Что такое стабилизатор напряжения: Для чего нужен стабилизатор напряжения

Для чего нужен стабилизатор напряжения

Стабилизатор – это устройство, представляющее собой электрический прибор, который используется для выравнивания колебаний напряжения сети при подаче тока на технику, такую как компьютеры, кондиционеры, насосы и др.

Для чего нужен стабилизатор напряжения? Регулятор в основном предназначен:

• защищать электрооборудование от различных угроз, таких как колебания напряжения, высокое и низкое напряжение;
• отключать технику от некачественного электропитания, при увеличении или снижении пороговых значений напряжения;
• поддерживать напряжение на надлежащем уровне.

Этот аппарат имеет множество уникальных особенностей, которые позволяют экономить электроэнергию, влиять на производительность и повышать надежность техники. На дисплее аппарата высвечиваются основные параметры электрической сети, быть всегда в курсе о них – это значит владеть ситуацией. Функция задержки включения обеспечивает передышку и стабилизирует питание перед подачей на нагрузку, следовательно, увеличивает срок службы приборов.

И всё-таки, зачем нужен стабилизатор? Его использование представляет собой самую доступную и эффективную меру энергосбережения, сохранения приборов от выхода из строя и душевного спокойствия домочадцев.

Несколько советов по выбору стабилизатора

Если устройство выбрано правильно, то на него всегда можно положиться и довериться. Если в технике не особо разбираться, то можно положиться на предложения и советы продавца по выбору стабилизатора напряжения. Профессионал порекомендует для начала:

• определиться с мощностью, типом стабилизатора и рабочим диапазоном напряжения;
• выявить и проанализировать проблематику: повышенное, пониженное или скачкообразно изменяющееся напряжение в сети питания.

Исходя из полученных данных, затем приступить к выбору устройства.

Как правильно рассчитать мощность прибора? В идеале нужно определить, какой самый мощный потребитель присутствует в схеме электроснабжения. Допустим, электроприёмниками являются насосная станция мощностью 1, 5 кВт, сауна – 10 кВт плюс ещё какой-либо прибор с большим энергопотреблением.

Все значения в киловаттах необходимо сложить и получить искомую мощность прибора.

Стабилизатор выбирается с небольшим запасом мощности (20%), особенно если в цепи присутствует оборудование с большим пусковым током. Речь идёт об электродвигателях и насосах, которые при пуске потребляют энергии больше, чем в обычном режиме.

Запас мощности обеспечивает долгую жизнь прибора, благодаря щадящему режиму работы, и создаёт резервный потенциал для подключения нового оборудования.

Выбирая стабилизатор также нужно учитывать сервисное обслуживание, потому что прибор следует правильно и качественно подключить, а также воспользоваться гарантийным сроком и отремонтировать в случае неисправности.

Как правильно выбирать стабилизатор напряжения для дома?

Можно воспользоваться самым простым вариантом: определить потребление мощности из сети по номиналу вводного автомата в квартирном щитке. Таким образом, узнаётся пропускная способность автомата и максимально возможная мощность потребления на бытовые нужды.

Приведём простой пример. Как выбрать стабилизатор напряжения 220 В для дома, если на вводе стоит автомат S40. С таким номинальным током от сети можно получить не более 10 кВт. Исходя из расчётных данных, и выбирается аппарат.

На сегодняшний день низкое напряжение в сети – проблема весьма актуальная и решить её лучше всего одним способом – приобрести стабилизатор, который защитит всю технику в доме от выхода из строя. Чтобы правильно выбрать устройство, сначала нужно разобраться с его разновидностями, а также преимуществами каждого варианта исполнения.

Типы защитных устройств

Самыми популярными типами стабилизаторов на сегодня являются:

• электронные,
• электромеханические.

Электронные стабилизаторы напряжения – это приборы наилучшего качества. Ввиду отсутствия механических частей характеризуются большим сроком службы, минимум 15 лет, и довольно высокой надёжностью. Можно подбирать по рабочему диапазону напряжений практически под любые задачи.

Электромеханические стабилизаторы напряжения характеризуются небольшим быстродействием, узким диапазоном напряжений, но зато хорошей перегрузочной способностью.

Полезная информация о стабилизаторах напряжения по поводу высокой точности

Многие стараются выбрать устройство с максимальной точностью стабилизации, вплоть до 0,5 %. Однако, как правило, отклонение в 10–15 В считается нормальным режимом работы для большинства техники. И только в редких случаях оборудование при таких отклонениях не работает или капризничает. Большая часть предлагаемых на рынке стабилизаторов обеспечивает именно такой режим работы.

Частым заблуждением покупателей является то, что приобретаемое устройство с высокой точностью стабилизации – это гарантия стабильного напряжения и отсутствие мерцания света. На самом деле, получается наоборот: чем больше точность у прибора, тем чаще он переключается, подстраиваясь под входную сеть, поэтому и лампочки не перестают мерцать. Это касается ламп накаливания и галогенок.

При установке стабилизатора симисторного и релейного типа мерцание лампочек стопроцентно будет сохраняться. Исключение составляют лишь стабилизаторы с плавной регулировкой сигнала. Это касается новых разработок стабилизаторов, таких как Вольтер. При выборе регулятора желательно руководствоваться рекомендациями от производителя или профессионалов. Можно для верности ещё почитать положительные и отрицательные отзывы в интернете на конкретную модель или бренд.

Какой выбрать однофазный или трехфазный?

Если в дом заведены три фазы, совсем необязательно устанавливать трёхфазный стабилизатор. Чаще всего, оказывается, можно обойтись однофазниками. При этом преимуществ можно получить очень много.

Во-первых, по стоимости, которая в общей сложности у трёх однофазных меньше, чем у трёхфазного. Во-вторых, по ремонтопригодности более надёжно. Одно дело – снять один блок и отвести его на ремонт, другое – снять полностью аппарат.

Коммерческая выгода от установки стабилизатора напряжения

Отечественные электросети физически сильно изношены, а местами и морально устарели. А потребителей становится всё больше и больше. Установка стабилизаторов выгодна по нескольким причинам:

1. современная техника оснащена электронной начинкой, которой важно качественное питание. Для того чтобы она не вышла из строя или не подвергалась дорогостоящему ремонту, необходима установка стабилизатора;
2. пониженное напряжение влечёт за собой большее потребление тока из сети. Приходится платить больше за расход электроэнергии. Выгода стабилизатора очевидна;
3. повышенное напряжение может привести к короткому замыканию, перегреву проводов и пожару. Без стабилизатора в этом случае материальный и моральный ущерб может быть колоссальный, а то и непоправимый;
4. при нормальном напряжении тоже могут случиться внезапные импульсы от молнии, ошибок персонала, перекоса фаз в час пик.

Во всех этих и других непредвиденных случаях стабилизатор напряжения поможет сберечь время, средства и нервы.

Возможные последствия для приборов (электрических потребителей) в условиях отклонения напряжения от нормы

• Снижение напряжения приводит к уменьшению светового потока ламп. При плохом свете снижается производительность качество выполняемой работы.
• Плохое освещение на улицах города приводит к росту несчастных случаев.
• Повышение напряжения ведёт к резкому уменьшению срока службы лампочек, иногда вдвое, а то и в три раза.
• Бытовые нагревательные приборы (плитки, утюги и т. п.), рассчитанные на паспортную мощность, при снижении напряжения дольше нагреваются. И поэтому получается перерасход электроэнергии на бытовые нужды.

Вот, что такое стабилизатор напряжения и зачем он нужен.

Подведём небольшой итог

Ценными качествами регуляторов являются быстрая реакция прибора на изменение параметров в сети, расширенный диапазон рабочего напряжения, хорошая перегрузочная способность, синусоида правильной формы на выходе, бесшумность.

Но сколько бы ни говорилось о достоинствах той или иной марки, для потребителя наиболее приоритетной характеристикой всегда остаётся соотношение цены и качества. Поэтому золотой серединой, несомненно, станет выбор качественной отечественной продукции.

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

Зачем нужен стабилизатор напряжения?

Пониженное и/или нестабильное напряжение в сети электропитания может необратимо повредить всю бытовую технику в Вашем доме! И, при этом, в бесплатном гарантийном сервисе, вероятнее всего, Вам будет отказано, так как, гарантия имеет силу лишь при условии, что устройство эксплуатируется в условиях электропитания удовлетворяющих строгим техническим требованиям к напряжению питания — 220 вольт ±10%.

Специально для решения проблемы нестабильного электроснабжения электроаппаратуры, сглаживания перепадов и скачков отклонения питающего напряжения в сети электропитания (стабилизация напряжения питания) выпускается специальное защитное устройство — стабилизатор переменного сетевого напряжения (он же нормализатор напряжения, AVR, Automatic Voltage Regulator — автоматический регулятор напряжения, voltage stabilizer или в простонародье — повышающий трансформатор, выравниватель, преобразователь, выпрямитель напряжения / тока)

Бытовая техника, подключенная через стабилизатор напряжения, работает в щадящем режиме электропитания со стабилизированным входным напряжением питающей сети, что позволяет значительно продлить ее эксплуатационный ресурс и даже сэкономить на электроэнергии т. к. вся бытовая техника изначально проектируется на конкретное значение напряжения в сети, и именно при этом напряжении обеспечивается оптимальный режим работы и самый высокий КПД.

Стабилизаторы напряжения также могут использоваться для защиты электродвигателей. Возможно, Вы замечали как трудно стартовать электродвигателю при пониженном напряжении в сети. Если подано напряжение меньше нормы — двигателю не хватает пусковой мощности, он просто стоит и потребляет огромный пусковой ток, который раз в пять-семь больше рабочего. Двигатель очень быстро перегревается и выходит из строя.

А теперь представьте, что это двигатель Вашей новой стиральной машинки или нового холодильника — нужен стабилизатор напряжения.

Стабилизатор напряжения для частного дома или дачи — просто необходим для защиты от постоянных перепадов напряжения в сети.

Для корректного повышения/понижения напряжения в сети, для защиты то низкого/высокого напряжения необходим повышающий/понижающий стабилизатор напряжения от авторитетного производителя. Напряжение вольтодобавки будет автоматически подбираться в зависимости от уровня просаженности напряжения во входной электросети, а в случае аварийного изменения входного напряжения вся аппаратура будет автоматически отключена от сети.

А мне нужен стабилизатор?

• Если у Вас в доме нет ничего более ценного, чем лампочки накаливания, однозначно, — стабилизатор Вам не нужен.

• Есть смысл задуматься о покупке стабилизатора сетевого напряжения, если у Вас есть хотя бы холодильник или микроволновая печь и напряжение в сети периодически падает ниже 190 вольт.

• Ну и если у Вас «полный фарш» бытовой техники и напряжение периодически отклоняется вверх выше 250 вольт и/или вниз ниже 190 вольт — Вам крайне необходимо защитить всю электросеть в доме мощным стабилизатором сетевого напряжения.

Вывод очевиден: если общая стоимость бытовой техники и электроприборов у Вас в доме в несколько раз больше чем цена самого дорогого стабилизатора напряжения — стоит задуматься о его покупке.

Что такое стабилизатор напряжения и какие они бывают

Стабилизатор напряжения – это электрическое устройство, которое в случае выхода подающегося напряжения за номинальные пределы, путем регулировки, выдает на выходе потребителю напряжение в норме. Является неоценимым подспорьем в местах, где происходят те или иные девиации с напряжением в сети.

На российском рынке представлены несколько основных типов стабилизаторов напряжения

• электромеханические стабилизаторы напряжения;

В основе данных стабилизаторов лежит отслеживающая система с микропроцессором и автотрансформатором (если кто помнит по физике ЛАТР), которая не искажая выходное напряжение (синусоида правильной формы), точно и плавно регулирует его. Отличаются высокой перегрузочной способностью и небольшим уровнем шума.

• стабилизаторы напряжения со ступенчатым регулированием;

В основе работы данных стабилизаторов заложена автоматическое переключение обмоток автотрансформатора с помощью различных силовых ключей (реле, симисторов, тиристоров). Повышение или понижение напряжения на выходных клеммах стабилизатора происходит параллельно повышению или понижению напряжения на его входных клеммах. При этом скорость регулирования напряжения достаточно высокая. Но есть и обратная сторона медали: точность, как правило, у бюджетных ступенчатых корректоров, невысокая, а в силу способа регулирования напряжения, синусоида аппроксимируется в виде ступенек, т.е. неправильной формы.

• феррорезонансные стабилизаторы напряжения;

В основе работы данных стабилизаторов лежит эффект магниторезонанса или феррорезонанса напряжения в контуре трансформатор-конденсатор. Феррорезонансный стабилизатор состоит из дросселя с насыщенным сердечником, дросселя с ненасыщаемым сердечником (имеющим магнитный зазор) и конденсатора. Достоинством феррорезонансного стабилизатора является высокая точность поддержания выходного напряжения. Недостатком является значительный шум и зависимость качества регулирования напряжения от величины нагрузки.

• стабилизаторы напряжения с фазовым регулированием;

Данные стабилизаторы являются частной разновидностью ступенчатых стабилизаторов на основе тиристорной коммутации, ключи управляются фазовым методом, при этом качество и точность выходного напряжения невысокое.

• стабилизаторы напряжения с дискретным ВЧ регулированием;

Данные стабилизаторы являются перспективным направлением в развитии отрасли, в основе лежит работа сверхбыстродействующих транзисторов. Налажено только опытное производство, проводится тестирование.

• стабилизаторы напряжения с подмагничиванием;

В основе работы данного стабилизатора лежит принцип компенсации девиаций входного напряжения регулировкой коэффициента трансформации за счет локального подмагничивания проводников автотрансформатора, в состав которого входит магнитопровод. Положительной стороной таких стабилизаторов является высокая перегрузочная способность. Недостатками данных стабилизаторов является узкий диапазон входного напряжения и существенные искажения синусоиды.

Стабилизатор напряжения – это… Что такое Стабилизатор напряжения?

Стабилизатор напряжения — преобразователь электрической энергии, позволяющий получить на выходе напряжение, находящееся в заданных пределах при значительно больших колебаниях входного напряжения и сопротивления нагрузки.

