Стабилизатор напряжения какой лучше: как выбрать и какой лучше

Вес стабилизатора напряжения не самый критичный показатель при выборе, но он, в некоторых ситуациях, всё же играет свою роль, мобильность электромеханической модели гораздо ниже, т.к. его масса на 23% больше релейного, переносить сложнее.

Габаритные размеры

Габаритные размеры стабилизаторов этих видов вполне сопоставимы, здесь с небольшим преимуществом (разница всего 5-10%) побеждает релейный стабилизатор, его габариты чуть меньше, чем у механического.

Точность поддержания напряжения и номинальная величина выходного напряжения

Две этих важных характеристики, на деле показывают одно и то же, точность стабилизации, поэтому они объединены в один общий пункт. Как вы понимаете, эта характеристика очень важная и показывает насколько точно стабилизатор корректирует входящее напряжение.

Так, например, механический стабилизатор имея точность 2%, в нормальном режиме работы, будет выдавать напряжение в диапазоне от 216 до 224 Вольт, а это очень хороший показатель, даже самые чувствительные приборы не заметят такие изменения напряжения, для большинства из них это заложенные производителем нормальные режимы работы.

При этом релейный стабилизатор со своими 8% точности, будет давать выходное напряжение уже в диапазонах от 202 до 238 Вольт, а вот это уже существенная разница, не каждый прибор будет работать в штатном режиме при таком напряжении.

Таким образом, по точности стабилизации механический стабилизатор безоговорочно выигрывает у релейного.

 Время регулирования

Время регулирования напряжения, она же скорость стабилизации, еще один наиважнейший показатель и здесь ситуация складывается совсем другая.

Так релейный стабилизатор, реагирует на изменения входящего напряжения со скоростью 10 миллисекунд, при этом ему не важно на сколько оно упало или выросло (в пределах своего рабочего диапазона 140-260В), он за эти доли секунды сменит режим и будет выдавать напряжение 200+/- 8%.

В это же время электромеханический стабилизатор имеет скорость стабилизации всего 10 Вольт в секунду. Таким образом, если падение напряжения составит 30 Вольт (входящее напряжение будет 190В), сервоприводной модели потребуется порядка 3 секунд чтобы на выходе было 200+/- 2%. Все эти 3 секунды, приборы подключенные к стабилизатору будут работать при пониженном напряжении.

По времени регулирования релейный стабилизатор значительно превосходит электромеханический.

ИТОГИ СРАВНЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК релейного и электромеханического стабилизаторов

Как вы видите, если сравнивать основные характеристики, то получается, что релейный стабилизатор напряжения лучше электромеханического. Он в среднем на треть дешевле, а главное значительно быстрее реагирует на изменения напряжения в сети.

Казалось бы, зачем тогда вообще выпускать сервоприводные стабилизаторы, если значительно более доступные релейные модели по многим характеристикам их обгоняют?

Ответ прост, несмотря на все свои недостатки, в частности очень медленную скорость стабилизации напряжения, механические стабилизаторы имеют недостижимый для обычных релейных моделей показатель точности стабилизации.

Таким образом, сравнивать напрямую, какой стабилизатор лучше релейный или электромеханический некорректно, каждый из них предназначен для выполнения определенных задач, с которыми не справится соперник.

Зная эту информацию, давайте теперь рассмотрим, в каких случаях лучше всего купить релейный трансформатор, а в каких электромеханический.

В каких случаях лучше купить релейный стабилизатор напряжения

Релейный (сервоприводный) стабилизатор наиболее универсальное устройство и именно его покупают чаще всего на дачу или в квартиру. И даже достаточно низкая точность стабилизации, в стандартных бытовых условиях применения, не такая уж критичная характеристика, ведь ГОСТ 32144-2013, который регламентирует качество электроэнергии в наших квартирах и домах, допускает отклонения по напряжению до 10%.

Получается, что у вас вполне официально напряжение в розетке может быть на 10% ниже номинального, например, 198В, при этом погрешность стабилизации релейных моделей на уровне 8% уже не кажутся такой страшной цифрой. Особенно если учесть, что производители электрооборудования придерживаются того же госта при разработки своих устройств и практически любое из них безболезненно выдерживает напряжения на 10% большее или меньшее чем номинальное.

Более подробно о достоинствах электронных моделей и особенностях их работы читайте в нашей статье – «Что такое релейный стабилизатор напряжения»

В каких случаях лучше купить электромеханический стабилизатор напряжения

Главными преимуществами электромеханического стабилизатора являются его точность стабилизации и отсутствие скачков и искажений при переключении режимов.

Его можно рекомендовать к покупке тогда, когда к нему подключается чувствительное электронное оборудование – персональный компьютер, телевизор, лабораторные или измерительные приборы и многое другое в сетях, в которых не бывает резких скачков и падений напряжения. Так, например, это идеальный вариант если вы живете в городской квартире или даже деревне и из-за старости или недостаточной оптимизации ваши электрические сети выдают заниженное или завышенное напряжение , особенно если у вас нет соседа с мощнейшим сварочным аппаратом, работая которым он даёт просадку на всей линии.

Пусть механический стабилизатор несколько дороже, но позволит вашему оборудованию работать практически в идеальных условиях.

Тяжело посчитать возможную прямую выгоду от решения приобретения механического стабилизатора, но вы должны понимать, что даже один спасённый электроприбор или то что просто исправно проработает весь срок службы и даже больше, уже окупит с лихвой ту разницу в стоимости между релейной и электромеханической моделями.

Более подробно о достоинствах сервоприводных моделей и особенностях их работы читайте в нашей статье – «Что такое электромеханический стабилизатор напряжения»

Ну а если вы еще сомневаетесь, что лучше релейный или электромеханический стабилизатор и у вас есть аргументы в защиту одного или другого решения, расскажите об этом в комментариях к статье, особенно инетересно было бы узнать о вашем опыте использования стабилизатора в хозяйстве – это будет полезным многим.

Какой стабилизатор напряжения лучше: релейный или симисторный

Время прочтения: 5 мин

Дата публикации: 12-08-2020

Вопрос стабильного электропитания будет актуален всегда, так как факторов, влияющих на сетевое напряжение, довольно много. Часть из них является виной человека, а часть — результатом стечения обстоятельств по независящим ни от кого причинам. И не важно, живете ли Вы в квартире или на даче, сеть постоянно будет подвергаться перегрузкам, неблагоприятным метеорологическим условиям и многим другим негативным воздействиям. Какой бы ни была причина сетевых колебаний, их результат неизменен: некорректная работа оборудования или его выход из строя.

Лучше всего действовать превентивно и обеспечить защиту своих электроприборов, не дожидаясь неудачного стечения обстоятельств, из-за которых оборудование сгорит. Оптимальный вариант сделать это — установить стабилизатор напряжения. В бытовой сфере фигурирует три основных типа стабилизаторов: релейные, электронные и сервоприводные. Последние (их еще называют электромеханическими) не особо популярны из-за некоторых компромиссных моментов в работе, поэтому чаще всего пользователи обращают внимание на релейные и электронные (симисторные/тиристорные).

Какой стабилизатор напряжения лучше: релейный или симисторный? Все зависит от того, чего конкретно Вы хотите от стабилизатора. Попробуем разобраться, как работают данные типы стабилизаторов и какой из них выбрать.

Принцип работы ступенчатого стабилизатора

Как симисторный, так и релейный стабилизатор имеют схожий принцип работы, основанный на коммутации ступеней стабилизации. Ступень стабилизации можно представить как вывод автотрансформатора. Эти выводы находятся в разных частях обмотки и, соответственно, соответствуют разным коэффициентам трансформации. Представим ситуацию: на входе напряжение поднялось до 250В. Чтобы получить искомое значение 220В, надо найти вывод, коэффициент трансформации которого будет несколько ниже единицы. Так мы понизим напряжение до значения, близкого к 220В. И чем больше у трансформатора ступеней (выводов), тем меньше шаг регулировки между двумя ступенями и, как следствие, меньше отклонение от искомого значения 220В.

Таким образом, принцип работы ступенчатого стабилизатора заключается в том, чтобы своевременно фиксировать отклонения на входе и подбирать ту ступень стабилизации, при которой выход будет ближе всего к номинальному значению. За весь этот процесс отвечает автоматика стабилизатора, которая нас не сильно интересует в данном контексте. Куда важнее, посредством чего осуществляется подключение (коммутация) ступени. Тут у стабилизаторов напряжения релейного и симисторного типа начинаются различия. И об этих отличиях говорит само название. В релейном стабилизаторе напряжения коммутация ступеней осуществляется посредством электромагнитных реле, когда как симисторный аналог выполняет эту задачу при помощи полупроводниковых ключей — симисторов.

