Стабилизатор напряжения какие бывают: Типы стабилизаторов напряжения — обзор

автор alexxlab

Содержание

Типы стабилизаторов напряжения — обзор

Категория: Поддержка по стабилизаторам напряжения
Опубликовано 09.03.2015 20:07
Автор: Abramova Olesya

На сегодняшний день производится большое множество стабилизаторов напряжения самых разных типов и видов, которые предназначены для работы в сетях с нестабильным напряжением. Каждый вид стабилизаторов обладает уникальными и свойственными ему особенностями, которые обязательно следует учесть в процессе выбора. Ниже будут рассмотрены основные типы стабилизаторов напряжения.

Электронный тип – стабилизаторы этой категории не имеют механических составляющих, которые принимают участие в автоматической регулировке напряжения. Микропроцессор производит замер входного напряжения и контролирует полупроводниковые элементы, благодаря которым происходит управление автотрансформатором.Стабилизаторы напряжения электронного типа также могут называть «тиристорными» или «симисторными», в сущности, данные устройства не имеют кардинальных отличий и обладают одинаковыми свойствами.

Преимущества стабилизаторов электронного типа:

  • Высокая скорость регулирования – как правило, любой всплеск напряжения регулируется в течении 20 мс (0,02 секунды). Другими словами, если по соседству будут проводиться сварочные работы, то стабилизатор успешно нивелирует колебания в электрической сети.

  • Широкий диапазон входного напряжения – как правило, стабилизаторы электронного типа обладают одним или несколькими диапазонами входного напряжения, которые могут корректироваться на стадии производства. К примеру, стандартный диапазон серии NORMIC составляет 132 … 258 Вольт, но может быть смещен на пониженное 93 … 228В или на повышенное 168 … 303В.

  • Низкий уровень шума

    – качественно собранные электронные стабилизаторы практически не излучают шум. Однако стоит отметить, что при недостаточном запасе мощности или перегрузке устройства может возникать небольшой гуд, издаваемый автотрансформатором. Правильный выбор стабилизатора исключает вероятность недостатка мощности.

  • Система защиты – все или практически все устройства электронного класса обладают надежной защитой от распространенных аварийных ситуаций в сети (короткое замыкание, перенапряжение). Некоторые стабилизаторы снабжены специальными фильтрами, которые подавляют электрический шум, тем самым улучшая работу чувствительной к ним аппаратуры.

  • Размеры устройства – принцип работы электронных нормализаторов позволяет компактно расположить все элементы, благодаря чему корпус зачастую имеет небольшие размеры и легко крепится на стене.

  • Длительный срок эксплуатации

    – сам по себе принцип работы достаточно прост, поэтому электронный тип стабилизаторов имеет достаточно продолжительный срок службы, нередко – до 20 лет. Также производители предоставляют длительные гарантийные обязательства, которые на сегодняшний день могут достигать до 60 месяцев, а иногда даже 120.

Недостатки стабилизаторов электронного типа:

  • Дискретное (ступенчатое) регулирование – все без исключения электронные стабилизаторы имеют ограниченное количество обмоток автотрансформатора. Чем больше ступеней, тем выше точность выходного напряжения и плавность работы. Недостаток ступенчатого регулирования проявляется в бюджетных моделях (7 – 12 ступеней), где количество обмоток автотрансформатора минимально. Однако в моделях среднего и высокого класса (16 – 48 ступеней) данный недостаток практически не проявляется.

  • Отсутствие запаса мощности

    – как правило, электронный тип стабилизаторов имеет установленную номинальную выходную мощность, которая соответствует действительности при входном напряжении 220В или выше. При входном напряжении ниже 220В происходит прямо пропорциональное падение мощности. Поэтому для нормальной работы стабилизатора необходимо рассчитывать запас, что ведет к повышению стоимости устройства.
    Стоит отметить, что некоторые производители комплектуют стабилизаторы элементами со значительным запасом по мощности, благодаря чему во всем диапазоне входного напряжения мощность остается неизменной.

Тиристоры и симисторы применяемые в электронных стабилизаторах

Semikron, Германия

Запорожье, Украина

STMicroelectronics, Швейцария

 

Электродинамический (сервоприводный) тип – устройства этой категории работают при помощи электродвигателя, расположенного внутри тороидального трансформатора, управление которым осуществляется при помощи электронной платы на основе микропроцессора. При изменении входного напряжения контроллер подает соответствующий сигнал электродвигателю, который перемещает графитовый ролик в нужную область на окружности тороидального трансформатора, тем самым изменяя выходное напряжение до необходимого значения.

Более мощные модели работают при помощи колоновидных регуляторов, на которых закреплены подвижные элементы с графитовым токосъемным роликом. Такой принцип работы применяется на мощности свыше 200кВА.

Преимущества стабилизаторов электродинамического типа:

  • Плавное регулирование – главной особенностью сервоприводных стабилизаторов напряжения является плавная регулировка напряжения. Такой эффект достигается при помощи механического перемещение графитового ролика по виткам тороидального трансформатора или колоновидного регулятора.

  • Высока точность выходного напряжения – даже недорогие модели с сервоприводным принципом регулирования обладают достаточно высокой точностью выходного напряжения, как правило, погрешность не превышает ±1%.

  • Широкий диапазон входного напряжения – важный показатель для украинских потребителей, где уровень напряжения электрической сети может ощутимо снижаться в часы пик и, наоборот, повышаться в глубокое ночное время и рабочее дневное.

  • Запас мощности – большое количество европейский производителей выпускает стабилизаторы с достаточным запасом мощности и поэтому даже при минимальном значении входного напряжения пользователь получает для использования заявленную выходную мощность.

  • Высокая перегрузочная способность – электродинамические нормализаторы нередко имеют высокие показатели перегрузочной способности на уровне 300 – 500% кратковременной перегрузки и 150 – 200% перегрузки в течении нескольких минут.

  • Система защиты – сервоприводные нормализаторы имеют надежную токовую защиту (КЗ), а также защиту от перенапряжения. Кроме этого, внутри корпуса расположено несколько датчиков температуры, которые контролируют уровень нагрева силовых элементов и исключают возможность самовозгорания.

  • Условия работы – очень полезным свойством является работа при отрицательных температурах и высокой влажности. Электродинамические стабилизаторы европейского производства успешно работают при температуре до –25 °С.

  • Длительный срок эксплуатации – как и электронные устройства, электродинамические имеют продолжительный срок использования. Правда, стоит оговориться, что это относится к европейскому, а не китайскому производству. Поскольку во втором случае токосъемный механизм представляет собой не графитовый ролик, а некачественную щетку, которая имеет свойство стираться.

Стабилизаторы напряжения ORTEA (Италия)

 

VEGA GEMINI ANTARES
220В±0,5% 220В±0,5% 220В±0,5%
Итальянские стабилизаторы напряжения для частного и промышленного применения в сетях 220/230В, где требуется непревзойденное европейское качество и максимальная защита.

Недостатки стабилизаторов электродинамического типа:

  • Средняя скорость регулирования

    – принцип работы с применением электродвигателя не позволяет достичь показателей скорости работы, схожей с электронным типом. Однако устройства европейского производства имеют весьма приемлемые показатели скорости работы на уровне от 8 до 18 мс/В в зависимости от мощности.

  • Средний уровень шума – при работе электродвигателя, который входит в состав нормализатора, возникает негромкий, но ощутимый звук. Установку таких устройств лучше производить в технических помещениях.

  • Размеры и вес – электромеханические стабилизаторы имеют значительный вес и несколько большие размеры, чем стабилизаторы электронного типа.

Система плавной регулировки в электродинамических стабилизаторах

Запатентованная технология регулировки напряжения с пожизненной гарантией от итальянских разработчиков компании ORTEA.

Инверторный тип – относительно свежая разработка, которая применяется как зарубежными производителями, так и отечественными. В основе инверторных стабилизаторов используется принцип широтно-импульсной модуляции, такая технология очень часто применяется в источниках бесперебойного питания двойного преобразования (On-Line). Можно говорить, что бесступенчатые стабилизаторы также обеспечивают двойное преобразование. Интересен и тот факт, что IGBT стабилизаторы не содержат автотрансформатор напряжения, поэтому диапазон входных напряжений существенно шире, чем у классических электронных и сервоприводных стабилизаторов.

Преимущества стабилизаторов инверторного типа:

  • Плавное регулирование – бестрансформаторный принцип регулирования исключает появление скачков на выходе стабилизатора. Напряжение корректируется быстро и плавно. Реакция при регулировании отсутствует на любых источниках света, будь то «капризные» лампы накаливания или современные светодиодные элементы.

  • Высокая точность выходного напряжения – украинский завод выпускает модели бытового назначения выходной точностью 220В±1%, а модели промышленного назначения 220В±0,5%. Итальянский производитель ORTEA предлагает однофазные и трехфазные решения с точностью регулирования 220В±0,5% и 380В±0,5% соответственно.

  • Высокая скорость регулирования – как и электронные стабилизаторы, инверторные имеют лучший показатель скорости регулирования – 20 мс (0,02 секунды).

  • Очень широкий диапазон входного напряжения – инверторные стабилизаторы работают даже с половинным и двойным уровнем напряжения. По состоянию на середину 2017 года доступны модели с диапазонами от 130 до 330В переменного тока. По специальному заказу возможно изготовление стабилизаторов с диапазоном от 90 до 350 Вольт.

  • Защита нагрузки и устройства – как полагается качественному стабилизатору, бестрансформаторные аппараты содержат необходимый комплекс защит: от короткого замыкания, критически низкого напряжения, критически высокого напряжения. Стабилизатор пожаробезопасен, т. к. в составе используются дублирующие датчики контроля температуры силовой части, устройство быстро реагирует на критическую перегрузку, которая может вывести его из строя.

  • Условия работы – украинские устройства работают только при положительной температуре в диапазоне от +1 … +40°С. Итальянские инверторные стабилизаторы поддерживают работу в мороз до –25°С, а также выдерживают кратковременные повышения температуры до +60°С.

  • Минимальный уровень шума – при условии правильного выбора мощности стабилизатора и эксплуатации в соответствии с техническими требованиями, уровень излучаемого шума будет в пределах минимального.

  • Длительный срок эксплуатации – современные IGBT транзисторы обладают высоким ресурсом и способны служить до 25 лет без отключения. Схема регулирования не содержит механических частей, тем более частей с трением. На протяжении срока службы может потребоваться замена кулеров охлаждения.

  • Минимальные размеры и вес – устройства не содержат трансформатор и это существенно снижает вес и уменьшает размеры.

Недостатки стабилизаторов электродинамического типа:

  • Отсутствие запаса мощности – главным и, наверное, единственным недостатком бестрансформаторных стабилизаторов являются минимальные показатели перегрузки. Для итальянской продукции рекомендуется не превышать значения 150% номинальной мощности в течение 2 секунд. Украинские стабилизаторы имеют еще меньший показатель перегрузки – 125% в течение 1 секунды. Поэтому, если планируется использовать IGBT стабилизатор с индуктивной нагрузкой (двигатели, насосы, компрессоры, мощные вентиляторы и т. д.), необходимо тщательно подходить к выбору мощности.

Релейный тип – стабилизаторы напряжения, относящиеся к данной категории имеют в составе силовые реле, посредством которых происходит коммутация обмоток автотрансформатора. Устройства этой категории очень схожи по своему принципу с электронными, но имеют несколько недостатков.

Преимущества стабилизаторов релейного типа:

  • Высокая скорость регулирования – позволяют нивелировать всплески входного напряжения с высокой скоростью до 40 мс. Реже, некоторые модели могут работать с еще более высоким быстродействием до 20 мс.

  • Широкий диапазон входного напряжения – релейные устройства также обладают широким диапазоном регулирования.

  • Система защиты – надежная электронная защита от перенапряжения и короткого замыкания присутствует практически у всех моделей относящихся к релейному типу.

  • Размеры устройства – компактный и легкий вес также присущи моделям данной категории.

Недостатки стабилизаторов релейного типа:

  • Дискретное (ступенчатое) регулирование – устройства релейного вида очень редко имеют более 12 ступеней регулирования, что подразумевает ощутимую погрешность выходного напряжения, иногда такой показатель достигает ±20 Вольт.

  • Отсутствие запаса мощности – для нормальной работы при пониженном напряжении в электрической сети рекомендуется рассчитывать запас мощности в размере 30 – 40%.

  • Средний уровень шума – принцип работы реле заключается в контролируемом размыкании и замыкании контактов, что влечет за собой характерные щелчки. При частом изменении входного напряжения щелчки учащаются.

  • Небольшой срок эксплуатации – главный и самый существенный недостаток релейных стабилизаторов заключается в весьма коротком сроке эксплуатации, поскольку контакты силовых реле имеют свойство подгорать и залипать. Обычно на такие устройства гарантийный срок не превышает 6 – 12 месяцев или ограничивается установленным числом срабатывания реле. 

