схемы на тиристоре, транзисторе, симисторе

Содержание

1. Принцип работы простого регулятора напряжения
2. Схемы регуляторов напряжения на 220в
3. Устройство для изменения напряжения на тиристоре
4. Регулятор напряжения на симисторе
5. Регулятор на микросхеме
6. Циклический регулятор
7. Регулятор тока
8. ШИМ-регулятор
9. Принципы сборки

В быту зачастую возникает необходимость регулировать напряжение питания потребителей переменного напряжения 220 вольт. Такая потребность может возникнуть, например, при регулировании яркости ламп накаливания или мощности электронагревательного прибора. Подобный прибор можно сделать самостоятельно.

Принцип работы простого регулятора напряжения

На заре электротехники инженеры пытались регулировать мощность нагрузки, изменяя напряжение на ней и ток в цепи посредством реостата. Реостат и нагрузка включались последовательно, образуя делитель напряжения. Чем больше сопротивление реостата, тем меньше напряжение на нагрузке, и наоборот.

Принцип регулирования напряжения и тока с помощью реостата

У такого принципа регулировки есть существенный недостаток. Через реостат идет полный ток нагрузки, на нем падает существенное напряжение, поэтому на нем бесполезно рассеивается значительная мощность.

Мнение эксперта

Становой Алексей

Инженер-электроник. Работаю в мастерской по ремонту бытовых приборов. Увлекаюсь схемотехникой.

Задать вопрос

Другой неявный минус подобного способа – полный ток нагрузки идет через подвижный контакт. При его перемещении он может подгорать, что снижает надежность установки в целом.

По мере развития твердотельной электроники выяснилось, что регулирование с помощью мощных ключей более надежно и экономично. Ключ (в его качестве может выступать мощный симистор, транзистор, тиристор и т.п.) имеет два положения – включен и выключен. В первом случае на нем не падает напряжение, во втором – через него не идет ток. В обеих ситуациях на ключевом элементе мощность не рассеивается.

В реальном элементе потери мощности все же происходят, но они намного меньше, чем при реостатном способе.

При регулировке с помощью ключа изменение среднего напряжения происходит за счет изменения среднего времени включенного состояния коммутирующего элемента. Сделать это можно двумя способами:

• фазовым;
• циклическим.

В первом случае ограничение времени происходит внутри каждого периода. Ключ открывается в определенный момент времени после прохождения напряжения через ноль. Участок синусоиды от нуля до момента включения «вырезается», ток через нагрузку идет большее или меньшее время. Такой регулятор всегда будет понижающим- напряжение можно менять в пределах от 0% до 100%.

Принцип фазового регулирования

Этот способ относительно просто реализуется, он позволяет избежать мигания ламп накаливания при использовании регулятора в качестве диммера. Но у него есть существенный минус – ток потребления нагрузки становится резко несинусоидальным, отчего в питающей сети возникают помехи.

Циклический способ свободен от данного недостатка. Ключ включается и выключается в момент перехода сетевого напряжения через ноль, за счет чего в течение одного или нескольких полупериодов нагрузка оказывается обесточенной. Среднее значение напряжения и тока зависит от количества пропущенных полупериодов.

Минусом данного метода является наличие больших пауз между подачами питания. Это может привести, например, к заметному миганию ламп накаливания, поэтому такой способ применим только к устройствам, обладающим большой тепловой инерцией (электроплиткам, паяльникам и т.п.).

Циклический способ управления напряжением

В цепях постоянного напряжения удобно использовать метод широтно-импульсной модуляции (ШИМ). При этом напряжение источника остается стабильным, а нагрузка запитывается импульсами, следующими с одинаковой частотой и амплитудой, но разной ширины. В зависимости от ширины импульсов меняется среднее напряжение (а значит, и средний ток) на нагрузке. Такой метод применяют, например, для управления яркостью свечения светодиодов.

Принцип широтно-импульсной модуляции

В большинстве случаев ШИМ применяют в низковольтных устройствах. Но этот способ применим и для построения устройств на 220 вольт – в них сетевое напряжение сначала выпрямляется, затем «нарезается» на импульсы. ШИМ-регуляторы также не генерируют помехи в питающую сеть. Для работы в качестве ключа тиристоры в цепях постоянного тока непригодны – их сложно выключить. Поэтому для коммутации в схемах ШИМ обычно применяют транзисторы.