Чем отличаются релейные и симисторные стабилизаторы

Выше мы уже упомянули основное отличие электронного стабилизатора от релейного. Пройдемся по преимуществам и недостаткам того или иного решения:

• Долговечность. Электромагнитные реле состоят из подвижных контактов и якоря, который их перемещает, притягиваясь к намагниченной катушке. Любые подвижные элементы снижают надежность конструкции. К тому же, при каждой коммутации контакта реле возникает искра, приводящая к постепенному подгоранию контакта. Нагар — это одна из самых распространенных причин выхода реле из строя. Ресурс реле при максимальной нагрузке обычно составляет около 100 тыс коммутаций. Полупроводниковые ключи подобными проблемами не страдают и имеют неограниченный срок службы.
• Шум. Нередко стабилизаторы напряжения устанавливаются в жилом помещении, в связи с чем одним из важных критериев может считаться бесшумность работы. Релейные стабилизаторы бесшумными быть просто не могут даже при наличии пассивной системы охлаждения. Каждое переключение ступени стабилизации будет сопровождаться легким щелчком, сравнимым с авторучкой, звук которой несколько приглушен корпусом прибора. Симисторы и тиристоры, ожидаемо, никакие звуковые эффекты не производят.
• Скорость. Как симисторы, так и реле срабатывают при подаче управляющего сигнала постоянного тока. Временем замыкания тиристора фактически можно пренебречь, посему скорость реакции электронных стабилизаторов обычно оценивается в пределах 20 миллисекунд. Причем, в эти 20 миллисекунд входит время на фиксацию входных колебаний и обработку информации. В случае с реле определенное время тратится на перемещение якоря. Этот процесс очень быстрый, для глаза практически мгновенный, но на деле время реакции релейных стабилизаторов может достигать 100 миллисекунд (0,1с). Однако это время все равно считается очень быстрым и безопасным, особенно на фоне электромеханических аналогов.
• Цена. Пожалуй, это единственное преимущество релейных ключей перед полупроводниковыми. Стоимость одного реле во много раз ниже стоимости одного симистора. И чем выше мощность, тем больше эта разница.

Какой стабилизатор купить

И все же, какой стабилизатор напряжения лучше: релейный или симисторный? Если смотреть на характеристики, то симисторный стабилизатор по всем параметрам лучше. Но лучшим считается не тот стабилизатор, чьи характеристики превосходят, а тот, который за минимальную цену эффективно выполняет поставленную перед ним задачу.

Попробуем перефразировать сказанное выше на конкретном примере. Вы собираетесь защитить газовый котел, который установлен в отдельном помещении. Смысла переплачивать за симисторный стабилизатор не много, так как щелчки реле беспокоить не будут, а сам котел назвать очень чувствительным к колебаниям нельзя — ему хватит и базовой защиты. Другое дело, когда требуется защитить высокоточную чувствительную технику. Тогда лучше выбрать симисторный стабилизатор с большим количеством ступеней (релейные стабилизаторы обычно не отличаются большим количеством ступеней, чтобы снизить количество коммутаций при слабых сетевых колебаниях). В бытовой сфере симисторный стабилизатор может также пригодиться в случае его установки в жилом помещении.

Если Вы не знаете, какой стабилизатор подойдет именно в Вашем случае — проконсультируйтесь со специалистами.

от 5кВт до 10-15кВт. Купите с монтажом!

I. Релейные стабилизаторы – самый бюджетный тип

• Точность стабилизации: средняя/низкая
• Выходные помехи: высокие
• Скорость реакции: средняя
• Срок эксплуатации: 3-5 лет
• Уровень шума: средний

Самая простая технология стабилизации при помощи электромеханических реле. Рекомендуем использовать при редких проблемах с напряжением и в отсутствии дорогой бытовой техники и электроники в доме

II. Электромеханические стабилизаторы – высокая точность, но низкая скорость

• Точность стабилизации: высокая
• Выходные помехи: высокие
• Скорость реакции: низкая
• Срок эксплуатации: 2-3 года
• Уровень шума: средний

Регулировка напряжения при помощи механического щеточного привода. Рекомендуем использовать при редких и плавных отклонениях напряжения от нормальных 220В. Требуют регулярного обслуживания.

III. Электронные стабилизаторы напряжения – универсальное и надежное решение

• Точность стабилизации: высокая/средняя
• Выходные помехи: низкие
• Скорость реакции: высокая
• Срок эксплуатации: 10-15 лет
• Уровень шума: низкий

Регулировка осуществляется при помощи силовых быстродействующих полупроводников — тиристоров или симисторов. Современные универсальные быстродействующие стабилизаторы напряжения, решающие большинство проблем с просадками и скачками напряжения.

IV. Инверторные стабилизаторы – при очень плохой сети

• Точность стабилизации: максимальная
• Выходные помехи: низкие
• Скорость реакции: максимальная
• Срок эксплуатации: 8-10 лет
• Уровень шума: низкий/средний

Стабилизаторы сделанные по технологии двойного преобразования. Максимальная точность стабилизации и исправление формы синусоиды. Рекомендуется при низком качестве питающей сети с одной стороны и наличии чувствительной электроники с другой. Чувствительны к перегрузкам.

V. ИБП двойного преобразования – в случае полных отключений и морганий сети

• Точность стабилизации: максимальная
• Выходные помехи: низкие
• Скорость реакции: максимальнвя
• Срок эксплуатации: 8-10 лет
• Уровень шума: средний
• Автономия: от 10 мин. до 24 часов

Источники бесперебойного питания имеют в своём составе внутренние или внешние аккумуляторы, которые позволяют продолжить электропитание всей нагрузки в доме при морганиях сети, критически низком или полном пропадании напряжения. Часто устанавливаются вместо генераторов.

Закажите профессиональную консультацию

Заполните, пожалуйста, нашу форму и в ближайшее время мы вам обязательно перезвоним

Лучшие стабилизаторы напряжения 220В для дома: вопрос-ответ

Как правильно подобрать мощность стабилизатора?

Смотрите наше видео на эту тему:

Таблица для подбора мощности по номиналу вводного автомата:

Следует устанавливать три однофазных или один трехфазный стабилизатор?

Подробный ответ в нашем видео:

Как можно расположить стабилизаторы и где их лучше устанавливать?

Как правило, все однофазные модели имеют возможность монтажа на стену, крепление часто идёт в комплекте. Большинство моделей имеют возможность напольной установки или на специальную стойку.

Место установки рекомендуем выбирать вблизи основного электрощита, но при возможности проложить силовые линии по дому место может быть иным. В помещении не должно быть повышенной влажности (до 80%), образования конденсата, строительной пыли. Максимальная температура эксплуатации – в среднем не более +40С.

Существуют варианты установки стабилизаторов в специальные климатические шкафы уличного исполнения.

Лучше ставить отдельные маломощные стабилизаторы напряжения на разные потребители или один мощный на всю группу?

Чаще всего, стабилизаторы малой мощности, которые распространены в продаже в сетевых магазинах и на строительных рынках принадлежат низкоточному релейному типу. Мощные стабилизаторы на весь дом, особенно электронные и инверторные дают существенно более высокое качество напряжения. Лучше сделать выбор в пользу последних.

При каком значении напряжения ниже или выше 220В следует задуматься об установке стабилизаторов?

По ГОСТу напряжение на вводе в дом не должно отклоняться более, чем на 10%. На данный момент есть два стандарта – 220В (допуск: 198 – 242В) и 230В (207 – 253В). На практике же во многих коттеджных поселках напряжение просаживается, скачет или является повышенным. Самые частые причины этого:

• Перегруженные и старые трансформаторные подстанции
• Большая удаленность от подстанции и/или недостаточное сечение силовых кабелей
• Несбалансированная нагрузка по фазам и слабый ноль

Можно выделить следующие виды проблем:

1. Напряжение ниже ГОСТа. При значениях ниже 180В выходят из строя холодильники и кондиционера. В группу риска попадают насосы.
2. Постоянно повышенное напряжение – более 245В (или 255, если трансформатор на 230В). Напряжение выше 265 приводит к моментальному выходу из строя электроники.
3. Плавающее напряжение. В этом случае к вечеру напряжение может падать ниже нормы, а днем быть в допуске. Как подвид этой проблемы – изменение напряжения волнами, период которых может быть достаточно коротким (до нескольких минут).
4. Импульсное изменение: короткие провалы или всплески напряжения. Моргающее и плавающее напряжение негативно сказывается на любой бытовой технике.

