|
В последнее время в нашем быту все чаще применяются электронные устройства для плавной регулировки сетевого напряжения. С помощью таких приборов управляют яркостью свечения ламп, температурой электронагревательных приборов, частотой вращения электродвигателей. Подавляющее большинство регуляторов напряжения, собранных на тиристорах, обладают существенными недостатками, ограничивающими их возможности. Во-первых, они вносят достаточно заметные помехи в электрическую сеть, что нередко отрицательно сказывается на работе телевизоров, радиоприемников, магнитофонов. Во-вторых, их можно применять только для управления нагрузкой с активным сопротивлением — электролампой или нагревательным элементом, и нельзя использовать совместно с нагрузкой индуктивного характера — электродвигателем, трансформатором. Между тем все эти проблемы легко решить, собрав электронное устройство, в котором роль регулирующего элемента выполнял бы не тиристор, а мощный транзистор. Транзисторный регулятор напряжения содержит минимум радиоэлементов, не вносит помех в электрическую сеть и работает на нагрузку как с активным, так и индуктивным сопротивлением. Его можно использовать для регулировки яркости свечения люстры или настольной лампы, температуры нагрева паяльника или электроплитки, скорости вращения электродвигателя вентилятора или дрели, напряжения на обмотке трансформатора. Устройство имеет следующие параметры: диапазон регулировки напряжения — от 0 до 218 В; максимальная мощность нагрузки при использовании в регулирующей цепи одного транзистора — не более 100 Вт. Регулирующий элемент прибора — транзистор VT1 (см. принципиальную схему). Диодный блок VD1-VD4 в зависимости от фазы сетевого тока направляет его на коллектор или эмиттер VT1. Трансформатор Т1 понижает напряжение 220 В до 5-8 В, которое выпрямляется диодным блоком VD6- VD9 и сглаживается конденсатором С1. Переменный резистор R1 служит для регулировки величины управляющего напряжения, а резистор R2 ограничивает ток базы транзистора. Регулятор действует следующим образом. После включения питания тумблером Q1 сетевое напряжение поступает одновременно на диоды VD1, VD2 и первичную обмотку трансформатора Т1. При этом выпрямитель, состоящий из диодного блока VD6- VD9, конденсатора С1 и переменного резистора R1, формирует управляющее напряжение, которое поступает на базу транзистора и открывает его. Если в момент включения регулятора в сети оказалось напряжение отрицательной полярности, ток нагрузки протекает по цепи VD2 — эмиттер-коллектор VT1-VD3. Если полярность сетевого напряжения положительная, ток протекает по цепи VD1 — коллектор-эмиттер VT1-VD4. Значение тока нагрузки зависит от величины управляющего напряжения на базе VT1. Вращая движок R1 и изменяя значение управляющего напряжения, управляют величиной тока коллектора VT1. Теперь перейдем к конструкции прибора. Диодные блоки, конденсатор, резистор R2 и диод VD6 устанавливаются на монтажной плате размером 55Х35 мм, выполненной из фольгированного гетинакса или текстолита толщиной 1-2 мм (см. рисунок). В устройстве можно использовать следующие детали. Транзистор — КТ812А(Б), KT824A(Б), КТ828А(Б), КТ834А(Б,В), КТ840А(Б), КТ847А или КТ856А. Все элементы регулятора размещаются в пластмассовом корпусе с габаритами 150х100Х80 мм. На верхней панели корпуса устанавливаются тумблер и переменный резистор, снабженный декоративной ручкой. Розетка для подключения нагрузки и гнездо предохранителя крепятся на одной из боковых стенок корпуса. С той же стороны сделано отверстие для сетевого шнура. На дне корпуса установлены транзистор, трансформатор и монтажная плата. Регулятор не нуждается в налаживании. При правильном монтаже и исправных деталях он начинает работать сразу после включения в сеть. Теперь несколько рекомендаций тем, кто захочет усовершенствовать устройство. Изменения в основном касаются увеличения выходной мощности регулятора. Так, например, при использовании транзистора КТ856 мощность, потребляемая нагрузкой от сети, может составлять 150 Вт, для КТ834 — 200 Вт, а для КТ847-250 Вт. Если необходимо еще больше увеличить выходную мощность прибора, в качестве регулирующего элемента можно применить несколько параллельно включенных транзисторов, соединив их соответствующие выводы. Вероятно, в этом случае регулятор придется снабдить небольшим вентилятором для более интенсивного воздушного охлаждения полупроводниковых приборов. Кроме того, диодный блок VD1-VD4 потребуется заменить на четыре более мощных диода, рассчитанных на рабочее напряжение не менее 250 В и величину тока в соответствии с потребляемой нагрузкой. Источник: shems.h2.ru |
Диод VD5 защищает VT1 от попадания на его базу напряжения отрицательной полярности. Устройство подсоединяется к сети вилкой ХР1. Розетка XS1 служит для подключения нагрузки.