Схемы регуляторов напряжения на 220в

Устройства, регулирующие напряжение на нагрузке, можно построить на разной элементной базе и на различных принципах. От этого будет зависеть их область применения.

Устройство для изменения напряжения на тиристоре

Несложный регулятор напряжения на нагрузке можно выполнить на базе тиристора КУ202Н или другого подходящего по току и напряжению. Устройство работает по фазовому принципу. Как только конденсатор заряжается до уровня, необходимого для открытия тиристора, ключ открывается и ток идет в нагрузку. Цепочка резисторов R1 и R2 определяет время заряда конденсатора С1. Чем позже он заряжается до уровня, тем большая часть синусоиды «вырезается», тем меньше среднее напряжение на нагрузке.

В момент перехода напряжения через ноль тиристор закрывается, и в следующем полупериоде цикл повторяется.

В качестве нагрузки можно использовать паяльник, электрическую лампочку накаливания, электроплитку, прочую инерционную нагрузку с небольшой реактивной составляющей. Если полный диапазон управления (от 0% до 100%) не нужен, можно применить конденсатор с меньшей ёмкостью (например, 0,1 мкФ).

Регулятор напряжения на тиристоре

Для диммирования LED-светильников это устройство непригодно. Светодиодные осветительные приборы оснащаются драйверами, задача которых – поддерживать ток через светоизлучающие элементы стабильным, независимо от напряжения на входе. То есть, они выполняют задачу, противоположную действию регулятора напряжения.

Регулятор напряжения на симисторе

Более мощный прибор с меньшим количеством деталей можно построить на симисторе. В отличие от тиристора, этот ключевой элемент работает в цепях переменного тока, и ему не нужен выпрямительный мост.

Устройство для регулирования мощности на симисторе

Принцип действия прибора — такой же, как у предыдущего устройства. Момент открывания симистора зависит от скорости зарядки конденсатора С1. Динистор VS1 формирует импульсы для открывания ключевого элемента. В устройстве можно применить, кроме указанных, любой динистор с напряжением открывания 20..35 вольт (НТ32, НТ35 и др.), симистор BT131-600, Z0103MN5AA4 или отечественный КУ 208. Но он должен быть с запасом рассчитан на полный ток нагрузки.

Регулятор на микросхеме

Регулятор мощности на КР1182ПМ1

Самодельный фазовый регулятор можно создать и на специализированной микросхеме КР1182ПМ1. Интересно, что эта микросхема является отечественной разработкой, и импортных аналогов не имеет. У КР1182ПМ1 «на борту» есть два встроенных тиристора, но при необходимости увеличить мощность можно управлять и внешними ключами. Именно так построена схема регулятора мощности, приведенная на рисунке.

Циклический регулятор

Циклический регулятор напряжения

Устройства, работающие по циклическому принципу, не так распространены, но для примера можно рассмотреть одну схему. На микросхеме DD1 собран генератор, импульсы которого синхронизированы с моментом перехода сетевого напряжения через ноль. Импульсы следуют с одинаковой частотой, а резистором R1 можно регулировать скважность. Симистор управляется через ключи на транзисторах VT1, VT2.

Читайте также

Схема и сборка самодельного блока питания с регулировкой напряжения и тока

 

Регулятор тока

Мощность на нагрузке можно регулировать, изменяя не только напряжение, но и ток в цепи. Такое построение устройства удобно, например, для использования в качестве зарядного устройства для аккумулятора (можно также управлять яркостью свечения лампы и т.п.).

Регулятор тока для низковольтных цепей постоянного тока

Этот регулятор тока легко сделать своими руками даже не имея высокой квалификации. Резистор Rx является токоизмерительным шунтом. Операционный усилитель измеряет на нем падение напряжения, сравнивает с заданным напряжением (оно устанавливается посредством потенциометра R3). В зависимости от разницы между этими напряжениями ОУ приоткрывает или призакрывает транзистор VT1, поддерживая ток в нагрузке примерно одинаковым.

Рекомендуем: Электрические схемы для самодельных зарядных устройств

ШИМ-регулятор

Схемы, использующие ШИМ, сложнее. Но иногда без них не обойтись, например, если требуется плавное управление оборотами коллекторного электродвигателя. Подобное устройство можно собрать на базе широко распространенного таймера серии 555 (отечественный аналог – КР1006ВИ1). На таймере собран генератор импульсов, частоту следования которых регулируют потенциометром R1.1. Для гальванической развязки между силовой и сигнальной частью применен оптрон DA2. На транзисторах VT1, VT2 собран драйвер ключа, в качестве которого применен IGBT-транзистор (все транзисторы надо установить на радиаторе).