По типу выходного напряжения стабилизаторы делятся на стабилизаторы постоянного тока и переменного тока. Как правило, тип питания (постоянный либо переменный ток) такой же, как и выходное напряжение, хотя возможны исключения.

Стабилизаторы постоянного тока

Микросхема линейного стабилизатора КР1170ЕН8

Линейный стабилизатор

Линейный стабилизатор представляет собой делитель напряжения, на вход которого подаётся входное (нестабильное) напряжение, а выходное (стабилизированное) напряжение снимается с нижнего плеча делителя. Стабилизация осуществляется путём изменения сопротивления одного из плеч делителя: сопротивление постоянно поддерживается таким, чтобы напряжение на выходе стабилизатора находилось в установленных пределах. При большом отношении величин входного/выходного напряжений линейный стабилизатор имеет низкий КПД, так как большая часть мощности P_расс = (U_in — U_out) * I_t рассеивается в виде тепла на регулирующем элементе. Поэтому регулирующий элемент должен иметь возможность рассеивать достаточную мощность, т. е. должен быть установлен на радиатор нужной площади. Преимущество линейного стабилизатора — простота, отсутствие помех и небольшое количество используемых деталей.

В зависимости от расположения элемента с изменяемым сопротивлением линейные стабилизаторы делятся на два типа:

• Последовательный: регулирующий элемент включен последовательно с нагрузкой.
• Параллельный: регулирующий элемент включен параллельно нагрузке.

В зависимости от способа стабилизации:

• Параметрический: в таком стабилизаторе используется участок ВАХ прибора, имеющий большую крутизну.
• Компенсационный: имеет обратную связь. В нём напряжение на выходе стабилизатора сравнивается с эталонным, из разницы между ними формируется управляющий сигнал для регулирующего элемента.

Параллельный параметрический стабилизатор на стабилитроне

Применяется для стабилизации напряжения в слаботочных схемах, так как для нормальной работы схемы ток через стабилитрон D1 должен в несколько раз (3-10) превышать ток в стабилизируемой нагрузке R_L. Часто такая схема линейного стабилизатора применяется как источник опорного напряжения в более сложных схемах стабилизаторов. Для снижения нестабильности выходного напряжения, вызванной изменениями входного напряжения, вместо резистора R_V применяется источник тока. Однако эта мера не уменьшает нестабильность выходного напряжения, вызванную изменением сопротивления нагрузки.

Последовательный стабилизатор на биполярном транзисторе

U_out = U_z — U_be.

По сути, это рассмотренный выше параллельный параметрический стабилизатор на стабилитроне, подключённый ко входу эмиттерного повторителя. В нём нет цепей обратной связи, обеспечивающих компенсацию изменений выходного напряжения.

Его выходное напряжение меньше напряжения стабилизации стабилитрона на величину U_be, которая практически не зависит от величины тока, протекающего через p-n переход, и для приборов на основе кремния приблизительно составляет 0,6В. Зависимость U_be от величины тока и температуры ухудшает стабильность выходного напряжения, по сравнению с параллельным параметрическим стабилизатором на стабилитроне.

Эмиттерный повторитель (усилитель тока) позволяет увеличить максимальный выходной ток стабилизатора, по сравнению с параллельным параметрическим стабилизатором на стабилитроне, в β раз (где β – коэффициент усиления по току данного экземпляра транзистора). Если этого недостаточно, применяется составной транзистор.

При отсутствии сопротивления нагрузки (или при токах нагрузки микроамперного диапазона), выходное напряжение такого стабилизатора (напряжение холостого хода) возрастает на 0,6В за счёт того, что U_be в области микротоков становится близким к нулю. Для преодоления этой особенности, к выходу стабилизатора подключают балластный нагрузочный резистор, обеспечивающий ток нагрузки в несколько мА.

Последовательный компенсационный стабилизатор с применением операционного усилителя

Часть выходного напряжения U_out, снимаемая с потенциометра R2, сравнивается с опорным напряжением U_z на стабилитроне D1. Разность напряжений усиливается операционным усилителем U1 и подаётся на базу регулирующего транзистора, включенного по схеме эмиттерного повторителя^[1]. Для устойчивой работы схемы петлевой сдвиг фазы должен быть близок к 180°+n*360°. Так как часть выходного напряжения U_out подаётся на инвертирующий вход операционного усилителя U1, то операционный усилитель U1 сдвигает фазу на 180°, регулирующий транзистор включен по схеме эмиттерного повторителя, который фазу не сдвигает. Петлевой сдвиг фазы равен 180°, условие устойчивости по фазе соблюдается.

Опорное напряжение Uz практически не зависит от величины тока, протекающего через стабилитрон, и равно напряжению стабилизации стабилитрона. Для повышения его стабильности при изменениях Uin, вместо резистора R_V применяется источник тока.

В данном стабилизаторе, операционный усилитель фактически включён по схеме неинвертирующего усилителя (с эмиттерным повторителем, для увеличения выходного тока). Соотношение резисторов в цепи обратной связи задают его коэффициент усиления, который определяет, во сколько раз выходное напряжение будет выше входного (т.е. опорного, поданного на неинвертирующий вход ОУ). Поскольку коэффициент усиления неинвертирующего усилителя всегда больше единицы, величина опорного напряжения (напряжение стабилизации стабилитрона) должна быть выбрана меньше требуемого минимального выходного напряжения.

Нестабильность выходного напряжения такого стабилизатора практически полностью определяется нестабильностью опорного напряжения, за счёт большого коэффициента петлевого усиления современных ОУ (G_openloop = 10⁵ ÷ 10⁶).

Для исключения влияния нестабильности входного напряжения на режим работы самого ОУ, он может запитываться стабилизированным напряжением (от дополнительных параметрических стабилизаторов на стабилитроне).

Импульсный стабилизатор

В импульсном стабилизаторе ток от нестабилизированного внешнего источника подаётся на накопитель (обычно конденсатор или дроссель) короткими импульсами; при этом запасается энергия, которая затем высвобождается в нагрузку в виде электрической энергии, но, в случае дросселя, уже с другим напряжением. Стабилизация осуществляется за счёт управления длительностью импульсов и пауз между ними — широтно-импульсной модуляции. Импульсный стабилизатор, по сравнению с линейным, обладает значительно более высоким КПД. Недостатком импульсного стабилизатора является наличие импульсных помех в выходном напряжении.

В отличие от линейного стабилизатора, импульсный стабилизатор может преобразовывать входное напряжение произвольным образом (зависит от схемы стабилизатора):

• Понижающий стабилизатор: выходное стабилизированное напряжение всегда ниже входного и имеет ту же полярность.
• Повышающий стабилизатор: выходное стабилизированное напряжение всегда выше входного и имеет ту же полярность.
• Повышающе-понижающий стабилизатор: выходное напряжение стабилизировано, может быть как выше, так и ниже входного и имеет ту же полярность. Такой стабилизатор применяется в случаях, когда входное напряжение незначительно отличается от требуемого и может изменяться, принимая значение как выше, так и ниже необходимого.
• Инвертирующий стабилизатор: выходное стабилизированное напряжение имеет обратную полярность относительно входного, абсолютное значение выходного напряжения может быть любым.

Стабилизаторы переменного напряжения

Феррорезонансные стабилизаторы

Во времена СССР получили широкое распространение бытовые феррорезонансные стабилизаторы напряжения. Обычно через них подключали телевизоры. В телевизорах первых поколений применялись сетевые блоки питания с линейными стабилизаторами напряжения (а в некоторые цепи и вовсе питались нестабилизированным напряжением), которые не всегда справлялись с колебаниями напряжения сети, особенно в сельской местности, что требовало предварительной стабилизации напряжения. С появлением телевизоров 4УПИЦТ и УСЦТ, имевших импульсные блоки питания, необходимость в дополнительной стабилизации напряжения сети отпала.

Феррорезонансный стабилизатор состоит из двух дросселей: с ненасыщаемым сердечником (имеющим магнитный зазор) и насыщенным, а также конденсатора. Особенность ВАХ насыщенного дросселя в том, что напряжение на нём мало изменяется при изменении тока через него. Подбором параметров дросселей и конденсаторов можно обеспечить стабилизацию напряжения при изменении входного напряжения в достаточно широких пределах, но незначительное отклонение частоты питающей сети очень сильно влияло на характеристики стабилизатора.

Современные стабилизаторы

В настоящее время основными типами стабилизаторов являются:

• электродинамические сервоприводные (механические)
• статические (электронные переключаемые)
• релейные
• компенсационные (электронные плавные)

Модели производятся как в однофазном (220/230 В), так и трёхфазном (380/400 В) исполнении, мощность их от нескольких сотен ватт до нескольких мегаватт. Трёхфазные модели выпускаются двух модификаций: с независимой регулировкой по каждой фазе или с регулировкой по среднефазному напряжению на входе стабилизатора.

Выпускаемые модели также различаются по допустимому диапазону изменения входного напряжения, который может быть, например, таким: ±15%, ±20%, ±25%, ±30%, -25%/+15%, -35%/+15% или -45%/+15%. Чем шире диапазон (особенно в отрицательную сторону), тем больше габариты стабилизатора и выше его стоимость при той же выходной мощности.

Важной характеристикой стабилизатора напряжения является его быстродействие, то есть чем выше быстродействие, тем быстрее стабилизатор отреагирует на изменения входного напряжения. Быстродействие это промежуток времени (миллисекунды) за которое стабилизатор способен изменить напряжение на один вольт. У разного типа стабилизаторов разная скорость быстродействия, например у электродинамических быстродействие 12…18 мс/В, статические стабилизаторы обеспечат 2 мс/В, а вот у электронных, компенсационного типа этот параметр 0,75 мс/В.^{[источник не указан 943 дня]}

Ещё одним важным параметром является точность стабилизации выходного напряжения. Согласно ГОСТ 13109-97 предельно допустимое отклонение напряжения питания ±10% от номинального. Точность современных стабилизаторов напряжения колеблется в диапазоне от 1% до 8%. Точности в 8% вполне хватает для обеспечения исправной работы абсолютного большинства бытовой и промышленной электротехники. Более жесткие требования (1%) обычно предъявляются для питания сложного оборудования (медицинское, высокотехнологичное и подобное). Важным потребительским параметром является способность стабилизатора работать на заявленной мощности во всем диапазоне входного напряжения, но далеко не все стабилизаторы соответствуют этому параметру. Некоторые стабилизаторы выдерживают десятикратные перегрузки, при покупке такого стабилизатора запас по мощности не требуется.

См. также

Литература

• Вересов Г.П. Электропитание бытовой радиоэлектронной аппаратуры. — М.: Радио и связь, 1983. — 128 с.
• В.В. Китаев и др Электропитание устройств связи. — М.: Связь, 1975. — 328 с. — 24 000 экз.
• Костиков В.Г. Парфенов Е.М. Шахнов В.А. Источники электропитания электронных средств. Схемотехника и конструирование: Учебник для ВУЗов. — 2. — М.: Горячая линия — Телеком, 2001. — 344 с. — 3000 экз. — ISBN 5-93517-052-3
• Штильман В. И. Микроэлектронные стабилизаторы напряжения. — Киев: Технiка, 1976.

Ссылки

Примечания

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:

Что такое стабилизатор и зачем он нужен?

СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ: зачем он нужен и как правильно выбирать

Что такое стабилизатор и зачем он нужен?

Уже давно прошли те времена, когда напряжение сети было более-менее стабильным, и равнялось 220 В + – 3-5%. Напряжение, в зависимости от региона проживания, может колебаться в очень больших пределах. Кто хоть немного знаком с электросетями, тот знает, что чем дальше находиться объект, в данном случае Ваш дом, от трансформаторной подстанции, тем больше падение напряжения.

Работники организации, которая занимается распределением электроэнергии, в большинстве своем это РЭС, регулируют выходное напряжение на трансформаторах таким образом, чтобы в средней точке оно(напряжение) было равным 220 В.

В итоге, если линия электропередач достаточно длинная, а потребителей относительно много, то возле подстанции напряжение будет на порядок выше номинального, а на другом конце ЛЭПа напряжение будет заниженным. В обоих случаях для большинства электроприборов как завышенное, так и заниженное напряжение опасно, многие электроприборы приборы просто не будут включаться или выйдут из строя.

Помочь в данной ситуации могут лишь устройства, способные регулировать напряжение. Называются такие устройства – стабилизаторы напряжения.

Стабилизатор напряжения — это автоматическое устройство, которое при изменении входного напряжения, на выход выдает стабильное заданное напряжение 220 (В).

Виды стабилизаторов напряжения

На сегодняшний день самыми популярными можно назвать три основных вида стабилизаторов, точнее три принципа регулирования напряжения – сервоприводные стабилизаторы, релейные стабилизаторы и электронные стабилизаторы.

В сервоприводных стабилизаторах регулирование выходного напряжения происходит за счет изменения количества витков на трансформаторе. Исполнительным механизмом в данном виде стабилизатора, служит мотор с сервоприводом, который «гоняет» бегунок по виткам трансформатора.

Положительной стороной стабилизаторов данного класса является их относительно невысокая стоимость. Так как в таких стабилизаторах много механических узлов, то и надежность их далека от идеала.

Одной из самых распространенных поломок является залипание угольно-графитового узла и выход из строя сервоприводного механизма. По надежности такие стабилизаторы сильно уступают стабилизаторам релейного и электронного типов.

Релейные стабилизаторы напряжения. Это, так сказать, средний сегмент между сервоприводными и электронными стабилизаторами. В данных стабилизаторах исполнительным коммутирующем механизмом является блок силовых реле, которые, и переключают обмотки трансформатора.

Плюсом релейных стабилизаторов является, как и в случае с сервоприводными трансформаторами, относительно невысокая стоимость. А так как тут также присутствуют механические части-реле, то и срок службы таких стабилизаторов также ограничен.

Одной из распространенных причин выхода из строя релейных стабилизаторов является залипание контактов реле. Среднее количество срабатывания реле около 40.000 раз. Примерно столько раз отрабатывает среднее реле за 300-500 рабочих дней, все зависит от качества электроэнергии вашей сети.

Электронные стабилизаторы напряжения. Данные стабилизаторы являются, пожалуй, самыми надежными и долговечными устройствами для стабилизации напряжения. Исполнительным механизмом в данном случае служат электронные ключи-тиристоры.

