное выходное напряжение, которое остается постоянным при любых изменениях входного напряжения или условий нагрузки. Он действует как буфер для защиты компонентов от повреждений. Стабилизатор напряжения — это устройство с простой конструкцией с прямой связью, в котором используются контуры управления с отрицательной обратной связью.

Регулятор напряжения

Существует два основных типа регуляторов напряжения: линейные регуляторы напряжения и импульсные регуляторы напряжения; они используются в более широких приложениях. Линейный регулятор напряжения — самый простой тип регулятора напряжения.Он доступен в двух типах, которые являются компактными и используются в системах с низким энергопотреблением и низким напряжением. Обсудим различные типы регуляторов напряжения.

Основные компоненты , используемые в регуляторе напряжения :

  • Цепь обратной связи
  • Стабильное опорное напряжение
  • Цепь управления проходным элементом

Процесс регулирования напряжения очень прост благодаря использованию трех вышеперечисленных компонентов. Первый компонент регулятора напряжения, такой как цепь обратной связи, используется для обнаружения изменений в выходном напряжении постоянного тока.На основе опорного напряжения, а также обратной связи может быть сгенерирован управляющий сигнал, который приводит в действие элемент Pass для компенсации изменений.

Здесь проходной элемент — это один из видов твердотельного полупроводникового устройства, подобный транзистору BJT, диод с PN-переходом, иначе MOSFET. Теперь выходное напряжение постоянного тока можно поддерживать приблизительно стабильным.

Работа регулятора напряжения

Схема регулятора напряжения используется для создания и поддержания постоянного выходного напряжения, даже когда входное напряжение в противном случае изменяется.Регулятор напряжения получает напряжение от источника питания, и его можно поддерживать в диапазоне, который хорошо подходит для остальных электрических компонентов. Чаще всего эти регуляторы используются для преобразования мощности постоянного / постоянного тока, переменного / переменного тока или переменного / постоянного тока.


Типы регуляторов напряжения и их работа

Эти регуляторы могут быть реализованы в виде интегральных схем или дискретных компонентных схем. Стабилизаторы напряжения подразделяются на два типа: линейный регулятор напряжения и импульсный регулятор напряжения.Эти регуляторы в основном используются для регулирования напряжения в системе, однако линейные регуляторы работают с низким КПД, а импульсные регуляторы работают с высоким КПД. В импульсных регуляторах с высоким КПД большая часть i / p-мощности может передаваться на o / p без рассеивания.

Типы регуляторов напряжения

В основном существует два типа регуляторов напряжения: линейный регулятор напряжения и импульсный регулятор напряжения.

  • Существует два типа линейных регуляторов напряжения: последовательные и шунтовые.
  • Существует три типа импульсных регуляторов напряжения: повышающие, понижающие и инверторные регуляторы напряжения.

Линейные регуляторы напряжения

Линейный регулятор действует как делитель напряжения. В омической области используется полевой транзистор. Сопротивление регулятора напряжения меняется в зависимости от нагрузки, что приводит к постоянному выходному напряжению. Линейные регуляторы напряжения — это оригинальный тип регуляторов, используемых для регулирования источников питания. В этом типе регулятора переменная проводимость активного проходного элемента, такого как MOSFET или BJT, отвечает за изменение выходного напряжения.

Как только нагрузка объединена, изменения на любом входе, в противном случае нагрузка приведет к разнице в токе по транзистору, чтобы поддерживать постоянный выход. Чтобы изменить ток транзистора, он должен работать в активной, иначе омической области.

Во время этой процедуры такой регулятор рассеивает много энергии, потому что сетевое напряжение внутри транзистора падает, рассеиваясь подобно теплу. Как правило, эти регулирующие органы делятся на разные категории.

  • Регулируемый положительный
  • Регулируемый отрицательный
  • Фиксированный выход
  • Отслеживание
  • Плавающий
Преимущества

К преимуществам линейного регулятора напряжения можно отнести следующее.

  • Дает низкую пульсацию выходного напряжения
  • Быстрое время отклика на нагрузку или смену строки
  • Низкие электромагнитные помехи и меньше шума
Недостатки

К недостаткам линейного регулятора напряжения можно отнести следующее.

  • КПД очень низкий
  • Требуется большое пространство — необходим радиатор
  • Напряжение выше входа не может быть увеличено
Регуляторы напряжения серии

В последовательном регуляторе напряжения используется переменный элемент, включенный последовательно с нагрузкой. Изменяя сопротивление этого последовательного элемента, можно изменить падение напряжения на нем. И напряжение на нагрузке остается постоянным.

Количество потребляемого тока эффективно используется нагрузкой; это главное преимущество последовательного регулятора напряжения.Даже когда нагрузка не требует тока, последовательный регулятор не потребляет полный ток. Следовательно, последовательный стабилизатор значительно эффективнее шунтирующего регулятора напряжения.

Шунтирующие регуляторы напряжения

Шунтирующий регулятор напряжения работает, обеспечивая путь от напряжения питания к земле через переменное сопротивление. Ток через шунтирующий регулятор отклоняется от нагрузки и бесполезно течет на землю, что делает эту форму, как правило, менее эффективной, чем последовательный регулятор.Однако он проще, иногда состоит только из диода опорного напряжения и используется в схемах с очень низким энергопотреблением, в которых потери тока слишком малы, чтобы вызывать беспокойство. Эта форма очень распространена для схем опорного напряжения. Шунтирующий регулятор обычно может только поглощать (поглощать) ток.

Применение шунтирующих регуляторов

Шунтовые регуляторы используются в:

  • Импульсные источники питания с низким выходным напряжением
  • Цепи источника и стока тока
  • Усилители ошибок
  • Регулируемые линейные и импульсные источники питания по напряжению или току
  • Контроль напряжения
  • Аналоговые и цифровые схемы, требующие точных эталонов
  • Прецизионные ограничители тока

Импульсные регуляторы напряжения

Импульсный регулятор быстро включает и выключает последовательное устройство.Рабочий цикл переключателя устанавливает количество заряда, передаваемого нагрузке. Это контролируется механизмом обратной связи, аналогичным линейному регулятору. Импульсные регуляторы эффективны, потому что последовательный элемент либо полностью проводит ток, либо выключен, потому что он почти не рассеивает мощность. Импульсные регуляторы способны генерировать выходное напряжение, превышающее входное напряжение, или противоположную полярность, в отличие от линейных регуляторов.

Импульсный регулятор напряжения быстро включается и выключается для изменения выходной мощности.Он требует управляющего генератора, а также заряжает компоненты накопителя.

В импульсном регуляторе с частотно-импульсной модуляцией, изменяющейся по частоте, постоянный рабочий цикл и спектр шума, налагаемый PRM, изменяются; отфильтровать этот шум труднее.

Импульсный стабилизатор с широтно-импульсной модуляцией, постоянной частотой, изменяющимся рабочим циклом, эффективен и легко отфильтровывает шум.
В импульсном стабилизаторе постоянный ток через индуктор никогда не падает до нуля.Это обеспечивает максимальную выходную мощность. Это дает лучшую производительность.

В импульсном стабилизаторе ток в прерывистом режиме через катушку индуктивности падает до нуля. Это дает лучшую производительность при низком выходном токе.

Топологии коммутации

Имеет два типа топологии: диэлектрическая изоляция и неизолированная.

Изолированный

Он основан на радиации и интенсивных средах. Опять же, изолированные преобразователи делятся на два типа, включая следующие.

  • Обратные преобразователи
  • Прямые преобразователи

В перечисленных выше изолированных преобразователях рассматривается тема импульсных источников питания.

Без изоляции

Он основан на небольших изменениях Vout / Vin. Примеры: повышающий регулятор напряжения (Boost) — увеличивает входное напряжение; Step Down (Buck) — снижает входное напряжение; Повышение / Понижение (повышение / понижение) Регулятор напряжения — понижает, повышает или инвертирует входное напряжение в зависимости от контроллера; Зарядный насос — обеспечивает многократный ввод без использования индуктора.