Регулятор напряжения на полевом схема. Стабилизатор напряжения на полевом транзисторе — схемотехника. Мощный стабилизатор на полевике
Несложная схема для регулирования, а также стабилизации напряжения представлена на картинке выше, её сможет собрать даже новичок в электронике. К примеру, на вход подано 50 вольт, а на выходе получаем 15,7 вольт или другое значение до 27V.
Основной радиодеталью данного устройства является полевой (MOSFET) транзистор, в качестве которого можно использовать IRLZ24/32/44 и другие подобные. Наиболее часто они производятся компаниями IRF и Vishay в корпусах TO-220 и D2Pak.
Стоит около 0.58$ грн в розницу, на ebay 10psc можно приобрести за 3$ (0,3 доллара за штуку). Такой мощный транзистор имеет три вывода: сток (drain), исток (source) и затвор (gate), он имеет такую структуру: металл-диэлектрик(диоксид кремния SiO2)-полупроводник. Микросхема-стабилизатор TL431 в корпусе TO-92 обеспечивает возможность настраивать значение выходного электрического напряжения. Сам транзистор я оставил на радиаторе и припаял его к плате с помощью проводков.
Входное напряжение для этой схемы может быть от 6 и до 50 вольт. На выходе же получаем 3-27V с возможностью регулирования подстрочным резистором 33k. Выходной ток довольно большой, до 10 Ампер, в зависимости от радиатора.
Сглаживающие конденсаторы C1,C2 могут иметь ёмкость 10-22 мкФ, C3 4,7 мкФ. Без них схема и так будет работать, но не так хорошо, как нужно. Не забываем про вольтаж электролитических конденсаторов на входе и выходе, мною были взяты все рассчитаны на 50 Вольт.
Мощность, которую сможет рассеять такой не может быть более 50 Ватт.
Полевой транзистор обязательно устанавливается на радиатор, рекомендуемая площадь поверхности которого не менее 200 квадратных сантиметров (0,02 м2). Не забываем про термопасту или подложку-резинку, чтобы тепло лучше отдавалось.
Возможно использование подстрочного резистора 33k типа WH06-1, WH06-2 они имеют достаточно точную регулировку сопротивления, вот так они выглядят, импортный и советский.
Для удобства на плату лучше припаять две колодки, а не провода, которые легко отрываются.
Обсудить статью СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ НА ПОЛЕВОМ ТРАНЗИСТОРЕ
И. НЕЧАЕВ, г. Курск
Этот регулятор позволяет управлять количеством тепла, выделяемого электронагревательным прибором. Принцип его работы основан на изменении числа периодов сетевого напряжения, поступающих на нагреватель, причем включение и отключение происходят в моменты, близкие к переходу мгновенного значения сетевого напряжения через ноль. Поэтому регулятор практически не создает коммутационных помех.
К сожалению, он не годится для регулировки яркости ламп накаливания, которые будут заметно мигать.
Схема прибора показана на рис. 1.
В качестве коммутирующих элементов в нем применены полевые транзисторы IRF840 с допустимым напряжением сток-исток 500 В, током стока 8 А при температуре корпуса 25 °С и 5 А при температуре 100 °С, импульсным током 32 А, сопротивлением открытого канала 0,85 Ом и рассеиваемой мощностью 125 Вт. Каждый транзистор содержит внутренний защитный диод, включенный параллельно каналу в обратной полярности (катодом к стоку). Это позволяет, соединив два транзистора встречно-последовательно, коммутировать переменное напряжение.
На элементах DD1.1, DD1.2 собран генератор импульсов регулируемой скважности, следующих с частотой приблизительно 1 Гц. На DD1.3, DD1.4 — компаратор напряжения. DD2.1 — D-триггер, a DD1.5, DD1.6 — буферные каскады. Гасящий резистор R2, диоды VD3 и VD4, стабилитрон VD6, конденсатор С2 образуют параметрический стабилизатор напряжения.
