Как работает стабилизатор напряжения — принцип действия

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

Стабилизаторы постоянного тока

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

Линейные

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

Достоинства:

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

Недостатки:

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

Параметрический

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

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

Последовательный

Работа прибора видна на изображенной схеме.

Эта схема соединяет два компонента:

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

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

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

Компенсационный последовательный

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

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

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

Импульсные

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

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

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

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

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

Достоинства:

• Малая потеря энергии.

Недостатки:

• Помехи в виде импульсов на выходе.

Стабилизаторы переменного напряжения

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

Накопители

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

Двигатель-генератор

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

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

Феррорезонансный

Прибор состоит:

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

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

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

Инверторный

Схема такого прибора состоит:

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

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

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

Корректирующие

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

Стабилизаторы напряжения

Стабилизатор напряжения — это устройство для автоматического поддержания постоянного значения электрического напряжения (в определенных пределах) на входе потребителей электрической энергии, независимо от колебаний напряжения в питающей сети и величины нагрузки.

Основная функция заключается в поддержании номинального напряжения на входе приборов потребления (т.е. на нагрузке), при колебаниях питающего напряжения выше или ниже номинального в определенных пределах.

По типу стабилизаторы подразделяются на одно- и трёхфазные с мощностью от 100 ВА до 250 кВА и выше. По принципу работы различаются следующие стабилизаторы напряжения:

НЕОБХОДИМА КОНСУЛЬТАЦИЯ?

Феррорезонансные стабилизаторы напряжения

Их действие основано на явлении магнитного насыщения ферромагнитных сердечников трансформаторов или дросселей. Феррорезонансный стабилизатор напряжения обладает достаточно высокой точностью поддержания выходного напряжения — от 1 до 3%. Но, стоимость таких стабилизаторов равна или даже превышает стоимость ИБП такой же мощности (Источников Бесперебойного Питания), по этой причине феррорезонансные стабилизаторы широкого бытового применения не имеют.

Стабилизаторы напряжения ступенчатого регулирования

Основной принцип работы стабилизатора заключается в автоматическом переключении секций трансформатора с помощью силовых ключей. Стабилизатор напряжения данного типа обеспечивает поддержание выходного напряжения с определенной точностью в широких пределах входного напряжения. В силу ряда достоинств, ступенчатые корректоры напряжения нашли наибольшее распространение на рынке стабилизаторов.

Достоинства:

Быстродействие;
• Достаточно широкий диапазон входного напряжения;
• Отсутствие искажения формы входного напряжения;
• Высокое значение КПД;
• Некоторые модели допускают возможность коррекции выходного напряжения в пределах 210-230 В.

Недостатки:

• Ступенчатое изменение выходного напряжения, ограничивающее точность стабилизации в пределах 0,9%-7%.

Стабилизатор напряжения ступенчатого регулирования имеют оптимальное соотношение качества и цены, независимо от того, применяются ли они в промышленности или быту.

Электромеханические стабилизаторы напряжения

Электромеханические стабилизаторы напряжения осуществляют коррекцию выходного напряжения автоматически, используя электродвигатель с редуктором. Данный стабилизатор напряжения может кратковременно отключать нагрузку при резком увеличении напряжения по причине того, что напряжение на выходе может превысить максимально допустимое значение. Тем не менее, чаще всего, такая высокая точность не требуется, ведь достаточно 5-7% (как указано в паспортах на самые распространённые бытовые электроприборы общего назначения).

Достоинства:

• Высокая точность поддержания выходного напряжения (2-3%).

Недостатки:

• Высокий уровень шума;
• Низкая скорость регулирования из-за инерционности двигателя.

Электромеханические стабилизаторы напряжения пользуются спросом, как недорогие бытовые стабилизаторы.

Дополнительная информация

Стабилизаторы напряжения изготавливаются для различных климатических условий. К примеру, стабилизаторы напряжения IP20 климатического исполнения предназначены для установки в помещениях с температурой воздуха от +5°С до +35°С, с относительной влажностью воздуха от 35% до 90%, при условии, что в воздухе не должно содержаться пыли, водяных брызг. Встречаются также и модели с подогревом корпуса для помещений, в которых температура воздуха будет опускаться ниже 0°С.

Стабилизатор напряжения изготавливается в виде отдельных устройств или входят в состав аппаратуры.

Неоспоримым плюсом является возможность регулировки выходного напряжения в некоторых моделях стабилизаторов напряжения в диапазоне 210-230В. Эта функция позволяет:

• Установить на выходе стабилизатора напряжения западные стандарты напряжения в 230В (для импортных электроприборов). Благодаря чему, стабилизатор напряжения не будет выходить за заданный для данных электроприборов нижний диапазон напряжения, что поможет избежать сбоев в их работе.
• Установить для ламп накаливания напряжение около 210В, благодаря чему значительно увеличивается срок их службы, а световой поток при этом остается в пределах нормы.

Важно:

Стабилизатор напряжения позволяет использовать бытовую и промышленную технику безопасно и надежно, поскольку стабилизатор защищает ее от скачков напряжения, помех в электрической сети. Таким образом, применение стабилизаторов напряжения увеличивает срок службы бытовой и промышленной техники.

Надежность стабилизатора в большей степени зависти от надежности и качества комплектующих его деталей. Силовые конденсаторы, применяемые в стабилизаторах, бывают двух типов: электролитические и пленочные полипропиленовые. В большинстве случаев, когда не предъявляются серьезные требования к надежности — используются электролитические конденсаторы ввиду их дешевизны. Силовые пленочные полипропиленовые конденсаторы дороже, но у них есть одно преимущество — в случае пробоя электролитический конденсатор выходит из строя, а у силового пленочного срабатывает самовосстановление. Хотя при этом емкость конденсатора незначительно уменьшается, главное — сохраняется его работоспособность! Пленочные полипропиленовые конденсаторы выпускаемые конденсаторным заводом «Нюкон» уже давно зарекомендовали себя как надежные и качественные.

Основные эксплуатационные характеристики, по которым следует выбирать стабилизатор напряжения:

• Диапазон входных рабочих напряжений;
• Мощность стабилизатора;
• Точность и время стабилизации напряжения;
• Дополнительные функциональные возможности;
• Габариты, масса.

принцип работы, схемы и т.д.

Стабилизатор напряжения — прибор, который обеспечивает стабильный уровень напряжения, автоматически компенсируя изменения напряжения источника и сопротивления нагрузки. Существует два основных типа стабилизаторов напряжения: параллельные стабилизаторы и последовательные стабилизаторы.

Стабилизация — термин, применяемый для выражения того, насколько хорошо источник электропитания поддерживает постоянное напряжение, подаваемое к нагрузке, независимо от изменений напряжения на входе источника и сопротивления нагрузки. Многие типы электронного оборудования для нормальной работы требуют стабильного уровня напряжения.

