Стабилизаторы напряжения | Глоссарий от БАСТИОН

Сеть и Подключение

Централизованное подключение стабилизатора
Подключение мощного стабилизатора сразу после домового или квартирного счетчика электроэнергии.

Нейтральный (нулевой) проводник
Общая точка соединенных в звезду фазных обмоток (элементов) электрооборудования. Провод, подключенный к этой точке, также называется нейтралью.

Фазное напряжение
Напряжение между фазой и нейтралью (нулем). По отношению к нулю на всех трёх фазах напряжение 220 В и называется фазным. Оно действует между любой из трёх фаз и нейтралью (нулём).

 

 

 

 

 

 

Фаза
Проводник, находящийся под напряжением относительно другого, общего проводника земли и нейтрали; (нуля), соединенного с массой, корпусом электротехнического устройства (электрогенератора, электрического трансформатора и др.)

Однофазное подключение
Подключение стабилизатора к одной фазе 220 В и нулю.

Линейное напряжение
Напряжение 380 В, действующее в

трехфазной сети между любыми из трёх фаз, называется линейным.

Перекос фаз
При  трехфазном напряжении существуют три фазных напряжения по 220 В. Однофазных потребителей можно подключать к любой фазе и нулю. Это делается так, чтобы потребление по каждой фазе было примерно одинаковым, иначе возможен перекос фаз.

Реле напряжения, блок контроля фаз

Реле, которое в случае перекоса фаз автоматически переключает нагрузку на незагруженную фазу.

«Жёсткая» фазировка
В однофазной сети обязательное подключение прибора конкретным проводником к фазе источника тока.

Автоматическая фазировка на выходе
Привязка фазы к конкретному проводнику на выходе стабилизатора вне зависимости от того, сделана ли «жёсткая» фазировка при подключении стабилизатора к источнику тока или нет.

Заземление («Земля»)
“Защитное заземление” защищает человеческое тело от того, чтобы на нем не появилось опасное напряжение, и через человека не пошёл электрический ток. Например, в случае случайного присоединения

фазового проводника к токопроводящему заземленному корпусу прибора образующийся потенциал приведет к срабатыванию вводного автомата защиты и отключению электропитания.  

Байпас
Автоматический или ручной переключатель, позволяющий в случае аварии стабилизатора или ИБП осуществить питание нагрузки напрямую от сети.

Качество электроэнергии, 7 категорий проблем электропитания, перепад (скачок, всплеск) напряжения

Для однозначного определения проблем электропитания были введены международные стандарты IEEE Standard 1159-1995 и IEEE Standard 1100-1999, которые их классифицировали и исключили разночтения. Таким образом, появилось 7 категорий проблем электропитания, определяющие качество сети:

1.  Переходные процессы
1. Импульсные процессы – удар молнии, неисправность заземления, электростатический разряд и т.п. Основной способ борьбы – устройство антистатического заземления.
2. Колебательные  процессы – многократные отклонения значения величины напряжения и тока связанные с отключением реактивной или индуктивной нагрузки (например мощный электродвигатель). Если двигатель отключить, то до своей остановки он сам станет дополнительным питающим генератором электроэнергии, подключенным к системе электропитания и значительно изменяющим ее параметры.
2. Перебои – полное отсутствие электропитания от 0,5 периодов до 2 минут. 
3.  Провалы напряжения (просадки напряжения). Это кратковременное (до 1 минуты) уменьшение амплитуды напряжения, связанное с включением мощных нагрузок.
4. Всплески напряжения (перенапряжения). Антипод просадки, явление, при котором в сети действует повышенное напряжение. Возникают при массовом отключении потребителей от сети, рассчитанной на высокую нагрузку.
5. Искажения синусоидальной формы напряжения. Отсутствие чистой синусоиды напряжения приводит к мерцанию света, перегреву сердечников трансформаторов, что ведет к снижению мощности, передаваемой в нагрузку. Так же могут быть помехи связи, зависание компьютеров, порча мониторов и жестких дисков.
6. Флуктуации напряжения. Флуктуация напряжения возникает при подключении нагрузки с нестабильным потреблением тока. Напряжение сети «плавает» в приделах 95-105%.
7. Вариации частоты. Нарушение частоты напряжения электропитания может возникать при подключении автономных генераторов при высокой нагрузке на них. Вариации частоты приводят к нестабильной работе электродвигателей, их перегреву, шумности и повышенному износу.

Синусоидальная форма напряжения, “чистая” синусоида
В генераторах переменного тока получают ЭДС (электродвижущую силу), изменяющуюся во времени по закону синуса, что позволяет производить точный расчет электрических цепей, где все токи и напряжения являются синусоидальными функциями времени. Синусоидальная форма напряжения

(«чистый» синус) говорит о высоком качестве напряжения и отсутствии 7 категорий проблем электропитания.

Выходная мощность
Выходная мощность, это мощность, которую отдает стабилизатор в подключенную нагрузку. 

Рабочий диапазон входного напряжения
Рабочий диапазон входного напряжения, это напряжение при котором стабилизатор обеспечивает заявленную мощность и номинальное выходное напряжение  в соответствии с требованиями ГОСТа — от 187 вольт до 242 вольт переменного тока. Некоторые стабилизаторы напряжения имеют расширенный диапазон

входного напряжения, который может составлять от 90 до 300 вольт. 

Предельный диапазон входного напряжения
Диапазон входного напряжения, при котором стабилизатор может работать, но не обеспечивать выходную мощность и номинальное  напряжение. 

Защита

Короткое замыкание (КЗ)
Это любое незапланированное, нештатное соединение электрических проводников с разным потенциалом, например, фазы и ноля, при котором образуются разрушительные токи, несущие угрозу работоспособности оборудования и жизни человека.

Тройная защита от перегрузки
Защита по току, защита по напряжению и защита по температуре, примененная в стабилизаторах производства компании БАСТИОН.

Автоматический выключатель (автомат)
Защитный автомат произведет автоматическое отключение, если фазный провод попадает на защитный (заземляющий) проводник,  что равносильно короткому замыканию (то есть максимально возможному току в схеме), что приведет к срабатыванию  электромагнитной защиты.

Класс защиты (IP — Ingress Protection)
Международный электротехнический стандарт

степени защищенности приборов от проникновения  в них частей тела, пыли, предметов, случайного контакта (первая цифра от 0 до 6) и влаги, воды, капель, струй и т.п. (вторая цифра от 0 до 8)

Типы и схемы стабилизации

Быстродействие, время стабилизации, время реакции
Быстродействие  состоит из двух параметров – времени реакции на возникшие изменения во внешней питающей сети и времени стабилизации выходного напряжения прибора до значения, лежащего в диапазоне номинального напряжения.

Точность стабилизации
Точность стабилизации определяется как максимальное отклонение в % от номинального выходного напряжения стабилизатора. Чем меньше значение точности, тем лучше.

Бестрансформаторная схема
Принцип работы стабилизатора основан на регулировании выходного напряжения путем широтно-импульсной модуляции (ШИМ). На входе и на выходе прибора имеются аналоговые фильтры, эффективно сглаживающие импульсные помехи в сети. 
Принцип широтно-импульсной модуляции дает возможность корректировать выходной сигнал. Для потребителей очень важным является качество выходного напряжения, а именно обеспечение строгой синусоидальности питающего напряжения. В данном приборе корректировку осуществляет микропроцессор, который постоянно анализирует выходной сигнал и добивается его наилучшего совпадения с синусоидой. Следует отметить, что отсутствие трансформатора, снижает защищенность аппаратуры в случае отказа или экстренной ситуации в сети или с самим устройством.

Двойное преобразование напряжения
Фазоинверторный стабилизатор напряжения
Инверторный стабилизатор
Двойное преобразование напряжения (double conversion) — это преобразование входного переменного напряжения 220 вольт в постоянное, которое за тем посредством инвертора, снова преобразуется в переменное напряжения 220 вольт. По схеме двойного преобразования электроэнергии построен инверторный стабилизатор, в котором, в отличие от дискретных стабилизаторов отсутствует автотрансформатор. Данный тип стабилизаторов обеспечивает практически идеальное выходное напряжение, на качество которого практически ничто не влияет. Главным его недостатком является цена. 

Однофазный стабилизатор напряжения
Стабилизатор напряжения, имеющий однофазное подключение 220 вольт.

Трехфазный стабилизатор напряжения (трёхфазное подключение)
Простейшей схемой трёхфазного стабилизатора напряжения является подключение соответствующим образом трёх однофазных стабилизаторов и получение на выходе трёхфазного тока 380 вольт. С учетом того, что однофазные устройства редко бывают по мощности больше 15 квт, результирующая конструкция из 3-х стабилизаторов мощностью 15 кВт каждый, будет значительно меньше 60 квт, что обычно достаточно для обслуживания индивидуального жилого дома. Дополненная блоком контроля фаз и байпасом, такая система будет характеризоваться хорошей надежностью и функциональностью.

Электромеханический стабилизатор
Устройства этого класса осуществляют нормализацию параметров тока последовательной активацией или отключением витков автотрансформатора с помощью регулирующего электромеханического шагового сервопривода (электродвигателя).
Высокое качество напряжения на выходе сервоприводного устройства стабилизации реализуется за счёт плавности и равномерности нормализации с погрешностью в рамках всего 1-3%, а также отсутствия искажений токовой синусоиды.

Феррорезонансный стабилизатор
Электромагнит­ные стабилизаторы напряжения, в которых используют резонанс­ные контуры, называют феррорезонансными. Их применяют в ка­честве маломощных стабилизаторов переменного напряжения и как опорные (эталонные) источники напряжения. Чаще всего их выпол­няют на одном сердечнике из трансформаторной стали Ш-образной формы с тремя стержнями. 

Стабилизация напряжения вольтодобавочного типа
К вольтодобавочным устройствам регулируемого напряжения могут быть отнесены индукционные регуляторы, автотрансформаторы плавно регулируемого напряжения, вольтодобавочные  трансформаторы и линейные регуляторы, являющиеся наиболее приемлемыми аппаратами для регулирования напряжения в распределительных сетях потребителей.

Дискретное (ступенчатое) регулирование
Ступени регулирования
Дискретный (электронный) стабилизатор
Дискретный способ стабилизации напряжения осуществляется за счёт выбора обмотки автотрансформатора (ступени регулирования) с напряжением наиболее соответствующим номинальному и включении соответствующего силового ключа (электронного или релейного), что позволяет до минимума сократить время срабатывания ключа. Основным недостатком являются скачки выходного напряжения, сохранение искажений в выходном сигнале и небольшая точность стабилизации. Дискретные стабилизаторы отличаются небольшой ценой, надежностью и  массовостью.

Стабилизация напряжения релейного типа
Релейный стабилизатор
Дискретный стабилизатор напряжения, у которого в качестве электронных ключей переключения обмоток автотрансформатора используются электромеханические реле.

