Почему стабилизатор напряжения постоянно щёлкает. Почему стабилизатор напряжения щелкает
Почему стабилизатор напряжения постоянно щелкает и как его исправить
Нередко после покупки и установки стабилизатора напряжения пользователи начинают жаловаться на постоянные щелчки, издаваемые прибором. Ответы на вопрос, почему стабилизатор напряжения постоянно щёлкает, могут быть разными.
Принцип действия стабилизатора
Поскольку щёлкать в стабилизаторе способны только реле, значит, сделан он по релейной схеме. Каждый релейный стабилизатор имеет в своём строении автотрансформатор, повышающий или понижающий напряжение исходя из соотношения витков обмоток. При приближении значения напряжения к верхней границе диапазона схема устройства переключается на обмотку автотрансформатора с более низковольтным значением, и, как следствие, выходное напряжение становится ниже. Таким же образом это действует и в противоположном направлении: при отклонении напряжения в сети в сторону нижнего порога стабилизирующее устройство переключается на повышающую обмотку автотрансформатора.
Процесс переключения обмоток трансформатора курирует специальное устройство – контроллер стабилизатора, а переключения производятся посредством набора силовых реле. Именно эти реле в моменты подсоединения и производят те самые щелчки, которые слышит пользователь.
В стандартном стабилизаторе может находиться от четырёх до семи силовых реле. И чем больше скачков напряжения в сети электропитания, тем чаще происходят переключения и слышны щелчки. Также в эти мгновения может моргать свет и выключаться высокочувствительная техника.
Постоянные щелчки
Для регулярных щелчков стабилизатора может быть несколько причин:
- Выход из строя одного из силовых реле. Поскольку ресурс на переключение у реле ограничен, по исчерпании его начинается подгорание контактов, повышение переходного сопротивления. Это провоцирует большую просадку напряжения на выходе стабилизатора, и чем больше нагрузка – тем больше просадка. Пытаясь исправить ситуацию, контроллер начинает переключаться на следующую ступень, где напряжение на самом деле выше и контроллеру приходится снова переключаться на предыдущее реле. Таким путём образуется замкнутый круг переключений и щелчков.
- Плохое состояние сети электрического питания. Это могут быть плохие контакты, наличие множества скруток, линия большой протяжённости с малым количеством сечений проводников. При попытках подключения нагрузки через устройство стабилизации в момент соединения сетевое напряжение понижается. Обнаружив этот момент, стабилизатор начинает попытки повышать его посредством переключения к более высоковольтной автотрансформаторной обмотке. Но в момент соединения цепь питания потребителей на секунды разъединяется и сетевое напряжение возвращается на свой нормальный уровень. Заметив это, прибор стабилизации снова переключается на предыдущий уровень цепи. Таким образом создаётся бесконечный цикл переключений между силовыми реле.
- Неполадке в управляющей схеме (контроллере). Проблема индивидуальна по причине различий между схемами для каждого отдельного стабилизатора. Однако обычно контроллер должен иметь некоторый сдвиг во избежание постоянного срабатывания в пределах некоторых значений напряжения.
Непрекращающиеся щелчки способны привести к быстрому выходу прибора из строя. Поскольку реле не предназначены для такого режима работы, контакты могут быстро обгореть либо залипнуть. Залипание же приведёт либо к сгоранию предохранителя на входе либо к тому, что на выход стабилизатора будет подаваться повышенное напряжение, что чревато уже выходом из строя приборов-потребителей.
ostabilizatore.ru
Вопросы и ответы о работе стабилизаторов напряжения
Самые популярные вопросы, которые присылают пользователи.
Для чего нужен стабилизатор напряжения?
При периодическом повышении напряжения на 10% и более любая техника и оборудование уменьшают свой жизненный цикл. Иными словами повышенное напряжение изнашивает схемы очень быстро и техника ломается на несколько лет раньше срока износа. Другая ситуация — напряжение пониженное, в этом случае техника может перестать запускаться. Например, выключится и не запустится холодильник, насос, перестанет работать котел отопления и т.д. И в том и другом случае применение стабилизатора электрического напряжения защитит работу оборудования.
Почему щелкает стабилизатор?