Стабилизатор напряжения

Обратите внимание на основы электричества и на приборы электроники.

Параллельный стабилизатор напряжения

Стабилизатор, установленный параллельно нагрузке. Параллельный стабилизатор состоит из стабилитрона (VR1), ограничивающего ток сопротивления (R1) и сопротивления нагрузки (RL). Сопротивление нагрузки установлено параллельно стабилитрону.

Схема параллельного стабилизатора, соединённого с мостовым выпрямителем

Стабилитрон предназначен для работы с конкретным напряжением, известным как напряжение туннельного пробоя p-n-перехода. Поскольку стабилитрон — активный элемент, он может менять своё внутреннее сопротивление. Изменения в прохождении тока через стабилитрон не изменяют падение напряжения в нём. Ограничивающее ток сопротивление, установленное в последовательности со стабилитроном, ограничивает величину тока, которое протекает через стабилитрон, и предохраняет его от повреждений. Падение напряжения в стабилитроне фиксируется посредством самой конструкции стабилитрона и остаётся относительно постоянным. Часть напряжения от источника, которая не снижается стабилитроном, снижается ограничивающим сопротивлением. Поскольку стабилитрон установлен параллельно сопротивлению нагрузки, напряжение через RL будет равно падению напряжения на стабилитроне.

Последовательный стабилизатор

Это стабилизатор, установленный последовательно по отношению к нагрузке. Последовательный стабилизатор состоит из стабилитрона (VR1), ограничивающего ток сопротивления (R1), и сопротивления нагрузки (RL).

Стабилитрон и ограничивающее ток сопротивление соединены последовательно, чтобы образовался делитель напряжения. База транзистора подсоединена к делителю напряжения. Контур транзистора «эмиттер-коллектор» соединён последовательно с сопротивлением нагрузки.

Схема последовательного стабилизатора, соединённого с мостовым выпрямителем

Поскольку транзистор в последовательном стабилизаторе напряжение, воздействующее на базу транзистора, равно падению напряжения в стабилитроне. Этот потенциал положителен относительно эмиттера транзистора. Так как стабилитрон поддерживает падение напряжения на постоянном уровне, потенциал, воздействующий на базу транзистора, будет оставаться постоянным.

Последовательный стабилизатор поддерживает постоянный уровень напряжения, подаваемого на нагрузку, изменяя величину падения напряжения в транзисторе. Возрастание тока через нагрузку может быть вызвано либо повышением напряжения источника питания, либо снижением сопротивления нагрузки. Когда ток возрастает, возрастает также и падение напряжения на нагрузке. В результате, напряжение, приложенное к эмиттеру транзистора, возрастает, делая его более положительным. Это означает, что разность электрических потенциалов между эмиттером и базой становится меньше, поэтому возрастает внутреннее сопротивление транзистора.

принцип работы и основные отличия

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

Устройство и принцип работы тиристорных и симисторных стабилизаторов напряжения

В конструкцию стабилизирующих аппаратов на полупроводниковых ключах входят:

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

Принцип работы трансформатора на полупроводниковых ключах:

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

В чем разница между тиристорами и симисторами

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

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

Преимущества и недостатки стабилизаторов тиристорного типа

Преимущества тиристорных стабилизаторов:

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

Минусы стабилизаторов на тиристорных ключах, ограничивающих их применение:

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

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

Плюсы и минусы симисторных стабилизаторов

Для симисторных аппаратов характерны следующие преимущества:

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

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

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

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

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

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

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

Как выбрать стабилизатор напряжения по типу конструкции?

Колебания сетевых напряжений негативно сказываются на работе электрической техники, снижают ее надежность и сроки безремонтной эксплуатации.

Стабилизатор напряжения – это устройство, которое автоматически поддерживает стабильный коридор подачи питания конечному потребителю электрической цепи. На украинском рынке представлено 5 основных типов стабилизаторов. Принцип работы каждого из них построен на определенной топологии (типовой схеме) стабилизации напряжения электрического тока.

В этой статье технические эксперты LogicPower расскажут о достоинствах и недостатках каждого  существующих типов стабилизаторов напряжения.

---

Перед тем, как описать конструктивные типы, отметим, что существует два вида стабилизаторов напряжения по методу регулирования:

• дискретные (ступенчатые) – имеют погрешность стабилизации о 10%, применяются для защиты бытовой техники от скачков напряжения в сети;
• плавнорегулируемые – необходимы для использования высокочувствительной техники, поскольку имеют погрешность стабилизации менее 5%.

 

Кроме того, стабилизаторы различают по количеству фаз:

• однофазные;
• трехфазные.

Типы стабилизаторов напряжения по принципу работы

1. Феррорезонансные стабилизаторы получи широкое применение в 50-х годах ХХ века для защиты от сетевых помех ламповых телевизоров и другой бытовой техники.

Принцип работы: регулируют напряжение за счет эффекта феррорезонанса. Эффект электромагнитного взаимодействия возникает  между двумя дросселями один из которых имеет ненасыщенный сердечник (входной), а второй насыщенный (выходной).

достоинства	недостатки
надежность и высокий ресурс безотказной работы	узкий диапазон входных напряжений 180-260V
высокая точность выходного напряжения 1-3%	высокий уровень шума
быстродействие 0,05с	быстро нагревается
устойчивость к неблагоприятным условиям окружающей среды	не способен работать при перегрузках на холостом ходу

2. Электромеханические (сервоприводые) стабилизаторы.

Принцип работы базируется на двух главных элементах: автотрансформатор и подвижный токосъемный контакт в виде ролика или щетки. Контакт, перемещаясь по обмотке трансформатора, плавно регулирует напряжение в сети. Управление осуществляется при помощи платы управления.

достоинства	недостатки
плавное регулирование	громоздкая конструкция
выдерживает 10-ти кратные перегрузки	высокий уровень шума
высокий ресурс работы – до 25 лет	возможно искрение при длительной работе – следствие движения сервопривода по виткам катушки

 

3. Релейные стабилизаторы наиболее распространенный тип оборудования для защиты бытовой и офисной техники от скачков напряжения и сетевых помех.

Принцип работы строится на автоматическом переключении обмоток автотрансформатора и выборе такой, напряжение на которой максимально близко к номинальному значению. Коммутация строится на автоматическом срабатывании силовых электронных реле.

Чем больше ступеней переключения, тем эффективнее  работа стабилизатора.

Семиступенчатые релейные стабилизаторы показывают хорошие результаты при работе с лабораторной техникой и промышленным оборудованием.

