принцип работы выключателей с регулятором яркости света, как подключить регулятор освещения

Все большую популярность приобретают выключатели с регулятором яркости освещения. Эти устройства предназначены для регулирования напряжения потребителя в диапазоне ОТ 0 до 100 процентов от номинального значения. Сейчас они все чаще используются вместо классических выключателей для плавного изменения яркости светового потока.

Область применения

Чаще всего данные устройства используются с целью регулирования яркости свечения галогеновых лампочек и классических ламп накаливания. Причем в первом случае есть один нюанс применения выключателя диммер — он должен подключаться к источнику света исключительно через понижающий трансформатор. Это устройство можно приобрести отдельно либо использовать готовое решение.

Также необходимо помнить, что выпускаются специальные выключатели, регулирующие яркость света светодиодных и люминесцентных ламп. Дело в том, что в их конструкции присутствует один важный элемент — электронный пускатель. Благодаря применению регуляторов освещения вместо обычных выключателей, можно плавно менять интенсивность светового потока от минимальных значений до максимальных.

Это не только удобно, но также позволяет отказаться от использования многокнопочных выключателей для управления люстрами с несколькими лампочками. Аналогичным образом обстоят дела и со сложными осветительными устройствами, оснащенными собственными регуляторами — значительно дешевле приобрести диммер и подключить к нему люстру.

Классификация диммеров

Сегодня в продаже можно найти три основных типа моноблочных регулируемых выключателей света:

• Устройства, оснащенные механическим регулятором, изготовленным в форме диска — их конструкция является весьма простой, что положительно отражается и на стоимости. Они могут иметь нажимной либо поворотный механизм включения.
• Диммеры с кнопочной регулировкой — имеют более сложную конструкцию, но при этом расширяется функционал, например, управление может осуществляться посредством пульта ДУ.
• Сенсорные устройства — наиболее дорогие диммеры с максимально широкими функциональными возможностями.

В продаже можно найти не только моноблочные выключатели с регулятором яркости, но и устройства, имеющие модульную конструкцию. Управление такими светорегуляторами осуществляется с помощью клавишного выключателя либо выносной кнопки. Они практически не используются в жилых помещениях

. Выбирая диммер, необходимо обратить внимание на мощность устройства. Этот показатель должен превышать суммарную мощность всех потребителей, подключенных к выключателю.

Несколько слов следует сказать о дополнительном функционале диммеров:

• Возможность создания эффекта присутствия.
• Несколько режимов затемнения, в том числе и мигание света.
• Автоматическое включение и отключение.
• Дистанционное или голосовое управление.

Особенности конструкции

Это достаточно сложное устройство, если сравнивать с классическими выключателями. Основным элементом конструкции является электрическая схема, задача которой заключается в снижении напряжения до необходимого показателя для питания диммера. Чтобы обеспечить надежную и бесперебойную работу данной схемы, производители используют несколько типов защиты, например, от перепадов напряжения в сети и перегрева.

Основной элемент схемы — двунаправленный триодный тиристор. Это электронный переключатель, управляющий коротким импульсом. Для подачи сигнала на открытие-закрытие тиристора используется конденсатор с определенной емкостью. Во время прохождения первой волны напряжения питания он накапливает заряд, после чего отдает его тиристору.

Принцип работы

Все современные регуляторы света не являются потребителями электрической энергии — в этом заключается их основное отличие от первых моделей. Более ранние аналоги работали в соответствии со схемой емкостного либо активного делителя напряжения. По сути, они представляли собой автотрансформаторы или реостаты, подключенные последовательно с основным потребителем энергии.

В каждой из рассмотренных ситуаций, производство и использование

регуляторов света было весьма затратным. Например, если применялся реостат, то это увеличивало массу всего устройства, а также приводило к сильному нагреву. В результате производителям приходилось искать способы эффективного теплоотвода, а это сказывалось на стоимости диммера. Автотрансформатор, хотя и не является активным потребителем энергии, обладает большими габаритами.

В современных регуляторах мощности светового потока используется специальная электронная схема, позволяющая подать питание на осветительное устройство, «срезая» заднюю и переднюю части полуволны напряжения. Этот принцип работы диммеров получил название «регулирование фазы с отсеканием заднего и переднего фронтов». В соответствии с режимом работы, определяемого временем срабатывания (этот показатель составляет 0−9 мс), удается добиться плавной регулировки потребляемой мощности.

Преимущества и недостатки регуляторов света

Среди положительных свойств всех устройств этого типа стоит отметить:

• Плавное изменение яркости света.
• Напряжение на потребителе уменьшается без рассеивания мощности, что приводит к экономии электрической энергии.
• Благодаря работе при сниженном напряжении увеличивается срок эксплуатации лампочек.
• Диммеры в определенной степени способны защитить потребитель электроэнергии от перепадов напряжения в сети.
• Устраняется резкое повышение показателя силы тока при включении лампочки.

Однако у светорегуляторов есть и несколько недостатков:

• Более высокая стоимость в сравнении с классическими выключателями.
• Кривая питающего напряжения несколько искажается, но это не сильно влияет на результат работы ламп накаливания.
• В случае замены диммером многокнопочных выключателей могут возникнуть сложности с приобретением соответствующего устройства. Это связано со стоимостью двойных моделей светорегуляторов или необходимостью оборудования новых точек для монтажа устройств.

Если речь идет о подключении одинарного светорегулятора, то проблем возникнуть не должно. Во время монтажа такого устройства нет необходимости вносить изменения в схему электропроводки квартиры. Если человек хотя бы раз менял выключатель, то сможет легко подключить и регулятор света, ведь маркировка всех выводов не отличается.

Ничего не найдено для Apple Touch Icon 120X120 Precomposed Png

Без рубрики

Программы для электриков – это системы автоматизированного проектирования в области электроники и электротехники, используемые

Без рубрики

Сделать современный объект еще более энергетически эффективным не сложно, если воспользоваться для этого услугами

Электрооборудование и безопасность

Когда выходят из строя электроприборы или не работает розетка, необходимо проверить наличие разрывов в

Без рубрики

Знания, как определить «фазу», необходимы для подключения приемников электрического тока. Существуют несколько методов проверки,

Без рубрики

Современное авто отличается высоким уровнем комфорта и безопасности, чему во многом способствуют инновационные технологии,

Без рубрики

Винтовым блоком называют один из самых дорогостоящих элементов, входящих в состав компрессора винтового типа.

Выключатель с регулятором яркости света, как подключить

Раньше регулирование освещенности помещений проводилось реостатом. Существенным недостатком у этих приборов было большое потребление электроэнергии, независимо от яркости. При минимальной мощности лампы электричество расходовалось в том же количестве, что и при максимальной, поскольку большая часть нагревала реостат.

Регулирование освещения в комнате

Преимущества и недостатки

Сейчас регулятор электрической нагрузки (диммер) можно купить в магазине электротоваров. Он применяется в основном для изменения яркости ламп разных типов и имеет следующие преимущества:

• изменение интенсивности свечения ламп;
• задание автоматического изменения яркости Автоматический диммер свечения с помощью таймера;
• дистанционное управление;
• используется как выключатель и для задания режимов свечения ламп: плавное изменение, создание световых картин, мигание;
• увеличение долговечности ламп за счет плавного пуска;
• экономия потребляемой электроэнергии.

Регуляторы имеют недостатки:

• посторонние помехи мешают работе устройств, у которых отсутствуют фильтры;
• генерация помех для других приборов, принимающих радиосигналы;
• не все устройства экономят электроэнергию;
• выход из строя при малых нагрузках.

Типы диммеров

Разновидности диммеров

Простейшее устройство с регулировкой имеет выключатель и поворачиваемую ручку. От положения потенциометра зависит яркость регулятора. Диммер подходит для управления лампами накаливания и галогенными. По мощности он подбирается не менее чем на 15% выше подключаемой максимальной нагрузки. У него должна быть встроенная защита от короткого замыкания. Самый простой вариант – это плавкий предохранитель.

Диммер бывает следующих типов:

1. Накладной. Чаще всего содержит вспомогательный реостат и используется для светодиодных лент.
2. Проходной – для больших площадей помещений.
3. Двух- и многоканальные – выбираются по количеству ламп и режимов контроля.

Где не надо устанавливать диммеры?

1. В местах общего пользования, где частое применение не позволит выполнять их основные функции. Везде можно устанавливать встроенные в выключатели приборы плавного включения ламп, позволяющие увеличить срок их службы.
2. В местах, где нет определенности с установкой светильников.

Способы регулирования

1. Механический – поворот ручки. Сначала диммер включается до щелчка, а затем делается установка яркости. Поворотно-нажимное устройство удобнее, поскольку можно применять выключатель с постоянной настройкой регулятора.
2. Электронный: кнопочный, клавишный. Можно использовать как выключатель и регулятор.
3. Сенсорный – на панели управления реализуется множество разных функций.
4. Дистанционный – управление по радиосигналу или с помощью ИК-пульта.

Типы ламп для диммеров

• Лампы накаливания и галогенные на 220В. Для изменения силы света могут применяться любые диммеры, поскольку нагрузка только активная (не обладает индуктивностью и емкостью). Недостатком является смещение спектра в сторону красного цвета при снижении напряжения. Ограничение по мощности у светорегуляторов существует в пределах 60-600 Вт.
• Низковольтные галогенные лампы. Для них применим понижающий обмоточный трансформатор, к которому требуется регулятор, способный работать с индуктивной нагрузкой. На нем присутствует маркировка RL. При использовании электронного трансформатора устанавливаются емкостные нагрузки.

Для галогенных ламп необходимо плавное изменение напряжения, что увеличивает срок их службы. Последние модели определяют тип нагрузки и подстраиваются под него, изменяя алгоритм управления. Можно одновременно регулировать разные группы ламп: накаливания и галогенные.

• Люминесцентные лампы. Если они запускаются через выключатель, стартер тлеющего разряда и электромагнитный дроссель, обычный диммер и реостат к ним не подходят. Здесь нужна электронная пускорегулирующая аппаратура (ЭПРА).
• Светодиодные лампы. Для них регулирование напряжения приводит к изменению спектра. Поэтому светодиоды регулируются изменением длительности подаваемых импульсов. Мерцание при этом не замечается, так как частота их следования достигает 300 кГц.

Подключение регуляторов к нагрузке

Подключение к нагрузке производится последовательно (рис. а). Регулятор работает также, как выключатель, но последний целесообразно устанавливать отдельно, поскольку при выходе из строя от частых переключений придется менять дорогостоящий диммер на новый.

Схемы подключения диммеров

Главным требованием является соблюдение полярности. Фаза всегда подключается к входной клемме диммера, обозначенной буквой L, а с выходной –провод идет на лампу. Обнаружить фазу можно индикатором напряжения.

В разрыв провода фазы часто устанавливают выключатель (рис. б). Он располагается ближе к двери, а диммер – около кровати, чтобы было удобно управлять.

Можно установить еще один регулятор и подключить их между собой параллельно (рис. в). Для этого в распределительную коробку следует провести по 3 провода от каждого устройства. Подобную коммутацию, похожую на проходные выключатели, делают в длинных коридорах.

Применение диммеров отличается по количеству нагрузок. Одинарный метод заключается в подключении одного прибора или объединенных в общую группу. Следующий способ управления основан на акцентных подсветках для выделения отдельных зон.

Регулируемая подсветка помещения

Подключение диммера

Регулятор крепится в монтажной коробке как обычный выключатель. Сначала его подключают при отсутствии напряжения в подводящих проводах, а затем устанавливают в коробку. Затем надеваются рамка и ручка регулирования яркости.

Схемы

Основная схема регулирования интенсивности света ламп у большинства обычных приборов одинакова. Различие заключается только в дополнительных деталях для обеспечения более плавного управления и создания устойчивости на нижних пределах.

Для подачи напряжения на лампу следует открыть симистор (рис. а). Для этого между электродами надо создать напряжение.

Схемы с симисторной регулировкой для ламп накаливания: а – простейшая; б – усовершенствованная

В начале положительной полуволны заряжается конденсатор C через переменный резистор R. При достижении определенного значения симистор открывается. При этом загорается лампа. Затем симистор закрывается и аналогичная ситуация происходит на отрицательной полуволне, поскольку полупроводники пропускают ток в обоих направлениях.

Таким образом, на лампочку поступают «обрубки» полуволн с частотой 100Гц, чего не было, когда применялся реостат. Со снижением яркости все в большей степени проявляется мерцание света. Чтобы этого не было, в схему добавляются детали, как изображено на рис. б. Симисторы устанавливаются по действующей нагрузке, а допустимое напряжение составляет 400В.

Подбирая величины резисторов и конденсаторов, можно менять начальный и конечный моменты зажигания и стабильность свечения лампы.

Для светодиодных ламп

Несмотря на экономичность светодиодных ламп, гирлянд и лент, вопросы энергосбережения также к ним относятся. Часто возникает потребность снижения яркости свечения. Светодиодные лампы с обычными диммерами не работают и в процессе регулирования быстро выходят из строя. Для этого применяются специальные регуляторы двух разновидностей: изменение напряжения питания, управление методом широтно-импульсной модуляции – ШИМ (интервалов включения нагрузки).

Устройства с регулировкой освещенности путем изменения напряжения дорогие и громоздкие (реостат или потенциометр). При этом они плохо подходят к низковольтным лампам и включаются только при 9В и 18В.

Современный регулятор является сложным устройством, обеспечивающим плавный запуск ламп, управление яркостью и задание режимов переключения света по таймеру.

Светодиодная лампа отличается от обычных лент и сборок, подключить которые можно только с помощью дополнительных устройств. Ее основные особенности следующие:

1. Наличие стандартных цоколей типов E, G, MR для подключения.
2. Возможность работы с сетью без дополнительных приспособлений. Если лампа питается напряжением 12В, в ее характеристиках вспомогательные устройства оговариваются.
3. Создаваемый световой поток не должен существенно отличаться от стандартных значений.

