Параметрический стабилизатор на транзисторе и стабилитроне своими руками

Как известно, ни одно электронное устройство не работает без подходящего источника питания. В самом простейшем случае, в качестве источника питания может выступать обычный трансформатор и диодный мост (выпрямитель) со сглаживающим конденсатором. Однако, не всегда под рукой есть трансформатор на нужное напряжение. Да и тем более, такой источник питания нельзя назвать стабилизированным, ведь напряжение на его выходе будет зависеть от напряжения в сети.
Вариант решения этих двух проблем – использовать готовые стабилизаторы, например, 78L05, 78L12. Они удобны в использовании, но опять-таки не всегда есть под рукой. Ещё один вариант – использовать параметрический стабилизатор на стабилитроне и транзисторе. Его схема показана ниже.

Схема стабилизатора

VD1-VD4 на этой схеме – обычный диодный мост, преобразующий переменное напряжение с трансформатора в постоянное. Конденсатор С1 сглаживает пульсации напряжения, превращая напряжение из пульсирующего в постоянное. Параллельно этому конденсатору стоит поставить плёночный или керамический конденсатор небольшой ёмкости для фильтрации высокочастотных пульсаций, т.к. при большой частоте электролитический конденсатор плохо справляется со своей задачей. Электролитические конденсаторы С2 и С3 в этой схеме стоят с этой же целью – сглаживание любых пульсаций. Цепочка R1 – VD5 служит для формирования стабилизированного напряжения, резистор R1 в ней задаёт ток стабилизации стабилитрона. Резистор R2 нагрузочный. Транзистор в этой схеме гасит на себе всю разницу входного и выходного напряжения, поэтому на нём рассеивается приличное количество тепла. Данная схема не предназначена для подключения мощной нагрузки, но, тем не менее, транзистор стоит прикрутить к радиатору с использованием теплопроводящей пасты.
Напряжение на выходе схемы зависит от выбора стабилитрона и значения резисторов. Ниже показана таблица, в которой указаны номиналы элементов для получения на выходе 5, 6, 9, 12, 15 вольт.

Вместо транзистора КТ829А можно использовать импортные аналоги, например, TIP41 или BDX53. Диодный мост допустимо ставить любой, подходящий по току и напряжению. Кроме того, можно собрать его из отдельных диодов. Таким образом, при использовании минимума деталей получается работоспособный стабилизатор напряжения, от которого можно питать другие электронные устройства, потребляющие небольшой ток.

Фото собранного мной стабилизатора:

Плата устройства

Автор – Дмитрий С.

Схема стабилизатора напряжения сети | Мастер Винтик. Всё своими руками!

Стабилизатор представ­ляет собой сетевой авто­трансформатор, отводы обмотки которого пере­ключаются автоматичес­ки в зависимости от величины напряжения в электросети.

Стабилизатор позво­ляет поддерживать вы­ходное напряжение на уровне 220V при измене­нии входного от 180 до 270 V. Точность стабили­зации 10V.

Принципиальную схему можно разделить на слаботоковую схему (или схему управления) и сильнотоковую (или схе­му автотрансформатора).

Схема управления пока­зана на рисунке 1. Роль измерителя напряжения возложена на поликомпараторную микросхему с линейной индикацией напряжения, — А1 (LM3914).

 

Сетевое напряжение поступает на первичную обмотку маломощного трансформатора Т1. У этого    трансформатора есть две вторичные обмотки, по 12V на каждой, имеющие один общий вывод (или одна обмотка на 24V с отво­дом от середины).

Выпрямитель на диоде VD1 служит для получения питающего напряжения. Напряже­ние с конденсатора С1 поступает на цепь пита­ния микросхемы А1 и светодиодов оптопар Н1.1-Н9.1. А так же, он служит для получения образцовых стабильных напряжений мини­мальной и максимальной отметки шкалы. Для их получения используется параметрический стабилизатор на УЗ и Р1. Предельные значения измерения устанавливаются подстроечными резисторами R2 и R3 (резистором R2 — верхнее значение, резистором RЗ -нижнее).

Измеряемое напряжение берется с другой вторичной обмотки трансформатора Т1. Оно выпрямляется диодом VD2 и поступает на резистор R5. Именно по уровню постоянного напряжения на резисторе R5 производится оценка степени отклонения сетевого напря­жения от номинального значения. В процессе налаживания резистор R5 пред­варительно устанавливают в среднее положе­ние, а резистор RЗ в нижнее по схеме.

