Схема понижения напряжения: Как понизить напряжение переменного и постоянного тока?

Как понизить напряжение переменного и постоянного тока?

За счет наличия большого количества международных стандартов и технических решений питание электронных устройств может осуществляться от различных номиналов. Но, далеко не все они присутствуют в свободном доступе, поэтому для получения нужной разности потенциалов придется использовать преобразователь. Такие устройства можно найти как в свободной продаже, так и собрать самостоятельно из радиодеталей.

В связи с наличием двух родов электрического тока: постоянного и переменного, вопрос,  как понизить напряжение, следует рассматривать в  ключе каждого из них отдельно.

Понижение напряжения постоянного тока

В практике питания бытовых приборов существует масса примеров работы электрических устройств от постоянного тока. Но номинал рабочего напряжения может существенно отличаться, к примеру, если из 36 В вам нужно получить 12 В, или в ситуациях, когда от USB разъема персонального компьютера нужно запитать прибор от 3 В вместо имеющихся 5 вольт.

Для снижения такого уровня от блока питания или другого источника почти вполовину можно использовать как простые методы – включение в цепь дополнительного сопротивления, так и более эффективные – заменить стабилизатор напряжения в ветке обратной связи.

Рис. 1. Замена резистора или стабилитрона

На рисунке выше приведен пример схемы блока питания, в котором вы можете понизить вольтаж путем изменения параметров резистора и стабилитрона. Этот узел на рисунке обведен красным кругом, но в других моделях место установки, как и способ подсоединения, может отличаться. На некоторых схемах, чтобы понизить напряжение вы сможете воспользоваться лишь одним стабилитроном.

Если у вас нет возможности подключаться к блоку питания – можно обойтись и менее изящными методами. К примеру, вы можете понизить напряжение за счет включения в цепь резистора или подобрать диоды, второй вариант является более практичным для цепей постоянного тока. Этот принцип основан на падении напряжения за счет внутреннего сопротивления элементов. В зависимости от соотношения проводимости рабочей нагрузки и полупроводникового элемента может понадобиться около 3 – 4 диодов.

Рис. 2. Понижение постоянного напряжения диодами

На рисунке выше показана принципиальная схема понижения напряжения при помощи диодов. Для этого они включаются в цепь последовательно по отношению к нагрузке. При этом выходное напряжение окажется ниже входного ровно на такую величину, которая будет падать на каждом диоде в цепи.  Это довольно простой и доступный способ, позволяющий понизить напряжение, но его основной недостаток – расход мощности для каждого диода, что приведет к дополнительным затратам электроэнергии.

Понижение напряжения переменного тока

Переменное напряжение в 220 Вольт повсеместно используется для бытовых нужд, за счет физических особенностей его куда проще понизить до какой-либо величины или осуществлять любые другие манипуляции. В большинстве случаев, электрические приборы и так рассчитаны на питание от электрической сети, но если они были приобретены за рубежом, то и уровень напряжения для них может существенно отличаться.

К примеру, привезенные из США устройства питаются от 110В переменного тока, и некоторые умельцы берутся перематывать понижающий трансформатор для получения нужного уровня. Но, следует отметить, что импульсный преобразователь, которым часто комплектуется различный электроинструмент и приборы не стоит перематывать, так как это приведет к его некорректной работе в дальнейшем. Куда целесообразнее установить автотрансформатор или другой на нужный вам номинал, чтобы понизить напряжение.

С помощью трансформатора

Изменение величины напряжения при помощи электрических машин используется в блоках питания и подзарядных устройствах. Но чтобы понизить  вольтаж источника в такой способ, можно использовать различные типы преобразовательных трансформаторов:

• С выводом от средней точки – могут выдавать разность потенциалов как 220В, так и в два раза меньшее – 127В или 110В. От него вы сможете взять установленный номинал на те же 110В со средней точки. Это заводские изделия, которые массово устанавливались в старых советских телевизорах и других приборах. Но у этой схемы преобразователя имеется существенный недостаток – если нарушить целостность обмотки ниже среднего вывода, то на выходе трансформатора получится номинал значительно большей величины.

