Стабилизатор напряжения 12 в своими руками – схема и разновидности, выбор для светодиодов

Содержание

Схема изготовления стабилизатора на 12в своими руками

Стабилизаторы напряжения являются важнейшей частью всех электронных схем, они дают непрерывное, устойчивое питание компонентам системы, обеспечивая стабильность её параметров и защиту при неисправностях в схеме или в первичном источнике напряжения. 12 вольт постоянного напряжения – наиболее востребованное, применяется для питания множества устройств, используемых отдельно или встроенных в различные конструкции.

Стабилизация с помощью стабилитрона

Классический стабилизатор

Большинство систем питания построено по схеме линейного стабилизатора напряжения на 12 вольт, которая может иметь несколько вариантов исполнения:

Параллельный – регулировка с помощью включённого параллельно управляющего элемента;
Последовательный – включение элемента регулировки последовательно с нагрузкой.

Простейшим стабилизатором напряжения является стабилитрон, также называемый диодом Зенера – это диод, работающий постоянно в режиме пробоя. Напряжение, при котором наступает пробой, – это напряжение стабилизации, основной параметр стабилитрона. При параллельном включении нагрузки получается элементарный стабилизатор напряжения, примерно равного напряжению стабилизации.

Балластное сопротивление R определяет ток стабилитрона, указанный в спецификации. Такое решение отличается низким коэффициентом стабилизации, зависимостью от температуры и применяется при малых токах нагрузки для питания отдельных компонентов основной схемы. Возможно значительно увеличить выходной ток, если последовательно с нагрузкой установить мощный транзистор.

Линейный стабилизатор с транзистором

В этой схеме транзистор подключён последовательно с нагрузкой как эмиттерный повторитель, весь ток течёт через его переход. Уровнем на базе управляет стабилитрон: при возрастании тока на выходе на базу подаётся большее напряжение, проводимость транзистора увеличивается, и выходное напряжение восстанавливается. Мощность такого стабилизатора определяется типом транзистора и может достигать десятков ватт.

Важно отметить! В таком виде стабилизатор не защищён от перегрузки и короткого замыкания, при котором мгновенно выходит из строя. Для практического применения схема значительно усложняется: вводятся элементы ограничения тока и различные защитные функции.

Интегральный стабилизатор

Стабилизатор напряжения 12 вольт легко может быть реализован, если применить специализированный интегральный линейный стабилизатор из серии 78ХХ с фиксированным выходным напряжением. Для выходного напряжения 12 вольт выпускаются микросхемы 7812, у разных производителей они носят наименование LM7812, L7812, K7812 и т.д.

Отечественный аналог – КР142ЕН8Б. Производятся в корпусах TO – 220, TO – 3, D2PAK с тремя выводами. Эти микросхемы можно найти в блоках питания любой аппаратуры, они практически вытеснили стабилизаторы на дискретных элементах.

Основные характеристики стабилизатора в широко распространённом корпусе TO – 220:

Выходное стабилизированное напряжение – от 11,5 до 12,5 В;
Входное напряжение – до 30 В;
Выходной ток – до 1А;
Встроенная защита от перегрузки и короткого замыкания.

Входное напряжение должно превышать выходное (12 вольт) минимум на 3 вольта во всём диапазоне выходного тока. На выходной ток до 100 мА выпускается вариант микросхемы –78L12. Типовая схема включения позволяет своими руками собрать надёжный стабилизатор напряжения 12 вольт с характеристиками, подходящими для многих задач.

Включение микросхемы 7812

Конденсатор фильтров рекомендуется устанавливать не далее 30 мм от выводов микросхемы. Если выходного тока 1 ампер недостаточно, можно установить дополнительный транзистор.

Увеличение выходного тока

Схема имеет параметры стабилизации, аналогичные применённой микросхеме.

В некоторых случаях целесообразно использование микросхем серии 1083/84/85. Это интегральные стабилизаторы с выходным током 3, 5, и 7, 5 ампер. Устройства относятся к типу Low Dropout (с низким падением напряжения) – для них разница между входным и выходным напряжением может быть 1 вольт. Схема включения полностью соответствует микросхемам типа 7812.

