ГлавнаяРазноеСтабилизатор напряжения повышающий

Повышающий стабилизатор переменного напряжения. Стабилизатор напряжения повышающий


Повышающий стабилизатор напряжения (Troyka-модуль) [Амперка / Вики]

Повышающий стабилизатор напряжения — это преобразователь питания, выдающий выходное напряжение, которое больше входного. Как и у обычных стабилизаторов, у повышающего выходное напряжение не зависит от входного.

Пример использования

Питание Arduino от 2 батареек

Для того, чтобы запитать Arduino от 2 батареек АА или ААА, необходимо:

  1. Подключить отсек с батарейками к Vin стабилизатора

  2. Подключить к Vout вольтметр

  3. Поворотом триммера выставить 5 вольт на Vout, ориентируясь на показания вольтметра

  4. Отключить вольтметр и соединить Vout стабилизатора с пинами 5V и GND на Arduino

После этого вне зависимости от уровня заряда батарей, плата будет получать ровные, стабильные 5 вольт.

Эффективность

Стабилизатор не является источником энергии, поэтому мощность на его выходе всегда не больше мощности на входе. В действительности формула такая: .

где K — коэффициент полезного действия, — мощность. Для нашего модуля K = 0,8…0,9. Ток, который может быть получен на выходе, будет не более .

Уменьшение потребляемого тока

На плате предусмотрен светодиод, показывающий наличие напряжения на выходе. Это напряжение может достигать 28 В. Чтобы светодиод не сгорел от такого напряжения, собрана схема, поддерживающая ток на светодиоде постоянным вне зависимости от напряжения.

Эта схема потребляет ток равный . Например при выходе 5 В, она потребляет 5 мА. С таким током трудно делать долгоживущие автономные устройства. Но можно выломать или отпаять светодиод и транзистор обозначенные на чертеже, и холостой ток снизится до 0,5 мА.

Принципиальная и монтажная схемы

Характеристики

  • Входное напряжение: 2,7–14 В

  • Выходное напряжение: 5–28 В

  • Максимальный выходной ток: не более 800 мА

  • КПД: 80–90% в зависимости от разницы напряжений на входе и выходе, и тока

Ресурсы

wiki.amperka.ru

Повышающий стабилизатор переменного напряжения - RadioRadar

Электропитание

Главная  Радиолюбителю  Электропитание

Напряжение бытовой электросети (особенно в сельской местности) нередко бывает пониженным, никогда не достигая номинальных 220 В. В подобной ситуации и холодильник плохо запускается, и освещение тусклое, и вода в электрочайнике долго не закипает. Мощность старенького стабилизатора напряжения, предназначенного для питания телевизора, обычно недостаточна для всех других бытовых приборов, да и напряжение в сети зачастую падает ниже допустимого для такого стабилизатора.

Известен простой способ повысить напряжение в сети, используя трансформатор мощностью значительно меньше мощности нагрузки. Первичную обмотку трансформатора включают непосредственно в сеть, а нагрузку - соединив последовательно со вторичной (понижающей) обмоткой трансформатора. При соответствующей фазировке напряжение на нагрузке будет равно сумме сетевого и снимаемого с трансформатора.

Схема стабилизатора сетевого напряжения, действующего по этому принципу, изображена на рис. 1. Когда включенный в диагональ диодного моста VD2 полевой транзистор VT2 закрыт, обмотка I (первичная) трансформатора Т1 отключена от сети. Напряжение на нагрузке практически равно сетевому за вычетом небольшого падения напряжения на обмотке II (вторичной) трансформатора Т1. Если же открыть полевой транзистор, цепь питания первичной обмотки трансформатора будет замкнута, а к нагрузке приложена сумма напряжения его вторичной обмотки и сетевого.