Рис. 3. Понижение трансформатором с отводом от средней точки

• Автотрансформатором – это универсальная электрическая машина, которая способна не только понизить вольтаж, но и повысить его до нужного вам уровня. Для этого достаточно перевести ручку в нужное положение и проследить полученные показания на вольтметре.

Рис. 4. Использование автотрансформатора

• Понижающим трансформатором с преобразованием 220В на нужный вам номинал или с любого другого напряжения переменной частоты. Реализовать этот метод можно как уже готовыми моделями трансформаторов, так и самодельными. За счет наличия большого количества инструментов и приспособлений, сегодня каждый может собрать трансформатор с заданными параметрами в домашних условиях. Более детально об этом вы можете узнать из соответствующей статьи: https://www. asutpp.ru/transformator-svoimi-rukami.html

Выбирая конкретную модель электрической машины, чтобы понизить напряжение, обратите внимание на характеристики конкретной модели по отношению к тем устройствам, которые вы хотите запитать.

Наиболее актуальными параметрами у трансформаторов являются:

• Мощность – трансформатор должен не только соответствовать, подключаемой к нему нагрузке, но и превосходить ее, хотя бы на 10 – 20%. В противном случае максимальный ток приведет к перегреву обмоток трансформатора и дальнейшему выходу со строя.
• Номинал напряжения – выбирается и для первичной, и для вторичной цепи. Оба параметра одинаково важны, так как, выбрав модель с входным напряжением на 200 или 190В, на выходе вы при питании от 220В получится пропорционально большая величина.
• Защита от поражения электротоком – все обмотки и выводы от них должны обязательно иметь достаточную изоляцию и защиту от прикосновения.
• Класс пыле- влагозащищенности – определяет устойчивость оборудования к воздействию окружающих факторов. В современных приборах обозначается индексом IP.

Помимо этого любой преобразователь напряжения, даже импульсный трансформатор, следовало бы защитить от токов короткого замыкания и перегрузки в обмотках. Это существенно сократит затраты на ремонт при возникновении аварийных ситуаций.

С помощью резистора

Для понижения напряжения в цепь нагрузки последовательно включается  делитель напряжения в виде активного сопротивления.

Основной сложностью в регулировке напряжения на подключаемом приборе является зависимость от нескольких параметров:

• величины напряжения;
• сопротивления нагрузки;
• мощности источника.

Если  вы будете понижать от бытовой сети, то ее можно считать источником бесконечной мощности и принять эту составляющую за константу. Тогда расчет резистора будет выполняться таким методом:

R = U_c/I — R_н ,

где

• R – сопротивление резистора;
• R_Н – сопротивление прибора нагрузки;
• I – ток, который должен обеспечиваться в номинальном режиме прибора;
•  U_C – напряжение в сети.

После вычисления номинала резистора можете подобрать соответствующую модель из имеющегося ряда. Стоит отметить, что куда удобнее менять потенциал при помощи переменного резистора, включенного в цепь. Подключив его последовательно с нагрузкой, вы можете подбирать положение таким образом, чтобы понизить напряжение до необходимой величины. Однако эффективным способ назвать нельзя, так как помимо работы в приборе, электрическая энергия будет просто рассеиваться на резисторе, поэтому этот вариант является временным или одноразовым решением.

Видео по теме

Преобразователи напряжения. Блок питания и драйвер, стабилизация напряжения и тока.

Содержание

Итак, мы знаем, чем отличаются постоянное и переменное напряжение и ток, а также знаем, где они встречаются. То есть домой к нам приходит 220В переменного напряжения. Но что если нам нужно 12В постоянного напряжения для питания какого-либо прибора? А ведь существует масса бытовых приборов, рассчитанных на постоянное напряжение. Ноутбуку нужно 19В, мобильному телефону 5В, а материнской плате компьютера вообще нужно сразу несколько постоянных напряжений питания. Для того, чтобы получить постоянное напряжение из переменного существуют преобразователи напряжения.

 

Рисунок 1 – Выпрямитель.

Начнем с самого простого, если нам просто нужно сделать из переменного напряжения постоянное, без понижения. Для этого можно использовать диод (радиодеталь, пропускающая ток только в одном направлении, синий график), или диодный мост (пропускает прямой ток и «разворачивает» обратный, красный график). Как мы видим, напряжение все равно меняется, но теперь оно всегда остается положительным, а значит, будет иметь полярность и называться постоянным.