К плюсам электронных стабилизаторов можно отнести: надежность, быстродействие-время реакции на изменение входного напряжения 20-30 мс, бесшумную работу, что немаловажно, если стабилизатор будет находиться в жилом помещении. Единственным недостатком данных устройств можно назвать их стоимость. Такие стабилизаторы стоят примерно в два раза дороже своих механических собратьев.

 

Как правильно выбрать?

Перечислим основные параметры, на которые надо обратить внимание при выборе стабилизатора напряжения:

1. Однофазная или трехфазная сеть

Для начала необходимо узнать количество фаз питающего напряжения, если два провода заходят в щиток, значит сеть однофазная. Если у Вас трехфазная сеть, то в таком случае необходимо выбирать трехфазный стабилизатор напряжения, либо три однофазных стабилизатора, соединив их  «звездой».

2. Мощность потребителей

Теперь нужно определиться с мощностью потребителей, для которых будет использоваться стабилизатор напряжения. Это может быть один или несколько электроприемников. Также стабилизатор напряжения можно установить на вводе для абсолютно всех потребителей. Но об этом чуть позже.

Мощность всех потребителей выписываестя в один список с указанием их активной мощности. Активная мощность измеряется в ваттах (Вт). Ее можно найти в руководстве (паспорте) на прибор или на корпусе самого прибора.

Подход к расчету мощности для выбора стабилизатора напряжения должен быть рациональным, ведь у Вас не всегда включены в сеть все перечисленные выше потребители. Поэтому здесь нужно точно определиться, что у нас будет включено одновременно.

Далее из полученного списка необходимо выбрать те приборы, в которых содержатся электродвигатели. Это нужно для того, чтобы учесть их пусковые токи, которые достигают величину в 3-5 раз больше, чем номинальные. Пусковая мощность или пусковой ток этих потребителей можно найти в паспортах. Если паспортов уже давно нет, то можно воспользоваться приблизительным расчетом, умножив их номинальную мощность на 3.

Далее рассчитаем общую полную мощность. Полная мощность измеряется в вольт-амперах (ВА) и отличается от активной мощности на коэффициент мощности «косинус фи» (cosφ). Этот коэффициент всегда указан в паспортах на приборы. Опять же, если паспортов у Вас нет, то можно принять приближенный cosφ = 0,75. Чтобы перевести активную мощность в полную мощность необходимо разделить активную мощность на cosφ. В итоге получаем суммарную полную мощность наших потребителей.

В итоге получается суммарную полная мощность потребителей: 12322,22 + 12600 = 24922,22 (ВА) или 24,9 (кВА). Можно округлить до 25 (кВА).

 

3. Фактическое напряжение сети

После расчета потребляемой мощности необходимо измерить фактическое напряжение питающей сети. Сделать это можно самостоятельно, воспользовавшись мультиметром. Допустим Вы зафиксировали, что напряжение в сети в вечернее время у Вас составляет 180 (В).

 

4. Выбор мощности стабилизатора напряжения

Номинальная полная мощность стабилизатора напряжения всегда указывается в вольт-амперах (В) и соответствует питающему напряжению 220 (В).

При снижении питающего напряжения, соответственно, снижается его выходная мощность. Длительная работа стабилизатора напряжения не допускается при пониженном напряжении, т.к. это вызывает перегрузку и может привести к его отключению, что приведет к обесточиванию всех потребителей.

Чтобы избежать таких последствий, необходимо к полученной полной мощности потребителей 25 (кВА) добавить коэффициент нижнего предела напряжения стабилизатора, который равен 1,2 при 180 (В), и 1,3 — при напряжении 170 (В). В нашем случае напряжение в вечернее время составляет 180 (В), поэтому применяем коэффициент 1,2.

25 · 1,2 = 30 (кВА)

Чтобы была возможность использовать стабилизатор напряжения длительное время со всей включенной нагрузкой, необходимо к полученной выше мощности добавить коэффициент запаса по мощности, равный 1,25.

30 · 1,25 = 37,5 (кВА)

Остается только выбрать стабилизатор напряжения из предложенных моделей, зная его необходимую мощность. Например, нам подойдет стабилизатор напряжения мощностью 40 (кВА) и больше.

Отличия при выборе стабилизатора напряжения для трехфазной сети

Выбор стабилизатора напряжения для трехфазной сети практически аналогичен. Производится расчет мощности для какой-то одной фазы, желательно наиболее загруженной. По этой фазе замеряется фактическое напряжение в сети в часы пиковых нагрузок. Полную мощность в вольт-амперах, умножаем на 3 (количество фаз). Запас по мощности делается порядка 10%.

Полученное значение и есть полная мощность стабилизатора напряжения для трехфазной сети. По этой мощности из всего ассортимента предлагаемой продукции выбирается необходимый стабилизатор напряжения.

Также можно установить вместо одного трехфазного стабилизатора три однофазных. Так будет даже дешевле и практичнее. Например, при обрыве одной питающей фазы, остальные фазы будут в рабочем состоянии. Но если у Вас в доме имеется хоть какая-нибудь трехфазная нагрузка, то в любом случае Вам нужен трехфазный стабилизатор напряжения, потому что он ведет контроль фаз по линейному напряжению сети. И если хоть одна фаза оборвется, то стабилизатор полностью отключается.

Еще два не менее важных совета по выбору стабилизатора напряжения для трехфазной сети:

·         стабилизаторы должны быть установлены в каждой фазе (оставлять без стабилизатора напряжения хоть одну фазу запрещено)

·         нагрузка по каждому стабилизатору напряжения должна быть примерно равная, иначе в нуле пойдет большой ток, который может вывести стабилизатор из строя

·         если разница линейных напряжений сети составляет более 25%, то стабилизаторы напряжений устанавливать запрещено

 

5. Крепление и установка стабилизатора напряжения

 Стабилизатор напряжения можно крепить двумя способами:

·         на полу

·         на стене

Установка стабилизатора напряжения на полу или на полке применима к стабилизаторам небольшой мощности. Более мощные стабилизаторы напряжения целесообразно размещать на стене, поэтому они выпускаются немного плоскими. Хотя по желанию их тоже можно установить на полу.

Стабилизаторы напряжения в ГК Техноцентр

ГК Техноцентр и сеть розничных магазинов «Гамма Электро» готова предложить широкий выбор стабилизаторов напряжения.

Самые популярные товары:

1. Стабилизатор С 2000 Ресанта и Стабилизатор С 1500 63/6/33

Розничная цена от 2500 руб

Где можно купить: во всех магазинах сети Гамма Электро

Диапазон входного напряжения, В	140-260
Номинальная величина выходного напряжения, В	220±8%
Номинальная мощность при Uвх≥190 В (кВт)	1,95
Рабочая частота (Гц)	50 / 60
КПД, при нагрузке 80% не менее	97
Точность поддержания выходного напряжения (%)	8
Масса нетто (кг)	4,2
Охлаждение	естественное
Время регулирования (мс)	5-7
Искажение синусоиды	отсутствует
Высоковольтная защита (В)	260±5
Класс защиты	IP 20 (негерметизирован)
Габаритные размеры, Д×Ш×В (мм)	415х135х95
Рабочая температура окружающей среды (оС)	0-45
Относительная влажность воздуха, не более (%)	80

 

 

2.       Стабилизатор напряжения настенный серии Ecoline IEK

Розничная цена: от 4000 руб

Где можно купить: в офисах продаж ГК «Техноцентр» Иркутск, Братск, Ангарск, Улан-Удэ

Номинальная мощность	5000 ВА
Тип стабилизации	Электронный
Модель или исполнение	Навесной
Выход напряжение	220 В
Количество фаз	Однофазный
Вес	9,5 кг
Габаритные размеры, Д×Ш×В (мм)	253×155×385
Диапазон раб вход напряжения	125-270 В
Напряж срабат защ от повыш выход напряж	246±4 В
Время срабат	20 мс
Климатическое исполнение	УХЛ4

 

 

В статье использованы материалы с сайтов: http://zametkielectrika.ru/ http://electrik.info/

Что такое регулятор напряжения и как он работает?

Большинству интегрированных ИС требуется постоянное напряжение, с которым они могли бы работать. Будь то простой логический вентиль или сложный микропроцессор, у них есть собственное рабочее напряжение. Наиболее распространенные рабочие напряжения – 3,3 В, 5 В и 12 В. Хотя у нас есть батареи и адаптеры постоянного тока, которые могут действовать как источник напряжения, в большинстве случаев они не могут быть напрямую подключены к нашей схеме, поскольку напряжение от них не регулируется.

Скажем, например, у нас есть батарея на 9 В, но нам нужно активировать реле 5 В, которое, очевидно, работает на 5 В. Что мы здесь делаем?

Что такое регулятор напряжения и почему мы его используем?

Вспомните школьные годы, нас учили, что на резисторах падает напряжение. Разве не было бы простым решением просто использовать резисторы для падения напряжения в соответствии с законом Ома? Но затем на резисторах падает напряжение в зависимости от протекающего через них тока.В тот момент, когда ваш компонент начинает потреблять меньше тока, напряжение резко возрастает и убивает его.

Вам нужно что-то получше – напряжение не должно зависеть от тока нагрузки, по крайней мере, не сильно. Следующее простейшее решение, которое приходит вам в голову, – это делитель напряжения. Для этого нужны два резистора, но, эй, если их можно втиснуть, они также могут работать. Еще одна неприятная проблема – в тот момент, когда ваш компонент начинает потреблять слишком большой ток, выход делителя проседает – верхний резистор не может удовлетворить текущую потребность.Теперь вы действительно начинаете желать, чтобы вы узнали об этом в школе. Вы можете исправить это, уменьшив номиналы резисторов, но это заставит два резистора потреблять слишком большой ток, что, вероятно, разрушит ваш текущий бюджет и станет слишком горячим с непосредственным риском отказа.

Что еще можно было сделать? Усиление! Конечно, вам пришлось потратить на это много часов лекций! Почему бы не добавить транзистор NPN в качестве повторителя напряжения? Делитель напряжения смещения можно подключить к базе, вход шины 12 В к коллектору, а выход к компоненту к эмиттеру, и бинго, вы решили проблему!

Конечно, исправление работает, но оставляет у вас неприятное ощущение – вы использовали три части, и при тестировании обнаруживаете, что сбои в шине питания 12 В идеально воспроизводятся на выходе.Конечно, это усилитель, у него нет интеллекта для автокомпенсации. Вы можете заменить нижний резистор делителя напряжения на стабилитрон, но ток, необходимый для правильного смещения стабилитрона (против таких вещей, как температурные коэффициенты и дрейф), почти равен потреблению вашего компонента, что совершенно бессмысленно.

Нет лучшего способа сделать это? Разве нет волшебного черного ящика, в котором было бы все необходимое для эффективного сброса напряжения? Миллионы EEE по всему миру пережили подобные периоды стресса (включая меня!).Конечно, не все проблемы связаны с падением напряжения, но подобные ситуации обычны в лабораториях EEE повсюду!

Но вам повезло – нужный вам компонент существует. Фактически, это одна из первых коммерческих реализаций технологии IC (не считая операционных усилителей) – скромный стабилизатор напряжения .

Если вы когда-нибудь посмотрите техническое описание регулятора напряжения, вы будете поражены схемой, в которой они были упакованы, чтобы понижать напряжение и поддерживать его в чистоте – хороший стабильный регулятор напряжения, усилители с обратной связью и компенсацией. – приличный силовой каскад.Конечно, если мы смогли вместить столько технологий в эти наши телефоны, почему бы не сделать регулировку напряжения в красивом корпусе TO-92?

Они становятся лучше с каждым днем ​​- некоторые из них потребляют не более нескольких наноампер, то есть тысячных миллионных ампер! Более того, другие поставляются с защитой от короткого замыкания и перегрева, что делает их надежными.

Регуляторы напряжения – подробный обзор

Как мы видели в разделе выше, основная задача регулятора напряжения – понижать большее напряжение до меньшего и поддерживать его стабильность, поскольку это регулируемое напряжение используется для питания (чувствительной) электроники.

Регулятор напряжения в основном представляет собой усиленный эмиттерный повторитель, как описано выше – транзистор, подключенный к стабильному опорному источнику, который выдает постоянное напряжение, понижая остальное.

Они также имеют встроенный усилитель ошибки, который измеряет выходное напряжение (снова через делитель), сравнивает его с опорным напряжением, вычисляет разницу и соответственно управляет выходным транзистором. Это далеко от делителя напряжения, который точно воспроизводит входной сигнал, хотя и немного меньше.Вы не хотите, чтобы пульсации переменного тока накладывались на вашу шину постоянного напряжения.

Желательно иметь транзистор с высоким коэффициентом усиления, так как управлять силовыми транзисторами очень сложно, с жалким коэффициентом усиления в диапазоне двух цифр. Это было преодолено с помощью транзисторов Дарлингтона, а в последнее время – полевых МОП-транзисторов. Поскольку для управления этими типами требуется меньший ток, общее потребление тока снижается. Это дополняется тем фактом, что внутренний источник опорного напряжения также потребляет очень небольшой ток.

Ток, который регулятор потребляет для управления всей этой внутренней схемой, когда выход не нагружен, называется током покоя. Чем ниже ток покоя, тем лучше.

Эти регуляторы построены с использованием трех транзисторов на силовом выходном каскаде – два из них в конфигурации Дарлингтона, а другой – в качестве устройства ограничения тока. Последовательные переходы CE в сумме дают падение напряжения на регуляторе около 2 В.

Это напряжение известно как напряжение падения, напряжение, ниже которого регулятор перестает регулировать.

Вы можете найти устройства, называемые LDO-стабилизаторами или стабилизаторами с малым падением напряжения, с падением напряжения около 0,4 В, поскольку они используют переключатель MOSFET.

Трехконтактный регулятор

Хватит разговоров, теперь перейдем к номерам деталей.

Наиболее распространенной серией регуляторов напряжения является серия 78XX .Две цифры после 78 представляют собой выходное напряжение регулятора, например, 7805 – это регулятор 5 В, а 7812 – регулятор 12 В. Выходные напряжения, доступные с фиксированными регуляторами, охватывают широкий диапазон от 3,3 В до 24 В с хорошими значениями, такими как 5 В, 6 В, 9 В, 15 В и 18 В.