 Затем, на первичную обмотку Т1 от автотрансфор­матора типа ЛАТР подают повышенное напряжение (около 270V) и резистором R2 выводят шкалу микросхемы на значение, при котором горит светодиод, подключенный к выводу 11 (временно вместо светодиодов оптопар можно подключить обычные свето-диоды). Затем входное переменное напря­жение уменьшают до 190V и резистором RЗ выводят шкалу на значение когда горит свето­диод, подключенный к выводу 18 А1.

Если вышеуказанные настройки сделать не удается, нужно подстроить немного R5 и повторить их снова. Так, путем последова­тельных приближений добиваются результата, когда изменению входного напряжения на 10V соответствует переключение выходов микро­схемы А1.

Всего получается девять пороговых значе­ний, — 270V, 260V, 250V, 240V, 230V, 220V, 210V, 200V, 190V.

 Принципиальная схема автотрансформатора показана на рисунке 2. В его основе лежит переделанный трансформатор типа ЛАТР. Корпус трансформатора разбирают и удаляют ползунковый контакт, который служит для переключения отводов. Затем по результатам предварительных изме­рений напряжений от отводов делают выводы (от 180 до 260V с шагом в 10V), которые, в дальнейшем переключают при помощи симисторных ключей VS1-VS9, управляемых системой управления посредством оптопар Н1-Н9. Оптопары подключены так, что при снижении показания микросхемы А1 на одно деление (на 10V) происходит переключение на повышающий (на очередные 10V) отвод автотрансфор­матора. И наоборот, — увеличение пока­заний микросхемы А1 приводит к пере­ключению на понижающий отвод авто­трансформатора. Подбором сопротивления резистора R4 (рис. 1) устанавливают ток через светодиоды оптопар, при котором симис-торные ключи переключаются уверенно. Схема на транзисторах VТ1 и VT2 (рис. 1) служит для задержки включения нагрузки автотрансформатора на время, необходимое на завершение переход­ных процессов в схеме после включе­ния. Эта схема задерживает подключе­ние светодиодов оптопар к питанию.

Вместо микросхемы LM3914 нельзя использовать аналогичные микросхемы LM3915 или LM3916, из-за того, что они работают по логарифмическому закону, а здесь нужен линейный, как у LM3914. Трансформатор Т1 — малогабаритный китайский трансформатор типа TLG, на первичное напряжение 220V и два вто­ричных по 12V (12-0-12V) и ток 300mА. Можно использовать и другой аналогич­ный трансформатор.

Трансформатор Т2 можно сделать из ЛАТРа, как описано выше, или намотать его самостоятельно.

Симисторы можно использовать другие, — все зависит от мощности нагрузки. Можно даже использовать в качестве элементов коммутации элекромагнитные реле.

Сделав другие настройки резисторами R2, RЗ, R5 (рис. 1) и, соответственно, другие отводы Т2 (рис. 2) можно изме­нить шаг переключения напряжения.

Кривошеим Н. Радиоконструктор. 2006г. №6.

Литература:

1. Андреев С. Универсальный логичес­кий пробник, ж. Радиоконструктор 09-2005.
2. Годин А. Стабилизатор переменного напряжения, ж. Радио, №8, 2005  

P.S. В нашем «Магазине Мастера» вы можете приобрести готовые модули стабилизаторов, усилителей, индикаторов напряжения и тока, а также различные радиолюбительские наборы для самостоятельной сборки.

 Наш «Магазин Мастера«

ПОДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ

П О П У Л Я Р Н О Е:

Популярность:

44 240 просм.