Принципы сборки

Прежде, чем собирать любое электронное устройство, надо усвоить принцип – все соединения делать только пайкой (в некоторых случаях – под зажим). Никаких скруток, особенно в силовых цепях! Поэтому надо найти паяльник, расходники к нему и приобрести хотя бы начальные навыки обращения с этим хозяйством.

Мнение эксперта

Становой Алексей

Инженер-электроник. Работаю в мастерской по ремонту бытовых приборов. Увлекаюсь схемотехникой.

Задать вопрос

Простые устройства, состоящие из малого количества деталей, можно собирать «на весу», безо всякой платы. Надо лишь позаботиться о надежной изоляции проводников и мест паек, чтобы не допустить короткого замыкания.

Самый же лучший способ создания регулятора напряжения 220 вольт и низковольтных регулирующих устройств – сборка на плате. Можно пойти классическим путем и вытравить плату из заготовки фольгированного текстолита. Некоторые авторы прикладывают к схеме готовый рисунок печатного монтажа. Если его нет – можно разработать плату самостоятельно. Для этого в сети можно найти платные и бесплатные программы.

Наиболее популярная freeware программа для рисования простых печатных плат — SprintLayout.

ШИМ-регулятор, собранный на самодельной печатной плате

Рисунок переводится на фольгу методом ЛУТ или с помощью фоторезиста (об этих способах можно найти много информации в интернете). Плата травится в растворе хлорного железа, но лучше приготовить другой раствор:

1. 100 мл перекиси водорода (продается в любой аптеке).
2. 30 грамм лимонной кислоты (продается в продуктовых магазинах).
3. 2-3 чайные ложки поваренной соли (есть в любом доме).

Вода в этот рецепт не входит!

После травления защитный рисунок смывается ацетоном, сверлятся отверстия и можно собирать схему. Если нет желания или возможности заниматься печатной платой, можно собрать схему на макетной плате. От большого куска отрезается кусочек нужных размеров, и устройство собирается на нем. Выглядит не так презентабельно, как печатная плата, но в надежности монтажа ей не уступает.

Монтаж регулятора тока на макетной плате

Есть еще один вариант – приобрести набор для самостоятельной сборки устройства. В него входит и печатная плата.

Регулятор мощности, собранный на готовой печатной плате из «китайского» набора

Схемотехника устройств, регулирующих ток и напряжение в нагрузке, разнообразна по сложности и элементной базе. Для создания самодельного регулятора всегда можно найти схему по зубам. И главное – при сборке и испытаниях устройств на 220 вольт всегда надо помнить о технике безопасности.

Каталог радиолюбительских схем. БЕСПОМЕХОВЫЙ РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ

Каталог радиолюбительских схем. БЕСПОМЕХОВЫЙ РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ

БЕСПОМЕХОВЫЙ РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ

А ЧЕКАРОВ, г. Златоуст Челябинской обл.

Большинство регуляторов напряжения (мощности) выполнено на тиристорах по схеме с фазоимпульсным управлением. Как известно, подобные устройства создают заметный уровень радиопомех. Предлагаемый автором статьи регулятор свободен от этого недостатка.

Особенность предлагаемого регулятора (см. схему) — управление амплитудой переменного напряжения, при котором не искажается форма выходного сигнала, в отличие от фазоимпульсного управления. Регулирующий элемент -мощный транзистор VT1 в диагонали диодного моста VD1-VD4, включенного последовательно с нагрузкой. Основной недостаток устройства — его низкий КПД.

Когда транзистор закрыт, ток через выпрямитель и нагрузку не проходит. Если на базу транзистора подать напряжение управления, он открывается, через его участок коллектор—эмиттер, диодный мост и нагрузку начинает проходить ток. Напряжение на выходе регулятора (на нагрузке) увеличивается. Когда транзистор открыт и находится в режиме насыщения, к нагрузке приложено практически все сетевое (входное) напряжение.

