Главная » Разное » Схема регулятора мощности: 4 схемы на Регулятор напряжения своими руками 0-220в

Схема регулятора мощности: 4 схемы на Регулятор напряжения своими руками 0-220в

| – Комментировать

Содержание

Схема фазового регулятора мощности » Паятель.Ру


Конструкция представляет собой фазовый регулятор мощности напряжения сети переменного тока 220 В, совмещённый с аналоговым реле времени. Устройство изначально создавалось для питания электропаяльников, но вполне может работать и с другими электроприборами, допускающими фазовую регулировку подаваемой на них мощности, в том числе, с коллекторными электродвигателями и некоторыми экземплярами трансформаторных блоков питания и, разумеется, с осветительными лампами накаливания.


Допустимая мощность подключаемой нагрузки составляет 600 Вт, при желании и необходимости устройство легко модернизировать для работы с нагрузкой большей мощности.

Устройство построено с применением популярной отечественной микросхемы КР1182ПМ1, представляющей собой фазовый регулятор мощности в цепи переменного 220 В. В настоящее время эта микросхема несколько устарела, но удобство её применения и возможность несложной замены более современными и мощными микросхемами и микросборками аналогичного назначения позволяют в любой момент, при необходимости, усовершенствовать конструкцию, не усложняя схемы устройства.

Микросхема КР1182ПМ1 без навесного симистора способна управлять нагрузкой мощностью до 150 Вт (при работе с нагрузкой мощностью более 75 Вт всё же желательно припаять к ней небольшой теплоотвод), но, к сожалению, при эксплуатации этой микросхемы без симистора, её надёжность значительно снижается.

Устройство, принципиальная схема которого показана на рис. 1, имеет четыре фиксированных значений времени выдержки. Выдержка задаётся одним из подключенных оксидных конденсаторов С3 — С6 и высокоомным разрядным резистором R1. Включить нагрузку на требуемое время работы можно с помощью пятикнопочного переключателя с зависимой фиксацией кнопок SB1, четыре положения которого — это выдержки на различное время, а пятое — принудительное выключение питания нагрузки.

Если нажать на одну из кнопок переключателя SB1, например, SB1.4, то, контакты SB1.5 разомкнутся, а к узлу выдержки времени подключится заранее заряженный конденсатор С6. Поскольку этот конденсатор окажется отключенным от зарядной цепи, он станет постепенно разряжаться через резистор R1.

Пока напряжение затвор-исток полевого МОП-транзистора VT1 больше его порогового напряжения открывания, этот транзистор открыт, соответственно, VT2, будет закрыт, напряжение на выводах конденсатора С7 будет зависеть только от общего сопротивления резисторов R5, R6.

Величина подаваемой на нагрузку мощности зависит от напряжения между выводами 6 и 3 микросхемы DA1. Чем больше напряжение, тем большая мощность будет поступать на подключенную нагрузку. Транзисторы VT1, VT2 включены по схеме триггера Шмитта.

Когда С6 разрядится до напряжения 0,5… 1,5 В, транзистор VT1 закроется, VT2 откроется и разрядит конденсатор С7, питание нагрузки прекратится. Для повторного запуска нужно кратковременно нажать на кнопку SB1.5, а затем вновь на одну из SB1.1-SB1.4.

Также, для повторного включения нагрузки можно предусмотреть отдельную кнопку без фиксации с четырьмя группами контактов, с помощью которой будут заряжаться конденсаторы С3 — С6 от конденсатора С1. С указанной на схеме ёмкостью конденсатора С6 выдержка на отключение составила около 145 минут, использован обычный оксидный конденсатор фирмы Jamicon.

Времязадающий узел на транзисторах VT1, VT2 питается напряжением около 10 В. Это напряжение получается из сетевого напряжения 220 В, излишек которого гасится резисторами R7, R9, а выпрямленное напряжение ограничивается стабилитроном VD1. Такая схема включения позволяет обойтись без развязывающего понижающего трансформатора или оптрона. На надёжности работы микросхемы такое решение негативно не сказывается.

Чтобы расширить область применения устройства, повысить надёжность и снизить нагрузку на микросхему, в цепь питания микросхемы установлен мощный симистор VS1, допускающий ток нагрузки до 8 А.

Варистор R11 защищает микросхему от всплесков высокого напряжения. LC-фильтры на дросселях L1, L2 и конденсаторах С12, С13, а также дросселях L3, L4 и конденсаторе С14 уменьшают уровень создаваемых устройством помех. Светодиод HL2 индицирует наличие сетевого напряжения питания, a HL1 показывает, что на нагрузку подаётся сетевое напряжение питания.

О деталях устройства. Постоянные резисторы МЛТ, С1-4, С2-23, С2-33 соответствующей мощности. Резистор R1 можно составить из нескольких меньшего сопротивления, например, три штуки по 10 МОм. Резисторы R8, R14 предпочтительнее взять невозгораемые типа Р1-7 или импортные разрывные, что уменьшит возможные неприятные последствия при обрыве в цепи симистора или пробое конденсатора С12. Переменный резистор С3-9а, С3-33.

Варистор R11 можно заменить на FNR-07K431 или FNR-07К391, FNR-10K391 или аналогичный. Конденсаторы С11 — С13 — полиэтилен-терефталатные К73-17, К73-24в, К73-39 или аналогичные импортные на рабочее напряжение не менее 630 В. Оксидные конденсаторы — импортные аналоги К50-35, причём, С3 — С6 должны быть с как можно меньшим током утечки, именно этим объясняется, что эти конденсаторы взяты на относительно высокое рабочее напряжение питания. С8, С9 — любые малогабаритные плёночные или оксидные, для последнего варианта на принципиальной схеме указана полярность их включения.

Если при нажатой кнопке SB1.5 на нагрузку всё же будет поступать небольшое напряжение питания, то ёмкость этих конденсаторов надо увеличить до 1 мкФ, а диод VD2 заменить германиевым, например, Д18, ГД507А. Конденсатор С14 — керамический К15-5 ёмкостью 0,47… 1 нФ. Стабилитрон VD1 можно заменить другим с напряжением стабилизации около 10 В, способным работать при токе 200…300 мкА, например, подобранный экземпляр КС210Ж, 2С191Ц, 2С210К, 2С210Ц, 1N4740A.

Диоды КД243Ж заменимы любыми из КД221 Б…Г, КД209 А…Г, КД247Б…Д, 1 N4003… 1 N4007. Светодиоды можно заменить любыми двуполярными, например, из серий КИПД41, КИПД45 или L-117, L-57 фирмы Kingbright. Полевые транзисторы КП504Г можно заменить любыми из серий КП501, КП504, КП505, ZVN2120, BSS88.

При замене следует брать во внимание различие в их цоколёвках. В устройстве использован симистор в пластмассовом корпусе ТО-220 (КТ-28-2), допускающий ток нагрузки до 8 А и напряжение до 600 В.

Вместо него подойдут другие аналогичные, например, ВТА08-600С, МАС212-10, BTA08-600TW, BTB08-800TW, ВТ137Х-800Е, BT136-800F, MAC9N, ТС112-16-4, КУ208Д1. Симистор устанавливается на теплоотвод из дюралюминиевой пластины размерами 105x60x3 мм, прикреплённом к печатной плате на расстоянии 20 мм со стороны печатных проводников.

Дроссели L1, L2 содержат по 65 витков, намотанных проводом ПЭВ-2 0,82 на двух склеенных клеем БФ-2 кольцах К38x24x7 из феррита М2000НМ. Предварительно острые кромки феррита затупляют, а затем сложенные кольца обматывают тесьмой или фторопластовой лентой. Дроссели L3, L4 содержат по 6 витков такого же провода, намотанных на тороидальных сердечниках из пермаллоя внешним диаметром 12 мм.

Готовые дроссели пропитывают лаком или компаундом. При работе устройства с нагрузкой мощностью менее 400 Вт допустимо использовать магнитопроводы меньших размеров и более тонкий провод.