 

Феррорезонансный тип – в основе стабилизаторов положен принцип явления магнитного насыщения ферромагнита сердечников трансформатора или дросселей. В настоящее время широкого применения не получили по причине высокой стоимости устройств нового поколения.

Преимущества стабилизаторов феррорезонансного типа:

  • Высокая скорость регулирования – современные феррорезонансные стабилизаторы имеют высокую скорость работы. Любой всплеск напряжения будет урегулирован в течении 30 мс.

  • Широкий диапазон входного напряжения – благодаря последним разработкам американским и австралийским инженерам удалось значительно расширить диапазон входного напряжения. Более того, в настоящее время выпускаются модели на несколько диапазонов.

  • Система защиты – благодаря своему феррорезонансному принципу работы, устройства обладают свойством подавления помех, снабжены гальванической развязкой, защищают от перенапряжения и высоковольтных разрядов, а также короткого замыкания.

  • Плавное регулирование – конструкция стабилизатора не имеет дискретной системы регулирования.

  • Условия работы – способны работать в диапазоне температур от –20 до +50 ºС.

  • Длительный срок эксплуатации – конструкция современных феррорезонансных стабилизаторов предполагает бесперебойную работу в течении 50 лет.

Недостатки стабилизаторов феррорезонансного типа:

  • Средняя точность выходного напряжения – погрешность на выходе может достигать 5 – 8% при критических уровнях входного напряжения.

  • Большие габариты и вес – устройство мощностью 15кВА может достигать веса 300 – 350 кг при размерах до 1000х250х750 мм.

2. Виды стабилизаторов напряжения по классам напряжения

  • Электронные: однофазные 220/230/240В, трехфазные 380/400/415В;

  • Электродинамические: однофазные 220/230/240В, трехфазные 380/400/415В, трехфазные (среднее второе напряжение) 6кВ, 10кВ;

  • Релейные: однофазные 220В;

  • Феррорезонансные: однофазные 110/120/220/230/240В, трехфазные 380/400/415.

3. Диапазон мощности по видам стабилизаторов напряжения

  • Электронные: однофазные 2 – 30кВА, трехфазные 10 – 500 кВА;

  • Электродинамические: однофазные 0,3 – 135кВА, трехфазные 5 – 6000кВА;

  • Релейные: однофазные 1 – 15кВА;

  • Феррорезонасные: однофазные 0,1 – 15кВА, трехфазные 5 – 100кВА.

4. Заключение

Во внимание не принимались производители китайского происхождения, которые массово поставляют в Украину электродинамические и феррорезонансные стабилизаторы низкого качества.

Для бытового применения хорошо подходят стабилизаторы электронного, электродинамического и релейного типов. Однако стоит помнить, что для электродинамических и релейных стабилизаторов лучше выделять отдельное помещение, поскольку при работе устройства излучают незначительный шум. Также обратите внимание на то, что релейные устройства лучше применять там, где нет частых и сильных просадок электрической сети, а также нагрузок больше 7 – 8 кВт.

Для промышленного применения идеально подходят стабилизаторы электродинамического типа, которые выдерживают большие пиковые нагрузки, а также имеют плавное регулирование и множество дополнительных опций, в т.ч. удаленный мониторинг и управление. Электронные стабилизаторы также хорошо подходят для промышленных установок, где допускается незначительная погрешность напряжения и отсутствуют значительные пусковые токи.

По вопросам консультирования и подбора оборудования обращайтесь к менеджерам по продукции, а также рекомендуем воспользоваться удобным инструментов по выбору стабилизаторов напряжения из нашего каталога.

 

Какие бывают стабилизаторы напряжения, какой выбрать

Время прочтения: 5 мин

Дата публикации: 11-08-2020

Какие бывают стабилизаторы напряжения 

Стабилизатор, или, как его ещё называют, нормализатор напряжения – это прибор, который защищает электросеть от скачков электроэнергии. Благодаря ему обеспечивается сохранность электроприборов и ламп освещения, находящихся в помещении. Стабилизатор подключается на входе в помещение, часто – прямо рядом со счётчиком электроэнергии. 

Стабилизаторы напряжения представлены на рынке в широком ассортименте. С одной стороны, существуют электронные стабилизаторы – к ним относятся:

  • симисторные стабилизаторы напряжения
  • тиристорные стабилизаторы напряжения).

С другой – электромеханические (релейные и сервоприводные).  

Можно бесконечно долго спорить о том, какой из видов стабилизаторов лучше. Конечно, электромеханика обычно выигрывает в стартовой цене. Однако потом покупателю придётся потратиться на её обслуживание. К тому же, такое оборудование быстро изнашивается, оно менее надёжно. 

Следующим существенным отличием является то, что симисторный стабилизатор напряжения более быстродейственный. Согласитесь – есть существенная разница, среагирует стабилизатор на перепад напряжения моментально, или ему – например, такому, как сервоприводный – понадобится 2-3 секунды. Чувствительная техника, скорее всего, не выдержит такой нагрузки.  

Тиристорный стабилизатор напряжения — надежность и исправность в работе

Тиристорный стабилизатор напряжения имеет неограниченный срок службы. Опыт показывает, что первые модели стабилизаторов украинских производителей, появившихся более 20 лет назад, до сих пор исправно служат своим хозяевам. 

Тиристорный стабилизатор напряжения – настоящий подарок для тех, кто хочет раз и навсегда решить вопрос стабильной подачи электроэнергии. Вы можете выбрать стабилизатор из широкого ассортимента украинских и иностранных производителей.

Симисторный стабилизатор напряжения – выбор на долгие годы

Симисторный стабилизатор напряжения является разновидностью тиристорного. Он считается самым надёжным, так как для коммутации между обмотками используются полупроводниковые приборы – симисторы (вид тиристоров). 

Симисторный стабилизатор напряжения – гарантия стабильного, постоянного, ровного уровня напряжения в помещении, будь то жилые площади – квартира, дом, офис, дача, либо производственные – магазин, склад, производственная линия. Существуют и многие другие преимущества такого оборудования, как симисторный, или тиристорный стабилизатор напряжения.  

Они работают абсолютно бесшумно, поскольку не содержат механических деталей, которые могли бы издавать шум – гул, щелчки, тиканье, трение и другие звуки. 

Если вы приняли решение приобрести тиристорный или симисторный стабилизатор напряжения – предлагаем обратиться за консультацией к специалистам нашего магазина «Вольтмаркет». Они помогут подобрать оборудование, позволяющее максимально эффективно удовлетворить ваши потребности и пожелания, а также решат вопросы, касающиеся доставки, установки и гарантийного обслуживания.

Принцип работы стабилизатора напряжения | Русэлт

Стабилизатор напряжения – устройство, преобразующее электроэнергию с неустойчивыми характеристиками, которые не подходят для устройств энергопотребления. На выходе поступает напряжение с заданными стабильными параметрами, которыми снабжаются потребители энергии.

Разновидности устройств

Прежде всего стоит разобраться, какие бывают разновидности устройств. Стабилизатор напряжения купить можно разный, например:

  • Постоянного напряжения;
  • Переменного напряжения.

Стабилизаторы постоянного напряжения

Они необходимы, если значение поступающего тока мало или наоборот слишком велико для электропотребителя. Проходя через устройство, напряжение преобразуется до заданного уровня. В свою очередь они делятся на:

  • Линейный стабилизатор. Принцип функционирования основан на непрерывном изменении сопротивления для осуществления стабильного показателя на выходе. Простая конструкция устройства с минимальным количеством деталей работает без помех;
  • Импульсный. С помощь коротких импульсов нестабильный ток накапливается на катушке или в конденсаторе. В последствии накопленная электроэнергия поступает на выход с заданными параметрами. Если жена выходе показатель превышает возможное допустимое значение, то накопитель сбрасывает напряжение, переставая аккумулировать энергию, тем самым позволяя на выходе подавать напряжение с меньшим значением.

Стабилизаторы переменного напряжения

Устройство, которые поддерживает выход тока с заданными характеристиками, вне зависимости от того, какие показатели были на входе. Они бывают:

  • Накопительные. Этот стабилизатор напряжения купить необходимо, если для применения достаточно накопления электроэнергии в системе, с последующим преобразованием и выдачи на выходе тока со стабильными параметрами;
  • Корректирующие. Стабилизатор напряжения, преобразующий энергию за счет добавления потенциала, которого не хватает для получения необходимых параметров.

Качество и долговременность работы таких устройств зависит от скачков напряжения и других параметров подаваемой энергии. И только благодаря стабилизаторам напряжения возможно бесперебойное электроснабжение с заданными параметрами.

Какой выбрать стабилизатор напряжения 220в для дачи

Стабилизатор напряжения 220В – это устройство, способное поддерживать величину напряжения на уровне необходимого значения, независимо от того, повышенное напряжение в электрической сети, пониженное или величина постоянно меняется от малых до больших значений. Проблема стабилизации напряжения особенно актуальна для дачных посёлков.

Если раньше мощность дачных потребителей была относительно невысокая, то теперь с появлением разнообразной техники потребление значительно выросло. Вследствие этого в сети часто происходят скачки или просадка напряжения, что негативно сказывается на работе потребителей. Чтобы решить эту проблему, применяют стабилизаторы напряжения.

Чтобы выбрать на дачу подходящий стабилизатор напряжения 220В, необходимо руководствоваться некоторыми критериями, а также знать и понимать определённые технические нюансы.

Стабилизаторы напряжения делятся на три основных вида: релейные, электромеханические, электронные.

Какими бывают стабилизаторы напряжения

  • Релейный стабилизатор

Данный вид стабилизатора состоит из силового автотрансформатора и специальной вольтодобавочной катушки. Регулировка напряжения выполняется с помощью вольтодобавочной катушки и специальных реле, которые включаются и отключаются в зависимости от величины входного и выходного напряжения. Стабилизация напряжения происходит ступенчато.

Главные преимущества релейных стабилизаторов – это достаточно широкий диапазон регулировки, небольшие габаритные размеры, возможность длительно работать в режиме небольшой перегрузки, напряжение на выходе стабилизатора такой же синусоиды, как и на входе. Кроме того, релейные стабилизаторы напряжения можно эксплуатировать в широком температурном диапазоне. По сравнению с другими видами, такие устройства значительно дешевле.

К основным недостаткам относится ступенчатый способ регулировки, а также наличие шума при работе.

  • Электромеханический (сервоприводный) стабилизатор

Электромеханический стабилизатор состоит из автотрансформатора, вольтодобавочного трансформатора, электродвигателя (сервопривода) и системы управления электродвигателем.

Плюсы использования электромеханического стабилизатора – это плавность и точность регулировки напряжения, относительно небольшая стоимость.

К недостаткам можно отнести малый срок службы и довольно низкое быстродействие.

  • Электронный стабилизатор

В конструкцию электронного стабилизатора также входит автотрансформатор, а регулировка напряжения выполняется при помощи электронных переключателей. По техническим характеристикам электронные стабилизаторы значительно опережают другие виды стабилизаторов.

Главные плюсы электронных стабилизаторов – надёжность в работе, длительный срок службы, отсутствие шума при работе, способность стабилизации при больших скачках напряжения, высокое быстродействие.

Основной минус – это высокая стоимость по сравнению с другими стабилизаторами.

Любой стабилизатор напряжения выбирается по различным критериям.

Как подобрать стабилизатор напряжения 220В для частного дома

Суммарная потребляемая мощность

В зависимости от суммарной мощности всех потребителей, выбирается и мощность стабилизатора. Полная мощность стабилизатора должна быть обязательно больше полной суммарной мощности одновременно работающих электрических приборов.

Стоит обратить внимание, что некоторые потребители электроэнергии в момент запуска потребляют мощность, которая в три или пять раз больше номинальной. И хотя запуск иногда длится всего несколько секунд, его нужно тоже учитывать при расчёте мощности.

Также следует добавить, что стабилизатор желательно выбирать с запасом по мощности. Т.е. мощность его должна быть на 20-30% больше расчётной.

  1. Во-первых, это лучше для работы самого стабилизатора;
  2. Во-вторых, запас мощности позволит в будущем подключить дополнительную нагрузку в виде новых электрических приборов.

Количество фаз

Стабилизаторы напряжения бывают как для однофазной сети, так и для трёхфазной. Т.к. в дачных посёлках к каждому участку подведено однофазное питание 220В, то и стабилизатор напряжения выбирается однофазный с номинальным напряжением 220В.

Диапазон регулировки

У каждого стабилизатора свой диапазон рабочих напряжений, при которых он будет корректно функционировать. Чтобы выбрать устройство с соответствующим диапазоном, необходимо знать уровень скачков и просадок напряжения в сети. Для этого необходимо несколько раз в день в течение нескольких суток производить замер действующего значения напряжения. Таким несложным способом вычисляется минимальный и максимальный уровень напряжения, который бывает в сети. Также замеры в разное время суток позволяют узнать уровень колебаний напряжения в определённое время суток. При замерах величины напряжения используют обычный тестер или цифровой мультиметр.

