Принцип работы стабилизатора напряжения | Русэлт

Стабилизатор напряжения – устройство, преобразующее электроэнергию с неустойчивыми характеристиками, которые не подходят для устройств энергопотребления. На выходе поступает напряжение с заданными стабильными параметрами, которыми снабжаются потребители энергии.

Разновидности устройств

Прежде всего стоит разобраться, какие бывают разновидности устройств. Стабилизатор напряжения купить можно разный, например:

• Постоянного напряжения;
• Переменного напряжения.

Стабилизаторы постоянного напряжения

Они необходимы, если значение поступающего тока мало или наоборот слишком велико для электропотребителя. Проходя через устройство, напряжение преобразуется до заданного уровня. В свою очередь они делятся на:

• Линейный стабилизатор. Принцип функционирования основан на непрерывном изменении сопротивления для осуществления стабильного показателя на выходе. Простая конструкция устройства с минимальным количеством деталей работает без помех;
• Импульсный. С помощь коротких импульсов нестабильный ток накапливается на катушке или в конденсаторе. В последствии накопленная электроэнергия поступает на выход с заданными параметрами. Если жена выходе показатель превышает возможное допустимое значение, то накопитель сбрасывает напряжение, переставая аккумулировать энергию, тем самым позволяя на выходе подавать напряжение с меньшим значением.

Стабилизаторы переменного напряжения

Устройство, которые поддерживает выход тока с заданными характеристиками, вне зависимости от того, какие показатели были на входе. Они бывают:

• Накопительные. Этот стабилизатор напряжения купить необходимо, если для применения достаточно накопления электроэнергии в системе, с последующим преобразованием и выдачи на выходе тока со стабильными параметрами;
• Корректирующие. Стабилизатор напряжения, преобразующий энергию за счет добавления потенциала, которого не хватает для получения необходимых параметров.

Качество и долговременность работы таких устройств зависит от скачков напряжения и других параметров подаваемой энергии. И только благодаря стабилизаторам напряжения возможно бесперебойное электроснабжение с заданными параметрами.

Стабилизатор напряжения — типы и принцип работы, характеристики и устройство.

Феррорезонансные стабилизаторы напряжения. Были разработаны в середине 60 годов прошлого века, их принцип работы основано на использовании явления магнитного насыщения ферромагнитных сердечников трансформаторов или дросселей. Применялись такие устройства для регулировки напряжения питания бытовой техники (телевизор, радиоприёмник, холодильник и т.п.).

Феррорезонансный стабилизатор напряжения

Их преимущество заключается в высокой точности 1-3% и быстрой (для того времени) скорости регулирования. Недостаток — повышенный уровень шума и зависимость качества стабилизации от величины нагрузки. Современные устройства лишены этих недостатков, но стоимость их равна или выше стоимости ИБП (Источника Бесперебойного Питания) на такую же мощность, вследствие чего они широкого распространения в качестве бытовых не получили.

Электромеханические стабилизаторы напряжения. В 60-80-е годы прошлого века для регулирования напряжения применялись автотрансформаторы с ручной корректировкой (ЛАТР), вследствие чего приходилось постоянно следить за вольтметром (стрелочный или светящаяся линейка) и, при необходимости, вручную крутить ползунок с токосъёмными щётками. В настоящее время принцип работы автоматизирован с помощью электродвигателя с редуктором (сервопривода).

Электромеханический стабилизатор напряжения

Единственные достоинства электромеханических стабилизаторов напряжения — низкая цена и хорошая точность регулировки 2-3%. Недостатков много — низкая скорость регулирования из-за инерционности двигателя и повышенный уровень шума: шумит электродвигатель и редуктор, и практически постоянно, т.к. отслеживаются изменения с шагом 2-4 вольта. Плюс к этому, добавляется повышенный износ механический частей и недолгий общий ресурс работы устройства в целом, что подтверждается сроком гарантии всего в 1 год.

Также при резком увеличении значений сети часто кратковременно отключается нагрузка, т.к. стабилизатор не успевает погасить этот скачок, и напряжение на ней превышает максимально допустимое значение.

Вследствие всего вышесказанного получили распространение как дешёвые стабилизаторы для питания недорогой домашней электротехники.

Электронные стабилизаторы напряжения. Наиболее широкий класс устройств ступенчатого регулирования, обеспечивающих исключительное постоянство электропитания нагрузки с заданной точностью в широких пределах изменения входной сети. Принцип работы основан на автоматическом переключении секций автотрансформатора с помощью силовых ключей (реле, тиристоры, симисторы).

Структурная схема электронного трансформаторного стабилизатора напряжения

К их достоинствам можно отнести: высокое быстродействие, очень широкий входной диапазон, отсутствие искажения формы напряжения, высокий КПД, низкий уровень шума (только от вентиляторов охлаждения). Точность стабилизации определяется количеством ступеней регулирования и, в зависимости от модели, может составлять от 5 до 0.5%, а некоторые модели даже имеют возможность коррекции в пределах 210-230 вольт для лучшей адаптации к импортному оборудованию. Необходимо особо отметить высокую надёжность 3-х фазных конфигураций, где каждую фазу в отдельности регулирует независимый однофазный блок.

Электронный трансформаторный стабилизатор напряжения

Несмотря на высокую стоимость, электронные стабилизаторы напряжения — это оптимальное соотношение цена/качество, и они заслуженно нашли наибольшее распространение на рынке высококачественных электроприборов.

Инверторные стабилизаторы напряжения. Самый молодой тип регуляторов, начал выпускаться во второй половине 10-х годов нашего столетия. Как и ИБП (источник бесперебойного питания), принцип работы основан на двойном преобразовании сетевого напряжения: сначала оно выпрямляется а затем заново преобразуется в переменное.

Структурная схема электронного инверторного стабилизатора напряжения

Их достоинства, в общем, такие же, как и у электронных стабилизаторов, но есть два существенных положительных отличия. Во-первых, они не содержат трансформаторов и поэтому имеют небольшой вес и габариты, а во-вторых, они ещё стабилизируют и частоту тока! К недостаткам можно отнести то, что в трёхфазных моделях при неполадках в любом контуре регулирования фазы два остальных тоже отключаются.

Электронные инверторные стабилизаторы напряжения

В общем, у инверторных стабилизаторов напряжения есть определённое будущее и существенный сектор применения

Как работает стабилизатор напряжения — принцип действия

Стабилизатором напряжения называется устройство, к которому подключается напряжение на его вход, с неустойчивыми и нестабильными свойствами для нормальной работы потребителей. На выходе прибора напряжение имеет необходимые качества и свойства, способствующие нормальному функционированию нагрузки потребителей.

Стабилизаторы постоянного тока

Питание сети постоянного тока требует выравнивания при входном напряжении ниже или выше допустимого предела. При протекании тока по стабилизатору, оно выравнивается до необходимой величины. Также схему стабилизатора можно выполнить со сменой полярности питания.

Линейные

Такой прибор является делителем, на который поступает нестабильное напряжение, а на его выходе напряжение выравнивается и имеет необходимые свойства. Его принцип действия состоит в постоянном изменении значения сопротивления для создания выровненного питания на выходе.

Достоинства:

• При эксплуатации отсутствуют помехи.
• Простое устройство с малым числом деталей.

Недостатки:

• При значительной разнице выходящего и входящего питания линейный стабилизатор показывает малый КПД, так как значительная часть производимой мощности переходит в тепло и расходится на сопротивлении.

Параметрический

Такое исполнение прибора с контрольным элементом, подключенным параллельно нагрузке, выполнено на полупроводниковых и газоразрядных стабилитронах.

По стабилитрону проходит ток, который выше в десять раз тока на резисторе. Поэтому такая схема подходит для стабилизации питания только в маломощных устройствах. Чаще всего его применяют в качестве составного компонента преобразователей тока со сложной конструкцией.

Последовательный

Работа прибора видна на изображенной схеме.

Эта схема соединяет два компонента:

1. Биполярный транзистор, повышающий ток. Он является эмиттерным повторителем.
2. Параметрический стабилизатор, рассмотренный выше.

Выходное напряжение не зависит от проходящего по стабилитрону тока. Однако оно зависит от вида вещества полупроводника. По причине сравнительной независимости этих величин выходное напряжение получается устойчивым.

При протекании по транзистору напряжение на выходе прибора повышается. При применении одного транзистора напряжение может не удовлетворить потребителя. В этом случае выполняют прибор из нескольких транзисторов, чтобы повысить ток до необходимой величины.

Компенсационный последовательный

Компенсационный последовательный стабилизатор имеет обратную связь. В нем выходное напряжение сравнивается с эталоном. Разница между ними нужна для создания сигнала устройству, контролирующему напряжение.

С сопротивления снимается некоторое количество выходного напряжения, сравнивающееся с основным значением стабилитрона. Эта разница поступает на усилитель и подается на транзистор.

Устойчивое функционирование создается при сдвиге фаз. Так как часть напряжения на выходе поступает на усилитель, то оно сдвигает фазу на угол 180 градусов. Транзистор, подключенный по типу усилителя, фазы не сдвигает, и петлевой сдвиг равен 180 градусов.

Импульсные

Электрический ток, обладающий неустойчивыми свойствами, с помощью коротких импульсов поступает на устройство накопления стабилизатора, которым является конденсатор или катушка.

Накопленная энергия далее выходит на потребитель с другими свойствами. Есть два способа стабилизации:

1. Управление длиной импульсов.
2. Сравнение выходного напряжения с наименьшим значением.

Импульсный стабилизатор может изменять напряжение с разными результатами. Их делят на виды:

• Инвертирующий.
• Повышающе-понижающий.
• Повышающий.
• Понижающий.

Достоинства:

• Малая потеря энергии.

Недостатки:

• Помехи в виде импульсов на выходе.

Стабилизаторы переменного напряжения

Такие приборы предназначены для выравнивания переменного напряжения независимо от его параметров входа. Выходное напряжение должно быть в виде идеальной синусоиды, независимо от входных дефектов питания. Различают несколько видов стабилизаторов

Накопители

Это стабилизаторы, накапливающие энергию от входного источника, а далее энергия создается снова, однако уже с постоянными параметрами.

Двигатель-генератор

Принцип работы стабилизатора напряжения такого типа состоит в изменении электроэнергии в кинетический вид, применяя электродвигатель. Далее генератор снова производит обратное изменение, уже с постоянными параметрами.

Основным компонентом системы является маховик, накапливающий энергию и выравнивающий напряжение. Он соединен с подвижными элементами генератора и двигателя, имеет большую массу, инерцию, которая сохраняет быстродействие. Так как скорость маховика постоянная, то напряжение также будет постоянным, даже при малых перепадах напряжения на входе.

Феррорезонансный

Прибор состоит:

• Конденсатор.
• Катушка с ненасыщенным сердечником.
• Катушка индуктивности с насыщенным сердечником.