Схема стабилизатора напряжения

Рис. 1 Схема стабилизатора напряжения

Напряжение на нагрузке, пониженное трансформатором Т2 и выпрямленное диодным мостом VD1, поступает на базу транзистора VT1. Движок подстро-ечного резистора R1 должен быть установлен в положение, при котором транзистор VT1 открыт, a VT2 закрыт, если напряжение на нагрузке больше номинального (220 В). При напряжении меньше номинального транзистор VT1 будет закрыт, a VT2 - открыт. Организованная таким образом отрицательная I обратная связь поддерживает напряжение на нагрузке приблизительно равным номинальному

Выпрямленное мостом VD1 напряжение использовано и для питания коллекторной цепи транзистора VT1 (через интегральный стабилизатор DA1). Цепь C5R6 подавляет нежелательные выбросы напряжения сток-исток транзистора VT2. Конденсатор С1 снижает помехи, проникающие в сеть при работе стабилизатора. Резисторы R3 и R5 подбирают, добиваясь наилучшей и устойчивой стабилизации напряжения. Выключателем SA1 включают и выключают стабилизатор вместе с нагрузкой. Замкнув выключатель SA2, отключают автоматику, поддерживающую напряжение на нагрузке неизменным. Оно в этом случае становится максимально возможным при данном напряжении в сети.

Большинство деталей стабилизатора смонтированы на печатной плате, изображенной на рис. 2. Остальные соединяются с ней в точках А-Г.

Подбирая замену диодному мосту КЦ405А (VD2), следует иметь в виду, что он должен быть рассчитан на напряжение не менее 600 В и ток, равный максимальному току нагрузки, деленному на коэффициент трансформации трансформатора Т1. Требования к мосту VD1 скромнее: напряжение и ток - не менее соответственно 50 В и 50 мА

Монтаж печатной платы

Рис. 2 Монтаж печатной платы

Транзистор КТ972А можно заменить на КТ815Б, a IRF840 - на IRF740. Полевой транзистор снабжен теплоотводом размерами 50x40 мм.

"Вольтодобавочный" трансформатор Т1 изготовлен из трансформатора СТ-320, применявшегося в блоках питания БП-1 телевизоров УЛПЦТ-59. Трансформатор разбирают, и аккуратно сматывают вторичные обмотки, оставив первичные в сохранности. Новые вторичные обмотки (одинаковые на обеих катушках) наматывают эмалированным медным проводом (ПЭЛ или ПЭВ) в соответствии с данными, приведенными в таблице. Чем сильнее падает напряжение в сети, тем больше потребуется витков и тем меньше допустимая мощность нагрузки.

После перемотки и сборки трансформатора выводы 2 и 2' половин первичной обмотки, находящихся на разных стержнях магнитолровода, соединены перемычкой. Половины вторичной обмотки нужно соединить последовательно таким образом, чтобы их суммарное напряжение было максимальным (при неправильном соединении оно окажется близким к нулю). По максимуму суммарного напряжения вторичной обмотки и сети нужно определить, какой из оставшихся свободными выводов этой обмотки следует соединить с выводом 1 первичной, а какой - с нагрузкой.

Трансформатор Т2 - любой сетевой с напряжением на вторичной обмотке, близким к указанному на схеме при потребляемом от этой обмотки токе 5О...1ООмА.

Таблица 1

Добавочное напряжение, В 70 60 50 40 30 20
Максимальная мощность нагрузки, кВт 1 1.2 1.4 1,8 2,3 3,5
Число витков обмотки II 60+60 54+54 48+48 41+41 32+32 23+23
Диаметр провода, мм 1.5 1,6 1,8 2 2,2 2,8

Включив собранный стабилизатор в сеть, подстроечным резистором R1 установите напряжение на нагрузке равным 220 В. Следует учитывать, что описанное устройство не устраняет колебания сетевого напряжения, если оно превышает 220 В или опускается ниже минимального, принятого при расчете трансформатора.

Стабилизатор, устанавливаемый в сыром помещении, нужно обязательно поместить в заземленный металлический корпус.

Замечание: В некоторых режимах работы стабилизатора мощность, рассеиваемая транзистором VT2, оказывается весьма значительной. Именно она, а не мощность трансформатора, может ограничить допустимую мощность нагрузки. Поэтому следует позаботиться о хорошем отводе тепла от этого транзистора.

Автор: В. КОНОВАЛОВ, г. Иркутск

Дата публикации: 09.01.2007

Рекомендуем к данному материалу ...