Наличие дополнительных функций

При выборе стабилизатора напряжения, следует обращать внимание на наличие дополнительного функционала в устройстве. Кроме основных параметров, в стабилизаторе могут быть реализованы следующие дополнительные функции:

● отключение выходного питания при выходе величины входного напряжения за пределы рабочего диапазона стабилизатора;

● автоматическое возобновление работы при возвращении сетевого напряжения в рабочий диапазон стабилизатора;

● задержка на включение после исчезновения и появления напряжения в сети;

● контроль напряжения на выходе устройства.

Производитель

При выборе стабилизатора напряжения, также как и при выборе другой бытовой техники, следует обращать внимание на то, кем выпущено данное устройство. Т.к. от стабилизатора напряжения будет зависеть стабильность работы почти всей электрической аппаратуры, то не стоит приобретать стабилизаторы малоизвестных производителей.

Чтобы правильно эксплуатировать стабилизатор напряжения, после его выбора и приобретения, необходимо обязательно ознакомиться с инструкцией по его эксплуатации.

Симисторный и тиристорный стабилизатор напряжения. Что это такое. Какие стабилизаторы напряжения бывают и в чем их разница


В Украине, как и в большинстве цивилизованных стран, существуют общегосударственные нормативы качества электроэнергии в сети бытового назначения. Эти параметры приведены в ГОСТ 13109-97 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения».

Но зачастую, вследствие разных причин, эти нормативы не соблюдаются энергоснабжающими оргнизациями (например, Облэнерго). Особо ощутима проблема некачественного электроснабжения за пределами больших городов и по мере отдаления от них (берем как пример дачные поселки, села и прилегающие к ним частные сектора и проч.) – тут неизолированные провода протянуты по деревянным столбам над землей, трансформаторы и распределители много лет как устарели и требуют постоянного ремонта (а по большому счету – замены), а сосед в очередной раз решил побаловаться электросваркой. Все перечисленное (и не только, ведь многие факторы не упомянуты) выливается в то, что в Вашем доме некорректно работают бытовые приборы, мерцают и перегорают лампы, сгорают предохранители или, еще хуже, сама техника.

Тогда возникает совершенно очевидный вопрос: как защититься от постоянных скачков и перепадов напряжения? Вряд ли Вам удастся добиться каких-нибудь действий со стороны снабжающих энергокомпаний, позволящих полной мерой устранить указанную проблему. Поэтому, максимально удобным и надежным (а главное – проверенным) способом остается установить в доме стабилизатор сетевого напряжения. Установленный в гараже, подсобном помещении или в прихожей возле электрощитка стабилизатор (второе название – нормализатор) будет выводить показатели качества электроэнергии во всем Вашем доме до ГОСТовых значений, если не лучше.

НАЖМИ, ЧТОБЫ

Теперь возникают такие вопросы: «Как выбрать стабилизатор напряжения для дома?», «Какой стабилизатор защитит мою технику?» и «Что нужно учитывать при выборе стабилизатора для дома?».

Для начала, давайте разберемся, а что вообще такое стабилизатор напряжения, какие они бывают и как работают. Почему говорят: стабилизатор напряжения для дома, для дачи, для квартиры, промышленные, лабораторные… Чем они отличаются?

Итак СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ – это устройство, преобразующее электрическую энергию таким образом, что на выходе напряжение всегда соответствует заданным пределам, даже если на входе происходят значительные отклонения.

 

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ:

Симисторные/тиристорные

Релейные

Сервоприводные

Симисторные стабилизаторы считаются самыми надежными. Они обеспечивают стопроцентную защиту от любых колебаний электросети.

Релейные стабилизаторы напряжения работают по принципу коммутации обмоток трансформатора с помощью реле.

В основе работы электромеханического стабилизатора лежит токосъемник, который передвигается по специальному трансформатору.

 

 

ПРЕИМУЩЕСТВА:

Симисторные/тиристорные

Релейные

Сервоприводные

1. Быстродействие (10-20 мс). 
2. Высокая точность выходного напряжения (1-2,5%).  
3. Широкий диапазон входного напряжения (120-280 В). 
4. Постоянный контроль входного и выходного напряжения (с точностью до 0,5% ).
5. Отсутствие в конструкции движущихся частей (абсолютно безшумны). 
6. Длительный срок эксплуатации (более 15 лет безпрерывной работы). 
7. Отсутствие необходимости в сервисном обслуживании.

Главное преимущество подобных устройств – это большой запас по пусковым токам. Низкая цена.

1. Относительно низкая стоимость. 
2. Высокая точность выходного напряжения.

 

НЕДОСТАТКИ:

Симисторные/тиристорне

Релейные

Сервоприводные

В недорогих моделях при переключении обмоток возможно дискретное изменение выходного напряжения (это видно по лампам освещения). На работе техники данное явление никак не отражается.

1. Невысокая надежность (обгорание и залипание контактов реле). 
2. Низкое быстродействие. 
3. Ограничения по максимальной мощности. 

1. Наличие в конструкции движущихся частей, быстрый износ трущихся деталей. 
2. Низкое быстродействие (способствует выходу оборудования из строя). 
3. Необходимость частого сервисного обслуживания.

 

ПО ТИПУ ПОДКЛЮЧЕНИЯ

 Однофазные 

  Трехфазные  

 

ПО НАЗНАЧЕНИЮ

Бытовые

Промышленные

Стабилизаторы напряжение бытовые предназначены для использования в жилых помещениях – квартирах, домах, на дачах. Выпускаются стабилизаторы напряжения для компьютеров, телевизоров, холодильников, стиральных машин, котлов.

Промышленные стабилизаторы напряжения отличаются от бытовых более высокой мощностью. Как правило, они используются на крупных предприятиях, складах, в больших магазинах и офисах. Чем больше в помещении оргтехники, тем более мощные стабилизаторы необходимо покупать.

 

Как видим, симисторные и тиристорные стабилизаторы напряжения – самые технологичные и современные на сегодняшний день. Они являются наилучшими в плане схемотехнического решения, обладают прекрасной функциональностью, высокой надежностью. Цена на симисторные (тиристорные) стабилизаторы несколько выше, чем на релейные и сервоприводные, однако преимущества в скорости реакции, точности выходного напряжения, сохранения правильной синусоиды, диапазоне входного напряжения, бесшумность, долговечность и многие другие преимущества делают электронные (симисторные и тиристорные) стабилизаторы оптимальным и наилучшим решением для дома. Электромеханические стабилизаторы (сервоприводные), представленные на рынке Украины, почти все произведены в Китае. Опыт эксплуатации таких стабилизаторов показал, что механические рабочие узлы в них изнашиваются крайне быстро. Довольно часто владельцам таких стабилизаторов приходится обращаться в сервисные центры для их ремонта, и уже за 2 года эксплуатации потраченные деньги на ремонт могут превысить цену самого стабилизатора. А сколько стоят потраченные нервы и время?..


Что касается характеристик электромеханических стабилизаторов, то основным их недостатком, в числе прочего, есть их низкое быстродействие, т.е. к примеру, если на линии произойдет скачек напряжения с 200 до 260 Вольт (а сервоприводному стабилизатору нужно порядко 2-3 секунд на сглаживание такого перепада), вполне вероятно, что наиболее чувствительная техника Вашего дома успеет «накрыться».

ООО «Пульсар Лимитед» предлагает Вам решение любых вопросов в сфере бесперебойного и качественного электропитания. Мы с радостью окажем Вам квалифицированную помощь в выборе стабилизатора напряжения и других сопутствующих вопросах. 

Пульсар Лимитед – Энергия для Лучшей Жизни!


Что такое стабилизатор напряжения и какие они бывают

Стабилизатор напряжения — это электрическое устройство, которое в случае выхода подающегося напряжения за номинальные пределы, путем регулировки, выдает на выходе потребителю напряжение в норме. Является неоценимым подспорьем в местах, где происходят те или иные девиации с напряжением в сети.

На российском рынке представлены несколько основных типов стабилизаторов напряжения

• электромеханические стабилизаторы напряжения;

В основе данных стабилизаторов лежит отслеживающая система с микропроцессором и автотрансформатором (если кто помнит по физике ЛАТР), которая не искажая выходное напряжение (синусоида правильной формы), точно и плавно регулирует его. Отличаются высокой перегрузочной способностью и небольшим уровнем шума.

• стабилизаторы напряжения со ступенчатым регулированием;

В основе работы данных стабилизаторов заложена автоматическое переключение обмоток автотрансформатора с помощью различных силовых ключей (реле, симисторов, тиристоров). Повышение или понижение напряжения на выходных клеммах стабилизатора происходит параллельно повышению или понижению напряжения на его входных клеммах. При этом скорость регулирования напряжения достаточно высокая. Но есть и обратная сторона медали: точность, как правило, у бюджетных ступенчатых корректоров, невысокая, а в силу способа регулирования напряжения, синусоида аппроксимируется в виде ступенек, т.е. неправильной формы.

• феррорезонансные стабилизаторы напряжения;

В основе работы данных стабилизаторов лежит эффект магниторезонанса или феррорезонанса напряжения в контуре трансформатор-конденсатор. Феррорезонансный стабилизатор состоит из дросселя с насыщенным сердечником, дросселя с ненасыщаемым сердечником (имеющим магнитный зазор) и конденсатора. Достоинством феррорезонансного стабилизатора является высокая точность поддержания выходного напряжения. Недостатком является значительный шум и зависимость качества регулирования напряжения от величины нагрузки.

• стабилизаторы напряжения с фазовым регулированием;

Данные стабилизаторы являются частной разновидностью ступенчатых стабилизаторов на основе тиристорной коммутации, ключи управляются фазовым методом, при этом качество и точность выходного напряжения невысокое.

• стабилизаторы напряжения с дискретным ВЧ регулированием;

Данные стабилизаторы являются перспективным направлением в развитии отрасли, в основе лежит работа сверхбыстродействующих транзисторов. Налажено только опытное производство, проводится тестирование.

• стабилизаторы напряжения с подмагничиванием;

В основе работы данного стабилизатора лежит принцип компенсации девиаций входного напряжения регулировкой коэффициента трансформации за счет локального подмагничивания проводников автотрансформатора, в состав которого входит магнитопровод. Положительной стороной таких стабилизаторов является высокая перегрузочная способность. Недостатками данных стабилизаторов является узкий диапазон входного напряжения и существенные искажения синусоиды.

А как правильно выбрать стабилизатор напряжения LIDER? Интепс

Если у Вас дома или на работе бывают перепады напряжения, стоит задуматься о покупке стабилизатора напряжения. В магазинах предлагается широкий выбор изделий, именующихся «стабилизатор», и по очень разным ценам. Вряд ли Вы ставите перед собою задачу приобрести некую железную коробку, которая называлась бы стабилизатором напряжения. Цель покупки – это надёжное решение проблем со скачущим или пониженным/повышенным напряжением. Учитывая то, что подключенное оборудование (скажем, холодильник, стиральная машина, электронные часы и т.д.) работают постоянно либо могут быть включены в любое время, стабилизатор должен работать 24 часа в сутки 365 дней в году. А значит – это должно быть очень надёжное изделие, которое не страшно оставить включённым, уходя из дома. Давно уже не является секретом, что дешёвые стабилизаторы, при изготовлении которых производитель экономит и в большом, и в малом, не только не являются надёжными, но напротив – представляют собой серьёзную опасность (в основном в плане самовозгорания). Стабилизаторами они являются только условно, по названию, и производятся лишь для того, чтобы быть проданными, а не для долгой надёжной работы. Наверняка и Вам встречались товары, изготовленные по этому принципу.

 

Так как же подобрать стабилизатор напряжения, чтобы он был максимально полезен и соответствовал всем требованиям?

 

Давайте познакомимся с основными критериями выбора.

 

Важнейшие параметры стабилизатора — это количество фаз, мощность, диапазон входных напряжений и точность поддержания напряжения на выходе.

 

1. КОЛИЧЕСТВО ФАЗ: Наиболее распространённый вариант для квартиры, офиса или небольшого дома — это однофазная сеть 220В. В таком случае Вам необходим однофазный стабилизатор.

 

У владельцев больших коттеджей с надворными постройками чаще встречается трёхфазная сеть 380В, и тогда уже потребуется, соответственно, трёхфазный стабилизатор или 3 однофазных. Трёхфазные стабилизаторы имеет смысл устанавливать при наличии 3хфазной нагрузки. Например, если в хозяйстве используются достаточно мощные электродвигатели (такие, как большая циркулярная пила или глубинный насос). Иногда встречаются трёхфазные сварочные аппараты. Но такого рода оборудование не очень капризно к перепадам напряжения и потребляет довольно большую мощность, поэтому есть смысл оставить трёхфазные розетки подключенными к вводному щитку, минуя стабилизатор. Однако в случае со сварочным трансформатором следует следить, чтобы напряжение не «проваливалось» ниже рекомендованного для таких устройств значения – 198 Вольт. Поэтому пиковые часы будут не лучшими для производства сварочных работ.