Диоды VD5, VD7 гасят выбросы напряжения на затворах транзисторов VT1, VT2.
Временные диаграммы сигналов в различных точках регулятора показаны на рис. 2.
Положительная полуволна сетевого напряжения, пройдя через диоды VD3, VD4 и резистор R2, заряжает конденсатор С2 до напряжения стабилизации стабилитрона VD6. Напряжение на аноде диода VD4 представляет собой синусоиду, ограниченную снизу нулевым значением, а сверху — напряжением стабилизации стабилитрона VD6 плюс прямое падение напряжения на самом диоде. Компаратор на элементах DD1.3, DD1.4 делает перепады напряжения более крутыми. Сформированные им импульсы поступают на вход синхронизации (выв. 11) триггера DD2.1, а на его вход D (выв. 9) — импульсы частотой приблизительно 1 Гц с выхода генератора на элементах DD1.1, DD1.2.
Выходные импульсы триггера поданы через соединенные параллельно (для уменьшения выходного сопротивления) элементы DD1.5 и DD1.6 на затворы транзисторов VT1 и VT2. Они отличаются от импульсов генератора «привязкой» перепадов по времени к пересечениям сетевым напряжением уровня, близкого к нулевому, в направлении от плюса к минусу.
Поэтому открывание и закрывание транзисторов происходят только в моменты таких пересечений (что и гарантирует низкий уровень помех) и всегда на целое число периодов сетевого напряжения. С изменением переменным резистором R1 скважности импульсов генератора изменяется и отношение длительности включенного и выключенного состояния нагревателя, а следовательно, и среднее количество выделяемого им тепла.
Полевые транзисторы можно заменить другими, подходящими по допустимым напряжению и току, но обязательно с защитными диодами. Микросхемы серии К561 при необходимости заменяют функциональными аналогами серии 564 или импортными. Стабилитрон Д814Д — любым средней мощности с напряжением стабилизации 10…15 В.
Большинство деталей прибора размещено на печатной плате из односторонне фольгированного стеклотекстолита, показанной на рис. 3.
При мощности нагревателя более 500 Вт транзисторы VT1 и VT2 необходимо снабдить теплоотводами.
Плату устанавливают в корпус из изоляционного материала, на стенке которого монтируют розетку XS1 и переменный резистор R1.
На ось резистора обязательно насаживают ручку из изоляционного материала.
При налаживании регулятора проверяют напряжение на конденсаторе С2 во всем интервале регулировки мощности. Если оно заметно меняется, номинал резистора R2 придется уменьшить.
Радио №4 2005 год.
Симисторный регулятор мощности.
А.СТАСЬ
Дроссель L1 — любой помехоподавляющий, применяемый в подобного рода устройствах, соответствующий нагрузке. Можно, в принципе, обойтись и без него, особенно если нагрузка носит индуктивный характер. Конденсаторы CI, С2 — на напряжение не ниже 250 В. Диоды VD1…VD4 — любые кремниевые на обратное напряжение не менее 300 В.
Транзисторы VT1, VT2 — тоже, в принципе, любые кремниевые с соответствующим типом проводимости.
Данная схема работает с любыми типами симисторов на соответствующее напряжение. Самый мощный, что удалось испытать, был ТС142-80-10.
Радиолюбитель 8/97
Ступенчатый регулятор мощности.
К. МОВСУМ-ЗАДЕ, г. Тюмень
Предлагаемое устройство отличается доступными деталями при небольшом их числе и некритичности номиналов. Регулирование ступенчатое: 2/2, 2/3, 2/4, 3/7, 3/8, 3/9 и 3/10 полной мощности нагрузки.
Схема регулятора изображена на рис. 1.
Он состоит из узла питания (диоды VD2, VD6, стабилитрон VD1, резистор R3, конденсатор С1), узла управления (резисторы R1, R2, R4, R5, переключатель SA1, десятичный счетчик DD1, диоды VD3-VD5) и силового узла на полевом транзисторе VT1 и диодном мосте VD7-VD10, в него же входит резистор R6.
Предположим, переключатель SA1 установлен в положение 2/3. Во время первого положительного полупериода сетевого напряжения диоды VD2 и VD6 открыты. Ток, протекающий через стабилитрон VD1, формирует на нем импульс амплитудой 15 В с крутыми фронтом и спадом. Этот импульс через диод VD2 заряжает конденсатор С1, а через резистор R1 поступает на вход CN счетчика DD1. По фронту этого импульса на выходе 1 счетчика будет установлен высокий уровень, который через диод VD4 и резистор R4 поступит на затвор полевого транзистора VT1 и откроет его.