Мнения читателей
  • 68 / 30.08.2012 - 09:13Схема достаточно продумана ...Опасность эфекта токового трансформатока, когда разрывется токовая цепь , здесь отсутствует , а подключение LC контура , С2(L1+L2) обладает стабилизирующими свойствали, разве что следует уточнить величину С2 при настройки. Интересно ввести автоматику переключения полярности II.1+II.2 , можно разработать самому , если есть знания или поискать в Интернете , думаю сначала выделить 2 команды Больше (включить как описано ) и Меньше (Инвертировать II.1+II.2), далее еще интереснее ,бесконтактный коммутатор переключения обмотки... Вот чистый тест на получение диплома Инженера. Если Инженер Електрик и сам -Красный диплом ,Инженер Схемотехник -ближе по профессии но под чутким руководством...
  • владимир48 / 31.12.2011 - 17:57не могу настоить схему. когда закрыт VT2 греется R6 выходное напряжение устанавливается но не стабилизируется
  • алекс / 25.11.2009 - 12:13как можно добиться стобильного напряжения
  • юрий владимирович / 19.12.2008 - 15:45схема хорошая, но не спасает от скачков напряжения при работе сваркой. сюда надо добавить вот такое устройство: www.tarasov.do.am
  • Сергей / 12.02.2008 - 12:38Стабилизатор, к сожалению, только повышающий.Если бы удалось переключать фазировку первичной обмотки вольтодобавочного трансформатора с одновременным инвертированием сигнала управления по затвору в автоматическом режиме, то стабилизатор стал бы всеядным... Трудность здесь в борьбе с выбросами при размыкании первички трансформатора, т.к. в этот момент он становится ненагруженным токовым трансформатором.

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному вышематериалу:

www.radioradar.net

ПОВЫШАЮЩИЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ ОТ АМПЕРКИ

В конструировании устройств на основе аппаратной платформы Arduino часто требуется неодинаковые напряжения питания для разных частей устройства, в такой ситуации рационально использовать готовые DC-DC преобразователи. Известный отечественный производитель Arduino-совместимых устройств «Амперка», также предлагает подобное устройство. Данный преобразователь построен на м/с LM27313XMF (смотрите даташит).

Типовая схема LM27313

Типовая схема LM27313XMF

Конструктивно преобразователь представляет собой печатную плату размером 25 х 25 мм, масса устройства 5,4 г. 

ПОВЫШАЮЩИЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ ОТ АМПЕРКИ

Испытания преобразователя

Согласно данным, предоставляемым продавцом, повышающий преобразователь может эксплуатироваться в диапазоне входных напряжений от 2,7 до 14 В, при этом выдавая на выходе напряжение от 5 до 28 В, заявленный КПД преобразования 80-90%, максимальны ток нагрузки составляет 0,8 А. Видимо в данные на сайте производителя вкралась ошибка, либо у автора какая-то другая версия устройства, по тому, что максимальное выходное напряжение в ходе экспериментальной проверки не превысило 15 В даже на холостом ходу. Напряжения регулируется при помощи подстроечного резистора. На плате имеется индикатор подачи питания на вход модуля.

В качестве нагрузки для тестирования модуля использован резистор ПЭВ-25 510 Ом. Источником тока является батарея из двух последовательно включенных гальванических элементов типоразмера АА.

Таблица 1 Испытания модуля с нагрузкой ПЭВ-25 510 Ом

Входной ток, мА

Входное напряжение, В

Выходное напряжение, В

5,91

2,95

2,68

16,3

2,94

4,09

25,7

2,93

5,00

41,7

2,92

6,10

58,7

2,90

7,06

79,2

2,88

8,03

106,8

2,86

9,05

154,3

2,79

10,16

170

2,71

11,01

270

2,63

11,31

Данные полученные при испытании устройства на холостом ходу приведены в таблице 2, видно, что при росте выходного напряжения от 3 до 15 В, ток потребляемый преобразователем возрос от 0,8 до 147 мА. Видно, что при большом значении выходного напряжения, ток холостого хода возрастает очень сильно.

Таблица 2 Испытания модуля MT3608 на холостом ходу

Входной ток, мА

Входное напряжение, В

Выходное напряжение, В

0,80

2,89

2,75

5,71

2,88

3,98

10,52

2,89

5,08

14,88

2,88

6,10

17,8

2,88

7,06

21,8

2,88

8,01

29,1

2,87

9,13

42,1

2,86

10,03

59,0

2,84

11,16

68,9

2,83

12,04

84,0

2,81

13,14

99,6

2,78

13,93

147,8

2,74

15,32

Подведение итогов

В целом данный модуль напоминает по своим характеристикам повышающий преобразователи SX1308 и MT3608. Как и все товары бренда «Амперка» с которыми имел дело автор, модуль сделан добротно: индикатор подачи питания, удобные клеммы для подключения. Все это конечно хорошо. 