Видео

Оцените статью:

jelectro.ru

Схема стабилизатора напряжения на 12 Вольт

Стабилизатор – устройство, которое вне зависимости от колебаний входящих характеристик, на выходе всегда выдает стабильное номинальное значения напряжения. И он может понадобиться не только для использования в сетях на 220В, а и в 12В системах. К примеру – в автомобиле, или там, где есть необходимость использовать низковольтное оборудование (освещение во влажных помещениях и т.д.).

К примеру, подключение светодиодной подсветки в автомобиле без микросхемы стабилизатора напряжения 12В чревато быстрым выходом диодов из строя, так как генератор авто не может обеспечить стабильный вольтаж в бортовой сети. Однако не обязательно покупать готовое устройство – такую схему можно собрать и самостоятельно.

Разновидности 12В стабилизаторов

Существует несколько вариаций схем такого устройства для 12 Вольт, но самые распространенные – линейный и импульсный. Чем же они, по сути, отличаются?

Линейный стабилизатор является по своим свойствам обычным делителем напряжения, который получает входящее напряжение на одно из плеч, а на другом изменяет сопротивление, чтобы в результате на выходе получалось заданное напряжение. Если дельта входа/выхода слишком велика, КПД такого прибора резко падает, так как значительная часть энергии рассеивается в виде тепла — это приводит к необходимости охлаждения.
В импульсном варианте ток поступает в накопитель (конденсатор или же дроссель) короткими импульсами, сформированными ключом. Когда электронный ключ замыкается, накопленная энергия поступает на нагрузку, при этом значение напряжения остается стабильным. Сам процесс стабилизации происходит контролем длительности импульсов при помощи ШИМ. Такой вариант прибора имеет высокий КПД, однако наводит импульсные помехи на выходе, что не всегда приемлемо.

Также существуют автотрансформаторные и феррорезонансные аппараты, использующиеся преимущественно для переменного тока, но они относительно сложны.

Благодаря наличию множества электронных компонентов и радиодеталей в свободной продаже, любой, даже начинающий радиолюбитель, при необходимости может дома собрать для своих нужд стабилизатор напряжения на 12 Вольт – была бы схема.

Как сделать 12В стабилизатор

Стабилизатор на LM317

Самый простой способ получить в домашних условиях работающий стабилизатор на 12 Вольт – приобрести готовую микросхему, к примеру, LM317, и, добавив резистор, получить готовый выравниватель напряжения. Этот вариант отлично подойдет для запуска светодиодов в условиях постоянно скачущего напряжения.

К готовой микросхеме LM317, а именно к среднему контакту, подпаивается резистор на 120-130 Ом, левый контакт паяется к выходу на нагрузку сразу за сопротивлением, а на правый контакт подается напряжение с источника. Для лучшего понимания все изображено на картинке ниже.

Схема на микросхеме LD1084

Также весьма незатейлив стабилизатор напряжения на 12 Вольт на микросхеме LD1084. Благодаря плавной стабилизации, такое устройство поможет не только при использовании светодиодов, а и, например, для избавления от изменения яркости света в авто, которое всегда присутствует в силу особенностей работы бортовой электросистемы. Схема такого прибора приведена ниже.

Стабилизатор на диодах и плате L7812

Еще одним вариантом исполнения прибора в домашних условиях может служить простая схема на L7812 и диодах Шоттки. Кроме этих деталей понадобится пара конденсаторов, и провода для пайки. Итак, к регуляторной микросхеме подпаиваются диод и конденсаторы согласно схеме. Диод должен быть между + проводом входного питания, и левым контактом микросхемы. Правый контакт платки припаивается к + нагрузки. Средний – к минусам емкостей и минусу источника питания. Таким образом, получается простая и надежная схема стабилизации напряжения.

Самый простой стабилизатор — плата КРЕН

Самым, пожалуй, простым вариантом для изготовления прибора дома является микросхема КРЕН, точнее КР142ЕН8Б (таково ее полное название). Кроме самой платки, понадобится выпрямляющий диод 1n4007. Спаяв эти элементы согласно схеме, приведенной ниже, можно получить самый элементарный, однако очень надежный прибор.