Стабилизаторы этой серии отлично подходят для большинства задач, они могут выдерживать почти 30 В на входе и, в зависимости от корпуса, выходной ток до 1 А. Они исключительно просты в использовании – подключите входной контакт к входному напряжению, а выходной контакт – к устройству, которому требуется более низкое напряжение, и, конечно же, контакт заземления к земле.

Здесь развязывающие конденсаторы необязательны, поскольку усилители обратной связи «отклоняют» входные пульсации и шум, следя за тем, чтобы они не передавались на выход. Однако, если ваше устройство потребляет более нескольких десятков миллиампер, рекомендуется не менее 4,7 мкФ на входе и выходе, предпочтительно из керамики.

Интересная вещь, которую делают люди, – на этих регуляторах делают примитивные зарядные устройства для телефонов. Просто подключите батарею 9 В ко входу и соответствующий USB-разъем к выходу, и вуаля, у вас есть аварийное зарядное устройство для телефона.Эта конструкция достаточно прочная, поскольку на микросхеме встроена термозащита.

Хорошая особенность таких регуляторов напряжения заключается в том, что их распиновка практически универсальна, поэтому возможна их замена. В настоящее время большинство «транзисторных» корпусов на печатных платах представляют собой регуляторы напряжения, которые можно использовать для других проектов, поскольку они очень просты в использовании.

Увеличение выходного тока регуляторов напряжения

Одним из ограничений, которое быстро преодолевает полезность, является выходной ток, который сильно ограничен корпусом и способом его установки.

Существуют сильноточные варианты этих регуляторов, но их сложно найти.

Единственные устройства, способные выдавать большие токи, – это импульсные преобразователи постоянного тока в постоянный, но показатели выходного шума ужасны.

Можно спроектировать собственный сильноточный линейный стабилизатор, но в конечном итоге вы столкнетесь со всеми проблемами, упомянутыми выше.

К счастью, есть способ «захватить» стандартный регулятор с помощью нескольких дополнительных деталей и увеличить выходной ток.

Большинство этих модификаций включают добавление обходного транзистора через стабилизатор и управление базой с входом, как показано на рисунке ниже.

Регулируемые регуляторы

Три концевых стабилизатора довольно хороши и просты в использовании, но что, если вам нужно нестандартное выходное напряжение, такое как 10,5 В или 13 В?

Конечно, более или менее возможно взломать фиксированные регуляторы, но требуемая схема довольно сложна и превосходит основную цель простоты.

Существует

устройств, которые могут выполнять эту работу за нас, самым популярным из которых является LM317.

LM317 похож на любой другой линейный регулятор с входным и выходным контактами, но вместо контакта заземления есть контакт, называемый «Adjust». Этот вывод предназначен для получения обратной связи от делителя напряжения на выходе, чтобы на выводе всегда было 1,25 В, изменяя значения сопротивления, мы можем получить разные напряжения. В техническом описании даже сказано: «устраняет запасы множества фиксированных напряжений», но, конечно, это применимо только в том случае, если вы можете позволить себе иметь эти два резистора на борту.

В таких регулируемых регуляторах хорошо то, что при небольшом изменении конфигурации они также могут служить в качестве источников постоянного тока.

Подключив резистор к выходному контакту, а регулировочный штифт к другому концу резистора, как показано на рисунке, регулятор пытается поддерживать постоянное напряжение 1,25 В на выходном резисторе и, следовательно, постоянный ток на выходе. Эта простая схема довольно популярна среди диодных лазеров.

Фиксированные стабилизаторы тоже могут это делать, но напряжения падения неоправданно высоки (фактически, номинальное выходное напряжение). Однако они сработают в крайнем случае, если вы в отчаянии.

Ограничения регулятора напряжения

Самым большим преимуществом линейных регуляторов является их простота; больше нечего сказать.

Однако, как и все хорошие чипы, у них есть свои ограничения.

Линейные регуляторы работают как переменный резистор с обратной связью, сбрасывая ненужное напряжение.При рисовании такой же ток, как и в нагрузке. Эта потраченная впустую энергия преобразуется в тепло, что делает эти регуляторы горячими и неэффективными при высоких токах.

Например, регулятор 5 В с входом 12 В, работающий на токе 1 А, имеет потерю мощности (12 В – 5 В) * 1 А, что составляет 7 Вт! Это много потраченной впустую энергии, а КПД всего 58%!

Значит, при больших перепадах входного-выходного напряжения или при больших токах регуляторы имеют жалкую энергоэффективность.

Проблема дифференциального напряжения на входе-выходе может быть решена с помощью более чем одного регулятора, подключенного последовательно с понижением выходного напряжения (до желаемого значения напряжения), так что напряжение падает ступенчато.Хотя общая рассеиваемая мощность такая же, как при использовании одного регулятора, тепловая нагрузка распределяется по всем устройствам, снижая общую рабочую температуру.

Ограничения по мощности и эффективности можно преодолеть, используя импульсный источник питания, но выбор зависит от приложения, нет четких правил относительно того, где и какой тип источника питания использовать.

Регулятор напряжения

| Определение, типы и факты

Регулятор напряжения , любое электрическое или электронное устройство, поддерживающее напряжение источника питания в допустимых пределах.Стабилизатор напряжения необходим для поддержания напряжений в предписанном диапазоне, который может выдерживать электрическое оборудование, использующее это напряжение. Такое устройство широко используется в автомобилях всех типов для согласования выходного напряжения генератора с электрической нагрузкой и с требованиями к зарядке аккумулятора. Регуляторы напряжения также используются в электронном оборудовании, в котором чрезмерные колебания напряжения могут быть вредными.

В автомобилях регуляторы напряжения быстро переключаются с одного на другое из трех состояний цепи с помощью подпружиненного двухполюсного переключателя.На низких скоростях некоторый ток от генератора используется для усиления магнитного поля генератора, тем самым увеличивая выходное напряжение. На более высоких скоростях в цепь возбуждения генератора вводится сопротивление, так что его напряжение и ток уменьшаются. На еще более высоких скоростях цепь отключается, уменьшая магнитное поле. Скорость переключения регулятора обычно составляет от 50 до 200 раз в секунду.

В электронных регуляторах напряжения используются твердотельные полупроводниковые устройства для сглаживания колебаний тока.В большинстве случаев они работают как переменные сопротивления; то есть сопротивление уменьшается, когда электрическая нагрузка велика, и увеличивается, когда нагрузка меньше.

Регуляторы напряжения выполняют те же функции в крупных системах распределения электроэнергии, что и в автомобилях и других машинах; они минимизируют колебания напряжения, чтобы защитить оборудование, использующее электричество. В системах распределения электроэнергии регуляторы находятся либо на подстанциях, либо на самих фидерных линиях.Используются два типа регуляторов: ступенчатые регуляторы, в которых переключатели регулируют подачу тока, и индукционные регуляторы, в которых асинхронный двигатель подает вторичное, постоянно регулируемое напряжение для выравнивания колебаний тока в фидерной линии.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Как правильно выбрать регулятор (ы) напряжения для вашей конструкции

В этой статье показано, как выбрать лучший тип стабилизатора напряжения для вашего конкретного электронного продукта.

Вероятно, более 90% продукции требуют регулятора напряжения того или иного типа, что делает их одними из наиболее часто используемых электрических компонентов.

Если у вас нет возможности работать напрямую от напряжения батареи или внешнего адаптера постоянного / переменного тока, требуется стабилизатор напряжения. Скорее всего, потребуется несколько регуляторов напряжения.

Эта статья – ваше руководство по выбору регулятора (ов) напряжения для вашей конструкции. Мы расскажем обо всем, от определения того, какой тип регулятора напряжения вам нужен, до выбора того, который соответствует вашим конкретным требованиям.

Выбор необходимого регулятора

Первым шагом в выборе правильного регулятора напряжения является определение входного напряжения, выходного напряжения и максимального тока нагрузки.

Хотя существует множество других спецификаций, эти три помогут вам начать работу и помогут сузить круг необходимого вам регулятора.

Регуляторы напряжения

можно разделить на две широкие классификации:

• Понижающий : Выходное напряжение ниже входного
• Повышающий : Выходное напряжение больше входного

Знание входного и выходного напряжения поможет вам легко решить, к какой группе относится ваш регулятор.

Регуляторы напряжения, которым требуется выходное напряжение меньше входного, являются наиболее распространенным типом регуляторов напряжения. Например, вы вводите 5 В и выдает 3,3 В, или вы вводите 12 В и выдает 5 В.

Вам необходимо рассмотреть два типа регуляторов:

• Линейные регуляторы : простые, дешевые и бесшумные, но могут иметь низкую энергоэффективность. Линейные регуляторы способны только понижать напряжение.
• Импульсные регуляторы : Высокая энергоэффективность, но более сложная и дорогая, с большим шумом на выходе.Импульсные регуляторы могут использоваться как для понижения, так и для повышения напряжения.

Если вам требуется выходное напряжение ниже входного, начните с линейного регулятора, а не импульсного регулятора.

Рисунок 1. Линейный регулятор использует транзистор и контур управления с обратной связью для регулирования выходного напряжения. Линейный регулятор может производить только выходное напряжение ниже входного.

Линейные регуляторы

намного дешевле и проще в использовании, чем импульсные регуляторы, поэтому они, как правило, должны быть вашим первым выбором.

Единственный случай, когда вы не хотите использовать линейный стабилизатор, – это если рассеиваемая мощность слишком велика или вам нужно повысить напряжение.

Определение рассеиваемой мощности

Хотя линейные регуляторы дешевы и просты в использовании, основным недостатком является то, что они могут тратить много энергии. Это может вызвать чрезмерный разряд батареи, перегрев или повреждение продукта.

Если у вас есть аккумулятор, мощность которого расходуется на тепло, аккумулятор разряжается быстрее.Если это не аккумулятор, но он по-прежнему выделяет значительное количество тепла, это может вызвать другие проблемы с вашей конструкцией.

Фактически, при определенных условиях линейный регулятор может выделять столько тепла, что фактически разрушает себя. Очевидно, вы этого не хотите.

При использовании линейного регулятора начните с определения того, сколько мощности будет рассеиваться регулятором.

Для линейных регуляторов используйте уравнение:

Мощность = (Входное напряжение – Выходное напряжение) x Ток (Уравнение 1)

Можно предположить, что выходной ток (также называемый током нагрузки) примерно такой же, как входной ток для линейных регуляторов.

На самом деле, входной ток равен выходному току плюс ток покоя, который потребляет линейный регулятор для выполнения функции регулирования.

Однако для большинства регуляторов ток покоя чрезвычайно мал по сравнению с током нагрузки, поэтому достаточно предположить, что выходной ток равен входному току.

Как видно из уравнения 1, если у вас большой перепад напряжения (Vin – Vout) на регуляторе и / или большой ток нагрузки, то ваш регулятор будет рассеивать большое количество энергии.

Например, если на входе 12 В, а на выходе 3,3 В, разность напряжений будет рассчитана как 12 В – 3,3 В = 8,7 В.

Если ток нагрузки составляет 1 ампер, это означает, что регулятор должен рассеивать 8,7 Вт мощности. Это огромная потеря мощности, с которой не справится любой линейный регулятор.

Если, с другой стороны, у вас есть высокий перепад напряжения, но вы используете ток нагрузки всего в несколько миллиампер, тогда мощность будет небольшой.

Например, в приведенном выше случае, если вы сейчас используете ток нагрузки только 100 мА, рассеиваемая мощность упадет до 0,87 Вт, что гораздо более приемлемо для большинства линейных регуляторов.

При выборе линейного регулятора недостаточно просто убедиться, что входное напряжение, выходное напряжение и ток нагрузки соответствуют спецификациям регулятора.

Например, у вас есть линейный регулятор, рассчитанный на напряжение до 15 В и ток 1 А. Вы думаете: «Хорошо, если это так, я могу подать на вход 12 В, взять 3.3 В на выходе и запустить его при 1 А, не так ли? ”

Неправильно! Вы должны убедиться, что линейный регулятор может выдерживать даже такое количество мощности. Способ сделать это – определить, насколько сильно нагреется регулятор, в зависимости от мощности, которую он должен рассеять.

Для этого сначала рассчитайте, сколько мощности будет рассеивать линейный регулятор, используя уравнение 1 выше.

Во-вторых, посмотрите в таблице данных регулятора в разделе «тепловые характеристики» параметр под названием «Theta-JA», выраженный в единицах ° C / Вт (° C на ватт).

Theta-JA указывает на количество градусов, на которое микросхема будет нагреваться выше температуры окружающего воздуха, на каждый ватт мощности, которую он должен рассеять.

Просто умножьте расчетную рассеиваемую мощность на Theta-JA, и вы узнаете, насколько сильно линейный регулятор будет нагреваться при такой мощности:

Мощность x Theta-JA = Температура выше окружающей (Уравнение 2)

Допустим, ваш регулятор соответствует спецификации Theta-JA 50 ° C на ватт.Это означает, что если ваш продукт рассеивает:

• 1 ватт, он нагреется до 50 ° C.
• 2 Вт нагреется до 100 ° C.
• ½ Вт нагревается до 25 ° C.

Важно отметить, что рассчитанная выше температура представляет собой разницу температур выше температуры окружающего воздуха.

Допустим, вы подсчитали, что при ваших условиях питания регулятор будет рассеивать 2 Вт мощности. Вы умножаете это на Theta-JA, и вы определяете, что он нагреется до 100 ° C.

Здесь важно не забыть добавить температуру окружающего воздуха. Комнатная температура обычно составляет 25 ° C. Следовательно, вы должны добавить 25 ° C к 100 ° C. Теперь у вас температура 125 ° C.

125 ° C – это максимальная температура, на которую рассчитано большинство электронных компонентов, поэтому вы никогда не захотите намеренно превышать 125 ° C.

Обычно вы не повредите свой продукт, пока не достигнете температуры примерно от 170 ° C до 200 ° C. К счастью, у большинства регуляторов также есть тепловое отключение, которое срабатывает при температуре около 150 ° C, поэтому они отключатся до того, как вызовут какие-либо повреждения.

Однако некоторые регуляторы не имеют теплового отключения, поэтому вы можете повредить их, если они рассеивают слишком много энергии.