Управляющий сигнал формирует маломощный блок питания, собранный на трансформаторе Т1, выпрямителе VD5 и сглаживающем конденсаторе С1. Переменным резистором R1 регулируют ток базы транзистора, а следовательно, и амплитуду выходного напряжения. При перемещении движка переменного резистора в верхнее по схеме положение напряжение на выходе уменьшается, в нижнее — увеличивается. Резистор R2 ограничивает максимальное значение тока управления.

Диод VD6 защищает узел управления при пробое коллекторного перехода транзистора.

Регулятор напряжения смонтирован на плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной 2,5 мм. Транзистор VT1 следует установить на теплоот-вод площадью не менее 200 см2. При необходимости диоды VD1-VD4 заменяют более мощными, например Д245А, и также размещают на теплоот-воде.

Если устройство собрано без ошибок, оно начинает работать сразу и практически не требует налаживания.

Необходимо лишь подобрать резистор R2.

С регулирующим транзистором КТ840Б мощность нагрузки не должна превышать 60 Вт.

Его можно заменить приборами: КТ812Б, КТ824А, КТ824Б, КТ828А, КТ828Б с допустимой рассеиваемой мощностью 50 Вт; КТ856А -75 Вт; КТ834А, КТ834Б — 100 Вт; КТ847А-125ВТ.

Мощность нагрузки допустимо увеличить, если регулирующие транзисторы одного типа включить параллельно: коллекторы и эмиттеры соединить между собой, а базы через отдельные диоды и резисторы подключить к движку переменного резистора.

В устройстве применим малогабаритный трансформатор с напряжением на вторичной обмотке 5…8 В. Выпрямительный блок КЦ405Е можно заменить любым другим или собрать из отдельных диодов с допустимым прямым током не менее необходимого тока базы регулирующего транзистора. Эти же требования относятся и к диоду VD6.

Конденсатор С1 — оксидный, например, К50-6, К50-16 и т. д., на номинальное напряжение не менее 15 В. Переменный резистор R1 — любой с номинальной мощностью рассеяния 2 Вт.

При монтаже и налаживании устройства следует соблюдать меры предосторожности: элементы регулятора находятся под напряжением сети.

От редакции. Для уменьшения искажения синусоидальной формы выходного напряжения попробуйте исключить конденсатор С1.

Радио №11,1999, с.40.

Содержание

© Каталог радиолюбительских схем Все права защищены. Радиолюбительская страница. Перепечатка разрешается только с указанием ссылки на данный сайт. Пишите нам. E-mail: [email protected] или [email protected].

Я радиолюбитель

1-9. Различия между трехвыводным регулятором напряжения и регулятором LDO | Toshiba Electronic Devices & Storage Corporation

Эта страница частично использует JavaScript. Эта страница может работать неправильно, если эти функции не поддерживаются вашим браузером или настройка отключена.​
Пожалуйста, ищите необходимую информацию на следующих страницах:

В классических трехвыводных стабилизаторах напряжения (также известных как стандартные регуляторы напряжения) в качестве выходного транзистора используется транзистор NPN-типа или N-канальный МОП-транзистор.
Для работы этих регуляторов необходима разность входных и выходных напряжений, называемая падением напряжения (V _DO ), как показано ниже. В случае регуляторов напряжения типа NPN минимальное значение V

DO должно удовлетворять V _IN — V _OUT > R _IN x I _IN + 2 × V _BE .

В случае регуляторов напряжения на основе МОП-транзисторов минимальное значение V _DO должно удовлетворять V _IN — V _OUT > R _IN × I _IN + V _GS . Предположим, что R _IN = 1 кОм, I _IN = 1 мА, V _BE = 0,7 В и V _GS = 1 В. Затем вычисляется минимальное входное напряжение, необходимое для создания выходного напряжения 5 В. должно составлять 7,4 В в случае регуляторов напряжения типа NPN и 7 В в случае регуляторов напряжения на основе МОП-транзисторов.

В отличие от этих стабилизаторов, LDO-стабилизаторы в основном используют PNP-транзистор или P-канальный МОП-транзистор в качестве выходного транзистора. Минимальное падение напряжения таких стабилизаторов LDO определяется напряжением коллектор-эмиттер (V _CE(sat) ) и напряжением сток-исток (V _DS = R _DS(ON) × I _D ). . Следовательно, стабилизаторы LDO могут работать с меньшим падением напряжения, чем регуляторы напряжения с тремя выводами.