В результате через нагрузку протекает положительная полуволна тока.
Во время отрицательного полупериода диоды VD2 и VD6 закрыты, но напряжение заряженного конденсатора С1 (далее его подзаряжает каждый положительный полупериод) продолжает питать счетчик DD1, состояние которого не изменяется. Транзистор VT1 остается открытым, и ток через нагрузку продолжает течь.
С началом следующего положительного полупериода уровень на выходе 1 счетчика станет низким, а на выходе 2 — высоким. Транзистор VT2, напряжение затвор-исток которого стало нулевым, будет закрыт, а нагрузка отключена от сети на весь период.
В третьем положительном полупериоде высокий уровень, установленный на
выходе 3, поступит через переключатель SA1 на вход R счетчика, который немедленно перейдет в исходное состояние с высоким уровнем на выходе 0 и низким на всех остальных выходах. Напряжение, поступившее через диод VD3 и резистор R4 на затвор транзистора VT1, откроет его. По окончании этого периода цикл повторится.
В других положениях переключателя SA1 прибор работает аналогично, изменяется лишь число периодов, в течение которых нагрузка подключена к сети и отключена от нее.
Регулятор почти не создает радиопомех, так как переключение счетчика, а с ним открывание и закрывание транзистора VT1 происходят в моменты, когда мгновенное значение сетевого напряжения очень близко к нулевому — оно не превышает напряжения стабилизации стабилитрона VD1. Резистор R6 подавляет выбросы напряжения, возникающие при коммутации индуктивной нагрузки, что уменьшает вероятность пробоя транзистора VT1.
Регулятор собран на печатной плате из односторонне фольгированного текстолита (рис. 2).
Она рассчитана на резисторы МЛТ и им подобные указанной на схеме мощности, причем номиналы резисторов могут в несколько раз отличаться от указанных. Конденсатор С1 — К50-35 или другой оксидный. Стабилитрон КС515Г можно заменить КС515Ж или КС508Б, диоды КД257Б — импортными 1N5404, а транзистор КП740 — IRF740.
Переключатель SA1 — галетный П2Г-3 11П1Н, из одиннадцати положений которого использовано только семь. Выводы переключателя соединяют гибкими проводами с не имеющими обозначений контактными площадками, расположенными на печатной плате вокруг микросхемы DD1.
Собранный прибор желательно проверить, подключив к сети через разделительный трансформатор с напряжением на вторичной обмотке 20…30 В и заменив реальную нагрузку резистором 1,5…3 кОм. Только убедившись в правильной работе, подключайте его к сети напрямую. После этого прикасаться к каким-либо элементам устройства (кроме изолированной ручки переключателя) опасно — они находятся под сетевым напряжением.
Регулятор проверен с нагрузкой мощностью до 600 Вт. Полевой транзистор VT1 благодаря малому сопротивлению открытого канала нагревается очень незначительно, тем не менее желательно снабдить его небольшим теплоотводом.
В данной статье приводится описание двух принципиальных схем регулятора основанных на постоянного тока, которые реализованы на базе операционного усилителя К140УД6.
ШИМ регулятор напряжения 12 вольт — описание
Особенностью данных схем является возможность применить фактически любые имеющиеся в наличии операционные усилители, с напряжение питания на уровне 12 вольт, например, или .
Изменяя величину напряжения на неинвертирующем входе операционного усилителя (вывод 3) можно изменять величину выходного напряжения. Таким образом, эти схемы можно использовать как регулятор тока и напряжения, в диммерах, а также в качестве регулятора оборотов двигателя постоянного тока.
Схемы достаточно просты, состоят из простых и доступных радиокомпонентов и при верном монтаже сразу начинают работать. В качестве управляющего ключа применен мощный полевой n- канальный транзистор. Мощность полевого транзистора, а так же площадь радиатора, необходимо подобрать согласно току потребления нагрузки.
Для предупреждения пробоя затвора полевого транзистора, в случае использовании ШИМ регулятора с напряжением питания 24 вольта, необходимо между затвором VT2 и коллектором транзистора VT1 подключить сопротивление величиной в 1 кОм, а параллельно сопротивлению R7 подключить стабилитрон на 15 вольт.