 

Другое дело – промышленное оборудование, которое в большинстве своём является трёхфазным и имеет большую потребляемую мощность.

 

2. МОЩНОСТЬ.

 

Один из самых важных параметров. Причём здесь кроется и одна из главных ловушек от производителей: зачастую дешевизна стабилизатора объясняется тем, что он не способен работать на полную заявленную мощность либо может это делать очень недолго – менее часа. Потом происходит перегрев и – либо авария, либо отключение. Особенно это заметно при пониженном напряжении в сети, когда стабилизатор работает с повышенными токами, на пределе своих возможностей. В таком случае мощность присоединённой нагрузки может для некоторых моделей составлять всего 30% от заявленной. Внимательно изучите паспорт на приобретаемое изделие! Все стабилизаторы LIDER способны работать при минимальном входном напряжении с максимальной нагрузкой неограниченное время.

 

Для расчёта мощности стабилизатора Вам следует сложить мощность подключенных к Вашей электросети устройств. К примеру: телевизор + компьютер + кофемашина = 400 Вт+300 Вт+1500 Вт = 2200 Вт (приведённые цифры условны, смотрите в паспорте на своё оборудование).

Вы знаете, что техника, в состав которой входит электродвигатель, в момент включения потребляет энергии в 3-4 раза больше, чем в режиме работы? А ведь такой техники в домашнем хозяйстве немало: это холодильники, пылесосы, миксеры, кухонные комбайны, стиральные и посудомоечные машины, гидромассажные ванные и т.д.

Наши конструкторы учли этот нюанс — в модельном ряду стабилизаторов LIDER имеются серии W-Home и SQ-Pro с повышенной перегрузочной способностью.

3. ДИАПАЗОН ВХОДНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ (ДИАПАЗОН РЕГУЛИРОВАНИЯ).

Диапазон регулирования напряжения – это тот интервал, в котором стабилизатор способен работать и выдавать после себя стабильное напряжение.

В гамме продукции ООО «ПТЗ» имеются устройства с диапазонами в 50, 40, 30, 25 и 15%. Стабилизатор LIDER с диапазоном регулирования ±50% способен работать в диапазоне от 110 до 320 Вольт.

Если напряжение в сети в основном занижено, то стоит обратить внимание на серию стабилизаторов W-SD. Они способны работать в диапазоне от 90 до 270 Вольт!

4. ТОЧНОСТЬ ПОДДЕРЖАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ НА ВЫХОДЕ.

Разные серии стабилизаторов LIDER имеют разную точность поддержания напряжения на выходе. Исходя из своих потребностей, Вы можете выбирать в широком диапазоне от 0,5% у серии SQ DeLUXe, 0,9-1,8% у серии SQ, и до 4,5% у серии W.

5. ГАРАНТИЯ НА СТАБИЛИЗАТОР

Срок гарантии на изделие также говорит о его качестве. Чтобы каждый покупатель — будь то частное лицо или крупное предприятие — остался доволен приобретённым стабилизатором, в разработке и производстве мы сделали упор на качество и надёжность наших изделий.

Поэтому мы смело даём гарантию на стабилизаторы LIDER – 5 лет (и 10 лет на самую дорогую его часть – трансформатор). Паспортный срок службы изделия – 12 лет. Мы уверены, что наши стабилизаторы выдержат такой длительный срок работы. Это подтверждает практика: даже первые наши изделия, выпущенные 20 и более лет назад, до сих пор верой и правдой служат своим хозяевам.

НАШИ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ СТАБИЛИЗАТОРА.

С учетом всех параметров стабилизаторов подходите к выбору нужного вам оборудования:

1. Подбирайте стабилизатор так, чтобы он был нагружен примерно на 75% от своей номинальной мощности.

У Вас останется запас на случай подключения ещё одного или нескольких устройств, а также для того, чтобы стабилизатор не работал в экстремальном режиме, на пределе своих паспортных характеристик. Будет обидно, если небольшая перегрузка вызовет отключение стабилизатора.

2. На заметку экономному хозяину: не обязательно все подряд приборы подключать через стабилизатор.

Простые нагревательные приборы, такие как электрочайник или бойлер, тепловентилятор или электрический радиатор, будут функционировать и при нестабильном напряжении, при этом именно они имеют самую большую потребляемую мощность. К стабилизатору же нужно подключать только те приборы, которые действительно чувствительны к перепадам напряжения: телевизор и аудиосистему; компьютеры и оргтехнику; устройства связи; холодильник и стиральную машину; осветительные приборы.

3. Если напряжение в Вашей сети часто «скачет» и заметно мигание осветительных приборов, то лучше выбрать более дорогой, но и более точный стабилизатор, который максимально выровняет напряжение. Из гаммы продукции LIDER это изделия серий SQ, SQ-PRO и DeLUXe.

4. И ещё один маленький совет. Если напряжение в пиковые часы снижается очень сильно, то в это время лучше не подключать к стабилизатору мощные устройства. Представьте себе, что напор воды в водопроводе совсем слабенький. Вы не сможете одновременно и мыть посуду, и стирать, и принимать душ – воды на всё просто не хватит. Похожим образом обстоит дело и с электроэнергией: низкое напряжение – это «малый напор». На этот период оставьте подключенными только самые необходимые потребители в виде телевизора, компьютера и освещения. Такие устройства, как утюг или стиральная машина создадут лишь ненужную перегрузку и могут даже обесточить Ваш дом или квартиру.

Выбирайте стабилизатор напряжения с учётом ваших требований и наших рекомендаций у надежных производителей. Стабилизатор — это одна из тех вещей, которые покупают единожды на долгие годы. Мы уверены в качестве нашей продукции, поэтому смело рекомендуем стабилизаторы LIDER покупателям.

Что такое регулятор напряжения? | EAGLE

Регуляторы

, монтаж:


Регулятор напряжения и как он защищает вашу схему

Будь то ваш автомобиль, ноутбук или смартфон, каждое электронное устройство нуждается в защите от скачков напряжения. В наши дни, когда устройства становятся плотнее, чем когда-либо, с такими чувствительными компонентами, как микропроцессоры и интегральные схемы (ИС), даже малейшее изменение напряжения может нанести ущерб вашей тщательно спроектированной схеме. Итак, что может сделать чувствительный компонент, когда он требует защиты? Ему нужен регулятор, чтобы поддерживать стабильное и плавное напряжение от входа к выходу.

Краткий обзор регуляторов напряжения

В мире электронных компонентов регулятор напряжения — один из наиболее широко используемых, но что делает эта ИС? Он обеспечивает схему с предсказуемым и фиксированным выходным напряжением в любое время, независимо от входного напряжения.

LM7805 — один из самых популярных линейных регуляторов напряжения. (Источник изображения)

Как регулятор напряжения решает эту задачу, в конечном итоге зависит от разработчика. Некоторое напряжение можно контролировать с помощью более простого стабилитрона, в то время как для других приложений требуется продвинутая топология линейных или импульсных стабилизаторов.В конце концов, у каждого регулятора напряжения есть первичная и вторичная цель:

.

Первичный: Для создания постоянного выходного напряжения цепи в ответ на изменения условий входного напряжения. У вас может быть 9 В на входе, но если вы хотите только 5 В на выходе, вам нужно будет понизить его (Бак) с помощью регулятора напряжения.

Вторичный : Регуляторы напряжения также служат для экранирования и защиты вашей электронной схемы от любого потенциального повреждения. Меньше всего вам нужно сжечь микроконтроллер, потому что он не справляется с скачком напряжения.

Когда дело доходит до добавления регулятора напряжения в вашу схему, вы обычно работаете с одним из двух типов — линейными регуляторами напряжения или импульсными регуляторами напряжения. Давайте посмотрим, как они работают.

Линейные регуляторы напряжения

Этот тип регулятора действует как делитель напряжения в вашей цепи и представляет собой тип регулятора, обычно используемый при разработке маломощных и недорогих приложений. С линейным стабилизатором вы воспользуетесь преимуществом силового транзистора (BJT или MOSFET), который играет роль переменного резистора, повышая и понижая выходное напряжение вашей схемы при изменении входного питания.

Независимо от того, какая нагрузка находится в вашей цепи, линейный регулятор напряжения всегда будет идти в ногу, чтобы обеспечить вам постоянное стабильное выходное напряжение. Например, трехконтактный линейный стабилизатор напряжения, такой как LM7805, обеспечивает стабильный выходной сигнал 5 вольт на 1 ампер, пока входное напряжение не превышает 36 вольт.

LM705 подключен последовательно для обеспечения стабильного выходного напряжения. (Источник изображения)

Обратной стороной этого типа регулятора в конечном итоге является принцип его работы.Поскольку он ведет себя как резистор для стабилизации напряжения, он в конечном итоге тратит массу энергии на преобразование тока сопротивления в тепло. Вот почему линейные регуляторы напряжения идеально подходят для приложений, в которых требования к мощности невысоки, а разница между входным и выходным напряжениями минимальна. Давайте сравним две разные ситуации регулирования напряжения, чтобы увидеть, как складывается линейный стабилизатор:

С входным источником 10 В, который понижается до 5 В с LM7805, вы в конечном итоге потратите 5 Вт и получите только 50% эффективности от ваших усилий.

Возьмите тот же регулятор LM7805 и подайте ему входное напряжение 7 вольт, пониженное до 5 вольт, и в конечном итоге вы потратите только 2 ватта и достигнете эффективности 71%.

Как видите, чем ниже начальная потребляемая мощность, тем эффективнее может быть линейный стабилизатор напряжения. При работе с этими регуляторами в вашей собственной схеме вы обычно столкнетесь с двумя вариантами: последовательным или шунтирующим.

Стабилизатор напряжения серии

В этом стандартном стабилизаторе последовательно с нагрузкой установлен транзистор, управляемый стабилитроном.Здесь регулятор использует в качестве переменного элемента (в данном случае транзистор), плавно увеличивая и уменьшая сопротивление в зависимости от переменного входного напряжения, чтобы обеспечить стабильное и стабильное выходное напряжение.

Простая схема последовательного регулятора напряжения, обеспечивающая регулируемый выход постоянного тока. (Источник изображения)

Шунтирующий регулятор напряжения

Это приложение работает аналогично последовательному регулятору напряжения, но не подключено последовательно. Все избыточное напряжение по-прежнему отправляется на землю через тот же процесс переменного сопротивления, что снова приводит к потере энергии.Чаще всего шунтирующие регуляторы используются в:

  • Прецизионные ограничители тока
  • Контроль напряжения
  • Источники питания с регулируемым напряжением
  • Усилители ошибок
  • Цепи источника и потребителя тока
  • Импульсные источники питания низкого выходного напряжения

Шунтирующий регулятор напряжения не подключен последовательно, но по-прежнему посылает избыточный ток на землю. (Источник изображения)

В целом, если вы работаете с маломощным и недорогим приложением, в котором эффективность преобразования энергии не является основным приоритетом, то линейный стабилизатор напряжения будет вашим выбором.Вот некоторые последние преимущества и недостатки, о которых следует помнить перед выбором линейного регулятора для вашего следующего проекта:

Преимущества Недостатки
  • Имеет более низкие электромагнитные помехи и шум, чем импульсные регуляторы
  • Вариант с очень низким энергопотреблением, если разница между входным и выходным напряжением велика
  • Быстро реагирует на изменения нагрузки или сетевого напряжения
  • Часто требуется установка радиатора для рассеивания всей потраченной впустую энергии
  • Обеспечивает стабильное и стабильное низкое выходное напряжение, идеально подходит для приложений с низким энергопотреблением.
  • У вас нет возможности получить выходное напряжение выше входного

Импульсные регуляторы напряжения

Импульсные регуляторы

идеально подходят, когда у вас большая разница между входным и выходным напряжениями.По сравнению с линейными регуляторами напряжения переключение выигрывает в эффективности преобразования энергии. Однако вся эта дополнительная эффективность также делает вашу схему более сложной.

Вы обнаружите, что импульсные регуляторы имеют совершенно другую внутреннюю схему, в которой для регулирования напряжения используется управляемый переключатель. Вот почему он называется импульсным регулятором.

Как работает импульсный регулятор? Вместо того, чтобы постоянно сопротивляться входному напряжению и посылать его на землю в качестве приемника, импульсные регуляторы вместо этого накапливают, а затем доставляют заряд меньшими частями к выходному напряжению на основе обратной связи.Подавая выходное напряжение обратно в переключатель, регулятор постоянно проверяет, нужно ли ему увеличивать или уменьшать синхронизацию порций напряжения для вывода.