Существует также новый тип стабилизатора LDO, который обеспечивает еще меньшее падение напряжения, в котором в качестве выходного транзистора используется N-канальный полевой МОП-транзистор с меньшим сопротивлением во включенном состоянии, чем у P-канального полевого МОП-транзистора, и имеет вывод питания, предназначенный для схема управления (включая схему привода MOSFET).

Глава 1. Введение в регуляторы с малым падением напряжения (LDO)

1-1. Типы ИС регулятора напряжения

Подробности

1-2. Преимущества и недостатки линейных регуляторов и импульсных регуляторов

Подробности

1-3. Что такое регулятор LDO?

Подробности

1-4. Необходимость регуляторов LDO для электронных систем

Подробности

1-5. Что такое линейный регулятор?

Подробности

1-6. Работа линейных и импульсных регуляторов

Подробности

1-7. Принцип действия регуляторов серии

Подробности

1-8. Схема последовательного регулятора

Подробности

Связанная информация

• Продукция
  Регуляторы с малым падением напряжения (LDO-регуляторы)
• Замечания по применению
  Указания по применению
• Часто задаваемые вопросы
  Регуляторы LDO
• Параметрический поиск
  Регуляторы LDO
• Проверка наличия и покупка
  Проверка наличия и покупка

Откроется новое окно

Простая схема регулятора напряжения с малым падением напряжения на транзисторах

0005

Последнее обновление 4 декабря 2020 г. автор: admin 2 комментария

Предлагаемая схема регулятора с малым падением напряжения построена на обычных биполярных транзисторах и может быть эффективно использована для получения практически нулевого падения напряжения на выходе. Значение предположим, что если схема предназначена для получения 5 В, регулируемого от источника питания 5 В до 7 В, она будет давать стабилизированный фиксированный выход, который будет почти равен постоянным 5 В.

В цепях питания регулятора, где вход и выход напряжения не равны, применение встроенных 3-выводных стабилизаторов напряжения типа 7805, 7812, 7824 и т.п. не приветствуется.

Недостаток стандартных 3-контактных стабилизаторов

Недостаток большинства 3-контактных регуляторов заключается в том, что им требуется входное напряжение, которое должно быть на 3 В больше, чем напряжение на выходе.

В приложениях, где входное и выходное напряжения практически идентичны, лучше использовать индивидуальную схему регулятора с малым падением напряжения с использованием дискретных компонентов, как описано ниже.

В типичной схеме эмиттера последовательный транзистор подключен так, что выходное напряжение ниже входного, но только за счет напряжения насыщения транзистора. Тем не менее, будет сложно обеспечить защиту от короткого замыкания.

На рис. 1 показан последовательный транзистор, получающий ток базы от T ₂ , который объединяется с T ₁ для формирования дифференциального усилителя.

Эта установка гарантирует, что катод D ₂ и переход делителя напряжения R ₄ -R ₅ имеют одинаковое напряжение. Основной частью схемы является T ₃ , которая занимает определенное усиление тока.

Тем не менее, T ₂ может обеспечить только такую ​​величину базового тока, которая R ₂ разрешений. Дифференциальное напряжение на R ₂ имеет максимальное значение стабилитрона без напряжения база-эмиттер, V _BE , T ₂ , что составляет около 4 В. Максимальный ток, проходящий через R ₂ , составляет более или менее 11 мА.

Диапазон выходного тока

Если предположить, что T ₃ имеет коэффициент усиления по току 50, максимальный выходной ток будет около 0,55 А. Предположим, потребляется более сильный ток, тогда на выходе произойдет падение Напряжение. Скажем, падение напряжения ниже D ₂ , разность потенциалов на R ₂ также упадет.

В результате выходной ток будет реагировать так, как показано на рис. 2, описывающем его свойства возврата. Очевидно, у нас есть доказательство того, что последовательный транзистор защищен от высоких токов короткого замыкания.

Диод D ₁ и резистор R ₁ обеспечивают плавный пуск, так как напряжение на диоде равно нулю при включении в основном из-за его подключения к выходу регулятора. Схема может колебаться из-за высокого коэффициента усиления, но это можно стабилизировать, если конденсатор C ₁ добавлен.

Как выбрать выходное напряжение LDO

Уровень выходного напряжения, В ₀ , этой схемы регулятора напряжения с малым падением напряжения можно выбрать свободно, но вы должны убедиться, что он остается в пределах диапазона последовательного транзистора и D ₂ , Р ₃ и Р ₄ .