Опять же, неизолированные преобразователи подразделяются на разные типы, но наиболее значимыми являются

.
  • Понижающий преобразователь или понижающий регулятор напряжения
  • Повышающий преобразователь или повышающий регулятор напряжения
  • Понижающий или повышающий преобразователь

Преимущества топологий коммутации

Основными преимуществами импульсного источника питания являются эффективность, размер и вес. Это также более сложная конструкция, способная обеспечить более высокую энергоэффективность.Импульсный регулятор напряжения может обеспечивать выходной сигнал, который больше или меньше, или инвертирует входное напряжение.

Недостатки топологий коммутации

  • Повышенное пульсирующее напряжение на выходе
  • Более медленное переходное время восстановления
  • EMI производит очень шумный выход
  • Очень дорого

Повышающие импульсные преобразователи, также называемые повышающими импульсными регуляторами, обеспечивают более высокое выходное напряжение за счет увеличения входного напряжения.Выходное напряжение регулируется до тех пор, пока потребляемая мощность находится в пределах выходной мощности схемы. Для управления гирляндой светодиодов используется повышающий импульсный регулятор напряжения.

Повышающие регуляторы напряжения

Предположим, что цепь без потерь Pin = Pout (входная и выходная мощности одинаковы)

Тогда V на выходе I на выходе = V на выходе I на выходе ,

I из / I из = (1-D)

Из этого следует, что в этой схеме

  • Полномочия остались прежними
  • Напряжение увеличивается
  • Снижение тока
  • Эквивалент трансформатора постоянного тока
Понижающий регулятор напряжения

Понижает входное напряжение.

Понижающие регуляторы напряжения

Если входная мощность равна выходной мощности, то

P из = P из ; V на выходе I на выходе = V на выходе I на выходе ,

I выход / I дюйм = V дюйм / V выход = 1 / D

Понижающий преобразователь эквивалентен трансформатору постоянного тока, в котором коэффициент передачи находится в диапазоне 0-1.

Шаг вверх / вниз (Boost / Buck)

Его еще называют инвертором напряжения.Используя эту конфигурацию, можно повышать, понижать или инвертировать напряжение в соответствии с требованиями.

  • Выходное напряжение имеет полярность, противоположную входной.
  • Это достигается за счет прямого смещения диода с обратным смещением VL во время выключения, выработки тока и зарядки конденсатора для выработки напряжения во время выключения.
  • Используя этот тип импульсного регулятора, можно достичь КПД 90%.
Повышающие / Понижающие регуляторы напряжения

Регуляторы напряжения генератора

Генераторы переменного тока вырабатывают ток, необходимый для удовлетворения электрических потребностей автомобиля во время работы двигателя.Он также восполняет энергию, которая используется для запуска автомобиля. Генератор переменного тока может производить больше тока на более низких скоростях, чем генераторы постоянного тока, которые когда-то использовались в большинстве транспортных средств. Генератор состоит из двух частей

Регулятор напряжения генератора

Статор — это неподвижный элемент, который не движется. Он содержит набор электрических проводников, намотанных катушками на железный сердечник.
Ротор / Якорь — Это движущийся компонент, который создает вращающееся магнитное поле любым из следующих трех способов: (i) индукцией (ii) постоянными магнитами (iii) с помощью возбудителя.

Электронный регулятор напряжения

Простой регулятор напряжения может быть изготовлен из резистора, включенного последовательно с диодом (или последовательно соединенными диодами). Из-за логарифмической формы кривых V-I на диоде напряжение на диоде изменяется незначительно из-за изменений потребляемого тока или изменений на входе. Когда точный контроль напряжения и эффективность не важны, эта конструкция может работать нормально.

Электронный регулятор напряжения

Транзисторный регулятор напряжения

Электронные регуляторы напряжения имеют источник нестабильного опорного напряжения, который обеспечивается стабилитроном, который также известен как рабочий диод обратного напряжения пробоя.Он поддерживает постоянное выходное напряжение постоянного тока. Пульсации переменного напряжения заблокированы, но фильтр не может быть заблокирован. Регулятор напряжения также имеет дополнительную схему защиты от короткого замыкания, схему ограничения тока, защиту от перенапряжения и тепловое отключение.

Основные параметры регуляторов напряжения

  • Основные параметры, которые необходимо учитывать при работе регулятора напряжения, в основном включают в себя I / P-напряжение, O / P-напряжение, а также O / P-ток. Как правило, все эти параметры в основном используются для определения топологии типа VR, хорошо согласованной или нет с ИС пользователя.
  • Остальные параметры регулятора: частота коммутации, ток покоя; термическое сопротивление напряжения обратной связи может применяться в соответствии с требованием
  • Ток покоя имеет большое значение, если главное внимание уделяется эффективности в режимах ожидания или малой нагрузке.
  • Если частота коммутации рассматривается как параметр, использование частоты коммутации может привести к решениям небольшой системы. Кроме того, тепловое сопротивление может быть опасным для отвода тепла от устройства, а также для отвода тепла от системы.
  • Если контроллер имеет полевой МОП-транзистор, после этого все кондуктивные, а также динамические потери будут рассеиваться внутри корпуса и должны учитываться при измерении предельной температуры регулятора.
  • Самый важный параметр — это напряжение обратной связи, поскольку он определяет меньшее напряжение включения / выключения, которое может выдержать ИС. Это ограничивает меньшее напряжение o / p, а точность влияет на регулирование выходного напряжения.

Как правильно выбрать регулятор напряжения?

  • Ключевые параметры играют ключевую роль при выборе регулятора напряжения разработчиком, например Vin, Vout, Iout, системные приоритеты и т. Д.Некоторые дополнительные ключевые функции, такие как включение управления или индикация состояния питания.
  • Когда разработчик описал эти потребности, используйте таблицу параметрического поиска, чтобы найти лучшее устройство, отвечающее предпочтительным потребностям.
  • Для дизайнеров эта таблица очень ценна, потому что она предоставляет несколько функций, а также пакеты, доступные для удовлетворения необходимых параметров для требований дизайнера.
  • Устройства MPS доступны со своими техническими описаниями, в которых подробно описаны необходимые внешние части, как измерить их значения, чтобы получить стабильную, эффективную конструкцию с высокой производительностью.
  • Это техническое описание в основном помогает в измерении значений таких компонентов, как выходная емкость, сопротивление обратной связи, индуктивность выходного сигнала и т. Д.
  • Кроме того, вы можете использовать некоторые инструменты моделирования, такие как программное обеспечение MPSmart / DC / DC Designer и т. Д. MPS предоставляет различные регуляторы напряжения с компактными линейными, различными эффективными и переключаемыми типами, такие как семейство MP171x, семейство HF500-x, MPQ4572- AEC1, MP28310, MP20056 и MPQ2013-AEC1.

Ограничения / недостатки

Ограничения регуляторов напряжения включают следующее.

  • Одно из основных ограничений регулятора напряжения — они неэффективны из-за рассеивания большого тока в некоторых приложениях.
  • Падение напряжения на этой ИС аналогично падению напряжения на резисторе. Например, когда на входе регулятора напряжения 5 В, а на выходе получается 3 В, тогда падение напряжения между двумя клеммами составляет 2 В.
  • Эффективность регулятора может быть ограничена до 3 В или 5 В, что означает, что эти регуляторы применимы с меньшим количеством дифференциалов Vin / Vout.
  • В любом приложении очень важно учитывать ожидаемое рассеивание мощности для регулятора, потому что при высоких входных напряжениях рассеиваемая мощность будет высокой, что может привести к повреждению различных компонентов из-за перегрева.
  • Другое ограничение состоит в том, что они просто способны к понижающему преобразованию по сравнению с переключательными типами, поскольку эти регуляторы обеспечивают понижающее преобразование и преобразование.
  • Регуляторы, такие как импульсные, очень эффективны, однако у них есть некоторые недостатки, такие как экономическая эффективность по сравнению с регуляторами линейного типа, более сложные, большие по размеру и могут генерировать больше шума, если их внешние компоненты не выбраны осторожно.

Речь идет о различных типах регуляторов напряжения и принципах их работы. Мы считаем, что информация, представленная в этой статье, поможет вам лучше понять эту концепцию. Кроме того, по любым вопросам, касающимся этой статьи или любой помощи в реализации проектов в области электротехники и электроники, вы можете обратиться к нам, оставив комментарий в разделе комментариев ниже. Вот вам вопрос — где мы будем использовать регулятор напряжения генератора?