Переключение регуляторов становится немного сложнее. (Источник изображения)

Импульсный стабилизатор поддерживает уровень заряда с помощью транзистора, который включается, когда для его накопителя требуется больше энергии, и выключается, когда он достигает желаемого выходного напряжения. Это помогает обеспечить гораздо более энергоэффективный метод управления уровнями выходного напряжения с помощью своего рода плотиноподобной системы, которая не просто сопротивляется потоку входного напряжения, но вместо этого реагирует на изменения напряжения и включение / выключение как нужный.

Однако у этого процесса включения / выключения есть некоторые недостатки. Чем быстрее переключается ваш импульсный регулятор, тем больше времени он потратит на переход из проводящего в непроводящее состояние, что приводит к общему снижению эффективности преобразования. Вы также получите намного больше шума в своей цепи с импульсным стабилизатором, чем с линейным регулятором напряжения.

Однако, в отличие от линейных регуляторов напряжения, импульсные стабилизаторы намного более разнообразны в своих доступных применениях.Эти регуляторы не только понижают или повышают ваше напряжение, но также могут его инвертировать. Вот три метода, которыми известны импульсные регуляторы напряжения:

Boosting (Повышающий)

Этот метод обеспечивает более высокое регулируемое выходное напряжение за счет увеличения входного напряжения.

Эта схема увеличивает входное напряжение 5 В до 12 В на выходе. (Источник изображения)

Bucking (понижающий)

Этот метод обеспечивает более низкое регулируемое выходное напряжение на основе переменного входного напряжения, аналогично тому, как работает линейный регулятор.

Эта схема понижает вход 8-40 В, до 5 В на выходе. (Источник изображения)

Повышение / понижение (инвертор)

Этот метод представляет собой своего рода гибрид, предоставляющий разработчику возможность повышать, понижать или инвертировать выходное напряжение по мере необходимости.

В целом, если вы работаете со сложной конструкцией, в которой важна эффективность преобразования мощности, а разница между входным и выходным напряжениями велика, тогда вам подойдут импульсные стабилизаторы.Вот некоторые окончательные преимущества и недостатки, о которых следует помнить, прежде чем выбирать этот регулятор для вашего следующего проекта:

Преимущества Недостатки
  • Достигает гораздо более высокой эффективности преобразования мощности, чем линейные регуляторы, 85% +
  • Производит больше электромагнитных помех и шума, чем линейные регуляторы
  • Не требует добавления радиатора на вашу плату, экономя место
  • Требуется большая сложность и дополнительные компоненты на вашем макете
  • Может легко работать с силовыми приложениями, где есть широкий диапазон входных и выходных напряжений.
  • Дополнительные компоненты увеличивают общую стоимость проекта, что не идеально для низкозатратных или бюджетных проектов.

Оставаясь простым — стабилитрон

Многим разработчикам может не понадобиться иметь дело со сложными линейными или импульсными регуляторами напряжения. В этих ситуациях мы можем полагаться на еще более простое решение для регулирования напряжения с помощью стабилитрона. Один только этот компонент может в некоторых случаях обеспечить все необходимое регулирование напряжения, не требуя каких-либо специальных деталей.

Стабилитрон выполняет свою работу, шунтируя все избыточное напряжение выше его порогового значения на землю.Однако вся эта простота имеет ограниченные возможности, и вы обычно будете использовать стабилитроны только в качестве стабилизаторов напряжения для приложений с очень низким энергопотреблением.

Какой регулятор вам нужен?

Все конструкции уникальны, и нет ни одного универсального регулятора, который удовлетворит потребности каждого инженера. Лучше оценивать каждый новый проект в индивидуальном порядке и задавать себе следующие вопросы:

  • Требует ли ваша конструкция требования к низкому выходному шуму и низким электромагнитным помехам? Если это так, то линейные регуляторы и — это то, что вам нужно.
  • Требуется ли ваша конструкция максимально быстрого реагирования на помехи на входе и выходе? Линейные регуляторы снова побеждают.
  • Есть ли у вашего проекта строгие ограничения по стоимости, и вам нужно учитывать каждый доллар? Линейные регуляторы — это экономичный выбор.
  • Ваша конструкция работает на уровне мощности выше нескольких ватт? В этой ситуации импульсные стабилизаторы обходятся дешевле, поскольку не требуют радиатора.
  • Требуется ли для вашей конструкции высокий КПД преобразования мощности? Импульсные регуляторы — это лучший выбор, предлагающий КПД 85% + для повышающих и понижающих применений.
  • Ваше устройство работает только от источника постоянного тока, и вам нужно увеличить выходное напряжение? Регуляторы переключения справятся с этим.

Все еще не уверены, какого риэлтора выбрать? Вот некоторые другие детали, которые следует учитывать в разделе Как выбрать лучший стабилизатор напряжения для моей схемы? от Силовой Электроники.

Регуляторы, монтаж вверх

Какое бы устройство вы ни проектировали, ему потребуется серьезная защита от колебаний напряжения.Стабилизаторы напряжения — идеальный инструмент для этой задачи, способный обеспечить стабильное выходное напряжение, чтобы ваша схема работала должным образом. В конечном итоге, выбор регулятора напряжения зависит от требований вашей конструкции. Работаете с малопотребляющим и недорогим приложением, где преобразование энергоэффективности не имеет значения? Возможно, вам подойдут линейные регуляторы. Или, может быть, вы работаете над более сложной конструкцией, требующей повышения и понижения напряжения по мере необходимости. Если это так, подумайте о переключении регуляторов.Какой бы регулятор вы ни выбрали, вы защитите свою электрическую цепь от опасностей, возникающих в условиях дикой природы.

Знаете ли вы, что Autodesk EAGLE включает в себя массу бесплатных библиотек регуляторов напряжения, готовых для использования в вашем следующем проекте? Попробуйте Autodesk EAGLE бесплатно сегодня!

Введение — Что такое LDO? Что такое линейный регулятор?

・ Что такое LDO (стабилизатор напряжения с малым падением напряжения)?

Регулятор LDO — это линейный регулятор, который может работать при очень низкой разности потенциалов между входным и выходным напряжением.

Линейный стабилизатор — это тип ИС источника питания, который может выдавать постоянное напряжение из входного напряжения и используется во множестве электронных устройств. Поскольку стабилизатор LDO может работать при низкой разности потенциалов между входным и выходным напряжением, использование регулятора LDO поможет контролировать накопление тепла и обеспечит эффективное использование энергии.

Ниже приводится простое описание основной роли и характеристик линейного регулятора, а также того, как он используется.

Линейный регулятор Таблица выбора

1.Основная роль линейного регулятора

В электронных устройствах линейный регулятор создает необходимое напряжение для последующих систем в основном за счет энергии, поступающей от батареи. Линейный регулятор может выдавать более низкое установившееся напряжение из входного напряжения.

* Микроконтроллер (MCU)… Процессор для управления электронными устройствами. Микроконтроллер работает в соответствии с входными сигналами как мозг электронных устройств.

Линейный регулятор длинных продавцов

2.Характеристики линейного регулятора

Понимание особенностей линейного регулятора необходимо для его правильного использования. Его характерные особенности описаны ниже.

Способен выдавать стабильное напряжение (= напряжение с низким уровнем шума)

Линейный регулятор может выдавать необходимое постоянное напряжение без влияния изменений * входного напряжения. Малошумное выходное напряжение линейного регулятора делает его идеально подходящим для подачи напряжения на модули датчиков или другие устройства, чувствительные к шуму.(* Изменения в пределах рабочего диапазона напряжения линейного регулятора)

Требуется несколько внешних компонентов

Для микросхем

обычно требуются внешние компоненты (например, резисторы или конденсаторы).
Для линейного регулятора требуется не более двух внешних компонентов: входной конденсатор и выходной конденсатор. Небольшое количество требуемых внешних компонентов упрощает конструкцию внешних компонентов и схемы источника питания, что позволяет упростить конфигурацию схемы источника питания.

Когда разность потенциалов между входным и выходным напряжением велика, тепловыделение также увеличивается.

Когда разница между входным и выходным напряжением (разность потенциалов между входным и выходным напряжением) велика, накопление тепла становится проблемой.
→ Подробное описание см. В разделе «Что такое потери тепла?»
По этой причине линейный регулятор лучше всего подходит для приложений с низким энергопотреблением.

3. Случаи, требующие использования линейного регулятора

Итак, когда следует использовать линейный регулятор? Ниже приведены типичные случаи.

・ При низком рабочем напряжении последующих систем

Линейный регулятор может обеспечить последующие системы идеальным напряжением, когда напряжение его источника питания выше, чем рабочее напряжение последующих систем.

・ Когда требуется стабильное электропитание

Для микроконтроллеров, датчиков и других компонентов

обычно требуется стабильное напряжение для нормальной работы, и именно здесь на помощь приходит линейный регулятор.

Нет ничего необычного в том, что внешние факторы или отдельный компонент электронного устройства могут вызывать колебания напряжения или создавать шум. Это факторы, которые препятствуют нормальной работе микроконтроллеров, датчиков или других компонентов и могут привести к их отказу в худшем случае.

Использование линейного регулятора на входе компонентов, которым требуется стабильное напряжение или которые чувствительны к шуму, обеспечит постоянную и безопасную работу при стабильном напряжении.

3 серии репрезентативных регуляторов LDO

> Принцип действия и устройство линейного регулятора

> Введение линейного регулятора ABLIC

Автомобильный регулятор напряжения (как он работает + как его проверить)

Автомобильный регулятор напряжения играет важную роль в системе зарядки вашего автомобиля.

а вот что это , а как работает ?

В этой статье мы ответим на эти вопросы, покажем вам, как проверить регулятор напряжения, и рассмотрим некоторые часто задаваемые вопросы.

В этой статье содержится:

(Щелкните ссылку, чтобы перейти в конкретный раздел)

Приступим.

Что такое автомобильный регулятор напряжения?

Как следует из названия, ваш автомобильный регулятор напряжения или импульсный регулятор, управляет напряжением , вырабатываемым генератором переменного тока (генератором в старых автомобилях или стартер-генератором в тракторах).

Без регулятора напряжения генератора входное напряжение было бы слишком большим и перегрузило бы электрические системы вашего автомобиля.

Чтобы предотвратить это, регулятор напряжения работает так же, как линейный регулятор, в том смысле, что он обеспечивает поддержание на выходе генератора постоянного зарядного напряжения в диапазоне от 13,5 до 14,5 В.

Этого постоянного напряжения достаточно для подзарядки аккумулятора без перегрузки электрических компонентов и цепей вашего автомобиля, таких как комбинация приборов, автомобильный аккумулятор, фары, двигатели и т. Д.

Если зарядное напряжение падает ниже 13,5 В, регулятор подает дополнительный ток на обмотку возбуждения для зарядки генератора. Если уровень напряжения поднимется выше 14,5 В, регулятор перестанет подавать питание на обмотку возбуждения и предотвратит зарядку генератора.

Так как же регулятор напряжения обеспечивает постоянное напряжение?

Как работает автомобильный регулятор напряжения?

Процесс начинается при повороте ключа зажигания.

Напряжение проходит от автомобильного аккумулятора до стартера, который оживляет двигатель за счет сгорания.

Когда двигатель работает, приводной ремень вращает ротор внутри генератора переменного тока, электризуя катушку возбуждения и генерируя напряжение постоянного тока для зарядки аккумулятора. Однако, прежде чем источник питания сможет добраться до батареи, он должен пройти через электронный регулятор напряжения.

Источник питания проходит через регулятор генератора, который содержит диоды, такие как стабилитрон, транзистор и несколько других компонентов.

Вместе эти диоды включают и выключают генератор переменного тока при колебаниях выходного напряжения цепи возбуждения, эффективно контролируя рабочий цикл.

Катушка возбуждения в генераторе или генераторе подключается к импульсному регулятору, который работает со скоростью 2000 раз в секунду , размыкая и замыкая соединение.

Если выходное напряжение падает ниже 13,5 В, напряжение питания низкое, поэтому датчики регулятора замыкают цепь генератора.Это приводит к включению генератора переменного тока, увеличению магнитного поля и передаче энергии аккумуляторной батарее.

Затем, когда выходное напряжение в батарее достигает 14,5 В, регулятор отключает выход генератора переменного тока или генератор, ослабляя магнитное поле и препятствуя зарядке батареи. Это гарантирует, что аккумулятор не перезарядится и не взорвется или не сгорит.

В наши дни ваш электронный регулятор напряжения практически не имеет проблем и его сложно отремонтировать.В результате, когда они начинают действовать, легче установить замену, чем пытаться отремонтировать неисправный регулятор генератора.

Многие автомобили также имеют модуль управления двигателем (ЕСМ), регулирующий уровень напряжения генератора через специализированную цепь. Они значительно более продвинуты и, как часть отказоустойчивой схемы, предлагают возможность диагностировать и описывать потенциальные проблемы.

С учетом сказанного, как проверить регулятор напряжения генератора, чтобы убедиться, что он обеспечивает надежное регулирование напряжения?