СХЕМА СТАБИЛИЗАТОРА НАПРЯЖЕНИЯ

СХЕМА СТАБИЛИЗАТОРА НАПРЯЖЕНИЯ      С появлением микросхемных стабилизаторов, стало довольно легко получить стабильное напряжение блока питания, стандартного выходного значения. Но при конструировании радиосхем и просто в быту, часто нужно получить какое-либо нестандартное напряжение и тем более если ток выхода более двух ампер — тут уже КРЕНка не подходит, что можете видеть в таблице их параметров: _________________________________________________________________________________ Наименование Аналог PDF Imax, A Uвых, В Прим. Параллельные стабилизаторы (регулируемый прецизионный стабилитрон): КР142ЕН19 TL431 2% 0,1 2,5…30 К1156ЕР5 TL431 1% 0,1 2,5…36 Стабилизаторы с фиксированным напряжением: К1278ЕН1.5 2% 0,8…5 1,5 В Low Drop К1278ЕН1.8 2% 0,8…5 1,8 В Low Drop К1278ЕН2.5 2% 0,8…5 2,5В Low Drop К142ЕН26 LT1086 3 2,5 В Low Drop К142ЕН25 LT1086 3 2,9 В Low Drop К1277ЕН3 4% 0,1 3 В Low Drop КР1170ЕН3 LM2931 5% 0,1 3 В Low Drop КР1158ЕН3 (А-Г) 2% 0,15…1,2 3 В Low Drop К1277ЕН3.3 4% 0,1 3,3 В Low Drop КР1158ЕН3.3 (А-Г) 2% 0,15…1,2 3,3 В Low Drop К142ЕН24 LT1086 3 3,3 В Low Drop К1278ЕН3.3 2% 0,8…5 3,3 В Low Drop КР1170ЕН4 LM2931 5% 0,1 4 В Low Drop КР142ЕН17 (А) 5% 0,04 4,5В Low Drop КР142ЕН17 (Б) 5% 0,04 5В Low Drop К1277ЕН5 MC78L05 4% 0,1 5В Low Drop КР1170ЕН5 LM2931 5% 0,1 5В Low Drop КР1157ЕН5 (А-Г) MC78L05 4% 0,25 5В КР1158ЕН5 (А-Г) L4805 2% 0,15…1,2 5В Low Drop К1156ЕН1 LM2925 4% 0,5 5В Low Drop +RESET КР142ЕН5 (А,В) MC7805 2%,4% 3 5В К1278ЕН5 2% 0,8…5 5В Low Drop КР1157ЕН6 MC78L06 4% 0,1 6В КР1170ЕН6 LM2931 5% 0,1 6В Low Drop КР1158ЕН6 (А-Г) 2% 0,15…1,2 6В Low Drop КР142ЕН5 (Б,Г) MC7806 2%,4% 3 6В КР1157ЕН8 MC78L08 4% 0,1 8В КР1170ЕН8 LM2931 5% 0,1 8В Low Drop КР1157ЕН9 MC78L09 2%,4% 0,1 9В КР1170ЕН9 LM2931 5% 0,1 9В Low Drop КР1158ЕН9 (А-Г) L4892 2% 0,15…1,2 9В Low Drop КР142ЕН8 (А,Г) MC7809 3%,4% 1,5 9В КР1170ЕН12 LM2931 5% 0,1 12В Low Drop КР1157ЕН12 MC78L12 2%,4% 0,25 12В КР1158ЕН12 (А-Г) L4812 2% 0,15…1,2 12В Low Drop КР142ЕН8 (Б,Д) MC7812 3%,4% 1,5 12В КР1157ЕН15 MC78L15 2%,4% 0,25 15В КР1158ЕН15 (А-Г) 2% 0,15…1,2 15В Low Drop КР142ЕН8 (В,Е) MC7815 3%,4% 1,5 15В КР142ЕН15 (А-Е) 4% 0,1 +15/-15 двуполярн К142ЕН6 (А-Е) 2%,6% 0,2 +15/-15 двуполярн КР1157ЕН18 MC78L18 2%,4% 0,25 18В КР142ЕН9 (А,Г) MC7818 2%,3% 1,5 20В КР1157ЕН24 MC78L24 2%,4% 0,25 24В КР142ЕН9 (Б,Д) MC7824 2%,3% 1,5 24В КР1157ЕН27 2%,4% 0,1 27В КР142ЕН8 (В,Е) 2%,3% 1,5 27В Регулируемые стабилизаторы напряжения: КР142ЕН15 (А-Е) 0,1 +/- 8…23 двуполярн К142ЕН6 (А-Е) 0,2 +/- 5…25 двуполярн КР1157ЕН1 0,1 1,2…37 КР142ЕН1 (А-Г) 0,15 3…12 КР142ЕН2 (А-Г) 0,15 12…30 КР142ЕН14 0,15 2…37 К1156ЕН5 (Д) LM2931 0,5 1,25…20 Low Drop К142ЕН3 (А-Г) 1 3…30 К142ЕН4 (А-Г) 1 3…30 КР142ЕН10 LM337 1 -(3…30) отрицат КР142ЕН12 (А,Б) LM317T 1,5 1,2…37 КР142ЕН18 (А,Б) LM337 1,5 -(1,2…26) отрицат 142ЕН11 LM337 1,5 -(1,3…30) отрицат К1278ЕР1 0,8…5 1,25…12 Low Drop КР142ЕН22 (А,Б) LT1084 5,5 1,2…34 Low Drop КР1151ЕН1 LM196 10 1,2…17,5 Импульсные: К142ЕП1 0,25 _______________________________________________________________       Как видите, для питания усилителя или аппарата электролиза, или мощного зарядного устройства (типа импульсного восстановителя аккумуляторов из этой статьи) найти нужную микросхему непросто.     Предлагаемая схема стабилизатора напряжения, может быть названа «универсальная КРЕНка», так как с ней при подборе номиналов резисторов и транзисторов я получаю диапазон напряжений от 5 до 50 В и ток до 20 А.       Схема стабилизатора напряжения имеет защиту от КЗ выхода и главное, мощный регулирующий транзистор крепится непосредственно к корпусу (минусу) без всяких изоляторов и прокладок, согласитесь это очень удобно!     Вот фото моего источника питания 36 В 10 А:      Вопросы по схеме стабилизатора напряжения пишем на ФОРУМ    Схемы блоков питания