Щелчки это нормальная работа релейного механизма стабилизации, при переключении ступеней. Такие стабилизаторы обычно не устанавливают в спальне или небольшом доме. Для бесшумной работы нужно выбирать электронные модели, например такие, уровень шума при работе равен 0 дБ.
Так же часто приходит вопрос: «почему пищит стабилизатор?». Подобный звук может издавать ползунок в электромеханических моделях, который быстро перемещается по обмотке.
Почему отключается стабилизатор?
Если вы обнаружили, что не работает стабилизатор напряжения, скорее всего сработала встроенная защита. Возможные варианты: напряжение ушло за допустимые пределы, ниже нижней или выше верхней границы. После возврата к нормативным значениям, стабилизатор включится самостоятельно. Другой случай: сработала термозащита из-за повышения температуры в помещении, т.е. аппарат перегрелся. Так же после остывания самоактивируется и продолжит работу.
Почему греется?
Возможно, ваш прибор работает уже длительное время с максимальной стабилизацией, в этом нет ничего страшного, если есть активное охлаждение внутри корпуса.
Что такое Байпас?
Байпас — это режим работы, когда стабилизатор напряжения пропускает ток без изменения. Т.е. ток идет через него, но без улучшения параметров.
Почему выходное напряжение стабилизатора такое же, как входное?
Возможно, включен режим «Байпас» (см. выше).
Почему стабилизатор повышает напряжение?
У любого типа стабилизаторов есть погрешность, она работает, как вниз, так и вверх. Т.е. если погрешность составляет 5%, то напряжение 231 Вольт будет нормой для данной модели.
Зачем нужен стабилизатор напряжения для газового котла?
Котлы очень прихотливы в качестве электропитания. Искаженная синусоида тока, отключение котла при падении напряжения, перегорание управляющей платы, все это блокирует работу отопительной техники. Иногда вплоть до ремонта.
Что лучше ИБП или стабилизатор напряжения?
По данной тематике читайте развернутую статью.
stabexpert.ru
Почему стабилизатор напряжения постоянно щелкает и
В прежние времена в любом приборе или системе имелась плата источника питания с регулятором напряжения собственного изготовления. Затем все изменилось с появлением последовательных стабилизаторов напряжения, подобных LM7805. Конструкторам больше не требовалось тратить время на то, чтобы проектировать еще и блоки источников питания. Современные версии этих микросхем приобрели намного более совершенные цепи ограничения тока и тепловой защиты, что, в свою очередь, быстро повысило надежность всей электроники.
Эти почтенные старые регуляторы продолжали изменяться, приспосабливаясь к нуждам разработчиков, что привело к появлению компонентов с низким падением напряжения, улучшенными переходными характеристиками, а теперь и с пониженными шумами.
При этом шумы конкретного компонента всегда оставались неизменными, и у LM7805, купленных сегодня, они будут точно такими же, как у LM7805, выпущенных в 1972 году. Однако требования наших систем к уровню шумов существенно изменились: нам нужны более малошумящие источники питания. Это особенно важно для радиочастотных коммуникационных устройств, где необходимы генераторы с низкими фазовыми шумами, способные передавать и принимать сложные цифровые сигналы. В системах сбора данных обычными компонентами стали 24-битные АЦП, для реализации заявленных характеристик которых, естественно, требуются малошумящие вспомогательные схемы. Не должны быть забыты также и наши друзья-аудиофилы, которые всегда жалуются на «звуки шума» в своих системах.
Эти устройства прошли долгий путь развития, чтобы помочь нам проектировать системы, отвечающие современным требованиям в части миниатюрности, экономической эффективности и, что, возможно, самое главное для тех, кто платит нам зарплату – они помогают завершать наши проекты быстрее.
фильтра C1 от нагрузки непосредственно за счет большого
коэффициента усиления тока b транзистора, благодаря которому
величина емкости кажется умноженной в b раз.
В период между появлением первых регуляторов и выпуском их новейших малошумящих версий появилось несколько дискретных схем, разработанных для дальнейшего снижения уровня шумов источников питания. На Рисунках 1 и 2 показаны наиболее распространенные формы весьма популярных «умножителей емкости».