достоинства	недостатки
высокая скорость срабатывания 0,02-0,05с	дискретное регулирование
компактные размеры и небольшой вес	щелчки реле в процессе работы
доступная цена	невысокая точность стабилизации ±10%
устойчивость к длительным перегрузкам	незначительные искажения синусоиды на выходе
низкая стоимость ремонта

 

4. Электронные стабилизаторы напряжения управляются при помощи микропроцессора симисторными или тиристорными ключами. Регулировка напряжения осуществляется открытием или закрытием ступеней, регулирующих количество витков обмотки трансформатора.

достоинства	недостатки
компактные размеры и небольшой вес	дискретное регулирование
высокая скорость срабатывания 0,02с	отключается при превышении напряжения  не более чем в 1,5 раза
бесшумная работа	неустойчив к повышенной влажности
срок службы до 20 лет

 

5. Инверторные стабилизаторы напряжения двойного преобразования включает в себя два преобразователя: из переменного в постоянный ток и обратно. Управляется микропроцессорным блоком. По конструкции стабилизаторы данного типа  кардинально отличаются от релейных, электронных и электромеханических. В них нет автотрансформатора, реле и других подвижных элементов.

 

достоинства	недостатки
низкая погрешность стабилизации до 1%	высокая цена
моментальное переключение напряжений	при большом количестве подключаемой нагрузки диапазон входного напряжения сужается
широкий диапазон входных напряжений 110–300 V

 

Получите бесплатную консультацию специалиста по подбору стабилизатора напряжения по телефону: 0(800) 309-988

Принцип работы стабилизатора напряжения

Стабилизатор напряжения — применение, принцип работы

Стабилизатор напряжения — это электрическое устройство, которое используется для подачи постоянного напряжения на нагрузку на своих выходных клеммах независимо от каких-либо изменений или колебаний на входе, то есть входящего питания.

Основное назначение стабилизатора напряжения заключается в защите электрических или электронных устройств (например, кондиционера, холодильника, телевизора и так далее) от возможного повреждения в результате скачков напряжения или колебаний, повышенного или пониженного напряжения.

Рис.1 — Различные типы стабилизаторов напряжения

Стабилизатор напряжения также известен как AVR (автоматический регулятор напряжения). 

Использование стабилизатора напряжения не ограничивается домашним или офисным оборудованием, которое получает электропитание извне. 

Даже места, которые имеют свои собственные внутренние источники питания в виде дизельных генераторов переменного тока, сильно зависят от этих AVR для безопасности своего оборудования.

Зачем нужны стабилизаторы напряжения и его важность

Все электрические устройства спроектированы и изготовлены для работы с максимальной эффективностью с типичным источником питания, который известен как номинальное рабочее напряжение. В зависимости от расчетного безопасного предела эксплуатации рабочий диапазон (с оптимальной эффективностью) электрического устройства может быть ограничен до ± 5%, ± 10% или более.

Из-за многих проблем источник входного напряжения, которое мы получаем, всегда имеет тенденцию колебаться, что приводит к постоянно меняющемуся источнику входного напряжения. Это изменяющееся напряжение является основным фактором, способствующим снижению эффективности устройства, а также увеличению частоты его отказов.

Рис. 2 — Проблемы из-за колебаний напряжения

Как работает стабилизатор напряжения

Основная работа стабилизатора напряжения заключается в выполнении двух необходимых функций: функции понижения и повышения напряжения. 

Функция понижения и повышения — это не что иное, как регулирование постоянного напряжения от перенапряжения. 

Эта функция может выполняться вручную с помощью селекторных переключателей или автоматически с помощью дополнительных электронных схем.

В условиях перенапряжения функция «понижения напряжения» обеспечивает необходимое снижение интенсивности напряжения. Аналогично, в условиях пониженного напряжения функция «повышения напряжения» увеличивает интенсивность напряжения. Идея обеих функций в целом заключается в том, чтобы поддерживать одинаковое выходное напряжение.

Рис. 4 — Принципиальная схема функции понижения в стабилизаторе напряжения

На приведенном выше рисунке показано подключение трансформатора в функции «Понижения». В функции понижения полярность вторичной катушки трансформатора подключается таким образом, что приложенное напряжение к нагрузке является результатом вычитания напряжения первичной и вторичной катушек.

В стабилизаторе напряжения есть схема переключения. Всякий раз, когда обнаруживается превышение напряжения в первичном источнике питания, подключение нагрузки вручную или автоматически переключается в конфигурацию режима «Понижения» с помощью переключателей (реле).

Рис. 6 — Принципиальная схема функции повышения напряжения в стабилизаторе напряжения

На рисунке выше показано подключение трансформатора в функции «Повышения». В функции повышения полярность вторичной обмотки трансформатора подключается таким образом, что приложенное напряжение к нагрузке является результатом сложения напряжения первичной и вторичной обмоток.

Видео совет при выборе стабилизатор напряжения

//www.youtube.com/embed/RnxfLGxw9zU

Особенности сетевых стабилизаторов

Принципиальная схема стабилизатора напряжения данного типа представляет собой набор транзисторов, а также диодов. В свою очередь механизм замыкания в ней отсутствует. Регуляторы при этом имеются обычного типа. В некоторых моделях дополнительно устанавливается система индикации.

Она способна показать мощность скачков в сети. По чувствительности модели довольно сильно отличаются. Конденсаторы, как правило, в цепи имеются компенсационного типа. Система защиты у них отсутствует.

Устройства моделей с регулятором

Для холодильного оборудования востребованным является регулируемый стабилизатор напряжения. Схема его подразумевает возможность настройки прибора перед началом использования. В данном случае это помогает в устранении высокочастотных помех. В свою очередь электромагнитное поле проблем для резисторов не представляет.

Конденсаторы также включаются в регулируемый стабилизатор напряжения. Схема его не обходится без транзисторных мостов, которые соединяются между собой по коллекторной цепочке. Непосредственно регуляторы могут устанавливаться различных модификаций. Многое в данном случае зависит от предельного напряжения. Дополнительно учитывается тип трансформатора, который имеется в стабилизаторе.

Стабилизаторы «Ресанта»

Схема стабилизатора напряжения «Ресанта» представляет собой набор транзисторов, которые взаимодействуют между собой по коллектору. Для охлаждения системы имеется вентилятор. С высокочастотными перегрузками в системе справляется конденсатор компенсационного типа.

Также схема стабилизатора напряжения «Ресанта» включает в себя диодные мосты. Регуляторы во многих моделях устанавливаются обычные. Ограничения по нагрузке у стабилизаторов «Ресанта» есть. В целом помехи ими воспринимаются все. К недостаткам следует отнести высокую шумность трансформаторов.

Схема моделей с напряжением 220 В

Схема стабилизатора напряжения 220 В отличается от прочих устройств тем, что в ней имеется блок управления. Данный элемент соединяется напрямую с регулятором. Сразу за системой фильтрации имеется диодный мост. Для стабилизации колебаний дополнительно предусмотрена цепь из транзисторов. На выходе после обмотки располагается конденсатор.

