Что можно сделать из стабилизатора напряжения. Стабилизатор напряжения понижающий

Что можно сделать из стабилизатора напряжения

Приобретая новый стабилизатор взамен устаревшего или поломанного агрегата, владельцы задумываются, как поступить с предшественником? Кроме очевидных вариантов, таких как: сдать на металлолом или отправить на свалку, существуют и другие возможности применения старого стабилизатора.

Зарядное устройство

Зарядное устройство для автомобильной аккумуляторной батареи – первое, что можно сделать из стабилизатора напряжения. Для этого нужно намотать на тороидальный сердечник диодный мост и обмотку из толстого провода из расчёта по витку на Вольт, то есть для устройства на 12 В понадобится 12 витков.

Источник бесперебойного питания

ИБП для персонального компьютера – ещё один вариант того, что можно сделать из стабилизатора от телевизора. Неоспоримым преимуществом такого использования является защита жёсткого диска компьютера, который может слететь при сильных скачках напряжения в электрической сети без использования стабилизатора.

Однако здесь существует нюанс: стабилизатор от телевизора является индуктивным, что в момент подключения монитора приведёт к скачку напряжения к нижней отметке. Вследствие упавшего напряжения компьютер начнёт перезагружаться и образуется замкнутый круг. Однако эту проблему можно решить, если не подключать системный блок с монитором напрямую к стабилизатору, а объединить их третьим заземляющим контактом. В качестве такого контакта отлично подойдёт обыкновенный тройник евро-стандарта, уже обеспеченный заземлением.

Понижающий трансформатор

Используя автотрансформатор от стабилизатора напряжения типа «Украина», можно переделать его в трансформатор понижающего типа на 12 – 14 Вольт.

Чтобы узнать, подойдёт ли первичная обмотка, нужно её концы ненадолго включить в сеть через амперметр переменного тока, настроенный на максимальный предел измерения. Если в течение нескольких секунд ток не превысит 50-100 миллиампер, тогда перематывать первичную обмотку не придётся.

Далее следует намотать любым проводом (в изоляции) десять витков, включить трансформатор в сеть и замерить напряжение на концах этой обмотки. Таким образом можно рассчитать число витков, требуемое для получения необходимого напряжения и прибавить к результату около десяти процентов в расчёте на компенсацию падения напряжения под нагрузкой.

Полученное количество витков наматывается обмоточным проводом с сечением от 1 до 1,5 кв. мм (для получения тока 3-5 Ампер).

Прочие варианты

Можно рассмотреть и другие варианты того, что сделать из старого стабилизатора напряжения своими руками:

• силовой трансформатор;
• блок питания для усилителя – путём намотки на первичную обмотку тороидального сердечника вторичной. Намотка делается проводом двухмиллиметрового диаметра, всего необходимо примерно семьдесят – восемьдесят витков;
• выходной трансформатор гитарного усилителя – подойдёт любой старый стабилизатор ферромагнитного типа, работающий по принципу введения магнитопровода в насыщение. Выдача на выходе нелинейных искажений, неприемлемая для работы с качественными звуковыми системами, здесь будет оправдана, поскольку в усилителях для электрогитары гармонические составляющие увеличивают специально посредством использования каскадов-исказителей.

Для перемотки трансформаторов от стабилизатора необходим расчёт толщины провода и количества витков – это нужно для получения требуемого напряжения. Решить этот вопрос самостоятельно поможет программа «расчёт тороидального трансформатора».

Старые стабилизаторы напряжения являются по сути трансформаторами с коэффициентом трансформации, равном единице. Они отлично подойдут для защиты любого ценного электроприбора (телевизор, усилитель, персональный компьютер) от экстремальных перепадов напряжения в электрической сети.

ostabilizatore.ru

Импульсные стабилизаторы напряжения — Меандр — занимательная электроника

Читать все новости ➔

Общим недостатком линейных стабилизаторов в случае существенной флюктуации входного напряжения является низкий КПД и повышенное тепловыделение. Мощные линейные стабилизаторы, обеспечивающие ток нагрузки от нескольких ампер и более, обладают большими массой и габаритами. Для существенной компенсации указанных недостатков применяют импульсные стабилизаторы.

Импульсным стабилизатором напряжения называют устройство, которое поддерживает неизменным напряжение на нагрузке за счет регулирования компонентом, работающим в ключевом режиме. Импульсные стабилизаторы, как и линейные, бывают параллельного и последовательного типов. В качестве ключевого компонента чаще всего используют транзисторы.

Поскольку рабочая точка регулирующего прибора почти все время находится в области насыщения или отсечки, минуя активную область, в транзисторе рассевается мало тепла, а значит, КПД импульсного стабилизатора высок.

Стабилизация реализована путем изменения длительности импульсов или управления частотой их следования. Соответственно, различают широтно-импульсное (ШИ) или частотно-импульсное (ЧИ) регулирование. Иногда импульсные стабилизаторы работают в смешанном широтно-частотно-импульсном режиме (ЧШИ).

В стабилизаторах с ШИ-регулированием частота следования импульсов постоянна, а длительность импульсов непостоянна. В стабилизаторах с ЧИ-регулированием длительность импульсов неизменна, а варьируют частоту.

После регулирующего прибора напряжение имеет импульсную форму, а значит непригодно для непосредственного питания нагрузки. Прежде чем подать напряжение на нагрузку, его необходимо сгладить, для чего на выходе всех импульсных стабилизаторов устанавливают сглаживающие индуктивно-емкостные фильтры. Фильтры могут быть многозвенными, П-образными, Г-образными и других видов.

Усредненное напряжение, приложенное к нагрузке, можно найти по формуле:где Ти —длительность периода, с;

tи — длительность импульса, с;

Rн — сопротивление нагрузки, Ом;

I(t) — величина тока, протекающего через нагрузку, А.

В зависимости от индуктивности сглаживающего дросселя ток через LС-фильтр может перестать течь к началу очередного импульса (тогда говорят о режиме работы с разрывным током) или продолжать течь, и в этом случае подразумевают режим работы с неразрывным током.

Если нагрузка требовательна к пульсациям напряжения, то предпочитают режим неразрывных токов, мирясь с обычно большими затратами провода обмотки дросселя. Если величина пульсации выходного напряжения несущественна, то целесообразна работа в режиме разрывных токов.

Принцип действия импульсных стабилизаторов напряжения

В общем случае импульсный стабилизатор состоит из импульсного преобразователя, содержащего регулирующий прибор; задающего генератора, управляющего преобразователем; сглаживающего фильтра, уменьшающего пульсации выходного напряжения, и устройства сравнения, вырабатывающего разностный сигнал между выходным и опорным напряжениями.

Соединение основных блоков отражено на структурной схеме импульсного стабилизатора напряжения, показанной на рис. 1.

Рис.1. Импульсный стабилизатор напряжения

Выходное напряжение стабилизатора подают на устройство сравнения с образцовым напряжением и на выходе устройства получают сигнал, пропорциональный разности этих напряжений. Разностный сигнал сразу же подают на задающий генератор или вначале увеличивают его усилителем постоянного тока.