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.

Что можно сделать из стабилизатора напряжения

Приобретая новый стабилизатор взамен устаревшего или поломанного агрегата, владельцы задумываются, как поступить с предшественником? Кроме очевидных вариантов, таких как: сдать на металлолом или отправить на свалку, существуют и другие возможности применения старого стабилизатора.

Зарядное устройство

Зарядное устройство для автомобильной аккумуляторной батареи – первое, что можно сделать из стабилизатора напряжения. Для этого нужно намотать на тороидальный сердечник диодный мост и обмотку из толстого провода из расчёта по витку на Вольт, то есть для устройства на 12 В понадобится 12 витков.

Источник бесперебойного питания

ИБП для персонального компьютера – ещё один вариант того, что можно сделать из стабилизатора от телевизора. Неоспоримым преимуществом такого использования является защита жёсткого диска компьютера, который может слететь при сильных скачках напряжения в электрической сети без использования стабилизатора.

Однако здесь существует нюанс: стабилизатор от телевизора является индуктивным, что в момент подключения монитора приведёт к скачку напряжения к нижней отметке. Вследствие упавшего напряжения компьютер начнёт перезагружаться и образуется замкнутый круг. Однако эту проблему можно решить, если не подключать системный блок с монитором напрямую к стабилизатору, а объединить их третьим заземляющим контактом. В качестве такого контакта отлично подойдёт обыкновенный тройник евро-стандарта, уже обеспеченный заземлением.

Понижающий трансформатор

Используя автотрансформатор от стабилизатора напряжения типа «Украина», можно переделать его в трансформатор понижающего типа на 12 – 14 Вольт.

Чтобы узнать, подойдёт ли первичная обмотка, нужно её концы ненадолго включить в сеть через амперметр переменного тока, настроенный на максимальный предел измерения. Если в течение нескольких секунд ток не превысит 50-100 миллиампер, тогда перематывать первичную обмотку не придётся.

Далее следует намотать любым проводом (в изоляции) десять витков, включить трансформатор в сеть и замерить напряжение на концах этой обмотки. Таким образом можно рассчитать число витков, требуемое для получения необходимого напряжения и прибавить к результату около десяти процентов в расчёте на компенсацию падения напряжения под нагрузкой.

Полученное количество витков наматывается обмоточным проводом с сечением от 1 до 1,5 кв. мм (для получения тока 3-5 Ампер).

Прочие варианты

Можно рассмотреть и другие варианты того, что сделать из старого стабилизатора напряжения своими руками:

• силовой трансформатор;
• блок питания для усилителя – путём намотки на первичную обмотку тороидального сердечника вторичной. Намотка делается проводом двухмиллиметрового диаметра, всего необходимо примерно семьдесят – восемьдесят витков;
• выходной трансформатор гитарного усилителя – подойдёт любой старый стабилизатор ферромагнитного типа, работающий по принципу введения магнитопровода в насыщение. Выдача на выходе нелинейных искажений, неприемлемая для работы с качественными звуковыми системами, здесь будет оправдана, поскольку в усилителях для электрогитары гармонические составляющие увеличивают специально посредством использования каскадов-исказителей.

Для перемотки трансформаторов от стабилизатора необходим расчёт толщины провода и количества витков – это нужно для получения требуемого напряжения. Решить этот вопрос самостоятельно поможет программа «расчёт тороидального трансформатора».

Старые стабилизаторы напряжения являются по сути трансформаторами с коэффициентом трансформации, равном единице. Они отлично подойдут для защиты любого ценного электроприбора (телевизор, усилитель, персональный компьютер) от экстремальных перепадов напряжения в электрической сети.