К недостаткам можно отнести очень высокий ток холостого хода, так. что если вам надо поднять напряжение с 3 В до 12 В ни о каком КПД в 80% нет и речи. Тот же индикатор питания в оправданный при макетной сборке, будет бесполезно освещать изнутри корпус готового устройства, в прочем это признает и сам производитель и предлагает удалять светодиод с платы при ее эксплуатации в устройствах с пониженным энергопотреблением. Поскольку в данном модуле изменение выходного напряжения осуществляется с помощью однооборотного резистора, то добиться точного значения выходного напряжения несколько сложнее, чем в аналогичных модулях с многооборотными подстроечными резисторами. Но самое главное, устройство стоит на порядок больше своих аналогов. Обзор подготовил Denev.

   Форум по инверторам DC-DC

   Обсудить статью ПОВЫШАЮЩИЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ ОТ АМПЕРКИ

radioskot.ru

Импульсный стабилизатор напряжения его назначение и сфера применения

Использование различного рода техники в повседневной жизни –это непременный атрибут современного общества. Но далеко не все приборы рассчитаны на подключение к стандартной электросети на 220В. Многие из них потребляют энергию с напряжением от 1 до 25В. Для ее подачи используют специальное оборудование.

Однако его основная задача состоит не столько в понижении параметров на выходе, сколько в соблюдении стабильного их уровня в сети. Решить ее можно при помощи стабилизационного устройства. Но как правило такие приборы достаточно громоздки и не совсем удобны в применении. Лучший вариант – это импульсный стабилизатор напряжения. Он отличается от линейных не только габаритами, но и по принципу работы.

Что представляет собой импульсный стабилизатор

Прибор, состоящий из двух основных узлов:

  • Интегрирующего;
  • Регулировки.

На первом происходит накапливание энергии с последующей ее отдачей. Регулирующий блок подает ток и при необходимости выполняет прерывание этого процесса. Причем, в отличие от линейных моделей, в импульсных, этот элемент может находиться в замкнутом или разомкнутом состоянии. Иными словами, он работает как ключ.

Устройство прибора

Устройство импульсного прибора

Сфера применения таких приборов достаточно широка. Однако наиболее часто они используются в навигационном оборудовании, а также импульсный стабилизатор следует купить для подключения:

  • ЖК телевизоров
  • Источников питания, используемых в цифровых системах;
  • Низковольтного промышленного оборудования.

Могут использоваться импульсные повышающие стабилизаторы напряжения и в сетях с переменным током для преобразования его в постоянный. Приборы этого класса также находят применение в качестве источников питания для мощных светодиодов, подзарядки аккумуляторов.

Как работает оборудование

Принцип действия устройства заключается в следующем. При замыкании регулирующего элемента происходит накопление энергии в интегрирующем. При этом происходит повышение напряжения. При размыкании ключа электричество постепенно отдается потребителям, приводя к снижению напряжения.

Смотрим видео, принцип работы прибора:

Столь простой способ функционирования прибора позволяет экономно расходовать электроэнергию, а кроме того дал возможность создать миниатюрный агрегат.

В качестве регулирующего элемента в нем могут использоваться следующие детали:

  • Тиристор;
  • Транзисторы.

В роли интегрирующих узлов прибора выступают:

  • Дроссель;
  • Батарея;
  • Конденсатор.

Конструктивные особенности стабилизатора связаны со способом его работы. Различают устройства двух типов:

  1. ШИМ;
  2. С триггером Шмитта.

Рассмотрим, чем отличаются эти две разновидности импульсных стабилизаторов напряжения.

Модели ШИМ

Регулятор мощности ШИМ

Модель ШИМ

Приборы этого типа, в конструктивном плане имеют некоторые отличия. Они состоят из двух основных элементов, а также:

  1. Генератора;
  2. Модулятора;
  3. Усилителя.

Их работа имеет прямую зависимость от величины напряжения на входе, а также скважности импульсов.

При размыкании ключа происходит переход энергии в нагрузку и в работу включается усилитель. Он сравнивает значения напряжения и определив разницу между ними передает усиление на модулятор.

Конечные импульсы должны иметь отклонение скважности, которое пропорционально выходным параметрам. Ведь от них зависит положение ключа. При конкретных значения скважности он размыкается или замыкается. Поскольку главную роль в работе прибора играют импульсы, то они и дали ему название.