Эскиз печатной платы размерами 110×62,5 мм показан на рис. 2. На ней установлены все элементы, кроме дросселей L1, L2 и переключателя. Налаживание устройства сводится к установке желаемых значений выдержек подбором конденсаторов С3 — С6. Если напряжение на выводах стабилитрона VD1 будет меньше 9…10 В, то следует использовать другой экземпляр стабилитрона.

Переменный резистор R6 следует взять такого сопротивления, чтобы при его подключении не происходило существенного понижения напряжения питания нагрузки, когда движок этого резистора установлен в положение максимального сопротивления.

Подобрать мотор-редуктор Вы можете в компании «Мир Привода». Более подробно узнать о типах редукторов и их применении можно на сайте http://mirprivoda.ru/articles в разделе Полезные статьи. В компании так же есть возможность произвести ремонт и гарантийное обслуживание оборудования.

Регулятор мощности EGO 50.57021.010 схема подключения

 Принцип поддержания температуры нагревательного элемента в электрических плитах может быть реализован по разному. В первую очередь это зависит от самого нагревательного элемента, будь то элемент в металлическом, чугунном корпусе или нагревательные элементы встроенные в корпус стеклянной поверхности, так называемая стеклокерамика.

 Что относительно металлических нагревательных элементов, то они часто имеют несколько независимых нагревательных нитей внутри себя и само собой регулировка мощности такого элемента производится путем подключения / отключения количества спиралей.
 Однако есть и другой принцип поддержания температуры нагревательного элемента, когда он периодически то включается, то выключается. Все дело в том, что у таких элементов одна спираль и только такой алгоритм работы может обеспечить условно один уровень температуры.

Само включение отключение осуществляется за счет так называемого регулятора мощности. В нем встроен биметаллический выключатель, который при перегреве отключает питание конфорки, а при охлаждении снова включает ее. Так и происходит регулировка уровня нагрева.

 Собственно такой регулятор мощности является одной из тех деталей, которая может выйти из строя и которая может попасть под замену. При этом само собой потребуется схема для подключения такого регулятора с его техническими характеристиками. Именно этому и будет посвящена моя статья.

Схема подключения регулятора мощности EGO 50.57021.010

* — Далее схема для регулятора мощности имеющего возможность регулировать две цепи по тому же принципу. Само собой маркировка несколько другая. Имеет уже на корпусе не 8, а 9 ножек!

Принцип работы регулятора мощности для стеклокерамических плит

Из схемы видно, что к выводу 2 и 4 подключена не только нагрузка, но и термореле, которое при перегреве отключает и себя и нагрузку, тем самым регулируя нагрев конфорки. То есть нагрузку подключаем к 2 и 4 выводу, индикацию работы плиты к S1 и S2.

Регулятор мощности EGO 50.57021.010

— для стеклокерамических поверхностей

Технические характеристики:

переключающая мощность: 13 А
диаметр оси: 6×4,6 мм
длина оси: 23 мм
резьба крепления: M4
энергитический допуск: 6 — 100 %
контакты: 230В 13A — температура 125°C
двустороннее вращение
для стеклокерамических поверхностей

Альтернативные коды (обозначения):

405611100089 — ALBA
0A2482 — ALPENINOX
055016 — ALPENINOX
026861 — ALPENINOX
005270 — ALPENINOX
0C1605 — ALPENINOX
0K8611 — ALPENINOX
6205406501 — AMBACH
32Z0170 — ANGELO PO
32Z0171 — ANGELO PO
163900005 — ARCELIK BEKO
41853400180 — BARON
853400010 — BARON
853310063 — BARON
6A049320 — BARON
826630140 — BARON
05057021010 — BARTSCHER
24114800 — BERTO’S
M00317558 — BOMPANI
72113E — BONNET
1800602 — BONNET
301200 — BONNET
09020004 — CB
63. 7.0601 — CF CENEDESE
09099A — CHARVET
EMPUAH00 — COVEN
9107 — DIHR
30102 — DIHR
91031 — DOSILET
400007050 — DOSILET
K002B42045 — EDESA
5057011000 — EGO
5057021010 — EGO
5017011000 — EGO
5017021000 — EGO
5037011000 — EGO
5037021000 — EGO
3150788234 — ELECTROLUX
50281418009 — ELECTROLUX
026861 — ELECTROLUX PROFESSIONAL
005270 — ELECTROLUX PROFESSIONAL
0A2482 — ELECTROLUX PROFESSIONAL
055016 — ELECTROLUX PROFESSIONAL
0C1605 — ELECTROLUX PROFESSIONAL
0K8611 — ELECTROLUX PROFESSIONAL
8C0297 — EMMEPI
E11110001 — EMMEPI
809397 — EMMEPI
808020 — EMMEPI
539205 — ERRE 2
6031023 — EURAST
96031023 — EURAST
K002B42045 — FAGOR
S333001000 — FAGOR
12024522 — FAGOR
75X1764 — FAGOR BRANDT
77X3797 — FAGOR BRANDT
71X7083 — FAGOR BRANDT
4.0.130.0009 — FIAMMA RST
CO4875 — FIMAR
CO1953 — FIMAR
05050204750 — FOEMM
539205 — GICO
539206 — GICO
539209 — GICO
SIM123 — GIERRE
5010063 — GIGA
X44400 — GIGA
6031020 — GIORIK
6031023 — GIORIK
6031024 — GIORIK
HAKA
301200 — HOBART
A45600 — ILVE
C00037056 — INDESIT
C00314627 — INDESIT
C00492938 — INDESIT
C2192-00 — INOXTREND
0101250 — KELVIN
KING
9107 — KROMO
30102 — KROMO
540548 — KÜPPERSBUSCH
183236 — KÜPPERSBUSCH
183149 — KÜPPERSBUSCH
183150 — KÜPPERSBUSCH
50304011 — LAINOX
MACM293900 — LAINOX
LA65080250 — LAINOX
LAR65080250 — LAINOX
R65080250 — LAINOX
R50304011 — LAINOX
LOHBERGER
537020100 — LOTUS
537013300 — LOTUS
537021500 — LOTUS
_07931 — LOTUS
_02390 — LOTUS
CM189600 — MARENO
MACM189600 — MARENO
LA65080250 — MARENO
426710 — MARENO
1037035310 — MARENO
1037108713 — MARENO
9107 — METOS
6A049320 — METOS
30102 — METOS
203160 — MKN
661. 101.00 — MODULAR
M564010400 — MODULAR
RRC2192-00 — MODULAR
A34100700 — MODULINE
34100700 — MODULINE
PD412J — NAYATI
6A049320 — OLIS
314544 — PALUX
33063301 — RIEBER
RINALDI SUPERFORNI
8900215 — ROKA
A04006 — ROLLER GRILL
RX94812641 — ROSINOX
32Z0170 — SAGI
32Z0171 — SAGI
6503625 — SAMMIC
4.0.130.0009 — SAMMIC
CM293900 — SILKO
CM189600 — SILKO
MACM293900 — SILKO
LAR6508025 — SILKO
0108203 — SILKO
0105171 — SILKO
1037108713 — SILKO
3.11260060130 — SILTAL-IAR
IB5256500 — SIRMAN
ATHD073010 — SIRMAN
IGS445SF — SIRMAN
816810066 — SMEG
P82SO — LYMAC
RC00937000 — TECNOINOX
RCK6031023 — TECNOINOX
RC00006501 — TECNOINOX
RC00012000 — TECNOINOX
72113E — THIRODE
1800602 — THIRODE
301200 — THIRODE
341141 — UBERT
07160001 — UNIVERSAL
483286000399 — WHIRLPOOL
481227328267 — WHIRLPOOL
481227338086 — WHIRLPOOL
771985003070 — WHIRLPOOL
202482 — WHIRLPOOL
271605 — WHIRLPOOL
248611 — WHIRLPOOL
482000022605 — WHIRLPOOL
481927328279 — WHIRLPOOL
481927338086 — WHIRLPOOL
483286008224 — WHIRLPOOL
TERM0014 — ZANOLLI
TERM0050 — ZANOLLI
0A2482 — ZANUSSI
055016 — ZANUSSI
026861 — ZANUSSI
005270 — ZANUSSI
0C1605 — ZANUSSI
0K8611 — ZANUSSI 