К катушке с сердечником насыщенным приложено постоянное напряжение, и не зависит от тока, поэтому можно подобрать данные второй катушки и емкости для стабилизации питания в необходимых пределах.

Работа такого устройства сравнивается с качелями. Их трудно сразу остановить, или сделать скорость качания выше. Качели также не нужно постоянно подталкивать, так как инерция делает свое дело. Поэтому могут быть значительные падения и обрыв питания.

Инверторный

Схема такого прибора состоит:

• Преобразователь напряжения.
• Микроконтроллер.
• Емкость.
• Выпрямитель с регулятором мощности.
• Фильтры входа.

Принцип работы инверторного стабилизатора заключается в протекании 2-х процессов:

1. Вначале входное переменное напряжение изменяется в постоянное при прохождении по выпрямителю и корректору. При этом электроэнергия накапливается в емкостях.
2. Далее постоянное напряжение изменяется в переменное на выходе. Из емкости ток течет к инвертору, трансформирующему ток в переменный с постоянными данными.

Корректирующие

• Электромагнитный, который имеет отличие от феррорезонансного отсутствием емкости, и пониженной мощностью.
• Электромеханический и электродинамический.
• Релейный.

Стабилизаторы напряжения: классификация, схемы, параметры, достоинства

Параметры стабилизаторов напряжения

Важнейшими параметрами стабилизатора напряжения являются коэффициент стабилизации K_ст, выходное сопротивление R_вых и коэффициент полезного действия η.

Коэффициент стабилизации определяют из выражения K_ст= [ ∆u_вх/ u_вх] / [ ∆u_вых/ u_вых]

где u_вх, u_вых — постоянные напряжения соответственно на входе и выходе стабилизатора; ∆u_вх — изменение напряжения u_вх; ∆u_вых — изменение напряжения u_вых, соответствующее изменению напряжения ∆u_вх.

Чем больше коэффициент стабилизации, тем меньше изменяется выходное напряжение при изменении входного. У простейших стабилизаторов величина K_ст составляет единицы, а у более сложных — сотни и тысячи.

Васильев Дмитрий Петрович

Профессор электротехники СПбГПУ

Задать вопрос

Таким образом, коэффициент стабилизации — это отношение относительного изменения напряжения на входе к соответствующему относительному изменению напряжения на выходе стабилизатора.

Выходное сопротивление стабилизатора определяется выражением R_вых= | ∆u_вых/ ∆i_вых|

где ∆u_вых— изменение постоянного напряжения на выходе стабилизатора; ∆i_вых— изменение постоянного выходного тока стабилизатора, которое вызвало изменение выходного напряжения.

Выходное сопротивление стабилизатора является величиной, аналогичной выходному сопротивлению выпрямителя с фильтром. Чем меньше выходное сопротивление, тем меньше изменяется выходное напряжение при изменении тока нагрузки. У простейших стабилизаторов величина R_вых составляет единицы Ом, а у более совершенных — сотые и тысячные доли Ома. Необходимо отметить, что стабилизатор напряжения обычно резко уменьшает пульсации напряжения.

Коэффициент полезного действия стабилизатора η_ст — это отношение мощности, отдаваемой в нагрузку Р_н, к мощности, потребляемой от входного источника напряжения Р_вх: η_ст = Р_н / Р_вх

Традиционно стабилизаторы разделяют на параметрические и компенсационные.

Интересное видео о стабилизаторах напряжения:

Параметрические стабилизаторы

Являются простейшими устройствами, в которых малые изменения выходного напряжения достигаются за счет применения электронных приборов с двумя выводами, характеризующихся ярко выраженной нелинейностью вольт-амперной характеристики. Рассмотрим схему параметрического стабилизатора на основе стабилитрона (рис. 2.82).
Проанализируем данную схему (рис. 2.82, а), для чего вначале ее преобразуем, используя теорему об эквивалентном генераторе (рис. 2.82, б). Проанализируем графически работу схемы, построив на вольт-амперной характеристике стабилитрона линии нагрузки для различных значений эквивалентного напряжения, соответствующих различным значениям входного напряжения (рис. 2.82, в).
Из графических построений очевидно, что при значительном изменении эквивалентного напряжения u_э (на ∆u_э), а значит, и входного напряжения u_вх, выходное напряжение изменяется на незначительную величину ∆u_вых.

Абрамян Евгений Павлович

Доцент кафедры электротехники СПбГПУ

Задать вопрос

Причем, чем меньше дифференциальное сопротивление стабилитрона (т. е. чем более горизонтально идет характеристика стабилитрона), тем меньше ∆uвых.

Определим основные параметры такого стабилизатора, для чего в исходной схеме стабилитрон заменим его эквивалентной схемой и введем во входную цепь (рис. 2.82, г) источник напряжения, соответствующий изменению входного напряжения ∆u_вх (на схеме пунктир):

R_вых= r_д|| R₀≈ r_д, т.к. R₀>> r_д η_ст = ( u_вых· I_н) / ( u_вх· I_вх) = ( u_вых· I_н) / [ u_вх( I_н + I_вх) ].

K_ст= ( ∆u_вх/ u_вх) : ( ∆u_вых/ u_вых) Так как обычно R_н>> r_д Следовательно, K_ст≈ u_вых / u_вх· [ ( r_д+ R₀) / r_д]

Обычно параметрические стабилизаторы используют для нагрузок от нескольких единиц до десятков миллиампер. Наиболее часто они используются как источники опорного напряжения в компенсационных стабилизаторах напряжения.

Компенсационные стабилизаторы

Представляют собой замкнутые системы автоматического регулирования. Характерными элементами компенсационного стабилизатора являются источник опорного (эталонного) напряжения (ИОН), сравнивающий и усиливающий элемент (СУЭ) и регулирующий элемент (РЭ).

Напряжение на выходе стабилизатора или некоторая часть этого напряжения постоянно сравнивается с эталонным напряжением.

В зависимости от их соотношения сравнивающим и усиливающим элементом вырабатывается управляющий сигнал для регулирующего элемента, изменяющий его режим работы таким образом, чтобы напряжение на выходе стабилизатора оставалось практически постоянным.

В качестве ИОН обычно используют ту или иную электронную цепь на основе стабилитрона, в качестве СУЭ часто используют операционный усилитель, а в качестве РЭ — биполярный или полевой транзистор.

Чаще всего регулирующий элемент включают последовательно с нагрузкой. В этом случае стабилизатор называют последовательным (рис. 2.83, а).

Иногда регулирующий элемент включают параллельно нагрузке, и тогда стабилизатор называют параллельным (рис. 2.83, б. Здесь СУЭ и ИОН с целью упрощения не показаны). В параллельном стабилизаторе используется балластное сопротивление R_б, включаемое последовательно с нагрузкой.

В зависимости от режима работы регулирующего элемента стабилизаторы разделяют на непрерывные и импульсные (ключевые, релейные).

В непрерывных стабилизаторах регулирующий элемент (транзистор) работает в активном режиме, а в импульсных — в импульсном.

Рассмотрим типичную принципиальную схему непрерывного стабилизатора (рис. 2.84, а).
Эта схема соответствует приведенной выше структурной схеме последовательного стабилизатора. Для того чтобы выполнить наиболее просто анализ этой схемы на основе тех допущений, которые были рассмотрены при изучении операционного усилителя,изобразим эту схему по-другому. При этом цепи питания операционного усилителя для упрощения рисунка изображать не будем.
Из схемы (рис. 2.84, б) очевидно, что на элементах R2, R3, DA и VT построен неинвертирующий усилитель на основе ОУ с выходным каскадом в виде эмиттерного повторителя на транзисторе VT, а входным напряжением для него является выходное напряжение параметрического стабилизатора напряжения на элементах R1 и VD. В соответствии с указанными выше допущениями получаем:

u_R3= u_ст, т.е. i_R3· R₃= u_ст

u_R2 = u_R3 – u_вых

i_R2 = − i_R3 = − u_ст/ R₃

Подставляя выражение для i_R2 в предыдущее уравнение, получим − u_ст/ R₃· R₂= u_ст – u_вых. Следовательно, u_вых = u_ст· ( 1 + R₂/ R₃)

Последнее выражение в точности повторяет соответствующие выражения для неинвертирующего усилителя (входным напряжением является напряжение u_ст).

Полезно отметить, что ООС охватывает два каскада — на операционном усилителе и на транзисторе. Рассматриваемая схема является убедительным примером, демонстрирующим преимущество общей отрицательной обратной связи по сравнению с местной.

Васильев Дмитрий Петрович

Профессор электротехники СПбГПУ

Задать вопрос

Основным недостатком стабилизаторов с непрерывным регулированием является невысокий КПД, поскольку значительный расход мощности имеет место в регулирующем элементе, так как через него проходит весь ток нагрузки, а падение напряжения на нем равно разности между входным и выходным напряжениями стабилизатора.

В конце 60-х годов стали выпускать интегральные микросхемы компенсационных стабилизаторов напряжения с непрерывным регулированием (серия К142ЕН). В эту серию входят стабилизаторы с фиксированным выходным напряжением, с регулируемым выходным напряжением и двухполярным и входным и выходным напряжениями. В тех случаях, когда через нагрузку необходимо пропускать ток, превышающий предельно допустимые значения интегральных стабилизаторов, микросхему дополняют внешними регулирующими транзисторами.

Некоторые параметры интегральных стабилизаторов приведены в табл. 2.1, а вариант подключения к стабилизатору К142ЕН1 внешних элементов — на рис. 2.85.
Резистор R предназначен для срабатывания защиты по току, а R₁ — для регулирования выходного напряжения. Микросхемы К142УН5, ЕН6, ЕН8 являются функционально законченными стабилизаторами с фиксированным выходным напряжением, но не требуют подключения внешних элементов.

Импульсные стабилизаторы напряжения в настоящее время получили распространение не меньшее, чем непрерывные стабилизаторы.

Благодаря применению ключевого режима работы силовых элементов таких стабилизаторов, даже при значительной разнице в уровнях входных и выходных напряжений можно получить КПД, равный 70 − 80 %, в то время как у непрерывных стабилизаторов он составляет 30 − 50%.

Васильев Дмитрий Петрович

Профессор электротехники СПбГПУ

Задать вопрос

В силовом элементе, работающем в ключевом режиме, средняя за период коммутации мощность, рассеиваемая в нем, значительно меньше, чем в непрерывном стабилизаторе, так как хотя в замкнутом состоянии ток, протекающий через силовой элемент, максимален, однако падение напряжения на нем близко к нулю, а в разомкнутом состоянии ток, протекающий через него, равен нулю, хотя напряжение максимально. Таким образом, в обоих случаях рассеиваемая мощность незначительна и близка к нулю.

Малые потери в силовых элементах приводят к уменьшению или даже исключению охлаждающих радиаторов, что значительно уменьшает массогабаритные показатели. Кроме того, использование импульсного стабилизатора позволяет в ряде случаев исключить из схемы силовой трансформатор, работающий на частоте 50 Гц, что также улучшает показатели стабилизаторов.