При ШИ-регулировании в задающем генераторе аналоговый разностный сигнал преобразуют в импульсы с фиксированной частотой и изменяемой длительностью, а при ЧИ-регулировании длительность импульсов постоянна, а в зависимости от параметров сигнала изменяют частоту генерируемых импульсов.

Выработанные задающим генератором импульсы управления поступают на компоненты преобразователя, регулирующий транзистор которого работает в ключевом режиме. Варьируя частоту или ширину импульсов генератора, можно изменять напряжение на нагрузке. В зависимости от параметров импульсов управления, преобразователь корректирует величину выходного напряжения, стабилизируя его. Теоретически в стабилизаторах с ШИ- и ЧИ-регулированием пульсации напряжения на нагрузке могут полностью отсутствовать.

При релейной стабилизации сигнал, управляющий преобразователем напряжения, вырабатывается триггером. При подаче постоянного напряжения на вход стабилизатора ключевой транзистор преобразователя открыт, и возрастает выходное напряжение. Устройство сравнения вырабатывает разностный сигнал, который, достигая определенного верхнего порога, изменит состояние триггера, и он переключит регулирующий транзистор в состояние отсечки. Выходное напряжение стабилизатора начнет снижаться. При достижении нижнего порога устройство сравнения вырабатывает разностный сигнал, который вновь переключит триггер, и регулирующий транзистор войдет в состояние насыщения. Напряжение на нагрузке стабилизатора начнет возрастать. Таким образом, при релейной стабилизации выходное напряжение постоянно флюктуирует, и его среднее значение соответствует номинальному напряжению. Порог срабатывания триггера устанавливают корректировкой амплитуды напряжения на выходе устройства сравнения.

Релейные стабилизаторы обладают более высоким быстродействием по сравнению со стабилизаторами с ШИ- и ЧИ-регулированием, что является достоинством. Теоретически при релейной стабилизации всегда в выходном напряжении будут присутствовать пульсации, что относят к недостаткам.

Повышающий стабилизатор

Повышающие импульсные стабилизаторы используют совместно с нагрузками, напряжение питания которых больше, чем входное напряжение стабилизаторов. Гальванической развязки нагрузки и питающей сети нет. За рубежом повышающие стабилизаторы носят название "boost converter". Рассмотрим рис. 2, на котором изображены основные компоненты такого стабилизатора.

Рис.2. Повышающий стабилизатор

Приложим отпирающее транзистор VT1 напряжение управления между затвором и истоком. Транзистор входит в состояние насыщения, и ток течет по цепи от +Ubx, через накопительный дроссель L1, открытый транзистор VT1, -Ubx. При этом в магнитном поле дросселя L1 накапливается энергия. Ток через нагрузку может обеспечить только разряд конденсатора С1.

Снимем отпирающее напряжение управления с транзистора VT1. Транзистор перейдет в состояние отсечки, на выводах дросселя L1 возникнет напряжение ЭДС самоиндукции, причем оно будет включено последовательно с входным направлением и приложено через диод VD1 к нагрузке. Ток потечет по цепи +Ubx, дроссель L1, диод VD1, нагрузка, -Ubx. В это время магнитное поле дросселя L1 отдает энергию, а конденсатор С1 энергию запасает для поддержания напряжения на нагрузке после того, как транзистор VT1 войдет в насыщение. Дроссель L1 служит только для запасания энергии и не участвует в фильтрации напряжения.

Снова подадим отпирающее напряжение на транзистор VT1, который откроется, и рассмотренный процесс повторится сначала.

Понижающий стабилизатор

Понижающие импульсные стабилизаторы — это мощные и, в то же время, компактные устройства электропитания нечувствительной к наводкам нагрузки постоянным напряжением неизменной величины. Гальваническая развязка между входом и выходом в понижающих импульсных стабилизаторах отсутствует. За рубежом понижающие стабилизаторы называют "chopper". Выходное напряжение в таких стабилизаторах всегда ниже входного. Включение важнейших компонентов понижающего импульсного стабилизатора показано на рис. 3.

Рис.3. Понижающий стабилизатор

Приложим напряжение управления между затвором и истоком транзистора VT1. Транзистор войдет в состояние насыщения, и потечет ток по цепи от +Uвх, через сглаживающий дроссель L1, нагрузку, -Uвх. Ток в прямом направлении через диод VD1 не протекает.

Уберем напряжение управления, отпирающее ключевой транзистор, и он войдет в состояние отсечки. ЭДС самоиндукции сглаживающего дросселя L1 будет препятствовать изменению тока. Ток потечет по цепи от дросселя L1, через нагрузку, общий провод, диод VD1, и вернется в дроссель. Конденсатор С1 разряжается и при этом поддерживает выходное напряжение.

Подадим отпирающее напряжение между затвором и истоком ключевого транзистора VT1. Транзистор перейдет в насыщение, и процесс повторится сначала.

Инвертирующий стабилизатор

Инвертирующие импульсные стабилизаторы применяют для питания нагрузок фиксированным напряжением, полярность которого противоположна полярности входного напряжения. Величина выходного напряжения инвертирующего стабилизатора может быть как больше напряжения питающей сети, так и меньше в зависимости от того, как стабилизатор отрегулирован. Гальваническая развязка питающей сети и нагрузки отсутствует. В иностранной литературе инвертирующие импульсные стабилизаторы называют "buck-boost converter". Выходное напряжение в таких стабилизаторах всегда ниже входного.

Включение основных компонентов инвертирующего стабилизатора изображено на рис. 4.

Рис.4. Инвертирующий стабилизатор

Приложим напряжение управления, отпирающее транзистор VТ1, между его затвором и истоком. Транзистор открывается, и ток течет по цепи от +Uвх, открытый транзистор VТ1, дроссель L1, -Uвх. В это время магнитное поле дросселя L1 запасает энергию.

Уберем напряжение управления затвор-исток с ключевого транзистора VТ1, который от этого закроется. Ток потечет по цепи от дросселя L1, через нагрузку, диод и снова вернется в дроссель L1. Энергия, запасенная в конденсаторе С1 и в магнитном поле дросселя L1, в это время расходуется на питание нагрузки.

Опять подадим отпирающее транзистор VТ1 напряжение управления между затвором и истоком. Транзистор войдет в насыщение, и цикл повторится.

Возможно, Вам это будет интересно:

meandr.org

Устройство, принцип работы импульсного стабилизатора. Видео.

Из этой статьи вы узнаете о:

1. Принципе работы импульсных стабилизационных приборов
2. Приборе, который использует ШИМ
3. Приборе, который имеет триггер Шмитта
4. Схеме самого стабилизационного устройства
5. Преимуществах
6. А также недостатках
7. Сферах применения
8. Особенностях внешнего вида
9. Самых важных характеристиках импульсных стабилизаторов

Каждый из нас в своей жизни использует большое количество различных электроприборов. Очень большое их число нуждается в низковольтном питании. Другими словами они потребляют электроэнергию, которая не характеризуется напряжением в 220 вольт, а должна иметь от одного до 25-ти вольт.

Конечно, для подачи электроэнергии с таким количеством вольт используются специальные приборы. Однако, проблема возникает не в понижении напряжения, а в соблюдении ее стабильного уровня.