Устанавливается в электрические плиты следующих моделей:

BONNET: B107CP4PE, B-B909. CP400 P075756

DIHR: S1

DOSILET: GG4000, TT6000

ELECTROLUX: ASU4060I (91172502000), ASU4040IW (91182300700), ASU4040IB (91182300800), ASU4040IS (91182300900), ASU4040IN (91182301000), ASU4050I (91182500300), AKE4123IW (92344101400), AME3039NN (94960021200), AME3051NN (94960031000), AHE4062UB (94972024600)
ELECTROLUX: 5020E-B (94031602300), E57415-4-M R05 (94032015300), FMT45N (94772702100), FMT45N (94772703200)
ELECTROLUX: AME3040NN (94960061800), EHB334X (94960064500 ), ZKM3040XX (94960068300)
ELECTROLUX: AEF3100N (90000005400)
ELECTROLUX: C6033V-A EURO (94031307600), 30006VE-W (94031310700), E 1000-EW EURO (94031644800 ), E 1000-B EURO (94031644900 ), E 1000-M1 EURO (94031645000 ), E 4100-D EURO (94031645500 ), E 4100-EW EURO (94031645600 ), E 4100-B EURO (94031645700 ), E 4100-M EURO (94031645800 ), CE4100-1-D EURO (94031667500), CE4100-1-W EURO (94031667600), CE4100-1-B EURO (94031667700), CE4100-1-M EURO (94031667800), CE4100-1-A EURO (94031667900), CE1100-2-W EURO (94031679400), CE1100-2-B EURO (94031679500), CE1100-2-M EURO (94031679600), E4101-4-M EU R05 (94032028700), E4101-5-M DE R08 (94032039801), E4101-5-M EU R08 (94032039901), AHE4062US (94972024800)
ELECTROLUX: ASK4022D (94166808600)
ELECTROLUX: AME2200KB (9413262500), AME2200KW (94132626600), AME2250KB (94168364100), AME2250KW (94168364200), AME3011NN (94960000500), AME3024KN (94960010800), AME3064KN (94960042000), AME3079NN (94960051300), EHB334X (94960060200 ), AME3040NN (94960060500), Zh3SGF (94960060800), DGF310X (94960060900), EHB334X (94960061500), DGF310X (94960062100), DGF310X (94960063000), EHB334X (94960063500), DGF310X (94960064300)
ELECTROLUX: 130FG-M (94117742300), EHB334X (94117764100), AME2222KB (94168363100), AME2222KW (94168363200), AME2222KS (94168363300), AME2222KJ (94168363400), AME2222KN (94168363500), EHO602W (94959070900), EHO602K (94959071000), EHO603K (94959071600), EHO603W (94959071700), EHO603B (94959071800), K641X (94959097000), K641X X50 (94959117500), K641X 63D (94959162600), EHP663X 75L (94959200100), K641X 63C (94959223700), EHP663X 30S (94959296501), 130FG-M (94960068000)

FAGOR: ME7-10BM, ME9-10BM, ME9-10BM316, ME9-10BMS, ME9-10PLUSBM, ME9-15BM, ME9-15BM316, ME9-15BMAD, ME9-15BMS, MPE9-10BM, MPE9-10BMS, MPE9-15BM, MPE9-15BMS
FAGOR: MG9-10AD, MG9-10BMAD, MG9-10PLUS, MG9-10PLUSBM, MG9-15AD, MG9-15BMAD, MG9-15PLUS, MG9-15PLUSBM, MG9-20AD, MG9-20PLUS
FAGOR: HVG-20-11
FAGOR: HVG-10-11, HVG-10-11UL, HVG-10-21, HVG-10-21UL, HVG-10UL, HVG-2. 10, HVG-2.10-11, HVG-2.20, HVG-20, HVG-20-21, HVG-2-20-11, MFHVG-10, MFHVG-10-21, VGT-10, VGT-10-21, VGT-2.20, VGT-20, VGT-20-11, VGT-20-21, VGT-2-20-11
FAGOR: CV6-20, CV6-40
FAGOR: CPE6-05, CPE7-05, CPE7-05NC, CPE9-05, CPE9-05AD, CPE9-05ADS, CPE9-05PLUS, CPE9-05PLUSS
FAGOR: CPG7-05, CPG7-05NC, CPG9-05, CPG9-05AD, CPG9-05ADS, CPG9-05PLUS, CPG9-05PLUSS, EPC-350, GPC-350
FAGOR BRANDT: MP4330EX1 (MP4330EX), MP4330EX2 (MP4330EX), MP4330EX3 (MP4330EX)
FAGOR BRANDT: EN626-1 (EN626), EN626-2 (EN626), EN634-1 (EN634), K5026-1 (K5026), K5026-2 (K5026), K5026-2 (K5026B), K5026-2 (K5026N), K522-1 (K522), K522-2 (K522), K534-1 (K534), K534-1 (K534N), K626-1 (K626), K626-2 (K626), K626-2 (K626B), K626C2 (K626C), K626C2 (K626CN), K626-2 (K626N), K634-1 (K634), K634-2 (K634), K634-3 (K634), K634-3 (K634B), K634C1 (K634C), K634-3 (K634N), KB522-1 (KB522), KB622-1 (KB622), KB622-2 (KB622), KB622-2 (KB622N), KB624-1 (KB624), KB624-2 (KB624), KB624-5 (KB624), KB624-2 (KB624B), KB624-2 (KB624N), KB626-1 (KB626), KB634-1 (KB634), KBN624-1 (KBN624), KBN624-2 (KBN624), KF625-1 (KF625), KF625-1 (KF625B), KF625-1 (KF625N), KF639-1 (KF639), KF639-2 (KF639), KF639-2 (KF639N), KFB628-1 (KFB628), KFB628-2 (KFB628), KFB630-1 (KFB630), KFB630-2 (KFB630), KFBN628-1 (KFBN628), KFBN630-1 (KFBN630), KN626C1 (KN626C)
FAGOR BRANDT: E626-1 (E626), E626-2 (E626), E626C1 (E626C), E626C2 (E626C), E634-1 (E634), E634-2 (E634), E634-3 (E634), EN626C1 (EN626C), EN626C-2 (EN626C)
FAGOR BRANDT: KD173W1G1 (KD173W1G), KD173W1G2 (KD173W1G), KN173W1G1 (KN173W1G), KN173W1G2 (KN173W1G), KNA13W1N1 (KNA13W1N), KNA43W1N1 (KNA43W1N), KNA84W1N1 (KNA84W1N), KNA85W1N1 (KNA85W1N), KNW95W1N1 (KNW95W1N), KV372WE11 (KV372WE1), KV571WN11 (KV571WN1), KV571WN12 (KV571WN1), KV571XN11 (KV571XN1), KV571XN12 (KV571XN1), KV600WN11 (KV600WN1), VBM51BW-1 (VBM51BW)
FAGOR BRANDT: HFD53B1F1 (HFD53B1F), HFD53B1F2 (HFD53B1F), HFD53F1F1 (HFD53B1F), HFD53F1F2 (HFD53F1F), HFD53W1F1 (HFD53W1F), HFD53W1F2 (HFD53W1F), HFL12B1E1 (HFL12B1E), HFL12B1E2 (HFL12B1E), HMT51F1F1 (HMT51F1F), HMT51W1F1 (HMT51W1F), HMT51X1F1 (HMT51X1F), HMT51X1F2 (HMT51X1F), T106RV2 (T106RV), TLE40h3 (TLE40H), TLK31B4 (TLK31B), TLK31C2 (TLK31C), TLK31C4 (TLK31C)
FAGOR BRANDT: DE89B1 (DE89B), DE89h2 (DE89H), TLK31h5 (TLK31H)

Регуляторы мощности – это просто!