К недостаткам импульсных источников питания относят наличие пульсаций выходного напряжения.

Рассмотрим импульсный последовательный стабилизатор напряжения (рис. 2.86).
Ключ S периодически включается и выключается схемой управления (СУ) в зависимости от значения напряжения на нагрузке. Напряжение на выходе регулируют, изменяя отношение t_вкл / t_выкл, где t_вкл, t_выкл — длительности отрезков времени, на которых ключ находится соответственно во включенном и выключенном состояниях. Чем больше это отношение, тем больше напряжение на выходе.

В качестве ключа S часто используют биполярный или полевой транзистор.

Диод обеспечивает протекание тока катушки индуктивности тогда, когда ключ выключен и, следовательно, исключает появление опасных выбросов напряжения на ключе в момент коммутации. LC-фильтр снижает пульсации напряжения на выходе.

Ещё одно интересное видео о стабилизаторах:

Принцип работы стабилизатора напряжения

Стабилизатор напряжения — применение, принцип работы

Стабилизатор напряжения — это электрическое устройство, которое используется для подачи постоянного напряжения на нагрузку на своих выходных клеммах независимо от каких-либо изменений или колебаний на входе, то есть входящего питания.

Основное назначение стабилизатора напряжения заключается в защите электрических или электронных устройств (например, кондиционера, холодильника, телевизора и так далее) от возможного повреждения в результате скачков напряжения или колебаний, повышенного или пониженного напряжения.

Рис.1 — Различные типы стабилизаторов напряжения

Стабилизатор напряжения также известен как AVR (автоматический регулятор напряжения). 

Использование стабилизатора напряжения не ограничивается домашним или офисным оборудованием, которое получает электропитание извне. 

Даже места, которые имеют свои собственные внутренние источники питания в виде дизельных генераторов переменного тока, сильно зависят от этих AVR для безопасности своего оборудования.

Зачем нужны стабилизаторы напряжения и его важность

Все электрические устройства спроектированы и изготовлены для работы с максимальной эффективностью с типичным источником питания, который известен как номинальное рабочее напряжение. В зависимости от расчетного безопасного предела эксплуатации рабочий диапазон (с оптимальной эффективностью) электрического устройства может быть ограничен до ± 5%, ± 10% или более.

Из-за многих проблем источник входного напряжения, которое мы получаем, всегда имеет тенденцию колебаться, что приводит к постоянно меняющемуся источнику входного напряжения. Это изменяющееся напряжение является основным фактором, способствующим снижению эффективности устройства, а также увеличению частоты его отказов.

Рис. 2 — Проблемы из-за колебаний напряжения

Как работает стабилизатор напряжения

Основная работа стабилизатора напряжения заключается в выполнении двух необходимых функций: функции понижения и повышения напряжения. 

Функция понижения и повышения — это не что иное, как регулирование постоянного напряжения от перенапряжения. 

Эта функция может выполняться вручную с помощью селекторных переключателей или автоматически с помощью дополнительных электронных схем.

В условиях перенапряжения функция «понижения напряжения» обеспечивает необходимое снижение интенсивности напряжения. Аналогично, в условиях пониженного напряжения функция «повышения напряжения» увеличивает интенсивность напряжения. Идея обеих функций в целом заключается в том, чтобы поддерживать одинаковое выходное напряжение.

Рис. 4 — Принципиальная схема функции понижения в стабилизаторе напряжения

На приведенном выше рисунке показано подключение трансформатора в функции «Понижения». В функции понижения полярность вторичной катушки трансформатора подключается таким образом, что приложенное напряжение к нагрузке является результатом вычитания напряжения первичной и вторичной катушек.

В стабилизаторе напряжения есть схема переключения. Всякий раз, когда обнаруживается превышение напряжения в первичном источнике питания, подключение нагрузки вручную или автоматически переключается в конфигурацию режима «Понижения» с помощью переключателей (реле).

Рис. 6 — Принципиальная схема функции повышения напряжения в стабилизаторе напряжения

На рисунке выше показано подключение трансформатора в функции «Повышения». В функции повышения полярность вторичной обмотки трансформатора подключается таким образом, что приложенное напряжение к нагрузке является результатом сложения напряжения первичной и вторичной обмоток.

Видео совет при выборе стабилизатор напряжения

//www.youtube.com/embed/RnxfLGxw9zU

Особенности сетевых стабилизаторов

Принципиальная схема стабилизатора напряжения данного типа представляет собой набор транзисторов, а также диодов. В свою очередь механизм замыкания в ней отсутствует. Регуляторы при этом имеются обычного типа. В некоторых моделях дополнительно устанавливается система индикации.

Она способна показать мощность скачков в сети. По чувствительности модели довольно сильно отличаются. Конденсаторы, как правило, в цепи имеются компенсационного типа. Система защиты у них отсутствует.

Устройства моделей с регулятором

Для холодильного оборудования востребованным является регулируемый стабилизатор напряжения. Схема его подразумевает возможность настройки прибора перед началом использования. В данном случае это помогает в устранении высокочастотных помех. В свою очередь электромагнитное поле проблем для резисторов не представляет.

Конденсаторы также включаются в регулируемый стабилизатор напряжения. Схема его не обходится без транзисторных мостов, которые соединяются между собой по коллекторной цепочке. Непосредственно регуляторы могут устанавливаться различных модификаций. Многое в данном случае зависит от предельного напряжения. Дополнительно учитывается тип трансформатора, который имеется в стабилизаторе.

Стабилизаторы «Ресанта»

Схема стабилизатора напряжения «Ресанта» представляет собой набор транзисторов, которые взаимодействуют между собой по коллектору. Для охлаждения системы имеется вентилятор. С высокочастотными перегрузками в системе справляется конденсатор компенсационного типа.

Также схема стабилизатора напряжения «Ресанта» включает в себя диодные мосты. Регуляторы во многих моделях устанавливаются обычные. Ограничения по нагрузке у стабилизаторов «Ресанта» есть. В целом помехи ими воспринимаются все. К недостаткам следует отнести высокую шумность трансформаторов.

Схема моделей с напряжением 220 В

Схема стабилизатора напряжения 220 В отличается от прочих устройств тем, что в ней имеется блок управления. Данный элемент соединяется напрямую с регулятором. Сразу за системой фильтрации имеется диодный мост. Для стабилизации колебаний дополнительно предусмотрена цепь из транзисторов. На выходе после обмотки располагается конденсатор.

С перегрузками в системе справляется трансформатор. Преобразование тока осуществляется им же. В целом диапазон мощности у данных устройств довольно высокий. Работать эти стабилизаторы способны и при минусовой температуре. По шумности они не отличаются от моделей других типов. Параметр чувствительности сильно зависит от производителя. Также на нее влияет тип установленного регулятора.

Принцип работы импульсных стабилизаторов

Схема электрическая стабилизатора напряжения данного типа схожа с моделью релейного аналога. Однако отличия в системе все же есть. Главным элементом в цепи принято считать модулятор. Занимается данное устройство тем, что считывает показатели напряжения. Далее сигнал переносится на один из трансформаторов. Там проходит полная обработка информации.

Для изменения силы тока имеется два преобразователя. Однако в некоторых моделях он установлен один. Чтобы справиться с электромагнитным полем, задействуется выпрямительный делитель. При повышении напряжения он снижает предельную частоту. Чтобы ток поступил на обмотку, диоды передают сигнал на транзисторы. На выходе стабилизированное напряжение проходит по вторичной обмотке.

Высокочастотные модели стабилизаторов

По сравнению с релейными моделями, высокочастотный стабилизатор напряжения (схема показана ниже) является более сложным, и диодов в нем задействуется больше двух. Отличительной особенность приборов данного типа принято считать высокую мощность.

Трансформаторы в цепи рассчитаны на большие помехи. В результате данные приборы способны защитить любую бытовую технику в доме. Система фильтрации в них настроена на различные скачки. За счет контроля напряжения величина тока может изменяться. Показатель предельной частоты при этом будет увеличиваться на входе, и уменьшаться на выходе. Преобразование тока в этой цепи осуществляется в два этапа.

Первоначально задействуется транзистор с фильтром на входе. На втором этапе включается диодный мост. Для того чтобы процесс преобразования тока завершился, системе требуется усилитель. Устанавливается он, как правило, между резисторами. Таким образом, температура в устройстве поддерживается на должном уровне. Дополнительно в системе учитывается источник питания. Использование блока защиты зависит от его работы.

Стабилизаторы на 15 В

Для устройств с напряжением 15 В используется сетевой стабилизатор напряжения, схема которого по своей структуре является довольно простой. Порог чувствительности у приборов находится на малом уровне. Модели с системой индикации встретить очень сложно. В фильтрах они не нуждаются, поскольку колебания в цепи незначительные.

Резисторы во многих моделях есть только на выходе. За счет этого процесс преобразования происходит довольно быстро. Входные усилители устанавливаются самые простые. Многое в данном случае зависит от производителя. Используются стабилизатор напряжения (схема показана ниже) этого типа чаще всего в лабораторных исследованиях.

Особенности моделей на 5 В

Для устройств с напряжением 5 В используют специальный сетевой стабилизатор напряжения. Схема их состоит из резисторов, как правило, не более двух. Применяют такие стабилизаторы исключительно для нормального функционирования измерительных приборов. В целом они являются довольно компактными, а работают тихо.

Модели серии SVK

Модели данной серии относятся к стабилизаторам латерного типа. Чаще всего их используют на производстве для уменьшения скачков от сети. Схема подключения стабилизатора напряжения этой модели предусматривает наличие четырех транзисторов, которые расположены попарно. За счет этого ток преодолевает меньшее сопротивление в цепи. На выходе у системы имеется обмотка для обратного эффекта. Фильтров в схеме предусмотрено два.

За счет отсутствия конденсатора процесс преобразования также происходит быстрее. К недостаткам следует отнести большую чувствительность. На электромагнитное поле прибор реагирует очень остро. Схема подключения стабилизатора напряжения серии SVK регулятор предусматривает, как и систему индикации. Напряжение максимум устройством воспринимается до 240 В, а отклонение при этом не может превышать 10 %.

Автоматические стабилизаторы «Лигао 220 В»

Для систем сигнализации является востребованным от компании «Лигао» стабилизатор напряжения 220В. Схема его построена на работе тиристоров. Использоваться данные элементы способны исключительно в полупроводниковых цепях. На сегодняшний день типов тиристоров существует довольно много. По степени защищенности они делятся на статические, а также динамические. Первый вид используется с источниками электричества различной мощности. В свою очередь динамические тиристоры имеют свой предел.