В любом случае, вы не хотите, чтобы ваш продукт постоянно перегревался и ему приходилось отключаться, чтобы остыть.

Также следует учитывать, что температура воздуха не всегда может быть 25 ° C.

Допустим, ваш регулятор все еще нагревается до 100 ° C под нагрузкой, но теперь температура окружающей среды составляет 50 ° C (например, в закрытой машине в жаркий летний день).

Теперь у вас 50 ° C плюс 100 ° C и температура до 150 ° C при загрузке. Вы превысили указанную максимальную температуру и находитесь на грани срабатывания теплового отключения.

Очевидно, этого следует избегать. Эксплуатация регулятора таким образом, чтобы он регулярно превышал заданную температуру 125 ° C, может не вызвать немедленного повреждения, но может сократить срок службы компонента.

Регуляторы с малым падением напряжения (LDO)

В некоторых случаях линейные регуляторы могут быть чрезвычайно эффективными, потребляя очень мало энергии.Это происходит, когда они работают с очень низким входным напряжением к выходному напряжению.

Например, если Vin – Vout составляет всего 300 мВ, то даже при токе нагрузки 3 А рассеиваемая мощность составляет всего 0,9 Вт, что является достаточно низкой мощностью, чтобы выдерживать нагрузку большинством регуляторов.

Минимальный дифференциал Vin-Vout, с которым может работать линейный регулятор, называется падением напряжения. Если разница между Vin и Vout падает ниже напряжения отключения, то регулятор находится в режиме отключения.

Регулятор в режиме отпускания просто выглядит как небольшой резистор от входа к выходу. Это означает, что выход, по сути, просто соответствует входному питанию, и на самом деле никакое регулирование не выполняется.

В большинстве случаев вы не хотите использовать линейный регулятор в режиме отключения. Это ни в коем случае не повредит чему-либо, но вы потеряете многие преимущества регулятора.

Например, если у вас много шума на входе, он обычно будет отфильтрован линейным регулятором.Однако эта фильтрация не будет происходить в режиме отключения, поэтому весь шум входного источника питания проходит прямо через выходное напряжение.

Причина, по которой стабилизаторы с малым падением напряжения так полезны, заключается в том, что они позволяют управлять регулятором с очень малой рассеиваемой мощностью. Это связано с тем, что линейный регулятор наиболее эффективен, когда разница между Vin и Vout небольшая.

Многие старые линейные регуляторы имели очень высокое падение напряжения. Например, популярные регуляторы серии 7800 имеют паспортное напряжение 2 В.Это означает, что входное напряжение должно быть как минимум на 2 В выше выходного напряжения.

Рис. 2. Старые трехконтактные линейные регуляторы требуют большего перепада напряжения Vin-Vout и, следовательно, расходуют больше энергии, чем более новые регуляторы LDO.

Хотя 2 В – это не так уж и много, если вы пропускаете через этот регулятор ток в 1 ампер и у вас есть разница в 2 В, то это 2 Вт энергии, теряемой зря.

Регуляторы LDO нового поколения могут иметь очень низкое падение напряжения менее 200 мВ при полной нагрузке.

LDO, работающий только с перепадом напряжения 200 мВ, может пропускать в 10 раз больше тока при той же рассеиваемой мощности, что и линейный стабилизатор, работающий с перепадом напряжения 2 В. Таким образом, 1 ампер тока с дифференциалом Vin-Vout 200 мВ соответствует лишь 0,2 Вт рассеиваемой мощности.

Краткое описание линейных регуляторов

Линейные регуляторы полезны, если:

• Разница между входным и выходным напряжением мала
• У вас низкий ток нагрузки
• Требуется исключительно чистое выходное напряжение
• Дизайн должен быть максимально простым и дешевым

Как мы обсудим дальше, импульсные стабилизаторы создают много шума на выходе и могут создавать нечеткое выходное напряжение.

Это может быть приемлемо для некоторых приложений, но во многих случаях требуется очень чистое напряжение питания. Например, при генерации напряжения питания для аналого-цифрового преобразователя или какой-либо звуковой схемы.

Таким образом, линейные регуляторы не только проще в использовании, но и обеспечивают гораздо более чистое выходное напряжение по сравнению с импульсными регуляторами, без пульсаций, всплесков или шумов любого типа.

Таким образом, если рассеиваемая мощность не слишком велика или вам не требуется повышающий регулятор, линейный регулятор будет вашим лучшим вариантом.

Импульсные регуляторы

Импульсные регуляторы намного сложнее для понимания, чем линейные регуляторы. Линейный регулятор основан на силовом транзисторе, который регулирует величину тока, разрешенного для подачи на выход.

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

Если система управления линейного регулятора определяет, что выходное напряжение ниже, чем должно быть, то от входа к выходу может проходить больший ток.И наоборот, если обнаруживается, что выходное напряжение выше, чем должно быть, регулятор позволит меньшему току течь от входа к выходу, действуя таким образом, чтобы снизить выходное напряжение.

С другой стороны, импульсные регуляторы используют катушки индуктивности и конденсаторы для временного хранения энергии перед передачей ее на выход.

В этом уроке я проектирую печатную плату, используя простой линейный регулятор, а в этом более глубоком курсе я проектирую индивидуальную плату с использованием более сложного импульсного регулятора.

Существует два основных типа импульсных регуляторов: повышающий и понижающий.

Понижающий импульсный стабилизатор также называется понижающим стабилизатором и, как линейный регулятор, вырабатывает выходное напряжение ниже входного.

Рис. 3. Понижающий импульсный стабилизатор использует катушку индуктивности в качестве временного накопителя энергии для эффективного создания выходного напряжения ниже входного.

Если вы начали планировать использование линейного регулятора (понижающего), но определили, что рассеиваемая мощность слишком велика, тогда вам следует использовать понижающий импульсный стабилизатор.

В то время как повышающий импульсный стабилизатор создает выходное напряжение, превышающее входное, и называется повышающим регулятором.

Импульсные регуляторы очень эффективны, даже при очень больших разностях между входом и выходом.

КПД равен выходной мощности, деленной на входную. Это соотношение того, какая часть мощности от входа поступает на выход.

КПД = Pout / Pin = (Vout x Iout) / (Vin x Iin) (Уравнение 3)

Уравнение эффективности то же самое для линейного регулятора.Однако, поскольку выходной ток равен входному току для линейного регулятора, уравнение 3 упрощается до простого:

КПД (линейный регулятор) = Vout / Vin (уравнение 4)

Например, предположим, что у вас на входе 24 В, а на выходе необходимо 3 В при токе нагрузки 1 А. Если бы это был линейный регулятор, он работал бы с чрезвычайно низким КПД, и почти вся мощность рассеивалась бы в виде тепла.

КПД линейного регулятора будет только 3 В / 24 В = 12.5%. Это означает, что только 12,5% мощности от входа поступает на выход. Остальные 87,5% передаваемой мощности теряются в виде тепла!

С другой стороны, импульсные регуляторы обычно имеют КПД 90% или больше независимо от разницы между входным и выходным напряжениями. Для импульсного регулятора около 90% мощности передается на выход и только 10% тратится впустую.

Только когда Vin и Vout близки друг к другу, линейный регулятор может сравниться по эффективности с импульсным регулятором.

Например, если у вас входное напряжение 3,6 В (напряжение литий-полимерной батареи), а на выходе выдается 3,3 В, то линейный регулятор будет иметь КПД 3,3 В / 3,6 В = 91,7%.

Повышающие регуляторы напряжения

В большинстве случаев выходное напряжение будет ниже входного. В этом случае следует использовать линейный регулятор или понижающий импульсный стабилизатор, как обсуждалось.

Однако есть и другие случаи, когда вам может потребоваться выходное напряжение выше входного.Например, если у вас аккумулятор 3,6 В и вам нужно питание 5 В.

Рис. 4. В повышающем импульсном стабилизаторе катушка индуктивности используется в качестве временного накопительного элемента для эффективного создания выходного напряжения, превышающего входное.

Многие новички в электронике удивляются, узнав, что можно генерировать более высокое напряжение из более низкого напряжения. Для выполнения этой функции необходим импульсный регулятор, называемый повышающим регулятором.

В отличие от линейных регуляторов выходной ток импульсного регулятора не равен входному току. Вместо этого вы должны смотреть на входную мощность, выходную мощность и эффективность.

Рассчитаем входной ток для повышающего регулятора. Предположим, что входное напряжение – 3 В, выходное напряжение – 5 В, выходной ток – 1 А, а энергоэффективность – 90% (как указано в таблице данных).

Чтобы выяснить это, нам нужно использовать небольшую базовую алгебру для уравнения 3, чтобы найти входную мощность:

Pin = Pout / КПД (Уравнение 5)

Мы знаем, что эффективность составляет 90% (или 0.90), и мы знаем, что выходная мощность составляет 5 В x 1 А = 5 Вт. Мы можем рассчитать, что входная мощность составляет 5 Вт / 0,9 = 5,56 Вт.

Поскольку входная мощность составляет 5,56 Вт, а выходная мощность 5 Вт, это означает, что регулятор рассеивает только 0,56 Вт.

Далее, поскольку мы знаем, что мощность равна напряжению, умноженному на ток, это означает, что входной ток равен:

Входной ток = 5,56 Вт / Vin = 5,56 Вт / 3 В = 1,85 A (Уравнение 6)

Для повышающего регулятора входной ток всегда будет выше, чем выходной ток.С другой стороны, входной ток понижающего регулятора всегда будет меньше выходного тока.

Регуляторы Buck-Boost

Допустим, вы получаете питание от двух последовательно соединенных батареек AA. При полной зарядке две батареи AA могут выдавать около 3,2 В, но когда они почти полностью разряжены, они выдают только 2,4 В.

В этом случае напряжение вашего источника питания может находиться в диапазоне от 2,4 В до 3,2 В.

Теперь предположим, что вам нужно выходное напряжение ровно 3 В независимо от состояния батарей.Когда батареи полностью заряжены (выходное напряжение 3,2 В), вам необходимо понизить напряжение батареи с 3,2 В до 3 В.

Однако, когда батареи близки к разряду (выходное напряжение 2,4 В), вам необходимо увеличить напряжение батареи с 2,4 В до 3 В.

В этом сценарии вы должны использовать так называемый повышающий-понижающий импульсный стабилизатор, который представляет собой просто комбинацию повышающего и понижающего регуляторов.

Для решения этой проблемы потенциально можно использовать отдельный понижающий регулятор, за которым следует повышающий регулятор (или наоборот).Но обычно лучше использовать одинарный понижающе-повышающий регулятор.

Импульсный регулятор + линейные регуляторы

Помните о трех преимуществах линейных регуляторов: дешевизне, простоте и чистоте выходного напряжения.

Может быть много случаев, когда вы хотите использовать линейный стабилизатор, потому что вам нужно чистое выходное напряжение, но вы не можете, потому что они тратят слишком много энергии.

В этой ситуации вы можете использовать импульсный регулятор, за которым следует линейный регулятор.

Допустим, у вас есть входное напряжение от литий-полимерной батареи, равное 3.6 В, но вам понадобится источник clean 5 В.

Для этого вы должны использовать повышающий стабилизатор, чтобы поднять напряжение до значения чуть выше целевого выходного напряжения. Например, вы можете использовать повышающий регулятор для повышения напряжения с 3,6 В до 5,5 В.

Затем вы следуете этому с помощью линейного регулятора, который берет 5,5 В и понижает его до 5 В, а также очищает шум и пульсации для получения чистого сигнала.

Это очень распространенный метод получения КПД импульсного регулятора и бесшумного выходного напряжения линейного регулятора.

Если вы выбрали эту опцию и специально пытаетесь отфильтровать коммутационные шумы, обязательно обратите внимание на коэффициент отклонения источника питания (PSRR) линейного регулятора.

PSSR данного линейного регулятора изменяется в зависимости от частоты. Следовательно, PSSR обычно представляется в виде графика, который показывает, как линейный регулятор подавляет любые пульсации на входном питании на различных частотах.

Рисунок 5 – Коэффициент отклонения блока питания (PSRR) в зависимости от частоты для TPS799 от Texas Instruments.

Чтобы использовать этот график, посмотрите на частоту переключения вашего импульсного стабилизатора (или любых других источников шума в вашей цепи). Затем посмотрите на PSSR линейного регулятора на этой конкретной частоте.

Затем вы можете рассчитать, какая часть шума импульсного регулятора будет удалена линейным регулятором.

Резюме

Чтобы выбрать регулятор напряжения для вашей системы, начните с предположения, что линейный регулятор может использоваться, если входное напряжение выше, чем выходное.

Только если при этом расходуется слишком много энергии, используйте понижающий импульсный стабилизатор.

Если вам нужно выходное напряжение выше, чем входное, используйте импульсный импульсный стабилизатор.

Если у вас есть ситуация, когда входное напряжение может быть выше или ниже выходного напряжения, вам нужен импульсный стабилизатор с повышенным и понижающим током.

Наконец, если вам нужен чистый выход, но нужна энергоэффективность импульсного стабилизатора, используйте импульсный стабилизатор, а затем линейный регулятор для очистки напряжения питания.

Наконец, не забудьте загрузить бесплатно PDF : Ultimate Guide to Develop and Sell Your New Electronic Hardware Product . Вы также будете получать мой еженедельный информационный бюллетень, в котором я делюсь премиальным контентом, недоступным в моем блоге.

Другой контент, который может вам понравиться:

Что такое регулятор напряжения – подробное объяснение

Интересно обсудить, что такое регулятор напряжения. Это обычная схема, которая широко используется в электронике для обеспечения постоянного уровня напряжения.Стабилизатор напряжения – это электронная схема, которая может поддерживать уровень напряжения, несмотря на несколько факторов, таких как увеличение входного напряжения, допуски и изменения, вызванные температурой. Например, ожидается, что схема будет иметь выход 12 В, поэтому установите регулятор напряжения, чтобы постоянно поддерживать этот выход 12 В. Есть две основные категории регуляторов напряжения. Первый – линейный, второй – переключающийся. Линейные могут быть последовательными или шунтирующими. Существует несколько классов импульсных регуляторов, но простейшими формами являются повышающие и понижающие, а также повышающие и понижающие, которые в основном представляют собой комбинацию двух.