Максим Лебедев
г. Москва

 

Лет 10 назад, основная проблема, с которой сталкивались радиолюбители (и не только они) при проектировании и построении регуляторов мощности – это изрядное тепловыделение управляющих элементов — соответственно, большие теплоотводы и в конечном итоге большие габариты и низкий КПД. Но ничто не стоит на месте и с развитием и расширением электронной элементной базы, мы получили возможность создавать гораздо более совершенные устройства для самых разнообразных областей применения. В частности, компания МАСТЕР КИТ, выпустила несколько наборов для самостоятельной сборки и модуль, с самыми разнообразными параметрами. О них и пойдёт речь.

 

Регулятор мощности 2600 Вт/ 220 В — MK071 

 

Рис.1. Внешний вид модуля МК071.

 

Устройство MK071 (аналог — MK071M) представляет собой совершенно готовый и настроенный модуль с четырьмя проводами для подключения питания и нагрузки, мощность которой и предлагается регулировать.

Основные технические характеристики МК071:

  • Напряжение питания 220 В
  • Максимальная мощность нагрузки 2600 Вт

В общем, проще не придумаешь – берете модуль, подключаете питание и нагрузку согласно схеме – и можно регулировать.

Подключить можно практически что угодно – лампы накаливания, обогреватели, асинхронные двигатели (рис. 2).

 

Рис.2. Схема подключения.

 

Если мощность подключенной вами нагрузки превышает 800 Вт, модуль обязательно нужно установить на радиатор, площадью не менее 1000 кв. мм, для чего в задней части модуля присутствует фланец с крепежными отверстиями.

 

Регулятор яркости ламп накаливания 12 В/50 A — NM4511

Следующий набор NM4511 (рис. 3) ориентирован на регулировку нагрузки, работающей от относительно небольшого (до 24 В) постоянного напряжения, но потребляющей большой ток. Он найдет применение, например, у автовладельцев и фото- видео операторов.

 

 

Рис.3. Внешний вид NM4511.

 

Основные технические характеристики NM4511:

  • Напряжение питания 6 — 24 В
  • Максимальный ток нагрузки 50 А
  • КПД, не менее 99 %
  • Диапазон регулировки 0 — 100 %
  • Рабочая частота 500 Гц
  • Ток потребления, не более 1,5 мА
  • Размер печатной платы 40х35 мм

 

Схема (рис.4) состоит из ШИМ генератора на сдвоенном операционном усилителе DA1 (LM358) и мощного полевого транзистора VT1.

 

Рис.4. Электрическая принципиальная схема NM4511.

 

За счет того, что сопротивление открытого канала транзистора составляет всего 0,008 Ом, при мощности нагрузки 100…150 Вт (10…12 А) он рассеивает очень мало тепла и можно обойтись без радиатора, что существенно повлияет на габариты устройства. При больших мощностях, радиатор все-таки понадобится.

В набор входит полный комплект элементов, приведенных в таблице 1.

 

Таблица 1. Перечень компонентов.

  Позиция   Номинал
  C1, C2, C5   0,1 мкФ/50 В
  C3, C6   22 мкФ/16 В
  C4   1 мкФ/50…100 В 
  R1, R3 — R6   20 кОм
  R2   50 кОм
  R7, R8   10 кОм
  R9   100 Ом
  R10   1 МОм
  DA1   LM358
  VT1   IRF3205
  Печатная плата    A451, 40×35 мм

 

Ну и конечно же, печатная плата (рис.5 и 6), достаточно хорошо продуманная, что необходимо при изготовлении импульсных устройств.

 

Рис.5. Вид печатной платы со стороны компонентов.

 

Рис.6. Вид печатной платы со стороны проводников.

 

В качестве нагрузки можно применять любые устройства, работающие от постоянного напряжения – особенно это пригодится в автомобиле. Регулировка яркости ламп или температуры подогрева сидений, плавная регулировка оборотов вентилятора печки – в общем, применений масса.

 

Регулятор мощности 800 Вт/220 В NK008

Устройство NK008 предназначено для регулирования мощности электронагревательных, осветительных приборов, мощности электропаяльника, асинхронных электродвигателей переменного тока (вентилятора, электронаждака, электродрели и т.д.). Благодаря большому диапазону регулировки и мощности регулятор найдет широкое применение в быту.

 

Рис.7. Внешний вид NK008.

 

Основные технические характеристики NK008:

  • Напряжение питания 220 В
  • Максимальная мощность нагрузки 800 Вт
  • Размеры печатной платы 62х43 мм

Регулировка напряжения нагрузки осуществляется симистором VS2, на управляющий вход которого подается регулирующее напряжения с потенциометра R3 через динистор VS1 (рис. 8).

 

Рис.8. Электрическая принципиальная схема NK008.

 

Симисторный регулятор мощности использует принцип фазового управления. Принцип работы такого регулятора основан на изменении момента включения симистора относительно перехода сетевого напряжения через ноль. В набор входят следующие компоненты (табл.2).

 

Таблица 2. Перечень компонентов.

  Позиция   Номинал
  R1   Не устанавливается
  R2   22 кОм
  R3   1 МОм, СП3-23И
  R4   4,7 кОм
  R5   120 Ом/5 Вт
  C1, C2   0,047 мкФ
  C3   0,068 мкФ/630 В
  VS1   DB3 (30…45 V), динистор  
  VS2   BT136-600D, симистор
  ED500V-2*5,
  2-х контактный клеммный зажим  		   IRF3205
  Печатная плата   A008, 62×43 мм

 

Рис. 9. Вид печатной платы со стороны компонентов.

 

Рис.10. Вид печатной платы со стороны проводников.

 

Регулятор, благодаря своей большой нагрузочной способности позволяет подключать к себе как осветительные приборы, так и более ресурсоемкую нагрузку, типа электрической дрели, лобзика или электронаждака.

Только надо помнить, что при мощности нагрузки более 100 Вт симистор необходимо установить на радиатор.

В заключении, хочу вам напомнить о такой вещи, как техника безопасности. Из трех регуляторов, описанных здесь, два работают при напряжении 220 В.

Выполняйте все работы только при отключенном от сети устройстве.
 

 

Материал опубликован в журнале Радиодело 2005`06.

Схемы регуляторов мощности

Довольно частая задача — управление оборотами двигателя или мощностью нагревательного элемента, например паяльника. В данной категории собраны схемы различных регуляторов электрической мощности, в том числе и на основе тиристора и симистора.

  • Температура нагрева жала электропаяльника в большой степени влияет на качество пайки и ее долговечность. Любой радиолюбитель знает, что если паяльник перегрелся, паять им становится вообще невозможно. А последствия такого перегрева могут быть катастрофическими: отслоение контактных площадок и даже дорожек платы, выход из строя компонентов критичных к нагреву, да и сам паяльник от такого перегрева, скорее всего, быстро перестанет работать.

    Читать дальше об электронном регуляторе температуры электропаяльника

  • Для регулировки частоты вращения маломощных электродвигателей коллекторного типа обычно применяют резистор, который включают последовательно с двигателем. Но такой способ включения обеспечивает очень низкий КПД, а самое главное не позволяет осуществлять плавную регулировку оборотов (найти переменный резистор достаточной мощности на несколько десятков Ом совсем не просто). А самый главный недостаток такого способа, это то, что иногда происходит остановка ротора при снижении напряжения питания.

    Читать подробнее о ШИМ-регуляторе оборотов электродвигателей

  • Этот симисторный регулятор позволяет управлять мощностью, в том числе электродвигателей и трансформаторов благодаря тому, что схема регулятора мощности построена по принципу — выдать на нагрузку четное число полупериодов сетевого напряжения при разном положении движка управляющего переменного резистора и тем самым не допустить подмагничивания магнитопровода.