Применив любую из этих схем стабилизации, можно быстро и без особых затрат собрать устройство, которое в силах обеспечить необходимые выходные характеристики в 12В электрических сетях.

Если же ваши познания в электронике не позволяют вам паять и мастерить, то лучшим вариантом будет приобретение заводского устройства, которое собрано в фабричных условиях, обладает подходящим корпусом, системой охлаждения, и собраны из хорошо подобранной и подогнанной друг к другу элементной базы.

Основные моменты, касающиеся изготовления стабилизатора на 12 Вольт, приведены в этом видео:

Стабилизатор напряжения 12 вольт. Схемы стабилизатора

Сложно представить навороченный тюнинг современных автомашин без светодиодного оформления. Отдельным доработкам нужно приложить немало усилий, к примеру, монтаж светодиодных лент в фары. И часто случается неприятный казус, если светодиоды вдруг сгорают или выходят из строя. Обычно, причина заключается в том, что схема подключения не оснащена стабилизатором.

Если в сети автомашины имеются светодиодная техника до 300 мА, то для увеличения их срока службы требуется установка ограничителя тока (резистора). При нестабильном напряжении в сети автомашины рекомендовано применять стабилизатор.

Итак, для обеспечения электрооборудования автомобиля качественным напряжением нужно использовать автономный стабилизатор. Даже такие модные сегодня элементы тюнинга, как светодиоды, лучше запитывать через стабилизатор 12 вольт.

Стабилизатор напряжения 12 вольт: как он работает?

Сегодня у нас есть некоторые замечательные электронные микросхемы, специально разработанные для применения регулирования напряжения. Такими микросхемами обеспечивается качественная стабилизация. Проектируются они на базе автопереключения секций применяемого трансформатора с помощью электронных ключей (тиристоров, симисторов и реле). Аппараты обладают быстродействием, широким диапазоном входных параметров и высоким КПД.

Имеется вариант — применить в качестве стабилизирующего ограничителя тока микросхему LM317. Принципиальная схема ниже показывает довольно простую конфигурацию, где СК 317 используется в стандартном режиме регулятора напряжения.

В предлагаемом устройстве включена микросхема LM317, которая ограничивает его от таких возможных опасностей, как перегрузка по току, перепады напряжения и короткие замыкания, обеспечивая идеальные условия для создания комфортного интерьера в автомобиле. Схема настроена на поддерживание 12 вольт на выходе. В системе предусмотрена тепловая защита (изоляция из слюды) и защита от короткого замыкания (пожарная опасность).

Упрощенный вариант стабилизатора напряжения 12 вольт

С использованием микросхемы LM196 и минимумом компонентов, как приведено ниже, конфигурация стабилизатора будет чрезвычайно простой.

где Р3 = 240 Ом, Д1, Д2 = 15 А, ІС1 = LM196.

Резисторами ограничивается ток на светодиоды, дабы они не сгорели. Мощность их должна быть не менее 0,05 Вт, поскольку при работе она находится в зависимости от разницы значений входного и выходного напряжения.

Однако два рассмотренных варианта имеют один довольно существенный недостаток – собранные по ним устройства греются. Потому что это линейные регуляторы. Импульсный же аппарат отличается от тех, что описаны выше, наряду с другими своими функциями тем, что практически не греется (лишь в случае, если очень перегрузить).

Импульсные стабилизаторы напряжения

Устройства в себе включают все что нужно. Исходя из их качеств, в большинстве случаев их и ставят для светодиодов.

Стабилизация осуществляется благодаря чередованию импульсов и пауз. Импульсные устройства обладают лучшим КПД по сравнению с линейными. Иными словами, они способны преобразовывать входное напряжение по параметрам, заданным заранее. Регулировка этих параметров легко выполняется благодаря различным вариантам электрических схем. Импульсные устройства бывают повышающие, понижающие либо инвертирующие.