Таким образом, если фиксируются отклонения от ГОСТа, есть признаки плавающего или скачущего напряжения следует задуматься об установке стабилизаторов.

Есть ли шум при работе стабилизаторов?

Уровень шума зависит от типа и модели. Релейные стабилизаторы все «щелкают» при плавающем напряжении. В электромеханических шум издает привод. Электронные стабилизаторы, как правило, имеют естественное охлаждение и в нормальных режимах работают бесшумно. Инверторные модели Volter бесшумные, серия ИнСтаб имеет принудительное воздушное охлаждение (уровень шума аналогичен работе системного блока ПК).

Что делать при сильно пониженном напряжении, когда фиксируются значения 150-140В и менее?

Эту ситуацию можно считать аварийной. Перед покупкой стабилизаторов мы рекомендуем:

1. Проверить надёжность контакта фаз и в особенности нулевого проводника в основных электрощитах.
2. Провести аудит вашего питающего кабеля на предмет его целостности и достаточности сечения.
3. Обратиться в вашу обслуживающую организацию, администрацию поселения или местному электрику с просьбой решить эту проблему.

Если проблема не решается, то следует обратить внимание на on-line ИБП с аккумуляторами, т.к. при минимальных значениях входного напряжения и появления высокой нагрузки в доме стабилизаторы напряжения будут просто отключаться.

Что такое гибридные стабилизаторы напряжения?

Некоторые производители комбинирует различные типы. Так, например, Энергия серии Hybrid – это комбинация сервопривода и электромеханических реле. Вольт серии ГИБРИД – это сочетание твердотельных реле (полупроводников) и электромеханических.

Исправляют ли стабилизаторы частоту напряжения и его форму? Вопрос особенно актуален при работе с генераторами.

Ни один из типов стабилизаторов не исправляет частоту питающей сети. Форму напряжения («синусоиду») корректируют только инверторные стабилизаторы. Мы рекомендуем устанавливать стабилизаторы сразу после вводного автомата, после схемы АВР генератора.

Примеры комплексных проектов

При необходимости мы решаем вашу задачу комплексно. По-мимо стабилизаторов напряжения смонтируем ИБП или инвертор на котел или группу потребителей, на фазу или на весь дом. Установим генератор с ручным или автоматическим запуском. Исправим ошибки или полностью переберем ваш электрощит.

Заказать выезд инженера на объект

В процессе осмотра инженер произведет все необходимые замеры и расчеты, проконсультирует, а затем предложит варианты решения вашей задачи. В качестве бонуса будет произведен аудит вашего электрощита с выдачей рекомендаций. Цена за выезд – 5т.р., но при заключении договора на поставку и монтаж оборудования выезд – бесплатный.

Какой стабилизатор напряжения выбрать. Лучшие стабилизаторы напряжения для дома

Стабилизаторы бывают однофазными и трехфазными, а также цифровыми и электромеханическими (латерными). 

В зависимости от типа питающей сети стабилизаторы подразделяются по значению выходного напряжения на однофазные (220 В) и трёхфазные (380 В). Выбор зависит от того, как напряжение подведено в дом. Если подведено однофазное напряжение, подойдет только однофазный стабилизатор. Если к вашему дому подведено трехфазное напряжение, есть 2 варианта: купить один трехфазный стабилизатор или три однофазных. 

Цифровые или электронные стабилизаторы, в свою очередь, делятся по способу коммутации на релейные и тиристорные. 

Релейные стабилизаторы – самые популярные, т. к. имеют ряд преимуществ: 

— надежны 

— выдерживают перегрузки 

— долговечны 

— быстро реагируют на перепады 

— принимают входное напряжение в любом диапазоне 

— не вносят радиопомех, поэтому подходят для использования с самыми разными электроприборами 

— компактны – могут быть установлены в квартирах 

Тиристорные модели используют для работы с оборудованием, требующим высокой точности выходного напряжения, например, медицинским. Но они менее надежны и не так удобны в эксплуатации. Еще один минус – цена самого стабилизатора и ремонта в случае поломки. Для работы телевизора, холодильника и другой бытовой техники чрезмерная точность не нужна – все эти приборы нормально работают при напряжении 220 В ± 10%. 

Электромеханические стабилизаторы латерного типа отличаются высокой точностью (2-3 %) и плавной регулировкой напряжения, но гораздо медленнее срабатывают при изменениях в электросети. Такие модели не приспособлены к перегрузкам и не отличаются надёжностью, требуют регулярного техобслуживания, имеют сравнительно большие размеры. Доступная цена – вот главное преимущество электромеханических стабилизаторов. 

Мощность 

Чтобы сделать правильный выбор, нужно еще учитывать мощность стабилизатора. Для бесперебойной работы стандартного набора «чайник-холодильник-телевизор-плита» мощности 10-15 кВт более, чем достаточно. Для точного расчета следует сложить мощность всей домашней техники, которую вы собираетесь подключать к стабилизатору. Учитывайте пусковые токи некоторых приборов, например, кондиционера, холодильника, микроволновки. Мощность этих приборов при запуске превышает номинальную в несколько раз. Если не учесть данного факта, при включении техники с высоким пусковым током остальные приборы могут отключиться – сработает защита стабилизатора от перегрузки. 

Как выбрать стабилизатор напряжения — как самостоятельно правильно выбрать стабилизатор напряжения для частного дома

Известно, что напряжение электрической сети меняется в зависимости от местонахождения объекта, так что оно может варьироваться в самых разных пределах. Большинство загородных домов и дач находится на большом расстоянии от трансформаторных станций – это значит, что частые падения мощности сети неминуемы. Регулировать скачки электрического тока можно с помощью стабилизатора напряжения. Но как же его выбрать? Для этого мало уметь подсчитывать вольты, нужно также разбираться в принципе работы устройства.

Какой стабилизатор напряжения выбрать?

Как правило, напряжение электросети в средней точке равняется 220в. При большом количестве потребителей тока напряжение, фиксируемое на подстанции, сильно возрастает. Когда мощность скачкообразно меняется, это может привести к выходу из строя бытовых электроприборов. Только стабилизатор напряжения может регулировать мощность электросети, но перед владельцами дачи и частного дома стоит важная задача – правильно выбрать стабилизирующее устройство из множества видов.

Выбирая стабилизатор для квартиры или частного дома, важно обращать внимание не только на то, какое устройство лучше и популярнее на сегодняшний день. Нужно, прежде всего, обратить внимание на следующие моменты:

• какой стабилизатор напряжения работает надежно
• как не переплатить на лишние киловатты
• стоимость устройства

Виды стабилизаторов

Первым делом необходимо понять, какой выбор стабилизаторов предлагается потребителям. Большинство приборов, отвечающих за регулировку мощности электросети, работает одинаково и ничем друг от друга не отличается. У них одинаковое устройство, электронная прошивка, а также одинаковый способ переключения витков трансформатора. И все-таки стабилизаторы напряжения можно разделить на три вида, отличающиеся друг от друга способом регулирования мощности. К ним можно отнести:

• устройства с сервоприводом
• релейные регулировщики
• электронные приборы

Сервоприводные устройства регулируют напряжение при помощи витков трансформатора – они их просто меняют, используя специальный бегунок. Преимущество – низкая цена. Недостаток – наличие механических деталей, которые могут выходить из строя. Часто владельцы дач и квартир жалуются на поломку угольно-графитовых узлов. Другая распространенная поломка – выход из строя сервоприводного мотора. Можно сказать, что это самый ненадежный стабилизатор из всех существующих на сегодняшний день.

Лучше всего обратить внимание на релейные стабилизаторы. Они работают на основе блока, переключающего витки трансформатора. Преимущество – доступная цена. Недостаток – короткий срок службы. Например, очень часто залипают контакты. Для загородного дома гораздо эффективнее будет электронный стабилизатор напряжения. Преимущества – надежность, практичность, высокая работоспособность и долговечность. Регулировка электросети происходит с помощью ключей-тиристор. Другие отличия – бесшумная работа, оперативное реагирование на скачки. Минус – высокая стоимость.

Какую мощность способны выдержать стабилизаторы?