Когда использовать регулятор напряжения

Для любых приложений, которым требуется постоянный уровень напряжения, потребуется стабилизатор напряжения. Постоянный уровень напряжения просто означает, что уровень остается неизменным в любое время. Одним словом, линейный уровень напряжения. Некоторые схемы, которым требуется стабилизатор напряжения, – это источники питания, опорные схемы и любые чувствительные к напряжению интегральные схемы или подсхемы.

Типы регуляторов напряжения

Линейный регулятор напряжения

Проще всего иметь дело с линейным регулятором напряжения.Его очень легко создать, и не нужно много технических знаний, чтобы понять его поведение. Он имеет два варианта: последовательный и шунтирующий.

Линейный регулятор серии

(1)

Последовательный линейный регулятор – это тип, в котором он устанавливается последовательно к выходу или схеме, которая использует регулятор или просто нагрузку.

Линейный регулятор серии

поддерживает регулирование напряжения за счет поглощения избыточной мощности, возникающей из-за разницы уровней входного и выходного напряжения.

Предположим, что регулятор напряжения имеет фиксированное регулирование напряжения 5 В, а уровень входного напряжения составляет 8 В. Чтобы поддерживать регулирование 5 В, внутренняя схема регулятора напряжения будет управлять избыточными 3 В, которые являются разницей между входом 8 В и выходом 5 В.

Ниже представлен линейный регулятор популярной серии от Texas Instrument. Изображения взяты с веб-сайта Texas Instruments. Щелкните ссылку ниже, если вы хотите посетить веб-сайт Texas Instruments.

http: // www.ti.com/document-viewer/LM317-N/datasheet/abstract#SNVS7742093

LM317 – линейный стабилизатор серии с положительным регулируемым выходом. В приведенной выше схеме входное напряжение составляет 28 В, а выходное напряжение можно отрегулировать до минимального уровня 1,25 В в соответствии с таблицей данных LM317.

Рассеиваемая мощность последовательного линейного регулятора напряжения

Установка выходного напряжения – это не только вещь, которую следует учитывать при использовании регулятора напряжения. Рассеивание мощности – следующая очень важная вещь, на которую нужно обращать внимание.Схема последовательного линейного регулятора напряжения изготовить несложно. Но нужно позаботиться о рассеивании мощности. Рассеиваемая мощность – это количество энергии, которое поглощает регулятор. Это напрямую связано с нагревом или с тем, насколько горячий регулятор. Что вызывает это рассеяние мощности? Это результат разницы напряжений между входом и выходом, умноженной на ток нагрузки.

Например, на рисунке выше, если выходное напряжение установлено на 10 В, разница в напряжении составляет 18 В (28–10 В).Предположим, что ток нагрузки составляет 1 А, это означает, что рассеиваемая мощность составляет

ед.

Рассеиваемая мощность = (Vin – Vout) X Ток нагрузки = (28V – 10V) X 1A = 18 Вт

18 Вт – это огромная рассеиваемая мощность и приводит к более высокой температуре корпуса. Управлять им нужно, например, поставить радиатор на регулятор или охлаждающий вентилятор и так далее.

(2) Шунтирующий линейный регулятор

Шунтирующий линейный регулятор отличается от последовательного линейного регулятора тем, как он подключен к нагрузке или цепи, для которой требуется стабилизированное напряжение.

Еще одно отличие шунтирующего линейного регулятора от последовательного линейного регулятора – это мощность. В большинстве случаев последовательный тип превосходит шунтирующий. Для шунтирующего типа также потребуется последовательный резистор, чтобы помочь рассеять избыточную мощность. Без этого последовательного резистора он не будет работать. Самый простой пример шунтирующего линейного регулятора – стабилитрон.

Схема ниже использует стабилитрон для поддержания стабилизированного напряжения на нагрузке. Как обсуждалось выше, добавляется последовательное сопротивление.Если стабилитрон имеет напряжение пробоя 12 В, это означает, что на нагрузку не будет подаваться напряжение выше 12 В. Если уровень Vin равен 20 В, избыточное напряжение будет поглощаться последовательным сопротивлением, что приведет к рассеянию мощности.

Настройка Rseries для шунтирующего регулятора

Пример: Vzener = 12V, Vin = 20V, Ток нагрузки = 2A, Rseries =?

(a) Ток нагрузки + ток шунта = ток, протекающий в Rseries

( Где Шунтирующий ток – это ток, необходимый стабилитрону для поддержания стабилизации напряжения.Это предусмотрено таблицей данных. Если в таблице указаны минимальный и максимальный уровень, просто найдите среднее значение и используйте его.)

Предположим, что ток шунта равен 0,01 А. Итак,

2A + 0,01A = Ток, протекающий в Rseries = 2,01A

(b) Rseries = (Vin – Vshunt) / Текущий к Rseries

= (20 В – 12 В) / 2,01 А = 3,98 Ом

(Где; Vшунт – стабилизация напряжения стабилитрона)

Выберите значение резистора, ближайшее к вычисленному значению, и перепроверьте расчет

(c) Допустим, сопротивление равно 3.Выбрано 9 Ом, новый ток, текущий в Rseries, будет

.

Ток, протекающий в Rseries = (20 В – 12 В) / 3,9 Ом = 2,051 A

Ток нагрузки установлен на 2 А, поэтому новый ток стабилитрона составляет 0,051 А. Проверьте таблицу, если это не превышает лимит.

(d) Вычислить рассеиваемую мощность Rseries

Последовательный резистор поглощает огромную мощность, поэтому очень важно подобрать его соответствующий размер. Рассеиваемая мощность на Rseries составляет

.

Pdiss = (Ток, текущий в Rseries) X (Ток, текущий в Rseries) X Rseries = 2.051A X 2,051A X 3,9 Ом = 16,4 Вт

Обязательно выберите резистор, который может нести эту рассеиваемую мощность.

Если вы хотите узнать, как линейный регулятор обеспечивает регулирование и что находится внутри микросхемы, прочтите мою статью «Как линейный регулятор обеспечивает регулирование на выходе».

Импульсный регулятор напряжения

Как линейный регулятор серии, так и шунтирующий линейный регулятор, описанные выше, применимы только для приложений малой мощности.Хотя последовательный линейный регулятор может предлагать более высокую мощность, чем шунтирующий линейный регулятор, но все же это очень низкая мощность, если мы говорим о блоке питания. В блоке питания используется импульсный стабилизатор напряжения.

Импульсный регулятор напряжения – это тот, который использует силовой электронный переключатель, который непрерывно работает между включенным и выключенным состояниями, а также заряжает и разряжает цепь резервуара. Затем существует механизм контура управления, который отвечает за регулирование системы для достижения стабильного выхода.В отличие от простых в конструкции линейных регуляторов напряжения, импульсный регулятор напряжения более сложен. Однако он может обеспечивать работу с высокой мощностью из-за очень малых потерь мощности по сравнению с линейными версиями.

Обычно используемые импульсные регуляторы напряжения на сборках печатных плат – это понижающий (понижающий), повышающий, комбинация двух понятий-повышающих, обратных, дифференциальных и т. Д.

Если вы хотите узнать больше об импульсных источниках питания и топологиях, прочтите мои статьи Принцип работы и конструкция импульсных источников питания, а также описание импульсных источников питания с общими топологиями.

Если вы хотите узнать, как импульсный источник питания регулирует напряжение, прочтите мою статью «Как импульсный источник питания регулирует свою мощность».

У меня также есть статья под названием «Моделирование линейного источника питания ACDC в пошаговом руководстве LTSpice». Это даст вам руководство о том, как смоделировать простой линейный источник питания переменного тока постоянного тока в LTspice. LTSpice – это бесплатное ПО от Linear Technology. Если вы хотите узнать, как начать моделирование LTSpice, прочтите мою статью «Учебники по моделированию цепи LTSpice для начинающих».

Для получения дополнительных руководств по LTSpice выберите из списка нужную тему.

Понижающие преобразователи с коммутацией

В силовой электронике понижающий стабилизатор напряжения также называют понижающим импульсным преобразователем. Это понижающий импульсный регулятор, у которого выходной сигнал ниже входного. Например, на входе 12 В и на выходе 5 В. Ниже представлена ​​схема силовой части понижающего преобразователя.

Схема понижающего преобразователя

Понижающий преобразователь – это переключающий преобразователь с рабочим циклом.Полное объяснение рабочего цикла см. В статье «Расчет рабочего цикла понижающего преобразователя».

Хотите узнать подробности конструкции понижающего преобразователя? Прочтите мою статью Учебное пособие по проектированию конвертера Buck.

Или, может быть, вам интересно узнать, как определить размер или выбрать индуктивность понижающего преобразователя, прочтите статью Определение размеров индуктора понижающего преобразователя и настройка его работы.

Если вы хотите разработать понижающий преобразователь, но еще не обладаете достаточными знаниями, не волнуйтесь.У меня есть готовый шаблон, который сделает дизайн за вас. Перейдите в Mathcad шаблон проектирования понижающего преобразователя.

Повышающие импульсные преобразователи

Если понижающий преобразователь называется понижающим импульсным стабилизатором, то повышающий преобразователь, с другой стороны, называется повышающим импульсным регулятором. Его выход выше, чем его вход. Например, выход 20В от входа 10В. Ниже представлена ​​общая схема повышающего преобразователя.

Повышающий преобразователь также является переключающим преобразователем с управляемым рабочим циклом.Если вы хотите узнать больше о рабочем цикле, прочтите статью Как рассчитать рабочий цикл повышающего преобразователя.

В повышающем преобразователе одним из очень важных компонентов является индуктор. Катушка индуктивности будет контролировать ток пульсации. Чтобы узнать больше об этом, прочтите Как рассчитать ток пульсации повышающего преобразователя.

Импульсные преобразователи

имеют меньшие потери мощности по сравнению с линейным регулятором напряжения. Чтобы дать вам представление, прочтите «Потери мощности в повышающем преобразователе».

Вы хотите разработать повышающий преобразователь? Нет проблем, так как для него уже есть готовый шаблон. Перейдите к шаблону дизайна Boost Converter Mathcad.

Связанные

Различные типы регуляторов напряжения и принцип работы

ОСНОВНЫЕ ЗНАНИЯ – РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ Различные типы регуляторов напряжения и принцип работы

22.04.2020 Автор / Редактор: Эммануэль Одунладе / Erika Granath

Регуляторы напряжения – это интегральные схемы, предназначенные для регулирования напряжения на их входе до постоянного, фиксированного напряжения на их выходе, независимо от изменений тока нагрузки или входного напряжения.

Связанные компании

Регулятор напряжения – это система, предназначенная для автоматического поддержания постоянного уровня напряжения.

(Источник: Adobe Stock)

Электронные конструкции / устройства обычно состоят из различных электронных компонентов, которые иногда работают на разных уровнях напряжения. Таким образом, для надежного удовлетворения требований к питанию конкретной конструкции или различных ее компонентов в блоке питания обычно используются регуляторы напряжения для регулирования напряжения в главном источнике до уровня, необходимого для различных секций устройства. .

При проектировании блока питания для любого устройства всегда приходится принимать массу решений. Одним из этих решений, хотя и трудным, является выбор регуляторов напряжения, поскольку они бывают разных «форм и размеров» с разными «прибамбасами», которые делают их отличным выбором при использовании в одной цепи, но катастрофой в другие схемы.

В результате выбор правильного регулятора для вашего проекта (и его ограничений) требует тщательного понимания возможных вариантов, и сегодняшняя статья будет посвящена именно этому.Мы оценим различные типы регуляторов напряжения, их принципы работы и определим, когда имеет смысл использовать один перед другим.

Типы регуляторов напряжения

Регуляторы напряжения можно разделить на категории в зависимости от различных факторов, таких как их применение, напряжения, при которых они работают, механизмы преобразования мощности и многое другое.

В этой статье мы сосредоточимся на активных регуляторах напряжения и классифицируем их на две большие категории в зависимости от механизма, который они используют для регулирования.Эти две категории включают:

• 1. Линейные регуляторы напряжения

• 2. Импульсные регуляторы напряжения

1. Линейные регуляторы напряжения

Линейные регуляторы напряжения используют принципы делителей напряжения для преобразования напряжения на их входе в желаемое напряжение на их выходе. В них используется контур обратной связи, который автоматически изменяет сопротивление в системе, чтобы противодействовать влиянию изменений импеданса нагрузки и входного напряжения, и все это для обеспечения постоянного выходного напряжения.

Типичные реализации линейных регуляторов напряжения включают использование полевых транзисторов в качестве одной стороны делителя напряжения с петлей обратной связи, подключенной к затвору транзистора, управляя им по мере необходимости для обеспечения согласованности выходного напряжения.

Хотя такое использование транзисторов в качестве резисторов помогает упростить конструкцию и реализацию линейных регуляторов, оно в значительной степени способствует неэффективности, связанной с регуляторами. Причина этого в том, что транзисторы преобразуют избыточную электрическую энергию (разницу напряжений между входным и выходным напряжением) в тепло, что приводит к потере мощности в результате нагрева транзисторов.

В ситуациях, когда напряжение на входе или ток нагрузки на выходе слишком высоки, регуляторы могут выделять тепло, которое может привести к его выходу из строя. Чтобы смягчить это, разработчики обычно используют радиаторы, размер которых определяется величиной тока (мощности), проходящего через регулятор.

Еще один момент, о котором стоит поговорить для линейных регуляторов, – это необходимость в том, чтобы напряжение на входе было больше, чем напряжение на выходе, на минимальное значение, называемое напряжением падения.Это значение напряжения (обычно около 2 В) варьируется в зависимости от регулятора и иногда является серьезным источником беспокойства для разработчиков, работающих с маломощными приложениями, из-за потери мощности. Чтобы обойти это, используйте тип линейных регуляторов напряжения, называемых стабилизаторами LDO (с низким падением напряжения), поскольку они разработаны с возможностью работы при разнице между входным и выходным напряжением всего 100 мВ.

Некоторые популярные примеры линейных регуляторов напряжения включают регуляторы напряжения серии 78xx (например, L7805 (5 В), L7809 (9 В)).