В случае если необходимо изменять напряжение на нагрузке, один из контактов которой подсоединен к «массе» (такое встречается в автомобиле), то применяется схема, в которой к плюсу источника питания подсоединяется сток n -канального полевого транзистора, а нагрузка подключается к его истоку.
Желательно для создания условий, при котором открытие полевого транзистора будет происходить в полной мере, цепь управления затвором должна содержать узел с повышенным напряжением порядка 27…30 вольт. В этом случае напряжение между истоком и затвором будет более 15 В.
Если ток потребления нагрузкой менее 10 ампер, то возможно применить в ШИМ регуляторе мощные полевые p- канальные транзисторы.
Во второй схеме ШИМ регулятор напряжения 12 вольт меняется и вид транзистора VT1, а также меняется направление вращения переменного резистора R1. Так у первого варианта схемы, уменьшение напряжения управления (ручка перемещается к «-» источника питания) вызывает увеличение напряжения на выходе.
У второго варианта все на оборот.
Регуляторы мощности переменного тока с фазоимпульсным управлением получили широкое распространение как в устройствах промышленной автоматики, так и в радиолюбительских конструкциях. Регулирующим элементом таких устройств является триодный тиристор, момент (угол) открывания которого регулируется подачей импульса или уровня напряжения на управляющий электрод,
а закрывание происходит в момент уменьшения тока, протекающего через тиристор, до нуля (при активной нагрузке — в момент перехода сетевого напряжения через ноль). Такое управление называется неполным, поскольку можно регулировать только угол открывания тиристора, а момент закрывания не регулируется. Разработанные в последние годы мощные полевые транзисторы с изолированным затвором (MOSFET ) позволяют построить несложный ключ для коммутации переменного тока с полным управлением, т.е. открыванием и закрыванием ключа.
Схема регулятора мощности представлена на рис.
1.
Силовой ключ выполнен на транзисторах VT1, VT2, включенных встречно-последовательно. Наличие в каждом транзисторе внутреннего защитного диода, включенного параллельно каналу в обратной полярности (анодом к истоку, катодом к стоку), позволяет обеспечивать протекание тока в нагрузке при положительных и отрицательных полупериодах сетевого напряжения.
На трех логических элементах микросхемы DD1 выполнен генератор импульсов с регулируемой скважностью. Частота импульсов — около 2 кГц (значительно выше частоты сетевого напряжения). При наличии высокого уровня на выходе инвертора DD1.3 транзисторный ключ открыт, и ток протекает через нагрузку. При этом в положительный полупериод ток протекает через открытый канал транзистора VT1 и защитный диод транзистора VT2, а в отрицательный полупериод — наоборот, через защитный диод транзистора VT1 и открытый канал транзистора VT2. Если же на выходе DD1.3 — низкий уровень, то оба транзистора закрыты, и нагрузка обесточена. Временные диаграммы работы регулятора показаны на рис.
2. Очевидно, что изменение скважности импульсов позволяет
изменять мощность нагрузки от нуля до максимального значения, соответствующего полному напряжению сети.
Питание микросхемы DD1 производится от однополупериодного выпрямителя с параметрическим стабилизатором, собранным на элементах R2 VD3, VD4, С2 Следует обратить внимание, что стабилизатора напряжения соединен с истоками полевых транзисторов и с общим проводом микросхемы, поэтому напряжение на затворы транзисторов подается относительно их истоков
Преимущество данного способа регулирования мощности перед фазоимпульсным состоит в том, что коммутация нагрузки происходит со значительно большей частотой, чем в регуляторах на тиристорах, это позволяет регулировать мощность для малоинерционных нагрузок.
Указанные на схеме полевые транзисторы IRF840 имеют следующие параметры: ток стока — 8 А, максимальное напряжение между стоком и истоком — 500 В, сопротивление канала в открытом состоянии — 0,85 Ом, рассеиваемая мощность — 125 Вт.
Эти транзисторы можно заменить на IRF740, IRFP450, IRFP460, IRFPC50, IRFPC60, IRFP350, IRFP360 BUZ80. Перед установкой в устройство следует убедиться, что транзистор имеет защитный диод (это легко сделать с помощью омметра). Максимальная мощность нагрузки определяется предельным током открытого транзистора, при этом мощность, выделяющаяся на открытом канале, не должна превышать предельно допустимую Частота генератора в случае необходимости может быть изменена подбором емкости С1.