    Читать дальше о симисторном регуляторе мощности

    • Простая схема регулятора мощности для паяльника

    Стремясь повысить качество пайки и предохранить жало паяльника от преждевременного разрушения из-за перегрева, радиолюбители нередко используют различные устройства, позволяющие регулировать среднее значение напряжения на обмотке нагревательного элемента паяльника.

     

    При этом изменяется мощность, выделяемая нагревательным элементом, а значит, и температура жала паяльника. Часто применяемые для этой цели контактные духпозиционные переключатели, которые монтируют, как правило, в подставке для паяльника, неудобны в пользовании. Во-первых, после того, как паяльник снят с такой подставки, требуется некоторое время для его «догревания» перед пайкой, а во-вторых, снятый с подставки он вскоре перегревается.

    Для регулирования мощности паяльника лучше всего подходят тиристорные регуляторы мощности. Многие радиолюбители уже применяют такие тиристорные регуляторы мощности — как самодельные, так и выпускаемые промышленностью для осветительных приборов. Однако они не всегда обеспечивают плавную и стабильную регулировку мощности.

    Дело в том, что у тиристоров (тринисторов) средней мощности, чаще всего используемых в регуляторах, велико значение удерживающего тока (минимального анодного тока, при котором тиристор может удерживаться в открытом состоянии). Для тиристоров серии КУ202 по техническим условиям этот ток может достигать 300 мА при температуре окружающей среды — 60° С. При реальных условиях эксплуатации он, конечно, меньше, но все же остается соизмеримым с током, протекающим через нагреватель паяльника (180 мА при мощности 40 Вт и напряжении 220 В).

    Иными словами, с этими тиристорами надежное регулирование при малой мощности нагрузки либо вообще невозможно, либо происходит лишь в узкой центральной области полупериода, где ток нагрузки хотя бы немного превышает удерживающий ток тринистора (тиристора). К тому же ток удержания — параметр, зависящий от многих факторов, в том числе и от температуры тиристора, поэтому работа такого регулятора не может быть температурно стабильной. Отсюда следует, что при маломощной нагрузке для регулятора необходимо выбирать тиристоры с малым током удержания.

    Ниже описана конструкция тиристорного регулятора мощности, рассчитанного на работу с нагрузкой, имеющей номинальную мощность от нескольких ватт до 100 Вт. Регулятор выполнен в виде сетевой штепсельной вилки и позволяет регулировать мощность в пределах примерно от 50 до 97 % от номинальной. В регуляторе применен тринистор КУ10ЗВ, у которого удерживающий ток не превышает десятых долей миллиампера.

    Принципиальная схема тиристорного регулятора мощности для регулировки температуры жала паяльника.

    Отрицательные полуволны сетевого напряжения беспрепятственно проходят через диод VD1, обеспечивая около половины мощности паяльника. Тиристор VS1, включенный встречно-параллельно диоду VD1, регулирует мощность в течение положительных полупериодов. Принцип управления тринистором — фазоимпульсный. На управляющий электрод тринистора поступают импульсы, вырабатываемые генератором, состоящим из аналога одно-переходного транзистора (VT1. VT2) и времязадающей цепи R5R6C1.

    Время от начала положительного полупериода сетевого напряжения до момента срабатывания генератора и открывания тринистора определяется положением движка переменного резистора R5. Для повышения помехоустойчивости и улучшения температурной стабильности тринистора его управляющий переход зашунтирован резистором R1.

    Цепь R2R3R4VT3 формирует из сетевого напряжения трапецеидальные импульсы длительностью 10 мс и напряжением примерно 7 В, которыми питается генератор. В качестве стабилизирующего элемента применен эмиттерный переход транзистора VT3, включенный в обратном направлении. Такой «стабилитрон» работает при значительно меньшем токе стабилизации (десятки микроампер против 5… 10 мА у КС168А). Это позволило, во первых, сэкономить место на печатной плате и, во вторых, уменьшить мощность, рассеиваемую цепью резисторов R2—R4.

    Если предполагается работа с припоями, имеющими температуру плавления менее 180°С, то входную часть регулятора следует собирать по схеме на рис. слева, а либо б. Регулятор, собранный по схеме рис. а, имеет пределы регулирования примерно от 0 до 95 % номинальной мощности нагрузки, а по схеме рис. б — при разомкнутых контактах выключателя SA1 примерно от 0 до 50 % (при замыкании контактов SA1 входная часть становится такой же, как на рис. выше.

    В регуляторе применены резистор R5 — СП-0,4, остальные резисторы — МЛТ; конденсатор С1 — КМ-5; транзисторы подойдут с любыми буквенными индексами.

    Регулятор собран в карболитовой коробке (с крышкой на резьбе) диаметром 45 и высотой 20 мм, использован футляр от фотопринадлежностей. Внешний вид регулятора показан на рис. в начале статьи. Можно использовать любую другую подходящую коробку, но обязательно из хорошего изоляционного материала. Ручка регулятора не должна быть металлической.

    Все детали собраны на печатной плате диаметром 36 мм из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1 мм. К фольге платы припаяны две гайки М2,5, в которые при сборке ввинчивают штыри вилки через отверстия в корпусе, при этом плата оказывается фиксированной в футляре.

     

    ВНИМАНИЕ!

    Эта конструкция имеет бестрансформаторное питание от сети переменного тока. Собирая, налаживая и эксплуатируя ее, обращайте особое внимание на соблюдение техники безопасности при работе с электроустановками (см. , например, статью — Общие правила электробезопасности).

     

     

    Справочные материалы:
    Симисторы и тиристоры TAG — основные характеристики, цоколевка
    Расшифровка буквенной маркировки интегральных, SMD предохранителей

     

     

     

    Фазовый регулятор мощности: схема, для индуктивной нагрузки

    Что такое фазовый регулятор

    Обычно фазовый генератор представляет собой небольшое устройство с поворотным механизмом, которое позволяет уменьшать или увеличивать подаваемую на приборы мощность. Работа таких устройств основана на одном небольшом полупроводниковом приборе, называемом симистором. Он позволяет изменять конфигурацию и фазность сигнала, что меняет и мощность приборов.


    Что собой представляет фазовый регулятор

    Обратите внимание! Такой прибор можно купить в магазине или же собрать для своей цепи самостоятельно. Применяют его для одно- и трехфазных сетей с небольшими различиями в конструкции.


    Симистор

    Управление с гальванической развязкой

    В некоторых случаях может возникнуть необходимость включения или отключения наг­рузки с помощью слаботочного сигнала управления, гальвани­чески развязанного от питаю­щей сети.

    При этом сигнал уп­равления может формироваться за несколько десятков или даже сотен метров от цепей питания нагрузки. Соответствующая схе­ма приведена на рис. 4.

    Рис. 4. Схема управления фазовым регулятором мощности с опторазвязкой.

    При подаче управляющего напряжения фотосимистор опто- пары U1 открыт, и регулятор VS1 находится в проводящем состоянии, степень которого определяется положени­ем движка переменного резистора R2.

    При отсутствии управляющего напря­жения ток через светодиод оптопары не протекает, и фотосимистор закрыт при любом положении движка переменного резистора R2.

    В описанных выше регуляторах мощности переменные резисторы могут быть типов СП-1, СП-04, СПЗ-4М, СПЗ-ЗО. Мощные тиристоры VS1, VS3 могут быть также типов Т122-25, Т132-25, Т142-40, Т142-63, Т142-80; мощный симистор VS1 может быть типов ТС112-16, ТС 122-20, ТС 132-40, ТС132-50, ТС142-63, ТС142-80. В качестве оптопары U1 может быть использована также зарубежная МОС3021 или отечественная АОУ160 (А, Б, В).