Тиристорный стабилизатор (симисторный стабилизатор)
Дискретный стабилизатор напряжения, у которого в качестве электронных ключей переключения обмоток автотрансформатора используются тиристоры (симисторы).

Конструкция и Элементная база

Автотрансформатор
Это вариант трансформатора, в котором первичная и вторичная обмотки соединены напрямую. За счёт чего у них не только магнитная связь, но и электрическая. Обмотка автотрансформатора имеет несколько выводов (как минимум 3), подключаясь к которым, можно получать разные электрические напряжения.

Микропроцессорное управление
Посредством команд микропроцессора осуществляется управление работой электронных ключей автотрансформатора.

Симисторные ключи (тиристорные ключи)
Силовые электронные элементы, позволяющие осуществлять переключение между обмотками автотрансформатора с большой силой тока.

Сервопривод
Управляющий механизм, обеспечивающий совершение определенных механических действий посредством работы электропривода.

Сальниковые вводы (гермовводы)
Отверстия с резиновыми уплотнениями, зажимаемыми накидной гайкой, обеспечивающие герметичный ввод проводов в корпус прибора.

Гальваническая развязка
Передача энергии или информационного сигнала между электрическими цепями, не имеющими непосредственного электрического контакта между ними за счет электромагнитной индукции.

Устройство сопряжения
Устройство, устраняющее проблемы с некачественным (или отсутствующим) заземлением, которые порождают  паразитные токи, наводки. Позволяет адаптировать автоматику газового котла для работы с автономными генераторами и со старыми сетями без заземления.

Нагрузка и мощность

Нагрузка (полезная нагрузка)
Приборы и оборудование, подключаемые к стабилизатору.

Номинальная нагрузка (выходная мощность)
Разрешенная производителем мощность подключаемой нагрузки, при которой стабилизатор работает без перегрузки.

Активная нагрузка  (активная мощность)
Приборы, не имеющие в своем составе катушек индуктивности и емкостей (лампы накаливания, электроплиты, утюги, обогреватели и т.п.). Для таких приборов активная и полная мощности совпадают.

Реактивная нагрузка (реактивная мощность)
Это часть энергии, которая в процессе работы электроприбора накапливается в катушках индуктивности и емкостях и не совершает полезной работы, но которая учитывается в полной мощности прибора в виде реактивной составляющей (в дополнение к активной составляющей).

Полная мощность
Сумма активной и реактивной мощности.

Перегрузочная мощность (максимальная мощность, запас мощности, перегрузочная способность, перегрузка)
Перегрузочная мощность это выходная мощность прибора, превышающая номинальную мощность и которую он может кратковременно развивать  без ущерба для своей работоспособности в период действия перегрузки. Обычно такая работа связана с появлением высоких пусковых токов подключенного оборудования в первоначальный момент накопления энергии в катушках индуктивности или емкостях. Затраченная на это мощность называется реактивной. О параметрах перегрузочной мощности (её значении и времени действия) производитель обычно информирует отдельно.

Пусковые токи оборудования (Перегрузка)
Кратковременное увеличение потребляемой мощности оборудования. Появление пусковых токов объясняется накоплением дополнительной энергии в  катушках индуктивности или емкостях в виде реактивной составляющей мощности.

Коэффициент мощности (сos(φ))    
Безразмерная физическая величина, характеризующая потребителя переменного электрического тока;с точки зрения наличия в нагрузке реактивной составляющей. Коэффициент мощности показывает, насколько сдвигается по фазе; переменный ток, протекающий через нагрузку, относительно приложенного к ней напряжения. Численно коэффициент мощности равен косинусу этого фазового сдвига.

φ =90⁰, сos(φ)=0 — нагрузка полностью реактивная.

φ =45⁰, сos(φ)=0.71 — нагрузка имеет реактивную и активную составляющую. 

φ =0⁰, сos(φ)=1 — нагрузка полностью активная.  

Значение коэффициента мощности	Высокое	Хорошее	Удовлетворительное	Низкое	Неудовлетворительное
сos(φ)	0,95…1	0,8…0,95	0,65…0,8	0,5…0,65	0…0,5

 

Корректор мощности на входе
Коррекция реактивной составляющей полной мощности потребления устройства выполняется путём включения в цепь реактивного элемента, производящего обратное действие. Например, для компенсации действия электродвигателя переменного тока, обладающего высокой индуктивной реактивной составляющей полной мощности, параллельно цепи питания включается конденсатор.

Коэффициент полезного действия (КПД)
В замкнутой электроцепи, при протекании зарядов по проводникам, осуществляется сопротивление полной и полезной нагрузки работы электричества. Их соотношение определяет коэффициент полезного действия (другими словами это отношение полезного тепла к полному). Как правило, КПД это безразмерный коэффициент от 0 до 1, чем он выше, тем эффективнее будет работать устройство и меньше будут потери электричества.

Собственная потребляемая мощность, холостой ход
Каждый стабилизатор тратит энергию на работу собственной электроники и нагрев силовых элементов даже при отсутствии полезной нагрузки (на холостом ходу). Самый простой способ оценить собственную потребляемую мощность это произвести расчёт по коэффициенту полезного действия (КПД), который обычно указан в техпаспорте. Достаточно мощность устройства умножить на процент потерь (от 100% нужно отнять значение КПД).  Так, прибору мощностью 1000Вт с КПД 97% для работы без нагрузки понадобится 30 Вт в час (100%-97%=3% и  1000Вт*3%=30Вт).

Асинхронный двигатель
Наиболее распространённый в бытовой технике двигатель переменного тока, обладающий высокими пусковыми токами. Долговечность его работы в основном зависит от качества питающего напряжения.

Форм фактор

Конвекционное (конвективное) охлаждение
Корпус прибора, выполненный по конвекционной схеме, обеспечивает безвентиляторное охлаждение силовых элементов за счет естественной циркуляции воздуха (конвекции) внутри прибора.

Навесной стабилизатор
Стабилизатор с возможностью крепления на вертикальные поверхности.

Напольный стабилизатор
Стабилизатор, устанавливаемый непосредственно на полу.

Стоечный (Rack) стабилизатор
Стабилизатор, устанавливаемый в специализированную 19 дюймовую Rack-стойку, используемую для подключения блоков различного оборудования.

Стабилизатор напряжения 220 В для дома и дачи (однофазный): цены, характеристики, фото, инструкции

Полезная информация

Однофазный стабилизатор напряжения применяется в бытовой сети 220 В, поэтому его можно использовать дома в квартире. По мощности однофазные бытовые приборы обычно не превышают 20 кВт и предназначены для устранения негативного влияния таких явлений, как падение или повышение напряжения, импульсное перенапряжение, всплеск, шумы.

Виды однофазных стабилизаторов напряжения

1. Электромеханические аппараты представляют собой автотрансформаторы с плавной регулировкой выходящего напряжения за счет перемещения графитовой щетки вдоль катушки трансформатора. Скорость обработки возмущений в электросети ограничивается склонностью графитовых щеток к износу, но она приемлема для стабилизации работы не только бытовых, но и промышленных, и медицинских приборов.

Преимущества: электромеханический однофазный стабилизатор обеспечивает самую высокую точность выходящего напряжения и характеризуется высокой перегрузочной способностью.
Технические характеристики: параметры входного напряжения зависят от производителя, могут составлять 140-260 В или 160-250 В. Мощность от 0,5 до 30 кВт. Выходное напряжение регулируется с точностью 2 или 3%. Вес от 5 до 80 кг.
Ценовой диапазон: стоимость от 40 до 1100 USD.

2. Стабилизаторы напряжения однофазные со ступенчатым регулированием включают две разновидности: релейный и электронный. Работают по принципу переключения витков трансформатора с помощью ключей (автоматический переключатель). В релейном однофазном стабилизаторе автоматический переключатель механический, в электронном или цифровом переключатель выполнен в виде тиристоров и симисторов. Стабилизаторы со ступенчатым регулированием обрабатывают возмущения в электросети быстро, но дают высокую погрешность выходного напряжения. Подходят для использования дома, в офисе.

Преимущества: отсутствует проблема механического износа деталей, шумит только трансформатор, электронные ключи работают бесшумно, низкая чувствительность к частоте сети.
Технические характеристики: параметры входного напряжения 140-260 В. Мощность от 0,5 до 10 кВт. Выходное напряжение регулируется с точностью 8%. Вес от 3 до 18 кг.
Ценовой диапазон: стабилизатор 220 В с релейным управлением стоит от 30 USD, цифровые от 40 до 250 USD.

Стабилизаторы напряжения для дома и промышленные

Стабилизатор напряжения применяется для преобразования сетевого электрического тока до нормальных показателей (220 или 380 В). Он защищает бытовую, офисную и производственную технику от скачков параметров тока. Там, где он установлен, аварий нет.

Когда он нужен?

Чтобы компьютер, телевизор и осветительные приборы были защищены и служили дольше, а также для обеспечения возможности бесперебойной работы кондиционера, компрессора, сварочного аппарата, электромоторов, водяных насосов и другой техники.

Как выбрать стабилизатор напряжения?

1. Подбор по типу сети

• Трехфазные — необходимы для устройств с подключением 380 В, рекомендуются при большой (от 12 КВт) суммарной нагрузке потребителей. Модели от 3 кВт.
• Однофазные — стабилизаторы напряжения для дома (бытовые) со схемой подключения 220 В. Модели от 0,5 до 30 кВт.

2. Подбор по характеристикам

• Мощность — складывается из суммарной мощности всех потребителей плюс 20%.
• Входное напряжение — определяется параметрами сети, к которой подключается техника, необходимы замеры.
• Выходное напряжение — в процентах указана точность.

3. Виды

1. Качественный электромеханический стабилизатор плавно регулирует напряжение. Обеспечивает высокую точность на выходе — ± 3%, которая нужна для измерительных приборов, аудиоаппаратуры, освещения. Обладает высокой перегрузочной способностью.
2. Устройства релейного типа выдают ток, регулируемый за счет автоматического механического переключателя. Применяются такие стабилизаторы напряжения для дома и на дачах.
3. В цифровом нужную обмотку включает электронный ключ (тиристор, семистор). Режим регулировки импульсный, происходит очень быстро. Такой стабилизатор напряжения оснащен цифровым дисплеем, отличается небольшими размерами и весом. Применяется для защиты, как для одного, так и всех устройств в доме, может работать при низких температурах (до -20).

4. По способу установки:

Мы предлагаем купить стабилизаторы напряжения с доставкой и гарантией, у нас большой выбор оборудования для дома, дачи и производства. Не откладывайте покупку, ваша дорогая техника нуждается в защите!

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. 

Важные аспекты при выборе стабилизатора напряжения

Напоминаем, наши инженеры бесплатно помогут с выбором оборудования под ваши задачи.