Приборы с триггером Шмитта

Этот тип импульсных стабилизаторов напряжения отличается минимальным набором элементов. Главная роль в нем отведена триггеру, в состав которого включен компаратор. Задача этого элемента – сравнение значения выходного напряжения с максимально допустимым.

Смотрим видео принцип работы прибора с триггером Шмитта:

Работа прибора заключается в следующем. При превышении максимального напряжения происходит переключение триггера в нулевую позицию с размыканием ключа. Одновременно происходит разрядка дросселя. Но как только напряжение достигнет минимального значения происходит переключение с 0 на 1. Это приводит к замыканию ключа и поступлению тока в интегратор.

Хотя такие устройства и отличаются довольно простой схемой применять их можно только на отдельных направлениях. Объясняется это тем, что импульсные стабилизаторы напряжения могут быть понижающими или повышающими.

Классификация приборов

Подразделение приборов на типы осуществляется по различным критериям. Так по соотношению напряжения на входе и выходе различают следующие виды устройств:

  • Инвертирующие;
  • Произвольно изменяющие напряжение.

В качестве ключа могут использоваться такие детали, как:

  • Транзисторы;
  • Тиристоры.

Кроме этого существуют отличия и в самой работе импульсных стабилизаторов постоянного напряжения. Исходя из этого они классифицируются на модели, функционирующие на:

  1. На основе широтно-импульсной модуляции;
  2. Двухпозиционные.

Достоинства и недостатки стабилизаторов

Импульсный модульный стабилизатор

Модульный стабилизатор

Как и любое другое устройство модульный стабилизатор не является идеальным. Он имеет свои плюсы и минусы, о которых следует знать. К достоинствам прибора относятся:

  • Легкое достижение стабилизации;
  • Высокий КПД;
  • Выравнивание напряжения в широком диапазоне;
  • Устойчивые выходные параметры;
  • Компактные габариты;
  • Мягкое включение.

К недостаткам устройства относится в первую очередь сложное конструктивное исполнение. Наличие в нем большого количества специфических элементов не позволяет добиваться высокой надежности. Кроме того, минусом импульсного стабилизатора постоянного напряжения является:

  • Создание большого числа частотных помех;
  • Сложность выполнения ремонтных работ;
  • Потребность в применении устройств, компенсирующих коэффициент мощности.

Допустимый диапазон частот

Работа этого устройства возможна при достаточно высокой частоте преобразования, что является его главным отличием от приборов с сетевым трансформатором. Повышение этого параметра позволило добиться минимальных габаритов.

Для большинства моделей диапазон частот может составлять от 20 до 80 кГц. Однако выбирая как ключевые, так и ШИМ-приборы нужно учитывать высшие гармоники токов. При этом верхнее значение параметра имеет определенные ограничения, соответствующие требованиям, предъявляемым к радиочастотной аппаратуре.

Применение устройств в сетях переменного тока

Приборы этого класса способны преобразовывать постоянный ток на входе в такой же на выходе. Если предполагается использовать их в сети переменного тока, то потребуется установка выпрямителя и сглаживающего фильтра.

Однако следует знать, что с ростом напряжения на входе устройства уменьшается выходной ток и наоборот.

Возможно подключение стабилизатора с использованием мостового выпрямителя. Но в таком случае он будет источником нечетных гармоник и для достижения необходимого коэффициента мощности потребуется использование конденсатора.

Обзор производителей

Выбирая стабилизатор, обращают внимание не только на его технические характеристики, но и на конструктивные особенности. Важна и марка производителя. Вряд ли будет иметь высокое качество прибор, изготовленный не известной широкому кругу покупателей фирмой.

Smartmodule EK-SCV0033

Продукция Smartmodule

Поэтому большинство потребителей предпочитают выбирать модели, принадлежащие популярным брендам, таким как:

Продукция этих компаний отличается высоким качеством, надежностью и рассчитана на длительный срок службы.

Заключение

Использование бытовой техники и других электроприборов стало неотъемлемым условием комфортной жизни. Но для того, чтобы ваши устройства не выходили из строя при нестабильной работе электросетей, стоит заранее подумать о приобретении стабилизатора. Какую модель выбрать зависит от параметров используемого оборудования. Если предполагается подключение современных ЖК телевизоров, мониторов и аналогичных устройств, то идеальный вариант – это импульсный стабилизатор.

generatorvolt.ru