для улучшения качества стабилизации. Стабилитроны и сами
являются источниками заметного шума, но, тем не менее, эта схема
хорошо уменьшает шумы как источника питания, так и
На Рисунке 3 изображена менее известная схема «активного регулятора». На протяжении многих лет был предложен и целый ряд других схем активных регуляторов, но в большинстве своем они были ориентированы на подавлении пульсаций, а не на снижение уровня собственных шумов [2].
как умножители емкости, все же время от времени всплывают в
технических публикациях. Впервые я увидел такую схему на сайте
Чарльза Венцеля (Charles Wenzel) [1]. В типичном случае
сопротивления резисторов R4, R5 и/или R8 необходимо подбирать,
чтобы оптимизировать снижение коэффициента усиления шума для
каждой конкретной схемы, в которой используется этот регулятор.
Принцип работы показанного на Рисунке 1 умножителя емкости заключается в изоляции конденсатора от влияния нагрузки за счет большого коэффициента усиления тока (или b) транзистора, благодаря которому емкость конденсатора C1, независимо от ее величины, умножается в 100 раз. Слегка видоизмененная схема умножителя на Рисунке 2, на первый взгляд, кажется странной, поскольку в ней использован шумный стабилитрон [3], однако на практике при правильном выборе R3 и C2 она все же может обеспечить выходное напряжение с низким уровнем шума.
В большинстве аудио приложений вы увидите эти схемы, реализованные с использованием алюминиевых электролитических конденсаторов емкостью 1000 мкФ и более. Поэтому в своих экспериментах я ориентировался на более высокие частоты и, решив использовать то, что могло бы быть на типичной маленькой печатной плате, в качестве C1 выбрал танталовые конденсаторы емкостью 10 или 100 мкФ на напряжение 25 В [4]. Во всех испытаниях не использовалось никаких экзотических или дорогостоящих компонентов.
Работа регулятора на Рисунке 3 основана на восприятии любого шума транзистором Q3, который усиливает и инвертирует его, а затем вычитает путем добавления равного, но противоположного по знаку тока в резистор R4. В теории такая схема подавляет шум идеально, однако в реальности удается получить результат, лишь немного превышающий 40 дБ.
Активный регулятор имеет также ограничение по полосе, поскольку его транзистор работает в усилительном режиме с конечным значением произведения коэффициента усиления на ширину полосы пропускания, что снижает эффективность схемы на более высоких частотах. На практике я обнаружил, что несложно получить полосу 1 МГц, которая достаточно эффективно обеспечивается блокировкой с помощью стандартного конденсатора.
Заметим, что если умножитель емкости обычно одинаково хорошо работает в любой схеме, то показанный на Рисунке 3 активный регулятор приходится модифицировать под каждое конкретное приложение.
Для оптимального подавления шума необходимо подобрать коэффициент усиления транзисторного каскада, что проще всего сделать, временно заменив R8 10- или 20-омным потенциометром. Вращая потенциометр, устанавливают коэффициент усиления, при котором выходной шум минимален, а затем заменяют потенциометр постоянным резистором.
Для проверки способности подавления шумов различными схемами я использовал микросхему LM317, как типичный компонент, который может использоваться в реальной системе. LM317 имеет дурную репутацию, являясь регулятором не столько напряжения, сколько шума. Однако, как мы увидим позже, такая репутация не вполне заслужена.
LM317 может служить отличным источником шума для проверки схем регуляторов, поскольку его шумовая характеристика имеет довольно плоский характер в полосе частот от 120 Гц до 50 кГц. Благодаря достаточно слабой зависимости шума от нагрузки прибор хорошо подходит для испытания схем. Тестовая схема с номиналами использованных компонентов показана на Рисунке 4.
на снижение уровня шумов был использован 12-вольтовый регулятор
напряжения на основе микросхемы LM317.
Рисунок 5 демонстрирует результаты испытаний LM317 с различными значениями емкости блокировочного конденсатора CBYPASS. И, наконец, на Рисунке 6 представлена измеренная зависимость плотности шумов LM317 от частоты при различных токах нагрузки.