Сеть автомашины довольно уязвима для всяких помех, скачков напряжения. Для защиты электросети в автомашинах применяют импульсный стабилизатор напряжения 12 вольт.

Благодаря ему нестабильное напряжение входной сети питает сеть стабильными 12 вольтами и током, около 0,3-0,4 ампера. Штатные электрические узлы автомашины, как правило, надежно защищены при установке.

Преимущества применения стабилизаторов

Стабилизаторы имеют ряд достоинств, среди которых:

cглаживание небольших скачков и колебаний сети;
защита электроприёмников внутренней сети от недонапряжения или перенапряжения;
надёжная защита чувствительной электронной системы от неполадок из-за сетевых перепадов;

исключение такого эффекта, как мерцание лампочек. И как следствие, существенное увеличение срока их службы.

Заключение

Электрическая система любого транспортного средства, вероятно, более изменчива, чем электрика в нашем доме, просто потому, что она создается из источника под названием автомобильный генератор. Выходные параметры последнего претерпевают существенные изменения в зависимости от скорости транспортного средства.

Это означает, что резкие изменения скорости или частое применение тормоза, генерируют изменение энергетических параметров на выходе генератора. Поскольку в настоящее время интерьеры нашего автомобиля или другого транспортного средства сильно наполнены сложными электронными устройствами, то нестабильные условия могут привести к нежелательным последствиям в работе этой техники, а именно повлиять на их производительность и срок службы.

Остаётся один выход: установить в автоматический стабилизатор напряжения или стабилизатор тока. Но что из них выбрать для установки?

Если электроприёмник устанавливается в автомашину с нестабильным напряжением – без стабилизатора напряжения не обойтись.
Если изделие рассчитано на 300 мА и выше – ставится стабилизатор тока.

Надеемся, что типовые решения для стабилизатора в автомашине, описанные в этой статье, помогут избавить вас от всех тревог и волнений.

ostabilizatore.ru

Стабилизатор для светодиодов и ДХО

Почти все автомобилисты знакомы с такой проблемой, как быстрый выход из строя светодиодных ламп. Которые зачастую ставятся в габаритные огни, дневные ходовые огни (ДХО) или в другие фонари.
Как правило эти светодиодные лампы имеют малую мощность и ток потребления. Чем собственно говоря и обусловлен их выбор.
Сам по себе светодиод запросто служит в оптимальных условиях более 50000 часов, но в автомобиле, особенно в отечественном, его не хватает порой и на месяц. Сначала светодиод начинает мерцать, а затем и вообще перегорает.

Чем это объясняется?

Производитель ламп пишет маркировку «12V». Это оптимальное напряжение, при котором светодиоды в лампе работают почти на максимуме. И если подать на эту лампу 12 В, то она прослужит на максимальной яркости очень долгое время.
Так почему же она перегорает в автомобиле? Изначально напряжение бортовой сети автомобиля – 12,6 В. Уже видно завышение от 12. А напряжение сети заведенного автомобиля может доходить до 14,5 В. Добавим ко всему этому различные скачки от переключения мощных ламп дальнего или ближнего света, мощные импульсы по напряжению и магнитные наводки при пуске двигателя от стартера. И получим не самую лучшую сеть для питания светодиодов, которые в отличии от ламп накаливания, очень чувствительны ко всем перепадам.
Так как зачастую в простеньких китайских лампах нет никаких ограничивающих элементов, кроме резистора – лампа выходит из строя от перенапряжения.
За свою практику я менял десятки таких ламп. Большая часть из них не служила и года. В конечном итоге я устал и решил поискать выход попроще.

Простой стабилизатор напряжения для светодиодов

Чтобы обеспечить комфортную эксплуатацию для светодиодов я решил сделать простой стабилизатор. Абсолютно не сложный, его сможет повторить любой автомобилист.
Все что нам понадобиться:

Вроде все. Вся комплектация стоит копейки на Али экспресс – ссылки в списке.

Схема стабилизатора

Схема взята из даташита на микросхему L7805.