Для этого можно воспользоваться линейными стабилизационными устройствами. Однако такое решение будет очень громоздким удовольствием. Данную задачу идеально выполнит любой импульсный стабилизатор напряжения.

Разобранный импульсный стабилизатор

Если сравнивать импульсные и линейные стабилизационные приборы, то главное их отличие заключается в работе регулирующего элемента. В первом типе приборов этот элемент работает как ключ. Другими словами он находится или в замкнутом, или в разомкнутом состоянии.

Главными элементами импульсных стабилизационных устройств являются регулирующий и интегрирующий элементы. Первый обеспечивает подачу и прерывания подачи электрического тока. Задачей второго является накопление электроэнергии и постепенная ее отдача в нагрузку.

Принцип работы импульсных преобразователей

Принцип работы импульсного стабилизатора

Главный принцип работы заключается в том, что при замыкании регулирующего элемента электроэнергия накапливается в интегрирующем элементе. Это накопление наблюдается повышением напряжения. После того, когда регулирующий элемент отключается, т.е. размыкает линию подачи электричества, интегрирующий компонент отдает электричество, постепенно снижая величину напряжения. Благодаря такому способу работы импульсное стабилизационное устройство не тратит большого количества энергии и может иметь небольшие габариты.

Регулирующий элемент может представлять собой тиристор, биполярный транзитор или полевой транзистор. В качестве интегрирующих элементов могут использоваться дроссели, аккумуляторы или конденсаторы.

Заметим, что импульсные стабилизационные устройства могут работать двумя различными способами. Первый предполагает использование широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Второй - триггера Шмитта. Как ШИМ, так и триггер Шмитта используются для управления ключами стабилизационного устройства.

Стабилизатор с использованием ШИМ

Импульсный стабилизатор постоянного напряжения, который работает на основе ШИМ, кроме ключа и интегратора в своем составе имеет:

1. генератор;
2. операционный усилитель;
3. модулятор

Работа ключа напрямую зависит от уровня напряжения на входе и скважности импульсов. Влияние на последнюю характеристику осуществляют частота генератора и емкость интегратора. Когда ключ размыкается, начинается процесс отдачи электричества из интегратора в нагрузку.

Принципиальная схема стабилизатора ШИМ

При этом операционный усилитель сравнивает уровни выходного напряжения и напряжения сравнения, определяет разницу и передает необходимую величину усиления на модулятор. Этот модулятор осуществляет преобразование импульсов, которые выдает генератор, на прямоугольные импульсы.

Конечные импульсы характеризуются таким же отклонением скважности, которое пропорционально разности выходного напряжения и напряжения сравнения. Именно эти импульсы и определяют поведение ключа.

То есть при определенной скважности ключ может замыкаться, или размыкаться. Получается, что главную роль в этих стабилизаторах играют импульсы. Собственно от этого и пошло название этих устройств.

Преобразователь с триггером Шмитта

В тех импульсных стабилизационных приборах, которые используют триггер Шмитта, уже нет такого большого количества компонентов, как в предыдущем типе устройства. Здесь главным элементом является триггер Шмитта, в состав которого входит компаратор. Задачей компаратора является сравнение уровня напряжения на выходе и максимально допустимого ее уровня.

Стабилизатор с триггером Шмитта

Когда напряжение на выходе превысило свой максимальный уровень, триггер переключается в нулевую позицию и приводит к размыканию ключа. В это время дроссель или конденсатор разряжаются. Конечно, за характеристиками электрического тока постоянно следит вышеупомянутый компаратор.

И тогда, когда напряжение падает ниже требуемого уровня, фаза «0» меняется на фазу «1». Далее ключ замыкается, и электрический ток поступает в интегратор.

Преимуществом такого импульсного стабилизатора напряжения является то, что его схема и конструкция являются достаточно простыми. Однако он не может применяться во всех случаях.

Стоит отметить, что импульсные стабилизационные устройства могут работать только в отдельных направлениях. Здесь имеется в виду, что они могут быть как сугубо понижающими, так и сугубо повышающими. Также выделяют еще два типа таких приборов, а именно инвертирующий и устройство, которые могут произвольно изменять напряжение.

Схема снижающего импульсного стабилизационного прибора

В дальнейшем рассмотрим схему снижающего импульсного стабилизационного прибора. Он состоит из:

1. Регулирующего транзистора или любого другого типа ключа.
2. Катушки индуктивности.
3. Конденсатора.
4. Диода.
5. Нагрузки.
6. Устройства управления.

Узел, в котором будет накапливаться запас электроэнергии, состоит из самой катушки (дросселя) и конденсатора.

В то время, когда ключ (в нашем случае транзистор) подключен, ток движется к катушке и конденсатору. Диод находится в закрытом состоянии. То есть он не может пропускать ток.

За исходной энергией следит устройство управления, которое в нужный момент отключает ключ, то есть переводит его в состояние отсечки. Когда ключ находится в этом состоянии, происходит уменьшение тока, который проходит через дроссель.

Снижающий импульсный стабилизатор

При этом в дросселе меняется направление напряжения и результате ток получает напряжение, величина которого является разницей между электродвижущей силой самоиндукции катушки и количеством вольт на входе. В это время открывается диод и дроссель через него подает ток в нагрузку.

Когда запас электроэнергии исчерпывается, то происходит подключение ключа, закрытия диода и зарядка дросселя. То есть все повторяется.Повышающий импульсный стабилизатор напряжения работает подобным образом, как и понижающий. Аналогичным алгоритмом работы характеризуется и инвертирующий стабилизационный прибор. Конечно, его работа имеет свои отличия.

Главное отличие импульсного повышающего устройства заключается в том, то в нем входное напряжение и напряжение катушки имеют одно и тот же направление. В результате они суммируются. В импульсном стабилизаторе сначала размещается дроссель, затем транзистор и диод.

В инвертирующем стабилизационном устройстве направление ЭДС самоиндукции катушки является таковым, как и в понижающем. В то время, когда подключается ключ и закрывается диод, питание обеспечивает конденсатор. Любой из таких приборов можно собрать собственноручно.

Полезный совет: вместо диодов можно использовать и ключи (тиристорные или транзисторные). Однако они должны выполнять операции, которые являются противоположными основном ключу. Другими словами, когда основной ключ закрывается, то ключ вместо диода должен открываться. И наоборот.

Выходя из вышеопределенного строения стабилизаторов напряжения с импульсным регулированием, можно определить те особенности, которые относятся к преимуществам, а которые к недостаткам.

Преимущества

Преимуществами этих устройств являются:

1. Достаточно легкое достижение такой стабилизации, которая характеризуется очень высоким коэффициентом.
2. КПД высокого уровня. Благодаря тому, что транзистор работает в алгоритме ключа, происходит малое рассеивание мощности. Это рассеяние значительно меньше, чем в линейных стабилизационных устройствах.
3. Возможность выравнивания напряжения, которое на входе может колебаться в очень большом диапазоне. Если ток является постоянным, то этот диапазон может составлять от одного до 75-ти вольт. Если же ток является переменный, то этот диапазон может колебаться в пределах 90-260 вольт.
4. Отсутствие чувствительности к частоте напряжения на входе и к качеству электропитания.
5. Конечные параметры на выходе являются достаточно устойчивыми даже при условии, если происходят очень большие изменения в токе.
6. Пульсация напряжения, которое выходит из импульсного устройства, всегда находится в пределах миливольтового диапазона и не зависит от того, какую мощность имеют подключенные электроприборы или их элементы.
7. Стабилизатор включается всегда мягко. Это означает, что на выходе ток не характеризуется прыжками. Хотя надо отметить, при первом включении выброс тока является высоким. Однако для нивелирования этого явления применяются термисторы, которые имеют отрицательный ТКС.
8. Малые величины массы и размеров.