Как проверить автомобильный регулятор напряжения

Если вы заметили проблемы в электрической системе вашего автомобиля, проверка электронного регулятора напряжения может помочь вам определить, какая часть электрической системы вашего автомобиля является причиной проблемы.

К счастью, проверить стабилизатор напряжения довольно просто, но для этого нужен мультиметр.

Примечание: Этот тест предназначен для автомобилей без компьютеризированного регулирования напряжения.

Чтобы проверить регулятор напряжения, выполните следующие действия:

Шаг 1. Установите на мультиметре напряжение

Убедитесь, что на мультиметре установлено напряжение .
Значение напряжения часто выглядит как ∆V или V с несколькими линиями над ним.

Установите на 20 В. Проверка регулятора генератора переменного тока с помощью мультиметра, установленного на Ом или Ампер, может повредить ваше устройство.

Шаг 2. Подключите мультиметр к батарее

Чтобы проверить регулятор генератора, нам нужно проверить напряжение аккумуляторной батареи.

При выключенном автомобиле подключите черный провод мультиметра к черной (отрицательной) клемме аккумулятора, а красный провод — к красной (положительной) клемме аккумулятора.

Шаг 3. Проверьте мультиметр

Мультиметр должен показывать чуть более 12 вольт при выключенном двигателе, если ваша батарея работает правильно.Если напряжение вашей батареи ниже 12 вольт, это может означать, что ваша батарея вышла из строя, и вам может потребоваться замена в ближайшее время.

Шаг 4. Включите автомобиль

Включите двигатель, когда автомобиль стоит на парковке или на нейтрали и включен аварийный тормоз. Посмотрите на мультиметр, и вы увидите, что показания увеличиваются до около 13,8 В , когда автомобиль находится на холостом ходу.

Если вы видите 13,8 В на мультиметре, вы можете исключить автомобильный генератор переменного тока как причину проблем с электричеством.13,8 В говорит о том, что все работает правильно, и генератор заряжает аккумулятор должным образом.

Если выходное напряжение падает ниже 13 В сразу после запуска двигателя, у вас могут быть проблемы с электрической системой. Рассмотрите возможность проведения теста на падение напряжения.

Наконец, если вы замечаете постоянное или прерывистое выходное высокое или низкое напряжение, это говорит о том, что проблема в регуляторе напряжения генератора.

Шаг 5: Пересмотрите двигатель

Здесь вам понадобится дополнительный набор рук.Попросите кого-нибудь проверить двигатель, пока вы следите за мультиметром. Медленно увеличивайте число оборотов автомобиля, пока оно не достигнет 1500 — 2000 об / мин .

Шаг 6. Еще раз проверьте мультиметр

Если регулятор напряжения вашего генератора переменного тока работает правильно, выходное напряжение вашей батареи должно составлять ° C около 14,5 В . Если показание выше 14,5 В, скорее всего, неисправен регулятор напряжения. Если показание ниже 13,8 В, ваша батарея разряжена и, вероятно, ее потребуется заменить.

А теперь давайте рассмотрим некоторые часто задаваемые вопросы о регуляторах:

5 Часто задаваемые вопросы о регуляторах напряжения для автомобилей

Вот несколько распространенных вопросов о регуляторах напряжения и ответы на них:

1. Где я могу найти регулятор напряжения?

Часто можно встретить регулятор напряжения , установленный внутри или снаружи корпуса генератора . Если он установлен снаружи, вы должны увидеть жгут проводов, соединяющий регулятор с генератором автомобиля.

2. Может ли плохой регулятор напряжения испортить батарею?

Да, плохой стабилизатор напряжения точно может испортить автомобильный аккумулятор.

Если на аккумулятор подается слишком высокое напряжение, может деформировать пластины и разрушить аккумулятор. Кроме того, при низком напряжении аккумулятор не сможет полностью зарядиться, и вам может быть сложно включить автомобиль.

При полном выходе из строя регулятора напряжения аккумуляторная батарея полностью разряжается. В то время как стандартный свинцово-кислотный автомобильный аккумулятор на 12 В должен разряжаться, слишком большой разряд может вызвать необратимое повреждение пластин внутри аккумулятора, что значительно сократит срок его службы.

3. Могу ли я водить машину с неисправным регулятором напряжения?

Технически можно ездить с неисправным регулятором напряжения, но это рискованно.

Возможно, у вас все в порядке, и ничего не происходит, но вы рискуете взорвать некоторые дорогие электрические компоненты без постоянного напряжения. Если у вас неисправен регулятор напряжения, вам следует как можно скорее заменить его.

4. Сколько стоит замена регулятора напряжения?

Замена регулятора напряжения генератора — дело довольно дорогое.

Марка и модель вашего автомобиля больше всего повлияют на стоимость нового регулятора напряжения. Однако за саму деталь вы можете рассчитывать заплатить от 40 до 140 долларов.

Однако здесь большую роль играют и затраты на рабочую силу.

Это связано с тем, что большинство регуляторов напряжения находятся внутри генератора переменного тока, что затрудняет доступ к ним. В результате затраты на рабочую силу должны составлять от 140 до 240 долларов.

Вы можете заплатить немного меньше, если у вас есть внешний регулятор напряжения (т.е.е., ваш регулятор напряжения установлен вне генератора).

С учетом всего вышесказанного, общая стоимость замены регулятора напряжения должна быть где-то между $ 180 и $ 380 . Конечно, если неисправный регулятор повредит другие электрические компоненты, стоимость будет выше.

5. Что делать, если мне нужна замена регулятора напряжения?

Если вам нужна замена регулятора напряжения, не отвозите машину в ремонтную мастерскую, так как это может повредить дорогие детали.

При поиске механика для замены, всегда звоните механику, чтобы он подошел к и перепроверил его:

  • Сертификат ASE
  • Предлагаем гарантийное обслуживание при ремонте
  • Используйте только высококачественные инструменты и запасные части

К счастью, вам не нужно паниковать; RepairSmith отмечает все вышеперечисленные флажки.

Они могут решить любые проблемы с электросистемой вашего автомобиля, включая замену регулятора напряжения.

Что такое RepairSmith ?
RepairSmith — удобное решение для ремонта и обслуживания мобильных автомобилей.

Вот что предлагает RepairSmith:

  • Ремонт и техническое обслуживание, выполняемые непосредственно на подъездной дорожке
  • Опытные и сертифицированные специалисты ASE выполняют весь ремонт и техническое обслуживание
  • Удобное и простое онлайн-бронирование
  • Конкурентоспособные предварительные цены
  • Все техническое обслуживание и исправления выполняются с использованием высококачественных инструментов и запасные части
  • RepairSmith предлагает 12-месячный | Гарантия 12 000 миль на весь ремонт

Стоимость замены регулятора напряжения будет зависеть от марки и модели вашего автомобиля.Чтобы получить точную смету, заполните эту форму.

Последние мысли

В системе зарядки вашего автомобиля есть несколько компонентов, и регулятор напряжения гарантирует, что они продолжают работать, отслеживая выходное напряжение.

Однако со временем регулятор напряжения может начать срабатывать.
Лучший способ определить, правильно ли он работает, — это протестировать.

Если проверка показывает, что проблема в регуляторе напряжения, лучше всего заменить его как можно скорее.

И когда придет время замены, не волнуйтесь.
Просто обратитесь в RepairSmith за профессиональной помощью и советом!

Специалисты с сертификатом ASE прибудут к вам на подъездную дорожку и возьмут на себя все вопросы по ремонту и техническому обслуживанию вашего автомобиля.

Назад к основам: выбор идеального регулятора

Регулятор напряжения выполняет две функции: изменение входного напряжения на другой уровень на выходе и регулирование (поддержание постоянного выходного напряжения, несмотря на изменение условий нагрузки).Регуляторы постоянного и постоянного тока являются ключевым компонентом любой энергосистемы, поэтому выбор правильного регулятора имеет решающее значение для разработки оптимального решения.

Хотя инженеры понимают функции регулятора, менее опытным инженерам часто бывает трудно выбрать лучший регулятор для своего применения. В этом сообщении в блоге определены критерии, которые может использовать любой, кто не является опытным разработчиком электроэнергии, чтобы выбрать идеальный регулятор.

Понижающий, повышающий или понижающий-повышающий регулятор?

Есть три основных категории:

  • Buck — регуляторы с выходным напряжением ниже, чем на входе
  • Boost — регуляторы с выходным напряжением выше, чем на входе
  • Понижающий-повышающий — регуляторы, которые могут обеспечивать выходное напряжение, которое выше, ниже или такое же, как входное

В большинстве приложений напряжение понижается от шины к нагрузке, поэтому обычно используются понижающие стабилизаторы.Другие приложения требуют увеличения напряжения с помощью повышающего регулятора: например, если мощность постоянного тока должна передаваться по длинному кабелю, потери I 2 R могут быть уменьшены путем повышения напряжения перед передачей, а затем его повторного понижения на Загрузка. В аккумуляторных батареях понижательно-повышающие регуляторы часто используются для обеспечения постоянного стабильного напряжения, преодолевая изменение выходного напряжения, которое проявляется как зарядка и разрядка аккумуляторов.

Номинальные входы и выходы

Многие системы предъявляют четкие требования к входному и выходному напряжению — например, вам может потребоваться понизить шину 12 В до 3.3В. Для многих приложений в наличии будет подходящий регулятор, отвечающий требованиям к напряжению.

Очевидно, что регулятор должен обеспечивать мощность, требуемую нагрузкой. Мощность регулятора обычно определяется максимальным выходным током.

Диапазоны ввода и вывода

Хотя приложениям часто требуется определенное напряжение, для других требуется регулируемый выход. Это может быть связано с изменением нагрузки — например, в части испытательного оборудования — или может быть, что нагрузка питается по длинному кабелю, и напряжение необходимо подрезать немного выше, чем требуется нагрузке, чтобы компенсировать падение напряжения на кабеле.

Диапазоны входного напряжения особенно важны для таких приложений, как системы с батарейным питанием. В автомобильном приложении батарея с номинальным напряжением 12 В может выдавать 12,5 В при полной зарядке и упасть до 10 В или меньше по мере разряда батареи. Регулятор с узким входным диапазоном может больше не работать при падении напряжения батареи, а это означает, что полная емкость батареи не может быть использована. Поэтому обеспечение достаточно широкого диапазона входных сигналов является важным критерием при выборе регулятора.

Выбор регуляторов с широким входом также имеет еще одно преимущество: они также могут снизить затраты на складские запасы, поскольку один регулятор может использоваться в самых разных ситуациях.

Эффективность

КПД — один из критериев для большинства проектируемых сегодня энергосистем. Выбор регулятора с высокими потерями мощности может сделать почти невозможным достижение целей по эффективности. Также важно помнить, что эффективность регулятора не является постоянной: обычно эффективность регулятора резко падает по мере увеличения коэффициента понижения или повышения и уменьшения тока, потребляемого на выходе.

Современные регуляторы, например, на основе топологии переключения при нулевом напряжении (ZVS) Vicor, по своей сути обладают высокой эффективностью и более стабильны во всем рабочем диапазоне.

Шум

Импульсные регуляторы обеспечивают высокий КПД, но схема переключения генерирует шум. В некоторых системах, особенно с чувствительными аналоговыми компонентами, шум источника питания может ограничивать общую производительность. Излишний электронный шум также может затруднить получение сертификата ЭМС.

Как и в случае с эффективностью, топология регулятора является ключом к достижению низкого уровня шума: гораздо проще использовать компонент, который не генерирует шум, чем пытаться отфильтровать этот шум. ZVS, например, представляет собой топологию с мягким переключением, которая по своей сути является малошумной, что упрощает разработку высокопроизводительных систем.

Формат и упаковка

Сегодня электронные системы часто имеют ограниченное пространство. Даже если цель не состоит в том, чтобы сделать систему настолько маленькой, насколько это возможно, например, продукты, размещенные в стандартизированных 19-дюймовых стойках, уменьшение размера системы питания позволяет использовать сэкономленное пространство для добавления дополнительных функций.

При любом расчете размера следует также учитывать периферийные компоненты, необходимые для регулятора. За счет более высокого уровня интеграции и высокой частоты переключения размер и количество периферийных компонентов могут быть уменьшены, что потенциально может обеспечить большую экономию места, чем простой выбор регулятора в меньшем корпусе.

Доступные типы пакетов не только определяют необходимое пространство: часто пакеты меньшего размера могут быть расположены ближе к нагрузке, что обеспечивает более точное регулирование нагрузки и более быструю реакцию на переходные процессы.

Помимо размера, важным фактором может быть вес, особенно в тех случаях, когда оборудование может перемещаться. Примеры таких систем варьируются от переносного портативного оборудования до автомобильной электроники и дронов.