 

Рисунок 2 – Графики поведения напряжения.

Выпрямитель на одном диодном мосту встречается, например, в светодиодных елочных гирляндах или вилках для ленты 220В.

 

Рисунок 3 – Встроеный в шнур диодный мост.

Диодный мост – это простой, компактный и легкий преобразователь, но при этом имеющийбольшие пульсации (мерцание), а также высокое и единственно возможное напряжение на выходе, равное входному, то есть все скачки в сети передаются к нагрузке.

В большинстве же случаев, 220В – это много для бытовых приборов и мобильных устройств. И вот тут нам на помощь приходят блоки питания. Самым простейшим блоком питания будет трансформатор, который понизит переменные 220В, например, до 12В (по-прежнему, переменных), которые затем можно выпрямить при помощи диодного моста. Плюсы трансформатора в простоте конструкции и отсутствии высокочастотных помех. Минусы же в том, что напряжение будет понижаться при подключении нагрузки, плавать, если меняется сетевое напряжение.

А трансформатор, рассчитанный на большой ток нагрузки, будет иметь огромные размеры, вес и стоимость.

 

Рисунок 4 – Трансформатор.

В последнее время очень популярными стали импульсные стабилизированные блоки питания, которые в своем составе имеют и выпрямитель, и схему понижения напряжения, и стабилизатор, и всевозможные механизмы защиты. Такие блоки питания легче и компактнее трансформаторных собратьев, имеют стабилизированное напряжение на выходе, независимо от сетевого напряжения и величины нагрузки.

 

Рисунок 5 – Блок питания.

Для некоторых приборов требуется стабилизировать не напряжение, а именно ток. Например, при питании светодиодов. Здесь нам помогут те же импульсные блоки питания, но уже со стабилизаторами тока. Их выходное напряжение может меняться, но ток в цепи всегда будет оставаться одинаковым. В светодиодной технике, блоки питания со стабилизированным выходным током называются драйверами.

 

Рисунок 6 – Драйвер.

Отдельно можно выделить такой класс преобразователей, как инверторы (повышающие преобразователи). Они нужны, чтобы, например, из 12В постоянного напряжения, сделать 220В переменного, для подключения кухонного тостера в вашем автомобиле.

 

Рисунок 7 – Инвертор.

Вопросы для самопроверки:

1. Можно ли подключить к бытовой сети ноутбук через диодный мост? Почему?
2. Назовите 5 преимуществ импульсного блока питания перед трансформатором.
3. Чем отличается блок питания и драйвер?

10.26.2022

Наша компания участвует в выставке Art Dom 2022

Новости

06.03.2022

Светодиодные модули. Устройство. Виды модулей. Монтаж и подключение

Освещение в квартире

06.03.2022

ТОП 6 идей по использованию светодиодной ленты SWG в интерьере

Освещение в квартире

06. 03.2022

220В лента, особенности подключения и монтажа

Освещение в квартире

06.03.2022

Освещение для большого офиса в центре Москвы: подбор и особенности

Освещение в квартире

06.03.2022

НЕСКУЧНОЕ ОСВЕЩЕНИЕ ЗАГОРОДНОГО ДОМА

Освещение в квартире

06.03.2022

ОСВЕЩЕНИЕ ФИТНЕС ЦЕНТРА

Освещение в квартире

06.02.2022

Почему нет бина на RGB ленте?

Освещение в квартире

04.29.2022

Сколько светильников нужно в офис, размеры которого заставляют сотрудников ездить на самокатах?

Вопрос-ответ

04.29.2022

Традиционные источники света (лампы). Их питание и диммирование

Освещение в квартире

04.28.2022

Слои освещения на примере кухонной зоны

Освещение в квартире

04.27.2022

Блоки питания. Требования по безопасности, особенности подключения и монтажа

Освещение в квартире

Спасибо,
ваша заявка принята!

Подписаться на рассылку

Ваш e-mail*

Согласен на обработку персональных данных

Спасибо,
за подписку!

Сравнение понижающего преобразователя и регулятора напряжения

Конфигурации понижающего преобразователя.