Для обеспечения необходимого режима работы внутри лампы встраивается драйвер, выполняющий полезные функции. Если он предусматривает диммирование, в паспорте и на упаковке об этом сказано. Яркость таких ламп при этом может регулироваться с помощью обычных регуляторов.

Если диммирование не предусмотрено, следует приобретать специальные устройства управления с ШИМ-регулировкой. Они различаются типами установки:

• модульные (в распределительных щитках) с управлением от выносных регуляторов, дистанционных пультов или по специальным шинам;
• расположенные в монтажной коробке, как под выключатель, с поворотным или кнопочным управлением;
• выносные блоки, монтируемые в потолочных конструкциях (для точечных светильников и светодиодных лент).

Регуляторы на основе ШИМ работают на дорогостоящих микроконтроллерах, не подлежащих ремонту. Проще изготовить самодельное устройство на базе простой микросхемы. Диммер, изготовленный на основе таймера NE555, устойчиво работает при напряжении 3-18 В с выходным током до 0,2 А.

Схема диммера для светодиодных ламп

Периодичность колебаний обеспечивается генератором, состоящим из резистора и конденсатора. Величиной переменного резистора можно задавать интервал включения и отключения нагрузки на выходе 3 микросхемы. Полевой транзистор здесь служит усилителем мощности, поскольку микросхема не справится с нагрузкой от светодиодных ламп. Если ток через них превышает 1А, для транзистора необходим радиатор охлаждения.

Диммер можно подключить к RGB лентам для синтеза света. Только здесь потребуется 3 устройства: по одному на каждый цветовой канал, а затем на все вместе устанавливается один общий выключатель.

Для люминесцентных ламп

Регулирование яркости ламп может производиться с помощью ЭПРА, выполняющих главную функцию их запуска. Простая схема приведена на рис. ниже.

Управление люминесцентной лампой с помощью ЭПРА

Напряжение на лампу подается с генератора частоты 20-50 кГц. Контур, образованный емкостью и дросселем, входит в резонанс и зажигает лампу. Чтобы изменить силу тока и тем самым интенсивность света, надо изменить частоту. Диммирование производится только после выхода лампы на полную мощность.

Регулируемый ЭПРА создается на базе контроллера IRS2530D с 8 выводами. Устройство является полумостовым драйвером на 600 В с функциями запуска, диммирования и защиты от выхода из строя. Интегральная схема позволяет реализовать все необходимые способы регулирования через 8 выводов и применяется во многих способах изменения яркости ламп.

Блок-схема электронного управления люминесцентными лампами

Выбор. Видео

Про правильный выбор диммеров лучше заранее узнать из видео.

При покупке диммера следует внимательно изучить его технические характеристики и определить, для каких типов ламп он предназначен. Правильный выбор устройства позволяет легко подключить его своими руками без помощи специалистов.

Оцените статью:

Регулируемый выключатель света «диммер»: устройство, подключение

Наука не стоит на месте, а вместе с ней развивается и техника. Одним из последних практически полезных изобретений являются регулируемые выключатели света, так называемые диммеры. Диммер – это такое устройство, с помощью которого яркость источника света можно регулировать, уменьшать днем и увеличивать в темное время суток. С изменением яркости света меняется и количество потребляемой им энергии. Это устройство можно подключить к любому выключателю света, сделав его регулируемым. Чтобы понять, как подключить вместо выключателя диммер, нужно осмыслить несложный последовательный алгоритм действий.

Зачем нужны светорегуляторы?

Благодаря регулировке интенсивности света, электроэнергия расходуется более экономично. Диммеры позволяют включать световой прибор на самой маленькой возможной яркости, что дает возможность не только сберечь электричество, но и отдохнуть вашим глазам от яркого света. Это устройство заставляет лампы служить дольше, так как снижается количество подающегося на нее напряжения, которое при включении нарастает плавно, а не скачет до 220В. Регуляторы яркости защищают от перегрева, перегрузок и коротких замыканий, так как они обладают функцией блокировки тока при избыточной нагрузке и могут в таком случае размыкать электрическую цепь.

Виды регуляторов яркости света

Регулятор	Особенности
Реостатный (поворотный)	Используются для настройки мощности активной нагрузки: ламп накаливания, галогенных ламп и т.д. Яркость регулируется посредством изменения положения ручки регулятора.
Сенсорный	Предназначен для световых приборов с небольшой нагрузкой. Включается и выключается прикосновением. Яркость регулируется задерживанием руки на панели сенсора.

Установить регулятор света может каждый сам, так как ничего сложного здесь нет. Главное, соблюдать порядок действий и не пренебрегать техникой безопасности. Для того чтобы уберечь себя от огромных счетов коммунальных служб, нужно всего лишь сбавлять ненужную яркость света, когда она совсем не к месту. Диммеры являются одним из самых практически полезных устройств современного быта.

Схемы подключения регулятора света

Схема подключения регулирующего устройства проста. Диммер должен включаться в разрыв цепи питания нагрузки для регулировки напряжения, которое подается на лампы. Таких схем несколько.

1. Регулировка с одного места. Типичная схема подключения. Подходит для подключения сенсорного или реостатного светорегулятора.
2. Регулировка с двух мест. Подойдет для спальни. Одно устройство устанавливается у кровати, второе подключается у входа. С таким способом установки будет удобно менять яркость, не вставая с кровати.
3. Регулировка с одного места, управление с двух. Самая оптимальная и универсальная схема, подойдет для любой ситуации. Выключатель устанавливается на входе, а точки управления в двух разных участках помещения.
4. Регулировка с одного места, управление с трех. Схема хороша для больших или длинных помещений, где удобнее свет выключать последовательно, в нескольких местах. Здесь применяются проходные регуляторы света. Принцип действия проходных регуляторов в том, что они позволяют на входе в помещение включить свет, а на противоположной стороне или другом участке комнаты выключить его.

Подключение диммера к выключателю

Чтобы понять, как заменить одно-двухклавишный выключатель на диммер, нужно знать толк в установке обычных выключателей. Первым делом нужно отключить электричество на этой линии и убедиться, что ток не поступает на клеммы выключателя. При замене важно соблюдать технику безопасности.

Снимаем существующий выключатель

• Сначала снимите крышку выключателя, так как она закрывает крепежные элементы. Аккуратно освободите выключатель от двухклавишной или одноклавишной крышки, учитывая специфику крепления.
• Отверткой нужно  ослабить винты крепления выключателя.
• Теперь постарайтесь вынуть конструкцию из стены, не повреждая изоляцию проводов. Места с поврежденной изоляцией восстановите с помощью изоляционной ленты.
• Затем нужно отсоединить кабель от клемм.

Устанавливаем регулятор яркости света.

• Освободите диммер от пленки и упаковки и соедините проводку с клеммами устройства.
• Проверьте соединение на прочность, слегка поддернув провода. Выступающий за клемму кабель не должен быть оголен более чем на 3 мм. Если это условие не выполняется, то обрежьте ненужный остаток оголенного кабеля или изолируйте его.
• Теперь попробуйте вставить диммер на место выключателя, не повреждая изоляцию. Прижмите его к стене и закрутите винты, на которых он будет крепиться. Все комплектующие элементы прикрепите к светорегулятору.
• Подайте напряжение и проверьте работу прибора, попробуйте регулировать свет.
• Если вы все сделали правильно, то сможете регулировать свет в любое время суток и устанавливать необходимый уровень освещенности.

Подключение выключателя с регулятором яркости

Диммер можно установить на любой выключатель. Но есть и выключатели со встроенным диммером, готовые конструкции. Они устанавливаются аналогично обычным выключателям.

• В специально подготовленное отверстие в стене вставьте выключатель без верхней крышки, предварительно подсоединив его к проводке, и затяните болты.
• Затем наденьте на выключатель пластиковую панель, зафиксируйте ее и приделайте таким же способом регулятор или регулирующий винт к той части выключателя, на которой он должен крепиться.

Выключатель света с регулятором яркости: критерии выбора диммера

Со временем бытовые технические приборы претерпевают изменения, становясь безопасней и комфортнее в пользовании. Сравнительно недавно в широкий обиход вошли диммеры – приборы, меняющие мощность ламп.

Особым удобством в применении обладает выключатель света с регулятором яркости – приспособление, практически не отличающееся внешне от обычного устройства.

Давайте вместе разберемся в конструктивных особенностях устройств с регулятором, их достоинствах и недостатках, а также вариантах подключения.

Содержание статьи:

Конструкция выключателя со светорегулятором

Диммер – специальное устройство, назначением которого является постепенное регулирование уровня искусственного освещения. С помощью можно преобразить комнату, создав в ней полумрак или залив световым потоком.

Первый прибор, имеющий механический принцип действия, был запатентован в 1890-х годах в Соединенных Штатах. Он использовался для постепенного затемнения театрального зала.

Типовыми функциями подобных приспособлений, позволяющих менять напряжение приборов от 0 до 220 вольт, является включение и отключение светильников, а также изменение степени подачи света

Набор опций современных устройств значительно шире. Их можно запрограммировать на автоматическое выключение, установив время по таймеру, либо задать имитацию эффекта присутствия. Это предполагает включение/выключение, а также изменение яркости света в течение определенного времени, например, суток согласно заданному режиму.

Распространение получили также варианты приборов, допускающие дистанционное или голосовое управление. Все эти светорегуляторы отлично вписываются в систему «умный дом» и играют в ней важную роль.

Модели светорегулирующих выключателей

На профильном рынке представлен широкий ассортимент моделей, которые можно классифицировать на основе различных критериев:

• принципа работы;
• конструктивных особенностей;
• регулировочного оборудования;
• совместимости с лампами разных типов.

Рассмотрим перечисленные классификации подробнее.

Термостатные и симисторные диммеры

По принципу работы все оборудование можно поделить на две принципиально отличающиеся большие группы.

Светорегуляторы на основе реостата

Первоначально диммеры изготовлялись с помощью набора резисторов. Меняя сопротивление при помощи рычага, можно было регулировать освещение. При возрастании этого показателя сила тока падала, и свет в лампе становился слабее. И наоборот, уменьшая сопротивление, можно было усилить световой поток.

Подобные приспособления имеют достаточное простое устройство, однако у различных изготовителей диммеры различаются из-за качества сборки и используемых комплектующих. Такая вариативность оказывает влияние на устойчивость работы (особенно при низком напряжении) и плавность хода.

Устройство светорегулятора реостатного типа. Минусом подобных приборов является их недостаточная экономичность, особенно при использовании с лампами накаливания

Реостатные диммеры преобразуют световую энергию в тепловую, поэтому их использование практически не сокращает расходы электричества.

Диммеры на основе симисторов

Более современным вариантом являются устройства, сделанные на основе симистора (триака) – полупроводникового прибора.

Принцип работы подобных приспособлений заключается в следующем. Чтобы включить лампу, необходимо, чтобы через симистор прошел ток, то есть нужно создать определенное напряжение между электродами. Достигают этого, подзаряжая конденсатор от потенциометра R, при этом последний будет менять фазовый угол.

На данной схеме представлена упрощенная схема диммера, который может использоваться для управления светом у разнообразных осветительных приборов

Как только показатель напряжения на конденсаторе достигнет определенной величины, симистор откроется, благодаря чему через него сможет пройти электроток. Сопротивление прибора при этом падает, из-за чего лампочка будет гореть сильнее. Подобный процесс наблюдается как с положительными, так и с отрицательными полуволнами. Это объясняется симметричностью диака и триака, для которых не имеет значения, в какую сторону течет поток электронов.

Напряжение на активной нагрузке является чередованием положительных и отрицательных полуволн, которые следуют попеременно с частотой 100 Гц. Из-за чрезвычайно коротких участков на низком напряжении может наблюдаться мерцание, которого лишены реостатные диммеры, а также светорегуляторы, снабженные преобразователями частот.

Особенности конструкции светорегуляторов

По конструктивным особенностям можно выделить несколько разновидностей приборов, самыми распространенным из которых являются модульные, моноблочные и коробочные.

Модульные регуляторы света

Диммерами этого типа обычно оснащаются распределительные электрощиты. Подобные приспособления отлично сочетаются с лампами накаливания и , снабженными понижающими трансформаторами.

Внешний вид и схема работы диммера модульного типа. Чаще всего этот вид светорегуляторов используются в местах общественного пользования: для освещения холлов, лестничных площадок, аналогичных помещений.

Такие приборы управляются при помощи клавиши либо кнопки. Быстро нажимая на них, пользователь включает или выключает лампу, а задержав палец на пять и более секунд. получает возможность воспользоваться режимом регулирования светового потока.

Диммеры для установки в монтажную коробку

Подобные светорегуляторы монтируются в коробки, которые используют для выключателей и розеток. Приборы можно совмещать с накаливающими лампами и галогенными устройствами, вне зависимости, оснащены ли они электронными либо понижающими трансформаторами, дающими емкостную или индуктивную нагрузку.

На рисунке представлена схема светорегулирующего устройства, установка которого осуществляется в монтажной коробке

Для управления диммерами этого типа достаточно кнопки, которая монтируется поверх установленного прибора. Установка устройства ведется аналогично традиционному выключателю при строгом соблюдении полярности.

Более подробно о том как выбрать диммер для ламп накаливания можно прочесть в .

Моноблочные устройства и их виды

Подобные приборы представляют собой целостный блок, устанавливаемый в монтажную коробку аналогично традиционному выключателю. Для монтажа такого устройства нужно сначала позаботиться об установочном гнезде, величина которого зависит от параметров светорегулятора (размерный ряд начинается от 26 мм).