Если говорить про компании «Лигао» стабилизатор напряжения (схема показана ниже), то в нем имеется активный элемент. В большей степени он предназначен для нормального функционирования регулятора. Представляет он собой набор контактов, которые способны соединяться. Необходимо это для того чтобы увеличивать или уменьшать предельную частоту в системе. В других моделях тиристоров может иметься несколько. Устанавливаются они между собой при помощи катодов. В результате коэффициент полезного действия устройства можно значительно повысить.

Низкочастотные устройства

Для обслуживания устройств с частотой менее 30 Гц существует такой стабилизатор напряжения 220В. Схема его схожа со схемами релейных моделей за исключением транзисторов. В данном случае они имеются с эмиттером. Иногда дополнительно устанавливается специальный контроллер. Многое зависит от производителя, а также модели. Контроллер в стабилизаторе необходим для передачи сигнала на блок управления.

Для того чтобы связь была качественной, производители используют усилитель. Устанавливается он, как правило, на входе. На выходе в системе имеется обычно обмотка. Если говорить про предел напряжения в 220 В, конденсаторов можно найти два. Коэффициент передачи тока у таких устройств довольно низкий. Причиною этого принято считать малую предельную частоту, которая является следствием работы контроллера. Однако коэффициент насыщения находится на высокой отметке. Во многом это связано именно с транзисторами, которые устанавливаются с эмиттерами.

Понравилась статья? Расскажите друзьям: Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 4 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Стабилизаторы напряжения 220 вольт — принцип работы, устройство, типы

электрика, сигнализация, видеонаблюдение, контроль доступа (СКУД) и другие инженерно технические системы (ИТС)

Стабилизаторы для подключения бытовых электроприборов напряжением 220 Вольт по принципу действия можно подразделить на три основных типа:

• сервоприводные (электромеханические),
• электронные,
• феррорезонансные,

Здесь будут рассмотрены основные принципы работы перечисленных типов устройств, кроме того, можно порекомендовать статьи про бытовые стабилизаторы напряжения и то как их выбрать.

Поскольку бытовая электросеть 220 Вольт использует переменное напряжения, то любой из рассматриваемых стабилизаторов имеет в своем составе трансформатор или автотрансформатор.

Разница между ними определяется количеством обмоток, автотрансформатор имеет одну, трансформатор — две и более.

ПРИНЦИП РАБОТЫ СТАБИЛИЗАТОРА НАПРЯЖЕНИЯ

Электромеханические стабилизаторы (рис.1) используют как раз автотрансформатор. Поскольку отношения выходного и входного напряжений равны отношению количества витков соответствующих обмоток Uвх/Uвых=Nвх/Nвых или Uвых=Uвх*(Nвых/Nвх), то для получения стабильного выходного напряжения 220 Вольт достаточно отслеживать напряжение сети и, при постоянном количестве витков входной катушки, подключать нужное количество витков выходной обмотки, изменяя таким образом коэффициент трансформации (Ктр=Nвх/Nвых).

Этим занимается устройство управления, соответствующим образом перемещая контактную группу К.

Устройства, работающие по такому принципу обеспечивают плавную регулировку, однако весьма инерционны, требуют достаточно частого технического обслуживания, пожароопасны, критичны к условиям рабочей среды, создают значительные электрические помехи.

От перечисленных недостатков частично свободны электронные стабилизаторы (рис.2). Изменение коэффициента трансформации здесь достигается выбором нужного количества витков вторичной обмотки с помощью коммутационных устройств КУ (симисторы, реле). В остальном принцип работы схож с предыдущим типом стабилизатора.

Однако, здесь имеет место определенная дискретность (ступенчатость) регулировки выходного напряжения. Помехи тоже присутствуют, но в меньшей степени, чем у электромеханических систем.

Остается феррорезонансный стабилизатор (рис.3). На сегодняшний день они практически не используются, но для полноты картины их принцип действия тоже рассмотрим.

При работе трансформатор преобразует электрическую энергию в энергию магнитного поля и обратно. Для низких частот проводником магнитной энергии является ферромагнитный сердечник, «пропускная способность» которого определятся его сечением. При определенных условиях создается режим насыщения, то есть постоянство напряженности магнитного поля, соответственно — выходного напряжения.

Недостатки такого стабилизатора — высокий уровень шума, относительно узкий диапазон регулировок, жесткий тепловой режим работы, сильно искаженная форма сигнала на выходе.

© 2012-2021 г. Все права защищены.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

принцип работы, преимущества, правила выбора

В компании «Минимакс» представлен большой ассортимент стабилизаторов напряжения. У нас вы найдете модели, которые позволяют безопасно эксплуатировать дорогостоящее и чувствительное оборудование, бытовые приборы и производственные системы, установки. Сегодня мы хотим осветить преимущества стабилизаторов напряжения «ЭНЕРГИЯ» и описать основные риски от перепадов напряжения.

Как понятно из самого названия, стабилизатор напряжения призван делать этот параметр тока ровным, в пределах допустимых значения. Устройство пропускает через себя электричество в диапазоне от 130-260 вольт, и должен на выходе показывать от 200 до 240 вольт, так как это укладывается в вариант нормы по российским стандартам.

Внутри стабилизатора расположен трансформатор. Что это такое, все знают из школьного курса физики – катушка с намотанной проволокой, в которой при подаче энергии возникает электромагнитная индукция, влияющая на качественные характеристики электричества. Представьте себе трансформатор как стопку металлических пластин на которую намотали две катушки из медной проволоки (первичная и вторичная обмотка).

Обмотка трансформатора

На первичной десять витков проволоки и подано напряжение 220 В. Если на вторичной обмотке присутствуют те же десять витков, то напряжение не изменится, но когда мы снижаем кол-во витков до пяти, то выходное напряжение понизится до 110 В. Аналогично работает и обратная история – для повышения параметра нужно на одном конце иметь меньшую обмотку, на другом – пропорционально увеличенную. Соответственно, через количество витков мы можем управлять напряжением.

Но как изменить количество витков вторичной обмотки, ведь нельзя все время вручную перематывать и отсчитывать их число? Этим занимается электронный блок управления. Один из контактов – подвижный, он способен перемещаться от одного витка к другому, меняя их количество между контактами. Следовательно, изменяется и напряжение на вторичной обмотке, причем в нужную нам сторону.

Электрооборудование призвано выполнять повторяющиеся или монотонные операции, поэтому оно нуждается в электротоке со стабильными параметрами. Если же напряжение будет недостаточным иди избыточным, а еще хуже того – часто менять свое значение, то и аппараты станут работать с перебоями. К тому же это приводит к быстрому износу или аварийному отключению. Вот какие неприятности наблюдаются при пониженном и чрезмерно высоком напряжении.

Что касается выбора стабилизатора напряжения для промышленного, коммерческого использования, то здесь слишком много переменных. Кроме того, мы уверены, что проектированием и установкой оборудования занимаются профессиональные инженеры и они в наших советах не нуждаются. А вот обывателям можно дать несколько рекомендаций.

Количество фаз

Если сеть однофазная, тогда и стабилизатор должен быть однофазным. Для трёхфазных потребителей выбирают трёхфазный стабилизатор или три однофазных.

Откройте свой электрический щиток и почитайте количество проводов. Для однофазной сети их будет два – фаза и ноль, также должно присутствовать заземление – это провод №3, но в старых домах его может и не быть.

Трёхфазная электросеть (редкость для многоквартирных домов) имеет 4 или 5 токоведущих линий. Три провода – фазы, четвёртый – ноль, пятый – заземление. Так же помните, что в однофазной цепи напряжение 220 В, в трёхфазной цепи между фазой и нулем тоже 220 В, а напряжение между двумя фазами 380 В.

Диапазон стабилизируемого напряжения

Стабилизаторы разных марок рассчитаны на свой разброс напряжения, которым они могут управлять, например, от 100 до 250 В или 150 до 270 и т.д. – это указано в характеристиках аппарата. Другое дело что нужно выяснить, а какой диапазон нужен вам в конкретном случае.

Например, летом вы живете за городом и в дачном поселке напряжение явно нестабильное, вы это чувствуете по мерцанию света и другим показателям при работе с электрооборудованием. Тогда следует делать замеры. Обычно их производят в течение нескольких дней, утром и вечером, когда потребление в сети наиболее высокое, и днем или ночью, когда нагрузка не разбирается потребителями слишком активно. Так вы узнаете средние, минимальные и максимальные цифры, которые помогут выбрать аппарат.

Нагрузочная способность стабилизатора

Сравним напряжение с уровнем воды в бочке, а стабилизатор – с насосом, который перекачивает жидкость. Чем выше перепад уровней воды, тем сложней работать насосу, а если поднимать ее придется слишком высоко, то он может вовсе не справиться с задачей. Аналогичным образом стабилизатор сможет выдержать лишь определенное число подключенных приборов.

График нагрузочной способности указан в паспорте устройства и отмечен в его технических характеристиках. На схеме показана выходная мощность в зависимости от входного напряжения.

Фактическая мощность стабилизатора при напряжении 170 В может достигать лишь 75% от номинала, а при 130 В – всего 30%. Итак, нагрузочная способность зависит от напряжения, поэтому стабилизатор мощностью 10 кВА при напряжении 160 В покажет нагрузочную способность 60%, то есть реальная мощность составит не 10, а 6 кВА. При выборе стабилизатора учитывайте суммарную мощность подключаемых приборов, ее указывают в тех. паспорте.

---

Теперь вы знаете основные моменты в работе стабилизаторов напряжения и сможете выбрать их для себя из нашего ассортимента.

Производитель – компания «Энергия» – один из лидеров на российском рынке с собственным конструкторским отделом и заводами в России и Китае. Ассортимент достигает 3000 моделей. Среди покупателей стабилизаторов «Энергия» – промышленные предприятия, компании нефтегазового сектора, застройщики, структуры ЖКХ, а также бытовые потребители электроэнергии.

Принципы работы регуляторов напряжения

РЕГУЛЯТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ Принципы работы регуляторов напряжения

08.03.2021 Автор / Редактор: Люк Джеймс / Johanna Erbacher

Стабилизатор напряжения — это схема, которая создает и поддерживает фиксированное выходное напряжение независимо от того, как изменяются входное напряжение и условия нагрузки, сохраняя источники питания в диапазоне, совместимом с другими компонентами.

Связанные компании

В этой статье вы узнаете больше о двух основных типах регуляторов напряжения: линейных и импульсных, каждый со своими подтипами.

Регулятор напряжения — это очень простое устройство с прямой связью, в котором используются контуры управления с отрицательной обратной связью. Когда требуется стабильное и надежное напряжение, рекомендуется использовать регулятор напряжения. Он используется для генерации фиксированного выходного напряжения, которое остается постоянным, несмотря на изменения как входного напряжения, так и условий нагрузки.Тем самым он защищает другие компоненты от повреждений, которые могут быть вызваны скачками напряжения.

Существует два основных типа регуляторов напряжения: линейный и переключающий , каждый со своими подтипами. Они используются во множестве приложений.