Недостатки

1. Если же говорить о недостатках этих стабилизационных приборов, то они кроются в сложности устройства. Из-за большого количества различных компонентов, которые могут выйти из строя довольно быстро, и специфического способа работы прибор не может похвастаться высоким уровнем надежности.
2. Он постоянно сталкивается с высоким напряжением. Во время работы часто происходят переключения и наблюдаются сложные температурные условия для кристалла диода. Это однозначно влияет на пригодность к выпрямлению тока.
3. Частое переключение коммутирующих ключей создает частотные помехи. Их число очень велико и это является негативным фактором.

Полезный совет: для устранения этого недостатка нужно воспользоваться специальными фильтрами.

1. Их устанавливают как на входе, так и на выходе.В том случае, когда нужно сделать ремонт, то он также сопровождается сложностями. Здесь стоит отметить, что неспециалист поломку устранить не сможет.
2. Ремонтные работы может осуществить тот, кто хорошо разбирается в таких преобразователях тока и имеет необходимое количество навыков. Иными словами, если такой прибор сгорел и его пользователь не имеет никаких знаний об особенностях прибора, то лучше отнести на ремонт в специализированные компании.
3. Также для неспециалистов сложно настраивать импульсные стабилизаторы напряжения, в которые может входить 12 вольт или иное количество вольт.
4. В том случае, если выйдет из строя тиристор или любой другой ключ, могут возникнуть очень сложные последствия на выходе.
5. К минусам относится и потребность в использовании приборов, которые будут компенсировать коэффициент мощности. Также некоторые специалисты отмечают, что такие стабилизационные устройства стоят дорого и не могут похвастаться большим количеством моделей.

Сферы применения

Но, несмотря на это, такие стабилизаторы могут применяться в очень многих сферах. Однако наиболее употребляются они в радионавигационном оборудовании и электронике.

Кроме этого, их часто применяют для телевизоров с жидкокристаллическим дисплеем и жидкокристаллических мониторов, источников питания цифровых систем, а также для промышленного оборудования, которое нуждается в токе с низким количеством вольт.

Полезный совет: часто импульсные стабилизационные устройства используют в сетях с переменным током. Сами устройства превращают такой ток в постоянный и в том случае, если нужно подключить пользователей, нуждающихся в переменном токе, то на входе нужно подключить фильтр сглаживания и выпрямитель.

Стоит отметить, что любой низковольтный прибор требует использования таких стабилизаторов. Также их можно использовать для непосредственной подзарядки различных аккумуляторов и питания мощных светодиодов.

Внешний вид

Как уже отмечалось выше, преобразователи тока импульсного типа характеризуются небольшими размерами. В зависимости от того, на какой диапазон входных вольт они рассчитаны, зависит их размер и внешний вид.

Если они предназначены для работы с очень малой величиной входного напряжения, то они могут представлять собой малую пластмассовую коробку, от которой отходит определенное количество проводов.

Стабилизаторы, рассчитанные на большое количество входных вольт, представляют собой микросхему, в которой находятся все провода и к которой подключаются все компоненты. О них вы уже узнали.

Внешний вид этих стабилизационных устройств также зависит и от функционального назначения. Если они обеспечивают выход регулируемого (переменного) напряжения, то резиторный делитель размещают вне интегральной схемы. В том случае, если из прибора будет выходить фиксированное количество вольт, то этот делитель уже находится в самой микросхеме.

Важные характеристики

При подборе импульсного стабилизатора напряжения, который может выдавать постоянные 5в или иное количество вольт, обращают внимание на ряд характеристик.

Первой и самой важной характеристикой являются величины минимального и максимального напряжения, которое будет входить в сам стабилизатор. О верхних и нижних границах этой характеристики уже отмечалось.

Вторым важным параметром является наиболее высокий уровень тока на выходе.

Третьей важной характеристикой является номинальный уровень выходного напряжения. Иными словами спектр величин, в рамках которого оно может находиться. Стоит отметить, что многие эксперты утверждают, что максимальное входное и выходное напряжения равны.

Однако в реальности это не так. Причиной этого является то, что входные вольты уменьшаются на ключевом транзисторе. В результате на выходе получается несколько меньшее количество вольт. Равенство может быть только тогда, когда ток нагрузки являются очень малым. То же самое касается и минимальных значений.

Важной характеристикой любого импульсного преобразователя является точность напряжения на выходе.

Полезный совет: на этот показатель следует обращать внимание тогда, когда стабилизационное устройство обеспечивает выход фиксированного количества вольт.

Причиной этого является то, что резистор находится в середине преобразователя и точные его работы определяются в производства. Когда число выходных вольт регулируется пользователем, то регулируется и точность.

Загрузка...

Facebook

Вконтакте

Одноклассники

Google+

Особенности электронного стабилизатора напряжения. Характерные черты. Видео Стабилизатор Штиль r600st - мощь в компактном корпусе Стабилизатор напряжения для вашего дома. Как выбрать Стабилизатор напряжения Энергия – общие сведения. Видео

electricadom.com

Как выбрать стабилизатор напряжения 220В: типы, особенности, инструкция покупателю

Стабилизаторы напряжения не утратили актуальность. Особенно это касается применения приборов на три фазы переменного тока. Если типичный водонагреватель призван работать в любых условиях, просто время готовности кипятка станет уходить в сторону, промышленное оборудование часто ломается от потери фазы. Двигатели выходят из строя, и редкий человек хочет покупать новый холодильник или кондиционер. Что касается однофазного оборудования, в паспорте большинства изделий оговорено, в каких условиях техника продолжает работать. Заранее возможно прикинуть, как выбрать стабилизатор напряжения 220В. Домашнее оборудование при снижении параметров сети ниже установленной планки просто останавливается.

Электромеханические стабилизаторы переменного тока

Стабилизаторы электромеханического типа

Холодильники Минск просто встанут, если напряжение упадёт ниже номинала. Это актуально в гараже, на даче, где за параметрами сети следят не слишком строго, где часто используются сварочные аппараты и прочие мощные потребители. Лишь в школьном курсе физики напряжение в параллельной цепи остаётся постоянным. В действительности мощность источника ограничена, и если сосед решил воспользоваться сваркой, на всех не хватит. Отсюда мерцания лампочек освещения. Скачет напряжение, а спираль единая. По указанной причине выделяется различная мощность, что заметно визуально. Спираль обладает большим индуктивным сопротивлением (чтобы не сгорела при включении), но на практике плотность потока мощности света прямо следует за величиной напряжения в сети.