С перегрузками в системе справляется трансформатор. Преобразование тока осуществляется им же. В целом диапазон мощности у данных устройств довольно высокий. Работать эти стабилизаторы способны и при минусовой температуре. По шумности они не отличаются от моделей других типов. Параметр чувствительности сильно зависит от производителя. Также на нее влияет тип установленного регулятора.

Принцип работы импульсных стабилизаторов

Схема электрическая стабилизатора напряжения данного типа схожа с моделью релейного аналога. Однако отличия в системе все же есть. Главным элементом в цепи принято считать модулятор. Занимается данное устройство тем, что считывает показатели напряжения. Далее сигнал переносится на один из трансформаторов. Там проходит полная обработка информации.

Для изменения силы тока имеется два преобразователя. Однако в некоторых моделях он установлен один. Чтобы справиться с электромагнитным полем, задействуется выпрямительный делитель. При повышении напряжения он снижает предельную частоту. Чтобы ток поступил на обмотку, диоды передают сигнал на транзисторы. На выходе стабилизированное напряжение проходит по вторичной обмотке.

Высокочастотные модели стабилизаторов

По сравнению с релейными моделями, высокочастотный стабилизатор напряжения (схема показана ниже) является более сложным, и диодов в нем задействуется больше двух. Отличительной особенность приборов данного типа принято считать высокую мощность.

Трансформаторы в цепи рассчитаны на большие помехи. В результате данные приборы способны защитить любую бытовую технику в доме. Система фильтрации в них настроена на различные скачки. За счет контроля напряжения величина тока может изменяться. Показатель предельной частоты при этом будет увеличиваться на входе, и уменьшаться на выходе. Преобразование тока в этой цепи осуществляется в два этапа.

Первоначально задействуется транзистор с фильтром на входе. На втором этапе включается диодный мост. Для того чтобы процесс преобразования тока завершился, системе требуется усилитель. Устанавливается он, как правило, между резисторами. Таким образом, температура в устройстве поддерживается на должном уровне. Дополнительно в системе учитывается источник питания. Использование блока защиты зависит от его работы.

Стабилизаторы на 15 В

Для устройств с напряжением 15 В используется сетевой стабилизатор напряжения, схема которого по своей структуре является довольно простой. Порог чувствительности у приборов находится на малом уровне. Модели с системой индикации встретить очень сложно. В фильтрах они не нуждаются, поскольку колебания в цепи незначительные.

Резисторы во многих моделях есть только на выходе. За счет этого процесс преобразования происходит довольно быстро. Входные усилители устанавливаются самые простые. Многое в данном случае зависит от производителя. Используются стабилизатор напряжения (схема показана ниже) этого типа чаще всего в лабораторных исследованиях.

Особенности моделей на 5 В

Для устройств с напряжением 5 В используют специальный сетевой стабилизатор напряжения. Схема их состоит из резисторов, как правило, не более двух. Применяют такие стабилизаторы исключительно для нормального функционирования измерительных приборов. В целом они являются довольно компактными, а работают тихо.

Модели серии SVK

Модели данной серии относятся к стабилизаторам латерного типа. Чаще всего их используют на производстве для уменьшения скачков от сети. Схема подключения стабилизатора напряжения этой модели предусматривает наличие четырех транзисторов, которые расположены попарно. За счет этого ток преодолевает меньшее сопротивление в цепи. На выходе у системы имеется обмотка для обратного эффекта. Фильтров в схеме предусмотрено два.

За счет отсутствия конденсатора процесс преобразования также происходит быстрее. К недостаткам следует отнести большую чувствительность. На электромагнитное поле прибор реагирует очень остро. Схема подключения стабилизатора напряжения серии SVK регулятор предусматривает, как и систему индикации. Напряжение максимум устройством воспринимается до 240 В, а отклонение при этом не может превышать 10 %.

Автоматические стабилизаторы «Лигао 220 В»

Для систем сигнализации является востребованным от компании «Лигао» стабилизатор напряжения 220В. Схема его построена на работе тиристоров. Использоваться данные элементы способны исключительно в полупроводниковых цепях. На сегодняшний день типов тиристоров существует довольно много. По степени защищенности они делятся на статические, а также динамические. Первый вид используется с источниками электричества различной мощности. В свою очередь динамические тиристоры имеют свой предел.

Если говорить про компании «Лигао» стабилизатор напряжения (схема показана ниже), то в нем имеется активный элемент. В большей степени он предназначен для нормального функционирования регулятора. Представляет он собой набор контактов, которые способны соединяться. Необходимо это для того чтобы увеличивать или уменьшать предельную частоту в системе. В других моделях тиристоров может иметься несколько. Устанавливаются они между собой при помощи катодов. В результате коэффициент полезного действия устройства можно значительно повысить.

Низкочастотные устройства

Для обслуживания устройств с частотой менее 30 Гц существует такой стабилизатор напряжения 220В. Схема его схожа со схемами релейных моделей за исключением транзисторов. В данном случае они имеются с эмиттером. Иногда дополнительно устанавливается специальный контроллер. Многое зависит от производителя, а также модели. Контроллер в стабилизаторе необходим для передачи сигнала на блок управления.

Для того чтобы связь была качественной, производители используют усилитель. Устанавливается он, как правило, на входе. На выходе в системе имеется обычно обмотка. Если говорить про предел напряжения в 220 В, конденсаторов можно найти два. Коэффициент передачи тока у таких устройств довольно низкий. Причиною этого принято считать малую предельную частоту, которая является следствием работы контроллера. Однако коэффициент насыщения находится на высокой отметке. Во многом это связано именно с транзисторами, которые устанавливаются с эмиттерами.

Понравилась статья? Расскажите друзьям: Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 4 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

принцип работы, преимущества, правила выбора

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

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

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

Обмотка трансформатора

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

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

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

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

Количество фаз

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

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

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

Диапазон стабилизируемого напряжения

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

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

Нагрузочная способность стабилизатора

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

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

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

---

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

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

Стабилизатор напряжения

: теория работы

Стабилизатор напряжения — это устройство, которое поддерживает относительно постоянное выходное напряжение, даже если его входное напряжение может сильно изменяться. Существует множество конкретных типов регуляторов напряжения в зависимости от конкретного метода, который они используют для управления напряжением в цепи. Как правило, регулятор напряжения работает, сравнивая свое выходное напряжение с фиксированным заданием и минимизируя эту разницу с помощью контура отрицательной обратной связи.