#expert

Линейные регуляторы напряжения

Существует два типа линейных регуляторов напряжения: серия и шунтирующая . Линейные регуляторы действуют как делители напряжения. Сопротивление регулятора напряжения изменяется с нагрузкой, в результате чего выходное напряжение остается постоянным.

В линейном стабилизаторе напряжения используется устройство с активным проходом, такое как MOSFET или BJT, которое управляется операционным усилителем с высоким коэффициентом усиления. Чтобы поддерживать постоянное выходное напряжение, линейные регуляторы регулируют сопротивление проходного устройства, сравнивая внутреннее напряжение с дискретизированным выходным напряжением, а затем сбрасывая ошибку до нуля.

Несмотря на то, что линейные регуляторы напряжения имеют быстрое время отклика на изменения нагрузки или линии, низкие электромагнитные помехи, низкий уровень шума и низкую пульсацию выходного напряжения, они относительно неэффективны, занимают много места и требуют использования радиатор.Кроме того, напряжение выше входа не может быть увеличено.

Для работы линейным регуляторам напряжения требуется только входной и выходной конденсатор. Это делает их простыми, надежными и очень рентабельными для использования инженерами-конструкторами.

Линейные регуляторы часто используются в приложениях, которые чувствительны к стоимости и шуму, слаботочны или ограничены пространством. Примеры включают бытовую электронику и устройства Интернета вещей, которые не вмещают громоздкие упаковки.

Импульсные регуляторы напряжения

Импульсные регуляторы напряжения, напротив, обычно более сложны и требуют выбора значений внешних компонентов, настройки контуров управления и более тщательного проектирования и компоновки схем.

Импульсные регуляторы могут быть как понижающими, так и повышающими преобразователями или их комбинацией. Это делает их гораздо более универсальными, чем линейные регуляторы, и делает их полезными для более широкого круга приложений.

Импульсные регуляторы напряжения высокоэффективны, обладают лучшими тепловыми характеристиками и могут поддерживать более высокий ток.В зависимости от требований применения импульсные регуляторы могут достигать КПД до 95 процентов. Однако, в отличие от линейных регуляторов, импульсные регуляторы могут потребовать дополнительных внешних компонентов, таких как индукторы или резисторы обратной связи, что делает их более сложными с точки зрения конструкции и, как правило, более дорогими для интеграции.

Импульсные регуляторы часто используются в приложениях, где эффективность и производительность определяют конструкцию. Примеры включают промышленные, корпоративные и автомобильные приложения.

Ограничения регулятора напряжения

Одним из самых больших недостатков линейных регуляторов является то, что они могут быть неэффективными из-за больших уровней рассеиваемой мощности в определенных приложениях. Падение напряжения линейного регулятора сравнимо с падением напряжения на резисторе, что делает его более подходящим для приложений с более низкими дифференциалами VIN / VOUT.

При рассмотрении линейного регулятора важно, чтобы инженеры-проектировщики прогнозировали рассеиваемую мощность, чтобы избежать случаев перегрева и повреждения компонентов.Также важно помнить, что линейные регуляторы допускают только понижающее преобразование.

Хотя импульсные регуляторы очень эффективны, это делает их менее рентабельными, чем линейные регуляторы. Это потому, что они больше, сложнее и могут создавать больше шума, если используются неправильные внешние компоненты, что, в свою очередь, приводит к увеличению количества материалов. Шум является важным фактором для любого конкретного приложения, потому что он может отрицательно повлиять на работу и производительность схемы.

(ID: 47260179)

Стабилизатор напряжения

: типы, работа и применение

Стабилизатор напряжения — это часть устройства питания, которая при любых условиях эксплуатации обеспечивает стабильную и непрерывную подачу напряжения. Во время изменения мощности и разницы нагрузок он контролирует напряжение. Помимо постоянного напряжения, он контролирует переменный ток. В этом блоге мы более подробно рассмотрим идею регулятора напряжения и его различные формы, а также подробно остановимся на общих микросхемах стабилизаторов напряжения и их распространенных реализациях!

Каталог

Ⅰ Что такое регулятор напряжения?

Блок питания электронного устройства преобразует входную мощность в желаемую форму (AC-DC или DC-AC) и желаемые характеристики напряжения / тока.Стабилизатор напряжения является частью блока питания, который при любых условиях эксплуатации обеспечивает стабильную и непрерывную подачу напряжения. Во время изменения мощности и разницы нагрузок он контролирует напряжение. Помимо постоянного напряжения, он контролирует переменный ток.

Обычно регулятор напряжения принимает более высокое входное напряжение и выдает более низкое выходное напряжение, которое является более стабильным. Их вторичное использование также заключается в защите схемы от потенциально опасных скачков напряжения.

Оба электрических прибора, т.е.е. напряжение и ток предназначены для работы при фиксированных номинальных мощностях. Хотя потребление тока является динамическим и зависит от нагрузки устройства, для правильной работы устройства напряжение питания устанавливается и предпочтительно постоянное. Задача регулятора напряжения — поддерживать оптимальное напряжение, необходимое для системы. У них обоих есть регуляторы напряжения для вашего ноутбука, сетевой адаптер и кофеварка.

Ⅱ Принцип работы регуляторов напряжения

Регулятор напряжения — это схема, которая, независимо от изменений входного напряжения или условий нагрузки, создает и поддерживает заданное выходное напряжение.

Аккумулятор в вашем автомобиле, который питается от генератора, розетка в вашем доме, которая обеспечивает всю необходимую вам энергию, мобильный телефон, который у вас, вероятно, есть под рукой каждую минуту дня, — все это требует определенного напряжения для работать. Колеблющиеся выходы, скачкообразные от +2 В, приведут к тому, что ваши зарядные устройства будут работать неэффективно и, вероятно, даже повредить их. Колебания напряжения могут происходить по ряду причин: состояние электросети, выключение и включение других приборов, время суток, влияние окружающей среды и т. Д.Присоединяйтесь к регулятору напряжения из-за необходимости стабильного, непрерывного напряжения.

Регуляторы напряжения (VR) регулируют напряжения в диапазоне, который согласуется с другими электрическими элементами источника питания. В то время как регуляторы напряжения обычно используются для преобразования постоянного / постоянного тока, некоторые из них могут также преобразовывать переменный / переменный или переменный / постоянный ток. Стабилизаторы постоянного / постоянного напряжения будут предметом данного отчета.

Ⅲ Типы регуляторов напряжения

Регуляторы напряжения, используемые в электронных низковольтных системах, обычно представляют собой интегральные схемы.Центры распределения электроэнергии используют более современные и более широкие с точки зрения механики регуляторы напряжения, которые поставляют электроэнергию переменного тока бытовым и промышленным потребителям, чтобы поддерживать номинальное напряжение 110 В (стандарты США для домашних хозяйств) независимо от потребностей потребления в регионе.

Регуляторы напряжения могут использоваться в интегральных схемах, электромеханических системах или твердотельных автоматических регуляторах, в зависимости от физической конфигурации. Линейные и импульсные регуляторы являются наиболее общей классификацией активных регуляторов напряжения (использующих компоненты усилителя, такие как транзисторы или операционные усилители).

Простые системы на основе транзисторов, которые обычно выпускаются как ИС, представляют собой линейные регуляторы. Для регулирования выходного напряжения относительно опорного напряжения в их внутренней схеме используются дифференциальные усилители. Заданный выход или регулируемое управление могут применяться линейными регуляторами напряжения. В настоящее время им требуется входной ток, равный выходному току.

Импульсные регуляторы переключают серию высокочастотного оборудования ВКЛ / ВЫКЛ, изменяя рабочий цикл напряжения, выдаваемого на выходе.Понижающий, повышающий и понижающий-повышающий — их традиционные топологии. Во время понижения напряжения понижающие преобразователи более эффективны, а также могут увеличивать выходной ток. Повышающие преобразователи повышают выходное напряжение до уровня, превышающего входное, например, TPS6125 от Texas Instruments (TI).

Интегральные схемы линейного регулятора напряжения

Для выхода положительного и отрицательного напряжения наиболее распространенными ИС линейных стабилизаторов постоянного напряжения, используемых в электронных схемах, являются серии 78XX и 79XX.XX обозначает выходное напряжение от 2,5 В до 35 В, которое может выдерживать ток до 2 А. Они доступны в упаковке для поверхностного монтажа, ТО-3 и ТО-220. У них есть три контакта для подключения, вход, типичный GND и контакт для выхода. Часто в продаже имеются регуляторы напряжения.

LM7805

STMicroelectronics LM7805 обеспечивает выходное напряжение +5 В и клемму GND, а TI LM7912 обеспечивает выходное напряжение -12 В. Что касается клеммы GND, отрицательные напряжения являются лишь относительным сравнением.

Линейные регуляторы напряжения с очень низким уровнем электромагнитных помех и быстрой реакцией на колебания напряжения представляют собой недорогие и простые в использовании ИС. Хотя они полезны для базовых приложений, их использование имеет ряд недостатков.

Схема семейства микросхем LM317

Постоянное и номинальное выходное напряжение может быть выдано микросхемами 78XX и 79XX, только если входное напряжение не менее 2,5 В или выше выходного напряжения. Во-первых, если он питается от литий-ионной батареи 9 В, вы не можете получить выход 9 В от микросхемы LM7809.

Падение напряжения происходит из-за того, что эти ИС эффективно работают как псевдорезисторы и, как тепло, высвобождают дополнительную входную мощность батареи. Это неэффективно, и при использовании радиаторов или вентиляторов необходимо отводить тепло. Чтобы поддерживать надежные уровни температуры, высоковольтные сильноточные ИС требуют больших радиаторов или постоянного использования вентилятора. Высокие входные напряжения имеют очень низкую производительность — 20% для низких выходов, таких как вход 24 В на LM7805.

LM317 — это линейный регулируемый регулятор напряжения постоянного тока, который позволяет изменять выходное напряжение с помощью резисторов на основе концепции внешнего делителя напряжения R1 / R2.Он прост в использовании и, как показано, требует двух резисторов. В диапазоне положительного напряжения от 1,25 В до 37 В он может обеспечивать ток до 1,5 А. Другие версии семейства LM317 IC, LM317L и LM317M, обеспечивают ток 100 мА и 500 мА соответственно.

Ⅳ Основные параметры регулятора напряжения IC

Входное напряжение, выходное напряжение и выходной ток — это некоторые из важных параметров, которые следует помнить при использовании регулятора напряжения. Чтобы решить, какая топология VR соответствует ИС потребителя, используются эти параметры.

В зависимости от приложения могут быть важны другие параметры, включая ток покоя, частоту переключения, тепловое сопротивление и напряжение обратной связи.

Ток покоя имеет решающее значение, когда выход является приоритетом в режимах малой нагрузки или ожидания. Максимальное увеличение частоты коммутации помогает решениям с меньшими размерами устройств, поскольку частота коммутации рассматривается как параметр.