    Технические характеристики

    Фазовый регулятор мощности имеет несколько важных характеристик, изменение которых влечет перемены в работе всей цепи. Разобрать данные характеристики можно на примере регуляторов марки PR, которые являются одними из самых популярных:

    • напряжение в цепи 220 В;
    • частота переменного тока 50 Гц;
    • регуляция мощности в пределах от 0 до 97 % исходного значения;
    • максимально допустимый уровень нагрузки составляет 1500 Вт;
    • сила тока на аноде от 7 А при рабочей температуре 80 °С до 2 А при 100 °С;
    • пределы рабочей температуры (на корпусе) от −10 °С до 100 °С;
    • амплитуда колебания напряжения 1,75 В;
    • масса до 15 г.


    Модель PR
    Для разных целей и цепей требуются регуляторы с различными характеристиками. В зависимости от цепи может понадобиться другая мощность регулятора, номинальное напряжение или частота тока.

    Важно! У любого устройства регуляции мощности нужно обращать внимание на температурные пределы, особенно на верхнюю границу. Устройство при работе само выделяет большое количество тепла, а высокая окружающая температура может вызвать порчу схемы и даже возгорание.

    Типовая схема включения

    Электроды регулятора обозначены буквами К, А, УЭ (катод, анод, управ­ляющий электрод). Хотя регулятор и предназначен для работы на перемен­ном токе, выводы анода и катода не аналогичны, что определяет схему под­ключения переменного резистора R1 (между анодом и управляющим элек­тродом).

    Рис. 1. Микросхема фазового регулятора мощности PR-1500: а — габаритные и установочные размеры, б — типовая схема включения.

    Ток, протекающий через переменный резистор, не превышает 0,3 мА во всем диапазоне регулирования мощности, а напряжение на этом ре­зисторе изменяется от 0 (при подаче максимальной мощности в нагрузку) до полного напряжения сети (при нулевой мощности в нагрузке). Мощность, выделяющаяся на переменном резисторе, не превышает 0,2 Вт.

    При подаче в нагрузку максимальной мощности форма импульсов име­ет вид, показанный на рисунке 2.

    Рис. 2. Форма импульсов при максимальной мощности нагрузки.

    При этом значение угла открывания ф0 составляет около 20. 30°, а напряжения открывания Uo (мгновенное значение) – соответственно 100… 150 В (при напряже­нии питающей сети 220 В). Подключенный между ано­дом и катодом регулятора вольтметр при этом показы­вает напряжение 8… 10 В действующего значения.

    Следует отметить, что регулятор способен работать при снижении нап­ряжения питания до 100 В. Для снижения уровня помех, образующихся при работе регулятора, следует использовать соответствующий LC-фильтр, включаемый на входе регулятора мощности.

    Как работает фазовый регулятор

    Главную роль в работе фазового регулятора играет симистор. Он представляет собой нелинейный ключ на основе полупроводника. Данный элемент был получен благодаря усовершенствованию тиристора. Главное отличие состоит в том, что этот полупроводниковый ключ в открытом состоянии пропускает ток не в одном, а в двух направлениях. Это свойство дает симисторам возможность применения в цепях с переменным током, так как на них никак не влияет полярность напряжения, которая постоянно меняется в данных цепях.

    Вам это будет интересно Электросчетчик Меркурий 201Трансформатор: условное обозначение и описание

    Наличие нового свойства не означает отсутствие старого, характерного и для симисторов, и для тиристоров. Даже когда электрод управления отключен, проводимость всего элемента активна. Момент, когда элемент закрыт, наступает только тогда, когда переменный ток находится в положении ноль (то есть разность потенциалов на двух других контактах будет также равна нулю).

    Обратите внимание! Еще одно полезное свойство применения симистора в качестве основного элемента — подавление помех на фазе при закрытии элемента. Это намного проще транзисторного регулятора, который также умеет уменьшать шумы входного сигнала.


    Изменения сигнала

    Все эти характеристики позволяют конструкции на основе симисторов осуществлять фазное изменение в сигнале. Каждый полупериод проводимость отключается, а время между закрытием и открытием прибора срезает часть периода. Сигнал из-за этого становится пилообразной формы. Путем изменения формы сигнала и происходит фазовое управление мощностью тока.

    Важно! Симистор никак не влияет на амплитуду напряжения, поэтому название «регулятор напряжения» неправильно.

    Практические примеры для повторения

    Наибольшей популярностью среди радиолюбителей пользуются схемы, предназначенные для управления яркостью светильника и изменения мощности паяльника. Такие схемы просты для повторения и могут собираться без использования печатных плат простым навесным монтажом.

    Схемы, выполненные самостоятельно, ничем не уступают по работоспособности заводским, так как не требуют настроек и при исправных радиодеталях сразу готовы к использованию. В случае отсутствия возможности или желания изготовить прибор своими руками с «нуля», можно приобрести наборы для самостоятельного изготовления. Такие комплекты содержат все необходимые радиоэлементы, печатную плату и схему с инструкцией по сборке.

    Доминирующая схема

    Такой прибор проще всего собрать на тиристоре. Работа схемы основана на способности открывания тиристора при прохождении входной синусоиды через ноль, в результате чего сигнал обрезается, и величина напряжения на нагрузке изменяется.

    Схема для повторения тиристорного регулятора мощности построена на использовании тиристора VS1, в качестве которого используется КУ202Н. Это радиоэлемент изготавливается из кремния и имеет структуру p-n-p типа. Применяется в качестве симметричного переключателя сигналов средней мощности и коммутации силовых цепей на переменном токе.

    При подаче напряжения 220в входной сигнал выпрямляется и поступает на конденсатор C1. Как только значение падения напряжения на C1 сравняется с величиной разности потенциалов, в точке между сопротивлениями R3 и R4 биполярные транзисторы VT1 и VT2 открываются. Уровень напряжения ограничивается стабилитроном VD1. Сигнал поступает на управляющий вывод КУ202Н, а конденсатор C1 разряжается. При возникновении сигнала на управляющем выводе тиристор отпирается. Как только конденсатор разрядится, VT1 и VT2 закрываются, соответственно запирается и тиристор. При следующем полупериоде входного сигнала всё повторяется вновь.

    В качестве транзисторов используются КТ814 и КТ815. Время разряда регулируется с помощью R5 и мощность тоже. Стабилитрон используется с напряжением стабилизации от 7 до 14 вольт.

    Такой регулятор возможно использовать не только как диммер, но и для управления мощностью коллекторного двигателя. Доминирующая схема может работать при токах до 10 ампер, эта величина напрямую зависит от характеристик используемого тиристора, при этом он обязательно устанавливается на радиатор.

    Назначение

    Регулятор мощности пригодится в цепях, содержащих следующие электрические приборы:


    Регулятор с двигателем

    • электродвигатели;
    • устройства, которые используют в своей работе компрессоры;
    • бытовые приборы: стиральные машины, вентиляторы, пылесосы;
    • электрические инструменты различного рода;
    • различные приборы освещения.


    Простой пример использования регулятора при освещении
    Важно! Не рекомендуется использовать фазовый регулятор в цепях, в которые включены холодильники, компьютеры, телевизоры и прочие потребители с тонкой настройкой, изменения характера работы которых может повлечь порчу устройства или другие непредсказуемые последствия.

    Увеличение мощности

    Если мощность в нагрузке превышает 1500 Вт, для регулирования следу­ет использовать тиристоры (рис. 3, а) или симисторы (рис. 3, б), рас­считанные на соответствующие токи.

    Рис. 3. Схема подключения фазового регулятора мощности к тиристору и симистору для увеличения мощности.

    Предельное значение тока через нагрузку составляет 100 А (для схемы на рис. 3, а) и 50 А (для схемы на рис. 3, б). Мощность нагрузки при указанном сетевом напряжении может составлять соответственно 22 кВт и 11 кВт. В обоих случаях через нагрузку протекает переменный ток.

    Как правильно использовать

    Безопасность и успешность работы регулятора зависят от соблюдения нескольких правил:

    • соблюдение температурного режима. Прибор может сильно нагреваться, особенно если окружающая среда тоже имеет высокую температуру. В этом случае стоит позаботиться о наличии охлаждения;
    • подбирать регулятор нужно с учетом всех параметров сети;
    • сила тока в цепи не должна равняться максимально допустимой для регулятора;
    • при самостоятельной сборке необходимо обеспечить прибору защиту от поражений током, заключив его в корпус.