Принцип работы регуляторов напряжения

РЕГУЛЯТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ Принцип работы регуляторов напряжения

Автор / Редактор: Люк Джеймс / Johanna Erbacher

Стабилизатор напряжения — это схема, которая создает и поддерживает фиксированное выходное напряжение независимо от того, как изменяются входное напряжение и условия нагрузки, сохраняя источники питания в диапазоне, совместимом с другими компонентами.

Связанные компании

В этой статье вы узнаете больше о двух основных типах регуляторов напряжения: линейных и импульсных, каждый со своими подтипами.

Регулятор напряжения — это очень простое устройство с прямой связью, в котором используются контуры управления с отрицательной обратной связью. Когда требуется стабильное и надежное напряжение, рекомендуется использовать регулятор напряжения. Он используется для генерации фиксированного выходного напряжения, которое остается постоянным, несмотря на изменения как входного напряжения, так и условий нагрузки. Тем самым он защищает другие компоненты от повреждений, которые могут быть вызваны скачками напряжения.

Существует два основных типа регуляторов напряжения: линейный и переключающий , каждый со своими подтипами.Они используются во множестве приложений.

#expert

Линейные регуляторы напряжения

Линейные регуляторы напряжения бывают двух типов: серии и шунтирующие . Линейные регуляторы действуют как делители напряжения. Сопротивление регулятора напряжения изменяется с нагрузкой, в результате чего выходное напряжение остается постоянным.

В линейном стабилизаторе напряжения используется устройство с активным проходом, такое как MOSFET или BJT, которое управляется операционным усилителем с высоким коэффициентом усиления.Чтобы поддерживать постоянное выходное напряжение, линейные регуляторы регулируют сопротивление проходного устройства, сравнивая внутреннее напряжение с дискретизированным выходным напряжением, а затем сбрасывая ошибку до нуля.

Хотя линейные регуляторы напряжения имеют быстрое время отклика на изменения нагрузки или линии, низкие электромагнитные помехи, низкий уровень шума и низкую пульсацию выходного напряжения, они относительно неэффективны, занимают много места и требуют использования радиатор. Кроме того, напряжение выше входа не может быть увеличено.

Для работы линейным регуляторам напряжения требуется только входной и выходной конденсатор. Это делает их простыми, надежными и очень рентабельными для использования инженерами-конструкторами.

Линейные регуляторы часто используются в приложениях, которые чувствительны к стоимости и шуму, слаботочны или ограничены пространством. Примеры включают бытовую электронику и устройства Интернета вещей, которые не вмещают громоздкие упаковки.

Импульсные регуляторы напряжения

Импульсные регуляторы напряжения, напротив, обычно более сложны и требуют выбора значений внешних компонентов, настройки контуров управления и более тщательного проектирования и компоновки схем.

Импульсные регуляторы могут быть как понижающими, так и повышающими преобразователями или их комбинацией. Это делает их гораздо более универсальными, чем линейные регуляторы, и делает их полезными для более широкого круга приложений.

Импульсные регуляторы напряжения высокоэффективны, обладают лучшими тепловыми характеристиками и могут поддерживать более высокий ток. В зависимости от требований применения импульсные регуляторы могут достигать КПД до 95 процентов. Однако, в отличие от линейных регуляторов, импульсные регуляторы могут потребовать дополнительных внешних компонентов, таких как катушки индуктивности или резисторы обратной связи, что делает их более сложными с точки зрения конструкции и, как правило, более дорогими для интеграции.

Импульсные регуляторы часто используются в приложениях, где эффективность и производительность определяют конструкцию. Примеры включают промышленные, корпоративные и автомобильные приложения.

Ограничения регулятора напряжения

Одним из самых больших недостатков линейных регуляторов является то, что они могут быть неэффективными из-за больших уровней рассеиваемой мощности в определенных приложениях. Падение напряжения линейного регулятора сравнимо с падением напряжения на резисторе, что делает его более подходящим для приложений с более низкими дифференциалами VIN / VOUT.

При рассмотрении линейного регулятора важно, чтобы инженеры-проектировщики прогнозировали рассеиваемую мощность, чтобы избежать случаев перегрева и повреждения компонентов. Также важно помнить, что линейные регуляторы допускают только понижающее преобразование.

Хотя импульсные регуляторы очень эффективны, это делает их менее рентабельными, чем линейные регуляторы. Это потому, что они больше, сложнее и могут создавать больше шума, если используются неправильные внешние компоненты, что, в свою очередь, приводит к увеличению количества материалов.Шум является важным фактором для любого конкретного приложения, поскольку он может отрицательно повлиять на работу и производительность схемы.

(ID: 47260179)

Стабилизатор напряжения

: типы, работа и применение

Стабилизатор напряжения — это часть устройства электропитания, которая при любых условиях эксплуатации обеспечивает стабильную и непрерывную подачу напряжения. Во время изменения мощности и разницы нагрузок он контролирует напряжение. Помимо постоянного напряжения, он контролирует переменный ток. В этом блоге мы более подробно рассмотрим идею регулятора напряжения и его различные формы, а также подробно остановимся на общих микросхемах стабилизаторов напряжения и их распространенных реализациях!

Каталог

Ⅰ Что такое регулятор напряжения?

Блок питания электронного устройства преобразует входную мощность в желаемую форму (AC-DC или DC-AC) и желаемые характеристики напряжения / тока.Стабилизатор напряжения является частью блока питания, который при любых условиях эксплуатации обеспечивает стабильную и непрерывную подачу напряжения. Во время изменения мощности и разницы нагрузок он контролирует напряжение. Помимо постоянного напряжения, он контролирует переменный ток.

Обычно регулятор напряжения принимает более высокое входное напряжение и выдает более низкое выходное напряжение, которое является более стабильным. Их вторичное использование также заключается в защите схемы от потенциально опасных скачков напряжения.

Оба электрических прибора, т.е.е. напряжение и ток предназначены для работы при фиксированных номинальных мощностях. Хотя потребление тока является динамическим и зависит от нагрузки устройства, для правильной работы устройства напряжение питания устанавливается и предпочтительно постоянное. Задача регулятора напряжения — поддерживать оптимальное напряжение, необходимое для системы. У них обоих есть регуляторы напряжения для вашего ноутбука, сетевой адаптер и кофеварка.

Ⅱ Принцип работы регуляторов напряжения

Регулятор напряжения — это схема, которая, независимо от изменений входного напряжения или условий нагрузки, создает и поддерживает заданное выходное напряжение.

Аккумулятор в вашем автомобиле, который питается от генератора, розетка в вашем доме, которая обеспечивает всю необходимую вам энергию, мобильный телефон, который, вероятно, есть у вас под рукой каждую минуту дня, — все это требует определенного напряжения для работать. Колеблющиеся выходы, скачкообразные от +2 В, приведут к тому, что ваши зарядные устройства будут работать неэффективно и, вероятно, даже повредить их. Колебания напряжения могут происходить по ряду причин: состояние электросети, выключение и включение других приборов, время суток, влияние окружающей среды и т. Д.Присоединяйтесь к регулятору напряжения из-за необходимости стабильного, непрерывного напряжения.

Регуляторы напряжения (VR) регулируют напряжения в диапазоне, который согласуется с другими электрическими элементами источника питания. В то время как регуляторы напряжения обычно используются для преобразования постоянного / постоянного тока, некоторые из них могут также преобразовывать переменный / переменный или переменный / постоянный ток. Стабилизаторы постоянного / постоянного напряжения будут предметом данного отчета.

Ⅲ Типы регуляторов напряжения

Регуляторы напряжения, используемые в электронных низковольтных системах, обычно представляют собой интегральные схемы.Центры распределения электроэнергии используют более современные и более широкие с точки зрения механики регуляторы напряжения, которые поставляют электроэнергию переменного тока бытовым и промышленным потребителям, чтобы поддерживать номинальное напряжение 110 В (американские бытовые стандарты) независимо от потребностей потребления в регионе.

Регуляторы напряжения могут использоваться в интегральных схемах, электромеханических системах или твердотельных автоматических регуляторах, в зависимости от физической конфигурации. Линейные и импульсные регуляторы являются наиболее общей классификацией активных регуляторов напряжения (использующих компоненты усилителя, такие как транзисторы или операционные усилители).