Производители выпускают большой ассортимент моноблочных моделей, которые различаются размерами, цветовой гаммой, дизайном. Это позволяет подобрать приспособление под любой самый изысканный интерьер

Диммеры этого типа особо рекомендуют для установки в тонких перегородках, где из-за недостаточной толщины стен сложно разместить обычные приспособления. Отличие моноблоков от предыдущей категории приборов заключается в двухпроводном подключении, из-за чего он включается в разрыв фазной цепи нагрузки.

В свою очередь, рассматривая способ регулирования моноблочных приспособлений, можно также выделить несколько разновидностей:

• нажимно-поворотные;
• клавишные;
• поворотные;
• сенсорные;
• дистанционные.

Эти варианты представлены ниже.

Галерея изображений

Фото из

Поворотный регулятор света

Клавишный регулятор света

Сенсорный регулятор света

Дистанционный регулятор света

Включение нажимно-поворотных приборов осуществляется путем нажатия на ручку клавиши, тогда как ее вращение позволяет отрегулировать уровень света.

Совместимость диммеров и ламп

При выборе светорегуляторов необходимо обращать внимание на типы осветительных приборов, для которых они предназначены.

Для накаливающих, а также галогенных ламп, рассчитанных на стандартное напряжение, подойдут практически любые приборы. Важно лишь помнить, что при уменьшении напряжения будет меняться цвет светового потока. При малом напряжении он имеет красноватый оттенок, который не просто неприятен, но и вреден для глаз.

Для регулирования галогенных устройств низкого напряжения (12-24 В) подойдут приспособления, совместимые с понижающими трансформаторами (RL). Если же предполагается электронный трансформатор, рекомендуется отдать предпочтение модели диммера, имеющей маркировку С.

Регулирующие устройства для низковольтных источников света, как правило, оснащены механизмами, осуществляющими плавное включение/отключение. Важно иметь в виду, что подобные устройства особо чувствительны к перепадам сетевого напряжения, которые могут привести к существенному сроку сокращения эксплуатационного периода.

Сочетающиеся с различными видами ламп приборы позволяют облагородить помещение, одновременно делая его более комфортным. Отличающиеся привлекательным дизайном выключатели также являются отличным дополнением к интерьеру

Светорегуляторы для высоковольтных электроцепей чаще всего применяются для регулирования уровня яркости театральных залов. Поскольку в этом случае происходит значительное потребление энергии, важно убедиться, что выбранная модель диммеров рассчитана на значительные нагрузки.

В конструкции выключателей с регуляторами, предназначенными для люминисцентных источников освещения, предусмотрено специальное пусковое приспособление для преобразования подающей частоты в диапазоне 20-59 кГц. Это позволяет менять значения силы тока, проходящего по цепи, что позволяет влиять на уровень яркости ламп.

В основу функционирования диммеров, используемых для светодиодных светильников, положен метод широтно-импульсивной модуляции. Регулировка степени мощности светового потока производится путем изменения длительности импульсов тока, которые подаются на светодиоды с оптимально выверенной амплитудой. Благодаря высокой частоте подаваемых импульсов, достигающей 0,3 МГц, исключается мерцание ламп, вредно влияющее на зрение.

Узнать об особенностях диммеров и их совместимости с различными осветительными приборами позволяют маркировочные обозначения, которые наносятся на подобные приборы:

• Латинская буква R, нанесенная на светорегулятор, свидетельствует о том, что его можно применять для регулировки света в лампах накаливания, имеющих «Омную» или «Резистивную» нагрузку.
• Обозначение буквой L допускает работу с трансформаторами, понижающими напряжение и индуктивную нагрузку.
• Латинская буква С свидетельствует о том, что прибор можно совмещать с электронными трансформаторами («Емкостная» нагрузка).

Особый значок, свидетельствующий о допущении регулировки освещения, ставится также на люминисцентных и энергосберегающих лампах.

Преимущества и недостатки диммеров

К числу преимуществ выключателей различного типа с регуляторами можно отнести плавный запуск системы освещения, что позволяет существенно увеличить срок службы осветительных приборов (период эксплуатации у ламп накаливания в этом случае увеличивается до 40%).

Диммеры можно использовать не только для управления светом, но и для регулирования напряжения других приборов (чайников, утюгов, нагревателей). При этом важно соблюдать соответствие между мощностью приспособления и оказываемой на него нагрузкой

Подобные приборы создают безграничные возможности для оформления интерьера. С их помощью легко осуществить точечную подсветку выбранной зоны, создать интересные световые картины. Ценным качеством диммеров является также способность управлять источниками света дистанционно или при помощи звуков.

Однако такие приборы также имеют свои недостатки. Светорегуляторы можно применять лишь для управления источников света, мощность которых соответствует аналогичному показателю устройства. Из-за особенностей напряжения на выходе понижающие трансформаторы могут работать некорректно.

Устройства могут создавать электромагнитные помехи, что будет препятствовать работе радио и других приборов. Определенные типы ламп (особенно оснащенные дополнительными устройствами – ЭПРА, драйвером) в принципе не могут совмещаться с диммерами. КПД светорегуляторов при работе с лампами накаливания достаточно низок. Понижение яркости ламп мало влияет на расход электроэнергии, которая вместо света переходит в тепло.

Три основных схемы подключения

Светорегуляторы встраиваются в разрыв цепи питания, что позволяет этим приборам регулировать напряжение, подаваемое на осветительные устройства. При этом возможно несколько схем монтажа.

Типичным вариантом, который особо рекомендуется для подключения реостатных и сенсорных приспособлений, является прибор, управляемый с одного места.

В спальнях часто используется регулировка с двух мест. В этом случае один прибор монтируется у кровати, другой подключается у входа, что позволяет менять яркость освещения, лежа в постели.

На представленном рисунке можно увидеть два варианта подключения диммера: обычный и многокнопочный, позволяющий управлять устройством сразу с нескольких мест

Универсальная схема предполагает регулирование с одного места, а управление – с двух. При подобном варианте на входе устанавливается выключатель, тогда как приборы управления располагаются в двух различных зонах помещения.

В просторных помещениях (особенно вытянутой формы) рекомендуется применять схему, при которой регулировка также производится с одного места, а управление – с трех. В этом случае целесообразно использовать проходные регуляторы света, которые позволяют включать лампу в определенной зоне помещения, одновременно выключая осветительные приборы на других участках.

Рассмотрим ряд наиболее популярных вариантов подключения диммеров: напрямую к выключателю, встроенного типа и с выносной кнопкой.

Светорегулятор подключается к выключателю

Для выполнения монтажа требуется отключить электрический ток. Убедившись, что он не попадает на клеммы прибора, нужно снять выключатель. Прежде всего убирается крышка прибора (одно- или двухклавишная панель), закрывающая соединительные элементы.

Затем отверткой ослабляются винты крепления, после чего конструкция аккуратно достается из стены. При этом необходимо следить за целостностью изоляционного покрытия проводов. Если оно будет случайно нарушено, нужно тут же замотать повреждения лентой для изоляции. Завершающим этапом является отсоединение проводов от клемм.

После этого можно заняться установкой светорегулятора. К клеммам устройства подсоединяются провода, затем крепеж проверяется на прочность. Следует учесть, что участок провода, выступающего за клемму, должен быть оголен не более, чем на 0,3 см. Лишний конец можно отрезать либо заизолировать.

Не повреждая изоляцию проводов, следует разместить диммер на место, где находился выключатель. Прибор прижимается к стене и фиксируется винтами. Все остальные части конструкции также подсоединяются к светорегулятору.

Галерея изображений

Фото из

Подсоединенный к лампочке и отрегулированный на минимальную мощность диммер позволит значительно повысить срок службы изделия, уменьшив потребление энергии

Для подключения прибора прежде всего нужно снять верхнюю часть и открутить гайку, что позволит снять верхнюю панель

Получаем доступ к диммеру, имеющему две контактных группы, которые нужно подсоединить к фазовым проводам

Для подсоединения необходимо прежде всего отключить подачу электротока, а также разобраться с проводкой, определив ноль и фазу

Провода проходят через защиту, после чего нулевой кабель напрямую подсоединяется к лампочке, тогда как фазовый провод подводится к светорегулятору

Фаза подключается в любую из клемм диммера, тогда как от второй проводка идет к лампочке

Проверяем собранную схему. Возобновляем подачу электроэнергии, после чего включаем регулятор света и изменяем его яркость от минимальной до максимальной

Прикрываем устройство верхней панелью, туго завертываем гайку, после чего устанавливаем верхний регулятор

Диммер, подключенный к лампочке

Подготовка диммера к установке

Провода, отходящие от диммера

Провода от электрощитка

Провод, подключенный к лампочке

Провод, подключенный к светорегулятору

Проверка выполненных работ

Сборка светорегулирующего устройства

После завершения работ нужно включить подачу электрического тока и попробовать процесс регулировки света, чтобы проверить корректность функционирования прибора.

Подключение выключателя со встроенным диммером

В продаже часто можно встретить выключатели, конструкция которых предполагает встроенный элемент, регулирующий яркость света. Их установка не отличается от монтажа обычного прибора.

В специально проделанное в стене отверстие вставляется выключатель, с которого предварительно снимается верхняя крышка. Конструкция подсоединяется к проводке и фиксируется болтами. Как и в предыдущем случае, необходимо проконтролировать качество работы: после включения электричества прибор должен позволять диммировать освещение.

Подключение устройства с выносной кнопкой

Для спальни очень удобно подключить светорегулятор одновременно с простым выключателем, при этом диммер устанавливается вблизи кровати, чтобы регулировать уровень освещения непосредственно со спального места.

В комплект подобного устройства входят дополнительные регулирующие кнопки, устанавливать которые можно на расстоянии до 50 метров от регулятора.

Несмотря на разнообразные схемы подключения светорегуляторов, всегда нужно соблюдать основное правило – установка проводится последовательно от источника электричества и кабеля фазы

Для монтажа устройства фазный провод подводится к клемме регулятора №1 и первым клеммам выносных кнопок. Со вторых клемм выносных кнопок провод перекидывается на клемму B регулятора. Нагрузка же подсоединяется к клемме №2 диммера и нулевому проводу N.

Рекомендуем также ознакомиться с пошаговой инструкцией по подключению диммера. Подробнее – переходите по .

Ведущие производители светорегуляторов

Выключатели, имеющие функцию регулирования света, входят в каталоги многих компаний, специализирующихся на производстве электрооборудования. Назовем лишь несколько из них.

Schneider Electric (Франция). Энергомашиностроительная компания, основанная еще в 1836 году. Фирменные светорегуляторы (Unica, Merten) отличаются как неплохим качеством сборки, так и эффектным дизайном (обтекаемая форма, широкая цветовая гамма), благодаря чему они служат украшением интерьера.

Teco. Чешская фирма Teco начала деятельность в 1919 году, наладив производство оборудования для телеграфов и телефонии. В настоящее время это ведущий мировой производитель датчиков, сенсорных кнопок и подобных устройств. Большое место в каталоге отводится светорегуляторам, которые подкупают сочетанием отличных рабочих характеристик и доступной стоимости.

Jung. Семейная немецкая компания с более чем вековой историей предлагает широкий ассортимент электротоваров и специализированного оборудования, включая светорегуляторы. Для всей продукции предприятия характерны высокие технические параметры, функциональность, отличное качество сборки и применяемых комплектующих, а также выверенный дизайн.

Legrand. Французская компания, созданная в 1886 году, в настоящее время является лидером производства электротехнического оборудования. Продукция компании используется для бытовых и промышленных целей, ею оснащаются также административные здания.

Фирма уделяет большое внимание развитию инновационных технологий, проводя собственные научные исследования. На предприятии изготовляются высокотехнологичные модели диммеров, которые отлично вписываются в системы .

Gira (Германия). Образованная в 1905 году немецкая фирма в настоящее время имеет представительства в 37 государствах мира, включая Россию. Для компании характерно быстрое реагирование на запросы потребителей.

Достичь этого помогает неустанный мониторинг профильного рынка, а также имеющиеся производственная и научная база. Диммеры, выпускаемые компанией, характеризуются универсальным классическим дизайном и безупречным качеством, что гарантирует долголетнее использование.

Помимо этого, на рынке представлены и качественные модели других марок, например, немецкого концерна Simens или польской фирмы Godiva.

Выводы и полезное видео по теме

В видеоролике можно услышать мнение специалиста о наиболее популярных моделях выключателей с различными видами диммеров, а также советы по подключению:

Как установить клавишный диммер своими руками:

О взаимодействии диммеров и ламп:

Светорегулятор, с помощью которого можно изменять уровень яркости освещения, – комфортный прибор, позволяющий создать в комнате уютную обстановку и снизить расход электроэнергии. Представленный ассортимент подобных изделий достаточно широк. Чтобы не ошибиться в выборе, нужно принять во внимание мощность ламп, с которыми он будет совмещен, конструктивные особенности прибора, его планируемое размещение, а также внешний вид устройства.

У вас есть интересные сведения по теме статьи которыми вы можете поделиться с нашими читателями? Пожалуйста, оставляйте свои комментарии, делитесь опытом, задавайте вопросы в расположенном ниже блоке.

Выключатель с регулятором яркости света (диммер): виды и подключение

Выключатель с регулятором яркости (другое название — диммер) представляет собой прибор, предназначенный для регулировки параметров освещения. Устройство позволяет изменять показатели яркости света в пределах от 0 до 100% номинального значения.

Диммеры могут использоваться в качестве замены обычному выключателю, при этом обладая значительно большими функциональными возможностями.

Назначение диммера

Задача диммера — обеспечивать изменение яркости свечения осветительных устройств. Регулируемые выключатели света позволяют добиваться любой интенсивности освещения: от приглушенного света до чрезвычайно яркого. Применение диммеров делает ненужными двойные или тройные выключатели, нет необходимости покупать дорогие осветительные приборы с контроллерами напряжения.