Кроме того, тепловое сопротивление важно для отвода тепла от устройства и его рассеивания по системе.Если в контроллере используется внутренний полевой МОП-транзистор, все потери (проводящие и динамические) рассеиваются в корпусе и должны приниматься во внимание при определении оптимальной температуры ИС.

Еще одним важным параметром для анализа является напряжение обратной связи, поскольку оно определяет наименьшее выходное напряжение, которое может выдержать регулятор напряжения. Нормально смотреть на параметры сравнения напряжений. Это ограничивает более низкое выходное напряжение, специфика которого влияет на точность управления выходным напряжением.

Ⅴ Применение регуляторов напряжения

Для питания датчиков, операционных усилителей и других электронных модулей, требующих обоих напряжений, регуляторы положительного и отрицательного напряжения могут использоваться вместе.

Используя выход LM7805 на выводе 5 В, можно управлять всеми популярными производственными платами микроконтроллеров, такими как платы Arduino и Raspberry Pi. Платы Arduino также имеют встроенный стабилизатор напряжения с малым падением напряжения для регулирования мощности, поступающей от цилиндрического разъема или Vin, например, NCP1117S от On Semiconductor.

Одним из важнейших элементов электрической схемы являются регуляторы напряжения. Они несут ответственность за его безопасную и надежную работу. Стабилизаторы сверхвысокого напряжения используют сильноточные электрические цепи в промышленных средах на тяжелом оборудовании с высокой номинальной мощностью.

Ⅵ Ограничения регуляторов напряжения

Одним из основных недостатков линейных регуляторов является то, что они могут быть ненадежными, поскольку в некоторых случаях использования они рассеивают большое количество электроэнергии.Падение напряжения линейного регулятора равно падению напряжения на резисторе. Например, между клеммами имеется падение 2 В при входном напряжении 5 В и выходном напряжении 3 В, а производительность ограничена 3 В / 5 В (60 процентов). Это означает, что для приложений с более низкими дифференциалами VIN / VOUT лучше подходят линейные регуляторы.

Поскольку использование более высоких входных напряжений приводит к значительному рассеиванию мощности, которое может привести к перегреву и разрушению устройств, важно помнить приблизительное рассеивание мощности линейного регулятора в рабочем состоянии.

По сравнению с импульсными регуляторами, которые часто обеспечивают повышающее (повышающее) и понижающее / повышающее преобразование, другим недостатком линейных регуляторов напряжения является то, что они способны только на понижающее (понижающее) преобразование.

Импульсные регуляторы очень эффективны, но некоторые ограничения включают то, что они обычно менее рентабельны, чем линейные регуляторы, больше по размеру, более сложные, и если их внешние компоненты не выбраны должным образом, они могут производить больше шума. Для конкретного приложения шум может быть очень критичным, поскольку шум может влиять на работу и эффективность схемы, а также на характеристики электромагнитных помех.

Принцип действия и устройство линейного регулятора

1. Принцип действия линейного регулятора

Ниже приводится описание принципа действия линейного регулятора. На рисунке ниже показана модель, дающая упрощенный вид линейного регулятора.

Линейный регулятор может поддерживать постоянное выходное напряжение (V _OUT ) путем регулировки сопротивления элементов управления (R _ON ) для компенсации изменений входного напряжения (V _IN ) и нагрузки (R _L ).Подробности внутренней конфигурации и контроля описаны в разделе «2. Внутренняя конфигурация линейного регулятора ».

・ Что такое потери тепла?

Мы будем использовать эту модель для рассмотрения «тепловых потерь», которые всегда возникают во время работы линейного регулятора. Предполагается следующее:
Входное напряжение (V _IN ) 3,0 В, выходное напряжение (V _OUT ) ＝ 1,0 В, выходной ток (I _OUT ) 100 мА.

В этом случае мощность на входе линейного регулятора составляет около 0.3 Вт и поскольку на выходе 0,1 Вт, разница между входной и выходной стороной составляет около 0,2 Вт.

«Потери тепла» в линейном регуляторе — вот что составляет эту разницу, большая часть которой приходится на самонагрев через элементы управления, а остальная часть потребляется собственным потреблением тока линейного регулятора. Чем больше разница между входным и выходным напряжением и больше ток нагрузки, тем больше будут потери тепла.

По этой причине при использовании линейного регулятора требуется тепловой расчет.Рассеиваемая мощность микросхемы
является важным фактором при реализации теплового расчета. Рассеиваемая мощность IC указывает допустимое значение потерь тепла.
Если ИС используется в рабочих условиях, которые превышают ее рассеиваемую мощность, гарантированная рабочая температура ИС будет превышена.

ABLIC предоставляет «услугу теплового моделирования» для поддержки теплового проектирования с использованием ИС блоков питания ABLIC в условиях использования заказчика. Эта услуга теплового моделирования помогает снизить риск теплового расчета на этапе разработки заказчика.
Пожалуйста, свяжитесь с нашими торговыми представителями для использования нашей услуги теплового моделирования.

2. Внутренняя конфигурация линейного регулятора

Рассмотрим подробнее внутреннюю конфигурацию линейного регулятора.

1. Выходной драйвер

Ток, проходящий от стороны входного напряжения (V _IN ) к стороне выходного напряжения (V _OUT ), проходит через выходной драйвер.
По этой причине большая часть тепловых потерь линейного регулятора приходится на выходной драйвер.

Используя превосходный выходной драйвер, то есть выходной драйвер с низким сопротивлением во включенном состоянии, даже регулятор с высоким выходным током сможет выдавать необходимое выходное напряжение при низком входном напряжении, одновременно снижая тепловые потери.
Линейный стабилизатор, который может обеспечивать необходимое выходное напряжение даже при небольшой разнице между входным и выходным напряжениями, называется стабилизатором LDO.

2. Цепь опорного напряжения

Схема опорного напряжения выводит напряжение (= опорное напряжение, V _REF ), используемое в качестве стандарта для усилителя ошибки, чтобы определить, является ли выходное напряжение (V _OUT ) выше или ниже требуемого напряжения.

Поскольку он используется в качестве критерия для проверки выходного напряжения, важно, чтобы оно было стабильным и точным. Он должен выдавать стабильное напряжение, не подвергаясь влиянию входного напряжения, температуры и других факторов окружающей среды.

3. Резистор обратной связи

Резистор обратной связи подключен между выходным контактом и землей (GND) для деления выходного напряжения (V _OUT ) на резисторы R _F и R _S для вывода результирующего напряжения (V _FB ) на усилитель ошибки.

Резистор обратной связи требуется для вывода напряжения (V _FB ) от деления выходного напряжения (V _OUT ) на требуемое напряжение на усилитель ошибки. Даже если критерий (V _REF ) стабилен, усилитель ошибки не сможет сделать правильную оценку, если он не сможет правильно распознать состояние выходного напряжения (V _FB ).

4. Усилитель ошибки

Усилитель ошибки сравнивает опорное напряжение (V _REF ), выдаваемое схемой опорного напряжения, и напряжение обратной связи (V _FB ), разделенное резистором обратной связи, для управления сопротивлением включения выходного драйвера для обеспечения выходного напряжения (V _OUT ) поддерживается на требуемом напряжении.
Усилитель ошибки управляет выходным драйвером следующим образом. Когда V _OUT выше требуемого значения (V _REF FB ), усилитель ошибки увеличивает сопротивление в открытом состоянии выходного драйвера, а когда V _OUT ниже требуемого значения (V _REF > V _FB ), он снижает сопротивление выходного драйвера в открытом состоянии.

Подробнее об усилителях ошибок см. В разделе «Что такое операционный усилитель?»

> Что такое LDO? Что такое линейный регулятор?

> Введение линейного регулятора ABLIC

Что такое регулятор напряжения? Определение, типы и работа регулятора напряжения

Определение : Регулятор напряжения — это устройство, которое поддерживает постоянное выходное напряжение постоянного тока независимо от изменений входного напряжения или условий нагрузки.Пульсирующее напряжение переменного тока , которое не удаляется фильтрами, также отклоняется регуляторами напряжения .

Комбинации элементов, присутствующие в конструкции регулятора напряжения, обеспечивают постоянное выходное напряжение с переменным входным питанием.

Всякий раз, когда необходимо иметь стабильное и надежное выходное напряжение , тогда наиболее предпочтительными схемами являются регуляторы напряжения.

Регуляторы напряжения также отображают защитные функции , такие как защита от перенапряжения, защита от короткого замыкания, тепловое отключение, ограничение тока и т. Д.Это может быть линейный регулятор или импульсный регулятор, но самый простой и доступный тип регулятора напряжения — линейный.

Рассмотрим принципиальную схему стабилизатора напряжения на стабилитроне-

.

Стабилитрон используется в качестве регулятора напряжения , который обеспечивает постоянное напряжение от источника, напряжение которого существенно меняется.

Как видно из рисунка выше, резистор находится в начале цепи.Чтобы ограничить обратный ток через диод до более безопасного резистора, в цепи используется R _s .

Напряжение источника V _s и резистор R _s выбраны так, чтобы диод работал в области пробоя. Напряжение на R _L известно как напряжение стабилитрона V _z , а ток диода известен как I _z .

Устойчивое напряжение поддерживается на нагрузке R _L , поскольку колебания выходного напряжения поглощаются резистором R _s .Входное напряжение, изменения которого необходимо регулировать, включает стабилитрон в обратном состоянии.

Диод не проводит ток, если напряжение на R _L не меньше напряжения пробоя стабилитрона V _z , а R _s и R _L составляют делитель потенциала на V _s .

При увеличении напряжения питания V _s падение напряжения на R _L будет больше по сравнению с напряжением пробоя стабилитрона.Таким образом, заставляя стабилитрон проводить в области его пробоя.

Ток стабилитрона I _z ограничен резистором серии R _s от превышения номинального максимального значения I _zmax .

Ток через R _S подается от источника, ток разделяется на Iz и I _L на стыке-

Напряжение на стабилитроне V _z остается постоянным до тех пор, пока он не работает в области пробоя, поскольку ток стабилитрона I _D может значительно изменяться.

Если здесь входное напряжение увеличивается, ток через диод и нагрузку увеличивается. По мере того, как сопротивление на диоде уменьшается, через диод будет протекать больший ток.

В результате падение напряжения на R _s будет больше, поэтому напряжение на выходе будет иметь значение, близкое к входному или питающему напряжению.

Следовательно, мы можем сказать, что стабилитрон поддерживает равномерное напряжение на нагрузке, если только напряжение питания не превышает напряжение стабилитрона .

Дискретный транзисторный регулятор напряжения

Если говорить о транзисторных регуляторах напряжения, то в основном это 2 типа —

Используя любой из вышеупомянутых типов, мы можем получить постоянное выходное напряжение постоянного тока заданного значения. Это значение не зависит от изменения напряжения питания или нагрузки на выходе.