Стабилизатор напряжения – оборудование, которое подключается к общей электросети. Основное его предназначение – поддержание напряжения в допустимых границах, защита от непредвиденных скачков.

Устанавливают стабилизаторы напряжения на вводе в квартиру, после электросчетчика. Стабилизаторы выравнивают напряжение, ликвидирует большие скачки и обеспечивает беспрерывную работу всего электрооборудования либо отдельных его элементов.

Нужно ли устанавливать стабилизатор напряжения в квартире?

Ответ на этот вопрос можно получить лишь после длительного наблюдения за напряжением в сети на протяжении достаточно длительного времени. Исходя из стандарта IEC 60038:2009, данные показатели не должны выходить за границы 220-240 В. Для Российской Федерации допустимым считается интервал около 198-253 В.

В основном, напряжение практически на территории всей страны не выходит за рамки требуемых стандартов. Если в процессе наблюдения были замечены перепады напряжения на протяжении длительного периода времени и уровень напряжения колебался менее 198 В либо более 253 В, то настоятельно рекомендуем подумать о покупке хорошего стабилизатора напряжения.

Какая именно бытовая техника нуждается в стабилизации напряжения?

Некоторое оборудование имеет встроенные системы защиты, которые дают возможность нормально функционировать оборудованию и «безболезненно» переносить незначительные перепады напряжения.

Сюда можно отнести:

1. Многие телевизоры уже имеют встроенный импульсивный блок питания, который может обеспечить относительно-нормальное бесперебойное функционирование техники при перепадах напряжения.
2. Практически все компьютеры способны функционировать при небольших перепадах напряжения.
3. Можно выделить активные нагрузки. Сюда относят утюг, водонагреватель, плойку, электрическую плиту. Они менее капризны, однако, при низком напряжении их продуктивность падает.
4. Работоспособность светодиодных ламп обеспечивается благодаря встроенному драйверу тока, который в них интегрирован. Напряжение в электросети практически не оказывает никакого влияния на яркость свечения светодиодных ламп.

Существует огромное количество электрооборудования, которому необходима достойная защита от значительных перепадов напряжения в сети:

1. Это могут быть глубинные насосы и кондиционеры. Данные электроприборы имеют встроенные асинхронные двигатели. При функционировании с низким напряжением в сети, им свойственен сильный перегрев, который очень часто и приводит к серьезным поломкам.
2. В холодильнике при работе с низким напряжением в электросети двигатель может сильно перегреться, начать гудеть и выйти из строя.
3. Домашние кинотеатры. Не все производители устанавливают импульсные блоки питания способные работать в широком диапазоне входных напряжений. (Может произойти пробой специального элемента на входе телевизора – варистора).
4. Все лампы накаливания. На яркость их света огромное влияние оказывает характеристика напряжения в электросети.
5. Микроволновые печи. При более низком напряжении снижается и мощность СВЧ-излучения. Если характеристики тока не соответствуют заявленным требованиям сети, то печь просто перестает функционировать.
6. Стиральные машины. Даже новые модели очень чувствительны к перепадам напряжения. Если напряжение резко падает, может произойти сбой программы. Более ранним моделям перепады напряжения страшны сильнее. От скачков напряжения они могут даже сгореть.
7. Посудомоечные машины. Если напряжение в сети очень низкое, то машинка может просто не включиться либо отключиться в процессе работы.
8. Бойлеры новых моделей. Они очень чувствительны к резким скачкам в сети.

Чтобы решить проблему как можно точнее, необходимо в обязательном порядке применять стабилизаторы напряжения для очень чувствительных электроприборов.

Практически все стабилизаторы напряжения обладают такими характеристиками

1. Регулировка напряжения электросети в заданном диапазоне.
2. Защитное отключение выходного напряжения. Оно необходимо для того, чтобы прекратить подачу напряжения на все электрические приборы, если регулятор напряжения вышел из строя либо параметры сети отклонились от допустимых значений.
3. Защита от короткого замыкания — автоматический выключатель для предотвращения перегрузки.

В состав стабилизаторов входят:

1. Плата управления
2. Автотрансформатор или его разновидности
3. Индикация режимов работы
4. Узел регулирования
5. Корпус
6. Клеммная колодка подключения

Какие же стабилизаторы напряжения лучше всего использовать в квартирах?

Современный рынок не ограничивается одним типом стабилизаторов, на нем представлено огромное количество оборудования с различными характеристиками.

Различают такие виды стабилизаторов напряжения:

1. Электромеханические с токосъемными роликами или на щетках;
2. Электронные на тиристорах,транзисторах или реле.

Все это оборудование в зависимости от внешних условий (диапазон колебаний, помехи и т.д.) подходит для устранения проблем в сети. Какие же стабилизаторы подходят для обеспечения полноценной работы электроприборов в Вашей квартире?

Выбор производится исходя из:

1. Количества фаз;
2. Мощности нагрузки;
3. Диапазона перепадов напряжения;
4. Точности выходного напряжения;
5. Допустимого уровня шума;
6. Требуемого быстродействия;
7. Условий окружающей среды.
8. Уровня устойчивости к помехам в сети;
9. Срока эксплуатации.

3 x Atlas 10 (30)

Количество фаз

трехфазный

Мощность

30 кВА

Рабочий диапазон

141-266 В

Габариты

300*560*300 (3 шт.) мм

3 x Atlas 20 (60)

Количество фаз

трехфазный

Мощность

60 кВА

Рабочий диапазон

141-266 В

Габариты

300*560*300 (3 шт.) мм

Orion 105

Количество фаз

трехфазный

Мощность

105 кВА

Рабочий диапазон

150-278 В

Габариты

600x800x1800 мм

Orion Plus 500

Количество фаз

трехфазный

Мощность

500 кВА

Рабочий диапазон

150-278 В

Габариты

1200x800x2000 мм

Электромеханические стабилизаторы напряжения:

Регулирование в стабилизаторах данного типа осуществляется при помощи автотрансформатора, по обмоткам которого передвигаются графитовые ролики, либо щетки( в бюджетных вариантах). Регулирование осуществляется плавно и с высокой точностью. Они достаточно хорошо справляются с током нагрузки, и более неприхотливые к помехам в сети. Подходят для эксплуатации радиолюбителям и любителям музыки, так как не вносят посторонних шумов и помех в сеть. Лампы накаливания горят роно и не моргая.

Среди недостатков можно выделить основное:

1. Качественные зарубежные модели достаточно дорогие;
2. Большое количество некачественных китайских подделок;
3. Скорость регулирования ниже, чем у электронных;
4. Необходимость проведения регламентных работ.

Стабилизаторы напряжения электронного типа

Различаются по принципу действия и используемым компонентам. Приведем основные типы:

1. Релейные
2. Тиристорные/ симисторные
3. IGBT/ ШИМ- регулирование.

Первый и второй тип самое популярное и обоснованное направление в улучшении электромеханических стабилизаторов – это производство оборудования с двойными преобразователями – инверторами. Не совсем компактные приборы, однако они в силах обеспечить:

1. Высокое качество тока на выходе;
2. Достаточно высокий уровень работоспособности;
3. Способность подавлять импульсные помехи тока в сети.
Достаточно высокая стоимость делает такое оборудование не доступным для широкой массы покупателя.

Электронные релейные

Наверное, это самые дешевые стабилизаторы напряжения, которые выполняют ступенчатое регулирование напряжения. Самый главный минус такого оборудования – во время работы иногда щелкают. Бывают такие периоды, когда стабилизатор клацает практически все время. Поводом тому может быть:

1. Сломалось одно реле или подгорели контакты;
2. Электросеть находится в плачевном состоянии – имеется огромное число скруток и плохих контактов, маленькое сечение провода;
3. Сломанный контроллер.

Не важно, какая будет причина. Если стабилизатор систематически щелкает, то при таких условиях он очень быстро выйдет из строя.

Стабилизаторы напряжения релейного типа – достаточно удобны для эксплуатации в домашних условиях, за счет:

1. Скорости переключения, которая практически не уступает электромеханическим моделям;
2. Достаточно быстрого срабатывания;
3. Очень удобного корпуса, малого веса;
4. Очень выгодной цене.

Среди недостатков можно выделить следующее: очень часто реле выходит из строя, потому что контакты имеют свойство подгорать: можно обслуживать лишь мощную аппаратуру; синусоида напряжения на выходе очень искажается; не очень любят перегрузки.

Такие приборы отлично подойдут для обеспечения бесперебойной работы телевизора, холодильника, приборов для освещения, различной офисной техники, вентиляционной системы, кондиционеров.
Так что, если у вас нет сверхчувствительной техники, которая боится частых и резких перепадов напряжения, то такие стабилизаторы очень подойдут для использования в условиях квартиры.

Они включают в себя:

1. Серводвигатель;
2. Автотрансформатор;
3. система управления.

Основные достоинства таких стабилизаторов напряжения:

1. Очень удобная регулировка;
2. Возможность нормально полноценно работать при разном напряжении;
3. Результат на выходе очень точный;
4. Способность работать без сбоев достаточно долго;
5. Могут без сбоев переносить не долгосрочные перегрузки.

Основные минусы в работе стабилизаторов:

1. Пыль, при попадании внутрь стабилизатора, обугливается;
2. Очень чувствительны к низкой температуре;
3. Периодически нуждаются в смене токосъемной щетки;
4. Может образоваться искра в процессе замыкания либо размыкания контактов. Из-за этого нельзя устанавливать стабилизаторы в непосредственной близости с газовыми приборами и оборудованием.

Более современные модели стабилизаторов, вместо привычных токосъемных щеток, имеют встроенные долговечные ролики. Если сравнивать по стоимости, то и стоят такие приборы гораздо больше своих предшественников. Чаще всего, такие стабилизаторы используют там, где не наблюдается частых перепадов напряжения в сети.

Как выбрать стабилизатор напряжения исходя из мощности

Руководствуясь данным критерием, не стоит забывать и о числе используемой техники, которая будет подключена к стабилизатору.

Как вычислить необходимую мощность:

1. Необходимо сложить мощность всех электроприборов. Эти данные можно найти в техпаспорте к приборам либо на наклейках корпуса;
2. Нужно выяснить какой же прибор обладает наиболее высокой мощность пуска. Самый распространенный вариант в быту – это мясорубка либо кондиционер. Далее определяем разницу между номинальной и пусковой мощностями и добавляем полученное значение к полученной совокупной мощности.

Выбор стабилизатора по количеству фаз

Практически во всех многоквартирных домах однофазная сеть с напряжением 220В. При таких условиях и стабилизатор необходимо подбирать из однофазных.

Трехфазные устройства могут понадобиться при:

1. Если имеются трехфазные потребители. Сюда можно отнести – компрессор, котел, насос. Однако, в квартире такие приборы не встречаются;
2. Если квартира подключена к трехфазной сети.