Обратите внимание! Для управления интенсивностью света энергосберегающих лампочек понадобится специальное устройство — электронный пускатель.

К достоинствам диммеров относятся следующие характеристики:

• контроль яркости света;
• настройка времени изменения яркости;
• управление с пульта ДУ;
• длительный срок эксплуатации;
• запрограммированное художественное мерцание, создание картин с подсветкой;
• экономность расходования электроэнергии (некоторые модели).

Недостатки диммеров:

• чрезмерный расход электричества в некоторых случаях;
• создание радиопомех, мешающих работать электробытовой технике;
• небольшие нагрузки становятся причиной неисправности диммеров;
• работа диммеров часто приводит к нежелательному мерцанию света.

Принцип действия

У всех моделей диммеров схожие схемы контроля яркости освещения. Отличия кроются в наличии дополнительных элементов для придания плавности свечению и устойчивости нижних пределов.

На рисунке внизу показано предназначение клеммных колонок в диммере.

Конденсатор заряжается через переменный резистор. Как только зарядка становится достаточной, открывается симистор и загорается лампочка. После этого симистор закрывается. На отрицательной полуволне наблюдается аналогичный процесс.

На рисунке внизу показана схема действия выключателя с регулировкой интенсивности освещения.

За счет подбора величин резисторов и конденсаторов осуществляет замена начальных и конечных периодов зажигания лампы, а также стабильность ее свечения.

Классификация диммеров

Существуют две разновидности диммеров — моноблочные и модульные. Моноблочные системы выполняются единым блоком и предназначены для установки в коробку в качестве выключателя. Моноблочные диммеры благодаря своим небольшим размерам популярны при установке в тонкие перегородки. Основная сфера применения моноблочных систем — квартиры в многоэтажных домах.

На рынке есть несколько типов моноблочных устройств:

1. С механической регулировкой. Контроль выполняется с помощью поворотного диска. Такие диммеры обладают простой конструкцией и невысокой стоимостью. Вместо поворотного способа управления иногда применяется нажимной вариант.
2. С кнопочным регулятором. Это более технически сложные и функциональные механизмы. Многофункциональность достигается за счет группирования регуляторов, управляемых с пульта дистанционного управления.
3. Сенсорные модели. Представляют собой наиболее продвинутые устройства и самые дорогостоящие. Такие системы хорошо вписываются в окружающий интерьер, особенно оформленный в современном стиле. Команды передаются с помощью инфракрасного сигнала или по радиочастотам.

Модульные системы схожи с автоматическими выключателями. Их ставят в распредкоробках на DIN-рейках. Модульные устройства применяют для освещения лестничных площадок и коридоров. Также модульные системы популярны в частных домах, где нужно освещать прилегающие территории. Управляются модульные светорегуляторы выносной кнопкой или клавишным выключателем.

Мощность диммера — ключевой параметр при его выборе. Совокупная мощность подключенных устройств не должна превышать этот показатель у светорегулятора. В продаже имеются системы, мощность которых находится между 40 ваттами и 1 киловаттом.

По конструктивным особенностям выделяют одинарные, двойные и тройные модификации. В большей части случаев потребители выбирают одинарные диммеры.

Дополнительные функции

Старые диммеры выполнялись как электромеханические устройства. С их помощью нельзя было сделать ничего, кроме настройки яркости ламп накаливания.

Современные модели обладают значительно расширенным функционалом:

1. Работа по таймеру.
2. Возможность встраивания диммера в более крупномасштабную систему — «умный дом».
3. Диммер при необходимости позволяет создать эффект присутствия хозяев в доме. Свет будет включаться и выключаться в разных помещениях по определенному алгоритму.
4. Функция художественного мерцания. Схожим образом мигают огни на елочной гирлянде.
5. Возможность голосового управления системой.
6. Стандартно команды отдаются с пульта дистанционного управления.

Разновидности лампочек

В светорегуляторах используют самые разные типы источников света: лампы накаливания, галогенные (обычные и низковольтные), люминесцентные, светодиодные лампочки. Варианты подключения диммера с выключателем отличаются в зависимости от типа используемых ламп.

Лампочки накаливания и галогенные лампы

Эти источники света рассчитаны на 220 вольт. Чтобы изменить интенсивность освещения, применяются диммеры любых моделей, так как нагрузка все активная в силу отсутствия емкости и индуктивности. Недостаток систем такого типа — сдвиг цветового спектра в сторону красного цвета. Происходит это в случае уменьшения напряжения. Мощность диммеров находится в промежутке между 60 и 600 ваттами.

 

Низковольтные галогенные лампочки

Для работы с низковольтными лампами понадобится понижающий трансформатор с регулятором для индуктивной нагрузки. Отличительная особенность регулятора — маркировка аббревиатурой RL. Рекомендуется приобретать трансформатор не отдельно от диммера, а как встроенное устройство. Для электронного трансформатора устанавливают емкостные показатели. Для галогенных источников света важную роль играет плавность колебаний напряжения, иначе срок жизни лампочек резко сократится.

Люминесцентные лампы

Стандартный диммер придется менять на ЭПРА (электронная пускорегулирующая аппаратура), если запуск осуществляется выключателем, стартовым тлеющим зарядом или электромагнитным дросселем. Простейшая схема системы с люминесцентными лампами показана на рисунке ниже.

Напряжение на лампочку направляется с генератора частоты 20–50 кГц. Свечение образуется за счет вхождения в резонанс контура, создаваемого дросселем и емкостью. Для изменения силы тока (что меняет яркость света) нужна смена частоты. Процесс диммирования начинается сразу после достижения полной мощности.

Электронная пускорегулирующая аппаратура производится на основе контроллера IRS2530D, оснащенного восемью выводами. Данное устройство выступает в качестве полумостового 600-вольтного драйвера, обладающего функционалом для запуска, диммирования и предотвращения выхода из строя. Интегральная схема рассчитана на реализацию всех возможных способов контроля, благодаря наличию множества выходов. На рисунке внизу изображена схема управления люминесцентными источниками света.

Светодиодные лампочки

Хотя светодиоды экономичны, нередко появляется необходимость уменьшения яркости их свечения.

Особенности светодиодных источников света:

• стандартные цоколи E, G, MR;
• возможность функционирования с сетью без дополнительных устройств (для 12-вольтовых ламп).

Со стандартными диммерами светодиодные лампочки несовместимы. Они просто выходят из строя. Поэтому для работы со светодиодами применяют специальные выключатели с регуляторами яркости для светодиодных ламп.

Подходящие для светодиодов регуляторы выпускают в двух исполнениях: с контролем напряжения и с управлением посредством широтно-импульсной модуляции. Первый тип устройств очень дорог и габаритен (в него входит реостат или потенциометр). Светорегуляторы с изменением напряжения — не лучший выбор для низковольтных лампочек и способны работать только при 9 и 18 вольтах.

Для этого типа источников света характерно изменение спектра как реакция на регулировку напряжения. По этой причине регулировка световых диодов осуществляется путем контроля за продолжительностью передаваемых импульсов. Так удается избежать мерцания, поскольку частота следования импульсов доходит до 300 кГц.

Чтобы лампа работала корректно, в ней имеется драйвер. Возможность диммирования указывается в паспорте изделия. Если же диммирование невозможно, рекомендуется покупать специальные устройства с широтно-импульсным регулированием.

Существуют такие регуляторы с ШИМ:

1. Модульные. Управление осуществляется выносными регуляторами, пультами ДУ или с помощью специальных шин.
2. Установленные в монтажной коробке. Применяются в виде выключателей с поворотным или кнопочным управлением.
3. Выносные системы, устанавливаемые в конструкциях потолка (для лент светодиодов и точечных светильников).

Для широтно-импульсного регулирования необходимы дорогие микроконтроллеры. Причем ремонту они не подлежат. Возможно самостоятельное изготовление устройства на базе микросхемы. Внизу показана схема диммера для светодиодных лампочек.

Нормальная периодичность колебаний достигается за счет использование генератора, в составе которого имеется конденсатор и резистор. Интервалы подключения и отключения нагрузки на выходе микросхемы задаются размером переменного резистора. В качестве усилителя мощности служит полевой транзистор. Если ток выше 1 ампера, понадобится радиатор охлаждения.

Подключение светорегулятора

Существует несколько схем подключения диммера.

Схема светорегулятора с выключателем

В описываемом случае светорегулятор устанавливают перед диммером в фазовый разрыв. Выключатель управляет подачей тока. Схема подключения показана на рисунке внизу.

От выключателя ток направляется на диммер, а оттуда — на лампочку накаливания. В результате регулятор определяет нужный уровень яркости, а за включение и выключение цепочки ответственен выключатель.

Схема хорошо подходит для спален. Выключатель ставят около двери, а диммер — у кровати. Так достигается возможность управления светом прямо из кровати. При выходе человека из комнаты освещение гаснет, а при возвращении в комнату свет загорается с теми характеристиками, которые были заданы диммером.

Схема подключения с двумя диммерами

В этой схеме присутствуют два плавных выключателя света. Они вмонтированы в двух местах одного помещения и по своей сути являются проходными выключателями, управляющими отдельно взятыми осветительными приборами.

Схема сопряжена с подводкой трех проводников к распредкоробке от каждой точки. Для подключения диммеров выполняют соединение перемычками первых и вторых контактов в диммерах. Затем к третьему контакту первого светорегулятора подводится фаза, уходящая к осветительному прибору через третий контакт второго диммера.

Схема с двумя проходными выключателями

Эта схема применяется довольно редко. Она востребована для организации контроля за освещением в проходных комнатах и протяженных коридорах. Схема позволяет выполнять включение и выключение света, а также его регулировки с разных концов помещения.

 

 

Проходные выключатели ставят в фазовый разрыв. Контакты соединяют проводниками. Диммер входит в цепочку последовательным образом, после одного из выключателей. К первому контакту подходит фаза, идущая затем к лампе накаливания.

Контроль яркости осуществляется диммером. Однако следует иметь в виду, что при выключенном регуляторе проходные выключатели не способны коммутировать лампочки.

Требования при установке светорегулятора

При установке светорегулирующего устройства следует обращать внимание на несколько важных обстоятельств:

1. Люминесцентные и энергосберегающие лампы не диммируются стандартным способом. Оба типа лампочек способны работать с диммером, но их эксплуатационные сроки резко уменьшаются. Порой срок жизни лампочки сокращается до 100–150 часов. К тому же, увеличивается риск поломки и самого светорегулятора.
2. Светорегуляторы нуждаются в определенном минимуме нагрузки. Чаще всего ее величина равна 40 ваттам. Уменьшение нагрузки происходит из-за перегорания одной из лампочек, ухудшения контактов, появления мерцаний с частотой в 50 герц. Когда нагрузка упадет ниже минимально допустимой, срабатывает защитная система или прибор приходит в неисправное состояние.
3. Диммеры чувствительны к температурному режиму окружающей среды. При температурах выше 25 градусов возможен перегрев, что чревато поломкой светорегулятора.
4. Не следует превышать максимально разрешенную нагрузку на устройство. При необходимости рекомендуется добавить усилители мощности, с помощью которых возможна коммутация устройств до 1,8 киловатт.
5. Нельзя одновременно подключать емкостные и индуктивные нагрузки. Это чревато поломкой прибора.

Что касается места для установки, специалисты рекомендуют исходить из следующей информации:

1. Не следует устанавливать светорегуляторы в помещениях, где обычно бывает много людей. В многолюдных местах оборудование будет работать с помехами.
2. Необходимо избегать монтажа диммеров в помещениях, где нет постоянного места для установки осветительного оборудования.

Монтаж выключателей

По габаритам светорегулирующий выключатель напоминает стандартное устройство для включения и выключения света. Установка диммера осуществляется с применением специальных лапок в разрыв осветительной цепочки. Основное требование к установщику — соблюдать полярность.

На рисунке ниже изображена схема подключения диммера.

 

 

О том, как подключить два диммера можно узнать из следующей схемы.

Если предстоит установка диммера вместо выключателя, понадобится вначале демонтировать модель старого образца. Но еще до этого следует обесточить электросеть и проверить отсутствие напряжения с помощью индикатора. Чтобы снять старый выключатель, берем отвертку и отвинчиваем винты монтажных лапок. После этого удаляем панель устройства. Затем ослабляем винты на клеммах и отсоединяем выключатель от проводов.

Следующий этап — установка диммера. Монтаж осуществляется в порядке, обратном описанному выше при демонтаже. После установки диммера в подрозетник фиксируем его винтами и ставим декоративную рамку. При необходимости регулировки освещения в нескольких местах понадобятся дополнительные диммеры и монтаж подрозетников с прокладкой к ним кабеля.

Выключатель с регулятором яркости света (диммер): виды и подключение

Выключатель света с регулятором яркости

А вы сталкивались с ситуацией, когда включив все лампы на люстре в комнате, получаете слишком яркий свет, а если задействованы лишь часть рожков – освещение неравномерное или недостаточное? Теперь подобная проблема легко решается установкой выключателя с регулировкой яркости. Бонус – не нужны сложные схемы подключения с тумблерами на две или даже три клавиши. Выбирайте нужный вам уровень освещенности и создавайте комфортную атмосферу. Обсудим все, что нужно знать о таких регуляторах перед покупкой и подключением.

Зачем нужны диммеры

Устройство, которое способно постепенно менять яркость свечения осветительных приборов, называется диммер. Регулировка возможна в интервале от 0 до 100%. Такие светорегуляторы заменяют дорогостоящие осветительные приборы с контроллерами напряжения, двойные и тройные выключатели.