Обработка электрических колебаний является важной частью современной электроники. Некоторые типы понижающих преобразователей или стабилизаторов напряжения присутствуют почти в каждом электронном устройстве, которое люди используют ежедневно. Понижающий преобразователь, также известный как понижающий преобразователь, преобразует высокое напряжение в низкое, обычно преобразуя переменный ток в постоянный. Регулятор напряжения поддерживает постоянное выходное напряжение для цепи, независимо от любых изменений в подключенных устройствах или электрической нагрузке.

Сравнение понижающего преобразователя и регулятора напряжения требует понимания их сходств и различий. Эти два компонента имеют сходство как по структуре, так и по функциям. Однако у них есть некоторые ключевые отличия, позволяющие им выполнять разные задачи в электронных компонентах. Важно выбрать правильный компонент для проекта электроники, потому что компоненты с аналогичными функциями не всегда взаимозаменяемы.

Чем похожи понижающие преобразователи и регуляторы напряжения?

Понижающие преобразователи и регуляторы напряжения регулируют напряжение через электрическую цепь. Подключение к различным источникам питания или изменение устройств в цепи может изменить потребляемый ток. Если схема потребляет больше или меньше энергии, чем должно работать устройство, может произойти множество нежелательных последствий. Цепь может быть повреждена, устройство может не работать или может произойти сбой оборудования. Понижающие преобразователи и регуляторы напряжения жизненно важны для безопасной работы электроники. Без них машины могут столкнуться с катастрофическими отказами или вызвать пожар.

Интегральная схема является важной частью понижающих преобразователей и регуляторов напряжения. Современные регуляторы напряжения возможны только благодаря интегральным схемам на основе полупроводников. Интегральная схема контролирует ток через электронное устройство с обратной связью. В обоих компонентах интегральная схема связана с конденсатором, который сдерживает электрические колебания. Этот конденсатор также может обеспечить дополнительную мощность во время неожиданного дефицита.

Понижающий преобразователь на самом деле является подклассом регуляторов напряжения, поэтому между ними так много общего. Некоторые типы понижающих преобразователей могут работать в двух направлениях, что также делает их повышающими преобразователями. Эта функциональность подчеркивает общие возможности понижающих преобразователей и регуляторов напряжения.

Применение понижающего преобразователя и регулятора напряжения

Понижающие преобразователи и регуляторы напряжения можно найти во многих предметах повседневного обихода, таких как портативные зарядные устройства. К портативным зарядным устройствам относятся зарядные устройства для сотовых телефонов для подключения к настенным розеткам, кабели для зарядки компьютеров с трансформаторными коробками и зарядные устройства для питания мобильных устройств от автомобильного аккумулятора. Многим людям приходится иметь несколько зарядных устройств для поддержки различных устройств, и многие хотели бы разработать универсальное портативное зарядное устройство. К сожалению, разные напряжения требуют разных компонентов для обработки электрической нагрузки. С аппаратной точки зрения создать универсальные зарядные устройства значительно сложнее, чем можно предположить из-за повсеместного распространения портативных зарядных устройств.

Другим распространенным применением понижающих преобразователей и регуляторов напряжения являются соединения USB. Устройства USB всех типов (обычные, микро или другие) полагаются на способность преобразовывать различные напряжения в поток энергии, который они могут использовать. Порт USB требует двунаправленного преобразователя между устройством, которое содержит порт, и подключенным устройством. Независимо от типа USB преобразователь позволяет устройствам передавать питание в обоих направлениях. Этот постоянный поток энергии имеет решающее значение для устройств при передаче файлов, зарядке друг друга, обработке звука или выполнении любых других функций через USB.

Понижающие преобразователи и регуляторы напряжения также необходимы для бытовых приборов, электрических систем автомобилей и медицинского оборудования. Люди обычно слышат, что понижающие преобразователи и регуляторы напряжения называются «трансформаторами» в этом контексте. Везде, где требуется эффективное преобразование высокого напряжения в низкое, без понижающего преобразователя не обойтись. Всякий раз, когда меняется напряжение между устройствами и внутри цепей, регулятор напряжения обеспечивает безопасное протекание тока.