Трехфазные стабилизаторы имеют достаточно высокую стоимость и поэтому очень часто вместо одного трехфазного, пользователи покупают три однофазных стабилизатора.
Выбор стабилизатора по точности, диапазону, месту монтажа

По диапазону различают две категории приборов:

1. Рабочий. Указывает на доступный интервал напряжения на входе, при котором будет происходить подача напряжения 220В (это подходит лишь для однофазной сети) либо 380В (для трехфазной сети). Погрешность имеет место быть;
2. Предельный. Указывает на разницу между входным напряжением и оптимальным его значением, при котором стабилизатор не питает все приборы, которые от него отключены, но при этом сам находится в рабочем состоянии. В основном, это 14-18%.

Стабилизаторы напряжения имеют относительную точность. Чем более точно работает стабилизатор, тем дороже он стоит. Самые дешевые стабилизаторы имеют точность около 2-7%, в таких случаях отклонение должно быть не более 1%.

Установить стабилизатор можно без особого труда и специальных навыков. Практически все модели устанавливаются с помощью кронштейнов, которые идут в комплекте. Обязательным условием при монтировании стабилизатора является то, что он должен располагаться не меньше 0,3 м от потолка.

Если у вас остались вопросы, просьба, не стесняться задавать их нашим инженерам. Каждый из них, ежегодно, проходит обучение на заводе производителя. Телефон горячей линии: +7 925 772 2557

Как выбрать стабилизатор напряжения — Статьи — Справочник

Основные эксплуатационные характеристики, по которым рекомендуется выбирать стабилизатор напряжения:

• диапазон входных напряжений;
• количество фаз;
• мощность стабилизатора;
• точность и скорость стабилизации напряжения;
• дополнительные функциональные возможности;
• габариты, масса.

 

Первоначально необходимо выяснить тип Вашей электросети – однофазная или трехфазная и исходя из этого подобрать необходимый вид прибора. Также стоит уточнить основные проблемы электропитания – постоянно пониженное или постоянно повышенное напряжение в сети либо частые скачки.

Многие модели стабилизаторов не рассчитаны на широкий диапазон входного напряжения и могут качественно отрабатывать только один вид отклонений – понижение либо скачки.

Также для выбора и подключения стабилизатора необходимо рассчитать примерную потребляемую суммарную мощность всех подключаемых к стабилизатору электроприборов. Основное условие выбора мощности стабилизатора напряжения – суммарная мощность подключаемой к нему нагрузки не должна превышать мощности самого стабилизатора (в противном случае автоматика современных стабилизаторов будет их просто отключать).

Ориентировочные значения мощности для различных приборов приведены в таблице. Точные значения можно узнать по паспортным данным.

Таблица: Ориентировочная потребляемая мощность наиболее распространённых бытовых электроприборов.

потребитель	мощность, Вт	потребитель	мощность, Вт
БЫТОВЫЕ ПРИБОРЫ		ЭЛЕКТРОИНСТРУМЕНТ
Фен для волос	450-2000	Электродрель	400-800
Утюг	500-2000	Перфоратор	600-1400
Электроплита	1100-6000	Электроточило	300-1100
Тостер	600-1500	Дисковая пила	750-1600
Кофеварка	800-1500	Электрорубанок	400-1000
Электрообогреватель	1000-2400	Электролобзик	250-700
Электрогриль	1200-2000	Шлифовальная машина	650-2200
Пылесос	400-2000	ЭЛЕКТРОПРИБОРЫ
Радио	50-250	Компрессор	750-2800
Телевизор	100-400	Водяной насос	500-900
Холодильник	150-600	Циркулярная пила	1800-2100
Электродуховка	1000-2000	Кондиционер	1000-3000
СВЧ печь	1500-2000	Электроника (плата и управления) и электронасосы газового котла	200-900
Компьютер	400-750	Электромоторы	550-3000
Электрочайник	1000-2000	Вентиляторы	750-1700
Электролампа	20-250	Газонокосилка	750-2500
Бойлер	1200-1500	Насос высокого давления	2000-2900

 

Также необходимо учитывать высокие пусковые токи, сопровождающие работу многих приборов оснащенных электродвигателями. Данная величина зависит от типа и конструкции электродвигателя, наличия или отсутствия устройства плавного запуска. Любой электродвигатель в момент включения потребляет энергии в несколько раз больше, чем в штатном режиме. В случае, когда в состав нагрузки входит электродвигатель, который является основным потребителем в данном устройстве (например, погружной насос, холодильник), но его пусковой ток неизвестен, то паспортную потребляемую мощность двигателя необходимо умножить минимум на 3, во избежание перегрузки стабилизатора напряжения в момент включения устройства. Большие пусковые токи могут наблюдаться и у других устройств.

 

Рекомендуется выбирать модель стабилизатора напряжения как минимум с 30% запасом от потребляемой мощности нагрузки. Во-первых, Вы обеспечите «щадящий» режим работы стабилизатора, тем самым увеличив его срок службы, во-вторых, создадите себе резерв мощности для подключения нового оборудования.

 

Настоятельно рекомендуется устанавливать стабилизатор в специально отведенном для этого месте, недоступном для детей. Стабилизатор нельзя устанавливать на чердаках, в шкафах, в закрытых нишах стен, в сырых (с повышенной влажностью воздуха) помещениях. Так же нельзя располагать стабилизатор в помещении с горючими, легковоспламеняющимися, химически активными материалами и жидкостями. При установке стабилизатора необходимо применять кабели, имеющие соответствующее сечение и изоляцию а так же обеспечить надёжное заземление его корпуса.

Мощность стабилизаторов «Эра» изначальна указана в Вт, чтобы упростить Вам выбор необходимой мощности стабилизатора. Кроме того, стабилизатор «Эра» снабжен индикатором нагрузки, который позволяет наглядно увидеть мощность подключенных к стабилизатору приборов и ее изменения – в частности — пуск электродвигателя, и тем самым предупредить нежелательные перегрузки стабилизатора.

Стабилизатор напряжения глазами потребителя. Производитель стабилизаторов напряжения «Штиль»

Защитить дорогое электрооборудование поможет продукция ГК Штиль

Для основной массы покупателей (не специалистов с производства) стабилизатор – это устройство, которое на выходе выдает 220 В. При этом не специалисты крайне редко различают активную, реактивную и полную мощность. Для наиболее легкого выбора стабилизатора напряжения нужной характеристики в паспорте иногда приводят табличку средней мощности бытовых приборов. Что касается точности, здесь возникает непонимание не только у частников, но иногда и у представителей производства. Вопрос, что такое рабочий и предельный диапазон, возникает чаще после покупки, когда нормального напряжения опять нет.

Как правило, стабилизатор покупают не как изделие с необходимыми параметрами, такими как, например, выходное напряжение 220 В; мощность 1200 Вт и точность 3 – 5 %, а как стабилизатор «ДЛЯ…». За этим словом следуют: стиральная машина, холодильник, квартира, дом и т.д. После покупки возникает глубокое убеждение, что теперь с домом или с чем-то там еще будет все в полном порядке.

Чем еще может заинтересоваться покупатель? Внешним видом, производителем и ценой. А при равных характеристиках что важнее – производитель или цена? Что может заставить купить более дорогой стабилизатор? Либо доверие к марке, либо убеждение, что дорого – это надежно. На этом обычно и строится выбор модели. Собственно говоря, больших отличий при покупке, предположим, стиральной машины можно и не найт

Что у стабилизатора может быть внутри

На рис. 1 представлена структура самого простого стабилизатора. Регулирование осуществляется переключением отводов трансформатора с помощью «ключей». Ключи могут быть как электронные (тиристоры, симисторы), так и механические – реле. При повышении входного напряжения включаются нижние ключи, при понижении – верхние.

Рассмотрим стабилизаторы на реле малой мощности – до 2000 ВА. Реле выбраны из соображений цены, простоты управления и хорошей перегрузочной способности. Итак, очень простой вариант: при исправных элементах и колебаниях сети в пределах напряжений на крайних отводах трансформатора все будет работать хорошо. Однако при отказе ключа на выходе напряжение будет отличаться от 220 В, и оно может оказаться как опасно большим, так и опасно малым. Опасно большое обычно понятно, опасно малое напряжение наиболее негативно влияет на электродвигатели. При напряжении ниже 180 В двигатель компрессора холодильника или насоса не сможет начать вращаться, и если нет тепловой защиты, то – сгореть. Часто про наличие стабилизаторов элементарно забывают и после них включают нагрузку, явно превышающую его мощность, – это может привести к отказу изделия или к возгоранию трансформатора. Основная масса недорогих моделей построена по указанной схеме.

Схема более сложного стабилизатора представлена на рис. 2. Для защиты стабилизатора от перегрузки добавлена цепь измерения тока, а для защиты потребителя от опасно большого и опасно малого напряжений установлено дополнительное реле. Задача этого реле при напряжении на выходе выше или ниже допустимого, а также при перегрузке – отключить потребителя. Фактически к стабилизации напряжения эти элементы не имеют отношения, это только защита изделия от перегрева и потребителя – от опасных значений напряжения, возникающих как при выходе сетевого напряжения из диапазона стабилизации, так и при возникновении отказа ключей или цепей их управления. Итак, весьма неплохой стабилизатор получается при добавлении цепи измерения тока и выходного реле.

Для построения более надежного стабилизатора необходимо принимать специальные меры. У реле есть существенный недостаток – возникновение искры при коммутации и разрыв цепи при пролете контактов. В противовес – простота управления, небольшая цена, помехоустойчивость и способность выдерживать длительные (0,1 – 1 с) броски тока. Кроме этого, ресурс реле сильно зависит от характера нагрузки. В частности при работе на активную нагрузку ресурс обычно достигает 200 000 – 300 000 срабатываний, а при индуктивной (двигатели) может оказаться 10 000 – 100 000.

Виновата в столь резком снижении ресурса та самая искра. Возникновение искры связано с характером нагрузки и моментом коммутации: чем больше коммутируемая величина тока, тем хуже. Одним из решений снижения величины искры является применение искрогасящих цепочек, другим решением является выбор времени коммутации. Энергия искры зависит от величины тока в момент разрыва, если «заставлять» реле переключаться вблизи ноля напряжения, то поскольку величина тока явно меньше максимального значения («косинус фи» не хуже 0,8), то и энергия искры будет тоже меньше.

На рис. 3 показана структура такого стабилизатора. Кроме искрогасящих цепей на входе и выходе установлены фильтры. Установка фильтров позволяет уменьшить величину помехи из сети и ослабить помеху от работы реле при переключениях. Фактически применение фильтра, не имеющего специального назначения (как, например, фильтры в импульсных источниках питания), сходно с прививкой в медицине – наличие последнего всегда лучше, чем без него. Наличие внешнего фильтра для бытовой аппаратуры, естественно, приведет к повышению надежности защищаемой аппаратуры. Характеристика фильтра в таких случаях выбирается из соображений среднестатистических помех в сети. Как вариант, использование свободно распространяемых данных на характеристики фильтров для бытовой аппаратуры известных фирм, в частности, компании Epcos.