Стандартные функции диммера – включение и выключение света, изменение напряжение от 0 до 220 В. Современные диммеры автоматически включают или выключают свет по таймеру, при изменении уровня освещенности в комнате или по сигналу от датчика движения. Подобные светорегуляторы – компоненты системы «умный дом».

Преимущества и недостатки

Основные плюсы применения диммеров:

• Плавная подача напряжения на осветительные приборы, что увеличивает их срок службы (до 40% у ламп накаливания).
• Снижение расходов электроэнергии (в ряде случаев).
• Удобство – автоматическая работа, регулировка голосом, пультом дистанционного управления.
• Возможности интересного оформления интерьера.

Недостатки:

• Возможное мерцание света с некоторыми приборами (едва уловимое глазом).
• Возникновение радиопомех, которые могут влиять на работу бытовой техники.
• Стоимость – выше, чем цена обычного выключателя.

Как это работает

Первые диммеры были собраны на резисторах. Устройство светорегулятора реостатного типа подразумевало изменение уровня напряжения (а значит и интенсивности светового потока) путем изменения сопротивления. Схема отличалась простотой, но качество работы, плавность переключения во многом зависели от качества деталей и монтажа. Еще один существенный минус реостатных диммеров – малая экономичность, особенно при работе с лампами накаливания.

Более современные устройства собраны на основе полупроводниковых приборов. Их принцип работы в том, что для подачи напряжения на лампу требуется определенное напряжение между электродами симистора. Оно получается с конденсатора, который заряжается от переменного резистора. Когда симистор открыт, через него протекает электрический ток, который и включает лампу. Такой процесс проходит, как на положительной, так и на отрицательной полуволне с частотой 100 Гц. Осветительный прибор работает с мерцанием, которое не заметно глазу человека.

Плавность изменению уровня свечения придают дополнительные элементы схемы. Меняя компоненты (потенциометр и конденсатор) можно установить разные начальные и конечные периоды работы лампы и обеспечить стабильность ее света.

Виды выключателей света

Диммеры можно разделить на два основных типа:

1. Модульные – устройство похожее на автоматический выключатель. Устанавливается в распределительной коробке, крепится к DIN-рейке. Модульные регуляторы света чаще используются в системах освещения частных домов, лестничных клеток, коридоров.
2. Моноблочные – сделаны в виде единого блока для монтажа в коробку на стене вместо выключателя. Это наиболее распространенный тип диммеров для многоэтажных домов. В зависимости от способа управления моноблочные светорегуляторы бывают:
   • Механические – управляются поворотным диском на лицевой панели.
   • Кнопочные – с клавишами.
   • Сенсорные – современный вариант исполнения, где настройка яркости происходит инфракрасным или радиочастотным сигналом. Они стоят дороже, но выгодно отличаются стильным видом, надежностью (за счет отсутствия механических деталей), удобством.
   • С пультом дистанционного управления.

Другая классификация диммеров основана на типе ламп, для которых они предназначены. Выделяют следующие типы выключателей света:

• Для ламп накаливания или галогенных источников света с рабочим напряжением 220В.
• Для галогенных ламп низкого напряжения.
• Для люминесцентных источников света.
• Для светодиодных ламп.

Диммеры могут быть не только для стационарного освещения. Есть компактные блоки, которые рассчитаны для подключения к шнуру питания настольной лампы или ночника, и даже розетка-регулятор (дополнительный модуль по типу тройника).

Особенности монтажа

Монтаж проходит по нескольким основным схемам подключения диммера:

• Вместо выключателя – наиболее простой вариант для галогенок и ламп накаливания. Блок светорегулятора размещается в монтажной коробке вместо выключателя света, в разрыв электрической цепи, последовательно с нагрузкой. Основной момент – соблюсти полярность подключения проводов. При монтаже по такой схеме выключателя сенсорного типа или устройств, которые работают с другими блоками (датчиками движения, освещения) потребуется дополнительный провод – «ноль».
• С проходным регулятором – предусматривает установку и обычного выключателя, и диммера. Схема часто применяется в спальне, где простой выключатель установлен при входе в комнату, а светорегулятор – около кровати. Устройства соединяются последовательно в электрической цепи.
• Для LED-светильников – диммер в схеме находится раньше LED-драйвера, а для светодиодной ленты – после блока питания.
• В распределительный щиток – способ подключения модульных регуляторов.

При монтаже стоит обратить внимание на ряд обстоятельств:

• Для энергосберегающих ламп потребуется специальный регулятор, иначе их срок службы может сократиться.
• Для нормальной работы диммера требуется нагрузка не меньше 40 Вт. Поэтому его не подключают на маломощные осветительные приборы, а также требуется своевременно менять вышедшие из строя лампы и убедиться в качественном контакте при монтаже.
• Температура окружающей среды выше 250°С может привести к поломке устройства.
• Нельзя подключать разные типы ламп к одному блоку (с емкостной и индуктивной нагрузками).

Выбираем диммер

Основной параметр – мощность. Он определяется подключаемыми устройствами, в среднем колеблется от 40 Вт до 1 кВт. Также обратите внимание на тип и способ монтажа регулятора, степень пыле- и влагозащищенности, характер нагрузки и производителя. Последний критерий влияет на качество и долговечность работы. Изделия дешевого китайского или неизвестного бренда не всегда соответствуют заявленным параметрам и могут не прослужить долго.

Хорошо себя зарекомендовали диммеры производства:

• ABB – среди моделей есть диммеры для мощной нагрузки, с защитой от замыкания.
• Schneider Electric и ее подразделение Wessen – светорегуляторы выделяются качеством сборки и привлекательным дизайном
• Legrand – французский лидер в производстве инновационного электрооборудования.
• EKF – крупнейшая электротехническая российская компания.
• DKC – изготовитель качественного электрооборудования в СНГ.
• Jung – немецкая компания с высоким качеством комплектующих и сборки.
• Gira – диммеры этой немецкой компании отличаются классическим дизайном и отменным качеством.
• ЭРА – российский производитель оборудования для освещения.
• Bticino – крупная итальянская компания.
• Merten – немецкий изготовитель электротехнических товаров.
• Berker – простые и надежные диммеры из Германии.
• Lexel – ведущий европейский бренд в отрасли электротехники, входящий в концерн Schneider Electric.
• Shin Dong-A – Южно-Корейская компания с продукцией высокого качества.

Представленный ассортимент светорегуляторов в нашем магазине довольно широк. Выбирайте нужное вам изделие, и в доме будет комфортный уровень освещения.

Что такое импульсный регулятор?

Что такое импульсный регулятор?

1. Основная роль

Импульсный регулятор (преобразователь DC-DC) — регулятор (стабилизированный источник питания). Импульсный регулятор может преобразовывать входное напряжение постоянного тока (DC) в желаемое напряжение постоянного тока (DC).
В электронном или другом устройстве импульсный стабилизатор выполняет роль преобразования напряжения от батареи или другого источника питания в напряжения, необходимые для последующих систем.

Как показано на рисунке ниже, импульсный стабилизатор может создавать выходное напряжение (V _OUT ), которое выше (повышающее, повышающее), более низкое (понижающее, понижающее) или имеющее полярность, отличную от входной. напряжение (В _В ).

2. Типы импульсных регуляторов

Импульсный регулятор — это регулятор (стабилизированный источник питания), и существуют следующие типы импульсных регуляторов.

Регулятор (стабилизированный источник питания)		Импульсный Регулятор (DC-DC преобразователь)		Изолированный импульсный регулятор
				Неизолированный импульсный регулятор
		Линейный регулятор		Шунтирующий регулятор
				Регулятор LDO

В этой статье дается подробное объяснение функций и работы «неизолированных импульсных регуляторов».”

Неизолированные импульсные регуляторы

также используют следующие системы и режимы работы.

Щелкните термин, чтобы узнать больше.

3. Характеристики регулятора переключения

Ниже приводится описание характеристик неизолированного импульсного регулятора.

Высокая эффективность

Посредством включения и выключения переключающего элемента импульсный регулятор обеспечивает высокоэффективное преобразование электроэнергии, поскольку он подает необходимое количество электроэнергии только при необходимости.

Линейный регулятор — это другой тип регулятора (стабилизированный источник питания), но поскольку он рассеивает любые излишки тепла в процессе преобразования напряжения между V _IN и V _OUT , он не так эффективен, как импульсный стабилизатор.

Самый простой способ объяснить, как импульсный стабилизатор может эффективно преобразовывать напряжение, — это сравнить его с линейным стабилизатором.

Например, если входное напряжение (V _IN ) составляет 5,0 В, выходное напряжение (V _OUT ) равно 2.5 В и ток нагрузки (I _OUT ) 0,1 А,

В линейном регуляторе
Входная мощность = Входное напряжение × Ток нагрузки
= 5,0 В × 0,1 А
= 0,5 Вт
Выходная мощность = Выходное напряжение × Ток нагрузки
= 2,5 В × 0,1 А
= 0,25 Вт
Поскольку эффективность = Выход мощность ÷ Входная мощность, КПД линейного регулятора 50%.

Импульсный стабилизатор, однако, управляет периодом подачи входного напряжения путем включения и выключения переключающего элемента, так что V _OUT становится равным 2.5В. Этот период времени, когда подается входное напряжение, составляет

В _ВЫХ В _ВХОД = 2,5 В 5,0 В = 1 2

Отсюда видно, что напряжение подается на полпериода. Точно так же, если вы попытаетесь получить эффективность от входной и выходной мощности, мы получим следующее:

Входная мощность = Входное напряжение × Ток нагрузки × 1 2
= 5,0 В × 0,1 А × 1 2
= 0,25 Вт

Входная мощность = Выходное напряжение × ток нагрузки
= 2.5 В × 0,1 А
= 0,25 Вт

Рассчитывая КПД по приведенному выше уравнению: КПД = Выходная мощность ÷ Входная мощность, мы получаем значение 100%. Вот почему импульсный регулятор обеспечивает высокий КПД.
* Поскольку есть реальные потери, истинная цифра составляет около 90%.

Шум

Операции включения / выключения переключающего элемента в импульсном стабилизаторе вызывают внезапные изменения напряжения и тока, а также паразитные компоненты, которые вызывают звон, все из которых вносят шум в выходное напряжение.

Использование соответствующей разводки платы эффективно снижает шум. Например, оптимизация размещения конденсатора и катушки индуктивности и / или проводки. Для получения дополнительной информации о механизме генерации шума (звонка) и о том, как им управлять, обратитесь к Примечаниям по применению «Меры противодействия шумам понижающего регулятора».

Сравнение характеристик импульсного регулятора и линейного регулятора

	Регулятор переключения	Линейный регулятор
Система преобразования выходного напряжения	Понижение, повышение, повышение / понижение, инверсия	Только понижение; V OUT должно быть меньше V IN
КПД	Высокое (незначительное тепловыделение)	Сравнительно низкое (сильное тепловыделение) Низкое, когда разница между входным и выходным напряжением велика
Выходной ток	Большой (высокий КПД означает большой ток)	Малый
Шум	Большой	Малый
Пульсации на выходе	Настоящее время	Нет
Необходимые внешние компоненты	Многие C IN , C OUT , L, (SBD)	Несколько C IN , C OUT

Импульсные регуляторы | Analog Devices

Некоторые файлы cookie необходимы для безопасного входа в систему, а другие необязательны для функциональной деятельности.Сбор наших данных используется для улучшения наших продуктов и услуг. Мы рекомендуем вам принять наши файлы cookie, чтобы обеспечить максимальную производительность и функциональность нашего сайта. Для получения дополнительной информации вы можете просмотреть сведения о файлах cookie. Узнайте больше о нашей политике конфиденциальности.

Принять и продолжить Принять и продолжить

Файлы cookie, которые мы используем, можно разделить на следующие категории:

Строго необходимые файлы cookie:

Это файлы cookie, которые необходимы для работы аналога.com или предлагаемые конкретные функции. Они либо служат единственной цели передачи данных по сети, либо строго необходимы для предоставления онлайн-услуг, явно запрошенных вами.

Аналитические / рабочие файлы cookie:

Эти файлы cookie позволяют нам выполнять веб-аналитику или другие формы измерения аудитории, такие как распознавание и подсчет количества посетителей и наблюдение за тем, как посетители перемещаются по нашему веб-сайту. Это помогает нам улучшить работу веб-сайта, например, за счет того, что пользователи легко находят то, что ищут.

Функциональные файлы cookie:

Эти файлы cookie используются для распознавания вас, когда вы возвращаетесь на наш веб-сайт. Это позволяет нам персонализировать наш контент для вас, приветствовать вас по имени и запоминать ваши предпочтения (например, ваш выбор языка или региона). Потеря информации в этих файлах cookie может сделать наши службы менее функциональными, но не помешает работе веб-сайта.

Целевые / профилирующие файлы cookie:

Эти файлы cookie записывают ваше посещение нашего веб-сайта и / или использование вами услуг, страницы, которые вы посетили, и ссылки, по которым вы переходили.Мы будем использовать эту информацию, чтобы сделать веб-сайт и отображаемую на нем рекламу более соответствующими вашим интересам. Мы также можем передавать эту информацию третьим лицам с этой целью.

Отклонить куки

Руководство для начинающих по переключению регуляторов

Руководство для начинающих по переключению регуляторов

Что не так с линейным регулятором?
Линейные регуляторы отлично подходят для питания устройств с очень низким энергопотреблением. Они просты в использовании и дешевы, поэтому пользуются большой популярностью.Однако из-за судя по тому, как они работают, они крайне неэффективны.

Линейный регулятор работает, принимая разницу между входного и выходного напряжения, и просто сжигать его как отходящее тепло. В чем больше разница между входным и выходным напряжением, тем больше выделяется тепло. В большинстве случаев линейный регулятор тратит больше энергии понижая напряжение, чем оно фактически доставляет целевое устройство!