Все просто – слева вход, справа – выход. Такой стабилизатор может выдержать до 1,5 А нагрузки, при условии что будет установлен на радиатор. Естественно для маленьких лампочек никакого радиатора не нужно.

Сборка стабилизатора для светодиодов

Все что нужно это вырезать из текстолита нужный кусочек. Травить дорожки не нужно – я вырезал простые лини обычной отверткой.
Припаиваем все элементы и все готово. В настройке не нуждается.

В роли корпуса служит термообдувка.
Плюс схемы ещё в том, что в роли радиатора модно использовать кузов автомобиля, так как центральный вывод корпуса микросхемы соединен с минусом.

На этом все, светодиоды больше не выгорают. Езжу больше года и о данной проблеме забыл, чего советую и вам.

Смотрите видео сборки

sdelaysam-svoimirukami.ru

Как можно сделать простой регулятор напряжения на 12 вольт своими руками

Генератор является самым важным устройством в системе регулирования. В систему регулирования напряжения входят следующие элементы: выпрямитель, генератор и аккумулятор.

Для создания регулятора напряжения на 12 вольт своими руками достаточно иметь схему регулятора напряжения и простые радиодетали. В этой схеме нет стабилизаторов.

Для этого устройства потребуются следующие радиодетали:

два резистора;
два конденсатора на 1 тыс. мкФ;
один транзистор;
четыре диода.

На транзистор лучше поставить систему охлаждения, чтобы он не перегревался от нагрузок. Транзистор можно поставить более мощный, тогда можно будет заряжать этим устройством небольшие аккумуляторы.

Регулятор напряжения генератора

Генератор преобразует электричество. Без генератора не работала бы вся бортовая система машины. К обмотке магнита подключён специальный датчик. Простые пружины являются задающим устройством. Для устройства сравнения используется маленький рычаг. Группа контактов играет роль исполнительного устройства. Постоянное сопротивление представляет собой орган регулировки, который часто используется в машинах.

Во время работы генератора на его выходе возникает ток. Возникший ток переходит в обмотку магнитного реле. В результате появляется магнитное поле и под его воздействием плечо рычага раздвигается. На него начинает действовать пружина, и играет роль сравнивающего устройства. Когда ток превышает положенные значения, на магнитном реле контакты раздвигаются. В это время отключается постоянное сопротивление в цепи. Меньший ток поступает на обмотку.

Как сделать регулятор для трансформатора своими руками?

Регулятор напряжения для трансформатора коммутирует переменный ток при помощи тиристора. Тиристор является полупроводниковым прибором и используется для преобразования энергии большой мощности. Его управление весьма специфическое, так как он открывается импульсом тока, но закроется, когда ток будет ниже точки удержания.

Принцип работы регулятора напряжения для трансформатора

Для представленной схемы потребуются следующие элементы:

C1 на 0,34мкФ на 17В;
два резистора на 10 000 Ом 2 вт;
третий резистор на 100 Ом;
четвёртый резистор на 32 000 Ом;
пятый резистор 3 4 00 Ом;
шестой резистор — 4 2 00 Ом;
седьмой резистор — 4 6 00 Ом;
Четыре диода — Д246А;
стабилитрон — Д814Д;
тиристор — КУ202Н;
транзистор — КТ361B;
транзистор — КТ315B.

Для схемы можно использовать отечественные радиодетали. Если четыре диода и тиристор поставить на охладители, тогда регулятор сможет давать нагрузку 9 ампер, когда в сети 220 вольт. В результате можно будет управлять током при нагрузке в 2,1 киловатт.

Силовых компонентов в схеме только два тиристора и диодный мост. Рассчитаны эти компоненты на ток в 9 ампер при 400 вольтах. Переменное электричество преобразуется в пульсирующее полярное электричество за счёт диодного моста. Тиристор отвечает за фазовое регулирование полупериодов. Пятнадцать вольт поступает на систему управления и ограничивается при помощи двух резисторов R 1, R 2 и одного стабилитрона VD 5.