Если стабилизатор трёхфазного напряжения считается производственной необходимостью, предохраняющей от поломки оборудования, в быту приходится использовать подобные устройства в местах, где сеть не отвечает нормам. Типичный стабилизатор переменного тока проиллюстрируем на примере электромеханических разновидностей указанных устройств:

1. На входе стоит непременный фильтр. Чаще дроссельный, заземлением не каждый владелец богат.
2. Сердцем электромеханического стабилизатора напряжения 220В считается трансформатор. Отличие Ресанта на три фазы — сердец внутри уже три. Каждое отвечает за собственную фазу. Ключевой особенностью трансформаторов называют факт: выходная обмотка по кольцу зачищена до блеска, там скользит токосъёмник в виде графитовой щётки. Гораздо чаще щёток две. Соединены параллельно и нужны для повышения надёжности и снижения тепловой нагрузки на каждую в отдельности.
3. От местоположения щётки зависит длина выходной катушки, количество витков и снимаемое напряжение. Поверх скользящая часть снабжена солидных размеров радиатором из силумина или материала схожей природы, чтобы рассеивать тепло. Щётки бегают по кругу, точнее, по сектору, в зависимости от угла поворота вала. Приводится в движение при помощи электродвигателя.
4. Выходная часть снабжена фильтром выходного напряжения.

Схема стабилизации переменного тока

Чтобы найти угол поворота блока щёток, известна схема измерения, занимается оценкой параметров входного напряжения. В зависимости от поведения сети мотор перемещает щётки в выбранную сторону. В результате напряжения на выходе остаётся приблизительно постоянным.

Радуют технические характеристики стабилизаторов электромеханического типа. В смысле стабильности это лидеры на рынке. За счёт большого числа витков по сектору движения щёток удаётся добиться отличных показателей. Минус такого стабилизатора в относительно большой массе, габариты тоже хромают. Что касается эксплуатации, уголь оседает на проводящей части, ухудшается проводимость (в полезном смысле). Вдобавок щётки искрят. Это неизбежный дефект, устраняемый разнообразными методами.

Конструкция электромеханического стабилизатора напряжения 220В проста. Необходимость чистки определяют по частым срабатываниям схем защиты. Обычно от перегрева трансформатор предохраняется биметаллическими датчиками. Следовательно, при излишнем выделении тепла рабочий цикл прибора начнёт характеризоваться возрастающими паузами для остывания. Это свидетельствует, что пора выполнить обслуживание. Помните, соседние витки трансформатора изолированы друг от друга. Если угольной пыли станет переизбыток, образуется замыкание, что негативно скажется на выделении тепла, снизит точность прибора, составляющую 2% от номинала.

Дискретные стабилизаторы напряжения 220В

Стабилизатор дискретный

Прежде присутствовала классификация, где стабилизаторы делились по группам на:

• Параметрические, где не производилась оценка выходного напряжения. Точность оставляла желать лучшего.
• Компенсационные имели схему оценки результата работы, напряжение на выходе показывало большую стабильность.
• Комбинированные сочетали преимущества регулируемости с относительной простотой.

Сегодня большинство дискретных стабилизаторов обладает точностью поддержания напряжения 8%. Это ниже электромеханических, зато время отклика чуть меньше и составляет 7 мс. У подобных приборов отмечается весомое преимущество – бесшумность. Щётка не способна двигаться без звука, это большой минус, если требуется подобрать стабилизатор напряжения для компьютера.

Суть подобных устройств в реализации управления режимом ключевого элемента. К примеру, силовой транзистор или тиристор. Термин «дискретные» происходит от наличия внутри цифровых микросхем. Это сегодня простой и надёжный способ реализации схем управления, измерения и контроля. Известно, что цифровая техника строится на дискретных сигналах, где истинная величина заменяется ноликами и единичками с малой погрешностью. Значения следуют с малым шагом — интервалом дискретизации.

Сегодня экономически нецелесообразно строить подобные стабилизаторы на прочих электронных элементах. Возможно сделать и импульсные стабилизаторы напряжения. Пользуясь тем, что при увеличении частоты снижается масса трансформатора. Упомянутые стабилизаторы напряжения выставлены в продаже.

Какой стабилизатор напряжения 220В выбрать

Автоматический стабилизатор тока

Рассказали из теории, теперь ответим, как выбрать стабилизатор напряжения. Решите вопрос с количеством фаз. Промышленное оборудование в корне отличается от домашнего. И хотя смотрится грубо, эффективность трёхфазных двигателей намного выше. Теоретически возможно заменить трёхфазный стабилизатор напряжения тремя однофазными, на практике легче сразу купить требуемое.

Трёхфазный стабилизатор напряжения стандартно показывает защиту от потери любой фазы. Это часто уберегает оборудование потребителя от поломки. Разумеется, допустимо найти три однофазных стабилизатора с аналогичными функциями, но выключится лишь единственный. Это приведёт к выходу из строя двигателя, к примеру, кондиционера. Поэтому важно вначале определиться с количеством фаз.

Вторым важным показателем станет динамический диапазон входных напряжений. Обычно считается, что установка стабилизатора производится для борьбы с провалами вольтажа. В этом плане диапазон рабочих значений смещён с дисбалансом вниз. Большинство из стабилизаторов не дотягивают до российских реалий. К примеру, нижний лимит напряжения составляет 160В, а в сети присутствует 90. Пробовать включить неподходящее оборудование бессмысленно. При выходе значений из предела допустимых для данного стабилизатора напряжения мощность быстро падает до нуля. Следовательно, запитать напряжением приборы не удастся. Не стоит думать, что достаточно подключить стабилизатор напряжения на даче, и сложности автоматически устраняются. Требуется подумать над повышением вольтажа.

Ключевой станет рабочая мощность. Здесь все сложнее, чем кажется на первый взгляд. Большая часть техники в быту и промышленности оснащается асинхронными двигателями, проявляющими большую реактивную мощность. Такие на старте потребляют ощутимо больший ток, нежели в рабочем режиме. Если не оговорено в технических характеристиках стабилизатора напряжения 220В, нужно взять запас в 3-4 раза.

Это большие деньги, лишние трудности, мало радующие потребителя. Если брать генераторы тока, в них предусмотрено кратковременное повышение нагрузки до бесконечности, что касается стабилизаторов напряжения 220В, здесь почему-то важный момент попросту опускается даже небезызвестными фирмами, к примеру, Ресанта.

Не последнюю роль играют шумовые характеристики. Вспомните про двигатель внутри электромеханического стабилизатора напряжения 220В, посмотрите на щётки. Детали не бесшумны. Полагаем, что подобный стабилизатор напряжения для частного дома вполне годится, если вынести в отдельное помещение, но в квартире действие невозможно. Стоит обратить внимание читателей, что коэффициент шума стабилизаторов напряжения 220В не афишируется. Примите для справки: в ночное время шум оборудования не превышает в жилых помещениях 30 дБ. Это маленькая цифра.