CBYPASS (см. Рисунок 4). Для сравнения была также снята характеристика 12-вольтового
стабилитрона при токе 1 мА. Иногда в публикациях микросхему LM317 называют
непригодной для использования в малошумящих регуляторах, но при соответствующей
блокировке ее шумы в 4 раза ниже, чем у стабилитрона, используемого во многих
опубликованных схемах малошумящих конструкций (особенно, аудио).
Для своих шумовых тестов емкость конденсатора CBYPASS я сделал равной нулю, чтобы до максимума увеличить входные шумы и максимально расширить динамический диапазон измерений.
выходного тока, эти характеристики LM317 измерялись при различных
Поскольку многие из этих схем в конечном итоге используются как регуляторы напряжения для очистки шин питания таких устройств, как ГУН и различные радиочастотные и аудио предусилители, я использовал стандартное значение нагрузки 600 Ом, что в устройстве с номинальным напряжением 12 В дает ток 20 мА, который можно считать типичной нагрузкой для подобных схем.
На Рисунке 7 приведены результаты сравнения характеристик умножителя емкости (Рисунок 1) и используемой в качестве источника шума микросхемы LM317. Как видим, умножитель емкости хорошо выполняет свою функцию, значительно снижая шум регулятора LM317.
на Рисунке 1 с нагрузкой 20 мА и различными комбинациями конденсаторов.
В качестве источника входного шума использовалась микросхема LM317 с
минимальной емкостью (синяя кривая). Оранжевым цветом также показан
шумовой порог измерительной системы. Умножитель емкости на Рисунке 1
проверялся с величинами емкостей 10 и 100 мкФ (зеленая и бордовая
На Рисунке 8 представлены результаты аналогичного теста, проведенного со схемой активного регулятора, изображенного на Рисунке 3.
(зеленая кривая) также показывают значительное снижение входного
шума LM317 (синяя кривая). Шумовой порог измерительной системы
представлен оранжевой кривой.
На Рисунке 9 сравниваются различные регуляторы и возможные схемы дискретных фильтров.
TPS7A4700 компании TI и нескольких пассивных фильтров, сделанных из
комбинаций LC 220 мкГн/220 мкФ и RC 15 Ом/220 мкФ.
Показаны характеристики LM317 с минимальной емкостью блокировочного конденсатора в сравнении с характеристиками при рекомендованном значении емкости. Добавление одного небольшого танталового конденсатора 10 мкФ между выводами ADJ и земли уменьшает шум LM317 примерно в 10 раз!
Для сравнения показана также шумовая характеристика ультра малошумящего регулятора TPS7A4700 компании Texas Instruments. (Измерения с этой микросхемой не производились, данные взяты и справочной документации). Как можно видеть, на частоте 10 кГц шум этого сверхсовременного регулятора почти в 10 раз ниже, чем у LM317 с рекомендованными значениями емкостей, и почти в 100 раз ниже, чем у LM317 без блокировочного конденсатора.
Кроме того, для сравнения было собрано и испытано несколько небольших пассивных схем. Емкость конденсатора была выбрана равной 220 мкФ, чтобы его физические размеры были такими же, как у схемы активного регулятора на Рисунке 3, а миниатюрная индуктивность 220 мкГн выбиралась таким образом, чтобы ее последовательное сопротивление составляло порядка 15 Ом. Затем проверялась также комбинация резистора 15 Ом и конденсатора 220 мкФ.
Эти пассивные схемы действительно уменьшают шум на более высоких частотах, однако частота излома у них несколько больше, чем у любой из транзисторных схем. Мы видим, что в комбинации с LM317 эти решения могут служить отправной точкой для приближения к характеристикам TPS7A4700, что вполне неплохо для такой старой микросхемы, как LM317 (разработанной приблизительно в 1970 году [5]).
Хотя шумы новых ультра малошумящих регуляторов могут быть в 10, и даже в 100 раз меньше, чем у их широко используемых старинных прототипов, эти транзисторные схемы фильтрации все же могут улучшить шумовые характеристики даже самых шумных из доступных сегодня регуляторов.
В связи с тем, что большинство схем предусилителей и ГУН, в которых используются такие способы снижения шумов, как правило, работает в режиме класса A, ток, потребляемый ими от источника питания, обычно постоянен. Тогда характеристики динамического отклика схемы не столь важны, как падение напряжения на ней. Это падение может создать проблемы, если вы захотите воспользоваться подобными схемами в следующих проектах и обнаружите, что напряжения для питания ваших устройств недостаточно.