Литература
1. Колдунов А Транзисторы MOSFET. — Радиомир, 2004, N4 С 26
2 Семенов Б.Ю Силовая электроника для любителеи и профессионалов — М. СОЛОН-Р 2001
А.ЕВСЕЕВ,
ФАЗОВЫЙ РЕГУЛЯТОР МОЩНОСТИ НА КЛЮЧЕВОМ ПОЛЕВОМ ТРАНЗИСТОРЕ ничительного резистора, что снижает быстродействие ключа, так как образуется RC-цепь состоящая из этого сопротивления и емкости затвора, либо выход схемы управления делают более мощным.
Обычно фазовые регуляторы мощности переменного тока строятся на основе тиристора или симистора.
Эти схемы уже давно стали типовыми и повторены многократно как радиолюбителями, так и в масштабе производства. Но тиристорным и симисторным регуляторам, равно как и ключам, всегда был свойственен один важный недостаток, ограничение минимальной мощности нагрузки. То есть, типовой тиристорный регулятор на максимальную мощность нагрузки более 100W не может хорошо регулировать мощность маломощной нагрузки, потребляющей единицы и доли ватт. Ключевые полевые транзисторы отличаются тем, что физически работа их канала очень напоминает работу обычного механического выключателя, в полностью открытом состоянии их сопротивление очень мало и составляет доли Ом, а в закрытом состоянии ток утечки составляет микроамперы. И это практически не зависит от величины напряжения на канале. То есть, именно как механический выключатель. Именно поэтому ключевой каскад на ключевом полевом транзисторе может коммутировать нагрузку мощностью от единиц и долей ватт, до максимально допустимого по току значения. Например, популярный полевой транзистор IRF840 без радиатора работая в ключевом режиме может коммутировать мощность практически от нуля до 400W.
Кроме того ключевой полевой транзистор обладает очень низким током затвора, поэтому для управления требуется очень низкая статическая мощность.
Правда это омрачается относительно большой емкостью затвора, поэтому в первый момент включения ток затвора может оказаться и довольно большим (ток на заряд емкости затвора). С этим борются включением последовательно затвору токоограСхема регулятора мощности показана на рисунке. Нагрузка питается пульсирующим напряжением, так как подключена через диодный мост VD5-VD8. Для питания электронагревательного прибора (паяльника, лампы накаливания) это подходит. Так как у пульсирующего тока отрицательная полуволна «вывернута» вверх, получаются пульсации с частотой 100 Гц Но они положительные, то есть, график изменения от нуля до полодительного амплитудного значения напряжения. Поэтому регулировка возможна от 0% до 100% Величина максимальной мощности нагрузки в этой схеме ограничена не столько максимальным током открытого канала VT1 (это ЗОА), сколько максимальным прямым током диодов выпрямительного моста VD5-VD8.
При использовании диодов КД209 схема может работать с нагрузкой мощностью до 100W. Если нужно работать с более мощной нагрузкой (до 400W) нужно использовать более мощные диоды, например, КД226Г, Д.
На инверторах микросхемы D1 выполнен формирователь управляющих импульсов, которые открывают транзистор VT1 в определенной фазе полуволны. Элементы D1.1 и D1.2 образуют триггер Шмитта, а остальные элементы D1.3-D1.6 образуют умощненный выходной инвертор. Умощнить выход пришлось чтобы компенсировать неприятности вызванные скачком тока на заряд емкости затвора VT1 в момент его включения.
Система низковольтного питания микросхемы посредством диода VD2 разделена на две части, собственно питающую часть,
источник питания — Цепь регулятора напряжения увеличивает напряжение при подключении нагрузки с более низким импедансом
Задавать вопрос
спросил
Изменено 2 года, 2 месяца назад
Просмотрено 161 раз
\$\начало группы\$
Я нашел эту топологию для регулятора напряжения, используя LM 317 и «усилитель тока» PNP-транзистор: сопротивление R вместо того, чтобы избежать нагрева регулятора LM 317 (и сделать транзистор более открытым).
Я использовал его с источником 19 В.
Но я обнаружил проблему, которую пока не мог воспроизвести в моделировании: напряжение на выходе ПОВЫШАЕТСЯ, когда я подключаю нагрузку. Почему это могло быть?