При типичном КПД от 40% до 14%, при линейном регулировании напряжения выделяется много тепла, которое необходимо рассеивается громоздкими и дорогими радиаторами.Это также означает сокращение время автономной работы для ваших проектов.

Даже новые регуляторы LDO (low drop-out) все еще неэффективные линейные регуляторы — они просто дают вам больше гибкости с падение входного напряжения.

Чем лучше импульсный стабилизатор?
Импульсный регулятор работает, постепенно отбирая небольшие порции энергии. бит от источника входного напряжения и перемещая их на выход. Этот осуществляется с помощью электрического переключателя и контроллера который регулирует скорость передачи энергии на выход (отсюда и термин «импульсный регулятор»).

Потери энергии, связанные с перемещением кусков энергии вокруг таким образом, относительно малы, и в результате переключение Регулятор обычно может иметь КПД 85%. Поскольку их эффективность менее зависимы от входного напряжения, они могут питать полезные нагрузки от источники более высокого напряжения.

Импульсные регуляторы используются в портативных устройствах. телефоны, игровые платформы, роботы, цифровые камеры и ваши компьютер.

Импульсные регуляторы представляют собой сложные по конструкции схемы, и как в результате они не очень популярны среди любителей. Однако Dimension Engineering создает импульсные регуляторы, которые еще проще использовать, чем линейные регуляторы, потому что они используют ту же трехконтактную форму фактор, но не требует внешних конденсаторов.

Что могут импульсные регуляторы, чего нет в линейных регуляторах?
При высоком входном напряжении управление нагрузками более 200 мА с линейный регулятор становится крайне непрактичным.Большинство людей используют отдельный аккумулятор в этих ситуациях, поэтому они имеют одну батарею пакет для устройств высокого напряжения и один для устройств низкого напряжения. Этот означает, что у вас в два раза больше аккумуляторов, которые нужно не забыть заряжать, и в два раза хлопот! Импульсный регулятор может легко запитать тяжелые нагрузки от высокое напряжение и избавит вас от необходимости тратить деньги на дополнительный аккумулятор.

Некоторые виды импульсных регуляторов также могут повышать напряжение.Линейный регуляторы не могут этого сделать. Всегда.

Как узнать, нужен ли мне импульсный стабилизатор?
Как правило, если ваше линейное напряжение регулирующее решение расходует менее 0,5 Вт мощности, импульсный регулятор будет излишним для вашего проекта. Если ваш линейный регулятор тратит несколько ватт мощности, вы наверняка захотите замените его переключателем! Вот как рассчитать потери мощности:

Уравнение для потери мощности в линейном регуляторе:

Потраченная мощность = (входное напряжение — выходное напряжение) * ток нагрузки

Например, у вас свинцово-кислотный аккумулятор на 12 В аккумулятор, и вы хотите запитать микроконтроллер, потребляющий 5 мА, и ультразвуковой дальномер, потребляющий 50 мА.И микроконтроллер, и Ультразвуковой дальномер убегает от 5В. Вы используете LM7805 (очень общий линейный стабилизатор) для понижения напряжения до 5В с 12В.

Потраченная мощность = (12 В — 5 В) * (0,050 А + 0,005 А) = 0,385 Вт

0,385 Вт — это неплохо для потерь мощности. LM7805 может справиться это без большого радиатора. Вы можете увеличить время автономной работы, если использовался импульсный регулятор, но в этом случае потребляемая мощность настолько низкий, что срок службы батареи в любом случае будет очень долгим.

Теперь давайте расширим этот пример и добавим два сервопривода. которые потребляют в среднем 0,375 А каждый, а также питаются от источника питания 5 В. Сколько мощности сейчас теряется в линейном регуляторе?

Потраченная мощность = (12 В — 5 В) * (0,050 А + 0,005 А + 0,375 А + 0,375 А) = 5,635 Вт

5,6 Вт — это много отработанного тепла! Без большого радиатора LM7805 станет настолько горячим, что расплавится сам или расплавит ваш макет или победить Iceman.Даже с радиатором 5,6 Вт тоже много жизни, чтобы высосать из батареи без причины. Переключение регулятор, такой как DE-SW050, будет очень полезен в этом случае и снизит потери мощности примерно до 0,5 Вт.

Неужели импульсный стабилизатор стоит 10+ баксов?
Последнее, что нужно учитывать, — это, конечно, стоимость. Если твой проект дешев и достаточно прост, чтобы импульсный регулятор мог утроить стоимость всего проекта, тогда импульсный регулятор может трудно оправдать.Однако если вы создаете более продвинутого робота, самолет и т. д., а импульсный регулятор добавляет 15% к вашей стоимости, но дает вам на 35% больше времени автономной работы, тогда это хорошо, не так ли?

Я не дурак. Я знаю, ты просто пытаешься продавать свою продукцию. Почему я должен покупать у вас импульсный стабилизатор а не от кого-то другого?
Наши регуляторы легкие, маленькие, эффективные, имеют широкий диапазон ввода, четко обозначены и даже проще в использовании, чем линейный регулятор.Они также дешевле, чем другие регуляторы с аналогичными технические характеристики. К тому же, в отличие от других компаний, мы вас не разорвем выкл при отгрузке. Мы ненавидим, когда люди так с нами поступают!

Где я могу найти дополнительную информацию о импульсных регуляторах?
Попробуйте поискать «Понижающий преобразователь», «Повышающий преобразователь» или «Преобразователь постоянного тока в постоянный» и вы должны найти несколько хороших руководств.

Учебное пособие по импульсному регулятору напряжения

— Bald Engineer

Импульсный стабилизатор напряжения — одна из моих любимых схем.В школе это были первые схемы, которые я построил, где я понял, как работают транзисторы. Фактически, это была первая схема, которую я увидел в полезной катушке индуктивности! Регуляторы переключения невероятно эффективны, если их правильно спроектировать. Конечно, эта деталь о дизайне важна. Они не так просты, как линейный регулятор, который по сути представляет собой микросхему и две крышки.

Чтобы понять основы импульсного регулятора, на этой неделе я выпустил AddOhms # 18. Это видеоурок, посвященный импульсному регулятору напряжения.Если видео-уроки не для вас, продолжайте читать мои письменные уроки.

Импульсный регулятор напряжения Введение

Существует два основных типа регуляторов напряжения: линейные и импульсные. Для более высокого уровня ознакомления ознакомьтесь с моим предыдущим учебным пособием по регулятору напряжения.

Пример линейного регулятора

Линейным регуляторам требуется лишь небольшое количество компонентов, их легко добавить на плату, но они не очень эффективны.Импульсные регуляторы могут быть очень эффективными для конкретной схемы, но их сложно спроектировать.

Вернувшись к AddOhms # 17, мы говорили о том, как работают линейные регуляторы. В этом уроке мы рассмотрим импульсные регуляторы.

Основные компоненты импульсного преобразователя

Импульсный регулятор напряжения состоит из 4 основных компонентов.

Конденсаторы

Конденсаторы накапливают энергию в электрическом поле. При подаче напряжения конденсатор заряжается.Когда напряжение падает, конденсатор разряжается.

Катушки индуктивности

Катушки индуктивности накапливают энергию в магнитном поле. Когда ток течет через индуктор, создается магнитное поле. Когда ток прекращается, магнитное поле коллапсирует, генерируя ток.

Импульсные регуляторы напряжения работают, используя свойства накопления энергии конденсатора и катушки индуктивности. Для управления зарядом и разрядом этих компонентов мы используем диоды и транзисторы.

Диоды

Как мы обсуждали в AddOhms # 8, диоды пропускают ток только в одном направлении.Позже мы увидим, что это важно.

Переключатели (или транзисторы)

Переключатель или транзистор, используемый для управления регулятором, поэтому мы называем их «импульсными регуляторами».

Транзистор

в импульсном регуляторе напряжения

Когда переключатель находится в положении «выключено», через него не течет ток. Отсутствие тока означает отсутствие потерь энергии. Когда переключатель находится в положении «включено», падение напряжения на переключателе составляет 0 вольт. Итак, опять же, энергия не тратится зря. Обычно в качестве транзистора используется полевой МОП-транзистор, однако можно построить преобразователь с биполярным транзистором.

Теперь, когда у нас есть все компоненты, давайте объединим их вместе.

Понижающий преобразователь

Понижающий преобразователь, также называемый понижающим преобразователем, создает выходное напряжение ниже его входного напряжения. Это похоже на то, как работают линейные регуляторы, такие как LM7805.

Катушка индуктивности пытается поддерживать ток, в то время как конденсатор пытается поддерживать постоянное напряжение. Когда мы подключаем катушку индуктивности к конденсатору, она становится источником тока, а конденсатор — источником напряжения.

Понижающий преобразователь

с ШИМ

Транзистор используется для управления зарядкой и разрядкой катушки индуктивности. Например, вы можете использовать широтно-импульсную модуляцию, чтобы контролировать, как долго индуктор заряжается и разряжается.

В идеальной схеме все эти компоненты не будут иметь потерь мощности. На самом деле все они сжигают немного энергии, что известно как коммутационные потери.

Однако по сравнению с линейным регулятором напряжения эта схема переключения намного эффективнее.

Повышающий преобразователь

Схема повышающего преобразователя

В отличие от линейных регуляторов, импульсные регуляторы могут создавать выходное напряжение выше своего входного. Это так называемые повышающие преобразователи. Потому что они повышают или повышают выходное напряжение. В повышающем преобразователе используются те же компоненты, что и в понижающем преобразователе, только в немного другой конфигурации.

Buck-Boost

Третий тип импульсного преобразователя представляет собой конфигурацию «понижающего повышения».Эта схема повышает низкое входное напряжение и снижает высокое входное напряжение. Существует несколько типов повышающих преобразователей. На рисунке изображен инвертирующий понижающий сигнал. Двумя другими популярными типами являются несимметричный преобразователь первичной индуктивности SEPIC и преобразователи Ćuk.

Они обычно используются в цепях батарей, чтобы извлечь из батареи максимум энергии.

Интегральные схемы

Обычно для импульсного регулятора используется интегральная схема или ИС.Он содержит переключатель и ШИМ-контроллер. Примером может служить понижающий преобразователь LM3671 от Texas Instruments.

LM3671 Упрощенная схема

На упрощенной схеме показаны входные конденсаторы, выходные конденсаторы и катушка индуктивности. Несмотря на то, что это выглядит просто, импульсный регулятор спроектировать намного сложнее, чем линейный регулятор.

LM3671 Datasheet имеет полную информацию

Проектирование печатной платы требует особой тщательности. В этом случае TI предоставляет очень полезные рекомендации по компоновке в своем листе данных, а также много информации о том, как выбирать компоненты.

Готовые модули

Что делать, если вы не хотите прилагать столько усилий? Что ж, вы можете купить готовые коммутационные модули, которые просты как контакты ввода и вывода.

Например, Adafruit предлагает готовые модули для повышения, повышения и повышения уровня.

Заключение

Высокая эффективность импульсных регуляторов делает их идеальными для сильноточных приложений или проектов, работающих от батареи. Каков был ваш опыт использования или разработки собственных импульсных источников питания?

Я также хотел бы услышать ваши вопросы или советы по проектированию преобразователя постоянного тока в постоянный.Я могу использовать их в будущем посте (или видео).

Линейные и импульсные регуляторы напряжения

Регуляторы напряжения являются неотъемлемой частью большинства электронных устройств. Функция регулятора напряжения заключается в обеспечении стабильного напряжения на выходе регулятора, в то время как входное напряжение может изменяться.

Артикул Технический рейтинг: 7 из 10

Стабилизаторы напряжения

в целом можно разделить на линейные или переключаемые.

Линейные регуляторы

Линейные регуляторы можно рассматривать как устройства с переменным сопротивлением, в которых внутреннее сопротивление изменяется для поддержания постоянного выходного напряжения.В действительности переменное сопротивление обеспечивается с помощью транзистора, управляемого контуром обратной связи усилителя.

Линейные регуляторы обычно состоят как минимум из трех контактов — входного входа, выходного контакта и контакта заземления. Внешние конденсаторы размещаются на входных и выходных клеммах, чтобы обеспечить фильтрацию и улучшить переходную реакцию на внезапные изменения нагрузки. Выходной конденсатор также необходим для стабильности цепи обратной связи регулятора напряжения.

Величина тока, протекающего через регулятор, и количество мощности, рассеиваемой в устройстве, будут влиять на выбор корпуса устройства и требования к теплоотводу.Линейные регуляторы намного менее эффективны, чем импульсные регуляторы, и поэтому расходуют больше энергии, которая рассеивается в виде тепла.

Если устройство будет рассеивать более 100 мВт, рекомендуется провести более тщательный термический анализ, учитывающий максимальную рабочую температуру и тепловое сопротивление корпуса ИС (известного как Theta-JA). Если регулятор устанавливает тета-JA на уровне 50 ° C / Вт, это означает, что сама температура IC (называемая температурой перехода) будет повышаться на 50 ° C на каждый ватт рассеиваемой мощности.

Большинство ИС рассчитаны на температуру перехода до 125 ° C. Так, например, если регулятор с тета-JA 50 ° C / Вт рассеивает 1 Вт, то максимальная температура окружающей среды, при которой он может использоваться, будет 125 ° C — 50 ° C = 75 ° C.

Для линейных регуляторов требуется входное напряжение выше выходного. Минимальная разница уровней напряжения между входом и выходом называется падением напряжения. Для нормального линейного регулятора напряжения падение напряжения составляет около 2 вольт.

Регуляторы с малым падением напряжения (LDO) могут регулировать напряжение до менее 100 мВ.Однако их способность подавлять шум и пульсации на входном источнике питания будет значительно снижена ниже 500 мВ.