    Приборы для зарядного устройства

    Чтобы сделать регулятор тока для зарядного устройства, тиристоры необходимы только триодного типа. Запирающий механизм в данном случае будет контролировать управляющий электрод в цепи. Полевые транзисторы в устройствах используются довольно часто. Максимальной нагрузкой для них является 9 А. Низкочастотные фильтры для таких регуляторов не подходят однозначно. Связано это с тем, что амплитуда электромагнитных помех довольно высокая. Решить эту проблему можно просто, используя резонансные фильтры. В данном случае проводимости сигнала они препятствовать не будут. Тепловые потери в регуляторах также должны быть незначительными.

    Симисторный регулятор мощности

    В радиолюбительской аппаратуре можно найти немало описаний различных регуляторов мощности и автоматических устройств, использующих в качестве выходного мощного ключа тринистор. Тринистор в цепи переменного тока неудобен тем, что требует питания через выпрямительный мост, и при большой мощности диоды моста должны быть установлены на радиаторы. Более удобен симистор.

     Симистор, как и тристор, имеет три электрода. Его основное отличие — возможность коммутации переменного тока. Ток через симистор может протекать в любом направлении — как от анода к катоду (как в тринисторе), так и в противоположную сторону.

    Симисторы серии КУ208 при положительном напряжении на аноде могут включаться импульсами любой полярности, подаваемыми на управляющий электрод относительно катода, а при отрицательном напряжении на аноде — импульсами только отрицательной полярности.
    Использование симисторов в регуляторах мощности и различных автоматических коммутаторах затруднено из-за необходимости обеспечения сравнительно большого тока управляющего электрода — 150 мА для симисторов серии КУ208. Управление симистором постоянным током требует большой мощности, а при импульсном управлении необходим формирователь, обеспечивающий короткие импульсы в момент прохождения сетевого напряжения через «нуль» и имеющий общий вывод с одним из сетевых проводов.
    В описываемом далее устройстве регулирование мощности в нагрузке осуществляется изменением числа полупериодов сетевого напряжения, подаваемого на нее в течение некоторого интервала времени, поэтому регулятор можно использовать для работы лишь с такими нагрузками, как, например, электроплитка, камин, паяльник с другими подобными электронагревательными приборами.
    Включение симистора происходит вблизи момента перехода сетевого напряжения через «нуль», что снижает уровень помех по сравнению с регуляторами, в которых использован фазоимпульсный метод регулирования.
    Приниципиальная схема регулятора приведена на рисунке.

    Диоды VD1-VD2, стабилитрон VD3, конденсаторы С1-С3 и резистор R1 образуют источник питания устройства напряжением около 10 В (при максимальном выходном токе 18…20 мА). Оригинальным является формирователь импульсов частотой 100 Гц, выполненный на транзисторах VT1, VT2 и резисторах R2-R4. При положительном полупериоде транзистор VT1, включенный по схеме с общим эмиттером, открыт и насыщен — напряжение на его коллекторе близко к эмиттерному (транзистор VT2 закрыт). При отрицательном полупериоде закрыт транзистор VT1, но открыт и насыщен транзистор VT2, включенный по схеме с общей базой, и напряжение на его коллекторе имеет тот же знак и амплитуду.
    Лишь в моменты, когда сетевое напряжение по абсолютному значению меньше 40…50 В, оба транзистора закрыты и напряжение на их коллекторе близко к напряжению на выводе 7 микросхемы DD1. При этом разрешена работа генератора импульсов на элементах DD1.3, DD1.4. Импульсы частотой около 5 кГц с его выхода дифференцируются цепью C6R8, усилитваются транзистором VT3 и включают симистор VS1.
    Однако работой этого генератора управляет и генератор, собранный на элементах DD1.1 и DD1.2. Частота формируемых им импульсов — около 2 Гц, а скважность можно регулировать переменным резистором R5 от 1,01 до 100. В одном крайнем положении движка этого резистора на нагрузке выделяется почти полная мощность, а в другом — нагрузка обесточена.
    При напряжении низкого уровня на выходе элемента DD1.2 разрешена работа генератора на элементах DD1.3 и DD1.4, а при высоком запрещена. В результате при перемещении движка резистора R5 из одного крайнего положения в другое изменяется соотношением числа полупериодов напряжения сети, подаваемых и не подаваемых на нагрузку, подключенную к разъему Х1. А так как одному периоду работы управляющего генератора соответствует около 50 полупериодов сетевого напряжения, дискретность регулирования равна примерно 2%.
    Все эелементы этого варианта регулятора, кроме симистора VS1, смонтированы на печатной плате размерами 62,5 х 50 мм. Плата рассчитана на установку резисторов МЛТ, конденсаторов К73-16 (С1), К50-6 (С3), КМ-6 (остальные), переменный резистор (R5) СП3-4аМ или СП3-2бМ. Диоды VD1, VD2, VD4 и VD5 — маломощные кремниевые, стабилитрон VD3 — на напряжение стабилизации 10…12 В. Микросхема К561ЛЕ5 заменима на К176ЛЕ5 или КР1561ЛЕ5. Транзисторы VT1 и VT2 могут быть любыми кремниевыми маломощными структуры p-n-p, транзистор VT3 -средней или большой мощности структуры n-p-pn с допустимым коллекторным током 150 мА.

     

    Конденсатор К73-16 (С1) можно заменить на любой металлопленочный емкостью 0,33…0,68 мкФ на номинальное напряжение не менее 250 В или на бумажный или металлобумажный такой же емкости на номинальное напряжение не менее 400 В. Корпус резистора R5 должен быть соединен с плюсовым проводником цепи питания микросхемы, что необходимо для его экранирования. Симистор КУ208Г (или КУ208В) установлен на штыревом теплоотводе размерами 80 х 60 х 20 мм.
    Предварительно симистор целесообразно проверить на значение тока спрямления, включив его по схеме, приведенной на следующем рисунке.

     

    Напряжение питания анодной цепи симистора должно соответствовать номинальному для лампы накаливания EL1, рассчитанной на рабочий ток не менее 150 мА. Плавно увеличивая ток управляющего электрода симистора (резистором R1), измеряют его значение непосредственно перед включением лампы. Паспортное значение тока спрямления при комнатной температуре равно 150 мА. Для регулятора следует подобрать симистор с током спрямления не более 70 мА (из проверенных автором 15 симисторов лишь один не соответствовал этому требованию).
    Налаживают регулятор следующим образом. Параллельно конденсатору С1 подсоединяют резистор сопротивлением 220…330 Ом и подключают устройство вместо сети к внешнему источнику постоянного тока напряжением 12…15 В. Его подбирают таким, чтобы потребляемый ток был около 20 мА. Установив движок резистора R5 в среднее положение, с помощью осциллографа или головных телефонов (что очень удобно) контролируют на резисторе R9 наличие пачек импульсов частотой около 5 кГц и периодом повторения пачек близким к 0,5 с. При перемещении движка переменного резистора длительность пачек должна изменяться практически от нуля до непрерывной последовательности импульсов.
    Затем снимают дополнительный резистор, к разъему Х1 подключают настольную лампу (установка симистора на теплоотвод не обязательна) и на регулятор подают напряжение сети. При перемещении движка резистора R5 лампа должна вспыхивать с частотой около 2 Гц, а длительность ее вспышек — изменяться от нуля до непрерывного свечения.

    <<< Схемы электрические

    Как правильно выбрать регулятор (ы) напряжения для вашей конструкции

    В этой статье показано, как выбрать лучший тип стабилизатора напряжения для вашего конкретного электронного продукта.

    Вероятно, более 90% продукции требуют регулятора напряжения того или иного типа, что делает их одними из наиболее часто используемых электрических компонентов.