«В среднем за год в точке присоединения возможно около 30 временных переключений. При обрыве нулевого проводника в трехфазных электрических сетях напряжением до 1 кВ, работающих с глухозаземленной нейтралью, возникают временные перенапряжения между фазой и землей. Уровень таких перенапряжений при значительной несимметрии фазных нагрузок может достигать значений междуфазного напряжения с длительностью несколько часов». Это выдержка из ГОСТа 13109-97. Итак, в розетке, возможно, будет напряжение 380 В. Стабилизаторы в этом случае отключат нагрузку, но сами могут сгореть. Для защиты самого стабилизатора в последней модели есть узел анализа входного напряжения. При входной сети более 310 В стабилизатор отключится, а при нормализации снова включится.

Итак, работоспособны все три модели релейных стабилизаторов, и все не только имеют право на жизнь, но и активно продаются на рынке. Что выбрать, решает потребитель, а для правильного выбора нужно знать, что внутри стабилизатора и зачем.

Компания «Тэнси-Техно» выпускает релейные стабилизаторы малой мощности только по схеме на рис. 3.

Последняя схема на рис. 4 – это стабилизатор большой мощности на полупроводниковых ключах (в стабилизаторах «Тэнси-Техно» применяются тиристоры компании Semicron). В этой модели, как и в релейных стабилизаторах, для защиты и надежности установлены фильтры (входной и выходной), снаберные цепочки для защиты ключей, цепь измерения тока, выходное реле. Снаберные цепи (R – C) нужны для защиты тиристоров от самопроизвольного открытия при помехе, этой же цели дополнительно служат оба фильтра, ведь помеха может формироваться не только в сети, но и у потребителя. Измерение тока гораздо сложнее, чем в релейных моделях, тиристоры в отличие от реле имеют ограничения по предельной величине тока, и защита должна обеспечивать допустимые значения тока. Реально в этих моделях предусмотрено четыре защиты по току.

Применение тиристоров позволяет отключить стабилизатор от сети, и напрашивается решение по удалению выходного реле, однако нельзя пренебрегать малой, но возможной вероятностью отказа силовых элементов или системы управления. Отсутствие выходного реле при отказе может привести к серьезным потерям, тем более такие модели устанавливают обычно на весь дом или на дорогое промышленное оборудование. При необходимости возможно запитать нагрузку, минуя стабилизатор, – режим байпасс.

Кроме перечисленного для обеспечения надежной работы в этих моделях анализируется состояние ключей, и включение другого тиристора происходит только при закрывании ранее включенного, в плату управления интегрирован узел измерения выходного напряжения и блокировки выходного реле при напряжении на выходе более 250 В.

На момент написания статьи модельный ряд стабилизаторов, построенных по такой схемотехнике, начинается от 4500ВА и до 12000ВА. Трехфазные модели построены на базе однофазных, и их модельный ряд выглядит как 13500ВА-3, 18000ВА-3, 22500ВА-3, 30000ВА-3, 36000ВА-3.

С полной номенклатурой выпускаемых стабилизаторов ООО «Тэнси-Техно» можно ознакомиться на сайте компании ww.shtyl-tt.ru.

Перейти в каталог

Что такое регулятор напряжения и как он работает?

Большинству интегрированных ИС требуется постоянное напряжение, с которым они могут работать. Будь то простой логический вентиль или сложный микропроцессор, у них есть собственное рабочее напряжение. Наиболее распространенные рабочие напряжения — 3,3 В, 5 В и 12 В. Хотя у нас есть батареи и адаптеры постоянного тока, которые могут действовать как источник напряжения, в большинстве случаев они не могут быть напрямую подключены к нашей схеме, поскольку напряжение от них не регулируется.

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

Что такое регулятор напряжения и почему мы его используем?

Вспомните школьные годы, нас учили, что на резисторах падает напряжение. Разве не было бы простым решением просто использовать резисторы для падения напряжения в соответствии с законом Ома? Но затем на резисторах падает напряжение в зависимости от протекающего через них тока.В тот момент, когда ваш компонент начинает потреблять меньше тока, напряжение резко возрастает и убивает его.

Вам нужно что-то получше — напряжение не должно зависеть от тока нагрузки, по крайней мере, не сильно. Следующее простейшее решение, которое приходит вам в голову, — это делитель напряжения. Для этого нужны два резистора, но, эй, если их можно втиснуть, они также могут работать. Еще одна неприятная проблема — в тот момент, когда ваш компонент начинает потреблять слишком большой ток, выход делителя проседает — верхний резистор не может удовлетворить текущую потребность.Теперь вы действительно начинаете желать, чтобы вы узнали об этом в школе. Вы можете исправить это, уменьшив номиналы резисторов, но это приведет к тому, что два резистора будут потреблять слишком большой ток, что, вероятно, разрушит ваш текущий бюджет и станет слишком горячим с непосредственным риском отказа.

Что еще можно было сделать? Усиление! Конечно, вам пришлось потратить на это много часов лекций! Почему бы не добавить транзистор NPN в качестве повторителя напряжения? Делитель напряжения смещения можно подключить к базе, вход шины 12 В к коллектору, а выход к компоненту к эмиттеру, и бинго, вы решили проблему!

Конечно, исправление работает, но оставляет у вас неприятное ощущение — вы использовали три части, и при тестировании обнаруживаете, что сбои в шине питания 12 В идеально воспроизводятся на выходе.Конечно, это усилитель, у него нет интеллекта для автокомпенсации. Вы можете заменить нижний резистор делителя напряжения на стабилитрон, но ток, необходимый для правильного смещения стабилитрона (против таких вещей, как температурные коэффициенты и дрейф), почти равен потреблению вашего компонента, что совершенно бессмысленно.

Нет лучшего способа сделать это? Разве нет волшебного черного ящика, в котором было бы все необходимое для эффективного сброса напряжения? Миллионы EEE по всему миру пережили подобные периоды стресса (включая меня!).Конечно, не все проблемы связаны с падением напряжения, но подобные ситуации обычны в лабораториях EEE повсюду!

Но вам повезло — нужный вам компонент существует. Фактически, это одна из первых коммерческих реализаций технологии IC (не считая операционных усилителей) — скромный стабилизатор напряжения .

Если вы когда-нибудь посмотрите техническое описание регулятора напряжения, вы будете поражены схемой, в которой они были упакованы, чтобы понижать напряжение и поддерживать его в чистоте — хороший стабильный регулятор напряжения, усилители с обратной связью и компенсацией. — приличный силовой каскад.Конечно, если мы смогли вместить столько технологий в эти наши телефоны, почему бы не сделать регулировку напряжения в красивом корпусе TO-92?

Они становятся лучше с каждым днем ​​- некоторые из них потребляют не более нескольких наноампер, то есть тысячных миллионных ампер! Более того, другие поставляются с защитой от короткого замыкания и перегрева, что делает их надежными.

Регуляторы напряжения — подробный обзор

Как мы видели в разделе выше, основная задача регулятора напряжения — понижать большее напряжение до меньшего и поддерживать его стабильность, поскольку это регулируемое напряжение используется для питания (чувствительной) электроники.

Регулятор напряжения в основном представляет собой усиленный эмиттерный повторитель, как описано выше — транзистор, подключенный к стабильному опорному источнику, который выдает постоянное напряжение, понижая остальное.

Они также имеют встроенный усилитель ошибки, который измеряет выходное напряжение (снова через делитель), сравнивает его с опорным напряжением, вычисляет разность и соответствующим образом управляет выходным транзистором. Это далеко от делителя напряжения, который точно воспроизводит входной сигнал, хотя и немного меньше.Вы не хотите, чтобы пульсации переменного тока накладывались на вашу шину постоянного напряжения.

Желательно иметь транзистор с высоким коэффициентом усиления, так как управлять силовыми транзисторами очень сложно, с жалким коэффициентом усиления в диапазоне двух цифр. Это было преодолено с помощью транзисторов Дарлингтона, а в последнее время — полевых МОП-транзисторов. Поскольку для управления этими типами требуется меньший ток, общее потребление тока снижается. Это дополняется тем фактом, что внутренний источник опорного напряжения также потребляет очень небольшой ток.

Ток, который регулятор потребляет для управления всей этой внутренней схемой, когда выход не нагружен, называется током покоя. Чем ниже ток покоя, тем лучше.

Эти регуляторы построены с использованием трех транзисторов на силовом выходном каскаде — два из них в конфигурации Дарлингтона, а другой — в качестве устройства ограничения тока. Последовательные переходы CE в сумме дают падение напряжения на регуляторе около 2 В.

Это напряжение известно как напряжение падения, напряжение, ниже которого регулятор перестает регулировать.

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

Трехконтактный регулятор

Хватит разговоров, теперь перейдем к номерам деталей.

Наиболее распространенной серией регуляторов напряжения является серия 78XX .Две цифры после 78 представляют собой выходное напряжение регулятора, например, 7805 — это регулятор 5 В, а 7812 — регулятор 12 В. Выходные напряжения, доступные с фиксированными регуляторами, охватывают широкий диапазон от 3,3 В до 24 В с хорошими значениями, такими как 5 В, 6 В, 9 В, 15 В и 18 В.

Стабилизаторы этой серии отлично подходят для большинства целей, они могут выдерживать почти 30 В на входе и, в зависимости от корпуса, выходной ток до 1 А. Они исключительно просты в использовании — подключите входной контакт к входному напряжению, а выходной контакт — к устройству, которому требуется более низкое напряжение, и, конечно же, контакт заземления к земле.

Здесь развязывающие конденсаторы необязательны, поскольку усилители обратной связи «отклоняют» входные пульсации и шум, следя за тем, чтобы они не передавались на выход. Однако, если ваше устройство потребляет более нескольких десятков миллиампер, рекомендуется не менее 4,7 мкФ на входе и выходе, предпочтительно из керамики.

Интересная вещь, которую делают люди, — на этих регуляторах делают примитивные зарядные устройства для телефонов. Просто подключите батарею 9 В ко входу и соответствующий USB-разъем к выходу, и вуаля, у вас есть аварийное зарядное устройство для телефона.Эта конструкция достаточно прочная, поскольку на микросхеме встроена термозащита.

Хорошая особенность таких регуляторов напряжения заключается в том, что их распиновка практически универсальна, поэтому возможна их замена. В настоящее время большинство «транзисторных» корпусов на печатных платах представляют собой регуляторы напряжения, которые можно использовать для других проектов, поскольку они очень просты в использовании.

Увеличение выходного тока регуляторов напряжения

Одним из ограничений, которое быстро преодолевает полезность, является выходной ток, который сильно ограничен корпусом и способом его установки.

Существуют сильноточные варианты этих регуляторов, но их сложно найти.