Чтобы подсчитать мощность, необходимо заглянуть в паспорт бытовых электроприборов, где указаны ватты. Другой важный момент – присутствие электрических двигателей, потребляющих большое количество тока. Наконец, нужно обратить внимание на коэффициент трансформации. В идеале следует выбрать стабилизатор напряжения с запасом на 30 %. Правильно определить общую мощность сможет только опытный специалист с высокой квалификацией. То же самое касается и подключения стабилизатора напряжения для дачи или квартиры.

Трёхфазные и однофазные стабилизаторы

Многие владельцы домов теряются в выборе – трехфазный или однофазный стабилизатор приобрести? Конечно, если электросеть однофазная, то подойдут однофазные стабилизаторы напряжения. Если же есть трёхфазный потребитель электрического тока, то выбор будет очевидным. Бывают случаи, когда нагрузка является однофазной, тогда можно применить сразу несколько однофазных стабилизаторов. Такой способ снабжения дома регулировщиками мощности будет стоить намного дешевле. Прежде чем выбрать устройство, лучше всего проконсультироваться с опытным мастером.

Как определить число фаз? Это можно сделать, обратившись к месту, где соединены провода. Нужно посмотреть на число проводов. Одной фазе соответствует два провода, трехфазной электросети – четыре провода. Если же количество проводов подсчитать трудно, то можно обнаружить тип электросети по розеткам. Трехфазные розетки оснащены особыми гнездами с пятью контактами. Если в доме есть помещения с очень мощной техникой, то электросеть должна быть трехфазной. Впрочем, точный ответ может дать только опытный электрик.

Еще один важный момент – диапазон регулировки. Для решения этой задачи понадобится специальный бытовой прибор, подсчитывающий вольты – вольтметр с измерительной шкалой до 380в или 400в. Необходимо сделать некоторые исследования, учитывая колебания мощности в различные погодные условия (в холода напряжение падает). Если исследования бытового вольтметра, подсчитывающего вольты, показали 220в или 380в, лучше всего выбрать стандартный стабилизатор. Если же были замечены сильные перепады, то следует приобрести стабилизатор напряжения с расширенным диапазоном.

Практические советы в выборе

Чтобы максимально точно определить вид стабилизатора и выбрать модель для квартиры или дома, нужно подсчитать общую сумму мощностей и вольты. Необходимо правильно измерить мощность фена для волос, плиты, утюга, кофеварки, телевизора и прочих электроприборов, которые находятся на даче. Затем мощность суммируется, и при выборе устройства учитывается полученный результат. Нужно учесть, что такие мощные приборы как холодильник требуют большого напряжения. Даже если в паспорте написано 380в, следует прибавлять 20%. Другой важный момент – разделение приборов на стационарные и временные. Также следует не забывать про однофазную и трехфазную электросеть. С источниками света также лучше использовать трехфазные стабилизаторы.

Многие владельцы дач и домов задаются вопросом об условиях установки стабилизаторов для регулировки мощности электросети. Вся эта информация, как и допустимые вольты, фиксируется в эксплуатационном паспорте устройства. Кроме вольтов и диапазона регулировки значение имеет шум, издаваемый стабилизатором. Если устройство устанавливается в техническом помещении, то он не сможет навредить или помешать. Но для жилого помещения лучше всего выбрать бесшумный прибор. Для небольшого дачного домика с общей мощностью приборов, равной 220в, подойдет самый недорогой стабилизатор.Для сплит систем подойдет трехфазное устройство.

Какой стабилизатор напряжения лучше: релейный или электромеханический

У многих в квартире были перебои с напряжением в электрической сети. В это время могут сгореть несколько ламп освещения, может выйти из строя стиральная машина или компьютер. Выход из такой ситуации напрашивается один – приобрести и установить стабилизатор напряжения.

Основным критерием выбора домашнего стабилизатора является мощность прибора. Ее величина должна быть выше суммарной мощности всех ваших бытовых приборов. Стабилизатор напряжения – это прибор, который корректирует параметры электрической энергии до номинальных значений при значительных колебаниях питания в сети.

Виды стабилизаторов

Чтобы разобраться и сделать оптимальный выбор стабилизатора, необходимо рассмотреть наиболее популярные виды стабилизаторов и их особенности.

Релейный стабилизатор напряжения

Сегодня невозможно представить квартиру, в которой не было бы бытовой техники. Каждое устройство требует защиты от перепадов напряжения в бытовой сети. Одним из таких приборов защиты является релейный стабилизатор напряжения.

Благодаря такому прибору можно создать комфортные условия работы электрических устройств. Уровень напряжения в номинальном режиме должен составлять 220 В. Релейный вид стабилизатора встречается во многих областях. Это популярный вид защитного прибора, так как имеет простое устройство.

Конструктивные особенности

Перед применением прибора требуется изучить, как он устроен и работает. Релейный стабилизатор включает в себя автотрансформатор и схему электронных элементов, управляющих его действием. В корпусе кроме этого имеется реле. Стабилизатор релейного типа считается повышающим, так как при пониженном напряжении прибор осуществляет повышение напряжения.

Возрастание напряжения будет осуществляться путем подключения дополнительной обмотки. Чаще всего в трансформаторе есть 4 обмотки. При превышении напряжения в сети стабилизатор снижает излишнее напряжение. Схема стабилизатора релейного типа состоит из:

1. Повышающий трансформатор.
2. Управляющий микроконтроллер.
3. Реле.

Это основные элементы релейного стабилизатора. Также устройство может содержать вспомогательные элементы, например, дисплей.

Принцип действия

Разберемся в процессе функционирования стабилизатора релейного типа. Электронная система измеряет параметры входящей электроэнергии. После считывания данных прибор сравнивает эти параметры с величинами номинального режима.

Прибор автоматически производит подключение необходимой обмотки трансформатора для достижения нужных параметров сети. Работа релейного стабилизатора довольно простая. Прибор регулирует параметры сети по ступеням, в результате чего при очередной ступени напряжение изменяется на конкретную величину. Бывают ситуации, когда уровень напряжения не соответствует норме даже после корректировки. Такие ступенчатые регулировки могут также вызвать перепады напряжения.

Если подробно разобраться в принципе действия, то можно понять, что прибор быстро выбирает нужные обмотки. Такие ступенчатые скачки параметров считаются незначительными. Они станут заметнее, если на входе будут наблюдаться подобные скачки напряжения. При подключении к сети высокочувствительных устройств при сильных перепадах напряжения устройства выйдут из строя.

Недобросовестные производители могут запрограммировать стабилизатор таким образом, что на его дисплее всегда будет показывать значение 220 В.

Чаще всего релейный стабилизатор справляется с перепадами сети за 0,15 с. Такой прибор может отключить питание выходным током, когда на входе возникли значения тока наименьшего допустимого значения. После нормализации напряжения прибор снова подключится к работе. Напряжение восстанавливается за 0,6 с.

Достоинства

Основными преимуществами релейной модели стабилизатора можно назвать:

1. Малые габаритные размеры, так как трансформатор имеет только функцию повышения напряжения.
2. Большой интервал значений напряжения.
3. Значительный диапазон рабочих температур. Многие приборы нормально работают при температуре -40 +40 градусов.
4. Низкий уровень шума.
5. Допускается перегрузка до 110%.

Многие изготовители приборов утверждают, что их продукция способна функционировать много лет.

Недостатки

В работе релейных моделей стабилизаторов есть недостатки, которые обусловлены его методом работы, схемой прибора. Слабым звеном его конструкции считается реле. Если изготовитель установил некачественное реле, то оно может стать причиной неисправности прибора. Также при переключении режимов возникают щелчки и шумы.

Другим значимым недостатком является ступенчатое действие устройства выравнивания напряжения. При переключении с одной обмотки на другую напряжение может значительно изменяться, образуя некоторые скачки.

Недорогие модели имеют слабую мощность, которая не больше 30% от мощности бытовых устройств.

Правила пользования стабилизатором

При вашем выборе релейного типа стабилизатора, необходимо регулярно проводить его обслуживание, в том числе ежегодно тщательно его осматривать внутри корпуса. При осмотре нужно обращать внимание на:

• Надежность крепления соединений проводников.
• Уровень охлаждения и циркуляции воздуха в корпусе прибора.
• Имеются ли повреждения.
• Точность работы указателей измерения.

При обнаружении слабых соединений, пыли, необходимо выключить из сети стабилизатор и произвести его обслуживание, очистив его и затянув все крепления контактов. Помещение, в котором находится стабилизатор напряжения, должно проветриваться и быть сухим. Влажность в помещении не должна быть более 80%. При работе в корпусе стабилизатора отверстия для вентиляции должны иметь доступ воздуха.