Давайте теперь подробно обсудим каждый тип —

Стабилизатор напряжения серии

На рисунке ниже показана блок-схема последовательного регулятора напряжения

.

Здесь величина входа, на который поступает выходное напряжение, регулируется последовательными элементами управления.Схема, которая измеряет выходное напряжение, обеспечивает обратную связь, которая сравнивается с опорным напряжением.

В случае, если напряжение на выходе увеличивается , компаратор отправляет управляющий сигнал на элемент управления так, как , чтобы уменьшить величину выхода . Точно так же, если выходное напряжение уменьшается, компаратор отправляет управляющий сигнал, так что величина выходного сигнала может быть увеличена до желаемого уровня.

Работа стабилизатора напряжения последовательного транзистора

Он также известен как регулятор напряжения с эмиттерным повторителем .На схеме ниже показан простой последовательный стабилизатор напряжения, который сформирован с использованием NPN-транзистора и стабилитрона.

В приведенной выше схеме выводы коллектора и эмиттера транзистора включены последовательно с нагрузкой, поэтому его называют последовательным стабилизатором. Транзистор Q известен как проходной транзистор серии .

Когда на входную клемму подается питание постоянного тока, на нагрузочном резисторе R _L появляется регулируемое выходное напряжение. Транзистор, используемый в схеме, служит переменным сопротивлением, а стабилитрон подает опорное напряжение.

Принцип его работы основан на том, что на транзисторе возникают большие колебания входного сигнала, поэтому выходное напряжение имеет тенденцию быть постоянным.

Здесь V _out = V _z — V _BE

Базовое напряжение остается почти постоянным, значение которого примерно равно напряжению на стабилитроне V _z .

Двигаясь дальше, рассмотрим случай, когда выходное напряжение увеличивается из-за увеличения напряжения питания.Это увеличение V _из приведет к уменьшению V _BE , поскольку V _z зафиксирован на определенном уровне.

Это уменьшение V _BE автоматически снижает проводимость. Из-за этого увеличивается сопротивление коллектор-эмиттер R _CE , что приводит к увеличению V _CE , что в конечном итоге снижает выходное напряжение.

Теперь что насчет влияния изменения нагрузки на выходное напряжение.

Предположим, что значение нагрузочного резистора R _L уменьшается, что приводит к увеличению тока через него.В таком состоянии V _out начинает уменьшаться, в результате чего V _BE увеличивается. В конечном итоге уровень проводимости транзистора увеличивается, что снижает R _CE .

Это уменьшение сопротивления немного увеличивает ток, что компенсирует уменьшение R _L .

Таким образом, выходное напряжение остается постоянным, поскольку оно равно I _L R _L .

Ограничения

1. При комнатной температуре поддержание абсолютно постоянного выходного напряжения затруднено, поскольку повышение температуры в помещении автоматически вызовет уменьшение V _BE и V _Z.
2. Хорошее регулирование не достигается при большом токе.

Шунтирующий регулятор напряжения

Блок-схема шунтирующего регулятора напряжения представлена ​​ниже —

В этом типе регулятора напряжения, чтобы обеспечить адекватное регулирование , ток отводится от нагрузки . Для поддержания постоянного тока с помощью элемента управления часть тока отводится от нагрузки.

Предположим, что при изменении нагрузки происходит изменение выходного напряжения.Таким образом, сигнал обратной связи отправляется в схему компаратора, которая обеспечивает управляющий сигнал для изменения величины тока, шунтируемого от нагрузки.

Работа транзисторного шунтирующего стабилизатора напряжения

Давайте посмотрим на электрическую схему шунтирующего стабилизатора напряжения —

Здесь R _SE подключен последовательно с источником питания, а транзистор подключен к выходу. Напряжение питания снижается из-за падения на R _SE , это снижение напряжения зависит от тока, подаваемого на R _L .

V _выход = V _z + V _BE

V _выход = V _дюйм — IR _SE

Предположим, что входное напряжение увеличивается, что вызывает повышение V _из и V _BE , что приводит к увеличению I _B и I _C . Таким образом, с этим увеличением напряжения питания увеличивается ток питания I, что создает большее падение напряжения на R _SE , тем самым уменьшая выходное напряжение.Таким образом, выходное напряжение остается практически постоянным.

Ограничения

1. Это заставляет большую часть тока течь через транзистор, а не загружать.
2. Защита от перенапряжения иногда является проблемой в цепях такого типа.

Приложения

Они используются в компьютерных источниках питания , где они регулируют постоянное напряжение. В системе распределения энергии регуляторы напряжения используются вдоль распределительных линий, чтобы обеспечить постоянное напряжение потребителям.

Введение в основной принцип работы регулятора напряжения переменного тока

Напряжение переменного тока регулируется и контролируется, а напряжение регулируется в пределах указанного диапазона входного напряжения для стабилизации выходного напряжения в пределах указанного диапазона электрического оборудования.

Существует много типов регуляторов напряжения переменного тока , и основная схема работает по-другому, но в основном (за исключением регуляторов параметров переменного тока) в основном представляют собой схемы выборки входного переключателя, схемы управления, напряжения.

1. Входной переключатель: В качестве входного переключателя регулятора напряжения обычно используется небольшой автоматический выключатель с воздушным переключателем с ограничением по току.

Регуляторы и потребители пользуются защитой.

2. Устройство регулирования напряжения: это устройство, которое может регулировать выходное напряжение. Он может повышать или понижать выходное напряжение, которое является наиболее важным компонентом регулятора.

3. Схема выборки: определяет выходное напряжение и ток регулятора и передает изменение выходного напряжения в схему управления.

4. Приводное устройство: Поскольку цепь управления в цепи управления слабая, необходимо использовать приводное устройство для усиления и преобразования мощности.

5, устройство защиты привода: устройство для подключения и отключения выхода регулятора, обычно используемых реле или контакторов или предохранителей.

6. Цепь управления: анализирует тип обнаружения цепи дискретизации. Когда выходное напряжение высокое, управляющий сигнал для понижения напряжения отправляется на приводное устройство, и приводное устройство будет приводить в действие устройство регулировки напряжения для понижения выходного напряжения, когда вывод выводится.Когда напряжение низкое, управляющий сигнал для повышения напряжения отправляется на приводное устройство, и приводное устройство регулирует выходное напряжение с помощью устройства регулирования напряжения возбуждения, чтобы стабилизировать выходное напряжение для достижения стабильного вывода.

Когда обнаруживается, что выходное напряжение или ток выходит за пределы диапазона регулирования регулятора. Схема управления будет управлять устройством защиты выхода, чтобы отключить выход для защиты электрического оборудования, в то время как устройство защиты выхода подключено к выходу в нормальном состоянии, и питаемое устройство может получить стабильное напряжение питания.

Что такое автоматический регулятор напряжения? Значение, принцип работы и применение

Автоматический регулятор напряжения предназначен для регулирования напряжения. Он принимает колебания напряжения и преобразует их в постоянное напряжение. Колебания напряжения в основном возникают из-за изменения нагрузки в системе питания. Колебания напряжения приводят к повреждению оборудования энергосистемы. Изменением напряжения можно управлять, установив оборудование для контроля напряжения в нескольких местах, например, рядом с трансформаторами, генератором, фидерами и т. Д., Регулятор напряжения предусмотрен более чем в одной точке энергосистемы для управления колебаниями напряжения.

В системе питания постоянного тока напряжение может контролироваться с помощью составных генераторов в случае фидеров одинаковой длины, но в случае фидеров разной длины напряжение на конце каждого фидера поддерживается постоянным с помощью усилителя фидера. В системе переменного тока напряжение можно контролировать с помощью различных методов, таких как повышающие трансформаторы, индукционные регуляторы, шунтирующие конденсаторы и т. Д.,

Принцип работы регулятора напряжения

Работает по принципу обнаружения ошибок. Выходное напряжение генератора переменного тока, полученное через трансформатор напряжения, затем выпрямляется, фильтруется и сравнивается с эталоном. Разница между фактическим и опорным напряжением известна как напряжение ошибки . Это напряжение ошибки усиливается усилителем и затем подается на главный возбудитель или пилотный возбудитель.

Таким образом, усиленные сигналы ошибки управляют возбуждением основного или пилотного возбудителя посредством понижающего или повышающего действия (т.е. контролирует колебания напряжения). Управление выходом возбудителя ведет к контролю напряжения на клеммах главного генератора.

Применение автоматического регулятора напряжения

Основные функции АРН следующие.

1. Он контролирует напряжение системы и приближает работу машины к стабильному установившемуся режиму.
2. Он разделяет реактивную нагрузку между генераторами, работающими параллельно.
3. Автоматические регуляторы напряжения снижают перенапряжения, возникающие из-за внезапной потери нагрузки в системе.
4. Увеличивает возбуждение системы в условиях неисправности, так что максимальная синхронизирующая мощность существует во время устранения неисправности.

При резком изменении нагрузки в генераторе следует изменить систему возбуждения, чтобы обеспечить такое же напряжение при новых условиях нагрузки. Сделать это можно с помощью автоматического регулятора напряжения. Аппаратура автоматического регулятора напряжения работает в поле возбудителя и изменяет выходное напряжение возбудителя и ток возбуждения.Во время резких колебаний АРВ не дает быстрого ответа.

Для быстрого реагирования используются быстродействующие регуляторы напряжения на основе принципа , превышающего отметку . В соответствии с принципом отметки перерегулирования, когда нагрузка увеличивается, возбуждение системы также увеличивается. Перед увеличением напряжения до значения, соответствующего повышенному возбуждению, регулятор снижает возбуждение до надлежащего значения.

Как мне найти подходящий регулятор напряжения?

Введение

Стабилизатор напряжения — это схема, которая генерирует фиксированное выходное напряжение заданной величины, которое остается постоянным независимо от изменений входного напряжения или условий нагрузки.Он преобразует нестабильное постоянное напряжение в стабильное постоянное напряжение. Его источник питания, состоящий из дискретных компонентов, имеет преимущества большой выходной мощности и широкой адаптируемости. В последние годы широкое распространение получили интегрированные регулируемые источники питания. Среди них трехконтактные регуляторы серии наиболее распространены для маломощных регулируемых источников питания. Обычно используемые встроенные регуляторы напряжения в схеме в основном включают серии 78xx, серии 79xx, регулируемый интегрированный регулятор напряжения, прецизионный интегрированный регулятор напряжения опорного напряжения и т. Д.

Что такое регулятор напряжения и как он работает?