Стабильность выходного напряжения традиционно выше у электромеханических стабилизаторов напряжения 220В, что примиряет с недостатками. Сравнительно большой трансформатор легче рассеивает тепло, нежели небольшой ключевой элемент в виде тиристора с радиатором. Если говорить подробнее про выбор стабилизатора напряжения, легко посчитать, что нестабильность составит для дискретных моделей 17,6В. Диапазон выходных значений колеблется в пределах 200 — 240В. Большая часть бытовой техники вполне допускает подобные отклонения, часто содержит собственные средства борьбы с подобными негативными моментами (для примера посмотрите техническое описание холодильников Атлант).

Обращайте внимание на вес и габариты. Сложно подключить стабилизатор напряжения, если прибор не помещается в установленное пространство. Особенно это актуально для внутренних помещений. Впрочем, различия по массе между различными типами при прочей одинаковой мощности невелики. Составляют в среднем 40%, что при массе в 4 кг выливается в 1,5 кг разницы в весе.

В случае промышленных моделей для подключения присутствует нумерация. Нужно просто объединить одноименные контакты. Схема подключения указана на корпусе приборов. Допустимо питать ряд двигателей от общего стабилизатора напряжения 220В, но желательно, чтобы моторы не запускались одновременно. Чтобы не складывались пусковые токи.

vashtehnik.ru

Стабилизатор напряжения для дома | Заметки электрика

Здравствуйте, уважаемые читатели сайта http://zametkielectrika.ru.

Тема сегодняшней статьи относится к таким неотъемлемым в настоящее время устройствам, как стабилизаторы напряжения для дома. Сейчас я Вам поясню почему неотъемлемые. Энергоснабжающая организация не уделяет должного внимания на качество поставляемой электроэнергии потребителям. Причиной этому может являться отсутствие законов и наложение санкций при несоответствующем качестве. К тому же не стоит забывать, что энергоснабжающая организация является монополистом по поставке электрической энергии.

Поставляемая электроэнергия является товаром. И если этот «товар» будет не надлежащего качества, то это может привести к выходу из строя электрооборудования. Поэтому каждый потребитель должен позаботиться о себе сам, применив стабилизаторы напряжения для дома, которые предназначены для поддержания стабильного напряжения питания нагрузок бытового и промышленного назначения.

 

Что же такое «качество» электрической энергии?

Для этого обратимся к следующим нормативным документам, где регламентируются параметры электрической сети от источника питания до потребителя.

1. Гражданский кодекс Российской Федерации

2. ГОСТы

В этих ГОСТах представлена расшифровка параметров и цифровые показатели качества электрической энергии, методы их измерения, причины и вероятности появления того или иного отклонения качества.

3. ПУЭ

Кстати, скачать ПУЭ 7 издание Вы можете с моего сайта. 

Теперь давайте рассмотрим основные показатели качества электрической энергии, согласно ГОСТ 13109-97.

 

Основные показатели электрической энергии

1. Отклонение напряжения

Существуют следующие нормы отклонений:

• нормально-допустимые (±5%)
• предельно-допустимые (±10%)

Согласно ГОСТа 21128-83, номинальное действующее напряжение однофазной бытовой сети должно составлять 220 (В). Отсюда следует, что предел напряжений от 209 — 231 (В) является нормально-допустимым отклонением, а предел напряжений от 198 — 242 (В) — предельно-допустимым отклонением.

2. Провал напряжения

Провал напряжения — это падение напряжения ниже, чем 198 (В) длительностью более 30 секунд. Глубина провала напряжения может достигать до 100%.

3. Перенапряжение

Перенапряжение — это превышение амплитудного значения напряжения больше 339 (В).

Напоминаю, что амплитудное значение 310 (В) соответствует действующему значению 220 (В).

Более подробно о причинах возникновения перенапряжений читайте в моей статье: виды перенапряжений и их опасность.

 

Стабилизатор напряжения для дома

Так что же такое стабилизатор напряжения для дома?

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

Рассмотрим проблемы, которые могут возникнуть с питающим напряжением в своих домах, коттеджах и садах. 

Наружная электропроводка для большинства дачных поселков была построена и рассчитана еще в прошлом веке, когда нормы потребления на каждый дом принимались около 2 (кВт). В настоящее время только один электрический чайник потребляет около 1 (кВт), стиральная машинка около 2 (кВт), не говоря уже об электрических плитах, мощность которых достигает 10 (кВт) и больше.

По причине долгого срока эксплуатации состояние питающих линий с каждым годом ухудшается. Обслуживающие электрики приезжают на линию только по аварийным заявкам и вызовам. Периодические проверки и обслуживание линий ведется по минимуму.

От воздействий атмосферных осадков происходит окисление проводов, что уменьшает их сечение, в местах соединений проводов ухудшается электрический контакт, что приводит к  дополнительным потерям. Также увеличивается число потребителей на одну и ту же линию. Хотя в последнее время в технических условиях на подключение дома энергоснабжающая организация обязывает установку ограничителей мощности.

Что в итоге мы имеем?

Когда линия не нагружена, то величина питающего напряжения не выходит за рамки норм. Как только нагрузка на линии начинает постепенно расти (люди приходят с работы), питающее напряжение начинает уменьшаться. По личному примеру скажу, что в одной из деревень величина напряжения в вечернее время достигала 150 (В). При таком напряжении холодильники выходят из строя, лампочки светят тускло, электрические печи не греют до номинальной температуры и т.д.

Как выходит из данной ситуации энергоснабжающая организация?

Очень просто.

Они выставляют на питающем трансформаторе с помощью привода ПБВ или РПН изначально повышенный уровень напряжения, чтобы в часы максимальной нагрузки напряжение было в норме, ну или почти в норме. Но ведь изначально выставленный повышенный уровень напряжения на питающем трансформаторе приводит к скорому перегоранию лампочек, а также к выходу из строя бытовой аппаратуры и техники.

Что же получается? Палка о «двух концах»?

Кто в данном тексте увидел свою проблему, то рекомендую Вам позаботиться о себе самостоятельно, вооружившись стабилизатором напряжения для дома. Ниже я познакомлю Вас с типами стабилизаторов.

 

Типы стабилизаторов напряжения для дома

Рассмотрим классификацию стабилизаторов напряжения для дома.

1. Феррорезонансные или магниторезонансные стабилизаторы напряжения

Это самые «древние» стабилизаторы напряжения для дома, которые применялись для питания первых цветных телевизоров. Помните, такую «коробку»?

Стабилизатор напряжения для дома «Украина-2″ мощностью всего то 315 (Вт).

А это еще один феррорезонансный стабилизатор напряжения.

Принцип их работы основывается на явлении магнитного насыщения ферромагнитных сердечников трансформаторов или дросселей.

У этих стабилизаторов напряжения недостатков пожалуй гораздо больше, чем достоинств. Во-первых, они выпускались небольшой мощности (до 600 Вт). Во-вторых, они очень сильно искажают синусоидальную форму выходного напряжения. В-третьих, они очень сильно гудят, а также у них узкий диапазон стабилизации и они частенько выходят из строя при повышенном напряжении в сети.

Пользуясь случаем, рекомендую Вам прочитать статью «Как пользоваться мультиметром (часть 1)», в которой Вы найдете подробную инструкцию по измерению напряжения бытовой однофазной сети.