Рабочая температура и тепловые характеристики

Регуляторы

не могут быть эффективными на 100%, поэтому они всегда будут рассеивать тепло, которое необходимо отводить. Если требуется радиатор, это может значительно увеличить как размер, так и вес системы питания.Неспособность рассеять тепло также может повлиять на производительность системы и другими способами: например, в системах освещения или отображения, если регулятор вызывает повышение температуры светодиодов, это снизит интенсивность и изменит длину волны и, следовательно, оттенок светодиода. свет произведен.

Регулятор должен надежно работать во всем диапазоне температур, которым он может подвергаться. В целом, более эффективные регуляторы смогут работать при более высоких температурах, поскольку им не нужно рассеивать столько тепла, но продукты от разных поставщиков могут сильно различаться, поэтому важно проверять технические характеристики.

Дополнительные возможности

В дополнение к критериям, описанным выше, вашему приложению может потребоваться определенная функциональность, которая может ограничить выбор. Примеры этих дополнительных функций:

  • Возможность параллельного подключения: если регуляторы могут быть подключены параллельно, то могут быть получены более высокие выходные токи. Не все регуляторы могут иметь параллельные выходы, поскольку во многих топологиях это вызывает нестабильность.
  • Постоянный выходной ток: в аккумуляторных батареях требуется постоянное напряжение для питания нагрузки, но постоянный ток требуется для зарядки.Некоторые регуляторы предлагают выходы, которые можно настроить как на постоянный ток, так и на постоянное напряжение, что делает их идеальными для этих систем.
  • Плавный запуск: возможность медленно наращивать напряжение помогает обеспечить стабильность системы питания, даже когда к выходу регулятора подключена большая емкость.
  • Защита от перенапряжения: регуляторы, которые имеют защиту, гарантирующую, что они не могут выдавать напряжение, превышающее заданное выходное напряжение, гарантируют, что нагрузка не будет повреждена даже во время неисправности.Другая схема защиты может отключить регулятор, если входное напряжение выходит за пределы допустимого диапазона.
  • Переходная характеристика: некоторые нагрузки быстро изменяют требуемый им ток. Быстрый переходный отклик гарантирует, что регулятор может выдавать необходимую мощность без больших выходных конденсаторов для хранения энергии.

Заключение

Хотя регуляторы концептуально являются простыми компонентами — они принимают напряжение на входе и подают другое напряжение на выходе, — существует множество факторов, которые определяют лучший регулятор для вашего приложения.Тщательное рассмотрение критериев, изложенных выше, поможет вам выбрать идеальный регулятор для вашей системы.

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 с переменным входным питанием.

Когда возникает потребность в стабильном и надежном выходном напряжении , 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 регулятора напряжения , который обеспечивает постоянное напряжение от источника, напряжение которого существенно меняется.

Как видно из рисунка выше, резистор ставится в начале цепи. Чтобы ограничить обратный ток через диод до более безопасного резистора, в цепи используются 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 .

На нагрузке R L поддерживается установившееся напряжение, 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 номинального максимального 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 резисторах R и будет больше, поэтому напряжение на выходе будет иметь значение, близкое к входному или питающему напряжению.

Следовательно, мы можем сказать, , 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 на , компаратор отправляет управляющий сигнал на элемент управления так, чтобы уменьшить величину выхода .Точно так же, если выходное напряжение уменьшается, компаратор отправляет управляющий сигнал, чтобы величина выходного сигнала могла быть увеличена до желаемого уровня.

Работа транзисторного последовательного регулятора напряжения

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 снизит 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 сопротивление нагрузочного резистора R L уменьшается, в результате чего ток через него увеличивается. 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 вызовет 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 с источником 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, что вызывает 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 практически 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 блоках питания компьютеров , где они регулируют напряжение постоянного тока.В распределительной системе регуляторы напряжения используются вдоль распределительных линий, чтобы обеспечить постоянное напряжение потребителям.

Регуляторы напряжения — источники энергии

Источники энергии

В идеале на выходе большинства источников питания должно быть постоянное напряжение. К сожалению, этого сложно добиться. Есть два фактора, которые могут вызвать изменение выходного напряжения. Во-первых, напряжение в сети переменного тока непостоянно. Так называемое переменное напряжение 120 В (используется в США) может варьироваться от примерно 114 вольт до 126 вольт.Это означает, что пиковое напряжение переменного тока, до которого Ответ выпрямителя может варьироваться от 161 вольт до 178 вольт. Только сетевое напряжение переменного тока может вызвать 10-процентное изменение Выходное напряжение постоянного тока. Второй фактор, который может изменить выходное напряжение постоянного тока изменение сопротивления нагрузки. В сложном электронном оборудовании нагрузка может изменяться при включении и выключении цепей. В телевизионном приемнике нагрузка на конкретный блок питания может зависеть от яркости экрана, настройки управления или даже выбранный канал.

Эти изменения сопротивления нагрузки приводят к изменению приложенного постоянного напряжения. потому что источник питания имеет фиксированное внутреннее сопротивление. Если сопротивление нагрузки уменьшается, внутреннее сопротивление блока питания падает больше напряжения. Это вызывает снижение напряжения на нагрузке.

Многие схемы предназначены для работы с определенным напряжением питания. Когда изменяется напряжение питания, работа схемы может ухудшиться. затронутый. Следовательно, некоторые типы оборудования должны иметь блоки питания, которые производить одинаковое выходное напряжение независимо от изменений нагрузки сопротивление или изменения сетевого напряжения переменного тока.Это постоянное выходное напряжение может быть достигнуто добавлением схемы, называемой регулятором напряжения на выход фильтра. Есть много разных типов регуляторов, используемых сегодня, и обсуждать их все было бы вне рамок объем этого раздела.

Регулирование нагрузки

Обычно используемый показатель качества для источника питания — это его процентов от правила . Показатель заслуг показывает нам, как выходное напряжение сильно меняется в диапазоне нагрузок значения сопротивления.Процент регулирования помогает в определении необходимый тип регулирования нагрузки. Процент регулирования определяется уравнение:

Это уравнение сравнивает изменение выходного напряжения при двух нагрузках. предельные значения напряжения, получаемого при полной нагрузке ( В, фЛ ). Для Например, предположим, что источник питания выдает 12 вольт, когда нагрузка ток равен нулю ( В нЛ ). Если выходное напряжение упадет до 10 вольт когда протекает ток полной нагрузки, процент регулирования составляет:

В идеале выходное напряжение не должно изменяться во всем рабочем диапазоне.То есть блок питания на 12 вольт должен выдавать 12 вольт на холостом ходу, при полной нагрузке, и во всех точках между ними. В этом случае процент регулирования будет:

Таким образом, регулирование нагрузки с нулевым процентом является идеальной ситуацией. Это означает, что выходное напряжение постоянно при всех условиях нагрузки. Пока надо стремиться для регулирования нагрузки с нулевым процентом в практических схемах вы должны довольствоваться что-то менее идеальное. Даже в этом случае, используя регулятор напряжения, вы можете удерживать процент регулирования до очень низкого значения.

Основные типы

Существует два основных типа регуляторов напряжения. Базовые регуляторы напряжения: классифицируется как шунт серии или шунтирующий , в зависимости от местоположения или положение регулирующего элемента (ов) по отношению к сопротивление нагрузки цепи.

Шунтирующий регулятор

Шунтирующий регулятор, будучи одним из простейших полупроводниковых регуляторов, обычно наименее эффективен. Может использоваться для обеспечения регулируемого выхода где нагрузка относительно постоянна, напряжение от низкого до среднего, а выходной ток высокий.В шунтирующем регуляторе используется принцип делителя напряжения. для регулирования выходного напряжения.

На рисунке ниже показан шунтирующий регулятор в уменьшенном виде. Он называется шунтирующим регулятором. потому что регулирующее устройство подключено параллельно с сопротивлением нагрузки. Постоянный резистор R s включен последовательно с параллельной комбинацией нагрузочный резистор R L и переменный резистор R reg , и образует делитель напряжения во входной цепи.

Шунтирующий регулятор напряжения.

Краткое описание работы основного шунтирующего регулятора поможет объяснить способ, которым достигается регулирование выходного напряжения.

Весь ток, протекающий в полной цепи, проходит через серию резистор, R с . Величина этого тока и, следовательно, значение падение напряжения на R с контролируется переменным сопротивлением R рег .Напряжение на R с равно разница между большим напряжением источника постоянного тока и выходным напряжением на сопротивление нагрузки R L . Разница напряжений на R с составляет варьируется действием сопротивления R reg , по мере необходимости, для компенсации для изменения схемы и поддержания выходного напряжения на постоянном уровне нагрузки по желаемой стоимости.

Если входное напряжение в цепи регулятора уменьшается, напряжение на нагрузочный резистор, R L , и переменное сопротивление, R reg , имеет тенденцию к уменьшению.Чтобы противодействовать этому снижению, сопротивление R reg увеличивается, что снижает общий ток через R s и тем самым падение напряжения на нем. Таким образом, уменьшая разность напряжений R с для компенсации уменьшения входное напряжение, выходное напряжение остается постоянным на своем номинальном значении. И наоборот, если входное напряжение увеличивается, напряжение на R L и R reg имеет тенденцию к увеличению.Чтобы противодействовать увеличению, сопротивление из R reg уменьшено. Это приводит к большему току через R s и, следовательно, увеличение напряжения, развиваемого на нем. Увеличение разности напряжений компенсирует увеличение входное напряжение, и опять же, выходное напряжение остается постоянным на регулируемом значении.

Шунтирующий регулятор должен выдерживать все выходное напряжение. источника постоянного тока; однако он не должен пропускать ток полной нагрузки, если только требуется регулировка от состояния холостого хода до состояния полной нагрузки.Поскольку последовательно понижающий резистор R s , используемый с шунтирующим регулятором, имеет относительно высокая мощность рассеивания, общая эффективность этого типа Регулятор может быть меньше, чем у других типов. Одно из преимуществ шунта Регулятор представляет собой внутреннюю предлагаемую защиту от перегрузки и короткого замыкания. Последовательный резистор R s находится между источником постоянного тока и нагрузкой; и, таким образом, короткое замыкание или перегрузка просто уменьшают выходное напряжение. от цепи регулятора.Обратите внимание, что в условиях холостого хода шунтирующее регулирующее устройство должно рассеивать полную мощность; следовательно, шунт Регулятор чаще всего используется в приложениях с постоянной нагрузкой.

Из общего обсуждения, приведенного в предыдущих параграфах, можно видно, что шунтирующий регулятор напряжения по сути представляет собой схему делителя напряжения, при постоянном выходном напряжении на нагрузке, независимо от изменений входного напряжения или тока нагрузки. Управляющее действие требуется варьировать сопротивление R reg и, следовательно, к развивают переменное падение напряжения, полностью автоматическое.Этот основной принцип регулирования напряжения используется в транзисторных, шунтирующих напряжениях. регуляторы, которые будут описаны позже в этом разделе.

Регулятор серии

Регулятор серии, как следует из названия, размещает регулирующее устройство в серия с грузом; регулирование происходит в результате изменения напряжения Разработанный для серийного устройства, серийный регулятор предпочтительнее для высоких приложения с напряжением и средним выходным током, где нагрузка может подвергаться со значительным разбросом.Наиболее важные полупроводниковые приложения требуют что в регулируемом источнике напряжения используется последовательный стабилизатор; и как В результате существует множество конфигураций схем регуляторов. Эти схемы конфигурации меняются от одного приложения к другому, в зависимости от регулирование, которое необходимо поддерживать в заданном диапазоне температур.

Последовательный регулятор можно сравнить с последовательно включенным переменным резистором. с источником постоянного тока и нагрузкой, образуя делитель напряжения. Действие переменного сопротивления последовательного регулирующего устройства поддерживает выходное напряжение на сопротивлении нагрузки при постоянном значении.

Простая схема последовательного регулятора напряжения показана на рисунке ниже, чтобы помочь объяснить. это принцип регулирования напряжения. Переменный резистор, R с , находится в серия с нагрузочным сопротивлением R L ; таким образом, два сопротивления в последовательно образуют делитель напряжения на входном напряжении. Ток нагрузки проходит через R s и вырабатывает напряжение на нем. Развиваемое напряжение через R с зависит от значения сопротивления R с и ток нагрузки через него.Поскольку входное напряжение в цепи регулятора всегда больше, чем желаемое выходное напряжение, напряжение, развиваемое на последовательный резистор R с изменяется для получения желаемого значения выхода через сопротивление нагрузки R L .

Стабилизатор напряжения серии

.

Если входное напряжение в цепи регулятора уменьшается, напряжение на нагрузочный резистор R L и переменный резистор R s также уменьшаются.Чтобы противодействовать этому снижению напряжения, сопротивление переменного резистора R s уменьшается, так что меньшее напряжение возникает на R s , и напряжение на нагрузочном резисторе возвращается к прежнему значению. ценить. И наоборот, если входное напряжение в цепи регулятора увеличивается, напряжение на нагрузочном резисторе R L также увеличивается. Противодействовать при увеличении напряжения сопротивление R с увеличивается, так что большее падение напряжения происходит на R s , и напряжение на нагрузке возвращается к своему прежнему значению.