Простые системы на основе транзисторов, которые обычно выпускаются в виде ИС, представляют собой линейные регуляторы. Для регулирования выходного напряжения относительно опорного напряжения в их внутренней схеме используются дифференциальные усилители. Заданный выход или регулируемое управление могут применяться линейными регуляторами напряжения. В настоящее время им требуется входной ток, равный выходному току.

Импульсные регуляторы переключают серию высокочастотного оборудования ВКЛ / ВЫКЛ, изменяя рабочий цикл напряжения, выдаваемого на выходе.Понижающий, повышающий и понижающий-повышающий — их традиционные топологии. Во время понижения напряжения понижающие преобразователи более эффективны, а также могут увеличивать выходной ток. Повышающие преобразователи повышают выходное напряжение до уровня, превышающего входное, например, TPS6125 от Texas Instruments (TI).

Интегральные схемы линейного регулятора напряжения

Для выхода положительного и отрицательного напряжения наиболее распространенными ИС линейного стабилизированного постоянного напряжения, используемыми в электронных схемах, являются серии 78XX и 79XX.XX обозначает выходное напряжение от 2,5 В до 35 В, которое может выдерживать ток до 2 А. Они доступны в упаковке для поверхностного монтажа, ТО-3 и ТО-220. У них есть три контакта для подключения, вход, типичный GND и контакт для выхода. Часто в продаже имеются регуляторы напряжения.

LM7805

STMicroelectronics LM7805 обеспечивает выходное напряжение +5 В и клемму GND, а TI LM7912 обеспечивает выходное напряжение -12 В. Что касается клеммы GND, отрицательные напряжения являются лишь относительным сравнением.

Линейные регуляторы напряжения с очень низким уровнем электромагнитных помех и быстрой реакцией на колебания напряжения представляют собой недорогие и простые в использовании ИС. Хотя они полезны для базовых приложений, их использование имеет ряд недостатков.

Схема семейства микросхем LM317

Постоянное и номинальное выходное напряжение может быть выдано микросхемами 78XX и 79XX, только если входное напряжение не менее 2,5 В или выше выходного напряжения. Во-первых, если он питается от литий-ионной батареи 9 В, вы не можете получить выход 9 В от микросхемы LM7809.

Падение напряжения происходит из-за того, что эти ИС эффективно работают как псевдорезисторы и, как тепло, высвобождают дополнительную входную мощность батареи. Это неэффективно, и при использовании радиаторов или вентиляторов необходимо отводить тепло. Чтобы поддерживать надежные уровни температуры, высоковольтные сильноточные ИС требуют больших радиаторов или постоянного использования вентилятора. Высокие входные напряжения имеют очень низкую производительность — 20% для низких выходов, таких как вход 24 В на LM7805.

LM317 — это линейный регулируемый регулятор напряжения постоянного тока, который позволяет изменять выходное напряжение с помощью резисторов на основе концепции внешнего делителя напряжения R1 / R2.Он прост в использовании и, как показано, требует двух резисторов. В диапазоне положительного напряжения от 1,25 В до 37 В он может обеспечивать ток до 1,5 А. Другие версии семейства LM317 IC, LM317L и LM317M, обеспечивают ток 100 мА и 500 мА соответственно.

Ⅳ Основные параметры регулятора напряжения IC

Входное напряжение, выходное напряжение и выходной ток — это некоторые из важных параметров, которые следует помнить при использовании регулятора напряжения. Чтобы решить, какая топология VR соответствует ИС потребителя, используются эти параметры.

В зависимости от приложения могут быть важны другие параметры, включая ток покоя, частоту переключения, тепловое сопротивление и напряжение обратной связи.

Ток покоя имеет решающее значение, когда выход является приоритетным в режимах малой нагрузки или в режиме ожидания. Максимальное увеличение частоты коммутации помогает решениям с меньшими размерами устройств, поскольку частота коммутации рассматривается как параметр.

Кроме того, тепловое сопротивление важно для отвода тепла от устройства и его рассеивания по системе.Если в контроллере используется внутренний полевой МОП-транзистор, все потери (проводящие и динамические) рассеиваются в корпусе и должны приниматься во внимание при определении оптимальной температуры ИС.

Еще одним важным параметром для анализа является напряжение обратной связи, поскольку оно определяет минимальное выходное напряжение, которое может выдержать регулятор напряжения. Нормально смотреть на параметры сравнения напряжений. Это ограничивает более низкое выходное напряжение, специфика которого влияет на точность управления выходным напряжением.

Ⅴ Применение регуляторов напряжения

Для датчиков питания, операционных усилителей и других электронных модулей, требующих обоих напряжений, регуляторы положительного и отрицательного напряжения могут использоваться вместе.

Используя выход LM7805 на выводе 5 В, можно управлять всеми популярными производственными платами микроконтроллеров, такими как платы Arduino и Raspberry Pi. Платы Arduino также имеют встроенный стабилизатор напряжения с малым падением напряжения для регулирования мощности, поступающей от цилиндрического разъема или Vin, например, NCP1117S от On Semiconductor.

Одним из важнейших элементов электрической схемы являются регуляторы напряжения. Они несут ответственность за его безопасную и надежную работу. Стабилизаторы сверхвысокого напряжения используют сильноточные электрические цепи в промышленных средах на тяжелом оборудовании с высокой номинальной мощностью.

Ⅵ Ограничения регуляторов напряжения

Одним из основных недостатков линейных регуляторов является то, что они могут быть ненадежными, поскольку в некоторых случаях использования они рассеивают большое количество электроэнергии.Падение напряжения линейного регулятора равно падению напряжения на резисторе. Например, между клеммами есть падение 2 В при входном напряжении 5 В и выходном напряжении 3 В, а производительность ограничена 3 В / 5 В (60 процентов). Это означает, что для приложений с более низкими дифференциалами VIN / VOUT лучше подходят линейные регуляторы.

Поскольку использование более высоких входных напряжений приводит к значительному рассеиванию мощности, которое может привести к перегреву и разрушению устройств, важно помнить приблизительное рассеивание мощности линейного регулятора в рабочем состоянии.

По сравнению с импульсными регуляторами, которые часто обеспечивают повышающее (повышающее) и понижающее / повышающее преобразование, другим недостатком линейных регуляторов напряжения является то, что они способны только на понижающее (понижающее) преобразование.

Импульсные регуляторы очень эффективны, но некоторые ограничения включают то, что они, как правило, менее рентабельны, чем линейные регуляторы, больше по размеру, более сложны и, если их внешние компоненты не выбраны должным образом, они могут производить больше шума. Для конкретного приложения шум может быть очень критичным, поскольку шум может влиять на работу и эффективность схемы, а также на характеристики электромагнитных помех.Регулятор напряжения

: принцип работы и электрическая схема | Регулятор напряжения в источнике питания

Выходное напряжение источника питания обычно уменьшается при приложении нагрузки. Это снижение нехорошо, и его необходимо свести к минимуму. Величина этого уменьшения измеряется по сравнению с напряжением холостого хода.

Снижение напряжения под нагрузкой по сравнению с напряжением источника питания без нагрузки называется процентом регулирования напряжения .

Это один из факторов, используемых для определения качества источника питания.Выражается математически:

\ [Percentage \ text {} Voltage \ text {} Regulation = \ frac {{{E} _ {nl}} — {{E} _ {fl}}} {{{E} _ {fl }}} \ times 100 \]

Где E nl равно напряжению без нагрузки, а E fl равно напряжению при полной нагрузке.

Пример регулирования напряжения 1

Источник питания имеет напряжение холостого хода 30 вольт. Это напряжение падает до 25 вольт при приложении нагрузки. Каков его процент регулирования?

\ [Процент \ text {} Напряжение \ text {} Регулировка = \ frac {{{E} _ {nl}} — {{E} _ {fl}}} {{{E} _ {fl}}} \ times 100 \]

\ [Процент \ text {} Напряжение \ text {} Регулировка = \ frac {30V-25V} {25V} \ times 100 = 20% \]

Нагрузочный резистор

Для завершения В базовой схеме источника питания нагрузочный резистор подключен к источнику питания, Рисунок 1 .Этот резистор служит трем важным целям .

Рисунок 1. Полная цепь питания с нагрузочным резистором.

Первый , нагрузочный резистор служит отводом . Выпускной клапан позволяет заряженным конденсаторам стекать. Во время работы источника питания пиковые напряжения сохраняются в конденсаторах секций фильтра. Эти конденсаторы остаются заряженными после выключения оборудования. Эти конденсаторы могут быть опасными при случайном прикосновении техника.

Нагрузочный резистор позволяет этим конденсаторам разряжаться, когда они не используются. Мудрый техник всегда принимает дополнительные меры предосторожности и замыкает конденсаторы на землю с помощью изолированной отвертки.

Во-вторых, нагрузочный резистор улучшает регулирование. Нагрузочный резистор действует как предварительная нагрузка на источник питания. Это вызывает падение напряжения. Когда оборудование подключено к источнику питания, добавляемое падение довольно мало, и регулирование улучшается.

Пример регулирования напряжения 2

Предположим, что напряжение на клеммах источника питания составляет 30 вольт без нагрузочного резистора.К нему не подключено никакое оборудование. При подключении и включении оборудования напряжение падает до 25 вольт. Регулирование составляет 20 процентов. (См. Предыдущий пример в разделе «Регулировка напряжения».)

Если резистор, подключенный к источнику питания, дает начальное падение до 26 вольт, то выходное напряжение считается 26 вольт. Если оборудование, которое теперь подключено к источнику питания, вызывает падение напряжения до 25 вольт, то регулирование источника питания будет следующим:

\ [Percentage \ text {} Voltage \ text {} Regulation = \ frac {{{E} _ {nl }} — {{E} _ {fl}}} {{{E} _ {fl}}} \ times 100 \]

\ [Percentage \ text {} Voltage \ text {} Regulation = \ frac {26V- 25V} {25V} \ times 100 = 4% \]

Полезное напряжение источника изменилось всего на четыре процента.

Еще одним преимуществом предварительной нагрузки питания является усиление фильтрующего действия дросселя. Резистор позволяет току постоянно течь в источнике питания. Дроссель имеет лучшую фильтрующую способность в этом текущем состоянии, чем когда ток изменяется от низкого значения до нуля.

В-третьих, нагрузочный резистор действует как делитель напряжения. Нагрузочный резистор позволяет получить несколько напряжений от источника питания.

Замена резистора с одной нагрузкой на отдельные последовательно включенные резисторы дает несколько фиксированных напряжений постоянного тока, Рисунок 2 .Резистор скользящего ответвления также можно использовать для регулировки напряжения.

Рисунок 2. Делитель напряжения на выходе источника питания.

Эта схема называется делителем напряжения. Он использует закон Ом (падение напряжения на резисторе равно току, умноженному на сопротивление, или E = I × R). На рисунке 2, и, следовательно, изменяют напряжение на этом отводе.

Пример делителя напряжения

В части A рисунка 3 делитель напряжения состоит из трех резисторов сопротивлением 5 кОм.Подача 30 вольт делится на 10, 20 и 30 вольт на клеммах C, B и A соответственно. В части B к клемме C подключена нагрузка в пять кОм, как показано. Он параллелен с R 3 , и сопротивление становится:

\ [{{R} _ {T}} = \ frac {{{R} _ {3}} \ times {{R} _ {L}}} {{{R} _ {3}} + {{R} _ {L}}} = \ frac {5000 \ Omega \ times 5000 \ Omega} {5000 \ Omega +5000 \ Omega} = 2500 \]

Рисунок 3. Диаграммы показывают изменение сопротивления в делителе напряжения при подключении нагрузки.

Общее сопротивление источника питания с подключенным RL составляет 5000 Ом + 5000 Ом + 2500 Ом = 12 500 Ом. Теперь можно рассчитать ток через делитель.

\ [I = \ frac {{{E} _ {source}}} {R} = \ frac {30V} {12,500 \ Omega} = 0.0024A = 2.4mA \]

Используя общий ток, мы можем рассчитать отдельные падения напряжения. Напряжение в точке C:

$ {{E} _ {C}} = I \ times R = 0,0024A \ times 2500 \ Omega = 6V $

Напряжение в точке B составляет 18 вольт. Если бы к точке B была подключена другая нагрузка, это привело бы к дальнейшему изменению деления напряжения.

Схема цепи регулятора напряжения

Необходим некоторый метод для обеспечения постоянного выходного напряжения на источнике питания при переменных условиях нагрузки. Этот метод учитывает тот факт, что падение напряжения на резисторе равно произведению тока на сопротивление. Этот метод представляет собой схему, называемую регулятором напряжения . Это показано на рисунках 4 и 5. Полный вход фильтра источника питания подается на клеммы A и B.Регулируемый выход проходит через точки C и B.

Стабилизатор напряжения, показанный на рисунке 4, часто называют трехконтактным стабилизатором напряжения . Обычные выходные регулируемые напряжения могут составлять 5, 6, 8, 12, 15, 18, 24 В и т. Д. (Производители также могут иметь различные номинальные значения тока).

Рис.

Рисунок 5. Схема и схемы подключения регуляторов напряжения.(National Semiconductor Corp.)

Регуляторы напряжения

выпускаются в нескольких распространенных конструкциях транзисторных корпусов (TO-3, TO-39, TO-202, TO-220 и т. Д.). Эти твердотельные регуляторы в основном защищены от взрыва. Они требуют использования радиатора для отвода избыточного тепла от устройства.

Внутренние схемы, используемые в этих регуляторах напряжения, довольно сложны. У них есть несколько транзисторов, диодов, стабилитронов , и резисторов, встроенных в один небольшой корпус. На рис. 5 показаны схемы двух регуляторов напряжения и конструкции их корпусов.

Пример использования регулятора напряжения можно увидеть в автомобиле. Регулятор напряжения автомобиля контролирует уровень напряжения от генератора.

Что такое регулятор напряжения? Определение, типы и работа регулятора напряжения

Определение : регулятор напряжения — это устройство, которое поддерживает постоянное выходное напряжение постоянного тока независимо от изменений входного напряжения или условий нагрузки. Пульсирующее напряжение переменного тока , которое не удаляется фильтрами, также отклоняется регуляторами напряжения .

Комбинации элементов, присутствующие в конструкции регулятора напряжения, обеспечивают постоянное выходное напряжение при переменном входном питании.

Всякий раз, когда необходимо иметь стабильное и надежное выходное напряжение , тогда наиболее предпочтительными схемами являются регуляторы напряжения.

Регуляторы напряжения также отображают защитные функции , такие как защита от перенапряжения, защита от короткого замыкания, тепловое отключение, ограничение тока и т. Д. Это может быть линейный регулятор или импульсный регулятор, но самый простой и доступный тип регулятора напряжения — линейный.

Рассмотрим принципиальную схему стабилизатора напряжения на стабилитроне-

.

Стабилитрон используется в качестве стабилизатора напряжения , который обеспечивает постоянное напряжение от источника, напряжение которого существенно меняется.

Как видно из рисунка выше, резистор размещен в начале цепи. Чтобы ограничить обратный ток через диод до более безопасного резистора, в схеме используется R s .

Напряжение источника V s и резистор R s выбраны так, чтобы диод работал в области пробоя. Напряжение на R L известно как напряжение стабилитрона V z , а ток диода известен как I z .

Устойчивое напряжение поддерживается на нагрузке R L , поскольку колебания выходного напряжения поглощаются резистором R s . Входное напряжение, изменения которого необходимо регулировать, включает стабилитрон в обратном состоянии.

Диод не проводит ток, если напряжение на R L не меньше напряжения пробоя стабилитрона V z , а R s и R L составляют делитель потенциала на V s .

При увеличении напряжения питания V s падение напряжения на R L будет больше по сравнению с напряжением пробоя стабилитрона. Таким образом, заставляя стабилитрон проводить в области его пробоя.

Ток стабилитрона I z ограничен резистором серии R s от превышения максимального номинального значения I zmax .

Ток через R S подается от источника. Ток разделяется на Iz и I L на стыке-

Напряжение на стабилитроне V z остается постоянным до тех пор, пока он не работает в области пробоя, поскольку ток стабилитрона I D может значительно изменяться.

Если здесь входное напряжение увеличивается, ток через диод и нагрузку увеличивается. По мере того, как сопротивление на диоде уменьшается, через диод будет протекать больший ток.