Чтобы увеличить рассеиваемую мощность, используются последовательные резисторы. Сначала в месте соединения резистора R 6 и R 7 отсутствует ток, но затем оно увеличивается и на эмиттере VT 1 оно тоже увеличивается и после этого откроется транзистор. Два транзистора образуют слабый по мощности тиристор. Если ток поступает на базу перехода VT 1 больше допустимого значения, транзистор начинает открываться и отпирает VT 2. При этом VT 2 открывает тиристор.

Как сделать регулятор напряжения для ламп

Для того, чтобы лампа накаливания плавно начинала гореть ярче, и создаётся регулятор напряжения. В представленной схеме применяется недорогой микроконтроллер. В этой схеме можно использовать дискретные элементы. В представленной схеме применяются 2 кнопки для регулировки яркости лампы. В схеме используется одна лампа.

Рассмотрим, по какому принципу работает представленная схема. Как только ток начинает поступать на контакт Х1, напряжение за счёт элементов R 1, C 1, VD 2 и VD 3 выравнивается и уменьшается до 5,2 В. Конденсаторы C 2, C 3 представленные на схеме фильтруют его. Микропрограмма на микроконтроллере начинает опрашивать копки S. B. На выходных цепях микросхемы D 1 и резистора R 3 образуется прерывания, если напряжение от сети начинает проходить через ноль из-за этого срабатывает таймер TMRO на микроконтроллере, и начинается загрузка записанных данных.

Как только таймер перестаёт считать, возникает прерывание, из-за этого в порт GP 5 выдаётся импульс продолжительностью в 14 мкс. В результате на транзисторе при помощи импульса открывается ключ, а он открывает симистор. Его угол открывания начнёт постепенно меняться. Возможно, увидеть в результате постепенное увеличение напряжения. Кнопки S. B. влияют на открытие симистора в разные стороны.

Полученные данные записываются на память контролера в результате яркость будет увеличивать до записанного значения. Для подавления скачков напряжения выше заданной нормы используется R 2. В представленной схеме используется симистор VS 1 небольшой мощности. У него максимальный ток составляет 2 А.

Трёхуровневый регулятор напряжения

Ток проходит через диод, а напряжение снижается на 0,4 вольта, но во многом всё зависит от самого технических параметров диода. Когда оно падает, регулятор заставляет генератор выдавать ток большего значения. Диодная схема применяется для создания трёхуровневого регулятора напряжения. Единственная разница заключается в том, что для трёхуровневого регулятора напряжения понадобиться добавить переключатель и дополнительный диод.

Диод подойдёт любой рассчитанный на ток не меньше 6А. В результате получается вот такая схема. Если повернуть переключатель в одном положении появляется 14,1 вольт, второе положение переключателя даёт 15,3 вольта, третье положение даёт 14,7 вольт.

Регулятор напряжения на 12 вольт

instrument.guru

Регулируемый стабилизатор от 0 до 12 вольт

Регулируемый стабилизатор напряжения от 0 до 12 вольт и током нагрузки до 1-го ампера представлен на рисунке 1.

Переменное напряжение 12 вольт выпрямляется диодным мостиком VD1…VD4, сглаживается фильтром С1 С2, подается на параметрический стабилизатор на стабилитроне VD1. Напряжение 12 вольт, выделенное на стабилитроне, приложено к резистору R2. С движка переменного резистора R2 напряжение подается на аналоговый ключ VT1 VT2, включенного по схеме составного транзистора. Степень открытия ключа зависит от положения движка переменного резистора R2, т.е. в нижнем по схеме положении регулятора, напряжение на базе равно нулю и транзисторы VT1 VT2 закрыты, напряжение в нагрузку не поступает. В верхнем по схеме положении регулятора R2, напряжение не базе максимально. Транзисторы открыты полностью, а напряжение с выпрямителя приложено к нагрузке, за исключением падения на переходе коллектор – эмиттер транзистора VT1.

В схеме регулируемого стабилизатора на рисунке 1 заложена схема защиты по току на транзисторе VT3. Если ток на резисторе R4 превысит значение 1,2 ампера, за счет падения напряжения на нем открывается транзистор VT3, шунтируя тем самым переходом коллектор – эмиттер резистор R2, напряжение на R2 уменьшается, вызывая закрытие транзисторов VT1 VT2.