Электромеханический стабилизатор

Ни для кого не секрет, что бытовые сети питания сегодня не могут обеспечить стабильную эксплуатацию электрических устройств в доме. Перепады и скачки напряжения вполне можно ожидать от сети питания. Для решения этих задач как нельзя лучше подходит электромеханический вид стабилизатора напряжения, так как он стал наиболее популярным на рынке бытовых приборов защиты.

Этот прибор является повышающим трансформатором, который самостоятельно осуществляет регулировку напряжения в сети, в отличие от релейного стабилизатора.

Классификация

Основным критерием деления на классы электромеханических стабилизаторов стали параметры напряжения. Приборы бывают 1-фазными и 3-фазными. Первые применяются чаще в частных постройках и офисах, а трехфазные модели в больших организациях, в промышленности. На сегодняшний день у людей есть возможность строительства больших домов, коттеджей, в которых находится множество бытовых устройств, которые требуют защиты от перепадов напряжения сети.

По конструктивному исполнению стабилизаторы бывают настенными, напольными, настольными. Крепиться могут в любых положениях.

Другим фактором является мощность прибора. Сейчас изготовители предлагают большой выбор моделей. Имеются маломощные приборы до 500 кВА, а также повышенной мощности до 20000 кВА. Нужно сказать, что устройства на 220 и 380 В имеют отличия в числе трансформаторов, расположенных в корпусе устройства.

Преимущества:

• Широкий интервал напряжения входа.
• Повышенная точность выхода.
• Не чувствителен к рабочей частоте.
• Отсутствие шума.

Недостатки:

• Присутствуют движущиеся части.
• Необходимость периодической замены щеточного блока.
• При снижении напряжения до 180 В, нет гарантии нормальной работы.
• 1-фазные модели не могут работать при пониженной температуре.
• Малая скорость работы.

Советы по выбору стабилизатора

При выборе учитывайте следующие факторы:

1. Модель стабилизатора по числу фаз сети. Если в вашей трехфазной сети работают 1-фазные устройства, то для защиты от перепадов напряжения лучше применять три отдельных однофазных стабилизатора.
2. Мощность прибора. При определении этого параметра нужно учесть, что некоторые устройства имеют асинхронные двигатели, у которых высокие пусковые токи.
3. Точность стабилизации для защиты бытовых устройств, его быстродействие.
4. Наличие вспомогательных функций.
5. Условия работы прибора.
6. При выборе прибора необходимо учесть схему разводки проводов цепи питания.

Как правильно выбрать регулятор (ы) напряжения для вашей конструкции

В этой статье показано, как выбрать лучший тип стабилизатора напряжения для вашего конкретного электронного продукта.

Вероятно, более 90% продукции требуют регулятора напряжения того или иного типа, что делает их одними из наиболее часто используемых электрических компонентов.

Если у вас нет возможности работать напрямую от напряжения батареи или внешнего адаптера постоянного / переменного тока, требуется стабилизатор напряжения.Скорее всего, потребуется несколько регуляторов напряжения.

Эта статья — ваше руководство по выбору регулятора (ов) напряжения для вашей конструкции. Мы расскажем обо всем, от определения того, какой тип регулятора напряжения вам нужен, до выбора того, который соответствует вашим конкретным требованиям.

Выбор необходимого регулятора

Первым шагом в выборе правильного регулятора напряжения является определение входного напряжения, выходного напряжения и максимального тока нагрузки.

Хотя существует множество других спецификаций, эти три помогут вам начать работу и помогут сузить круг необходимого вам регулятора.

можно разделить на две широкие классификации:

• Понижающий : Выходное напряжение ниже входного
• Повышающий : Выходное напряжение больше входного

Знание входного и выходного напряжения поможет вам легко решить, к какой группе относится ваш регулятор.

Регуляторы напряжения, которым требуется выходное напряжение меньше входного, являются наиболее распространенным типом регуляторов напряжения. Например, вы вводите 5 В и выдает 3,3 В, или вы вводите 12 В и выдает 5 В.

Вам необходимо рассмотреть два типа регуляторов:

• Линейные регуляторы : простые, дешевые и бесшумные, но могут иметь низкую энергоэффективность. Линейные регуляторы способны только понижать напряжение.
• Импульсные регуляторы : высокая энергоэффективность, но более сложная и дорогая, а на выходе больше шума.Импульсные регуляторы могут использоваться как для понижения, так и для повышения напряжения.

Если вам требуется выходное напряжение меньше входного, начните с линейного регулятора, а не импульсного регулятора.

Рисунок 1. Линейный регулятор использует транзистор и контур управления с обратной связью для регулирования выходного напряжения. Линейный регулятор может производить только выходное напряжение ниже входного.

намного дешевле и проще в использовании, чем импульсные регуляторы, поэтому, как правило, они должны быть вашим первым выбором.

Единственный случай, когда вы не хотите использовать линейный стабилизатор, — это если рассеиваемая мощность слишком велика или вам нужно повысить напряжение.

Определение рассеиваемой мощности

Хотя линейные регуляторы дешевы и просты в использовании, основным недостатком является то, что они могут тратить много энергии. Это может вызвать чрезмерный разряд батареи, перегрев или повреждение продукта.

Если у вас есть аккумулятор, мощность которого расходуется на тепло, аккумулятор разряжается быстрее.Если это не аккумулятор, но он по-прежнему выделяет значительное количество тепла, это может вызвать другие проблемы с вашей конструкцией.

Фактически, при определенных условиях линейный регулятор может выделять столько тепла, что фактически разрушает себя. Очевидно, вы этого не хотите.

При использовании линейного регулятора начните с определения того, сколько мощности будет рассеиваться регулятором.

Для линейных регуляторов используйте уравнение:

Мощность = (Входное напряжение — Выходное напряжение) x Ток (Уравнение 1)

Можно предположить, что выходной ток (также называемый током нагрузки) примерно такой же, как входной ток для линейных регуляторов.

На самом деле, входной ток равен выходному току плюс ток покоя, который потребляет линейный регулятор для выполнения функции регулирования.

Однако для большинства регуляторов ток покоя чрезвычайно мал по сравнению с током нагрузки, поэтому достаточно предположить, что выходной ток равен входному току.

Как видно из уравнения 1, если у вас большой перепад напряжения (Vin — Vout) на регуляторе и / или большой ток нагрузки, то ваш регулятор будет рассеивать большое количество энергии.

Например, если на входе 12 В, а на выходе 3,3 В, разность напряжений будет рассчитана как 12 В — 3,3 В = 8,7 В.

Если ток нагрузки составляет 1 ампер, это означает, что регулятор должен рассеивать 8,7 Вт мощности. Это огромная потеря мощности, с которой не справится любой линейный регулятор.

Если, с другой стороны, у вас есть высокий перепад напряжения, но вы используете ток нагрузки всего в несколько миллиампер, тогда мощность будет небольшой.

Например, в случае, приведенном выше, если вы сейчас используете ток нагрузки только 100 мА, тогда рассеиваемая мощность упадет до 0,87 Вт, что гораздо более приемлемо для большинства линейных регуляторов.

При выборе линейного регулятора недостаточно просто убедиться, что входное напряжение, выходное напряжение и ток нагрузки соответствуют спецификациям регулятора.

Например, у вас есть линейный регулятор, рассчитанный на 15 В и ток 1 А. Вы думаете: «Хорошо, если это так, я могу подать на вход 12 В, взять 3.3 В на выходе и запустить его при 1 А, не так ли? »

Неправильно! Вы должны убедиться, что линейный регулятор может выдерживать даже такое количество мощности. Способ сделать это — определить, насколько сильно нагреется регулятор, в зависимости от мощности, которую он должен рассеять.

Для этого сначала вычислите, сколько мощности будет рассеивать линейный регулятор, используя уравнение 1 выше.

Во-вторых, посмотрите в таблице данных регулятора в разделе «тепловые характеристики» параметр под названием «Theta-JA», выраженный в единицах ° C / Вт (° C на ватт).

Theta-JA указывает на количество градусов, на которое микросхема будет нагреваться выше температуры окружающего воздуха, на каждый ватт мощности, которую он должен рассеять.

Просто умножьте расчетную рассеиваемую мощность на Theta-JA, и вы узнаете, насколько сильно линейный регулятор будет нагреваться при такой мощности:

Мощность x Theta-JA = Температура выше окружающей (Уравнение 2)

Допустим, ваш регулятор соответствует спецификации Theta-JA 50 ° C на ватт.Это означает, что если ваш продукт рассеивает:

• 1 ватт, он нагреется до 50 ° C.
• 2 Вт нагреется до 100 ° С.
• ½ ватта нагревается до 25 ° C.