В результате падение напряжения на R s будет больше, поэтому напряжение на выходе будет иметь значение, близкое к входному или питающему напряжению.

Следовательно, мы можем сказать, что стабилитрон поддерживает равномерное напряжение на нагрузке, если только напряжение питания не превышает напряжение стабилитрона .

Дискретный транзисторный регулятор напряжения

Если говорить о транзисторных регуляторах напряжения, то в основном это 2 типа —

.

Используя любой из вышеупомянутых типов, мы можем получить постоянное выходное напряжение постоянного тока заданного значения.Это значение не зависит от изменения напряжения питания или нагрузки на выходе.

Давайте теперь подробно обсудим каждый тип —

Стабилизатор напряжения серии

На рисунке ниже показана блок-схема последовательного регулятора напряжения

.

Здесь величина входа, на который поступает выходное напряжение, регулируется последовательными элементами управления. Схема, которая измеряет выходное напряжение, обеспечивает обратную связь, которая сравнивается с опорным напряжением.

В случае, если напряжение на выходе увеличивается , компаратор отправляет управляющий сигнал на элемент управления, чтобы уменьшить величину выхода .Точно так же, если выходное напряжение уменьшается, компаратор отправляет управляющий сигнал, так что величина выходного сигнала может быть увеличена до желаемого уровня.

Работа стабилизатора напряжения последовательного транзистора

Он также известен как регулятор напряжения с эмиттерным повторителем . На схеме ниже показан простой последовательный стабилизатор напряжения, который сформирован с использованием NPN-транзистора и стабилитрона.

В приведенной выше схеме выводы коллектора и эмиттера транзистора включены последовательно с нагрузкой, поэтому его называют последовательным стабилизатором.Транзистор Q известен как проходной транзистор серии .

Когда на входную клемму подается питание постоянного тока, на нагрузочном резисторе R L появляется регулируемое выходное напряжение. Транзистор, используемый в схеме, служит переменным сопротивлением, а стабилитрон подает опорное напряжение.

Его работа основана на том принципе, что на входе транзистора возникают большие колебания, поэтому выходное напряжение имеет тенденцию быть постоянным.

Здесь V out = V z — V BE

Базовое напряжение остается почти постоянным, значение которого примерно равно напряжению на стабилитроне V z .

Двигаясь дальше, рассмотрим случай, когда выходное напряжение увеличивается из-за увеличения напряжения питания. Это увеличение V из приведет к уменьшению V BE , поскольку V z зафиксирован на определенном уровне.

Это уменьшение V BE автоматически снижает проводимость. Из-за этого увеличивается сопротивление коллектор-эмиттер R CE , что приводит к увеличению V CE , что в конечном итоге снижает выходное напряжение.

А теперь как насчет влияния изменения нагрузки на выходное напряжение.

Предположим, что значение нагрузочного резистора R L уменьшается, что приводит к увеличению тока через него. В таком состоянии V out начинает уменьшаться, в результате чего V BE увеличивается. В конечном итоге уровень проводимости транзистора увеличивается, что снижает R CE .

Это уменьшение сопротивления немного увеличивает ток, что компенсирует уменьшение R L .

Таким образом, выходное напряжение остается постоянным, поскольку оно равно I L R L .

Ограничения

  1. При комнатной температуре поддержание абсолютно постоянного выходного напряжения затруднено, поскольку повышение температуры в помещении автоматически вызывает уменьшение V BE и V Z.
  2. Хорошее регулирование не достигается при большом токе.

Шунтирующий регулятор напряжения

Блок-схема шунтирующего регулятора напряжения представлена ​​ниже —

В этом типе регулятора напряжения, чтобы обеспечить адекватное регулирование , ток отводится от нагрузки .Для поддержания постоянного тока с помощью элемента управления часть тока отводится от нагрузки.

Предположим, что при изменении нагрузки происходит изменение выходного напряжения. Таким образом, сигнал обратной связи отправляется в схему компаратора, которая обеспечивает управляющий сигнал для изменения величины тока, шунтируемого от нагрузки.

Работа транзисторного шунтирующего стабилизатора напряжения

Взглянем на электрическую схему шунтирующего стабилизатора напряжения —

Здесь R SE подключен последовательно к источнику питания, а транзистор подключен к выходу.Напряжение питания снижается из-за падения на R SE , это снижение напряжения зависит от тока, подаваемого на R L .

V из = V z + V BE

V выход = V дюйм — IR SE

Предположим, что входное напряжение увеличивается, вызывая повышение V из и V BE , что приводит к увеличению I B и I C .Таким образом, с этим увеличением напряжения питания увеличивается ток питания I, что создает большее падение напряжения на R SE , тем самым уменьшая выходное напряжение. Таким образом, выходное напряжение остается почти постоянным.

Ограничения

  1. Это заставляет большую часть тока течь через транзистор, а не загружать.
  2. Защита от перенапряжения иногда является проблемой в цепях такого типа.

Приложения

Они используются в компьютерных источниках питания , где они регулируют постоянное напряжение.В системе распределения энергии регуляторы напряжения используются вдоль распределительных линий, чтобы обеспечить постоянное напряжение потребителям.

Принцип работы автоматического регулятора напряжения | by Starlight Generator

Регулятор напряжения лежит в основе устройств, часто называемых стабилизаторами мощности. Типичный стабилизатор напряжения — это автоматический стабилизатор напряжения в сочетании с одной или несколькими другими функциями качества электроэнергии, такими как:

1) Подавление перенапряжения

2) Защита от короткого замыкания (автоматический выключатель)

3) Снижение шума в линии

4) Баланс междуфазного напряжения

5) Фильтрация гармоник и т. Д.

Стабилизаторы мощности обычно используются в системах с низким напряжением (<600 В) и мощностью менее 2000 кВА.

В общем, автоматический регулятор напряжения переменного тока (АРН) — это устройство, предназначенное для автоматического регулирования напряжения, то есть для того, чтобы принимать колеблющийся уровень напряжения и превращать его в постоянный уровень напряжения.

Принцип работы АРН

Регулятор напряжения — это регулирующее устройство, которое регулирует выходное напряжение генератора в заданном диапазоне.Его функция состоит в том, чтобы автоматически контролировать напряжение генератора и поддерживать его постоянным при изменении скорости вращения генератора, чтобы предотвратить слишком высокое напряжение генератора, чтобы сжечь электрооборудование и вызвать перезарядку аккумулятора. В то же время он также предотвращает слишком низкое напряжение генератора, которое может привести к неисправности электрооборудования и недостаточному заряду аккумулятора.

Поскольку передаточное отношение генератора к двигателю фиксировано, частота вращения генератора будет изменяться с изменением частоты вращения двигателя.Электропитание генератора к электрическому оборудованию и зарядка аккумулятора требуют, чтобы его напряжение было стабильным, поэтому необходимо регулировать выходное напряжение генератора, если напряжение в основном поддерживается на определенном уровне.

Регулятор синхронного генератора, который поддерживает напряжение синхронного генератора на заданном уровне или изменяет напряжение на клеммах, как планировалось.

При изменении напряжения на клеммах и реактивной мощности синхронного двигателя выходной ток возбудителя автоматически регулируется в соответствии с соответствующим сигналом обратной связи для достижения цели автоматического регулирования напряжения на клеммах или реактивной мощности синхронного двигателя.

По принципу работы регулятор напряжения генератора делится на:

1. Регулятор напряжения контактного типа

Регулятор напряжения контактного типа применялся ранее, частота колебаний контакта регулятора мала, есть механическая инерция и электромагнитная инерция, точность регулирования напряжения низкая, контакт легко искры, большие радиопомехи, низкая надежность, короткий срок службы теперь устранены.

2.Транзисторный регулятор

С развитием полупроводниковой технологии был принят транзисторный регулятор. Преимущества — высокая частота переключения триода, отсутствие искр, высокая точность настройки, малый вес, небольшой объем, длительный срок службы, высокая надежность, небольшие радиопомехи и т. Д. Сейчас он широко используется в автомобилях среднего и низкого класса.

3. Ic-регулятор (стабилизатор интегральной схемы)

В дополнение к преимуществам транзисторного регулятора, стабилизатор интегральной схемы имеет сверхмалые размеры и устанавливается внутри генератора (также известного как встроенный в регуляторе), что уменьшает внешнюю проводку и улучшает охлаждающий эффект.Сейчас он широко используется в автомобилях Santana, Audi и других моделях.