Единственные устройства, способные выдавать большие токи, — это импульсные преобразователи постоянного тока в постоянный, но показатели выходного шума ужасны.

Возможно создание собственного сильноточного линейного стабилизатора, но в конечном итоге вы столкнетесь со всеми проблемами, упомянутыми выше.

К счастью, есть способ «захватить» стандартный регулятор с помощью нескольких дополнительных деталей и увеличить выходной ток.

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

Регулируемые регуляторы

Три концевых стабилизатора довольно хороши и просты в использовании, но что, если вам нужно нестандартное выходное напряжение, такое как 10,5 В или 13 В?

Конечно, более или менее возможно взломать фиксированные регуляторы, но требуемая схема довольно сложна и превосходит основную цель простоты.

Существует

устройств, которые могут выполнять эту работу за нас, самым популярным из которых является LM317.

LM317 похож на любой другой линейный регулятор с входным и выходным контактами, но вместо контакта заземления есть контакт, называемый «Adjust». Этот вывод предназначен для получения обратной связи от делителя напряжения на выходе, чтобы на выводе всегда было 1,25 В, изменяя значения сопротивления, мы можем получить разные напряжения. В техническом описании даже сказано: «устраняет запасы множества фиксированных напряжений», но, конечно, это применимо только в том случае, если вы можете позволить себе иметь эти два резистора на борту.

В таких регулируемых регуляторах хорошо то, что при небольшом изменении конфигурации они также могут служить в качестве источников постоянного тока.

Подключив резистор к выходному контакту, а регулировочный штифт к другому концу резистора, как показано на рисунке, регулятор пытается поддерживать постоянное напряжение 1,25 В на выходном резисторе и, следовательно, постоянный ток на выходе. Эта простая схема довольно популярна среди диодных лазеров.

Фиксированные регуляторы тоже могут это делать, но напряжения падения неоправданно высоки (фактически, номинальное выходное напряжение). Однако они сработают в крайнем случае, если вы в отчаянии.

Ограничения регулятора напряжения

Самым большим преимуществом линейных регуляторов является их простота; больше нечего сказать.

Однако, как и все хорошие чипы, у них есть свои ограничения.

Линейные регуляторы работают как переменный резистор с обратной связью, сбрасывая ненужное напряжение.При рисовании такой же ток, как и в нагрузке. Эта потраченная впустую энергия преобразуется в тепло, что делает эти регуляторы горячими и неэффективными при высоких токах.

Например, регулятор 5 В с входом 12 В, работающий на токе 1 А, имеет потерю мощности (12 В — 5 В) * 1 А, что составляет 7 Вт! Это много потраченной впустую энергии, а КПД всего 58%!

Значит, при больших перепадах входного-выходного напряжения или при больших токах регуляторы имеют жалкую энергоэффективность.

Проблема дифференциального напряжения на входе-выходе может быть решена с помощью более чем одного регулятора, подключенного последовательно с уменьшением выходного напряжения (до желаемого значения напряжения), так что напряжение падает ступенчато.Хотя общая рассеиваемая мощность такая же, как при использовании одного регулятора, тепловая нагрузка распределяется по всем устройствам, снижая общую рабочую температуру.

Ограничения по мощности и эффективности можно преодолеть с помощью импульсного источника питания, но выбор зависит от приложения, нет четких правил относительно того, где и какой тип источника питания использовать.

Общие сведения о работе регулятора напряжения

Регулятор напряжения генерирует фиксированное выходное напряжение заданной величины, которое остается постоянным независимо от изменений его входного напряжения или условий нагрузки.Существует два типа регуляторов напряжения: линейные и импульсные.

В линейном стабилизаторе используется активное (BJT или MOSFET) устройство прохода (последовательное или шунтирующее), управляемое дифференциальным усилителем с высоким коэффициентом усиления. Он сравнивает выходное напряжение с точным опорным напряжением и регулирует проходное устройство для поддержания постоянного выходного напряжения.

Импульсный стабилизатор преобразует входное постоянное напряжение в коммутируемое напряжение, подаваемое на силовой MOSFET или BJT-переключатель. Отфильтрованное выходное напряжение переключателя мощности подается обратно в схему, которая управляет временем включения и выключения переключателя питания, так что выходное напряжение остается постоянным независимо от изменений входного напряжения или тока нагрузки.

Каковы некоторые топологии импульсных регуляторов?

Существует три распространенных топологии: понижающая (понижающая), повышающая (повышающая) и понижающая-повышающая (повышающая / понижающая). Другие топологии включают обратноходовые, SEPIC, Cuk, двухтактные, прямые, полномостовые и полумостовые топологии.

Как влияет на конструкцию регулятора частоты коммутации?

Более высокие частоты переключения означают, что в регуляторе напряжения можно использовать катушки индуктивности и конденсаторы меньшего размера. Это также означает более высокие коммутационные потери и больший шум в цепи.

Какие потери происходят с импульсным регулятором?

Потери возникают из-за мощности, необходимой для включения и выключения полевого МОП-транзистора, которые связаны с драйвером затвора полевого МОП-транзистора. Кроме того, потери мощности полевого МОП-транзистора возникают из-за того, что переключение из состояния проводимости в состояние непроводимости занимает конечное время. Потери также связаны с энергией, необходимой для заряда и разряда емкости затвора MOSFET между пороговым напряжением и напряжением затвора.

Каковы обычные применения линейных и импульсных регуляторов?

Рассеиваемая мощность линейного регулятора прямо пропорциональна его выходному току для данного входного и выходного напряжения, поэтому типичный КПД может быть 50% или даже ниже.Используя оптимальные компоненты, импульсный регулятор может достичь КПД в диапазоне 90%. Однако выходной шум линейного регулятора намного ниже, чем импульсный стабилизатор с такими же требованиями к выходному напряжению и току. Обычно импульсный регулятор может управлять более высокими токовыми нагрузками, чем линейный регулятор.

Как импульсный регулятор управляет своим выходом?

Для импульсных регуляторов

требуются средства для изменения выходного напряжения в ответ на изменения входного и выходного напряжения.Один из подходов — использовать ШИМ, который управляет входом в соответствующий выключатель питания, который контролирует его время включения и выключения (рабочий цикл). Во время работы отфильтрованное выходное напряжение регулятора возвращается на ШИМ-контроллер для управления рабочим циклом. Если отфильтрованный выходной сигнал имеет тенденцию к изменению, обратная связь, подаваемая на ШИМ-контроллер, изменяет рабочий цикл для поддержания постоянного выходного напряжения.

Какие проектные характеристики важны для ИС регулятора напряжения?

Среди основных параметров — входное напряжение, выходное напряжение и выходной ток.В зависимости от приложения могут быть важны другие параметры, такие как пульсирующее напряжение на выходе, переходная характеристика нагрузки, выходной шум и КПД. Важными параметрами для линейного регулятора являются падение напряжения, PSRR (коэффициент отклонения источника питания) и выходной шум.

Рекомендации

Загрузить средства проектирования управления питанием

Инструмент для проектирования регуляторов напряжения ADIsimPower ™

Основы электроники: регулятор напряжения

Создание регулятора напряжения

Теория предыстории: как работает регулятор напряжения?

Название говорит само за себя: регулятор напряжения.Аккумулятор в вашем автомобиле, который заряжается от генератора переменного тока, розетка в вашем доме, которая обеспечивает все необходимое вам электричество, сотовый телефон , который вы, вероятно, будете держать под рукой каждую минуту дня, все они требуют определенного напряжения, чтобы функция. Колеблющиеся выходы, превышающие ± 2 В, могут привести к неэффективной работе и, возможно, даже к повреждению ваших зарядных устройств. Колебания напряжения могут происходить по разным причинам: состояние электросети, включение и выключение других приборов, время суток, факторы окружающей среды и т. Д.Из-за необходимости постоянного постоянного напряжения введите регулятор напряжения.

Регулятор напряжения — это интегральная схема (ИС), которая обеспечивает постоянное фиксированное выходное напряжение независимо от изменения нагрузки или входного напряжения. Он может делать это разными способами в зависимости от топологии схемы внутри, но для того, чтобы сохранить этот проект в качестве базового, мы в основном сосредоточимся на линейном регуляторе. Линейный регулятор напряжения работает, автоматически регулируя сопротивление через контур обратной связи, учитывая изменения как нагрузки, так и входа, при этом сохраняя постоянное выходное напряжение.

Микросхема стабилизатора напряжения в корпусе ТО-220 С другой стороны, для импульсных регуляторов
, таких как понижающий (понижающий), повышающий (повышающий) и понижающий-повышающий (повышающий / понижающий), требуется несколько дополнительных компонентов, а также повышенная сложность как различные компоненты повлияют на результат. Импульсные регуляторы намного более эффективны с точки зрения преобразования энергии, где эффективность играет большую роль, но линейные регуляторы очень хорошо работают как регуляторы напряжения в низковольтных приложениях.

В зависимости от приложения, стабилизатору напряжения может также потребоваться больше внимания для улучшения других параметров, таких как пульсирующее напряжение на выходе, переходная характеристика нагрузки, падение напряжения и выходной шум.Такие приложения, как аудиопроекты, более чувствительны к шуму и помехам, поэтому потребуется дополнительная фильтрация, особенно в импульсных регуляторах, где пульсации на выходе могут быть значительными. Большую часть информации, включая схемы, можно найти в техническом описании микросхемы стабилизатора напряжения, с которой вы работаете, в разделе «Примечания по применению».

Указания по применению для регулятора 7805T
Afrotechmods также имеет информативное видео о работе с популярным регулятором напряжения LM317T для получения регулируемого выхода.

Проект

Комплект регулятора напряжения макетной платы — отличный набор для пайки для любого новичка. Он выдает чистое 5 В постоянного тока с максимальным выходным током 500 мА. Он способен принимать входное напряжение в диапазоне 6-18 В постоянного тока и имеет контакты, размер которых идеально подходит для любой стандартной макетной платы с шагом 0,1 дюйма.

В комплект входят:

(1) Печатная плата
(1) Выключатель питания
(1) Разъем питания постоянного тока 2,1 мм
(1) Электролитический конденсатор 10 мкФ
(1) 0.Монолитный конденсатор 1 мкФ
(1) Резистор 1 кОм
(1) Красный светодиодный индикатор питания
(1) Разъемы контактов
(1) Руководство пользователя

Вам понадобится:
• Паяльник
• Припой
• Резаки
• Блок питания от настенного адаптера 6-18 В (Mean Well GS06U-3PIJ)

Комплект регулятора напряжения макетной платы Solarbotics 34020
Направление:

1. Резистор и конденсатор 0,1 мкФ:
Удалите ленту и согните выводы резистора, затем вставьте его в положение, обозначенное R1.Припаяйте его с другой стороны и отрежьте лишние выводы. Сделайте то же самое для конденсатора 0,1 мкФ в позиции C2. Неважно, как эти детали установлены — они не поляризованные .