Для большинства приложений линейный стабилизатор, или, более конкретно, стабилизатор LDO имеет больше смысла, если входное напряжение не более чем на пару вольт выше выходного напряжения. В противном случае регулятор будет тратить слишком много энергии, и более эффективный импульсный регулятор будет лучшим вариантом.

Линейные регуляторы имеют три основных преимущества. Они просты, дешевы и обеспечивают исключительно «чистые» выходы напряжения.

Импульсные регуляторы

Импульсные регуляторы преобразуют одно напряжение в другое, временно сохраняя энергию, а затем высвобождая эту накопленную энергию на выход с другим напряжением.

Термины «преобразователь постоянного тока в постоянный», импульсный источник питания (SMPS), импульсный стабилизатор и импульсный преобразователь относятся к одному и тому же. Они работают, управляя твердотельным устройством, например транзистором или диодом, которое действует как переключатель.

Переключатель прерывает прохождение тока к компоненту накопителя энергии, например конденсатору или катушке индуктивности, чтобы преобразовать одно напряжение в другое.

Существует множество типов топологий импульсных регуляторов, включая три наиболее распространенных:

Понижающие (понижающие) импульсные регуляторы

Понижающий преобразователь может понижать более высокое напряжение на входе до более низкого напряжения на выходе. Это похоже на линейный регулятор, за исключением того, что понижающий регулятор потребляет гораздо меньше энергии. Поэтому, если входное напряжение намного выше желаемого выходного напряжения, понижающий стабилизатор обычно предпочтительнее линейного регулятора.

Регуляторы переключения Boost (Step-Up)

Повышающий преобразователь способен вырабатывать более высокое напряжение на выходе, чем на входе. Например, повышающий преобразователь можно использовать для генерации 5 В или 12 В постоянного тока от одной литий-ионной батареи 3,7 В постоянного тока.

Понижающие / повышающие (понижающие / повышающие) регуляторы переключения

Понижающий / повышающий преобразователь, как вы могли догадаться, способен выдавать фиксированное выходное напряжение из входного напряжения, которое может изменяться выше и ниже выходного напряжения.Этот тип регулятора напряжения очень полезен в оборудовании с батарейным питанием, где входное напряжение со временем уменьшается.

Самая простая топология — это просто схема понижающего преобразователя, приведенная выше, за которой следует схема повышающего преобразователя. Два индуктора соединены последовательно, поэтому их можно объединить в один индуктор.

В этом уроке я проектирую печатную плату с использованием простого линейного регулятора, а в этом более глубоком курсе я проектирую индивидуальную плату с использованием более сложного импульсного регулятора.

Сводка общих спецификаций регуляторов напряжения

Независимо от того, является ли регулятор напряжения линейным или импульсным, разработчикам необходимо базовое понимание параметров, характеризующих рабочие характеристики регулятора.

Выходное напряжение: Выходное напряжение может быть фиксированным или регулируемым. Если фиксировано, напряжение устанавливается внутри устройства, и вы приобретаете конкретный номер детали для требуемого выходного напряжения.

Если регулятор регулируемого типа, напряжение обычно устанавливается делителем напряжения, состоящим из двух резисторов. Это дает некоторую гибкость, но за счет дополнительных компонентов.

Входное напряжение: Необходимо строго соблюдать указанные минимальное и максимальное входное напряжение. Они просто не будут работать при напряжении ниже минимального и будут повреждены, если будут работать при напряжении выше максимального.

Токовый выход: Максимальный ток, который может обеспечить регулятор напряжения, ограничен и обычно определяется пропускной способностью внутреннего силового транзистора.Все решения для регуляторов IC включают в себя встроенную схему ограничения тока для предотвращения повреждений.

Выходная пульсация или коэффициент подавления источника питания (PSRR): Выходная пульсация относится к небольшим колебаниям выходного напряжения. Количество пульсаций выходного напряжения очень важно учитывать, поскольку многие типы цепей будут чувствительны к любому шуму на их входном питании.

Линейные регуляторы подавляют входную пульсацию без добавления дополнительной пульсации. Их способность подавлять пульсации определяется коэффициентом отклонения источника питания (PSRR).Чем выше PSRR, тем лучше линейный регулятор подавляет любые пульсации входного напряжения.

С другой стороны, импульсные регуляторы

создают пульсации на выходе по своей природе переключения. Количество пульсаций от переключающего преобразователя можно уменьшить за счет фильтрации и тщательного выбора компонентов.

Распространенным методом проектирования является использование импульсного регулятора для понижения напряжения питания с минимальным рассеянием мощности, а затем линейного регулятора для устранения любых пульсаций.

Многие линейные стабилизаторы с низким уровнем шума и высоким значением PSRR имеют дополнительный вывод, обычно называемый выводом NR или выводом шумоподавления. Размещение конденсатора емкостью около 10 нФ на этом контакте относительно земли помогает отфильтровать шум и пульсации на внутреннем опорном напряжении и, следовательно, на выходном напряжении.

Шум: Многие электронные компоненты, такие как резисторы и транзисторы, также создают фундаментальный физический шум, который обычно путают с пульсацией. Шум будет отображаться как случайные колебания выходного напряжения по сравнению с пульсациями, которые будут отображаться в виде небольшой периодической формы волны.Хотя это и не связано с пульсацией, те же методы, которые уменьшают пульсации на выходе, обычно также уменьшают шум — в основном, за счет использования шумоподавляющего конденсатора.

Регулировка нагрузки: Регулировка нагрузки относится к способности регулятора поддерживать постоянное выходное напряжение при изменении тока нагрузки. Эта спецификация часто приводится в технических характеристиках устройства в виде графика зависимости выходного напряжения от тока нагрузки.

ПРИМЕЧАНИЕ: Обязательно загрузите бесплатное руководство в формате PDF 15 шагов для разработки нового электронного оборудования .

Load Transient: Это мера того, как выходное напряжение реагирует на внезапное скачкообразное изменение тока нагрузки. Обычно имеет место небольшой выброс или недостаточный выброс выходного напряжения, поскольку схема регулятора пытается восстановить и обеспечить стабильное выходное напряжение.

Линейное регулирование: Изменения входного напряжения регулятора могут вызвать изменения выходного напряжения, и линейное регулирование является мерой этого изменения.

Line Transient: Это мера того, как выходное напряжение реагирует на внезапное скачкообразное изменение входного напряжения.Как и в случае переходного процесса нагрузки, будет небольшой выброс или недостаточный выброс выходного напряжения, поскольку контур обратной связи регулятора реагирует на резкое изменение. Регуляторы с высокими характеристиками PSRR (т. Е. С низким уровнем пульсаций на выходе) обычно обладают лучшими характеристиками переходных процессов в линии.

Падение напряжения: Падение напряжения для классических линейных регуляторов, таких как серии LM317 или LM78xx, составляет около 2 вольт. Это означает, что для работы регулятора входное напряжение должно быть как минимум на 2 вольта выше выходного напряжения.

Стабилизаторы с малым падением напряжения (LDO)

могут работать с гораздо меньшей разницей входного и выходного напряжения. Например, семейство стабилизаторов с малым падением напряжения TPS732 имеет диапазон входного напряжения от 1,7 до 5,5 вольт и отпускаемое напряжение 40 мВ при 250 мА.

КПД: КПД — это мера того, сколько энергии теряет регулятор. Как упоминалось ранее, линейный регулятор потребляет намного больше энергии, чем импульсный регулятор. Это означает, что линейный регулятор имеет гораздо более низкий КПД.Эффективность можно рассчитать, разделив выходную мощность на входную.

Итак, если выходная мощность такая же, как и входная, тогда КПД равен 100%, и регулятор не тратит впустую энергию. Это идеальный, но недостижимый сценарий. Большинство импульсных регуляторов имеют КПД 80-90%.

КПД линейного регулятора зависит от отношения входного напряжения к выходному. Это связано с тем, что для линейного регулятора входной ток всегда практически идентичен выходному току.Поскольку мощность равна напряжению, умноженному на ток, токи в уравнении эффективности компенсируются, оставляя только напряжения. Это означает, что чем больше разница между входным и выходным напряжением, тем хуже эффективность линейного регулятора.

Так, например, для линейного регулятора с входным напряжением 5 В постоянного тока и выходным напряжением 3,3 В постоянного тока эффективность составляет:

КПД = 3,3 В постоянного тока / 5 В постоянного тока = 66%

Но если входное напряжение увеличивается до 12 В постоянного тока, эффективность падает до

КПД = 3.3 В постоянного тока / 12 В постоянного тока = 27,5%

, что означает, что 72,5% мощности теряется линейным регулятором!

Основным преимуществом стабилизатора с малым падением напряжения является то, что он позволяет выходное напряжение очень близко к входному, что означает, что эффективность регулятора намного выше. Например, при генерации выходного напряжения 3,3 В постоянного тока от литий-ионной батареи 3,7 В постоянного тока требуется LDO с падением напряжения менее 400 мВ. При этих напряжениях КПД составляет 3,3 В постоянного тока / 3,7 В постоянного тока = 89%, что сопоставимо с высокоэффективным понижающим стабилизатором.

В отличие от линейного регулятора, идеальный импульсный регулятор будет иметь КПД 100%, что означает, что входная мощность равна выходной мощности. Это означает, что входной ток никогда не будет таким же, как выходной. Фактически, входной ток всегда будет меньше, чем выходной ток для понижающего регулятора, и всегда будет выше, чем выходной ток для повышающего регулятора.

Выходной конденсатор: Размер выходного конденсатора имеет решающее значение как для линейных, так и для импульсных регуляторов, поэтому обязательно следуйте рекомендациям в техническом описании.В большинстве случаев керамический конденсатор (с тепловым рейтингом X7R или X5R) является лучшим выбором. Керамические конденсаторы имеют очень низкое паразитное сопротивление (называемое эквивалентным последовательным сопротивлением или ESR), которое обычно улучшает переходную характеристику регулятора. Однако будьте осторожны, потому что некоторые регуляторы требуют использования танталовых конденсаторов с более высоким ESR для стабилизации контура управления с обратной связью.

Электромагнитные помехи (EMI)

Одной из проблем при проектировании импульсных источников питания является возможность электромагнитных помех (EMI).

Переключающее действие активного устройства, которое может быть на частотах от 100 килогерц до нескольких мегагерц, может генерировать широкий спектр излучения. Эти излучения могут проводиться и передаваться на близлежащее оборудование, вызывая вредные помехи или даже собственные помехи.

Имейте в виду, что компоновка печатной платы импульсного стабилизатора очень важна, гораздо больше, чем для линейного регулятора. Поэтому обязательно следуйте рекомендациям по компоновке в таблице данных.Если в техническом описании выбранного вами импульсного регулятора нет рекомендаций по компоновке, я настоятельно рекомендую выбрать другой регулятор.

Заключение

Когда энергоэффективность не является проблемой или когда входное напряжение лишь немного выше выходного напряжения, лучшим выбором обычно является линейный стабилизатор. Линейные регуляторы обычно дешевле, менее сложны и требуют меньшего количества компонентов. Если требуется действительно чистое выходное напряжение без пульсаций, то линейный стабилизатор также является лучшим выбором.

С другой стороны, если ключевым моментом является энергоэффективность или входное напряжение намного выше, чем желаемое выходное напряжение, то понижающий импульсный преобразователь является лучшим выбором. Если требуется выходное напряжение выше входного, выбор прост — только повышающий стабилизатор может выполнить этот трюк.

Как и во всех аспектах проектирования, между различными решениями всегда приходится идти на компромисс. Во многих случаях лучшим решением является импульсный регулятор, за которым следует линейный регулятор.Таким образом, вы получаете лучшее из обоих миров: эффективность и сверхчистое выходное напряжение.

Наконец, не забудьте загрузить бесплатно PDF : Окончательное руководство по разработке и продаже нового электронного оборудования . Вы также будете получать мой еженедельный информационный бюллетень, в котором я делюсь премиальным контентом, недоступным в моем блоге.

Другой контент, который может вам понравиться:

Сравнение импульсных регуляторов постоянного тока и линейных регуляторов

Электронным системам часто требуется несколько напряжений для питания различных внутренних цепей.Неизолированные регуляторы — это распространенный и простой способ преобразовать одно напряжение в другое. Регуляторы обычно делятся на две категории в зависимости от метода преобразования: линейные или переключающиеся. Линейные регуляторы существуют уже давно, они дешевы и просты в использовании. Однако простота достигается за счет низкой эффективности. С другой стороны, импульсные регуляторы дороже и немного сложнее внутренне, но значительно более эффективны и способны проводить большие токи без тех же тепловых проблем, что и линейный регулятор.В этом блоге мы исследуем, почему эффективность этих двух регуляторов так различается, и какое влияние это может оказать на конечную конструкцию.

Простой дизайн	Комплексное проектирование
Избыточная мощность рассеивается	Сохраняет избыточную мощность
Низкий КПД	Повышенная эффективность
Повышенное тепловое напряжение	Пониженное тепловое напряжение

Линейные регуляторы

Чтобы объяснить, как работает линейный регулятор и почему он настолько неэффективен, мы начнем с примера приложения (рисунок 1).В этом случае у нас есть вход 24 В, который преобразуется в выход 6 В с нагрузкой 1 А.

Рисунок 1: Упрощенная схема линейного регулятора

Глядя на рисунок 1, вы можете видеть, что все, что у нас есть между входом и выходом, — это транзистор (Q1), который также называется проходным элементом. Это означает, что напряжение на транзисторе (Q1) является разницей между входом и выходом.

Мы можем переписать это, чтобы найти выходное напряжение.