Пассивные регуляторы

Пассивные регуляторы напряжения представляют собой очень простую конструкцию, которую можно использовать только тогда, когда входное напряжение всегда будет больше, чем выходное напряжение.В нем есть резистор, который снижает выходное напряжение до желаемого уровня. Резистор просто сбрасывает избыточное напряжение в виде тепла. Цепи, которые могут потребовать увеличения напряжения, потребуют активного регулятора напряжения.

Основные операции

Базовый регулятор напряжения основан на простой электромеханической конструкции. Провод, подключенный к цепи, свернут в спираль и образует электромагнит. По мере увеличения напряжения в цепи увеличивается и сила электромагнита. Это заставляет железный сердечник двигаться к электромагниту, который подключен к выключателю питания.Когда движущийся магнит тянет переключатель, он снижает напряжение в цепи.

Контур отрицательной обратной связи

Железный сердечник удерживается от электромагнита некоторой силой, например пружиной или силой тяжести. Когда напряжение в цепи уменьшается, электромагнит становится слабее. Это позволяет железному сердечнику вернуться в исходное положение, что снова включает переключатель и увеличивает напряжение в цепи. Это создает петлю отрицательной обратной связи, что означает, что регулятор напряжения снижает напряжение, когда оно слишком высокое, и увеличивает напряжение, когда оно слишком низкое.

Повышение чувствительности

Чувствительность регулятора напряжения может быть существенно увеличена с помощью конструкции, которая позволяет железному сердечнику перемещаться по ряду сопротивлений или обмоток. При изменении положения железного сердечника он контактирует с цепью в разных точках, что при необходимости изменяет напряжение в цепи. Такая конструкция позволяет регулятору напряжения реагировать на очень небольшие изменения напряжения в цепи.

Особые типы

Регулятор сети — это более конкретный термин для устройства, которое регулирует напряжение в линии распределения питания переменного тока.В стабилизаторе переменного напряжения обычно используется бесступенчатый автотрансформатор для регулирования основного напряжения в доме. Стабилизатор постоянного напряжения часто контролирует исходное напряжение от батареи с помощью шунта, который проводит электричество только при определенном напряжении.

Определение и работа регулятора напряжения

Ⅰ Введение

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

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

Каталог

Ⅱ Определение и использование регулятора напряжения

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

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

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

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

Нет более легкого способа, чтобы это произошло? Разве нет волшебного черного ящика, содержащего что-нибудь, что нужно для эффективного снижения напряжения? Подобные циклы стресса (включая меня) повлияли на миллионы EEE по всему миру.Конечно, не все проблемы связаны с падением напряжения, но лаборатории EEE популярны повсюду в подобных ситуациях!

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

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

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

Ⅲ Более пристальный взгляд на регуляторы напряжения

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

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

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

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

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

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

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

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

Ⅳ Три регулятора клемм

Достаточно сказать, теперь о фактическом количестве штук.

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

Для большинства задач регуляторы этой серии превосходны, они могут выдерживать почти 30 В на входе и до 1 А на выходе в зависимости от комплекта. Подключите входной контакт к входному напряжению, а выходной контакт — к устройству, которому требуется более низкое напряжение, и, конечно же, контакт заземления к земле.Они исключительно просты в использовании.

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

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

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

Ⅴ Регуляторы напряжения: увеличивают выходной ток

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

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

Переключающие преобразователи

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

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

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

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

Ⅵ Регулируемые регуляторы

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

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

Существует

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

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

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

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

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

Ⅶ Ограничения регулятора напряжения

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

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

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

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

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

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

Ⅷ FAQ

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

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

Запас считается минимальной разницей между входами и выходами, которую он может поддерживать. если входное напряжение упадет до 6,5 вольт, выход регулятора, как ожидается, составит около 4,5 вольт. Это означает, что при подсчете падений на диодах и амплитуде пульсаций вы должны поддерживать напряжение выше, чем выпадение, иначе вы увидите пульсации на выходе.

2. Как работает регулятор напряжения?

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

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

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

Зависит от топологии и используемых компонентов схемы.

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

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

4. Какие бывают 2 типа регуляторов напряжения?

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

5. Как использовать регулятор напряжения?

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

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

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

7. Где используются регуляторы напряжения?

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

8. Что вызывает отказ регулятора напряжения?

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

9. Для чего нужен автоматический регулятор напряжения?

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

10. Как долго прослужит стабилизатор напряжения?

По большей части, приборный регулятор напряжения рассчитан на весь срок службы автомобиля.Как и в случае с любым другим электрическим компонентом автомобиля, со временем этот регулятор напряжения начнет проявлять признаки повреждения.

Альтернативные модели

Деталь	Сравнить	Производителей	Категория	Описание
Производитель.Часть #: QS32X245Q2G	Сравнить: Текущая часть	Производители: Технология интегрированных устройств	Категория: Логические ИС	Описание: Коммутатор шины 2 элемента CMOS 16IN 40Pin QVSOP Tube
ПроизводительЧасть #: QS32X245Q2G8	Сравнить: QS32X245Q2G VS QS32X245Q2G8	Производители: Технология интегрированных устройств	Категория: Логические ИС	Описание: Коммутатор шины 2 элемента CMOS 16IN 40Pin QVSOP T / R
ПроизводительЧасть #: QS32X2245Q2G8	Сравнить: QS32X245Q2G VS QS32X2245Q2G8	Производители: Технология интегрированных устройств	Категория: Логические ИС	Описание: Коммутатор шины 2 элемента CMOS 16IN 40Pin QVSOP T / R
ПроизводительЧасть #: QS32X2245Q2G	Сравнить: QS32X245Q2G VS QS32X2245Q2G	Производители: Технология интегрированных устройств	Категория: Логические ИС	Описание: Коммутатор шины 2 элемента CMOS 16IN 40Pin QVSOP Tube

Принцип действия и устройство линейного регулятора

1.Принцип действия линейного регулятора

Ниже приводится описание принципа действия линейного регулятора. На рисунке ниже показана модель, дающая упрощенный вид линейного регулятора.

Линейный регулятор может поддерживать постоянное выходное напряжение (V _OUT ) путем регулировки сопротивления элементов управления (R _ON ) для компенсации изменений входного напряжения (V _IN ) и нагрузки (R _L ). Подробности внутренней конфигурации и контроля описаны в разделе «2.Внутренняя конфигурация линейного регулятора ».

・ Что такое потери тепла?

Мы будем использовать эту модель для рассмотрения «потерь тепла», которые всегда возникают во время работы линейного регулятора. Предполагается следующее:
Входное напряжение (V _IN ) 3,0 В, выходное напряжение (V _OUT ) ＝ 1,0 В, выходной ток (I _OUT ) 100 мА.

В этом случае мощность на входе линейного регулятора составляет около 0,3 Вт, а поскольку на выходе 0,1 Вт, разница между стороной входа и выхода составляет около 0.2Вт.

«Потери тепла» в линейном регуляторе являются причиной этой разницы, большая часть которой приходится на самонагрев через элементы управления, а остальная часть расходуется на собственное потребление тока линейного регулятора. Чем больше разница между входным и выходным напряжением и больше ток нагрузки, тем больше будут потери тепла.

По этой причине при использовании линейного регулятора требуется тепловой расчет. Рассеиваемая мощность микросхемы
является важным фактором при реализации теплового расчета.Рассеиваемая мощность IC указывает допустимое значение потерь тепла.
Если ИС используется в рабочих условиях, превышающих ее рассеиваемую мощность, гарантированная рабочая температура ИС будет превышена.

ABLIC предоставляет «услугу теплового моделирования» для поддержки теплового проектирования с использованием ИС источников питания ABLIC в условиях использования заказчика. Эта услуга теплового моделирования помогает снизить риск теплового расчета на этапе разработки заказчика.
Пожалуйста, свяжитесь с нашими торговыми представителями для использования нашей услуги теплового моделирования.

2. Внутренняя конфигурация линейного регулятора

Рассмотрим подробнее внутреннюю конфигурацию линейного регулятора.

1. Выходной драйвер

Ток, проходящий от стороны входного напряжения (V _IN ) к стороне выходного напряжения (V _OUT ), проходит через выходной драйвер.
По этой причине большая часть тепловых потерь линейного регулятора приходится на выходной драйвер.

Используя превосходный выходной драйвер, то есть выходной драйвер с низким сопротивлением в открытом состоянии, даже регулятор с высоким выходным током сможет выдавать требуемое выходное напряжение при низком входном напряжении, одновременно снижая тепловые потери.
Линейный стабилизатор, который может обеспечивать необходимое выходное напряжение даже при небольшой разнице между входным и выходным напряжениями, называется стабилизатором LDO.

2. Цепь опорного напряжения

Схема опорного напряжения выдает напряжение (= опорное напряжение, V _REF ), используемое в качестве стандарта для усилителя ошибки, чтобы определить, является ли выходное напряжение (V _OUT ) выше или ниже требуемого напряжения.

Поскольку он используется в качестве критерия для проверки выходного напряжения, важно, чтобы оно было стабильным и точным.Он должен выдавать стабильное напряжение, не подвергаясь влиянию входного напряжения, температуры и других факторов окружающей среды.

3. Резистор обратной связи

Резистор обратной связи подключен между выходным контактом и землей (GND) для деления выходного напряжения (V _OUT ) на резисторы R _F и R _S для вывода результирующего напряжения (V _FB ) на усилитель ошибки.

Резистор обратной связи требуется для вывода напряжения (V _FB ) от деления выходного напряжения (V _OUT ) на требуемое напряжение на усилитель ошибки.Даже если критерий (V _REF ) стабилен, усилитель ошибки не сможет сделать правильную оценку, если он не сможет правильно распознать состояние выходного напряжения (V _FB ).

4. Усилитель ошибки

Усилитель ошибки сравнивает опорное напряжение (V _REF ), выдаваемое схемой опорного напряжения, и напряжение обратной связи (V _FB ), разделенное резистором обратной связи, чтобы управлять сопротивлением включения выходного драйвера для обеспечения выходного напряжения (V _OUT ) поддерживается на требуемом напряжении.
Усилитель ошибки управляет выходным драйвером следующим образом. Когда V _OUT выше требуемого значения (V _REF FB ), усилитель ошибки повышает сопротивление выходного драйвера в открытом состоянии, а когда V _OUT ниже требуемого значения (V _REF > V _FB ), он снижает сопротивление выходного драйвера в открытом состоянии.

Подробнее об усилителях ошибок см. В разделе «Что такое операционный усилитель?»

> Что такое LDO? Что такое линейный регулятор?

> Введение линейного регулятора ABLIC

Шунтирующий регулятор напряжения и источник питания

»Примечания по электронике

Шунтовые регуляторы напряжения используются во многих областях — они не самые эффективные регуляторы напряжения, но часто очень удобны.

---

Схемы линейного источника питания Праймер и руководство Включает:
Линейный источник питания Шунтирующий регулятор Регулятор серии Ограничитель тока Регуляторы серий 7805, 7812 и 78 **

См. Также: Обзор электроники блока питания Импульсный источник питания Защита от перенапряжения Характеристики блока питания Цифровая мощность Шина управления питанием: PMbus Бесперебойный источник питания

---

Шунтирующий регулятор или шунтирующий регулятор напряжения — это форма регулятора напряжения, в которой регулирующий элемент шунтирует ток на землю.

Шунтирующий регулятор работает, поддерживая постоянное напряжение на своих выводах, и он принимает избыточный ток для поддержания напряжения на нагрузке.

Одним из наиболее распространенных примеров шунтирующего регулятора является простая схема стабилитрона, в которой стабилитрон действует как шунтирующий элемент.

Таким образом, шунтирующий регулятор напряжения является важным элементом в технологии линейных источников питания.

Шунтирующий стабилизатор напряжения, основы

Принцип работы шунтирующего регулятора напряжения можно увидеть на схеме.По существу, нагрузка работает с резистором, включенным последовательно с источником напряжения и шунтирующим регулятором, а затем параллельно с нагрузкой.

Чтобы поддерживать постоянное напряжение на нагрузке, через последовательный резистор необходимо пропускать ток, чтобы поддерживать требуемое напряжение на нагрузке. Нагрузка потребляет некоторое количество энергии, а оставшийся ток потребляется шунтирующим регулятором напряжения.

Схема спроектирована таким образом, что при максимальном токе нагрузки шунтирующий регулятор практически не потребляет ток, а при минимальном токе нагрузки шунтирующий регулятор напряжения пропускает полный ток.

В результате видно, что шунтирующие регуляторы неэффективны, потому что максимальный ток потребляется от источника независимо от тока нагрузки, то есть даже при отсутствии тока нагрузки.

Шунтирующий стабилизатор на стабилитроне

Одной из наиболее распространенных и простых форм шунтирующего стабилизатора является простая схема стабилизатора на стабилитроне, показанная ниже. Его работа очень проста. При превышении своего небольшого минимального тока стабилитрон поддерживает почти постоянное напряжение на своих выводах.

В этой схеме последовательный резистор понижает напряжение от источника к стабилитрону и нагрузке. Поскольку стабилитрон сохраняет свое напряжение, любые изменения тока нагрузки не влияют на напряжение на стабилитроне.

Он принимает изменения тока, необходимые для обеспечения правильного падения на последовательном резисторе. Таким образом, он шунтирует ток, достаточный для поддержания напряжения на его выводах и, следовательно, на нагрузке.

Схема

шунтирующего стабилизатора стабилитрона В этой схеме шунтирующего регулятора напряжения стабилитрон должен быть способен рассеивать мощность от максимального значения тока, с которым он может работать.Скорее всего, это будет немного больше, чем максимальный ток, подаваемый на нагрузку, поскольку стабилитрон должен будет пропускать весь ток, когда ток нагрузки равен нулю.

Таким образом, общий максимальный ток, который будет пропускать диод, равен току нагрузки плюс допущенный ток для поддержания опорного напряжения, когда нагрузка принимает максимальный ток.

Следует также отметить, что для схемы шунтирующего регулятора последовательное сопротивление складывается из номинала последовательного резистора плюс любое сопротивление источника.В большинстве случаев значение последовательного резистора будет преобладать, и сопротивление источника можно игнорировать, но это не всегда так.

Шунтирующий регулятор с обратной связью

Базовый шунтирующий регулятор напряжения, указанный выше, не имеет обратной связи, т.е. работает в режиме разомкнутого контура.

Как и предполагалось, производительность этой формы шунтирующего регулятора достаточна для многих приложений, но гораздо более высокий уровень производительности может быть достигнут путем обеспечения обратной связи на основе выходного напряжения шунтирующего регулятора напряжения и подачи его обратно в систему, чтобы гарантировать, что требуемое выходное напряжение точно поддерживается.

Блок-схема шунтирующего регулятора напряжения с обратной связью

Используя шунтирующий регулятор напряжения с обратной связью, как показано выше, измеряется выходное напряжение и напряжение сравнивается с опорным. Затем уровень шунтирующего тока изменяется, чтобы вернуть выходное напряжение на требуемый уровень.

Шунтирующие регуляторы напряжения не особенно эффективны в ситуациях с большим током. Простой стабилизатор напряжения на стабилитроне, когда он используется в качестве источника опорного напряжения низкого тока, широко используется, и его неэффективность может быть допустимой ввиду низкого тока.Часто шунтирующие регуляторы используются в качестве источников опорного напряжения, от которых управляются более мощные регуляторы тока.

Другие схемы и схемотехника:
Основы операционных усилителей Схемы операционных усилителей Цепи питания Конструкция транзистора Транзистор Дарлингтона Транзисторные схемы Схемы на полевых транзисторах Условные обозначения схем
Вернуться в меню «Конструкция схемы». . .

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

Определение : Регулятор напряжения — это устройство, которое поддерживает постоянное выходное напряжение постоянного тока независимо от изменений входного напряжения или условий нагрузки.Пульсации переменного напряжения , которые не удаляются фильтрами, также отклоняются регуляторами напряжения .

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

Когда возникает потребность в стабильном и надежном выходном напряжении , тогда наиболее предпочтительными схемами являются регуляторы напряжения.

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

Рассмотрим принципиальную схему стабилизатора напряжения на стабилитроне-

.

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

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

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

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

Диод не проводит ток, если напряжение на R _L не меньше напряжения пробоя стабилитрона V _z , а R _s и R _L составляют делитель потенциала на V _s .

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

Ток стабилитрона I _z ограничен резистором серии R _s от превышения максимального номинального значения I _zmax .

Ток через R _S подается от источника, ток разделяется на Iz и I _L на стыке-

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

Если здесь входное напряжение увеличивается, ток через диод и нагрузку увеличивается. По мере уменьшения сопротивления на диоде через диод будет протекать больший ток.

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

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

Дискретный транзисторный регулятор напряжения

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

.

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

Давайте теперь подробно обсудим каждый тип —

Стабилизатор напряжения серии

На рисунке ниже показана блок-схема последовательного регулятора напряжения

.

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

В случае, если напряжение на выходе увеличивается на , компаратор отправляет управляющий сигнал на элемент управления так, как , чтобы уменьшить величину выхода . Точно так же, если выходное напряжение уменьшается, компаратор отправляет управляющий сигнал, чтобы величину выходного сигнала можно было повысить до желаемого уровня.

Работа транзисторного последовательного регулятора напряжения

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

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

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

Его работа основана на том принципе, что на транзисторе возникают большие колебания входного сигнала, поэтому выходное напряжение имеет тенденцию быть постоянным.

Здесь V _out = V _z — V _BE

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

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

Это уменьшение V _BE автоматически снижает проводимость. Из-за этого увеличивается сопротивление коллектор-эмиттер R _CE , что приводит к увеличению V _CE и, в конечном итоге, к снижению выходного напряжения.

А теперь как насчет влияния изменения нагрузки на выходное напряжение.

Предположим, что сопротивление нагрузочного резистора R _L уменьшается, что приводит к увеличению тока через него.В таком состоянии V _из начинает уменьшаться, в результате чего V _BE увеличивается. В конечном итоге уровень проводимости транзистора увеличивается, что снижает R _CE .

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

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

Ограничения

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

Шунтирующий регулятор напряжения

Блок-схема шунтирующего регулятора напряжения представлена ​​ниже —

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

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

Работа транзисторного шунтирующего стабилизатора напряжения

Взглянем на электрическую схему шунтирующего стабилизатора напряжения —

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

V _выход = V _z + V _BE

V _выход = V _дюйм — IR _SE

Предположим, что входное напряжение увеличивается, что вызывает повышение V _из и V _BE , что приводит к увеличению I _B и I _C . Таким образом, с этим увеличением напряжения питания увеличивается ток питания I, что создает большее падение напряжения на R _SE , тем самым уменьшая выходное напряжение.Таким образом, выходное напряжение остается почти постоянным.

Ограничения

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

Приложения

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

Что такое регуляторы напряжения и как они работают в электронике?

Стабилизаторы напряжения принимают входное напряжение и создают регулируемое выходное напряжение независимо от входного напряжения при фиксированном или регулируемом уровне напряжения. Это автоматическое регулирование уровня выходного напряжения осуществляется с помощью различных методов обратной связи. Некоторые из этих методов так же просты, как стабилитрон. Другие включают сложные топологии обратной связи, которые повышают производительность, надежность и эффективность, а также добавляют другие функции, такие как повышение выходного напряжения по сравнению с входным напряжением регулятора напряжения.

Регуляторы напряжения — это обычная функция во многих схемах, обеспечивающая подачу постоянного, стабильного напряжения на чувствительную электронику.

Марк Гиттельман

Как работают линейные регуляторы напряжения

Поддержание фиксированного напряжения при неизвестном и потенциально зашумленном входе требует сигнала обратной связи, чтобы прояснить, какие настройки необходимо выполнить. В линейных регуляторах силовой транзистор используется в качестве переменного резистора, который ведет себя как первая половина сети делителя напряжения.Выход делителя напряжения соответствующим образом управляет силовым транзистором, чтобы поддерживать постоянное выходное напряжение.

Поскольку транзистор ведет себя как резистор, он тратит энергию на преобразование ее в тепло — часто много тепла. Поскольку общая мощность, преобразованная в тепло, равна падению напряжения между входным напряжением и выходным напряжением, умноженным на подаваемый ток, рассеиваемая мощность часто может быть очень высокой, что требует хороших радиаторов.

Альтернативной формой линейного регулятора является шунтирующий регулятор, такой как стабилитрон.Вместо того, чтобы действовать как переменное последовательное сопротивление, как это делает типичный линейный регулятор, шунтирующий регулятор обеспечивает путь к земле для прохождения избыточного напряжения (и тока). Этот тип регулятора часто менее эффективен, чем обычный линейный регулятор. Это практично только тогда, когда требуется и поставляется небольшая мощность.

Как работают импульсные регуляторы напряжения

Импульсный регулятор напряжения работает по другому принципу, чем линейные регуляторы напряжения. Вместо того, чтобы действовать как приемник напряжения или тока для обеспечения постоянного выходного сигнала, импульсный стабилизатор накапливает энергию на определенном уровне и использует обратную связь, чтобы гарантировать, что уровень заряда поддерживается с минимальной пульсацией напряжения.Этот метод позволяет импульсному стабилизатору быть более эффективным, чем линейный стабилизатор, за счет полного включения транзистора (с минимальным сопротивлением) только тогда, когда цепи накопления энергии требуется всплеск энергии. Такой подход снижает общую потерянную мощность в системе до сопротивления транзистора во время переключения, поскольку он переходит от проводящего (очень низкое сопротивление) к непроводящему (очень высокое сопротивление) и других небольших потерь в цепи.

Чем быстрее переключается импульсный стабилизатор, тем меньше энергии требуется для поддержания желаемого выходного напряжения, а это значит, что можно использовать более мелкие компоненты.Однако цена более быстрого переключения заключается в потере эффективности, поскольку больше времени тратится на переход между проводящим и непроводящим состояниями. Больше мощности теряется из-за резистивного нагрева.

Еще один побочный эффект более быстрого переключения — увеличение электронного шума, создаваемого импульсным стабилизатором. Используя различные методы переключения, импульсный регулятор может:

• Понизьте входное напряжение (понижающая топология).
• Увеличьте напряжение (повышающая топология).
• Оба понижают или повышают напряжение (повышающее-понижающее) по мере необходимости для поддержания желаемого выходного напряжения.

Эта гибкость делает импульсные регуляторы отличным выбором для многих приложений с батарейным питанием, поскольку импульсный стабилизатор может повышать или повышать входное напряжение от батареи по мере ее разряда.

Спасибо, что сообщили нам!

Расскажите, почему!

Другой Недостаточно подробностей Трудно понять Работа импульсного регулятора

| Работа регулятора

Импульсный регулятор работы: Импульсный регулятор

A можно представить себе как работу линейного регулятора, но с последовательным транзистором, работающим как выключатель, который либо выключен, либо включен (в состоянии насыщения).Выходное напряжение переключателя представляет собой импульсную форму волны, которая сглаживается до постоянного напряжения под действием LC-фильтра.

Регулятор переключения можно классифицировать как:

• понижающий преобразователь (выходное напряжение ниже входного)
• повышающий преобразователь (выходная мощность выше входной)
• инвертирующий преобразователь (выходная полярность противоположна входной)

Принципиальная блок-схема работы понижающего импульсного регулятора на рис.17-27 состоит из транзисторного переключателя (Q ₁ ) (также называемого переключателем питания ), генератора , компаратора напряжения , источника опорного напряжения , диода (D ₁ ) и фильтр . Переключатель, генератор, компаратор и источник опорного сигнала обычно содержатся в контроллере интегральной схемы, как показано на рисунке. Фильтр обычно состоит из катушки индуктивности и конденсатора.

Регулятор работает следующим образом:

• Входное напряжение постоянного тока (V _i ) преобразуется в форму импульса (V _A ) при включении и выключении переключателя (Q ₁ ).Это иллюстрируется сигналами на рис. 17-28.
• Генератор включает Q ₁ , заставляя ток течь к фильтру и выходное напряжение повышаться.
• Компаратор напряжения сравнивает выходное напряжение (деленное на R ₁ и R ₂ ) с опорным напряжением и удерживает Q ₁ включенным до тех пор, пока V _o не станет равным V _ref . Затем Q ₁ снова отключается.
• Форма импульса (V _A ) на входе фильтра создается включением и выключением Q ₁ .
• Фильтр сглаживает форму импульса для создания выходного постоянного напряжения (V _o ) с волнообразной формой волны (V _r ).
• Форма волны пульсаций является результатом зарядки конденсатора фильтра через катушку индуктивности фильтра во время t _на , а затем разряда на нагрузку во время t _off через D ₁ .

При описанной выше операции контроллер можно рассматривать как широтно-импульсный модулятор ; Время включения Q ₁ (длительность его выходного импульса) увеличивается или уменьшается по мере необходимости для обеспечения требуемого выходного тока.Другие системы включают контроль времени выключения.

Сравнение линейных и импульсных регуляторов:

Мощность, рассеиваемая последовательным транзистором линейного регулятора, является потраченной впустую мощностью. Это не очень важно, если ток нагрузки ниже 500 мА. При высоких уровнях тока важна эффективность регулятора, а также могут возникнуть серьезные проблемы с отводом тепла.

При работе импульсного регулятора рассеиваемая мощность в переключающем транзисторе (независимо от того, включен он или выключен) намного меньше, чем в последовательном транзисторе линейного регулятора с аналогичным выходным напряжением и током нагрузки.Таким образом, импульсный регулятор более эффективен, чем линейный регулятор.

Приблизительный КПД линейного регулятора можно рассчитать, если предположить, что единственная потраченная впустую мощность (P _D ) — это рассеиваемая в последовательном транзисторе [см. Рис. 17-29 (a)].

Чтобы оценить эффективность импульсного регулятора, следует отметить, что D ₁ (на рис. 17-27) смещен, когда Q ₁ включен, и что D ₁ включен, когда Q ₁ выключен.Таким образом, мощность, рассеиваемая переключающим транзистором и диодом, может быть принята за общую потерянную мощность [Рис. 17-29 (b)]. Рассеиваемая мощность Q ₁ и D ₁ может быть рассчитана с точки зрения фактического уровня тока в каждом устройстве и времени включения и выключения. Этот анализ показывает, что P _D для каждого устройства просто [(средний выходной ток) x (падение напряжения устройства)). Итак,

Как уже говорилось, в транзисторе и диоде рассеиваемая мощность намного меньше при работе импульсного регулятора, чем в последовательном транзисторе линейного регулятора с такими же выходными условиями.