2. Дискретные (ступенчатые) стабилизаторы напряжения

Следующий тип стабилизаторов напряжения для дома, который мы рассмотрим, называются дискретными или ступенчатыми.

Принцип их работы основывается на ступенчатой коррекции напряжения, осуществляемой переключением отводов обмотки автотрансформатора с помощью ключей.

Ключи бывают либо релейными, либо полупроводниковыми (симисторы).

Ниже на рисунке приведена упрощенная схема дискретного стабилизатора для дома с прямым включением 5 ключей. Обычно такая схема применяется у самых дешевых моделей. Каждый ключ (реле или симистор) настроен на определенный порог срабатывания по уровню входного напряжения сети. При достижении этого значения ключ замыкает часть обмотки автотрансформатора.

Про достоинства таких типов стабилизаторов напряжения для дома могу сказать то, что они обладают высокой скоростью реакции на изменение входного напряжения, что необходимо для двигательных нагрузок, таких как холодильник, стиральная машина, глубинный насос и др.

Время реакции на изменение входного напряжения зависит от количества обмоток и скорости работы ключей.

Также у них небольшой вес и габариты, отсутствуют движущиеся части, в отличие от электромеханических стабилизаторов, а также широкий диапазон входных напряжений.

Из недостатков можно отметить то, что напряжение на выходе меняется ступенчато и во время процесса регулирования происходит прерывание выходного напряжения.

3. Электромеханические стабилизаторы напряжения

Сейчас мы рассмотрим электромеханические стабилизаторы напряжения для дома. Их принцип работы основан на регулировании напряжения за счет перемещения щетки по обмотке автотрансформатора.

Непрерывность фазы выходного напряжения обеспечивается конструкцией токосъемника, т.е. щеткой. Ширина щетки приблизительно равна 2,2 диаметра провода обмотки автотрансформатора, чтобы при переходе с одного витка на другой электрический контакт не терялся.

Достоинства электромеханического стабилизатора напряжения:

• плавное регулирование
• отсутствие помех при работе
• отсутствие искаженной формы напряжения
• отсутствие электронных ключей, коммутирующих рабочий ток
• высокая точность удержания выходного напряжения — 220 ± 3% (в отличие от дискретных — 220 ± 7%)

Недостатки электромеханического стабилизатора напряжения:

• необходимо следить за износом щетки
• искрение во время перемещения щетки по обмотке автотрансформатора
• во время работы двигателя сервопривода слышно гудение

 

Выводы

Про необходимость установки стабилизаторов напряжения для дома я Вам пояснил. Далее решать только Вам. С типами стабилизаторов я Вас познакомил. Рекомендую Вам приобретать только дискретные или электромеханические стабилизаторы (сам лично склоняюсь к последним), про феррорезонансный вообще забудьте.

P.S. В следующей статье мы научимся выбирать стабилизатор напряжения по мощности. Покажу Вам пример расчета мощности стабилизатора для своей квартиры. А также поговорим о месте их установки и креплении. Чтобы не пропустить выход новых статей — пройдите процедуру подписки. Форма находится в конце каждой статьи и в правой колонке сайта. 

Если статья была Вам полезна, то поделитесь ей со своими друзьями:

zametkielectrika.ru

Повышающий стабилизатор напряжения для сварки

Высокая точность - рекламный трюк или необходимость?

Данная статья призвана вывести покупателя из заблуждения относительно целесообразности покупки стабилизаторов напряжения с высокой точностью.

Поговорим о плюсах и минусах высокоточных стабилизаторов напряжения.

Прежде всего, высокоточные стабилизаторы делятся на две группы.

Первая группа — Латрные

Вторая группа — Тиристорные (симисторные)

В каждой их этих групп производители предлагают высокоточные приборы для стабилизации сети. Точность у них колеблется от ± 7%, ± 5%,± 3%,± 1%,± 0,5% даже где-то видел 0,1%!

Это вызывает улыбку.

Смешит то, как производители изобретают все новые и новые способы вытянуть из ВАС больше денег. Придумывают объяснения, почему свой стабилизатор они продают дороже, чем конкурент. Таких уловок очень много.

Вам решать попадаться на уловки и платить большие деньги или нет. Стоит ли платить за то, что в принципе смысла и значения, особого, не имеет. Все это делается с расчетом на неосведомленность людей.

Если Вы еще не в курсе, для бытовой аппаратуры, что ± 3% ,что ± 10% особой роли не играет.

Уже много раз говорилось, что вся бытовая техника «заточена» именно под ГОСТ 220± 10% и прекрасно работает в этом диапазоне. На самом деле ВСЕ производители бытовой техники закладывают рабочий диапазон с еще большим запасом, чем ± 10%.

Аппаратуре все равно будет там ± 1%, ± 3%, ±7% или ± 10%. Это выгодно только производителям и рекламщикам, отрабатывающим свой хлеб. Обычное психологическое давления на потребителя. Рекламная «машинка» во всей красе. Производитель всегда может сказать: " ...а у наших стабилизаторов точность регулировки ± 3% (или еще точнее) и поэтому цена ВЫШЕ...". Гнаться за заветной цифрой, ровно 220 вольт, смысла не имеет.

Высокая точность регулирования, для любой бытовой техники, включая аудио-видео технику, НЕ НУЖНА, в этом нет необходимости.

В редких случаях, например, лабораторные тесты в лабораторных условиях, для лабораторных исследований, требуют высокую точность для измерительной техники. Извиняюсь, за тавтологию. Почти Чёрная, Чёрная кошка в Чёрной, Чёрной комнате…

Еще это может понадобиться, если Вы используете прибор, у которого в паспорте написано, что нужен жесткий диапазон стабилизации, например, ± 3%, что бывает крайне редко, а практически не бывает.

некоторое медицинское оборудование или высокоточная измерительная техника требуют точности выше Гостовской. Во всех остальных случаях, покупка высокоточного стабилизатора — это просто напрасная трата Ваших денег.

И самое главное, в заключение, хочу сказать.

Все, что здесь говорилось про высокоточные стабилизаторы — это говорилось не про модели стабилизаторов китайского или отечественного производства, недорого сегмента.

Если Вам требуется высокоточный стабилизатор напряжения для измерительных целей, то такими высокоточными характеристиками обладают лишь немногие лабораторные стабилизаторы, сочетающие в себе и высокую точность, и исключающие обычные недостатки стабилизаторов невысокой стоимости, но с заявленными высокоточными характеристиками.

Только профессиональная техника подойдет для этих целей, такую делают только в Европе. В России и странах СНГ таких НЕ ДЕЛАЮТ. Даже, если производители кричат, что они лабораторные и высокоточные...это не так. Особенно на Украине любят использовать эти термины, про лабораторность и точность...У настоящих лабораторных стабилизаторов, помимо присутствия высокой точности регулировки отсутствуют недостатки, присущие латрным и тиристорным стабилизаторам недорого сегмента, сделанные в России, китае и Украине.

Что хочу сказать, уважаемые покупатели —

Из представленных на Российском рынке и рынках СНГ стабилизаторов напряжения, с заявленными высокоточными характеристиками на основе латеров (серводвигателей), а так же с ключами на тиристорах и симисторах ни одна модель не обладает качествами высокоточных лабораторных стабилизаторов и все имеют ряд очень существенных недостатков.