4. Стабилизатор с компьютерным управлением

После того, как детектор электрической нагрузки измеряет полную нагрузку системы, сигнал посылается на компьютер генератора, затем регулятор напряжения генератора управляется компьютером двигателя, и цепь магнитного поля включается и выключается своевременно, тем самым надежно обеспечивая нормальную работу электрической системы, аккумулятор полностью заряжен и может снизить нагрузку на двигатель и улучшить экономию топлива.Такие регуляторы используются на автомобильных генераторах, таких как Shanghai Buick и Guangzhou Honda.

Определение и работа регулятора напряжения

Ⅰ Введение

Большинству интегрированных ИС требуется постоянное напряжение, с которым они могут работать. У них есть собственное рабочее напряжение, будь то простой логический вентиль или сложный микропроцессор. 3,3 В, 5 В и 12 В являются наиболее распространенными рабочими напряжениями.Хотя у нас есть батареи и адаптеры постоянного тока, которые могут служить источником напряжения, поскольку напряжение от них не контролируется, большую часть времени они не могут быть напрямую связаны с нашей схемой.

Скажем, у нас есть, например, батарея на 9 В, но нам нужно активировать реле на 5 В, которое, очевидно, работает на 5 В. Что мы здесь делаем?

Каталог

Ⅱ Определение и использование регулятора напряжения

Вы помните школьные годы, когда нам сказали, что напряжение падает на резисторах.Разве не было бы простым решением использовать только резисторы в соответствии с законом Ома для понижения напряжения? Но затем, в зависимости от протекающего через них тока, резисторы уменьшают напряжение. В тот момент, когда ваша деталь начинает потреблять меньше тока, она выстреливает и разрушает напряжение.

Вам нужно что-то получше; напряжение хоть немного, не зависит от тока нагрузки. Делитель напряжения — это следующий самый простой ремонт, который приходит вам в голову. Это включает в себя два резистора, но они также могут работать, если их можно втиснуть.Еще одна неприятная проблема — в тот момент, когда ваша часть начинает потреблять такой большой ток, делитель проседает на выходе — верхний резистор не успевает за потребляемым током. Теперь вы действительно начинаете жалеть, что слышали об этом в школе. Уменьшая номиналы резисторов, вы можете решить эту проблему, но это заставит два резистора потреблять слишком большой ток, что может разрушить ваш текущий бюджет и стать слишком горячим с непосредственным риском отказа.

Что еще можно было сделать? Усиливающий! Вам, конечно, пришлось потратить часы лекций на это.Почему бы не добавить в качестве повторителя напряжения NPN-транзистор? Смещение делителя напряжения можно было подключить к фундаменту, вход шины 12 В к коллектору, а выход к эмиттерной части, и бинго, вы решили проблему.

Ремонт, конечно же, работает, но оставляет у вас неприятное ощущение — вы использовали три детали и при проверке обнаруживаете, что ошибки идеально повторяются на производительности в шине питания 12 В. Это, конечно, усилитель, и у него нет интеллекта, чтобы компенсировать себя.Вы можете заменить нижний резистор делителя напряжения на стабилитрон, но ток, необходимый для правильного смещения стабилитрона (против таких вещей, как температурные коэффициенты и дрейф), почти равен потреблению вашей части, что бессмысленно.

Нет ли более простого способа для этого? Разве нет волшебного черного ящика, содержащего все необходимое для эффективного снижения напряжения? Подобные циклы стресса (включая меня) повлияли на миллионы EEE по всему миру.Конечно, не все проблемы связаны с падением напряжения, но лаборатории EEE популярны повсюду в подобных ситуациях!

Но вам повезло — есть именно та деталь, которая вам нужна. Фактически, скромный регулятор напряжения — одна из первых коммерческих реализаций технологии IC (не считая операционных усилителей).

Если вы когда-нибудь взглянете на таблицу регуляторов напряжения, вы будете поражены схемой, с которой они были упакованы, чтобы понижать напряжение и поддерживать его в чистоте — хороший стабильный регулятор напряжения, усилители обратной связи и компенсации, а также полуправильный уровень мощности.Конечно, если мы смогли втиснуть столько технологий в наши собственные телефоны, почему бы не сделать хороший комплект TO-92 с некоторым контролем напряжения?

Некоторые из них потребляют не более нескольких наноампер, что составляет тысячную миллионную часть ампер! Они становятся сильнее с каждым днем. Более того, некоторые из них имеют защиту от короткого замыкания и перегрева, что делает их надежными.

Ⅲ Более пристальный взгляд на регуляторы напряжения

Основная роль регулятора напряжения, как мы видели в разделе выше, состоит в том, чтобы понижать большее напряжение до меньшего и поддерживать его стабильным, поскольку регулируемое напряжение используется для силовая (чувствительная) электроника.

Как упоминалось выше, регулятор напряжения — это, по сути, усиленный эмиттерный повторитель — транзистор, связанный со стабильным опорным сигналом, который выдает постоянное напряжение, понижая остальное.

Они также имеют встроенный усилитель ошибки, который измеряет выходное напряжение (снова через делитель), сравнивает его с опорным напряжением, вычисляет разницу и соответственно управляет выходным транзистором. Это далеко не делитель напряжения, который точно воспроизводит входной сигнал, но с меньшей величиной.Вы же не хотите, чтобы ваша шина постоянного напряжения перекрывалась рябью переменного тока.

Транзистор с высоким коэффициентом усиления идеален, потому что управлять силовыми транзисторами очень сложно, с жалким коэффициентом усиления в двузначном диапазоне. Эта проблема была решена с помощью транзисторов Дарлингтона, а в последнее время и полевых МОП-транзисторов. Поскольку эти типы требуют меньше энергии для привода, общее потребление тока снижается. Это уравновешивается тем фактом, что внутренний источник опорного напряжения часто поглощает очень небольшой ток.

Ток, потребляемый регулятором для управления всей этой внутренней схемой, называется током покоя, когда выход не нагружен. Чем ниже ток тишины, тем сильнее.

Есть три транзистора на уровне выходной мощности, два из них в конфигурации Дарлингтона, а другой в качестве блока ограничения тока, как эти регуляторы сконструированы. Последовательные переходы CE в сумме дают падение напряжения на регуляторе около 2 В.

Это напряжение известно как падение напряжения, напряжение, при котором регулятор перестает управлять.

При падении напряжения около 0,4 В можно найти устройства, называемые LDO-стабилизаторами или стабилизаторами с малым падением напряжения, поскольку они используют переключатель MOSFET.

Ⅳ Три регулятора клемм

Достаточно сказать, теперь о фактическом количестве штук.

Серия 78XX — самая распространенная серия регуляторов напряжения. Например, 7805 — это стабилизатор на 5 В, а 7812 — на 12 В.Две цифры после 78 отражают выходное напряжение регулятора. Широкий диапазон от 3,3 В до 24 В охватывает выходные напряжения, доступные с фиксированными регуляторами, с приятными значениями, такими как 5 В, 6 В, 9 В, 15 В и 18 В.

Для большинства целей эта серия регуляторов является выдающейся, они могут выдерживать почти 30 В на входе и до 1 А на выходе в зависимости от комплекта. Подключите входной контакт к входному напряжению, а выходной контакт — к устройству, для которого требуется более низкое напряжение, и, конечно же, контакт заземления к земле.Они исключительно просты в использовании.

Поскольку усилители обратной связи «подавляют» входную пульсацию и шум, гарантируя, что они не переходят на выход, разделительные конденсаторы здесь не обязательны. Однако, если ваше устройство потребляет более нескольких десятков миллиампер, рекомендуется не менее 4,7 мкФ на входе и выходе, предпочтительно из керамики.

Используя эти регуляторы, люди делают простейшие зарядные устройства для телефонов. Просто добавьте батарею 9 В ко входу и подходящий USB-разъем к выходу, и у вас есть аварийное зарядное устройство для телефона.Благодаря встроенной в микросхему термобезопасности эта конструкция очень прочная.

Положительным моментом в этих типах регуляторов напряжения является то, что распиновка практически взаимозаменяема, что позволяет заменять их вставными модулями. Большинство «транзисторных» корпусов на печатных платах в настоящее время представляют собой регуляторы напряжения, которые можно использовать, потому что их очень легко использовать для других проектов.