Каталог

---

Ⅰ Классификация регуляторов напряжения

Регуляторы напряжения обычно делятся на линейные регуляторы напряжения и импульсные регуляторы напряжения. Линейный регулятор напряжения — это схема, используемая для поддержания постоянного напряжения, которая подразделяется на тип с низким падением напряжения и тип с общим падением напряжения. Импульсный регулятор напряжения — это тип импульсной схемы источника питания, которая предназначена для эффективного снижения постоянного напряжения с более высокого напряжения до более низкого, которое делится на понижающий тип, повышающий тип и интегрированный тип с противоположным входом и выходом. полярность.
По количеству выходных клемм и использованию регулятора напряжения его можно условно разделить на трехконтактный фиксированный тип, трехконтактный регулируемый тип, многополюсный регулируемый тип и однокристальный переключатель.
Трехконтактный стабилизатор напряжения фиксированного типа объединяет в микросхеме резисторы выборки, компенсационные конденсаторы, схемы защиты, регулирующие трубки большой мощности и т. Д. Так что весь блок интегральной схемы имеет всего 3 вывода: входной, выходной и общий.Очень удобно пользоваться. Его недостаток состоит в том, что выходное напряжение фиксировано, поэтому необходимо производить серию продуктов с различными характеристиками выходного напряжения и тока для соответствия.
Трехконтактный регулируемый интегрированный стабилизатор напряжения требует всего два внешних резистора для получения различных выходных напряжений.
Многополюсный регулируемый тип — это ранний интегрированный стабилизатор напряжения. При небольшой выходной мощности и большом количестве выводов его неудобно использовать, но зато высокая точность и низкая цена.
Монолитный интегрированный регулируемый источник питания коммутаторного типа развивается в последние годы, и его эффективность особенно высока. Его принцип работы отличается от трех вышеперечисленных типов. Это преобразователь, который преобразует постоянный ток в переменный (высокая частота), а затем в постоянный. Обычно существует два типа широтно-импульсной модуляции и частотно-импульсной модуляции, а выходное напряжение регулируется.

Ⅱ Основные параметры

1) Скорость стабилизации напряжения
Это важный показатель, характеризующий характеристики регулирования напряжения встроенного регулятора напряжения, также известный как коэффициент стабилизации напряжения или стабильность.Он показывает, насколько стабильно выходное напряжение V0 регулятора при изменении входного напряжения V1.

2) Коэффициент стабилизации тока
Он также известен как коэффициент стабильности тока и показывает способность регулятора подавлять колебания выходного напряжения, вызванные изменениями тока нагрузки (выходного тока), когда входное напряжение остается неизменным.

3) Коэффициент подавления пульсаций
Он отражает способность регулятора подавлять пульсации напряжения сети, подаваемые на входе.

4) Температурный коэффициент выходного напряжения
Он также известен как скорость изменения температуры выходного напряжения и означает, что когда входное напряжение и выходной ток (ток нагрузки) остаются неизменными, выходное напряжение регулятора изменяется в зависимости от температуры.

5) Долговременная стабильность выходного напряжения.
Это относится к величине изменения значения выходного напряжения с течением времени (когда выходной ток, входное напряжение и температура окружающей среды остаются неизменными).Обычно это максимальное изменение выходного напряжения регулятора за заданное время.

6) Выходное шумовое напряжение
Его абсолютное значение напрямую отражает шумовые характеристики регулятора. Также имеется процентное значение выходного шумового напряжения Vn и выходного напряжения V0 регулятора для характеристики шумовых характеристик.

7) Термическая стабильность
Относится к термической стабильности регулятора напряжения. Обычно это процентное значение относительного изменения выходного напряжения, вызванного его удельным энергопотреблением.

8) Температурная стабильность
Это процентное значение относительного изменения выходного напряжения регулятора в пределах указанного максимального диапазона изменения рабочей температуры.

Ⅲ Применение примечаний

① Существует много типов встроенных регуляторов напряжения. По способу регулировки бывают линейные и переключательные. В зависимости от способа вывода бывают фиксированные и регулируемые. Благодаря очевидным преимуществам трехконтактного регулятора напряжения им удобнее пользоваться и работать.
② Перед подключением к схеме необходимо различать контакты и их функции, чтобы не повредить интегрированный блок. Входной и выходной концы трехконтактного встроенного регулятора напряжения с выходным напряжением более 6В необходимо соединить с защитными диодами, чтобы предотвратить быстрый разряд выходного конденсатора, который приведет к повреждению трехконтактного встроенного регулятора напряжения при входное напряжение внезапно падает.
③ Для обеспечения стабильности выходного напряжения должна быть гарантирована минимальная разница входного напряжения.Например, минимальный перепад давления трехконтактного встроенного регулятора напряжения составляет около 2 В, и он должен быть выше 3 В при обычном использовании. При этом следует отметить, что максимальная разница напряжений на входе и выходе не превышает указанного диапазона.
④ Для увеличения выходного тока допускается параллельное использование трехконтактного встроенного регулятора напряжения.
⑤ Сварка должна быть прочной и надежной. Если требуется устройство отвода тепла, оно должно соответствовать требуемым размерам.
Если у вас плохой регулятор, это может привести к неправильной работе многих компонентов, таких как топливный насос, система зажигания или другие детали, требующие минимального напряжения. Вы можете столкнуться с шумом двигателя, резким холостым ходом или просто отсутствием ускорения, когда вам это нужно.

Ⅳ Типичные примеры: LM317 и LM7805

Устройство LM317 представляет собой регулируемый трехконтактный стабилизатор положительного напряжения, способный подавать более 1,5 А в диапазоне выходного напряжения 1.От 25 до 37 В. Он обслуживает широкий спектр приложений, включая местные, по регулированию карт. Это устройство также можно использовать для создания программируемого выходного регулятора или, подключив постоянный резистор между регулировкой и выходом, LM317 можно использовать в качестве прецизионного регулятора тока.

LM317 Технические характеристики
Регулируемое выходное напряжение до 1.2В	Выходное напряжение: 1,25-37 В постоянного тока
Гарантированный выходной ток 1,5 А	Выходной ток: 5 мА-1,5 А
Типичная скорость линейной регулировки: 0,01%	Максимальная разница входного и выходного напряжения: 40 В постоянного тока
Типичный коэффициент регулирования нагрузки: 0.1%	Мин. Разница входного-выходного напряжения: 3 В постоянного тока
Коэффициент подавления пульсаций: 80 дБ	Рабочая температура: -10 ± 85 ℃
Защита от короткого замыкания на выходе	Температура хранения: -65 ± 150 ℃
Перегрузка по току, защита от перегрева	Выходное напряжение: 1.25-37 В постоянного тока
Регулировочная трубка, безопасная защита рабочей зоны	Выходной ток: 5 мА-1,5 А

---

Линейный регулятор напряжения LM7805 имеет функции защиты от перенапряжения, сверхтока и перегрева, что делает его работу очень стабильной. Это регулятор на 5 В, способный достигать выходного тока выше 1 А, и имеет хороший температурный коэффициент.Таким образом, продукт имеет широкий спектр применения. Более подробную информацию смотрите в следующем видео:

Почему LM7805 — очень популярный регулятор напряжения?

Как член серии фиксированных линейных регуляторов напряжения 78xx, следующее очень хорошее резюме основ линейного регулятора напряжения 7805:

Параметр	Обозначение	Условия	Мин.	Типовой	Макс	Блок
Выходное напряжение	Vo	Tj = 25 ℃	4.8	5,0	5,2	В
		5,0 мА Po <15 Вт Vi = от 7 до 20 В	4,75	5,0	5,25	В
Линейная корректировка	△ Влайн	Tj = 25 ℃, Vi = от 7 В до 25 В		3.0	100	мВ
		Tj = 25 ℃ Vi = от 8 В до 12 В		1,0	50	мВ
Скорость корректировки нагрузки	△ Загрузка	Tj = 25 ℃, lo = 5.От 0 мА до 1,5 А			100	мВ
		Tj = 25 ℃ lo = от 250 мА до 750 мА			50	мВ
Статический ток	Iq	Tj = 25 ℃			8	мА
Статический ток	△ Iq	lo = от 5 мА до 1.0A			0,5	мА
		Vi = от 7 В до 25 В			0,8	мА
Дрейф выходного напряжения	△ Vo / △ T	lo = 5 мА		-1.1		мВ / ℃
Выходное шумовое напряжение	EN	f = от 10 Гц до 100 кГц Tj = 25 ℃			40	мкВ / Vo
Коэффициент подавления пульсации	SVR	f = 120 Гц, Vi = от 8 В до 18 В	62			дБ
Дифференциальное напряжение	Vd	ло = 1.0A Tj = 25 ℃		2,0 ​​		В
Выходное сопротивление	Ro	f = 1 кГц		17		мОм
Ток короткого замыкания	Isc	Vi = 35 В Tj = 25 ℃		750		мА
Пиковый ток	Iscp	Tj = 25 ℃		2.2		А

---

Если вы хотите сделать источник питания 5 В с 7805, выходные токи до 1 А могут быть получены от ИС при условии наличия надлежащего радиатора. Трансформатор на 9 В снижает основное напряжение, мост на 1 А выпрямляет его, конденсатор C1 фильтрует его, а 7805 регулирует его, чтобы обеспечить стабильное напряжение 5 В постоянного тока. Затем вы можете проверить его, включить источник питания постоянного тока и отрегулировать выходное напряжение около 8 В или немного больше.Или, в качестве альтернативы, вы можете использовать батарею 9В-12В в качестве источника напряжения. Когда выставляете напряжение, смотрите на панель вольтметра. Подготовьте показания вольтметра постоянного тока в диапазоне напряжений 50 В для измерения выходного напряжения микросхемы IC 7805.

Часто задаваемые вопросы о регуляторе напряжения

1. Что такое регулятор напряжения и как он работает?
Стабилизатор напряжения генерирует фиксированное выходное напряжение заданной величины, которое остается постоянным независимо от изменений его входного напряжения или условий нагрузки…. Импульсный стабилизатор преобразует входное постоянное напряжение в коммутируемое напряжение, подаваемое на силовой MOSFET или BJT-переключатель.

2. Для чего нужен регулятор напряжения?
Регулятор напряжения, любое электрическое или электронное устройство, поддерживающее напряжение источника питания в допустимых пределах. Стабилизатор напряжения необходим для поддержания напряжения в предписанном диапазоне, который может выдерживать электрическое оборудование, использующее это напряжение.

3.Какие три основных типа регуляторов напряжения?
Существует три типа импульсных регуляторов напряжения: повышающие, понижающие и инверторные регуляторы напряжения.

4. Что происходит при выходе из строя регулятора напряжения?
Если у вас плохой регулятор, это может привести к неправильной работе многих компонентов, таких как топливный насос, система зажигания или другие детали, требующие минимального напряжения. Вы можете столкнуться с шумом двигателя, резким холостым ходом или просто отсутствием ускорения, когда вам это нужно.

5. Где используются регуляторы напряжения?
Электронные регуляторы напряжения используются в таких устройствах, как блоки питания компьютеров, где они стабилизируют постоянное напряжение, используемое процессором и другими элементами. В автомобильных генераторах переменного тока и генераторных установках центральной электростанции регуляторы напряжения управляют мощностью установки.

.