Регулятор напряжения на интегральной схеме.

Как развиваются понижающие преобразователи и регуляторы напряжения?

Понижающие преобразователи и регуляторы напряжения существуют уже более 100 лет, и их основная концепция остается неизменной. Однако за последний год ученые и инженеры разработали новые идеи, изменяющие внешний вид понижающих преобразователей и регуляторов напряжения в будущем. Предлагаемые новые прототипы более эффективно справляются с электрическими нагрузками, используют новые типы внутренних компонентов и снижают физическую нагрузку в зависимости от напряжения. Компьютерное моделирование показывает, что предлагаемые конструкции могут быть более эффективными, чем существующие модели, что может привести к повышению производительности электроники будущего.

Схема регулятора напряжения.

Выбираете между понижающим преобразователем и регулятором напряжения? В Ultra Librarian есть и то, и другое, наряду со многими другими конструкциями печатных плат. Наши партнерские отношения с дистрибьюторами по всему миру обеспечивают высококачественные компоненты для каждого проекта. Работая с Ultra Librarian, вы избавляетесь от догадок при подготовке к следующему великолепному устройству и направляете свои идеи на путь к успеху. Зарегистрируйтесь сегодня бесплатно!

Понижающие (понижающие) регуляторы | TI.com

Имея более 1000 уникальных устройств, вы можете выбрать наиболее полный в отрасли портфель высокоэффективных понижающих (понижающих) импульсных регуляторов постоянного/постоянного тока. Это обширное семейство продуктов включает в себя все типы понижающих импульсных регуляторов, начиная от гибкости микросхемы контроллера и заканчивая высокоинтегрированным и простым понижающим силовым модулем. От 1 В до 100 В на входе и от 50 мА до 420 А на выходе — вы можете рассчитывать на то, что у нас есть понижающий регулятор напряжения, соответствующий требованиям вашей системы.

Поиск по категориям

Новые продукты

параметрический фильтр Посмотреть все продукты

ТПС628303

НОВЫЙ

Понижающие преобразователи (встроенный переключатель)

ТПС628303 ПРЕДПРОСМОТР

Понижающий преобразователь 2,25 В в 5,5 В, 3 А с точностью 1 % в небольших корпусах QFN и SOT583

прибл. цена (USD) 1ку | 0,55

LM5148 TLVM23625 ТПС62873 LM25148-Q1 TPSM82913

НОВЫЙ

Понижающие модули (встроенный индуктор)

TPSM82913 АКТИВНЫЙ

17-VIN, 3-A понижающий модуль с низким уровнем шума и пульсаций и встроенным компенсационным фильтром с ферритовыми шариками

прибл.

цена (USD) 1ку | 3

Тенденции мощности

Плотность мощности

Больше мощности, меньше места на плате. Это тенденция в приложениях на всех рынках, а также в нашем портфолио понижающих регуляторов. Подчеркнутое семейством понижающих стабилизаторов SWIFT™, наше портфолио устройств с высокой плотностью мощности отличается высокой степенью интеграции, набором высокопроизводительных функций и высоким выходным током в компактном корпусе с улучшенными тепловыми свойствами.

Модули питания высокой плотности — отличный выбор для питания сильноточных цифровых нагрузок, таких как ПЛИС и процессоры. Используйте наш инструмент для подключения к процессору, чтобы найти лучшие источники питания для вашей ПЛИС или процессора.

параметрический фильтр Найти все понижающие регуляторы удельной мощности стрелка вправо Найти PMIC для процессоров и FPGA

Рекомендуемые продукты для удельной мощности

ТПС543620 АКТИВНЫЙ Вход от 4 В до 18 В, расширенный режим тока, синхронный понижающий преобразователь SWIFT™ на 6 А

TPSM63603 АКТИВНЫЙ Высокая плотность, вход от 3 до 36 В, выход от 1 до 16 В, модуль питания 3 А

TPSM82823 АКТИВНЫЙ Вход 5,5 В, понижающий модуль на 3 А со встроенным дросселем в корпусе uSiP 2,0 мм × 2,5 мм × 1,1 мм

Low EMI

Смягчение электромагнитных помех понижающего регулятора может стать серьезной проблемой для многих разработчиков источников питания. Устройства со встроенными технологиями снижения электромагнитных помех экономят время на разработку и помогают соответствовать таким сложным стандартам, как CISPR 25 Class-5. Ознакомьтесь с нашими рекомендуемыми понижающими регуляторами для работы с электромагнитными помехами.