Ⅴ Регуляторы напряжения: увеличивают выходной ток

Ток производительности, который сильно ограничен пакетом и способом установки пакета, является одним из ограничений, которое легко преодолевается служебной программой.

У этих регуляторов есть сильноточные версии, но их сложно идентифицировать.

Переключающие преобразователи

DC-DC — единственные машины, способные выдавать большие токи, но показатели шума при работе ужасны.

Можно создать собственный сильноточный линейный стабилизатор, но неизбежно столкнетесь со всеми вышеупомянутыми проблемами.

К счастью, с помощью нескольких дополнительных битов, есть способ «взломать» нормальный регулятор и повысить качество продукта в настоящее время.

Большинство этих модификаций включают установку обходного транзистора через стабилизатор и, как показано на рисунке ниже, управление базой с входом.

Ⅵ Регулируемые регуляторы

Использовать трехконтактные регуляторы очень приятно и просто, но что, если вам нужно нестандартное выходное напряжение, такое как 10,5 В или 13 В?

Конечно, фиксированные регуляторы могут быть более или менее взломаны, но необходимая схема очень сложна и превосходит основную цель простоты.

Существует

устройств, которые могут выполнять эту работу за нас, из которых LM317 является наиболее распространенным.

LM317 похож на любой другой линейный регулятор со входом и выходом, за исключением того, что вместо контакта заземления есть контакт с именем «Adjust». Этот вывод предназначен для приема входного сигнала через выход делителя напряжения, так что вывод всегда находится на 1,25 В, мы можем получать различные напряжения, изменяя значения сопротивления. В техническом описании также указано, что «удаляет несколько удерживаемых фиксированных напряжений», но это применимо, конечно, только в том случае, если вы можете позволить себе иметь эти два резистора на плате.

В таких регулируемых регуляторах хорошо то, что они также могут действовать как источники постоянного тока с незначительным изменением конфигурации.

Регулятор стремится поддерживать постоянное значение 1,25 В на всем выходном резисторе и, таким образом, постоянный ток на выходе путем присоединения резистора к выходному контакту и регулировочного контакта к другому концу резистора, как показано на рисунке. Для группы диодных лазеров эта простая схема очень распространена.

Это также может быть достигнуто с помощью фиксированных регуляторов, но напряжения падения неоправданно высоки (фактически, номинальное выходное напряжение).Однако они могут сработать в крайнем случае, если вы в отчаянии.

Ⅶ Ограничения регулятора напряжения

Самым большим преимуществом линейных регуляторов является их простота; больше ничего говорить не важно. Однако у них, как и у всех хороших чипов, есть свои ограничения.

Линейные регуляторы работают с обратной связью как переменный резистор, снижая любое ненужное напряжение. При рисовании рисуется такой же ток, как и у нагрузки. Эта потраченная впустую энергия преобразуется в тепло, делая эти регуляторы при высоких токах теплыми и неэффективными.

Регулятор 5 В с входом 12 В, который работает, например, с током 1 А, имеет потерю мощности (12 В — 5 В) * 1 А, что составляет 7 Вт! Это много потраченной впустую энергии, а это всего 58 процентов производства!

Итак, регуляторы обладают жалкой энергоэффективностью при больших перепадах входного-выходного напряжения или больших токах.

Используя более одного регулятора в серии понижающих выходных напряжений (до желаемого значения напряжения), можно решить проблему дифференциального напряжения на входе-выходе, так что напряжение будет понижаться ступенчато.Хотя общее рассеивание мощности такое же, как у одного регулятора, тепловая нагрузка распределяется по всем устройствам, снижая общую рабочую температуру.

Используя импульсный источник питания, можно устранить ограничения по мощности и эффективности, но этот вариант зависит от приложения, нет прямых правил относительно того, когда использовать какой тип источника питания.

Ⅷ FAQ

1. Что такое падение напряжения или запас в регуляторах напряжения?

Линейный регулятор, такой как знаменитые выходы 7805 5.0 вольт. Стандартное значение выпадения напряжения составляет около 2 Вольт, максимум 2,5 Вольт. Это означает, что он будет регулировать 5 В, пока входное нерегулируемое напряжение на 2–2,5 В выше регулируемого выходного напряжения 5 В. Это дает ему запас в 2 В (7 минус 5).

Запас считается минимальным дифференциалом ввода-вывода, который он может поддерживать. если входное напряжение упадет до 6,5 вольт, выход регулятора, как ожидается, составит около 4,5 вольт. Это означает, что при подсчете падений на диодах и амплитуде пульсаций вы должны поддерживать напряжение выше, чем выпадение, иначе вы увидите пульсации на выходе.

2. Как работает регулятор напряжения?

Работает по принципу обнаружения ошибок. Выходное напряжение генератора переменного тока, полученное через трансформатор напряжения, затем выпрямляется, фильтруется и сравнивается с эталоном. Разница между фактическим и опорным напряжением называется напряжением ошибки. Это напряжение ошибки усиливается усилителем и затем подается на главный возбудитель или пилотный возбудитель.

Таким образом, усиленные сигналы ошибки управляют возбуждением основного или пилотного возбудителя посредством понижающего или повышающего действия (т.е. контролирует колебания напряжения). Управление выходом возбудителя ведет к контролю напряжения на клеммах главного генератора.

3. Может ли регулятор напряжения преобразовывать переменный ток в постоянный?

Зависит от топологии и используемых компонентов схемы.

Схема, преобразующая переменный ток в постоянный, называется выпрямителем. Дополнительные схемы, такие как повышающие преобразователи, могут использоваться для регулирования постоянного тока.

В общем, большинство регуляторов напряжения продаются для систем переменного тока.Это встречные преобразователи, которые преобразуют переменный ток в постоянный, а затем преобразуют постоянный ток в переменный после соответствующего изменения формы волны. Можно взять промежуточный выход постоянного тока после каскада выпрямления и соответствующим образом модифицировать его с помощью дополнительных схем.

4. Какие бывают 2 типа регуляторов напряжения?

Используются два типа регуляторов: ступенчатые регуляторы, в которых переключатели регулируют подачу тока, и индукционные регуляторы, в которых асинхронный двигатель подает вторичное, постоянно регулируемое напряжение для выравнивания колебаний тока в фидерной линии.

5. Как использовать регулятор напряжения?

Первый конденсатор емкостью 0,33 мкФ замыкает любые помехи переменного тока в линии на землю и очищает сигнал для входа нашего регулятора. Регулятор в этой схеме представляет собой регулятор TS7805CZ (5 В 1 А), который затем понижает сигнал напряжения 12 В до 5 В и подает его на выход.

6. В чем разница между стабилизатором напряжения и регулятором напряжения?

В принципе особых отличий нет.Стабилизатор имеет только ограниченный диапазон входного напряжения и в основном используется для устройств малой мощности, а стабилизатор имеет более высокий диапазон входных напряжений для устройств средней и высокой мощности. Оба обеспечивают регулируемое постоянное выходное напряжение. Стабилизаторы — это разновидность регуляторов напряжения.

7. Где используются регуляторы напряжения?

Электронные регуляторы напряжения используются в таких устройствах, как блоки питания компьютеров, где они стабилизируют постоянное напряжение, используемое процессором и другими элементами.В автомобильных генераторах переменного тока и генераторных установках центральной электростанции регуляторы напряжения управляют производительностью установки.

8. Что вызывает отказ регулятора напряжения?

Есть разные причины выхода из строя выпрямителя регулятора. … Заземляющие соединения важны для хорошего напряжения, и если есть неисправное напряжение, выпрямитель регулятора может перегреться. Плохое заземление, коррозионное соединение аккумулятора и плохое или неплотное соединение аккумулятора вызовут сбой напряжения.

9. Для чего нужен автоматический регулятор напряжения?

Автоматический регулятор напряжения (АРН) — это электронное устройство, которое поддерживает постоянный уровень напряжения на электрическом оборудовании при той же нагрузке. АРН регулирует колебания напряжения для обеспечения постоянного и надежного электропитания.

10. Как долго прослужит стабилизатор напряжения?

По большей части, приборный регулятор напряжения рассчитан на весь срок службы автомобиля.

Оставить комментарий