Нетрудно заметить, что в схемах емкостных умножителей на Рисунках 1 и 2 на пути прохождения питания находится переход база-эмиттер транзистора, на котором падает 0.6 В, даже при небольших токах нагрузки (см. Рисунок 10).
на Рисунках 1 и 3. Следует обратить внимание на то, что в простом
и компактном умножителе емкости часть напряжения питания
падает на p-n переходе транзистора (синяя кривая), в то время как
протеканию тока нагрузки в активном регуляторе препятствует
только резистор 15 Ом (оранжевая кривая). Таким образом, сравнение
двух вариантов демонстрирует возможность обмена рассеиваемой
мощности на простоту и размеры схемы. И, наконец, просто так,
смеха ради, я сделал модель умножителя емкости в LTSpice и сравнил
ее с измерениями, сделанными в реальной схеме (желтая кривая).
У активного регулятора на Рисунке 3 такого смещения напряжения нет, и он просто добавляет сопротивление 15 Ом в цепь прохождения тока нагрузки, которое, в зависимости от приложения, можно увеличить или уменьшить.
Преимуществами умножителя емкости по сравнению с активным регулятором является меньшая сложность, меньшее количество деталей и, как правило, меньшая площадь, занимаемая на печатной плате.
Выходное сопротивление (или наклон линии на Рисунке 10), измерявшееся для каждой схемы по отношению DV/DI на отрезке от 5 до 20 мА, показывает, что выходное сопротивление умножителя емкости равно 8 Ом, в то время как у активного регулятора оно определяется величиной R4 на Рисунке 3, и в нашем примере рано 15 Ом.
Проблема шумов регулятора напряжения в вашей системе не означает, что у вас нет возможности ее решения. Если дополнительные LC-фильтры для работы на низких частотах оказываются слишком громоздкими, одна из описанных здесь транзисторных схем простым добавлением нескольких компонентов может поднять характеристики системы до уровня, превосходящего ваши ожидания. Кроме того, эти нестареющие схемы могут обеспечить улучшение параметров даже новейших ультра малошумящих микросхем регуляторов напряжения.
homeconstruc.ru
Стабилизаторы сетевого напряжения: ammo1
Основное назначение стабилизатора - повышение или понижение напряжения, чтобы выходное напряжение оставалось в пределах нормы.
Подавляющее большинство бытовых стабилизаторов построены на основе автотрансформатора (трансформатора с одной обмоткой).
В релейных или электронных ступенчатых стабилизаторах обмотка имеет несколько отводов, переключаемых с помощью реле или симисторов, управляемых электронной схемой. Отводов как правило не много (обычно 6-8) и шаг переключения достаточно большой - 8-10% (18-22 вольта).
Такой стабилизатор не помогает от скачков яркости света, а наоборот может их усилить: допустим, если входное напряжение постоянно изменяется всего на несколько вольт вокруг порога переключения, выходное будет постоянно прыгать на 8-10%. Кроме того релейный стабилизатор громко щёлкает. Кстати, электронный ступенчатый стабилизатор применяется в линейно-интерактивных источниках бесперебойного питания.
Электромеханический стабилизатор имеет токосъёмник, перемещающийся по обмотке автотрансформатора с помощью мотора, управляемого электроникой.
Точность стабилизации выше - обычно 2%, но реакция медленнее (особенно при резком изменении входного напряжения) и есть механический износ.
Другие типы стабилизаторов сейчас почти не встречаются. Разве что стабилизаторы с двойным преобразованием используются в дорогих источниках бесперебойного питания. Такой стабилизатор имеет невысокую мощность и КПД, зато обеспечивает очень стабильное выходное напряжение. Насколько я понимаю, в таком стабилизаторе сетевое напряжение выпрямляется и стабилизируется, а затем заново формируется синусоида переменного напряжения.
Так что, опять же исходя из моих предположений, единственный способ сделать так, чтобы свет на даче не "дёргался", а горел равномерно, ставить отдельно на свет ИБП с двойным преобразованием. Поправьте, если я ошибаюсь.
ammo1.livejournal.com