Плюсы и минусы линейного регулятора напряжения LM7805

Плюсы

Некоторые преимущества линейных регуляторов напряжения включают: электромагнитных помех и шума

• 3. Быстрое время отклика на изменения тока нагрузки или условий входного напряжения

• 4. Низкое напряжение пульсаций на выходе

Минусы

Некоторые недостатки линейных регуляторов напряжения включают:

• 1.Низкий КПД из-за того, что большое количество электроэнергии тратится впустую в виде тепла

• 2. Требование отпускаемого напряжения делает их плохим выбором для приложений с низким энергопотреблением

• 4. Низкий КПД из-за потери большого количества электроэнергии в качестве тепла

• 5. Требование отпускания напряжения делает их плохим выбором для приложений с низким энергопотреблением

• 6. Занимают больше места на печатных платах из-за необходимости в радиаторах

2.Импульсные регуляторы напряжения

Хотя они имеют более сложную конструкцию и для работы требуется больше сопутствующих компонентов, импульсные регуляторы напряжения являются сверхэффективными регуляторами, используемыми в сценариях, где потери мощности, как в линейных регуляторах, недопустимы.

Механизм регулирования напряжения в импульсных регуляторах напряжения включает быстрое переключение элемента, последовательно соединенного с компонентом накопителя энергии (конденсатором или катушкой индуктивности), для периодического прерывания протекания тока и преобразования напряжения из одного значения в другое.Как это делается, зависит от управляющего сигнала от механизма обратной связи, подобного тому, который используется в линейных регуляторах.

В отличие от линейных регуляторов напряжения переключающий элемент находится либо в полностью проводящем, либо в выключенном состоянии. Он не рассеивает мощность и позволяет регулятору достичь высокого уровня эффективности по сравнению с линейными регуляторами.

В базовой реализации импульсного регулятора напряжения используется «проходной транзистор», работающий либо в состоянии отсечки, либо в состоянии насыщения, в качестве переключающего элемента.Когда проходной транзистор находится в состоянии отсечки, через него не протекает ток, как таковая мощность не рассеивается, но когда он находится в состоянии насыщения, на нем появляется незначительное падение напряжения, сопровождающееся рассеянием небольшого количества энергии. с максимальным током, передаваемым на нагрузку. В результате переключающего действия и экономии энергии в состоянии отключения КПД переключаемых регуляторов обычно составляет около 70%.

Управление на основе переключения и ШИМ дает довольно большую гибкость, что позволяет переключать регуляторы напряжения для работы в различных режимах и существовать в различных типах, в том числе: / Регуляторы повышающего переключения

1.Понижающие импульсные регуляторы напряжения

Понижающие импульсные регуляторы, также известные как понижающие регуляторы, преобразуют высокое напряжение на входных клеммах в более низкое напряжение на выходных клеммах. Эта операция аналогична работе линейных регуляторов, за исключением того факта, что понижающие регуляторы работают с более высокой степенью эффективности. Изображение, иллюстрирующее расположение компонентов понижающих регуляторов, приведено ниже.

2. Повышающие импульсные регуляторы напряжения

Повышающие импульсные регуляторы, также известные как повышающие регуляторы, могут преобразовывать низкое напряжение на входе в более высокое напряжение на выходе.Их конфигурация является одним из основных различий между линейными регуляторами и импульсными регуляторами, поскольку регулирование не происходит, если напряжение на входе линейных регуляторов напряжения превышает напряжение, требуемое на их выходе. Схема, иллюстрирующая повышающие импульсные регуляторы напряжения, представлена ​​ниже.

3. Понижающий / повышающий импульсный регулятор напряжения

Понижающий / повышающий стабилизатор сочетает в себе характеристики двух регуляторов, описанных выше. Он может обеспечивать фиксированное выходное напряжение независимо от разницы (+ или -) между входным и выходным напряжениями.Они очень полезны в аккумуляторных приложениях, где напряжение на входе, которое может быть выше, чем выходное напряжение в начале, со временем снижается до уровня ниже выходного напряжения. Схема, иллюстрирующая импульсный стабилизатор напряжения, представлена ​​ниже:

Плюсы и минусы

Минусы

Какими бы эффективными и совершенными ни казались импульсные регуляторы напряжения, они имеют недостатки, в том числе:

• 2. Требуется больше дополнительных компонентов

• 4.Высокие коэффициенты электромагнитных помех и генерации шума, которые могут повлиять на сертификацию продукта при неправильном управлении

• 5. Высокая пульсация выходного напряжения

• 6. Более медленное переходное время восстановления по сравнению с линейными регуляторами

Плюсы

В зависимости от вашего Применение импульсных регуляторов может перевесить их недостатки. Некоторые из преимуществ включают:

• 3. Они могут обеспечивать выходное напряжение, которое больше или меньше входного напряжения

• 4.Подходит для приложений с низким энергопотреблением

• 7. Они могут обеспечивать выходное напряжение, которое больше или меньше входного напряжения

• 8. Подходит для приложений с низким энергопотреблением

Выбор правильного регулятора напряжения для вашего проекта

Выбор подходящего регулятора напряжения для вашего проекта обычно не является проблемой выбора между линейным или импульсным стабилизатором напряжения. Выбор между ними можно сделать, просто рассмотрев их плюсы и минусы и решив, какой из них лучше всего подходит вам.Однако другие специфические свойства регулятора (переключающие или линейные) необходимо проверить, чтобы убедиться, что он идеально подходит для вашего проекта. Пять из этих основных свойств описаны ниже:

1. Выходное напряжение (или диапазон напряжений)

Это, вероятно, первое, на что следует обратить внимание при работе с регулятором. Убедитесь, что выходное напряжение (или диапазон напряжений) регулятора соответствует требуемому значению для вашего приложения. Для некоторых регуляторов могут потребоваться внешние компоненты для поддержания постоянного выходного напряжения на желаемом уровне напряжения.Все это необходимо подтвердить, прежде чем штамповать регулятор для вашего проекта.

2. Выходной ток

Стабилизаторы напряжения разработаны с учетом конкретных номинальных значений тока. Подключение их к нагрузке с требованиями по току, превышающими их номинальный ток, может привести к повреждению регулятора или неправильной работе нагрузки. Это еще более важно в случае линейных регуляторов напряжения, поскольку ток оказывает прямое влияние на потери мощности.

Всегда следите за тем, чтобы выбранный вами регулятор выдерживал предполагаемый ток нагрузки.

3. Диапазон входного напряжения

Это относится к допустимому диапазону входных напряжений, поддерживаемых регулятором. Обычно это указывается в техническом описании, и как разработчику важно убедиться, что возможное входное напряжение для вашего приложения находится в пределах этого диапазона. Одна из ошибок, которую допускают большинство молодых разработчиков, – это сосредоточиться только на максимальном входном напряжении, забывая, что входное напряжение ниже указанного минимального напряжения может привести к ошибкам регулирования, особенно в случае линейных регуляторов.Знание этих значений поможет вам оценить условия, при которых регулятор выйдет из строя либо из-за чрезмерного тепловыделения в случае линейных регуляторов, либо из-за неисправностей в случае импульсных регуляторов.

4. Диапазон рабочих температур

В большинстве технических описаний диапазон рабочих температур определяется как температура окружающей среды (Ta) или температура перехода. Это диапазон температур, в котором регулятор функционирует должным образом. Говоря более конкретно, температура перехода обычно относится к максимальной рабочей температуре транзистора.Напротив, температура окружающей среды относится к температуре окружающей среды вокруг устройства. Оба значения важны, особенно для линейных регуляторов, поскольку они способствуют процессу выбора идеального радиатора для регулятора.

5. Падение напряжения

Это важно при выборе линейных регуляторов напряжения. Как объяснялось ранее, падение напряжения относится к величине, на которую входное напряжение должно быть больше, чем выходное напряжение, чтобы произошло регулирование.Хотя это может быть неважным фактором для большинства приложений, для приложений, в которых важны эффективность и низкое энергопотребление, имеет смысл использовать регуляторы напряжения с низким падением напряжения.

Другие факторы, такие как эффективность, размер корпуса, переходная характеристика и потенциальные электромагнитные помехи / шум, также должны быть приняты во внимание.

В заключение, простой способ решить, какой регулятор использовать, – это сначала решить, будет ли линейный или импульсный стабилизатор напряжения лучшим выбором, исходя из их плюсов и минусов.После этого уровня принятия решения можно будет провести дальнейшие исследования свойств регулятора, так как это может повлиять на вашу конструкцию. Как бы ни казалась иногда такая должная осмотрительность ненужной, она может иметь решающее значение для успеха вашего проекта.

(ID: 46489302)

8 признаков неисправного регулятора напряжения (и стоимость замены в 2021 г.)

Последнее обновление 29 апреля 2020 г.

В автомобиле под капотом много энергии. Мы не говорим строго о лошадиных силах, а скорее о выходной энергии в целом.Энергия, необходимая автомобилю, обеспечивается топливом и аккумулятором.

Ищете хорошее онлайн-руководство по ремонту? Щелкните здесь, чтобы увидеть 5 лучших вариантов.

Для работы двигателя требуется много мощности. Для небольших систем в автомобиле вам не понадобится такая большая мощность.

Некоторые электрические системы в вашем автомобиле могут перегреться, если они будут подвергаться действию прямого тока, и именно здесь в игру вступает регулятор напряжения генератора. Это помогает уменьшить эту мощность, чтобы она не повредила критически важные системы.

Это похоже на зарядку вашего iPhone непосредственно от трансформатора энергии. Теоретически ваш телефон будет заряжаться, но, к сожалению, ваш телефон не выдержит столкновения. Он не предназначен для работы с таким напряжением.

Связанные: причины отсутствия зарядки генератора переменного тока

Как работает регулятор напряжения генератора?

На рынке представлено несколько различных типов регуляторов. Однако все они выполняют одну и ту же функцию. Они преобразуют постоянный ток в фиксированный, который не повредит другие системы автомобиля.

Давайте посмотрим на различные компоненты, составляющие систему, чтобы лучше понять функцию регулирования.

Детали автомобильной системы зарядки

Аккумулятор

Аккумулятор – это резервуар для хранения энергии. Он находится в режиме ожидания для таких функций, как запуск автомобиля и обеспечение питания при низком уровне энергоснабжения.

Однако, если бы вы полагались исключительно на аккумулятор, ваша машина не могла бы работать долго без подзарядки.

Связано: симптомы неисправного автомобильного аккумулятора

Генератор

Вот почему у нас есть генератор.Генератор – это компонент, который производит эту мощность. Пока вы едете, генератор вырабатывает энергию для питания системы, а избыточная энергия используется для подзарядки аккумулятора.

Регулятор напряжения

Регулятор напряжения обеспечивает поддержание постоянного максимального напряжения в цепи. Следовательно, он может подтолкнуть генератор к увеличению производства или побудить его снизить выработку энергии.

Идея состоит в том, чтобы создать постоянный поток тока, который может обеспечить постоянное питание автомобиля.Избыточная мощность не тратится зря, потому что заряжает аккумулятор.

8 основных симптомов неисправности регулятора напряжения

Хорошая новость заключается в том, что отказ регулятора напряжения – одна из тех проблем, которые развиваются со временем. Также довольно легко поставить диагноз. Существуют различные методы устранения неполадок, которые помогут вам диагностировать эту проблему.

Вот восемь общих признаков, на которые следует обратить внимание:

# 1 – Выход высокого напряжения

Типичный автомобильный аккумулятор должен разрядить около 12.6 вольт в разомкнутой цепи (машина не работает). После запуска автомобиля напряжение в большинстве автомобилей должно быть примерно на 2 вольта выше.

Если выходное напряжение составляет 16 вольт или более, скорее всего, у вас неисправный регулятор напряжения. Слишком высокое напряжение может вызвать повреждение различных электрических компонентов. Чаще всего преждевременно перегорают лампы в фарах или задних фонарях.

# 2 – Случайные провалы питания

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 разбрызгиванием двигателя, резким холостым ходом или просто отсутствием ускорения, когда вам это нужно. Это может показаться неважным, но это важно, потому что показывает, что мощность регулируется неправильно.

# 3 – Комбинация приборов не работает

Как и другие электрические компоненты, комбинация приборов требует определенного напряжения для отображения всей необходимой информации во время вождения. Плохой регулятор напряжения может привести к тому, что он просто не будет работать или будет работать хаотично.

Вероятно, вы вообще не сможете завести машину, но даже если бы вы могли, было бы неразумно делать это, не зная, с какой скоростью вы едете, сколько топлива у вас осталось и т. Д. критическая информация.

# 4 – Затемнение или мерцание света

Обычно вы замечаете это по фарам, но это может повлиять на внутреннее освещение и даже на стереосистему. Это снова указывает на то, что ток не контролируется должным образом.

Этот симптом существует для проблем, связанных с аккумулятором, но также может означать, что виноват регулятор напряжения.

# 5 – Дальний свет не работает

Одной из систем, на которую может отрицательно повлиять слишком большое или слишком маленькое напряжение, являются фары. Фары дальнего света особенно нуждаются в достаточной мощности для работы. Лучи, которые не загораются должным образом, указывают на проблему.

# 6 – Коррозия

Распространение коррозии на клеммы и верхнюю часть аккумулятора может быть, помимо прочего, признаком неисправности регулятора напряжения.

# 7 – Батарея разряжена

Это может быть связано с множеством других причин, в том числе из-за того, что вы забыли выключить свет, проблема с генератором или просто старая батарея, которую необходимо заменить.Но это также могло быть из-за плохого управления током из-за плохого регулятора напряжения.

См. Также: Различия между разряженной батареей и неисправным генератором

# 8 – Загорается индикатор «Проверьте двигатель или аккумулятор»

Причин может быть целый, но всегда рекомендуется сканировать на предмет диагностики коды неисправностей (проверьте индикатор двигателя) или запустите быструю проверку напряжения (индикатор батареи горит) с помощью мультиметра, чтобы узнать, является ли это причиной проблемы.

Стоимость замены регулятора напряжения

Новый регулятор напряжения генератора будет стоить вам от 40 до 140 долларов за детали, в значительной степени в зависимости от марки / модели автомобиля и от того, используются ли запчасти OEM или послепродажные.