2. Регулятор напряжения и цилиндрический домкрат:
Припаяйте регулятор напряжения в положение V-REG. Убедитесь, что сторона табуляции выровнена с жирной линией на символе — обратное направление не сработает! Затем обрежьте лишние провода. Вставьте цилиндрический домкрат в положение B1 и припаяйте его на место.

Шаг 1 Шаг 2
3. Конденсатор 10 мкФ и индикатор питания:
Установите электролитический конденсатор 10 мкФ в положение C1. Позиционирование имеет решающее значение. Убедитесь, что более длинный провод входит в площадку, отмеченную (+). Убедитесь, что он находится в правильном положении, убедившись, что полоса на стороне конденсатора находится ближе всего к этикетке PWR. Сделайте то же самое со светодиодом; более длинный вывод входит в круглую площадку. Вы можете подтвердить, что светодиод находится в правильном положении, заметив небольшую выемку на светодиоде, расположенную на стороне символа светодиода с линией (рядом с квадратной площадкой).

4. Контакты выключателя питания и макетной платы:
Выключатель питания просто устанавливается в положение PWR. С выводами на макетной плате посложнее — они уходят снизу, и их сложнее удерживать при пайке. Тщательно припаяйте их как можно ровнее вручную или, если вы уверены, вставьте длинную сторону контактов в макет так, чтобы они совпадали с отверстиями в печатной плате, затем припаяйте их, пока макетная плата удерживает все выровненные.

Шаг 3 Шаг 4
5.Настройка Power Rails:
ЭТО ВАЖНО. Если вы забудете это сделать, ваша доска не будет работать! Выберите, на какой стороне макета вы хотите установить плату (в этом примере мы используем левую сторону). Обратите внимание на полярность направляющих макетной платы «+» внизу и «-» вверху. Найдите, какой набор контактных площадок на плате соответствует этому расположению, и нанесите каплю припоя на маленькие полумесяцы.

Если вы планируете переключать полярность питания на направляющих, вы можете установить номер детали SWT7 на контактные площадки между контактными площадками. Не помещайте капли на подушечки, если вы это сделаете. Обратите внимание, что это не рекомендуемая модификация.

Подайте питание на плату от любого источника постоянного тока диаметром 2,1 мм с номинальным напряжением 6–18 В — не превышайте максимальное значение 35 В постоянного тока! Регулятор мощности нагревается при питании от более 12 В (это нормально). Если вы не хотите использовать его на макетной плате, используйте контактные площадки с маркировкой «+ -» на конце, ближайшем к гнезду цилиндра, для регулируемой выходной мощности 5 В.

Шаг 5
SWT7 Навесной

Вопросы для обсуждения

1.Какое влияние на выход цепи окажут тепло и шум?
2. Как конденсаторы помогают отфильтровывать помехи?
3. Каковы преимущества и недостатки линейных и импульсных регуляторов? Типы регуляторов напряжения

и принцип работы | Статья

.

СТАТЬЯ

Получайте ценные ресурсы прямо на свой почтовый ящик — рассылается раз в месяц

Мы ценим вашу конфиденциальность

Как работает регулятор напряжения?

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

Регуляторы напряжения (VR) поддерживают напряжение источника питания в диапазоне, совместимом с другими электрическими компонентами. Хотя регуляторы напряжения чаще всего используются для преобразования мощности постоянного / постоянного тока, некоторые из них также могут выполнять преобразование мощности переменного / переменного или переменного / постоянного тока. В этой статье речь пойдет о регуляторах постоянного / постоянного напряжения.

Типы регуляторов напряжения: линейные и импульсные

Существует два основных типа регуляторов напряжения: линейные и импульсные. Оба типа регулируют напряжение в системе, но линейные регуляторы работают с низким КПД, а импульсные регуляторы работают с высоким КПД.В высокоэффективных импульсных регуляторах большая часть входной мощности передается на выход без рассеивания.

Линейные регуляторы

В линейном стабилизаторе напряжения используется устройство активного прохода (например, BJT или MOSFET), которое управляется операционным усилителем с высоким коэффициентом усиления. Чтобы поддерживать постоянное выходное напряжение, линейный регулятор регулирует сопротивление проходного устройства, сравнивая внутреннее опорное напряжение с дискретизированным выходным напряжением, а затем сбрасывая ошибку до нуля.

Линейные регуляторы — это понижающие преобразователи, поэтому по определению выходное напряжение всегда ниже входного. Однако у этих регуляторов есть несколько преимуществ: они, как правило, просты в конструкции, надежны, экономичны и обладают низким уровнем шума, а также малыми колебаниями выходного напряжения.

Линейным регуляторам, таким как MP2018, для работы требуются только входной и выходной конденсаторы (см. Рисунок 1) . Их простота и надежность делают их интуитивно понятными и простыми устройствами для инженеров, а зачастую и очень рентабельными.

Рисунок 1: Линейный регулятор MP2018

Импульсные регуляторы

Схема импульсного регулятора обычно более сложна в разработке, чем линейный регулятор, и требует выбора значений внешних компонентов, настройки контуров управления для обеспечения стабильности и тщательного проектирования компоновки.

Импульсные регуляторы

могут быть понижающими преобразователями, повышающими преобразователями или их комбинацией, что делает их более универсальными, чем линейный регулятор.

Преимущества импульсных регуляторов включают то, что они высокоэффективны, имеют лучшие тепловые характеристики и могут поддерживать более высокие токи и более широкие приложения VIN / VOUT.Они могут достичь эффективности более 95% в зависимости от требований приложения. В отличие от линейных регуляторов, для импульсной системы питания могут потребоваться дополнительные внешние компоненты, такие как катушки индуктивности, конденсаторы, полевые транзисторы или резисторы обратной связи. HF920 является примером импульсного стабилизатора, который обеспечивает высокую надежность и эффективное регулирование мощности (см. Рисунок 2) .

Рисунок 2: Импульсный регулятор HF920

Ограничения регуляторов напряжения

Одним из основных недостатков линейных регуляторов является то, что они могут быть неэффективными, поскольку в определенных случаях использования они рассеивают большое количество энергии.Падение напряжения линейного регулятора сравнимо с падением напряжения на резисторе. Например, при входном напряжении 5 В и выходном напряжении 3 В между клеммами возникает падение на 2 В, а эффективность ограничивается 3 В / 5 В (60%). Это означает, что линейные регуляторы лучше всего подходят для приложений с более низкими дифференциалами VIN / VOUT.

Важно учитывать расчетную рассеиваемую мощность линейного регулятора в приложении, поскольку использование более высоких входных напряжений приводит к значительному рассеиванию мощности, что может привести к перегреву и повреждению компонентов.

Еще одним ограничением линейных регуляторов напряжения является то, что они способны только к понижающему (понижающему) преобразованию, в отличие от импульсных регуляторов, которые также предлагают повышающее (повышающее) и понижающее-повышающее преобразование.

Импульсные регуляторы

очень эффективны, но некоторые недостатки включают то, что они, как правило, менее рентабельны, чем линейные регуляторы, больше по размеру, более сложны и могут создавать больше шума, если их внешние компоненты не выбраны тщательно. Шум может быть очень важным для конкретного приложения, поскольку шум может повлиять на работу и производительность схемы, а также на характеристики электромагнитных помех.

Топологии импульсного регулятора

: понижающий, повышающий, линейный, LDO и регулируемый

Существуют различные топологии линейных и импульсных регуляторов. Линейные регуляторы часто используют топологию с малым падением напряжения (LDO). Для импульсных регуляторов существует три распространенных топологии: понижающие преобразователи, повышающие преобразователи и повышающие-понижающие преобразователи. Каждая топология описана ниже:

Регуляторы LDO

Одной из популярных топологий линейных регуляторов является стабилизатор с малым падением напряжения (LDO).Линейные регуляторы обычно требуют, чтобы входное напряжение было как минимум на 2 В выше выходного напряжения. Тем не менее, стабилизатор LDO разработан для работы с очень небольшой разницей напряжения между входными и выходными клеммами, иногда до 100 мВ.

Понижающие и повышающие преобразователи

Понижающие преобразователи

(также называемые понижающими преобразователями) принимают большее входное напряжение и производят более низкое выходное напряжение. И наоборот, повышающие преобразователи (также называемые повышающими преобразователями) принимают более низкое входное напряжение и производят более высокое выходное напряжение.

Пониженно-повышающие преобразователи

Понижающий-повышающий преобразователь — это одноступенчатый преобразователь, который сочетает в себе функции понижающего и повышающего преобразователя для регулирования выхода в широком диапазоне входных напряжений, которые могут быть больше или меньше выходного напряжения.

Управление регулятором напряжения

Четыре основных компонента линейного регулятора — это проходной транзистор, усилитель ошибки, опорное напряжение и цепь обратной связи резистора. Один из входов усилителя ошибки установлен двумя резисторами (R1 и R2) для контроля процентного значения выходного напряжения.Другой вход — это стабильное опорное напряжение (VREF). Если дискретизированное выходное напряжение изменяется относительно VREF, усилитель ошибки изменяет сопротивление проходного транзистора для поддержания постоянного выходного напряжения (VOUT).

Для работы линейных регуляторов

обычно требуется только внешний входной и выходной конденсатор, что упрощает их внедрение.

С другой стороны, импульсный стабилизатор требует большего количества компонентов для создания цепи. Силовой каскад переключается между VIN и землей для создания пакетов заряда для доставки на выход.Подобно линейному регулятору, есть операционный усилитель, который производит выборку выходного постоянного напряжения из цепи обратной связи и сравнивает его с внутренним опорным напряжением. Затем сигнал ошибки усиливается, компенсируется и фильтруется. Этот сигнал используется для модуляции рабочего цикла ШИМ, чтобы вернуть выход в режим регулирования. Например, если ток нагрузки быстро увеличивается и вызывает падение выходного напряжения, контур управления увеличивает рабочий цикл ШИМ, чтобы обеспечить больший заряд нагрузки и вернуть шину в режим регулирования.

Приложения для линейных и импульсных регуляторов

Линейные регуляторы часто используются в приложениях, которые чувствительны к затратам, чувствительны к шуму, слаботочны или ограничены в пространстве. Некоторые примеры включают бытовую электронику, такую ​​как наушники, носимые устройства и устройства Интернета вещей (IoT). Например, в таких приложениях, как слуховой аппарат, можно использовать линейный регулятор, поскольку в них нет переключающего элемента, который мог бы создавать нежелательный шум и влиять на работу устройства.

Более того, если проектировщики в основном заинтересованы в создании недорогого приложения, им не нужно так беспокоиться о рассеивании мощности, и они могут полагаться на линейный регулятор.