Более подробно о том, какие именно недостатки у стабилизаторов на основе латеров (серводвигателей) и тиристоров-симисторов можно почитать на странице сайта Обзор стабилизаторов напряжения по типу

Качество их работы оставляет желать лучшего и справляются они со своими обязанностями довольно посредственно.

Фактически, покупателя просто вводят в заблуждение относительно высокоточных характеристик при невысокой стоимости изделия.

www.norma-stab.ru

Импульсные стабилизаторы напряжения | Основы электроакустики

Импульсные ИСН обладают по сравнению с линейными рядом преимуществ. КПД их несравненно выше, так как благодаря использованию ключевого режима работы регулирующего транзистора средняя рассеиваемая на нем мощность оказывается значительно ниже, чем в линейном стабилизаторе. Малые тепловые потери позволяют во многих случаях отказаться от применения теплоотводов или существенно уменьшить их габариты. Кроме того, наряду с обычным режимом понижения входного напряжения, импульсные ИСН могут работать в режиме его повышения и инвертирования.

Рассмотрим принцип действия понижающего, повышающего и инвертирующего стабилизаторов напряжения, упрощенные структурные схемы силовой части которых изображены соответственно на рис. 17.10 а, б, в.

Регулирующий транзистор VT переключается с определенной частотой устройством управления (УУ) из состояния насыщения в состояние отсечки. В узле накопления энергии, содержащим катушку индуктивности L и конденсатор С, импульсы преобразуются в постоянное напряжение, величина которого зависит от скважности и частоты управляющих импульсов, которые, в свою очередь, определяются разностью между опорным и фактическим выходным напряжением. Управляющие импульсы переменной скважности формируются в УУ специальной схемой широтно-импульсной модуляции (ШИМ).

Для понижающего стабилизатора, когда VT находится в состоянии насыщения, диод VD закрыт, через катушку L течет линейно возрастающий ток, и в это время происходит накопление энергии и заряд конденсатора С. Когда VT переходит в состояние отсечки, ток через катушку начинает уменьшаться, полярность напряжения на ней изменяется за счет самоиндукции, открывается диод, и катушка становится источником питания нагрузки. Затем процесс повторяется. Работа стабилизатора поясняется временными диаграммами, изображенными на рис.17.11. Постоянная составляющая напряжения на выходе зависит от соотношения времени запертого и открытого состояний транзистора VT, т.е. от скважности импульсов на выходе УУ.

Стабилизация выходного напряжения осуществляется следующим образом. Возьмем для примера, что входное напряжение увеличилось. В первый момент выходное напряжение также будет увеличиваться. В этом случае УУ уменьшает длительность импульса, при котором транзистор VT открыт. В этом случае постоянная составляющая выходного напряжения уменьшается, т.е. происходит его стабилизация.

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.17.10. Структурная схема понижающего (а), повышающего (б) и инвертирующего (в) импульсных стабилизаторов напряжения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.17.11. Временные диаграммы работы понижающего импульсного стабилизатора напряжения  

Аналогично работают повышающий и инвертирующий стабилизаторы с той разницей, что благодаря другому порядку включения катушки, диода и транзистора в повышающем стабилизаторе выходное напряжение остается суммой входного напряжения и напряжения на катушке, а в инвертирующем – напряжение на катушке, приложенное к выходу стабилизатора через диод, получается отрицательным.

Существуют также импульсные стабилизаторы напряжения, в которых в качестве узла накопления энергии используется импульсный трансформатор. Достоинство таких стабилизаторов, а точнее преобразователей напряжения (они могут быть как повышающими, так понижающими и инвертирующими) – гальваническая развязка между источником входного напряжения и нагрузкой, и возможность получения нескольких выходных напряжений. Принцип работы такого преобразователя, получившего название обратноходового, рассмотрим по упрощенной структурной схеме, изображенной на рис.17.12.

 

 

 

Рис. 17.12. Структурная схема обратноходового импульсного

стабилизатора напряжения

          

Обмотки трансформатора фазированы таким образом, что когда транзистор VT находится в состоянии насыщения и через первичную коллекторную обмотку течет линейно нарастающий ток, полярность напряжения на диоде обратная, и ток через вторичную обмотку не идет. Происходит накопление энергии в трансформаторе. Когда VT переходит в состояние отсечки, полярность напряжения на вторичной обмотке изменяется, открывается диод, и через нагрузку начинает течь ток, который поддерживается зарядом конденсатора С. Нетрудно заметить, что работа обратноходового преобразователя аналогична работе инвертирующего стабилизатора (рис.17.10, в). Импульсный трансформатор может иметь несколько вторичных обмоток с соответствующим образом включенными диодами, и таким образом становится возможным получение двух и более (в том числе разнополярных) выходных напряжений.

Определенным недостатком импульсных стабилизаторов по сравнению с линейными является наличие у них переменной составляющей тока нагрузки, поэтому импульсные ИСН не применяют в аналоговых устройствах со слабыми сигналами, или же используют совместно с линейными стабилизаторами.

Практически все современные импульсные стабилизаторы содержат регулирующий транзистор VT (биполярный или МОП) и устройство управления, а диод, катушка и конденсаторы являются внешними элементами. Типовая структурная схема устройства управления с ШИМ изображена на рис.17.13 и содержит такой же, как и в линейном стабилизаторе ИОН и усилитель ошибки DA1, выход которого подключен к одному из входов компаратора напряжения DA2. 

 

Рис.17.13. Структурная схема устройства управления ИСН

 

На другой вход компаратора подается пилообразное напряжение от специального генератора ГЛИН. В результате на выходе компаратора получаются импульсы переменной скважности, определяемой разностью между опорным напряжением и частью выходного напряжения, подаваемого на усилитель DA1с резистивного делителя R1, R2. Эти импульсы усиливаются буферным усилителем и подаются на базу регулирующего транзистора. Для стабилизаторов с фиксированным выходным напряжением резистивный делитель устанавливается внутри микросхемы, для стабилизаторов с регулируемым выходным напряжением применяют внешний делитель, сопротивления резистора которого определяют величину выходного напряжения. Диод VD должен иметь малое прямое падение напряжения и минимальное время переключения, поэтому обычно используются диоды Шоттки.

В качестве примера реализации на рис.17.14 приведена принципиальная схема импульсного стабилизатора напряжения на ИМС LM2594-5.0. Стабилизатор имеет всего четыре внешних элемента и полностью соответствует типовой схеме понижающего стабилизатора вместе с устройством управления.

 

 

 

Рис.17.14. Принципиальная схема понижающего стабилизатора напряжения

 

 

 

audioakustika.ru

---

• 
  Стабилизатор напряжения сервоприводный
• 
  Бензогенератор своими руками
• 
  Как работает заклепочник
• 
  Жидкий цинк
• 
  Стыковая контактная сварка
• 
  Заклепочник для резьбовых заклепок своими руками
• 
  Получение ацетилена из метана
• 
  Стабилизатор понижающий напряжения
• 
  Mma расшифровка
• 
  Расшифровка mma
• 
  Стабилизатор напряжения для котла отопления