Важно отметить, что рассчитанная выше температура представляет собой разницу температур выше температуры окружающего воздуха.

Допустим, вы подсчитали, что при ваших условиях питания регулятор будет рассеивать 2 Вт мощности. Вы умножаете это на Theta-JA, и вы определяете, что он нагреется до 100 ° C.

Здесь важно не забыть добавить температуру окружающего воздуха. Комнатная температура обычно составляет 25 ° C. Следовательно, вы должны добавить 25 ° C к 100 ° C. Теперь у вас температура 125 ° C.

125 ° C — это максимальная температура, на которую рассчитано большинство электронных компонентов, поэтому вы никогда не захотите намеренно превышать 125 ° C.

Обычно вы не повредите свой продукт, пока не достигнете температуры примерно от 170 ° C до 200 ° C. К счастью, у большинства регуляторов также есть тепловое отключение, которое срабатывает при температуре около 150 ° C, поэтому они отключатся до того, как вызовут какие-либо повреждения.

Однако некоторые регуляторы не имеют теплового отключения, поэтому вы можете повредить их, если они рассеивают слишком много энергии.

В любом случае, вы не хотите, чтобы ваш продукт постоянно перегревался и ему приходилось отключаться, чтобы остыть.

Также следует учитывать, что температура воздуха не всегда может быть 25 ° C.

Допустим, ваш регулятор все еще нагревается до 100 ° C под нагрузкой, но теперь температура окружающей среды составляет 50 ° C (например, в закрытой машине в жаркий летний день).

Теперь у вас 50 ° C плюс 100 ° C и температура до 150 ° C при загрузке. Вы превысили указанную максимальную температуру и находитесь на грани срабатывания теплового отключения.

Очевидно, этого следует избегать. Эксплуатация регулятора таким образом, чтобы он регулярно превышал заданную температуру 125 ° C, может не вызвать немедленного повреждения, но может сократить срок службы компонента.

Регуляторы с малым падением напряжения (LDO)

В некоторых случаях линейные регуляторы могут быть чрезвычайно эффективными, потребляя очень мало энергии.Это происходит, когда они работают с очень низким входным напряжением к выходному напряжению.

Например, если Vin — Vout составляет всего 300 мВ, то даже при токе нагрузки 3 А рассеиваемая мощность составляет всего 0,9 Вт, что является достаточно низкой мощностью, чтобы выдерживать нагрузку большинством регуляторов.

Минимальный дифференциал Vin-Vout, с которым может работать линейный регулятор, называется падением напряжения. Если разница между Vin и Vout падает ниже напряжения отключения, то регулятор находится в режиме отключения.

Регулятор в режиме отпускания просто выглядит как небольшой резистор от входа к выходу. Это означает, что выход, по сути, просто соответствует входному питанию, и на самом деле никакое регулирование не выполняется.

В большинстве случаев вы не хотите использовать линейный регулятор в режиме отключения. Это ни в коем случае не повредит чему-либо, но вы потеряете многие преимущества регулятора.

Например, если у вас много шума на входе, он обычно будет отфильтрован линейным регулятором.Однако эта фильтрация не будет происходить в режиме отключения, поэтому весь шум входного источника питания проходит прямо через выходное напряжение.

Причина, по которой стабилизаторы с малым падением напряжения так полезны, заключается в том, что они позволяют управлять регулятором с очень небольшой рассеиваемой мощностью. Это связано с тем, что линейный регулятор наиболее эффективен, когда разница между Vin и Vout небольшая.

Многие старые линейные регуляторы имели очень высокое падение напряжения. Например, популярные стабилизаторы серии 7800 имеют паспортное напряжение 2 В.Это означает, что входное напряжение должно быть как минимум на 2 В выше выходного напряжения.

Рисунок 2 — Старые трехконтактные линейные регуляторы требуют большего перепада напряжения Vin-Vout и, следовательно, расходуют больше энергии, чем более новые регуляторы LDO.

Хотя 2 В — это не так уж и много, если вы пропускаете через этот регулятор ток в 1 ампер и у вас есть разница в 2 В, то это 2 Вт энергии, теряемой зря.

Регуляторы LDO нового поколения могут иметь очень низкое падение напряжения менее 200 мВ при полной нагрузке.

LDO, работающий только с перепадом напряжения 200 мВ, может пропускать в 10 раз больше тока при той же рассеиваемой мощности, что и линейный стабилизатор, работающий с перепадом напряжения 2 В. Таким образом, 1 ампер тока с дифференциалом Vin-Vout 200 мВ соответствует лишь 0,2 Вт рассеиваемой мощности.

Краткое описание линейных регуляторов

Линейные регуляторы полезны, если:

• Разница между входным и выходным напряжением мала
• У вас низкий ток нагрузки
• Требуется исключительно чистое выходное напряжение
• Дизайн должен быть максимально простым и дешевым

Как мы обсудим дальше, импульсные стабилизаторы создают много шума на выходе и могут создавать нечеткое выходное напряжение.

Это может быть приемлемо для некоторых приложений, но во многих случаях требуется очень чистое напряжение питания. Например, при генерации напряжения питания для аналого-цифрового преобразователя или какой-либо звуковой схемы.

Таким образом, линейные регуляторы не только проще в использовании, но и обеспечивают гораздо более чистое выходное напряжение по сравнению с импульсными регуляторами, без пульсаций, всплесков или шума любого типа.

Таким образом, если рассеиваемая мощность не слишком велика или вам не требуется повышающий регулятор, линейный регулятор будет вашим лучшим вариантом.

Импульсные регуляторы

Импульсные регуляторы намного сложнее для понимания, чем линейные регуляторы. Линейный регулятор основан на силовом транзисторе, который регулирует величину тока, разрешенного для подачи на выход.

ПРИМЕЧАНИЕ: Обязательно загрузите бесплатное руководство в формате PDF 15 шагов для разработки нового электронного оборудования .

Если система управления линейного регулятора определяет, что выходное напряжение ниже, чем должно быть, то от входа к выходу может проходить больший ток.И наоборот, если обнаруживается, что выходное напряжение выше, чем должно быть, регулятор позволит меньшему току течь от входа к выходу, действуя таким образом, чтобы снизить выходное напряжение.

С другой стороны, импульсные регуляторы используют катушки индуктивности и конденсаторы для временного хранения энергии перед передачей ее на выход.

В этом уроке я проектирую печатную плату, используя простой линейный регулятор, а в этом более глубоком курсе я проектирую индивидуальную плату, используя более сложный импульсный стабилизатор.

Существует два основных типа импульсных регуляторов: повышающий и понижающий.

Понижающий импульсный стабилизатор также называется понижающим стабилизатором и, как линейный регулятор, выдает выходное напряжение ниже входного.

Рис. 3. Понижающий импульсный стабилизатор использует катушку индуктивности в качестве временного накопителя энергии для эффективного создания выходного напряжения ниже входного.

Если вы начали планировать использование линейного регулятора (понижающего), но определили, что рассеиваемая мощность слишком велика, тогда вам следует использовать понижающий импульсный стабилизатор.

В то время как повышающий импульсный стабилизатор создает выходное напряжение, превышающее входное, и называется повышающим регулятором.

обладают высокой эффективностью даже при очень больших перепадах между входом и выходом.

КПД равен выходной мощности, деленной на входную. Это соотношение того, какая часть мощности от входа поступает на выход.

КПД = Pout / Pin = (Vout x Iout) / (Vin x Iin) (Уравнение 3)

Уравнение эффективности то же самое для линейного регулятора.Однако, поскольку выходной ток равен входному току для линейного регулятора, уравнение 3 упрощается до простого:

КПД (линейный регулятор) = Vout / Vin (уравнение 4)

Например, предположим, что у вас на входе 24 В, а на выходе необходимо 3 В при токе нагрузки 1 А. Если бы это был линейный регулятор, он работал бы с чрезвычайно низким КПД, и почти вся мощность рассеивалась бы в виде тепла.

КПД линейного регулятора будет только 3 В / 24 В = 12.5%. Это означает, что только 12,5% мощности от входа поступает на выход. Остальные 87,5% передаваемой мощности теряются в виде тепла!

С другой стороны, импульсные регуляторы обычно имеют КПД 90% или больше независимо от разницы между входным и выходным напряжениями. Для импульсного регулятора около 90% мощности передается на выход и только 10% тратится впустую.