Например, если оно составляет 11 В и я подключаю нагрузку 11 Ом, оно возрастет примерно до 12 В. И у меня сложилось впечатление, что это повышение занимает разумное время, например 0,5 с.
Я уже все проверил и вроде ничего не случилось, кроме самого транзистора.
Когда я измеряю его мультиметром, я нахожу обратное напряжение пробоя база-эмиттер 2,6 В (в то время как прямое напряжение составляет около 0,7 В).
Это кажется неправильным, я думал, что оно должно быть не менее 5 В.
Могло ли это быть причиной неисправности транзистора?
Я пытался это учитывать, но все еще не мог представить, как это могло вызвать такое поведение.
- блок питания
- транзисторы
- регулятор напряжения
\$\конечная группа\$
1
\$\начало группы\$
Генерирует как 10 Ом, так и 100 Ом при 11 В/1 А.
Осцилляции можно устранить с помощью конденсатора на 220 нФ в указанном месте.
\$\конечная группа\$
2
\$\начало группы\$
При увеличении резистора до 100 Ом весь выходной ток проходит через транзистор, поэтому регулятор не включается в цепь. Измените резистор обратно на 10 Ом, таким образом, транзистор будет работать только тогда, когда выходной ток превышает 50 мА. Если вы увеличите резистор до 22 Ом, вы можете получить только 25 мА через LM317
\$\конечная группа\$
1
Зарегистрируйтесь или войдите в систему
Зарегистрируйтесь с помощью Google
Зарегистрироваться через Facebook
Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль
Опубликовать как гость
Электронная почта
Требуется, но никогда не отображается
Опубликовать как гость
Электронная почта
Требуется, но не отображается
Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie
.
Линейный регулятор напряжения — схема, типы и применение
СтатьиСиловая электроника
Basanta SubediПоследнее обновление: 18 сентября 2022 г.
0 2,390 Прочитано 4 минуты
Table of Contents
- 1 Voltage Regulator
- 2 Linear Voltage Regulator
- 3 Types of Linear Voltage Regulator
- 3.1 Series Voltage Regulator
- 3.2 Shunt Voltage Regulator
- 4 Advantages
- 5 Недостатки
- 6 Применение
Фиксированный или линейный регулятор напряжения представляет собой устройство или схему, обеспечивающую постоянное выходное напряжение постоянного тока при любых изменениях входного напряжения или условий нагрузки. Это самая важная часть электронных устройств. Он действует как буфер для защиты компонентов схемы от повреждений.
В зависимости от конструкции он может регулировать как переменное, так и постоянное напряжение.
Регуляторы напряжения в основном бывают двух типов. их
- Линейный регулятор напряжения
- Импульсный регулятор напряжения
Оба типа регуляторов напряжения регулируют напряжение в системе, но линейный регулятор напряжения работает с меньшей эффективностью, чем импульсный регулятор напряжения.
Регуляторы напряжения в основном состоят из трех компонентов. Это: цепь обратной связи, стабильное опорное напряжение и цепь управления проходным элементом.
Здесь мы собираемся подробно обсудить линейный регулятор напряжения.
Линейный регулятор напряжения
Линейный регулятор напряжения — это регулирующее устройство, которое используется для поддержания заданного выходного напряжения, которое остается постоянным, несмотря на изменения входного напряжения и состояния нагрузки. В нем используется активное проходное устройство (такое как BJT или MOSFET), которое управляется усилителем с высоким коэффициентом усиления.
Переменная проводимость активного проходного элемента отвечает за поддержание выходного напряжения. Функционал линейного регулятора напряжения заключается в том, что он действует как делитель напряжения для создания регулируемого выходного напряжения.
В линейном регуляторе напряжения линейная составляющая (например, резистивная нагрузка) используется для регулирования выходного напряжения. Транзистор остается в активной области или омической области или линейной области своей работы во время регулирования напряжения.
Для поддержания постоянного выходного напряжения можно изменять внутреннее сопротивление. Переменное сопротивление обеспечивается за счет использования транзистора, который управляется контуром обратной связи усилителя.
Линейный стабилизатор напряжения также называют понижающим преобразователем, в котором выходное напряжение всегда меньше входного. Он потребляет часть энергии и преобразует ее в тепло для создания постоянного выходного напряжения.
Линейные регуляторы напряжения обычно состоят из трех контактов: входного контакта, выходного контакта и контакта заземления. Схема выводов регулятора напряжения LM 7805 показана на рисунке ниже.