Из анализа, проведенного в предыдущих параграфах, очевидно, что последовательный (а также шунтирующий) стабилизатор напряжения по сути схема делителя напряжения с выходным напряжением, создаваемым на нагрузке быть практически постоянным, независимо от входного напряжения или тока нагрузки вариации. Управляющее воздействие, необходимое для изменения серии регулирующих устройство и, следовательно, для создания соответствующего переменного напряжения через R s полностью автоматический.

Шунтирующий стабилизатор стабилитрона

Стабилитрон, шунтирующий стабилизатор используется в качестве регулятора напряжения, где нагрузка относительно постоянна. Эта схема часто используется в более сложные схемы регуляторов в качестве источника опорного напряжения и предварительного регулятора в транзисторных регуляторах серии.

Характеристики

  • Использует стабилитрон в качестве шунтирующего регулирующего устройства.
  • Регулируемое выходное напряжение на нагрузке почти постоянно, даже если оно меняется. входного напряжения или изменения тока нагрузки.
  • Используется принцип делителя напряжения с использованием постоянного резистора и Стабилитрон последовательно включенный; регулируемая нагрузка берется поперек диода.
  • Изменение в основной цепи позволяет регулировать положительное или отрицательное напряжение.

Стабилитрон на стабилитроне — это простейшая форма шунтирующего регулятора. Схема регулятора состоит из постоянного резистора, включенного последовательно с стабилитроном. Регулируемое выходное напряжение создается на диоде; следовательно, нагрузка подключен через диод.Схема регулятора вырабатывает определенный выходной сигнал. напряжение, зависящее от характеристик конкретного стабилитрона.

Простые стабилитроны.

Стабилитрон — это PN переход, который был модифицирован во время его изготовления. для создания определенного уровня напряжения пробоя; он работает с относительно жесткие допуски по напряжению в значительном диапазоне обратного тока. Зинер Диод подвержен изменению сопротивления при изменении температуры диода.

Работа схемы

На рисунке выше схемы «A» и «B» иллюстрируют используемый стабилитрон. в базовой схеме регулятора напряжения. Резистор R 1 есть последовательный резистор; semiconductor D 1 — стабилитрон. Схема в «A» обеспечивает регулировку положительного входного напряжения, в то время как Схема в «B» обеспечивает регулировку отрицательного входного напряжения.

Последовательный резистор R 1 нужен только для стабилизации нагрузки; Это компенсирует любую разницу между рабочим напряжением диода и нерегулируемым входное напряжение.Величина последовательного резистора зависит от комбинированного токи стабилитрона и нагрузки. Последовательный резистор обычно выбирается с учетом следующих факторов: минимальное значение входного напряжения (нерегулируемый), максимальное значение тока нагрузки, минимальное значение стабилитрона ток диода, и (зная характеристики диода) значение максимальное напряжение, которое должно развиваться на стабилитроне и его параллели сопротивление нагрузки. Как только значение последовательного резистора R 1 равно определяется максимальная рассеиваемая мощность в диоде. учитывая максимальное значение входного напряжения (нерегулируемое), минимальное значение тока нагрузки и минимальное значение напряжения, развиваемого на диод (используя значение последовательного сопротивления установлен для R 1 ).Для стабильной работы Стабилитрон должен работать так, чтобы его обратный ток находился в пределах минимального значения. и максимальные характеристики для указанного напряжения. Важно отметить, что в условиях холостого хода стабилитрон должен рассеивать полную выходную мощность.

Если входное напряжение в цепи регулятора уменьшается, напряжение уменьшение появляется на стабилитроне, D 1 , и сразу ток через диод уменьшается. Таким образом, полный ток через серию резистор R 1 уменьшается, и напряжение, развиваемое на R 1 уменьшается пропорционально, так что для всех практических целей выходное напряжение на нагрузке сопротивление (и стабилитрон) осталось прежним.И наоборот, если вход напряжение в цепи регулятора увеличивается, появляется повышение напряжения через стабилитрон, и сразу ток через диод увеличивается. Таким образом, полный ток через последовательный резистор R 1 увеличивается, и напряжение, развиваемое на R 1 увеличивается пропорционально, так что для для всех практических целей выходное напряжение на сопротивлении нагрузки (и Стабилитрон) остается прежним.

Если ток, потребляемый сопротивлением нагрузки, уменьшается или увеличивается, общий ток, потребляемый от источника ввода, не изменяется.Вместо, происходит соответствующее изменение тока через стабилитрон и ток, потребляемый от источника, остается постоянным, так что выходное напряжение сопротивление нагрузки остается постоянным.

Регулятор серии

на транзисторах

На рисунке ниже показаны упрощенные чертежи последовательного транзисторного регулятора. На этом рисунке схема «A» показывает стабилизатор положительного напряжения питания, а на схеме «B» показан регулятор отрицательного напряжения питания. Обратите внимание, что этот регулятор имеет транзистор ( Q 1 ) вместо переменный резистор (потенциометр), найденный в регулятор базовой серии.Полярность Регулируемое питание определяет тип используемого транзистора. Поскольку полный ток нагрузки проходит через этот транзистор, иногда он называется «проходным транзистором». Другие компоненты, составляющие схемы: токоограничивающий резистор R 1 и стабилитрон Д 1 .

Последовательно-транзисторные регуляторы.

Положительный регулятор в «A» использует транзистор NPN в качестве регулятора. Коллектор регулирующего транзистора подключен к нерегулируемому источник питания.Для правильного смещения на NPN-транзисторе положительный потенциал должен применяться к коллектору. База должна быть отрицательной по отношению к коллектор (или менее положительный). Эмиттер должен быть наиболее отрицательным (или наименьшим положительный) потенциал на транзисторе. Постоянный (эталонный) потенциал равен поддерживается на базе с помощью стабилитрона. В результате транзистор имеет прямое смещение, эмиттер к базе, и обратное смещение, коллектор к базе. Реверсивный полярности, приложенные к транзистору PNP на схеме «B» рисунка. выше применит правильную полярность для правильного смещения этого транзистора.

Чтобы понять регулирующее действие, представьте, что транзистор заменяет резистор R с показан на регулятор базовой серии. С прямым уклоном приложенный к переходу эмиттер-база, транзистор проводит, в результате чего часть нерегулируемое напряжение питания, передаваемое от коллектора к эмиттеру через транзистор. Остальное нерегулируемое напряжение питания составляет разворачивается по нагрузке. Напряжение, развиваемое на нагрузке, — это регулируемое напряжение. Чтобы изменить проводящее сопротивление транзистора, надо менять прямое смещение.Увеличение прямого смещения причин увеличение проводимости и, следовательно, уменьшение проводящего сопротивления. Уменьшение прямого смещения вызывает увеличение сопротивления проводимости. Поскольку потенциал базы поддерживается постоянным стабилитроном, единственный изменение смещения может быть вызвано попыткой изменения потенциала нагрузки, или регулируемый потенциал питания на эмиттере.

Таким образом, изменение прямого смещения дает тот же результат, что и поворот ручка потенциометра в регуляторе базовой серии.Чтобы проиллюстрировать этот момент, рассмотрим увеличение тока нагрузки. Это увеличение вызвано уменьшением сопротивления нагрузки (как при включении другого параллельный путь для тока). Напряжение нагрузки имеет тенденцию к снижению с нагрузкой сопротивление. Это рассматривается как изменение прямого смещения регулятора. транзистор. Поскольку напряжение на эмиттере уменьшается, прямое смещение равно повысился. В результате транзистор (включенный последовательно с нагрузкой) проводит новый более высокий ток нагрузки, и проводимость сопротивление транзистора уменьшается.Снижение сопротивления вызывает меньше напряжения питания, которое должно развиваться на транзисторе, оставляя почти такое же напряжение, доступное для нагрузки, которое было до изменение нагрузки.

Теперь рассмотрим увеличение нерегулируемого напряжения питания. Было показано Судя по характеристикам транзистора из предыдущих уроков, изменение коллектора напряжение оказывает незначительное влияние на ток коллектора. Регулируемое напряжение, как в результате отсутствия изменения тока через коллектор (следовательно, через транзистор), меняться не будем.

Транзистор, используемый в качестве регулятора, должен выдерживать нагрузку. ток безопасно. Обычно силовой транзистор используется из-за необходимости выдерживать высокие токи нагрузки. Если один транзистор не справится весь ток, транзисторы можно ставить параллельно.

Что такое регулятор напряжения?

Регулятор напряжения — это компонент, который преобразует напряжение в более низкий (или более высокий) уровень.

Типичный пример: вы хотите использовать батарею на 9 В, но вам нужно в цепи 5 В.Например, чтобы создать портативное зарядное устройство USB. Затем вы можете использовать регулятор напряжения, который принимает эти 9 В в качестве входа и создает стабильный выход 5 В для использования в вашей схеме.

Или, если вам нужны разные уровни напряжения для схемы, которую вы строите. Допустим, у вас есть схема с микроконтроллером, которому нужно 5 В, и двигателем, которому нужно 12 В. Вместо двух блоков питания вы можете использовать только блок питания 12 В и добавить регулятор напряжения, обеспечивающий 5 В для микроконтроллера.

Как подключить регулятор напряжения

Обычно вам нужно несколько дополнительных компонентов, подключенных к регулятору напряжения, чтобы сделать выход более стабильным.По крайней мере, конденсатор-другой. Но это зависит от того, какой вы выберете. Вы найдете информацию о том, как подключить конкретный регулятор напряжения, в его техническом описании.

Например, регулятор напряжения 7805 обычный. Это дает вам 5 В. В таблице данных 7805 вы можете найти этот пример схемы, которая показывает, что вам нужны два конденсатора:

Регулятор напряжения с выходом 5В

Типы регуляторов напряжения

Существует два распространенных типа регуляторов напряжения, о которых стоит знать:

  • Линейные регуляторы напряжения
  • Импульсные регуляторы постоянного тока

Линейный регулятор напряжения — самый простой, для работы которого требуется всего пара конденсаторов и, возможно, один или два резистора.

Примерами линейных регуляторов являются 7805 и LM317 с регулируемым выходным напряжением.

Схема LM317 с регулируемым выходом

Импульсный стабилизатор DC-DC немного сложнее, и для работы требуется индуктор и диод. Одним из примеров является LM2596. Но часто вы можете найти их в виде небольших модулей (ищите преобразователи постоянного тока в постоянный), на плате которых есть все необходимое.

Модуль преобразователя постоянного / постоянного тока

Основное различие между ними состоит в том, что линейный регулятор потребляет гораздо больше энергии, чем импульсный регулятор.Таким образом, линейный регулятор может легко сильно нагреться, если вы не обеспечите хорошее охлаждение.

Кроме того, импульсный стабилизатор — единственный, который может дать вам более высокое выходное напряжение, чем то, которое вы вставили. Линейный стабилизатор всегда будет давать вам более низкое выходное напряжение.

Как работают линейные регуляторы напряжения

Есть много способов спроектировать линейный регулятор напряжения. Вот, пожалуй, один из самых простых:

На выходе всегда будет напряжение стабилитрона диода минус напряжение V BE транзистора.V BE обычно составляет от 0,6 до 0,7 В. Таким образом, с стабилитроном 5,6 В на выходе будет около 5 В.

Если выходное напряжение превышает 5 В, это означает, что V BE становится ниже. Это заставит транзистор уменьшить ток, так что напряжение снова упадет. Если выходное напряжение станет ниже 5 В, произойдет обратное.

Как работают регуляторы переключения

Другой основной тип — импульсный регулятор. Это регулятор напряжения, который включает и выключает входное напряжение и использует некоторые хитрости умных схем с индуктором для преобразования напряжения гораздо более энергоэффективным способом.

Существует 3 основных типа:

  • Понижающий преобразователь — Может преобразовывать в более низкое напряжение
  • Повышающий преобразователь — Может преобразовывать в более высокое напряжение
  • Понижающий-повышающий преобразователь — Может преобразовывать как в более низкое, так и в более высокое напряжение

Вот основная концепция понижающего преобразователя :

Когда переключатель нажат, ток течет в катушку индуктивности, конденсатор и нагрузку от батареи. И индуктор, и конденсатор заряжаются. Когда переключатель отпускается, накопленная энергия в катушке индуктивности и конденсаторе обеспечивает ток для нагрузки.

В реальной жизни переключатель заменен на транзистор. И есть чувствительный механизм, который проверяет выходное напряжение и включает и выключает транзистор быстрее (для получения большего напряжения) или медленнее (для получения меньшего напряжения).

Вопросы?

Дайте мне знать, какие вопросы у вас есть о регуляторе напряжения, в разделе комментариев ниже. Я постараюсь ответить на них и соответствующим образом обновить статью!

.

No related posts.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *