Стабилизатор тока и стабилизатор напряжения.
Posted: 02 ноября, 2019 Under: Электроника By Бурыкин Валерий No Comments
6 978
Эта статья является продолжением статьи «Генератор тока (источник тока). Различия и сходства стабилизаторов тока и напряжения».
Как одно превратить в другое.
***
Временами я просматриваю статистику посещаемости моего сайта в Яндекс Метрике. Там же можно увидеть по каким запросам читатели приходят на ту или иную статью. Так вот на статью о генераторах тока зачастую читатели попадают, набирая запросы такого характера:
— Как из стабилизатора напряжения сделать генератор тока?
— Как источник тока переделать в стабилизатор напряжения?
Ну и тому подобное.
Раньше у меня такие вопросы вызывали только улыбку. Но сейчас я решил, что нужно вполне серьёзно на них ответить. Рассказать, чем же отличается схемотехника стабилизаторов тока и стабилизаторов напряжения. Вместо слова стабилизатор можете подставить генератор или источник.
Итак, для начала нам нужно твёрдо себе уяснить основное различие источников тока и напряжения:
Идеальный источник тока создаёт в нагрузке ток стабильной, неизменной величины.
Идеальный источник напряжения создаёт на нагрузке напряжение стабильной неизменной величины.
Далее я буду употреблять в тексте слова стабилизатор, генератор, источник. Все они будут являться синонимами словосочетания «Идеальный источник». Не пугайтесь слова «идеальный». Практически любой бытовой источник напряжения является условно идеальным, до того момента пока вы не нарушите условий его эксплуатации. Ну не включите, например слишком большую нагрузку, или не закоротите накоротко.
Исключение составляют зарядные устройства. Но там разговор особый.
Таким образом если мы изменяем сопротивление нагрузки у источника напряжения, то напряжение на нагрузке остаётся стабильным, а ток, протекающий через нагрузку, изменяется.
Uн → const,
Iн → var.
Если мы изменяем сопротивление нагрузки у
Uн → var.
Iн → const,
Сразу оговорюсь что никакие химические, фотоэлектрические, электромеханические и т.д. и т.п. источники электроэнергии, не оснащённые специальными схемами стабилизации выходных характеристик, не могут рассматриваться ни как источник напряжения ни как источник тока. Они нечто среднее между тем и другим так как и ток и напряжение на выходе у них изменяются и при изменении сопротивления нагрузки, и с течением времени и по разным другим причинам. Такие источники являются источниками ЭДС.
Итак, чем же различаются схемы стабилизаторов тока и стабилизаторов напряжения?
Рассмотрим для начала что такое стабилизатор вообще. Функциональная схема любого стабилизатора выглядит так как показано на Рис. 1.
Рис. 1 Функциональная схема стабилизатора.
Здесь:
— УМ — усилитель мощности. Надо понимать, что несмотря на грозное название усилителем мощности может послужить обычный транзистор. Внутри интегральных микросхем таких усилителей мощности пруд пруди.
— УО — расшифровывается не как умственно отсталый, а как усилитель ошибки.
Как это работает.
Вход подключен к какому-либо источнику питания. На выходе начинает протекать ток, который создаёт некоторое падение напряжения на сопротивлении подключенной нагрузки. УО включен в цепь глубокой отрицательной обратной связи (ОС).
Выходной параметр, ток или напряжение подаётся на один из входов УО. Ко второму входу подключен некий эталон.
Если величина параметра на выходе УМ не совпадает с величиной эталона, то образуется некоторая разница между первым и вторым входом. Эта разница называется ошибкой.
УО усиливает эту ошибку во много раз и выдаёт на УМ в виде управляющего сигнала, этот сигнал заставляет УМ изменить свои характеристики так чтобы выходной параметр (ток или напряжение) пришёл в соответствие с эталоном.
Думаю, должно быть понятно, что для того, чтобы поддерживать минимальную разность между выходным параметром и эталоном УО должен обладать очень большим коэффициентом усиления (Ку).
Теперь давайте посмотрим, как это всё можно реализовать на практике.
Начнём с простейшего стабилизатора напряжения, Рис. 2. Кстати, схемы, построенные по такому принципу в основном и были распространены примерно до 1980 года.
Для начала немного о терминологии.
— Эталон теперь будет называться опорным напряжением (Uоп)
— ИОН — источник опорного напряжения.
Рис. 2 Схема простого стабилизатора напряжения.
В этой схеме роль УМ выполняет биполярный транзистор структуры n-p-n. В качестве ИОН задействован стабилитрон VD1. Остаётся вопрос — а где же УО? Роль УО выполняет p-n переход база-эмиттер транзистора. Вход 1 это эмиттер, на нём присутствует выходное напряжение. Роль входа 2 выполняет база транзистора, на неё подано опорное напряжение с катода VD1.
Действительно, переход Б-Э это фактически включенный в прямом направлении полупроводниковый диод. А как известно на p-n переходе диода при прямом включении возникает некоторое довольно стабильное падение напряжение. И это напряжение очень слабо зависит от протекающего через диод тока. Стабильность напряжения Б-Э зависит от крутизны вольтамперной характеристики этого диода. Чем круче характеристика, тем меньше влияние тока протекающего через диод на падение напряжения на нём, что эквивалентно большому Ку усилителя ошибки.
Напряжение на нагрузке вычисляется по следующей формуле:
Uн = Uоп — Uбэ
Так как Uоп и Uбэ стабильны то и Uн также стабильно. Причём, при идеальных Uоп и Uбэ, Uн не будет зависеть ни от изменения питающего напряжения, ни от изменения сопротивления нагрузки. В разумных пределах, конечно.
Тот, кто читал мою статью «Генератор тока (источник тока). Различия и сходства стабилизаторов тока и напряжения», тот думаю сам сможет оценить эти самые пределы.
Теперь давайте подумаем, как нам этот стабилизатор напряжения переделать в стабилизатор (генератор) тока.
На самом деле всё очень просто.
Так как ток, протекающий через нагрузку, течёт от источника питания к коллектору транзистора, а затем в эмиттер, то следовательно ток в нагрузке практически точно соответствует току, протекающему через коллектор.
Если вместо Rн запаять постоянный резистор тогда величина тока, протекающего через коллектор, будет постоянна и не будет зависеть от изменения напряжения питания, Рис.
3.
Рис. 3
Вычисляться этот ток будет по следующей формуле:
Iк = Uэ / R2 = (Uоп — Uбэ) / R2
Вот мы, собственно говоря, уже и получили генератор (источник) тока. Правда работать он будет сам на себя, а потому в таком виде никому не нужен.
Рис. 4 Схема простого генератора (стабилизатора) тока.
В этой схеме ток в нагрузке будет стабильным и не будет зависеть от напряжения питания и сопротивления нагрузки, опять же — в разумных пределах. Как эти пределы рассчитать я рассказывал в предыдущей статье.
Таким образом стабилизатор напряжения (Рис. 2) я преобразовал в генератор тока (Рис. 4). Но в этих схемах есть один недостаток — очень низкий коэффициент стабилизации. Связано это как малой стабильностью ИОН на стабилитроне VD1, так и с низкой стабильностью Uбэ.
В предыдущей статье я приводил такой пример схемы генератора тока, Рис. 5.
Рис. 5 Схема генератора тока с операционным усилителем в цепи обратной связи.
В этой схеме ИОН может быть построен на стабилитронах или на более современных компонентах, например трёхвыводная микросхема TL431 или её аналог.
Операционный усилитель ОУ выполняет роль усилителя ошибки. Такое построение схемы позволяет получить очень высокую стабильность выходных характеристик. Здесь резистор Rэ выполняет роль датчика тока (ДТ). Падение напряжения на этом датчике тока изменяется пропорционально изменению протекающего через него тока.
Ну и как вы уже, наверное, поняли её также легко превратить в стабилизатор напряжения, Рис. 6.
Рис. 6 Схема стабилизатора напряжения с операционным усилителем в цепи обратной связи.
ИОН обычно выдаёт Uоп в районе (2 — 5) Вольт. Делителем R1R2 устанавливают требуемое выходное напряжение. Чем больше коэффициент деления делителя, тем больше выходное напряжение.
Что можно сказать по поводу этих двух схем.
Генераторы тока по схеме изображённой на Рис. 5 вполне себе строятся так как от генераторов тока обычно не требуется большая мощность. Обычно они питают различные резистивные датчики температуры, давления, освещённости. В этих случаях требуется высокая стабильность генератора тока, а не мощность.
Стабилизаторы напряжения в наше время в основном представляют из себя импульсные источники питания. Это позволяет получить высокий КПД и хорошие массогабаритные характеристики. Но в некоторых случаях не обойтись и без аналоговых стабилизированных источников питания. Например, там, где предъявляются высокие требования к уровню высокочастотных помех. Все импульсные источники довольно сильно фонят.
Применение.
Стабилизаторы напряжения окружают нас со всех сторон. Ни один компьютер или телевизор не может обойтись без них. Даже мобильник нужно время от времени заряжать через зарядное устройство, которое представляет собой ничто иное как стабилизированный источник напряжения.
Генераторы тока для нас не так заметны. Но могу вас уверить что вы их постоянно неосознанно используете.
Практически каждая интегральная микросхема содержит внутри себя генератор тока (источник стабильного тока). В больших интегральных микросхемах их сотни если не тысячи.
Но также находят применение и мощные генераторы тока, вот два примера.
Специализированные зарядные устройства для мощных аккумуляторов.
Как известно заряд аккумулятора нужно проводить стабильным током. Для этого используют мощный источник питания, в который встроены две цепи обратной связи, одна по напряжению, она не даёт выходному напряжению превысить некоторый установленный уровень. Другая по току ограничивающая выходной ток устройства, а следовательно, и ток заряда.
Таким образом когда вы подключаете разряженный аккумулятор к зарядному устройству возникает режим перегрузки. Обратная связь по току реагирует на это и ограничивает ток на выходе. Напряжение на выходных клеммах при этом падет.
В дальнейшем по мере заряда аккумулятора напряжение растёт, ток при этом остаётся неизменным.
Это означает что зарядное устройство работает в режиме генератора тока.
Вторым примером может служить полупроводниковый сварочный аппарат. Здесь та же ситуация, а вернее даже ещё хуже, так как в начале процесса сварки на выходе аппарата вообще создаётся короткое замыкание. Но обратная связь по току не даёт току вырасти до опасной величины и сбрасывает уровень выходного напряжения. Дальше уже в процессе сварки эта же обратная связь следит за постоянством тока в электрической дуге, выходное напряжение при этом будет колебаться. Таким образом сварочный аппарат работает в режиме генератора тока.
То есть и сварочный аппарат, и зарядное устройство если правильно организовать обратные связи и ввести соответствующие переключатели, можно использовать по прямому назначению, то есть в режиме генератора (стабилизатора) тока, а также как стабилизированные источники напряжения.
Всё зависит от того откуда снимается сигнал для ОС. Если непосредственно с выхода, то получаем стабилизатор напряжения. Если с датчика тока, то получим генератор тока.
Правда если говорить о современных источниках питания, то они представляют собой стабилизированные источники напряжения со схемой ограничения по току.
То есть в них присутствуют обе обратные связи: и по напряжению, и по току. Но обратная связь по току включается в работу только в случае перегрузки. Именно поэтому большинство современных источников питания способны выдерживать даже длительные короткие замыкания на выходе.
Стабилизатор тока на полевом транзисторе
В статье расскажу, как сделать простой стабилизатор тока для светодиодов на полевом транзисторе.
Описание задумки.
Задолго до разработки фонарика на ATtiny13 мне уже доводилось работать со сверх-яркими светодиодами. И что могу сказать. Редкий радиолюбитель жаждет чтобы светодиоды перегорали, как можно чаще! :).
Особенно мощные и дорогие. Вот и мне этого не хотелось и решил взяться за разработку стабилизатора тока.
Немного теории.
Мне часто задают один и тот же вопрос, мол почему именно стабилизатор тока лучше для светодиодов, а не стабилизатор напряжения. Ответ простой, но он многим не нравиться. Постараюсь пояснить на вольт-амперной характеристики(ВАХ) SMD светодиода типоразмера 3528, рисунок 1.
Рисунок 1 – Вольт-амперная характеристика(ВАХ) SMD светодиода типоразмера 3528 при 25⁰С.
Ось У – ток через светодиод.
Ось Х – падение напряжения на светодиоде.
Теперь внимание! Заявленный производителем ток для данного светодиода равен 20мА. Смотрим на рисунок и видим, что ток 20 мА приблизительно соответствует напряжению на светодиоде 3,4В. Если поднять напряжение на светодиоде до 3,5В, а это всего лишь на 0,1В больше чем его типовое напряжение, то ток увеличиться до 50мА, а это в 2,5 раза больше чем его заявленный ток. Если всё перевести в процентное соотношение, то получиться что ток возрастает в 2,5 раза, при увеличении напряжения всего лишь на 3%(округлил).
Вот почему стабилизатор напряжения должен быть практически идеальным!
Теперь рассмотрим стабилизатор тока. Если стабилизировать ток 20мА, то увеличение тока на 3% даст результат – 20,6мА. Согласитесь, что это совсем другой результат и он куда лучше предыдущего!
Иногда мне пытаются доказать, что последовательное соединение светодиодов + стабилизатор напряжения лучше, чем параллельное + стабилизатор тока. Это, конечно, тема для отдельной статьи, но хочу тут немного пояснить, что параллельное соединение однозначно выигрывает.
Для примера возьмём пять светодиодов 20мА, 3,4В и соединим их последовательно и параллельно. При последовательном соединении если один светодиод перегорает и остаётся замкнутым, а такое бывает и часто, напряжение 17В(3,4В*5шт) делится между оставшимися четырьмя светодиодами в равных пропорциях (предположим что так). Получается, что падение напряжение на каждом светодиоде будет — 4,25В (17В/4шт). Ток при этом возрастает до неимоверных значений, а это приводит к последовательному перегоранию оставшихся светодиодов или части из них.
При параллельном соединении и стабилизации тока в 100мА(20мА*5шт) перегорание светодиода приведёт к увеличению тока на оставшихся всего на 5мА(20мА/4шт). Или по-другому: 100мА/4шт = 25мА – ток на каждом светодиоде. Разница очевидна! В этой статье не буду больше приводить плюсы и минусы каждого из решений, статья совсем о другом. Надеюсь пример был понятным. Мой личный выбор всегда на стороне параллельного соединения светодиодов и стабилизатора тока для них. Если и ваш тоже, то читайте дальше, как сделать несложный стабилизатор тока для светодиодов.
О схеме.
Принципиальная схема стабилизатора тока на полевом транзисторе показана на рисунке 2.
Рисунок 2.
Резистор R1 нужен для того чтобы транзистор VT2 открывался. Стабилитрон VD1 защищает затвор от перенапряжения, для транзистора P0903BDG максимальное напряжение затвор-сток – 20В. Если у вас другой транзистор, то информацию на него смотрите в даташите. Параметр этот называется Gate-Source Voltage. Если напряжение питание значительно меньше максимального напряжения затвор-сток, то можно вообще стабилитрон не ставить.
Резисторы R2-R6 выполняют роль шунта. На схему добавил их побольше чтобы можно было удобно подобрать нужный номинал.
Схема работает следующим образом. В начальный момент времени транзистор VT2 открыт, ток протекает через светодиоды и шунт из резисторов R2-R6, транзистор VT1 закрыт. При протекании тока через шунт на нём падает определённое напряжение и если оно равняется напряжению открытия транзистора VT1, то он открывается и «садит» затвор транзистора VT2 на минус питания, транзистор VT2 закрывается и ток через светодиоды и шунт начинает снижаться. При снижении тока через светодиоды будет снижаться падение напряжение и на шунте, как только напряжение станет меньше чем нужно для открытия транзистора VT1, он закроется и «освободит» затвор транзистора VT2. Транзистор VT2 снова откроется и ток устремиться к светодиодам и шунту. Дальше все повторяется по кругу.
Настройка.
Настройка схемы заключается в определении необходимого тока для светодиодов и подбору номиналов резисторов шунта.
Приблизительно считаю, что падение напряжение на шунте должно быть около 0,5В. Этого напряжения достаточно для открытия транзистора VT1. Хотя по даташиту напряжение база-эмиттер для транзистора BC846 – 0,66В, для отечественных – 0,7В.
В качестве примера рассчитаю для вас номиналы резисторов шунта на ток 170мА.
Сопротивление шунта(Ом) = падение напряжение на шунте(В) / ток через шунт (А), получается: Сопротивление шунта = 0,5В / 0,17А = 2,94 Ом. Полученный результат округляю до 3 Ом. Из стандартного ряда можно взять два резистора номиналом 1 Ом и 2 Ом и впаять их на плату, как R2, R3. Резисторы R4-R6 при этом исключаются из схемы.
Дальше нужно проверить какой ток стабилизирует стабилизатор. Для проверки потребуется амперметр или миллиамперметр. Прибор нужно подключить в разрыв любого из проводов питания, подать питающее напряжение, оно, кстати, должно быть больше чем типовое питание светодиодов. Лучше использовать источник питания с возможностью регулировки выходного напряжения.
Подключаем, регулируем, смотрим.
В определённый момент времени ток через стабилизатор перестанет меняться – это и будет током стабилизации. Дальнейшее увеличение напряжения ничего не изменит, разве что добавит разогрев транзистора VT2. Нужно понимать, что всё избыточное напряжение будет выделяться на транзисторе VT2 в качестве тепла. Если ток стабилизации получился таким какой нужен значит подбор шунта закончен, если же ток отличается от нужного значения в большую сторону – увеличиваем сопротивление шунта, в меньшую – уменьшаем.
О печатной плате.
Печатную плату разрабатывал под SMD компоненты в программе P-CAD 2006. Размеры платы – 37×18мм, рисунок 3. Вы можете разработать свою печатную плату и прислать мне файл для размещения на сайте.
Рисунок 3.
О деталях.
Перечень деталей, необходимых для сборки стабилизатора тока, свёл в таблицу 1.
|
Позиционное обозначение |
Наименование |
Аналог/замена |
|
R1 |
Резистор 10к. |
SMD типоразмер 0805 |
|
R2-R6 |
Резисторы шунта. |
SMD типоразмер 1206 |
|
VD1 |
Стабилитрон 9,1В. |
Корпус SOD80 |
|
VT1 |
Транзистор биполярный BC846. Структура – n-p-n. |
Корпус SOT23. |
|
VT2 |
Транзистор полевой P0903BDG. Структура — n-канальный. |
Корпус DPAK |
Резюмирую. Во всех моих разработках со светодиодами обязательно есть стабилизатор тока. Он или простой, как в тот, что описан в статье или на операционном усилителе.
Светодиоды обычно подключаю параллельно или последовательно-параллельно, всё зависит от конкретной задачи. В этой же статье рассказал, как сделать несложный стабилизатор тока для светодиодов на полевом транзисторе. Постарался объяснить, чем отличается стабилизатор напряжения от стабилизатора тока для светодиодов и что лучше. Надеюсь у меня получилось. Привёл принципиальную схему стабилизатора тока и печатную плату. Все файлы можно скачать с сайта. Приятных разработок!
Ну и фото напоследок.
BC846 datasheet.
P0903BDG datasheet.
Архив с проектом.
цепей управления напряжением | Регулятор, стабилизатор и защита
Колебания напряжения — серьезная проблема в каждом доме и офисе. По куче причин напряжение питания может подняться выше 110В или 230В. Поток этого высокого электричества может повредить ваши домашние электрические устройства. Вы можете легко решить эту проблему, используя схемы управления напряжением, такие как регуляторы напряжения, стабилизаторы напряжения и схемы защиты напряжения.
Блок управления системой безопасности MOSAIC
Пожалуйста, включите JavaScript
Включение системы контроллера безопасности MOSAIC
Хотя регуляторы напряжения и стабилизаторы можно найти на рынке, если вы можете сделать их дома, это сэкономит много средств.
В этой статье мы покажем, как можно сделать –
- Регулятор напряжения , используя несколько дешевых и эффективных альтернативных компонентов,
- Простая схема защиты от перенапряжения , которая защитит ваши электроприборы от высокого напряжения,
- Стабилизатор напряжения переменного тока , который будет предупреждать вас всякий раз, когда напряжение падает ниже заданного уровня.
Преимущества этих схем в том, что вы можете использовать резисторы вместо трансформаторов для управления напряжением, что снижает стоимость этих схем. Вы также можете использовать эти схемы для своих школьных проектов.
Так что не тратьте больше свое драгоценное время на поиск других проектов по управлению напряжением в Интернете. Прочтите в конце этой статьи, чтобы создать собственную схему управления напряжением, используя несколько простых методов.
1. Регулятор напряжения с использованием схемы стабилитрона
Для этой простой схемы требуется только стабилитрон и пассивный электронный элемент-резистор. Диод Зенера работает как регулятор и используется в любом маленьком или крупном проекте для регулирования напряжения в любой точке внутри цепи. Этот регулируемый выход напряжения необходим для схемы, чтобы контролировать напряжение в любой точке.
Эта схема удобна для получения регулируемого напряжения на выходе. В результате вы можете использовать его в любой схеме для смещения других элементов схемы. Когда стабилитрон находится в области обратного пробоя, напряжение на нем остается почти постоянным независимо от тока через него.
Основным преимуществом создания стабилизатора напряжения с использованием схемы на стабилитроне является то, что это помогает нам в значительной степени избежать громоздкого и дорогостоящего источника постоянного тока.
Следуйте приведенным ниже схемам и диаграммам и создайте регулятор напряжения, используя схему стабилитрона.
Стабилитрон в качестве схемы регулятора напряжения
Регулятор напряжения со стабилитрономНеобходимые компоненты
- Резисторы (100 Ом)
- Потенциометр (1 кОм)
- Стабилитрон
Работа стабилизатора напряжения Зенера
- Стабилитрон работает как обычный диод, когда он смещен в прямом направлении. Это специально разработанное устройство предназначено для работы в условиях обратного смещения.
- Сопротивление 100 Ом ограничивает ток через стабилитрон выше максимального предела.
- Между тем, когда входное напряжение увеличивается, IL остается прежним (ток нагрузки). Is (ток через последовательный резистор) и Iz (ток Зенера) увеличиваются.
- Если входное напряжение уменьшается, IL остается прежним. Iz&Is уменьшается. Если Iz упадет ниже минимального тока стабилитрона, необходимого для удержания стабилитрона в области пробоя, стабилизация прекратится и напряжение на выходе уменьшится.
Успех любого электронного проекта зависит от того, насколько точно определено напряжение каждой точки. Схема на стабилитроне — лучший вариант для создания компактного и мощного регулятора напряжения.
2. Простая схема защиты от перенапряжения | High Voltage Cut Off
Здесь описана интересная схема защиты от перенапряжения для защиты ваших электроприборов от высокого напряжения. Регулятор напряжения на стабилитроне является основной частью этой высоковольтной схемы отключения. Вы можете реализовать эту схему реле защиты от перенапряжения в качестве регулятора высокого напряжения в вашем доме. Давайте начнем делать схему ниже.
Схема цепи защиты от перенапряжения
Компоненты, необходимые для цепи отключения высокого напряжения
- Трансформатор (110–12 В или 230–12 В)
- Диоды (1N4007 x 5)
- Стабилитрон (6,2 В)
- Конденсатор (1000 мкФ, 25 В)
- Резисторы (5,6 кОм; 6,8 кОм; 1 кОм)
- Потенциометр (10 кОм)
- Транзисторы (BC187 x 2; BC547)
- Реле 12 В
Принцип работы схемы защиты от перенапряжения
- R1 и R2 образуют сеть делителей потенциала, мы можем отрегулировать напряжение отсечки, изменяя потенциометр 10K (R2).
- Нейтральная линия напрямую подключается к клемме «Общий» реле, затем клемма «НО» и фазные линии подключаются к бытовой технике.
- Q3 всегда находится во включенном состоянии, поэтому реле подключает электроприборы к сети.
- В нормальных условиях через стабилитрон будет протекать небольшой ток, но этого недостаточно для включения транзистора Q1.
- Внезапное увеличение напряжения питания (перенапряжение) приводит к увеличению тока Зенера. Этот ток включает транзистор Q1.
- Напряжение коллектора Q1 подается на базу Q2. Таким образом, Q2 и Q3 отключаются, потому что транзистор здесь действует как цифровой переключатель.
- Q3 — наш драйвер реле, выключение Q3 также отключает реле. Когда реле выключено, на устройство не подается электричество. Следовательно, они защищены от перенапряжения.
Скачок напряжения является общей проблемой почти для всех электронных устройств, и наша схема защиты от перенапряжения может сделать электрические устройства устойчивыми к таким скачкам напряжения.
3. Принципиальная схема стабилизатора напряжения переменного тока | с сигнализацией о низком напряжении
Из-за колебаний напряжения питания ваши электронные устройства могут выйти из строя или навсегда выйти из строя. Чтобы избежать этих проблем, вам понадобится стабилизатор переменного напряжения. Здесь мы собираемся представить простую принципиальную схему стабилизатора напряжения для слаботочных устройств.
Основным преимуществом этого регулятора напряжения является то, что он не использует в цепи какой-либо трансформатор. Тогда как возможна стабилизация?
Ну, все мы знаем, что резисторная схема может делать стабилизацию. В этой схеме стабилизатора напряжения для переменного тока используется только резистор для снижения напряжения.
Кроме того, в схему встроен зуммер, который предупредит вас, когда напряжение питания упадет ниже заданного уровня. Следуйте приведенным ниже инструкциям и соберите собственный домашний стабилизатор напряжения.
Схема цепи стабилизатора напряжения
Компоненты, необходимые для стабилизатора напряжения
- IC LM324
- Транзистор (BC548x2)
- Стабилитрон (3,9 В)
- Мост
- Диод (1N4007x2)
- Светодиод (зеленый, красный)
- Конденсатор (100 мкФx2, 1000 мкФ)
- Резистор (1Kx5,180/20 Вт)
- ПОТ (10Kx2)
- Зуммер (12 В)
- Реле (12 В/10 А)
- Трансформатор (230 В/0–12 В; 500 мА)
- Лампа накаливания 15 Вт
Принцип работы схемы стабилизатора напряжения
- Схема стабилизатора достаточно проста и компактна. Это принципиальная схема стабилизатора напряжения релейного типа.
- Понижающий трансформатор 12 В используется для питания схемы стабилизатора, и этот же трансформатор используется для анализа напряжения входной линии.
- Для преобразования переменного тока в постоянный используется мостовой выпрямитель, а для фильтрации пульсаций переменного тока используется конденсатор емкостью 1000 мкФ.
- LM342 имеет четыре встроенных компаратора, из них мы использовали только два компаратора для нашего стабилизатора. Первый компаратор сравнивает уровни низкого напряжения, а другой — сравнивает уровни высокого напряжения.
- Стабилитрон 3,9 В используется для получения опорного напряжения 3,9 В (можно использовать любой стабилитрон ниже 6 В), и это опорное напряжение используется обоими компараторами.
- Опорное напряжение подключается к неинвертирующей клемме верхнего компаратора, а потенциометр подключается к инвертирующей клемме. Затем отрегулируйте значение потенциометра, чтобы получить напряжение выше 3,9 В.V (опорное напряжение), сохраняя нормальное входное напряжение.
- Инвертирующий вывод нижнего компаратора подключается к опорному напряжению, а соответствующий ему потенциометр устанавливается на напряжение, которое ниже опорного напряжения (3,9 В) на неинвертирующем выводе .
Случай 1: нормальное напряжение питания
- В этой ситуации оба компаратора выключены (выход низкий).
- При нормальном напряжении питания Лампа похоже, что она напрямую подключена между фазой и нейтралью . В то же время выход верхнего компаратора отрицательный, тогда LED_GREEN горит, что указывает на то, что вход в норме.
Случай 2: напряжение питания увеличивается
- Когда входное напряжение переменного тока увеличивается , соответствующий выход постоянного тока также увеличивается. Но, когда оно превышает заданный уровень 3,9 В, очевидно, что падение напряжения на обоих потенциометрах увеличится. Опять же, когда падение напряжения становится больше 3,9V, выход нижнего компаратора станет положительным.
- Это приводит к тому, что LED_RED и транзистор включаются, поэтому реле переключается, и соединение с лампой осуществляется через резистор. Таким образом, падение напряжения на лампе уменьшится, так как резистор и лампа будут включены последовательно в сеть. (LED_RED указывает на увеличение напряжения питания).
(LED_RED указывает на увеличение напряжения питания).Случай 3: Напряжение питания снижается (примерно ниже 180 В переменного тока)
- Когда линейное напряжение ниже порогового уровня , тогда падение напряжения на обоих потенциометрах уменьшится, тогда неинвертирующий вывод верхнего компаратора получит более высокое напряжение, чем инвертирующий вывод.
- Затем выход верхнего компаратора становится положительным и LED_GREEN гаснет.
- Включается транзистор, соответственно включается реле, которое отключает лампу от питания. В то же время включается зуммер, указывающий, что напряжение в сети ниже 180 В.
Таким образом, наш стабилизатор управляет выходной нагрузкой.
При снижении напряжения питания- Значение резистора серии , подключенного к лампе, зависит от мощности нагрузки, для мощных устройств следует использовать резисторы большей мощности.
- Небольшим изменением схемы вместе с повышающим трансформатором можно построить стабилизатор большой мощности, который можно использовать для холодильников, телевизоров, стиральных машин и т.д.
На этой недорогой электрической схеме стабилизатора напряжения показано, что регулятор управляется простым Компаратор IC LM324 . Это делает схему более эффективной для стабилизации напряжения переменного тока.
Заключение
Очень немногие приборы могут выдерживать напряжение выше номинального. Регулировка напряжения обязательна для обеспечения безопасности ваших электронных устройств. Теперь разумно ли покупать дорогой стабилизатор напряжения на местном рынке, когда вы можете сделать лучший дома? Домашнее экономичное решение всегда лучше для защиты ваших приборов. В этой статье мы предоставили полное руководство по созданию схемы управления напряжением с использованием некоторых эффективных и недорогих компонентов, и мы надеемся, что вы нашли это руководство очень полезным для сохранения вашей бытовой техники.
Идите вперед и сделайте один, следуя приведенным выше инструкциям.
Цепь стабилизатора напряжения переменного тока с использованием микросхемы 556
Инженерные проекты
Схема стабилизатора напряжения переменного тока с использованием микросхемы 556
Различные типы схем стабилизатора напряжения переменного тока уже были размещены на сайте bestengineeringprojects.com, например,
- Универсальный блок автоматического отключения
- Цепь автоматического стабилизатора напряжения
- Цепь защиты от перенапряжения
Представленная здесь схема является дешевым, универсальным и высокопроизводительным стабилизатором напряжения переменного тока, использующим двойной таймер IC 556 IC. В схеме используется большинство функций двойного таймера IC 556, а именно четыре компаратора уровня напряжения, два сильноточных выхода источника/приемника, два разрядных транзистора и возможность обеспечения гистерезиса с помощью внутренних триггеров.
.
Схемы Описание и работа схемы стабилизатора напряжения переменного тока с использованием микросхемы 556
Схема стабилизатора напряжения переменного тока построена на основе очень популярного двойного таймера IC 556. Напряжение сети переменного тока подается на первичный вход трансформатора X 1 . Выход вторичной обмотки-4 трансформатора X 1 , как показано на рис. 1, выпрямляется для подачи питания на всю схему. Выход вторичной обмотки-3 выпрямляется для определения уровня сетевого напряжения. Стабилитрон ограничивает управляющие входы до 9В и 4,5 В соответственно.
Когда напряжение сети находится в диапазоне от 170 В до 205 В, напряжение на триггерных входах (контакты 6 и 8) меньше 4,5 В и, следовательно, установлены оба таймера. В этом случае оба реле обесточены, а обе вторичные обмотки 1 и 2 трансформатора включены последовательно с сетью. Горит только светодиод BOOST.
При повышении напряжения до 205В напряжение на пороговом входе (вывод 2) достигает 9В, и таймер 1 (1/2 556) сбрасывается, что дополнительно включает реле RL 1 что привело к появлению сетевого напряжения на выходе.
Горит только НОРМАЛЬНЫЙ светодиод. При повышении напряжения сети до 240В напряжение на выводе 13 ИМС 1 достигает 9В, и таймер 2 (1/2 556) сбрасывается, что дополнительно подает питание на реле RL 2, и вторичная обмотка 2 включается последовательно- противопоставление сети и горит только светодиод BUCK.
Работа схемы стабилизатора напряжения переменного тока с использованием микросхемы 556
При снижении входного напряжения до 235 В напряжение на входе триггера (контакт 8) достигает 4,5 В, таймер 2 устанавливается и реле RL 2 обесточен. При снижении входа до 200В напряжение на входе триггера (вывод 6) достигает 4,5В, и устанавливается таймер 1, обесточивающий RL 1 .
Стабилизатор откалиброван для последовательного включения повышающей и понижающей вторичных цепей с сетью при соответствующем напряжении и для обеспечения гистерезиса, необходимого для предотвращения дребезга реле. Переменный источник питания используется для калибровки стабилизатора.