Стоимость деталей не так уж и плоха, но, поскольку большинство регуляторов напряжения размещено внутри генератора, придется заплатить от 140 до 240 долларов за рабочую силу. Скорее всего, вы заплатите больше, если пойдете в дилерский центр, и меньше, если регулятор будет установлен снаружи генератора, где до него легче добраться.

В целом, общая стоимость замены регулятора напряжения в большинстве случаев составляет от 180 до 380 долларов. Если есть какое-либо электрическое повреждение или перегоревшие провода из-за неисправности регулятора, общая цена будет больше.

Поскольку затраты на рабочую силу составляют большую часть затрат, вы можете подумать о простой замене всего блока генератора переменного тока, если вы приближаетесь к 100 000 миль или около того.

Хотя современные генераторы могут служить в течение всего срока службы автомобиля, они часто выходят из строя раньше. Замена генератора избавит вас от необходимости снова платить огромную плату за рабочую силу в ближайшем будущем.

Где находится регулятор напряжения?

Расположение зависит от марки и модели автомобиля. Он будет либо внутри, либо рядом с корпусом генератора.Ford – один из брендов, который устанавливает его рядом с генератором.

Те, которые установлены рядом с генератором, нуждаются в дополнительной опоре в виде ремня безопасности. Преимущество такого внешнего вида в том, что к нему легче получить доступ. Когда регулятор установлен внутри корпуса генератора, вам нужно сначала снять его, чтобы получить к нему доступ.

Стоит ли водить машину с неисправным регулятором?

Езда с неисправным регулятором – это риск. Тебе может повезти.Вы также можете взорвать некоторые дорогие компоненты в своем автомобиле.

Мы не думаем, что рисковать стоит. Вместо этого мы рекомендуем как можно скорее доставить машину к механику.

Что такое регулятор напряжения? | EAGLE

Регуляторы, установка:

Регулятор напряжения и как он защищает вашу электрическую цепь

Будь то ваш автомобиль, ноутбук или смартфон, каждое электронное устройство нуждается в защите от скачков напряжения. В наши дни, когда устройства становятся плотнее, чем когда-либо, с такими чувствительными компонентами, как микропроцессоры и интегральные схемы (ИС), даже малейшее изменение напряжения может нанести ущерб вашей тщательно спроектированной схеме.Итак, что может сделать чувствительный компонент, когда он требует защиты? Ему нужен регулятор, чтобы поддерживать стабильное и плавное напряжение от входа к выходу.

Краткий обзор регуляторов напряжения

В мире электронных компонентов регулятор напряжения – один из наиболее широко используемых, но что делает эта ИС? Он обеспечивает схему с предсказуемым и фиксированным выходным напряжением в любое время, независимо от входного напряжения.

LM7805 – один из самых популярных линейных регуляторов напряжения.(Источник изображения)

Как регулятор напряжения решает эту задачу, в конечном итоге зависит от разработчика. Некоторое напряжение можно контролировать с помощью более простого стабилитрона, в то время как для других приложений требуется продвинутая топология линейных или импульсных стабилизаторов. В конце концов, у каждого регулятора напряжения есть первичная и вторичная цель:

.

Первичный: Для создания постоянного выходного напряжения цепи в ответ на изменения условий входного напряжения. У вас может быть 9 В на входе, но если вы хотите только 5 В на выходе, вам нужно будет понизить его (Бак) с помощью регулятора напряжения.

Вторичный : Регуляторы напряжения также служат для экранирования и защиты вашей электронной схемы от любого потенциального повреждения. Меньше всего вам нужно сжечь микроконтроллер, потому что он не может справиться с скачком напряжения.

Когда дело доходит до добавления регулятора напряжения в вашу схему, вы обычно работаете с одним из двух типов – линейными регуляторами напряжения или импульсными регуляторами напряжения. Давайте посмотрим, как они работают.

Линейные регуляторы напряжения

Этот тип регулятора действует как делитель напряжения в вашей цепи и представляет собой тип регулятора, обычно используемый при разработке маломощных и недорогих приложений.С линейным регулятором вы получите преимущество силового транзистора (BJT или MOSFET), который играет роль переменного резистора, повышая и понижая выходное напряжение вашей схемы при изменении входного питания.

Независимо от того, какая нагрузка находится в вашей цепи, линейный регулятор напряжения всегда будет идти в ногу, чтобы обеспечить вам постоянное стабильное выходное напряжение. Например, трехконтактный линейный стабилизатор напряжения, такой как LM7805, обеспечивает постоянный выходной сигнал 5 вольт на 1 ампер, пока входное напряжение не превышает 36 вольт.

LM705 подключен последовательно для обеспечения стабильного выходного напряжения. (Источник изображения)

Обратной стороной этого типа регулятора в конечном итоге является принцип его работы. Поскольку он ведет себя как резистор для стабилизации напряжения, он в конечном итоге тратит массу энергии на преобразование тока сопротивления в тепло. Вот почему линейные регуляторы напряжения идеально подходят для приложений, в которых требования к мощности невысоки, а разница между входным и выходным напряжениями минимальна.Давайте сравним две разные ситуации регулирования напряжения, чтобы увидеть, как складывается линейный регулятор:

С входным источником 10 В, который понижается до 5 В с помощью LM7805, вы в конечном итоге потратите 5 Вт и получите только 50% эффективности от ваших усилий.

Возьмите тот же регулятор LM7805 и подайте на него входное напряжение 7 вольт, пониженное до 5 вольт, и в конечном итоге вы потратите только 2 Вт и получите КПД 71%.

Как видите, чем ниже начальная потребляемая мощность, тем эффективнее может быть линейный стабилизатор напряжения.При работе с этими регуляторами в вашей собственной схеме вы обычно столкнетесь с двумя вариантами: последовательным или шунтирующим.

Стабилизатор напряжения серии

В этом стандартном стабилизаторе последовательно с нагрузкой установлен транзистор, управляемый стабилитроном. Здесь стабилизатор использует в качестве переменного элемента (в данном случае транзистор), плавно увеличивая и уменьшая сопротивление в зависимости от переменного входного напряжения, чтобы обеспечить стабильное и стабильное выходное напряжение.

Простая схема последовательного регулятора напряжения, обеспечивающая регулируемый выход постоянного тока.(Источник изображения)

Шунтирующий регулятор напряжения

Это приложение работает аналогично последовательному регулятору напряжения, но не подключено последовательно. Все избыточное напряжение по-прежнему отправляется на землю через тот же процесс переменного сопротивления, что снова приводит к потере энергии. Чаще всего шунтирующие регуляторы используются в:

• Прецизионные ограничители тока
• Контроль напряжения
• Источники питания с регулируемым напряжением
• Усилители ошибок
• Цепи источника и потребителя тока
• Импульсные источники питания с низким выходным напряжением

Шунтирующий регулятор напряжения не подключен последовательно, но по-прежнему посылает избыточный ток на землю.(Источник изображения)

В целом, если вы работаете с маломощным и недорогим приложением, в котором эффективность преобразования энергии не является основным приоритетом, то линейный стабилизатор напряжения будет вашим выбором. Вот некоторые окончательные преимущества и недостатки, о которых следует помнить перед выбором линейного регулятора для вашего следующего проекта:

Преимущества	Недостатки
Имеет более низкие электромагнитные помехи и шум, чем импульсные регуляторы	Вариант с очень низким энергопотреблением, если разница между входным и выходным напряжением велика
Быстро реагирует на изменения нагрузки или сетевого напряжения	Часто требует добавления радиатора для рассеивания всей потраченной впустую энергии
Обеспечивает стабильное и стабильное низкое выходное напряжение, идеально подходит для приложений с низким энергопотреблением	У вас нет возможности получить выходное напряжение выше входного

Импульсные регуляторы напряжения

Импульсные регуляторы

идеально подходят, когда у вас большая разница между входным и выходным напряжениями.По сравнению с линейными регуляторами напряжения переключение выигрывает в эффективности преобразования энергии. Однако вся эта дополнительная эффективность также делает вашу схему более сложной.

Вы обнаружите, что импульсные регуляторы имеют совершенно другую внутреннюю схему, в которой для регулирования напряжения используется управляемый переключатель. Вот почему он называется импульсным регулятором.

Как работает импульсный регулятор? Вместо того, чтобы постоянно сопротивляться входному напряжению и посылать его на землю в качестве приемника, импульсные регуляторы вместо этого накапливают, а затем доставляют заряд меньшими частями к выходному напряжению на основе обратной связи.Подавая выходное напряжение обратно в переключатель, регулятор постоянно проверяет, нужно ли ему увеличивать или уменьшать синхронизацию порций напряжения для вывода.

Переключение регуляторов становится немного сложнее. (Источник изображения)

Импульсный стабилизатор поддерживает свой уровень заряда с помощью транзистора, который включается, когда для его накопителя требуется больше энергии, и выключается, когда он достигает желаемого выходного напряжения. Это помогает обеспечить гораздо более энергоэффективный метод управления уровнями выходного напряжения с помощью своего рода плотинной системы, которая не просто сопротивляется потоку входного напряжения, но вместо этого реагирует на изменения напряжения и включение / выключение как нужный.

Однако у этого процесса включения / выключения есть некоторые недостатки. Чем быстрее ваш импульсный регулятор переключается, тем больше времени он потратит на переход из проводящего в непроводящее состояние, что приводит к общему снижению эффективности преобразования. Вы также получите намного больше шума в вашей цепи с импульсным стабилизатором, чем с линейным регулятором напряжения.

Однако, в отличие от линейных регуляторов напряжения, импульсные регуляторы намного более разнообразны в своих доступных приложениях.Эти регуляторы не просто понижают или повышают ваше напряжение, но также могут инвертировать его. Вот три метода, которыми известны импульсные регуляторы напряжения:

Повышающий (повышающий)

Этот метод обеспечивает более высокое регулируемое выходное напряжение за счет увеличения входного напряжения.

Эта схема увеличивает входное напряжение 5 В до 12 В на выходе. (Источник изображения)

Бактериальный (понижающий)

Этот метод обеспечивает более низкое регулируемое выходное напряжение на основе переменного входного напряжения, аналогично тому, как работает линейный регулятор.

Эта схема понижает вход 8-40 В до 5 В на выходе. (Источник изображения)

Повышение / понижение (инвертор)

Этот метод представляет собой своего рода гибрид, предоставляющий разработчику возможность повышать, понижать или инвертировать выходное напряжение по мере необходимости.

В целом, если вы работаете со сложной конструкцией, в которой важна эффективность преобразования мощности, а разница между входным и выходным напряжениями велика, тогда вам подойдут импульсные стабилизаторы.Вот некоторые окончательные преимущества и недостатки, о которых следует помнить, прежде чем выбирать этот регулятор для вашего следующего проекта:

Преимущества	Недостатки
Достигает гораздо более высокой эффективности преобразования мощности, чем линейные регуляторы, 85% +	Производит больше электромагнитных помех и шума, чем линейные регуляторы
Не требует добавления радиатора на вашу плату, экономя место	Требуется большая сложность и дополнительные компоненты на вашем макете
Может легко работать с силовыми приложениями, где есть широкий диапазон входных и выходных напряжений	Дополнительные компоненты увеличивают общую стоимость проекта, что не идеально для низкозатратных или бюджетных проектов.

Оставаясь простым – стабилитрон

Многим разработчикам может не понадобиться иметь дело со сложными линейными или импульсными регуляторами напряжения. В этих ситуациях мы можем полагаться на еще более простое решение для регулирования напряжения с помощью стабилитрона. Один только этот компонент может в некоторых случаях обеспечить все необходимое регулирование напряжения, не требуя каких-либо специальных деталей.

Стабилитрон выполняет свою работу, шунтируя все избыточное напряжение выше его порогового значения на землю.Однако вся эта простота имеет ограниченные возможности, и вы обычно будете использовать стабилитроны только в качестве регуляторов напряжения для приложений с очень низким энергопотреблением.

Какой регулятор вам нужен?

Все конструкции уникальны, и нет ни одного универсального регулятора, который удовлетворит потребности каждого инженера. Лучше оценивать каждый новый проект в индивидуальном порядке и задавать себе следующие вопросы:

• Требует ли ваша конструкция низкого уровня шума на выходе и низкого уровня электромагнитных помех? Если это так, то линейные регуляторы и – это то, что вам нужно.
• Требует ли ваша конструкция максимально быстрого реагирования на возмущения на входе и выходе? Линейные регуляторы снова побеждают.
• Есть ли у вашего дизайна строгие ограничения по стоимости, и вам нужно учитывать каждый доллар? Линейные регуляторы – это экономичный выбор.
• Ваша конструкция работает на уровне мощности выше нескольких ватт? В этой ситуации импульсные регуляторы дешевле, поскольку не требуют радиатора.
• Требуется ли для вашей конструкции высокий КПД преобразования мощности? Импульсные регуляторы – это отличный выбор, обеспечивающий КПД 85% + для повышающих и понижающих применений.
• Ваше устройство работает только от источника постоянного тока, и вам нужно увеличить выходное напряжение? Регуляторы переключения справятся с этим.

Все еще не уверены, какого риэлтора выбрать? Вот некоторые другие детали, которые следует учитывать в разделе Как выбрать лучший стабилизатор напряжения для моей схемы? от Силовой Электроники.

Регуляторы, монтаж вверх

Какое бы устройство вы ни проектировали, ему потребуется серьезная защита от колебаний напряжения.Стабилизаторы напряжения – идеальный инструмент для этой задачи, способный обеспечить стабильное выходное напряжение, чтобы ваша схема работала должным образом. В конечном итоге, выбор регулятора напряжения зависит от требований вашей конструкции. Работаете с малопотребляющим и недорогим приложением, где преобразование энергоэффективности не имеет значения? Возможно, вам подойдут линейные регуляторы. Или, может быть, вы работаете над более сложной конструкцией, требующей повышения и понижения напряжения по мере необходимости. Если это так, подумайте о переключении регуляторов.Какой бы регулятор вы ни выбрали, вы защитите свою электрическую цепь от опасностей, связанных с этими напряжениями в дикой природе.

Знаете ли вы, что Autodesk EAGLE включает в себя массу бесплатных библиотек регуляторов напряжения, готовых для использования в вашем следующем проекте? Попробуйте Autodesk EAGLE бесплатно сегодня!

.