Только когда Vin и Vout близки друг к другу, линейный регулятор может сравниться по эффективности с импульсным регулятором.

Например, если у вас входное напряжение 3,6 В (напряжение литий-полимерной батареи), а на выходе выдается 3,3 В, то линейный регулятор будет иметь КПД 3,3 В / 3,6 В = 91,7%.

Повышающие регуляторы напряжения

В большинстве случаев выходное напряжение будет ниже входного. В этом случае следует использовать линейный регулятор или понижающий импульсный стабилизатор, как обсуждалось.

Однако есть и другие случаи, когда вам может потребоваться выходное напряжение выше входного.Например, если у вас аккумулятор 3,6 В и вам нужно питание 5 В.

Рис. 4. В повышающем импульсном стабилизаторе индуктивность используется в качестве временного накопительного элемента для эффективного создания выходного напряжения, превышающего входное.

Многие новички в электронике удивляются, узнав, что можно генерировать более высокое напряжение из более низкого напряжения. Для выполнения этой функции необходим импульсный регулятор, называемый повышающим регулятором.

В отличие от линейных регуляторов выходной ток импульсного регулятора не равен входному току. Вместо этого вы должны смотреть на входную мощность, выходную мощность и эффективность.

Рассчитаем входной ток для повышающего регулятора. Предположим, что входное напряжение — 3 В, выходное напряжение — 5 В, выходной ток — 1 А, а энергоэффективность — 90% (как указано в таблице данных).

Чтобы выяснить это, нам нужно использовать небольшую базовую алгебру для уравнения 3, чтобы найти входную мощность:

Pin = Pout / КПД (Уравнение 5)

Мы знаем, что эффективность составляет 90% (или 0.90), и мы знаем, что выходная мощность составляет 5 В x 1 А = 5 Вт. Мы можем рассчитать, что входная мощность составляет 5 Вт / 0,9 = 5,56 Вт.

Поскольку входная мощность составляет 5,56 Вт, а выходная мощность 5 Вт, это означает, что регулятор рассеивает только 0,56 Вт.

Далее, поскольку мы знаем, что мощность равна напряжению, умноженному на ток, это означает, что входной ток равен:

Входной ток = 5,56 Вт / Vin = 5,56 Вт / 3 В = 1,85 A (Уравнение 6)

Для повышающего регулятора входной ток всегда будет выше, чем выходной ток.С другой стороны, входной ток понижающего регулятора всегда будет меньше выходного тока.

Понижающие регуляторы

Допустим, вы питаете свой продукт от двух последовательно соединенных батареек AA. При полной зарядке две батареи AA могут выдавать около 3,2 В, но когда они почти полностью разряжены, они выдают только 2,4 В.

В этом случае напряжение вашего источника питания может находиться в диапазоне от 2,4 В до 3,2 В.

Теперь предположим, что вам нужно выходное напряжение ровно 3 В независимо от состояния батарей.Когда батареи полностью заряжены (выходное напряжение 3,2 В), вам необходимо понизить напряжение батареи с 3,2 В до 3 В.

Однако, когда батареи близки к разряду (выходное напряжение 2,4 В), вам необходимо увеличить напряжение батареи с 2,4 В до 3 В.

В этом сценарии вы должны использовать так называемый повышающий-понижающий импульсный стабилизатор, который представляет собой просто комбинацию повышающего и понижающего регуляторов.

Для решения этой проблемы потенциально можно использовать отдельный понижающий регулятор, за которым следует повышающий регулятор (или наоборот).Но обычно лучше использовать одинарный понижающе-повышающий регулятор.

Импульсный регулятор + линейные регуляторы

Помните о трех преимуществах линейных регуляторов: дешевизне, простоте и чистоте выходного напряжения.

Может быть много случаев, когда вы хотите использовать линейный стабилизатор, потому что вам нужно чистое выходное напряжение, но вы не можете, потому что они тратят слишком много энергии.

В этой ситуации вы можете использовать импульсный регулятор, за которым следует линейный регулятор.

Допустим, у вас есть входное напряжение от литий-полимерной батареи, равное 3.6 В, но вам понадобится источник clean 5 В.

Для этого вы должны использовать повышающий стабилизатор, чтобы поднять напряжение до значения чуть выше целевого выходного напряжения. Например, вы можете использовать повышающий регулятор для повышения напряжения с 3,6 В до 5,5 В.

Затем вы следуете этому с помощью линейного регулятора, который берет 5,5 В и понижает его до 5 В, а также убирает шум и пульсации для получения чистого сигнала.

Это очень распространенный метод получения КПД импульсного регулятора и бесшумного выходного напряжения линейного регулятора.

Если вы выбрали эту опцию и специально пытаетесь отфильтровать коммутационные шумы, обязательно обратите внимание на коэффициент отклонения источника питания (PSRR) линейного регулятора.

PSSR данного линейного регулятора изменяется в зависимости от частоты. Следовательно, PSSR обычно представляется в виде графика, который показывает, как линейный регулятор подавляет любые пульсации на входном питании на различных частотах.

Рисунок 5 — Коэффициент подавления помех от источника питания (PSRR) в зависимости от частоты для TPS799 от Texas Instruments.

Чтобы использовать этот график, посмотрите на частоту переключения вашего импульсного стабилизатора (или любых других источников шума в вашей цепи). Затем посмотрите на PSSR линейного регулятора на этой конкретной частоте.

Затем вы можете рассчитать, какая часть шума импульсного регулятора будет удалена линейным регулятором.

Сводка

Чтобы выбрать регулятор напряжения для вашей системы, начните с предположения, что линейный регулятор может использоваться, если входное напряжение выше, чем выходное.

Только если при этом расходуется слишком много энергии, используйте понижающий импульсный стабилизатор.

Если вам нужно выходное напряжение выше, чем входное, используйте импульсный импульсный стабилизатор.

Если у вас есть ситуация, когда входное напряжение может быть выше или ниже выходного напряжения, вам нужен импульсный импульсный стабилизатор.

Наконец, если вам нужен чистый выходной сигнал, но требуется энергоэффективность импульсного регулятора, то используйте импульсный регулятор, а затем линейный регулятор для очистки напряжения питания.

Другой контент, который может вам понравиться:

Как правильно выбрать ИС линейного стабилизатора напряжения для современных схем

являются неотъемлемой частью любой электронной конструкции, вы можете не заметить, но более 90% проектов / продуктов в области электроники требуют наличия какого-либо регулятора напряжения для функциональной работы.Что делает их одними из наиболее часто используемых и легкодоступных электронных компонентов для различных приложений.

Но часто возникает ситуация, когда ваш лучший в своем классе регулятор напряжения не соответствует конкретным требованиям для конкретного приложения, и после небольшого поиска регулятора напряжения в mouser, element14 или Digikey вы попали в ситуацию, когда вы не можете решить. как выбрать стабилизатор напряжения IC для вашей электронной конструкции.

Итак, в этой статье мы узнаем о некоторых из самых дешевых и часто используемых стабилизаторов напряжения , доступных на рынке.Кроме того, я подробно покажу вам, какие параметры необходимо учитывать перед выбором регулятора напряжения для конкретного приложения. Наконец, я вручную выберу несколько крутых Top 10 Modern Linear Regulator IC , которые можно использовать как современную замену старым LM7805, LM317, AMS1117 и т. Д., А также будет краткое описание для каждого из них.

Выбор правильного типа регулятора для вашей схемотехники

Перед тем, как выбрать микросхему регулятора напряжения, вам необходимо сначала установить самые основные параметры, хотя существуют и другие критические параметры, на данный момент мы сосредоточимся на трех основных: входное напряжение , выходное напряжение и ток нагрузки .

Зная входное и выходное напряжение, вы можете определить входной и выходной ток. Зная все эти параметры, вы можете легко рассчитать входную и выходную рассеиваемую мощность и определить, какой тип регулятора напряжения вам нужен для вашего конкретного применения.

Говоря о типах регуляторов напряжения , как вы все знаете, существует только два основных типа регуляторов напряжения: это импульсные регуляторы и линейные регуляторы , и они также подразделяются на повышающие и понижающие . Регуляторы .Для лучшего понимания ниже представлена ​​подробная блок-схема.