Из этого мы видим, что Vout регулируется путем управления напряжением на этом транзисторе.Управление Q1 осуществляется с помощью операционного усилителя, U1 и отрицательной обратной связи. U1 определяет Vout и сравнивает его с эталоном. Если Vout больше эталонного, то Q1 управляется меньше, и напряжение на нем увеличивается. Это приводит к уменьшению Vout. Если бы Vout был слишком низким, Q1 больше управлялся бы, чтобы снизить падение напряжения на Q1, что привело бы к увеличению Vout.

КПД линейного регулятора

Чтобы понять, почему линейные регуляторы настолько неэффективны, нам нужно взглянуть на путь тока нагрузки.Поскольку операционный усилитель U1 имеет входы с высоким импедансом и управляет только базой транзистора, мы предполагаем, что в него не поступает и не выходит ток. После удаления операционного усилителя все, что осталось, — это прямой путь от входа к выходу, что означает, что входной ток равен выходному току.

Теперь мы можем использовать эту информацию для расчета КПД и мощности, рассеиваемой линейным регулятором. Входная мощность равна Vin, умноженному на Iin.

Выходная мощность равна Vout, умноженной на Iout.

А КПД равен Pout, деленному на Pin.

Это приводит к рассеиваемой мощности, равной входной мощности за вычетом выходной мощности.

При нагрузке всего 6 Вт линейный регулятор рассеивает 18 Вт мощности. Это большая мощность, которую можно рассеять в таком маленьком корпусе без каких-либо радиаторов или воздушного потока. Типичное тепловое сопротивление 20 ° C / Вт линейного регулятора в корпусе TO-220 привело бы к повышению температуры на 360 ° C от перехода к окружающей среде, если бы не применялось регулирование температуры.

Это явно не сработает, если не будут приняты меры для уменьшения теплового сопротивления, такие как радиатор или воздушный поток. Добавление радиатора и воздушного потока увеличивает размер, стоимость и сложность системы, что сводит на нет многие преимущества использования линейного регулятора (то есть стоимость и сложность). Для текущего примера может потребоваться радиатор в дополнение к воздушному потоку.

Последний интересный эффект равного входному току выходному току заключается в том, что расчет КПД можно упростить до Vout, деленного на Vin.

Отсюда видно, что чем больше разница между входом и выходом, тем ниже КПД (рис. 2) и тем больше мощности рассеивается в регуляторе. Создание линейных регуляторов нежелательно в случаях с большими отношениями входного напряжения к выходному напряжению.

Рисунок 2: КПД линейного регулятора в зависимости от входного напряжения для выхода 6 В

Импульсные регуляторы

Импульсные регуляторы работают иначе, чем линейные регуляторы. Основное отличие связано с управлением транзистором.На рисунке 3 показан упрощенный понижающий стабилизатор, который представляет собой импульсный стабилизатор, который вырабатывает выходное напряжение ниже входного, и выполняет ту же функцию, что и линейный стабилизатор в нашем предыдущем примере.

Рисунок 3: Принципиальная схема понижающего импульсного стабилизатора

Схема во многом аналогична линейному стабилизатору. Основное физическое отличие — это диод и LC-фильтр на выходе. Как и линейный регулятор, импульсный стабилизатор использует операционный усилитель и отрицательную обратную связь для управления транзистором.

Первое существенное отличие и причина того, что он называется импульсным стабилизатором, заключается в том, что транзистор приводится в действие таким образом, что он либо полностью включен (в идеале — короткое замыкание), либо полностью выключен (в идеале — разомкнутая цепь). Это сравнивается с линейным регулятором, в котором транзистор управляется линейно между полностью включенным и выключенным состояниями. Этот транзистор включается и выключается с высокой частотой и создает прямоугольную волну в узле, соединяющем Q1, D1 и L1, который мы называем узлом переключения (рисунок 4).

Рисунок 4: Форма сигнала напряжения коммутирующего узла

Выходное напряжение регулируется путем управления средним значением напряжения коммутационного узла. Для работы с фиксированной частотой среднее значение равно времени включения переключателя, деленному на период, умноженный на входное напряжение.

Отношение продолжительности включения к периоду известно как коэффициент заполнения и в понижающем стабилизаторе равно отношению выходного напряжения к входному. В нашем примере это приводит к коэффициенту заполнения 25% для преобразования входа 24 В в выход 6 В.

Эта прямоугольная волна на коммутационном узле подается в сеть L-C между коммутационным узлом и выходом. Сеть L-C представляет собой фильтр нижних частот и пропускает на выход только среднее значение или значение постоянного тока коммутационного узла. Таким образом, управляя продолжительностью включения и, следовательно, средним напряжением в коммутационном узле, переключающий преобразователь может управлять выходным напряжением. Этот процесс известен как широтно-импульсная модуляция (ШИМ).

КПД регулятора переключения

Чтобы понять, почему эта схема более эффективна, чем линейная, мы можем взглянуть на импульсный регулятор как во включенном, так и в выключенном состоянии при тех же условиях, что и в примере, который мы имели для линейного регулятора.

В открытом состоянии транзистор полностью открыт, поэтому он представляет собой короткое замыкание. В этом случае ток будет течь от входа к выходу, но потери в транзисторе равны 0 Вт, потому что напряжение на нем равно нулю при протекании тока. Все остальные элементы на пути тока (катушка индуктивности, конденсатор и диод) в идеале работают без потерь, поэтому во время работы в идеале мощность не будет рассеиваться.

Рисунок 5: Понижающий стабилизатор во включенном состоянии

В выключенном состоянии транзистор полностью выключен и представляет собой разомкнутую цепь.В этом случае напряжение на транзисторе равно входному напряжению, но через него не течет ток, потому что это разомкнутая цепь. Мощность, рассеиваемая транзистором в этом состоянии, также равна 0 Вт. И снова, другие компоненты предполагаются без потерь.

Рис. 6. Понижающий регулятор во время отключения.

Это показывает, что как во включенном, так и в выключенном состоянии импульсный регулятор в идеале не рассеивает мощность. Это означает, что верхний предел КПД равен 100%, тогда как линейный регулятор имеет верхний предел, равный Vout / Vin.

Другой способ взглянуть на это состоит в том, что входная мощность во время включения равна входному напряжению, умноженному на выходной ток, точно так же, как у линейного регулятора. Однако во время отключения ток не течет из входа, поэтому входная мощность равна 0 Вт. Среднее количество мощности, подаваемой в регулятор за один цикл переключения, равно входной мощности во время включения, умноженной на среднее значение. времени, в течение которого переключатель находится во включенном состоянии, что является продолжительностью включения. И поскольку в случае с понижающим коэффициентом коэффициент заполнения равен отношению выходного напряжения к входному напряжению, следующее уравнение показывает, что входная мощность в конечном итоге равна выходной мощности, что означает, что эффективность составляет 100%.

На самом деле, катушка индуктивности, конденсатор и диод в понижающем стабилизаторе не идеальны, и все они будут нести потери, снижающие эффективность. Транзистор также не будет идеальным и будет иметь потери из-за сопротивления в открытом состоянии наряду с потерями из-за переключения. Следовательно, эффективность импульсного регулятора зависит от выбранных компонентов и условий эксплуатации. С другой стороны, эффективность линейного регулятора не зависит от выбранных компонентов и зависит только от условий входного и выходного напряжения.

Практические последствия низкой эффективности

Как упоминалось ранее, одной из основных причин того, что линейные регуляторы остаются столь популярными, несмотря на их низкую эффективность, является их стоимость, простота и привычность. Однако, как обсуждалось выше, низкая эффективность и связанные с этим тепловые проблемы могут потребовать использования радиатора и воздушного потока, что противоречит этим преимуществам. Импульсные регуляторы являются эффективной альтернативой, и, хотя они могут быть более дорогими и сложными с самого начала, они могут снизить стоимость и сложность системы за счет уменьшения потребности в дорогостоящих и громоздких устройствах управления температурой.Чтобы понять, сколько терморегулятора требуется для примеров условий, на рисунке 6 показано параллельное сравнение линейного регулятора с радиатором, который с принудительным воздушным охлаждением допускает тот же диапазон рабочих температур, что и с выключенным CUI. полочный регулятор переключения.

Рисунок 7: Сравнение размеров при включении радиатора в линейный регулятор

Чтобы упростить внедрение импульсных регуляторов в приложениях, которые традиционно используют линейные регуляторы, CUI предлагает несколько серий импульсных регуляторов, совместимых по выводам и посадочным местам с классическим линейным регулятором серии 7800 в пакет ТО-220.Эти регуляторы обеспечивают КПД до 94% и могут работать при напряжении до 36 В с выходным напряжением до 3,3 В без какого-либо регулирования температуры при температуре окружающей среды выше 65 ° C (149 ° F).

Рисунок 8: КПД импульсного регулятора P78E15-1000 в зависимости от выходного тока

Демонстрация видео

Ознакомьтесь с нашим видеороликом CUI in the Lab для сравнения импульсных и линейных регуляторов.

Заключение

Линейные стабилизаторы

— это испытанное и надежное решение для неизолированного преобразования напряжения.Однако их изначально низкая эффективность может стать серьезной проблемой, если они проводят большие токи или работают с большими отношениями входа к выходу. Импульсные регуляторы предлагают высокоэффективную альтернативу. Хотя импульсные регуляторы более сложны внутри и могут напугать тех, кто с ними не знаком, CUI Inc предлагает широкий ассортимент импульсных регуляторов с различными номинальными значениями тока и корпусами, которые так же просты в использовании, как и классический линейный регулятор.

Категории: Основы , Выбор продукта

Дополнительные ресурсы

---

У вас есть комментарии к этому сообщению или темам, которые вы хотели бы, чтобы мы освещали в будущем?
Отправьте нам письмо по адресу powerblog @ cui.ком

Импульсный регулятор

»Примечания по электронике

Импульсный стабилизатор — ключевой элемент любого импульсного источника питания

---

Схемы источников питания SMPS Праймер и руководство Включает:
Импульсный источник питания Как работает SMPS Понижающий понижающий преобразователь Повышающий повышающий преобразователь Конвертер Buck Boost

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

---

В любом импульсном блоке питания регулирование напряжения обеспечивает импульсный регулятор или импульсный регулятор.Импульсный стабилизатор можно использовать отдельно или как часть полного источника питания.

Регуляторы режима переключения

бывают разных форм, но каждый из них может обеспечивать регулирование напряжения с помощью последовательного переключающего элемента, который заряжает накопительный конденсатор, когда напряжение падает ниже заданного уровня.

Основы импульсного регулятора

В основе импульсного регулятора лежит способность катушек индуктивности и конденсаторов накапливать энергию. Конденсаторы и катушки индуктивности являются неотъемлемыми элементами технологии импульсного регулятора.

• Емкость Если к конденсатору подается ток, конденсатор постепенно заряжается, и напряжение на нем линейно возрастает со скоростью, равной I / C, где — приложенный ток, а C — емкость. В этом случае напряжение на конденсаторе не может измениться мгновенно.

  Базовая концепция импульсного источника питания Когда происходит мгновенное изменение тока, напряжение изменяется линейно. [Предполагается, что используется источник тока с неограниченным напряжением].

• Индуктор: & nbsp: Для катушки индуктивности невозможно мгновенное изменение тока. Вместо этого при приложении напряжения ток нарастает линейно во времени со скоростью, равной V / L, где V — приложенное напряжение, а L — индуктивность.

  Формат индуктора для импульсного источника питания Используя стандартные уравнения, можно определить профили тока и напряжения:

  Энергия восходящего тока накапливается в магнитном поле, связанном с индуктором.Если ток, протекающий через катушку индуктивности, внезапно прерывается, магнитное поле реагирует на это и создает очень высокую «обратную ЭДС», чтобы противодействовать изменению.

Ознакомившись с фундаментальными или базовыми концепциями, лежащими в основе коммутируемых напряжений и токов на конденсаторы и катушки индуктивности, эти базовые концепции могут быть применены к решениям импульсных регуляторов, чтобы обеспечить различные сценарии для схем повышения и понижения напряжения.

Поскольку в технологии используются методы переключения, при которых последовательный элемент включен или выключен, этот подход обеспечивает гораздо лучший уровень эффективности, чем линейный, при котором рассеивается мощность.

Конденсаторное регулирование режимов переключения

На схеме показана основная концепция конденсаторного импульсного регулятора. Когда переключатель замкнут, ток может течь в накопительный конденсатор и обеспечивать заряд. Когда напряжение на конденсаторе достигает требуемого уровня, переключатель размыкается, и нагрузка потребляет ток от конденсатора.

По мере падения напряжения это будет обнаружено схемой управления, и последовательный переключатель снова включится, чтобы довести напряжение конденсатора до требуемого уровня.

Эта схема не так эффективна, как может показаться на первый взгляд. Хотя единственным резистивным элементом в теоретической схеме является нагрузка, это не единственный способ потери энергии, поскольку зарядка конденсатора непосредственно от источника напряжения или конденсатора рассеивает столько энергии, сколько передается конденсатору. В результате этого в импульсных регуляторах нельзя использовать только методы переключения конденсаторов.

Импульсное регулирование на основе индуктивности

Также возможно использование индукторов в качестве элемента импульсных регуляторов.

Катушка индуктивности может использоваться для передачи энергии от одного источника напряжения к другому. Хотя простой резистор можно использовать в качестве капельницы для падения напряжения при переходе от одного источника напряжения с более высоким напряжением к источнику с более низким напряжением, это очень расточительно с точки зрения мощности. Если используется индуктор, вся энергия передается, если предположить, что индуктор идеален.

Использование индуктора имеет преимущества, заключающиеся в том, что энергия может передаваться от одного источника к другому независимо от соответствующих значений напряжения и их полярности.Очевидно, что для этого требуется правильная конфигурация.

Когда переключатели находятся в положениях, показанных выше, напряжение V1 прикладывается к катушке индуктивности, и ток i1 нарастает со скоростью, равной V1 / L.

No related posts.