Импульсные регуляторы полезны для более общих приложений и особенно полезны в приложениях, требующих эффективности и производительности, таких как потребительские, промышленные, корпоративные и автомобильные приложения (см. Рисунок 3) . Например, если приложение требует большого понижающего решения, лучше подходит импульсный стабилизатор, так как линейный регулятор может создать большое рассеивание мощности, которое может повредить другие электрические компоненты.

Рисунок 3: Понижающий регулятор MPQ4430-AEC1

Каковы основные параметры микросхемы регулятора напряжения?

Некоторые из основных параметров, которые следует учитывать при использовании регулятора напряжения, — это входное напряжение, выходное напряжение и выходной ток. Эти параметры используются для определения того, какая топология VR совместима с ИС пользователя.

Другие параметры, включая ток покоя, частоту переключения, тепловое сопротивление и напряжение обратной связи, могут иметь значение в зависимости от приложения.

Ток покоя важен, когда приоритетом является эффективность в режимах малой нагрузки или ожидания. Если рассматривать частоту коммутации как параметр, максимальное увеличение частоты коммутации приводит к меньшим системным решениям.

Кроме того, термическое сопротивление имеет решающее значение для отвода тепла от устройства и его рассеивания по системе. Если контроллер включает в себя внутренний полевой МОП-транзистор, то все потери (проводящие и динамические) рассеиваются в корпусе и должны учитываться при расчете максимальной температуры ИС.

Напряжение обратной связи — еще один важный параметр, который необходимо изучить, поскольку он определяет минимальное выходное напряжение, которое может поддерживать регулятор напряжения. Стандартно смотреть на параметры опорного напряжения. Это ограничивает более низкое выходное напряжение, точность которого влияет на точность регулирования выходного напряжения.

Как правильно выбрать регулятор напряжения

Чтобы выбрать правильный регулятор напряжения, разработчик должен сначала понять их ключевые параметры, такие как V _IN , V _OUT , I _OUT , системные приоритеты (например,грамм. эффективность, производительность, стоимость), а также любые дополнительные ключевые функции, такие как индикация хорошего энергопотребления (PG) или включение управления.

После того, как разработчик определил эти требования, используйте таблицу параметрического поиска, чтобы найти лучшее устройство, отвечающее желаемым требованиям. Таблица параметрического поиска — ценный инструмент для дизайнеров, поскольку она предлагает различные функции и пакеты, доступные для соответствия требуемым параметрам для вашего приложения.

Каждое устройство MPS поставляется с таблицей данных, в которой подробно описано, какие внешние компоненты необходимы и как рассчитать их значения для достижения эффективной, стабильной и высокопроизводительной конструкции.Таблицу данных можно использовать для расчета таких значений компонентов, как выходная емкость, выходная индуктивность, сопротивление обратной связи и другие ключевые компоненты системы. Кроме того, вы можете использовать инструменты моделирования, такие как программное обеспечение DC / DC Designer или MPSmart, ознакомиться с примечаниями к применению или задать вопросы в местном FAE.

MPS предлагает множество эффективных, компактных линейных и импульсных стабилизаторов напряжения, включая семейство HF500-x, семейство MP171x, MP20056, MP28310, MPQ4572-AEC1 и MPQ2013-AEC1.

Список литературы

Глоссарий по электронной инженерии

_________________________

Вам это показалось интересным? Получайте ценные ресурсы прямо на свой почтовый ящик — рассылайте их раз в месяц!

Получить техническую поддержку

Регулятор напряжения

| Определение, типы и факты

Регулятор напряжения , любое электрическое или электронное устройство, поддерживающее напряжение источника питания в допустимых пределах.Стабилизатор напряжения необходим для поддержания напряжения в предписанном диапазоне, который может выдерживать электрическое оборудование, использующее это напряжение. Такое устройство широко используется в автомобилях всех типов для согласования выходного напряжения генератора с электрической нагрузкой и с требованиями к зарядке аккумулятора. Регуляторы напряжения также используются в электронном оборудовании, в котором чрезмерные колебания напряжения могут быть вредными.

В автомобилях регуляторы напряжения быстро переключаются с одного на другое из трех состояний цепи с помощью подпружиненного двухполюсного переключателя.На низких скоростях некоторый ток от генератора используется для усиления магнитного поля генератора, тем самым увеличивая выходное напряжение. На более высоких скоростях в цепь возбуждения генератора вводится сопротивление, так что его напряжение и ток уменьшаются. На еще более высоких скоростях цепь отключается, уменьшая магнитное поле. Скорость переключения регулятора обычно составляет от 50 до 200 раз в секунду.

В электронных регуляторах напряжения используются твердотельные полупроводниковые устройства для сглаживания колебаний тока.В большинстве случаев они работают как переменные сопротивления; то есть сопротивление уменьшается, когда электрическая нагрузка большая, и увеличивается, когда нагрузка меньше.

Регуляторы напряжения выполняют те же функции в крупных системах распределения электроэнергии, что и в автомобилях и других машинах; они минимизируют колебания напряжения, чтобы защитить оборудование, использующее электричество. В системах распределения электроэнергии регуляторы находятся либо на подстанциях, либо на самих фидерных линиях.Используются два типа регуляторов: ступенчатые регуляторы, в которых переключатели регулируют подачу тока, и индукционные регуляторы, в которых асинхронный двигатель подает вторичное, постоянно регулируемое напряжение для выравнивания колебаний тока в фидерной линии.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас Редакция Британской энциклопедии Эта статья была недавно отредактирована и обновлена ​​Адамом Августином, управляющим редактором справочного содержания.

Узнайте больше в этих связанных статьях Britannica:

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.

Несмотря на то, что существует множество других спецификаций, эти три помогут вам начать работу и помогут сузить круг необходимого вам регулятора.

Регуляторы напряжения

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 ниже 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.

Линейные регуляторы

намного дешевле и проще в использовании, чем импульсные регуляторы, поэтому они, как правило, 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.

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 рассчитайте, 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 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 он нагреется 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, прежде чем причинят какой-либо ущерб.

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 регулирование фактически 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 передается прямо на выходное напряжение.

Причина, по которой стабилизаторы с малым падением напряжения так полезны, заключается в том, что они позволяют управлять регулятором с очень малой 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, у популярных регуляторов серии 7800 значение падения напряжения составляет 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 слишком много, если вы пропускаете через этот регулятор ток в 1 ампер и у вас есть разница в 2 В, то это 2 ватта мощности, 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
• Вам 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.

Импульсные регуляторы очень эффективны, даже при очень больших разностях 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 катушка индуктивности 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.

Регуляторы Buck-Boost

Допустим, вы получаете питание 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: дешевизна, простота и чистое выходное напряжение.

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 питания 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 коммутируемый шум, обязательно обратите внимание на коэффициент подавления подачи 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 отклонения блока 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 стабилизатор с повышенным и пониженным энергопотреблением.

Наконец, если вам нужен чистый выход, но нужна энергоэффективность импульсного стабилизатора, используйте импульсный стабилизатор, а затем линейный регулятор для очистки напряжения питания.

Наконец, не забудьте загрузить бесплатно PDF : Ultimate Guide to Develop and Sell Your New Electronic Hardware Product . Вы также будете получать мой еженедельный информационный бюллетень, в котором я делюсь премиальным контентом, недоступным в моем блоге.

Другой контент, который может вам понравиться:

Признаки неисправности регулятора напряжения | Gold Eagle Co.

Регулятор напряжения в вашем автомобиле отвечает за поддержание правильного количества электроэнергии, постоянно поступающей к определенным частям вашего автомобиля.Это означает, что если регулятор напряжения сломан, компоненты вашей электрической системы могут работать только с перебоями или вообще не работать. Это довольно большая проблема, поскольку вам определенно нужно, чтобы фары и аккумулятор вашего автомобиля были надежными, если вы хотите добраться куда угодно! Так что, если вы пытаетесь привести свой автомобиль в исправное состояние, проверка этой важной детали — это только начало. Вот как определить неисправность регулятора напряжения.

Признак неисправного регулятора напряжения № 1: Батарея разряжена

Есть много причин, по которым аккумулятор вашего автомобиля может разрядиться, и одна из них — сломанный регулятор напряжения.Это связано с тем, что, когда эта деталь перегорит, аккумулятор больше не будет заряжаться, а это означает, что в конечном итоге он умрет. Перезарядка аккумулятора позволит автомобилю завестись, но вы обнаружите, что аккумулятор разрядится раньше, чем вы могли ожидать, если регулятор напряжения не работает должным образом. Так что, если аккумулятор продолжает выходить из строя, вероятно, пора отнести машину в ремонтную мастерскую для замены регулятора напряжения.

Признак неисправного регулятора напряжения № 2: Тусклый свет

Еще один способ определить неисправность регулятора напряжения — это когда фары в машине продолжают тускнеть или мерцать.В конце концов, регулятор напряжения должен поддерживать поток энергии к лампам, поэтому неудивительно, что эти огни перестают работать правильно, когда эта часть выходит из строя. Эта проблема может распространяться на фары, освещение приборной панели и даже на звуковую систему. По сути, если кажется, что эти компоненты выходят из строя или вообще не включаются, может быть виноват ваш регулятор напряжения.

Признак неисправного регулятора напряжения № 3: Вы замечаете проблемы с двигателем

Плохой регулятор напряжения может даже повлиять на двигатель вашего автомобиля.Например, когда эта автомобильная запчасть перестает работать должным образом, вы можете время от времени замечать, как двигатель вашего автомобиля глохнет или глохнет. У него также могут быть проблемы с ускорением во время движения. Если вы заметили эту проблему, возможно, вам стоит заменить регулятор напряжения, чтобы вы могли добиться плавного ускорения, к которому привыкли.

Признак неисправности регулятора напряжения № 4: Комбинация приборов не работает

Регулятор напряжения автомобиля должен обеспечивать питание комбинации приборов.Так что, если вы заметили, что ваш не работает, скорее всего, сломался регулятор напряжения. Возможно, вы все еще сможете завести автомобиль, но вам будет не хватать большой информации, например, о том, с какой скоростью вы едете, поскольку спидометр не будет работать. По этой причине лучше не водить машину, пока не замените регулятор напряжения.

Признак неисправности регулятора напряжения № 5: Показания регулятора напряжения неточны

Если вы подозреваете, что регулятор напряжения не работает, вы можете проверить его, чтобы убедиться, что показания точны.Если после тестирования регулятора напряжения вы заметили, что цифры на манометре меняются беспорядочно, вероятно, вам потребуется замена этой детали. К счастью, когда вы его получите, эта и любые другие связанные с этим проблемы должны быть решены, и вы снова получите автомобиль, на который можете положиться.

Конечно, даже если вы заметите один или два из этих симптомов, это еще не значит, что ваш регулятор напряжения неисправен. Это может быть другая проблема, которая представляет собой аналогичные симптомы, поэтому изучите другие возможности — например, признаки неисправности вашего генератора переменного тока — а также, если вы хотите разобраться в сути проблемы.