Порог срабатывания защиты по току подбирается сопротивлением R4, и при его сопротивлении 0,5 ома примерно равен 1,1…1,25 ампера.

Регулируемый стабилизатор от 0 до 12 вольт 3 ампера

Исключив из схемы на рисунке 1 узел защиты по току и заменив транзисторы VT1 VT2 на более мощные, можно построить регулируемый стабилизатор от 0 до 12 вольт с током в нагрузке до 3-х ампер. Схема такого стабилизатора представлена на рисунке 2.

При повторении схемы регулируемого стабилизатора на рисунке 2, необходимо обратить внимание на тепловые параметры выпрямительного мостика VD1…VD4 и транзистора VT2. Транзистор VT2 необходимо установить на радиатор с площадью охлаждения не мене 250 кв.см, а диоды должны быть рассчитаны на ток не менее 10 ампер (Д245…Д247).

В схеме регулируемого стабилизатора не показан питающий транформатор, который должен обеспечить требуемый ток на вторичной обмотке.

www.radiolub.ru

Схема стабилизатора напряжения – простой расчёт

Чаще всего радиотехнические устройства для своего функционирования нуждаются в стабильном напряжении, не зависящем от изменений сетевого питания и от тока нагрузки. Для решения этих задач используются компенсационные и параметрические устройства стабилизации.

Параметрический стабилизатор

Его принцип работы заключается в свойствах полупроводниковых приборов. Вольтамперная характеристика полупроводника – стабилитрона показана на графике.

Во время включения стабилитрона свойства подобны характеристике простого диода на основе кремния. Если стабилитрон включить в обратном направлении, то электрический ток сначала будет расти медленно, но при достижении некоторой величины напряжения наступает пробой. Это режим, когда малый прирост напряжения создает большой ток стабилитрона. Пробойное напряжение называют напряжением стабилизации. Во избежание выхода из строя стабилитрона, течение тока ограничивают сопротивлением. При колебании тока стабилитрона от наименьшего до наибольшего значения, напряжение не изменяется.

На схеме показан делитель напряжения, который состоит из балластного сопротивления и стабилитрона. К нему параллельно подключена нагрузка. Во время изменения величины питания меняется и ток резистора. Стабилитрон берет изменения на себя: меняется ток, а напряжение остается постоянным. При изменении резистора нагрузки ток изменится, а напряжение останется постоянным.

Компенсационный стабилизатор

Прибор, рассмотренный ранее очень простой по конструкции, но дает возможность подключать питание прибора с током, который не превышает наибольшего тока стабилитрона. Вследствие этого используют приборы, стабилизирующие напряжение, и получившие название компенсационных. Они состоят из двух видов: параллельные и последовательные.

Называется прибор по методу подключения элементу регулировки. Обычно используются компенсационные стабилизаторы, относящиеся к последовательному виду. Его схема:

Элементом регулировки выступает транзистор, соединенный последовательно с нагрузкой. Напряжение выхода равняется разности значения стабилитрона и эмиттера, которое составляет несколько долей вольта, поэтому считается, что выходное напряжение равно стабилизирующему напряжению.

Рассмотренные приборы обоих типов имеют недостатки: невозможно получить точную величину напряжения выхода и производить регулировку во время работы. Если нужно создать возможность регулирования, то стабилизатор компенсационного вида изготавливают по схеме:

В этом приборе регулировка осуществляется транзистором. Основное напряжение выдает стабилитрон. Если напряжение выхода повышается, база транзистора получается отрицательной в отличие от эмиттера, транзистор откроется на большую величину и ток возрастет. Вследствие этого, напряжение отрицательного значения на коллекторе станет ниже, так же как и на транзисторе. Второй транзистор закроется, его сопротивление повысится, напряжение выводов повысится. Это приводит к снижению напряжения выхода и возвращению к бывшему значению.

При снижении напряжения выхода проходят подобные процессы. Отрегулировать точное напряжение выхода можно резистором настройки.