Если вы ищете выходное напряжение ниже входного, просто выберите линейный стабилизатор напряжения, потому что линейный стабилизатор напряжения дешевый и его легко найти на рынке, поскольку он часто используется во многих приложениях

Если вы смотрите на выходное напряжение, большее, чем входное, тогда просто используйте импульсный стабилизатор, по-видимому, если ваша рассеиваемая мощность очень высока, что означает, что ваш выходной ток находится в нескольких элементах, в этой ситуации вы можете выбрать импульсный стабилизатор. вместо. Импульсные регуляторы напряжения более эффективны, чем линейные регуляторы.

Линейное напряжение дешевое, простое в использовании и легко доступное, но основным недостатком линейного регулятора является рассеиваемая мощность, если ее не учитывать внимательно, это может привести к быстрому расходу заряда батареи (для приложений с питанием от батареи) или к перегреву, что может привести к необратимому повреждению устройства.Чтобы лучше понять эту концепцию, давайте проясним ситуацию на нескольких примерах,

Предположим, у нас есть входное напряжение 12 В и выходное напряжение 3,3 В, разница напряжений составляет 12 В — 3,3 В = 8,7 В. Теперь предположим, что ток нагрузки составляет 500 мА, а в другом сценарии ток нагрузки составляет 100 мА.

В первом сценарии регулятор должен рассеивать 8,7 В * 0,5 А = 4,35 Вт мощности в виде тепла, а это очень много для любого регулятора на 3,3 В.

Во втором сценарии регулятор должен рассеивать 8.7 В * 0,05 А = 0,43 Вт, с чем легко справится любой хороший стабилизатор на 3,3 В.

Другой ключевой аспект, на который следует обратить внимание, известен как термическое сопротивление , он определяется как «-JA», а его единица измерения записывается как ° C / Вт. А теперь вы спрашиваете, что вообще это за параметр «Θ-JA»?

Он определяет, насколько будет нагреваться ИС (выше температуры окружающей среды), чтобы рассеять один ватт мощности. Умножение мощности на «Θ-JA» даст вам повышение температуры выше температуры окружающей среды.

Низкое падение напряжения (LDO) для низковольтных батарей

Чтобы преодолеть некоторые из основных проблем в линейном регуляторе, были введены LDO и импульсные регуляторы. Как следует из названия, LDO — это тип регулятора с очень низким падением напряжения. Вы можете узнать больше о стабилизаторах напряжения с низким падением напряжения, перейдя по ссылке на статью.

Но теперь остается вопрос: что вообще означает с низким падением напряжения ?

Чтобы понять концепцию падения напряжения, давайте возьмем на примере наиболее популярные регуляторы серии 78XX, такие как микросхемы регуляторов напряжения LM7805 или LM7809.Просто взглянув на таблицу 78-й серии, вы увидите, что у этой серии регуляторов есть падение напряжения 2 В. Это означает, что регулятор будет работать правильно только тогда, когда входное напряжение на 2 В выше выходного напряжения.

Если вы думаете, что 2 В — это не так много, вы снова ошибаетесь, если вы потребляете значительный ток с падением напряжения на 2 В. Допустим, вы потребляете ток 500 мА, затем вы тратите 1 Вт мощности на регулятор, а это большая потеря мощности для регулятора 7805.

Более новые наиболее эффективные LDO имеют очень низкое падение напряжения, которое может быть менее 200 мВ при полной нагрузке. Вот почему такие LDO могут обеспечивать в 10 раз больший выходной ток при 10 раз меньшей рассеиваемой мощности. Список таких LDO будет рассмотрен далее в статье.

HT7333-A от Holtek Semiconductor

HT7333-A — это промышленный классический, очень дешевый однокристальный стабилизатор с малым падением напряжения с максимальным входным напряжением 12 В, и выходным напряжением , равным 3.3В . С допуском на выходное напряжение 3% эта микросхема может выдерживать максимальный выходной ток 250 мА .

Это очень часто используемый чип, который используется в различных продуктах и ​​поставляется в корпусе TO-92, который представляет собой сквозную версию. Версия для поверхностного монтажа также доступна в пакете SOT-89. Последние две цифры номера детали представляют собой выходное напряжение. Итак, HT73 33 означает 3,3 В, также есть другие версии с фиксированным выходом, доступные для этого чипа, которые варьируются от 1.8В — 5В. Пожалуйста, обратитесь к таблице данных для получения дополнительной информации.

Приложения включают оборудование с батарейным питанием, регулятор напряжения для микроконтроллера и микропроцессора, оборудование для беспроводной связи и многое другое. Этот чип стоит 0,49 доллара за одну штуку, а выпадает всего за 0,016 доллара за за всю катушку из 3000.

Название детали: HT7333

Лист данных: HT7333 Лист данных

AP2112K, компания Diodes Incorporated

AP2112K — это немного современный, однокристальный, очень дешевый стабилизатор со сверхнизким падением напряжения, который имеет входное напряжение , равное 6.5 В и выходное напряжение 3,3 В и имеет точность выходного напряжения ± 1,5%. Этот чип может выдерживать максимальный выходной ток мА, при типичном падении напряжения 250 мВ. Он имеет встроенную защиту от короткого замыкания и специальный вывод для включения или отключения микросхемы извне.

Он имеет ток покоя 55 мкА и ток в режиме ожидания 0,01 мкА с диапазоном рабочих температур от -40 ° C до + 85 ° C. Он может быть сконфигурирован как вторичный регулятор в системе регулирования, состоящей из двух частей.Эта ИС также имеет большой диапазон фиксированных выходных напряжений и поставляется в крошечном корпусе SOT23-5. Вы можете обратиться к техническому описанию этого чипа для ваших конкретных потребностей.

включают в себя эффективные регуляторы напряжения, блоки питания для микроконтроллеров, блоки питания для ЖК-дисплеев и ноутбуков. Этот чип стоит 0,47 доллара за единицу и падает до 0,098 доллара за всю катушку из 3000.

Название детали: AP2112K

Срок эксплуатации: AP2112K Лист данных

NX1117CE от NXP Semiconductors

NX1117CE также является отраслевым стандартом, очень дешевая, легко доступная однокристальная и, безусловно, наиболее часто используемый LDO (стабилизатор с малым падением напряжения), который имеет входное напряжение 20 В, макс @ 6 мА и выходное напряжение из 3.3 В (для версии 3,3 В) и с точностью выходного напряжения ± 1,5%. Этот чип может выдерживать максимальный выходной ток , равный 1 А, при типичном падении напряжения 500 мВ.

Имеет встроенную функцию ограничения выходного тока с тепловым отключением в случае перегрузки или короткого замыкания. Он имеет ток покоя 10 мА с диапазоном рабочих температур от -40 ° C до + 125 ° C. С различными вариантами корпуса он может использоваться в качестве первичного стабилизатора напряжения для различных приложений. Для получения информации о различных вариантах выходного напряжения и упаковке см. Техническое описание этого чипа.

Приложения включают пост-регулятор для переключения преобразователя постоянного тока в постоянный, высокоэффективные линейные регуляторы, зарядное устройство и многое другое. Этот чип стоит 0,37 доллара за одну штуку, а упадет с 0,067 доллара до за всю катушку из 3000.

Название детали: NX1117CE

Лист данных: NX1117CE Лист данных

LP2985 от Texas Instruments

LP2985 — это новый, очень недорогой, однокристальный стабилизатор со сверхнизким падением напряжения, входное напряжение которого составляет не более 16 В, , а выходное напряжение — 3.3 В (для версии 3,3 В) и с точностью выходного напряжения ± 1,5%. Этот чип может работать с максимальным выходным током , равным 150 мА, при типичном падении напряжения 280 мВ.

Он имеет встроенную защиту от короткого замыкания и специальный вывод байпаса, в который можно добавить конденсатор емкостью 10 нФ для сверхмалошумной работы. Он имеет ток покоя 850 мкА и ток в режиме ожидания 0,01 мкА с диапазоном рабочих температур от -40 ° C до + 85 ° C. Он поставляется в крошечном корпусе SOT23-5, поэтому его можно использовать в некоторых из самых густонаселенных сверхмалых приложений, все эти функции делают его идеальным кандидатом в качестве вторичного регулятора после первичного импульсного регулятора.

Он также имеет большой диапазон постоянных выходных напряжений. Вы можете обратиться к техническому описанию этого чипа для ваших конкретных потребностей. Приложения включают портативные устройства, цифровые камеры и видеокамеры, проигрыватели компакт-дисков и многое другое. Этот чип стоит 0,51 доллара за единицу и падает до 0,298 доллара за всю катушку из 3000.

Название детали: LP2985

Срок эксплуатации: LP2985 Лист данных

MIC29302WU от Microchip