параметрический фильтр Найти все понижающие стабилизаторы с низким уровнем электромагнитных помех стрелка вправо Ознакомьтесь с нашим учебным центром EMI

Рекомендуемые продукты с низким уровнем электромагнитных помех

ТПС62810-К1 АКТИВНЫЙ Автомобильный понижающий преобразователь 2,75 В в 6 В, 4 А в корпусе QFN со смачиваемыми сторонами 2 мм x 3 мм

LM25149 АКТИВНЫЙ Синхронный понижающий DC/DC-контроллер 42 В со сверхнизким IQ и встроенным активным фильтром электромагнитных помех

LMQ61460-Q1 АКТИВНЫЙ Автомобильный синхронный понижающий малошумный преобразователь 3–36 В, 6 А с низким уровнем электромагнитных помех и встроенными конденсаторами

Низкий ток покоя (IQ)

Понижающие стабилизаторы постоянного/постоянного тока со сверхнизким током покоя в режиме ожидания повышают эффективность при малой нагрузке и продлевают срок службы батарей в портативных устройствах и устройствах с батарейным питанием. Найдите некоторые из самых низких I 9Устройства 0119 Q

в нашем портфеле понижающих регуляторов ниже.

параметрический фильтр Найти все понижающие регуляторы с низким IQ

Рекомендуемые продукты для низкого тока покоя (IQ)

ТПС62840 АКТИВНЫЙ Ток покоя 60 нА (IQ), от 1,8 В до 6,5 VIN, высокоэффективный понижающий преобразователь 750 мА

LMR43620-Q1 АКТИВНЫЙ Автомобильный синхронный понижающий стабилизатор от 3 до 36 В, 2 А, низкий IQ

НОВЫЙ LM25149-Q1 АКТИВНЫЙ Автомобильный синхронный понижающий DC/DC-контроллер 42 В со сверхнизким IQ и встроенным активным фильтром электромагнитных помех

Низкий уровень шума и точность

Типичным импульсным стабилизаторам требуется LDO-стабилизатор после стабилизатора для питания АЦП и AFE с высоким разрешением. Но благодаря лучшим в отрасли характеристикам шума и пульсаций, TPS62912 и TPS62913 позволяют отказаться от этого малошумящего LDO в большинстве приложений, экономя площадь печатной платы и общие затраты при одновременном повышении эффективности системы.

параметрический фильтр Найти все малошумящие и прецизионные понижающие регуляторы

Рекомендуемые продукты для низкого уровня шума и точности

ТПС62912 АКТИВНЫЙ 17-VIN, 2-A малошумящий понижающий преобразователь с малыми пульсациями и встроенной компенсацией ферритового фильтра

ТПС62913 АКТИВНЫЙ 17-VIN, 3-A малошумящий понижающий преобразователь с малыми пульсациями и встроенной компенсацией ферритового фильтра

Ресурсы для проектирования и разработки

Инструмент для проектирования

WEBENCH® Power Designer

WEBENCH® Power Designer создает индивидуальные схемы электропитания в соответствии с вашими требованиями. Среда предоставляет вам комплексные возможности проектирования источников питания, которые экономят ваше время на всех этапах процесса проектирования.

Инструмент моделирования

PSpice® for TI инструмент проектирования и моделирования

PSpice® for TI — это среда проектирования и моделирования, помогающая оценить функциональность аналоговых схем. В этом полнофункциональном пакете для проектирования и моделирования используется модуль аналогового анализа от Cadence®. Доступный бесплатно PSpice для TI включает в себя одну из крупнейших библиотек моделей в (…)

Инструмент для проектирования

Программный инструмент Power Stage Designer™ для наиболее часто используемых импульсных источников питания

Power Stage Designer — это инструмент на основе JAVA, помогающий ускорить проектирование источников питания, поскольку он вычисляет напряжения и токи для 21 топологии на основе данных, введенных пользователем.