Стабилизаторы на микросхемах

Такие устройства в интегральном варианте имею повышенные характеристики параметров и свойств, которые отличаются от подобных приборов на полупроводниках. Также они обладают повышенной надежностью, небольшими габаритами и весом, а также небольшой стоимостью.

Последовательный стабилизатор

1 – источник напряжения;
2 – Элемент регулировки;
3 – усилитель;
4 – источник основного напряжения;
5 – определитель напряжения выхода;
6 – сопротивление нагрузки.

Элемент регулировки выступает в качестве изменяемого сопротивления, подключенного по последовательной схеме с нагрузкой. При колебании напряжения меняется сопротивление элемента регулировки так, что происходит компенсация таких колебаний. Воздействие на элемент регулировки производится по обратной связи, которая содержит элемент управления, источник основного напряжения и измеритель напряжения. Этот измеритель является потенциометром, с которого приходит часть напряжения выхода.

Обратная связь регулирует напряжение выхода, использующееся для нагрузки, напряжение выхода потенциометра становится равным основному напряжению. Колебания напряжения от основного создает некоторое падение напряжения на регулировке. Вследствие этого, измеряющим элементом в определенных границах можно осуществлять регулировку напряжения выхода. Если стабилизатор планируется изготовить на определенную величину напряжения, то измеряющий элемент создается внутри микросхемы с компенсацией температуры. При наличии большого интервала напряжения выхода, измеряющий элемент выполняется за микросхемой.

Параллельный стабилизатор

1 – источник напряжения;
2 –элемент регулирующий;
3 – усилитель;
4 – источник основного напряжения;
5 – измерительный элемент;
6 – сопротивление нагрузки.

Если сравнить схемы стабилизаторов, то прибор последовательного вида имеет повышенный КПД при неполной загрузке. Прибор параллельного вида расходует неизменную мощность от источника и выдает ее на элемент регулировки и нагрузку. Стабилизаторы параллельные рекомендуется использовать при неизменных нагрузках при полной загруженности. Стабилизатор параллельный не создает опасности при КЗ, последовательный вид при холостом ходе. При неизменной нагрузке оба прибора создают высокий КПД.

Стабилизатор на микросхеме с 3-мя выводами

Инновационные варианты схем стабилизаторов последовательного вида выполнены на 3-выводной микросхеме. Вследствие того, что есть всего лишь три вывода, их проще использовать в практическом применении, так как они вытесняют остальные виды стабилизаторов в интервале 0,1-3 ампера.

U вх – необработанное напряжение входа;
U вых –напряжение выхода.

Можно не использовать емкости С1 и С2, однако они позволяют оптимизировать свойства стабилизатора. Емкость С1 применяется для создание стабильности системы, емкость С2 нужна по той причине, что внезапное повышение нагрузки нельзя отследить стабилизатором. В таком случае поддержка тока осуществляется емкостью С2. Практически часто применяются микросхемы серии 7900 от компании Моторола, которые стабилизируют положительную величину напряжения, а 7900 – величину со знаком минус.

Микросхема имеет вид:

Для увеличения надежности и создания охлаждения стабилизатор монтируют на радиатор.

Стабилизаторы на транзисторах

На 1-м рисунке схема на транзисторе 2SC1061.

На выходе прибора получают 12 вольт, на напряжение выхода зависит прямо от напряжения стабилитрона. Наибольший допустимый ток 1 ампер.

При применении транзистора 2N 3055 наибольший допускаемый ток выхода можно повысить до 2 ампер. На 2-м рисунке схема стабилизатора на транзисторе 2N 3055, напряжение выхода, как и на рисунке 1 зависит от напряжения стабилитрона.

6 В — напряжение выхода, R1=330, VD=6,6 вольт
7,5 В — напряжение выхода, R1=270, VD = 8,2 вольт
9 В — напряжение выхода, R1=180, Vd=10

На 3-м рисунке – адаптер для автомобиля – аккумуляторное напряжение в автомобиле равно 12 В. Для создания напряжения меньшего значения применяют такую схему.