Типы линейных регуляторов напряжения
В зависимости от подключения нагрузки в основном существует два типа линейных регуляторов напряжения. Это:
- Регулятор напряжения серии
- Шунтирующий регулятор напряжения
9Регулятор напряжения серии 0120
В последовательном регуляторе напряжения переменный элемент или активный проходной элемент, такой как транзистор, подключается последовательно с подключенной нагрузкой. Постоянное выходное напряжение на нагрузке достигается за счет изменения сопротивления последовательного элемента по отношению к нагрузке.
Регулятор напряжения серии является наиболее распространенной формой регулятора напряжения. Он более эффективен, чем шунтирующий регулятор напряжения.
Принципиальная схема типичного последовательного регулятора напряжения показана на рисунке ниже.
В этой схеме выходное напряжение измеряется через делитель напряжения между R_1 и R_2. Это напряжение сравнивается с опорным напряжением V_REF. Результирующий сигнал ошибки будет управлять проводимостью проходного элемента, такого как транзистор. Следовательно, напряжение на транзисторе изменяется, и, следовательно, выходное напряжение на нагрузке поддерживается постоянным.
Регулятор напряжения на стабилитроне представляет собой тип последовательного регулятора напряжения. Это может минимизировать пульсации напряжения питания и улучшить регулирование. КПД этого типа регулятора напряжения низок из-за ненулевого сопротивления Зенера и может быть повышен за счет ограничения тока Зенера.
Принципиальная схема стабилизатора напряжения на стабилитроне показана на рисунке ниже.
Основное преимущество последовательного регулятора напряжения заключается в том, что величина потребляемого тока эффективно используется нагрузкой.
Он не потребляет полный ток, даже если нагрузка не требует никакого тока. В результате последовательный регулятор напряжения значительно более эффективен, чем шунтирующий регулятор напряжения.
Эффективность последовательного регулятора напряжения относительно низкая по сравнению с импульсным регулятором напряжения. Но у него есть преимущества простоты, а также их выходной сигнал без скачков переключения.
Шунтовой регулятор напряжения
В шунтирующем регуляторе напряжения регулирующий элемент или активный проходной элемент, такой как транзистор, подключается параллельно подключенной нагрузке. Далее последовательно с нагрузкой подключается ограничительный резистор напряжения. Чтобы поддерживать постоянное выходное напряжение на нагрузке, уровень тока должен проходить через последовательный резистор.
Принципиальная схема типичного шунтирующего регулятора напряжения показана на рисунке ниже.
В этой схеме проводимость транзистора управляется на основе обратной связи и опорного напряжения.
Схема спроектирована таким образом, что ток через последовательный резистор остается постоянным. При изменении тока через транзистор выходное напряжение на нагрузке остается постоянным.
По сравнению с последовательным регулятором напряжения шунтирующий регулятор напряжения несколько менее эффективен, но имеет более простую реализацию. Шунтовой регулятор напряжения используется в очень маломощных цепях, где потери тока очень малы. Этот тип регулятора напряжения очень распространен в схемах опорного напряжения.
Преимущества
Преимущества линейных регуляторов напряжения:
- Очень просто реализовать и легко использовать
- Дает низкие пульсации выходного напряжения
- Имеет быстрое время отклика на загрузку
- Имеет меньший уровень шума и низкий уровень электромагнитных помех
- Экономичнее
Недостатки
К недостаткам линейных регуляторов напряжения относятся:
- Его эффективность относительно низкая.
- Дает выходное напряжение всегда меньше, чем входное напряжение, т.е. выполняет только операцию понижения.
- Требуется радиатор, так как он рассеивает избыточную мощность в виде тепла и сильно нагревается во время регулирования.
- Требуется большое пространство.
Применение
Линейный регулятор напряжения имеет множество применений. Вот некоторые из них:
- Одним из наиболее распространенных примеров является мобильное зарядное устройство. Адаптер поставляется с сигналом переменного тока. Однако сигнал выходного напряжения представляет собой регулируемый сигнал постоянного тока.
- В каждом источнике питания в мире используется регулятор напряжения для обеспечения желаемого выходного напряжения. Компьютеры, телевизоры, ноутбуки и всевозможные устройства питаются с использованием этой концепции.
- Работа небольших электронных схем зависит от регуляторов. Даже малейшее колебание сигнала напряжения может повредить компоненты схемы, такие как микросхемы.