    Если у вас нет возможности работать напрямую от напряжения батареи или внешнего адаптера постоянного / переменного тока, требуется стабилизатор напряжения.Скорее всего, потребуется несколько регуляторов напряжения.

    Эта статья — ваше руководство по выбору регулятора (ов) напряжения для вашей конструкции. Мы расскажем обо всем, от определения того, какой тип регулятора напряжения вам нужен, до выбора того, который соответствует вашим конкретным требованиям.

    Выбор необходимого регулятора

    Первым шагом в выборе правильного регулятора напряжения является определение входного напряжения, выходного напряжения и максимального тока нагрузки.

    Хотя существует множество других спецификаций, эти три помогут вам начать работу и помогут сузить круг необходимого вам регулятора.

    Регуляторы напряжения

    можно разделить на две широкие классификации:

    • Понижающий : Выходное напряжение ниже входного
    • Повышающий : Выходное напряжение больше входного

    Знание входного и выходного напряжений поможет вам легко решить, к какой группе относится ваш регулятор.

    Регуляторы напряжения, которым требуется выходное напряжение меньше входного, являются наиболее распространенным типом регуляторов напряжения. Например, вы вводите 5 В и выдает 3,3 В, или вы вводите 12 В и выдает 5 В.

    Вам необходимо рассмотреть два типа регуляторов:

    • Линейные регуляторы : простые, дешевые и бесшумные, но могут иметь низкую энергоэффективность. Линейные регуляторы способны только понижать напряжение.
    • Импульсные регуляторы : высокая энергоэффективность, но более сложная и дорогая, а на выходе больше шума.Импульсные регуляторы могут использоваться как для понижения, так и для повышения напряжения.

    Если вам требуется выходное напряжение ниже входного, начните с линейного регулятора, а не импульсного регулятора.

    Рисунок 1. Линейный регулятор использует транзистор и контур управления с обратной связью для регулирования выходного напряжения. Линейный регулятор может производить только выходное напряжение ниже входного.

    Линейные регуляторы

    намного дешевле и проще в использовании, чем импульсные регуляторы, поэтому они, как правило, должны быть вашим первым выбором.

    Единственный случай, когда вы не хотите использовать линейный стабилизатор, — это если рассеиваемая мощность слишком велика или вам нужно повысить напряжение.

    Определение рассеиваемой мощности

    Хотя линейные регуляторы дешевы и просты в использовании, основным недостатком является то, что они могут тратить много энергии. Это может вызвать чрезмерный разряд батареи, перегрев или повреждение продукта.

    Если у вас есть аккумулятор, мощность которого расходуется на тепло, аккумулятор разряжается быстрее.Если это не аккумулятор, но он по-прежнему выделяет значительное количество тепла, это может вызвать другие проблемы с вашей конструкцией.

    Фактически, при определенных условиях линейный регулятор может выделять столько тепла, что фактически разрушает себя. Очевидно, вы этого не хотите.

    При использовании линейного регулятора начните с определения того, сколько мощности будет рассеиваться регулятором.

    Для линейных регуляторов используйте уравнение:

    Мощность = (Входное напряжение — Выходное напряжение) x Ток (Уравнение 1)

    Можно предположить, что выходной ток (также называемый током нагрузки) примерно такой же, как входной ток для линейных регуляторов.

    На самом деле, входной ток равен выходному току плюс ток покоя, который потребляет линейный регулятор для выполнения функции регулирования.

    Однако для большинства регуляторов ток покоя чрезвычайно мал по сравнению с током нагрузки, поэтому достаточно предположить, что выходной ток равен входному.

    Как видно из уравнения 1, если у вас большой перепад напряжения (Vin — Vout) на регуляторе и / или большой ток нагрузки, то ваш регулятор будет рассеивать большое количество энергии.

    Например, если на входе 12 В, а на выходе 3,3 В, разность напряжений будет рассчитана как 12 В — 3,3 В = 8,7 В.

    Если ток нагрузки составляет 1 ампер, это означает, что регулятор должен рассеивать 8,7 Вт мощности. Это огромная потеря мощности, с которой не справится любой линейный регулятор.

    Если, с другой стороны, у вас есть высокий перепад напряжения, но вы используете ток нагрузки всего в несколько миллиампер, тогда мощность будет небольшой.

    Например, в приведенном выше случае, если вы сейчас используете ток нагрузки только 100 мА, рассеиваемая мощность упадет до 0,87 Вт, что гораздо более приемлемо для большинства линейных регуляторов.

    При выборе линейного регулятора недостаточно просто убедиться, что входное напряжение, выходное напряжение и ток нагрузки соответствуют спецификациям регулятора.

    Например, у вас есть линейный регулятор, рассчитанный на 15 В и ток 1 А. Вы думаете: «Хорошо, если это так, я могу подать на вход 12 В, взять 3.3 В на выходе и запустить его при 1 А, не так ли? »

    Неправильно! Вы должны убедиться, что линейный регулятор может выдерживать даже такое количество мощности. Способ сделать это — определить, насколько сильно нагреется регулятор, в зависимости от мощности, которую он должен рассеять.

    Для этого сначала рассчитайте, сколько мощности будет рассеивать линейный регулятор, используя уравнение 1 выше.

    Во-вторых, посмотрите в таблице данных регулятора в разделе «тепловые характеристики» параметр под названием «Theta-JA», выраженный в единицах ° C / Вт (° C на ватт).

    Theta-JA указывает количество градусов, на которое микросхема будет нагреваться выше температуры окружающего воздуха, на каждый ватт мощности, которую он должен рассеять.

    Просто умножьте расчетную рассеиваемую мощность на Theta-JA, и вы узнаете, насколько сильно линейный регулятор будет нагреваться при такой мощности:

    Мощность x Theta-JA = Температура выше окружающей (Уравнение 2)

    Допустим, ваш регулятор соответствует спецификации Theta-JA 50 ° C на ватт.Это означает, что если ваш продукт рассеивает:

    • 1 ватт, он нагреется до 50 ° C.
    • 2 Вт нагреется до 100 ° С.
    • ½ ватта нагреется до 25 ° C.

    Важно отметить, что рассчитанная выше температура представляет собой разницу температур выше температуры окружающего воздуха.

    Допустим, вы подсчитали, что при ваших условиях питания регулятор будет рассеивать 2 Вт мощности. Вы умножаете это на Theta-JA, и вы определяете, что он нагреется до 100 ° C.

    Здесь важно не забыть добавить температуру окружающего воздуха. Комнатная температура обычно составляет 25 ° C. Следовательно, вы должны добавить 25 ° C к 100 ° C. Теперь у вас температура 125 ° C.

    125 ° C — это максимальная температура, на которую рассчитано большинство электронных компонентов, поэтому вы никогда не захотите намеренно превышать 125 ° C.

    Обычно вы не повредите свой продукт, пока не достигнете температуры примерно от 170 ° C до 200 ° C. К счастью, у большинства регуляторов также есть тепловое отключение, которое срабатывает при температуре около 150 ° C, поэтому они отключатся до того, как вызовут какие-либо повреждения.

    Однако некоторые регуляторы не имеют теплового отключения, поэтому вы можете повредить их, если они рассеивают слишком много энергии.

    В любом случае, вы не хотите, чтобы ваш продукт постоянно перегревался и ему приходилось отключаться, чтобы остыть.

    Также следует учитывать, что температура воздуха не всегда может быть 25 ° C.

    Допустим, ваш регулятор все еще нагревается до 100 ° C при нагрузке, но теперь температура окружающей среды составляет 50 ° C (например, в закрытой машине в жаркий летний день).

    Теперь у вас 50 ° C плюс 100 ° C и температура до 150 ° C при загрузке. Вы превысили указанную максимальную температуру и находитесь на грани срабатывания теплового отключения.

    Очевидно, этого следует избегать. Эксплуатация регулятора таким образом, чтобы он регулярно превышал заданную температуру 125 ° C, может не вызвать немедленного повреждения, но может сократить срок службы компонента.

    Регуляторы с малым падением напряжения (LDO)

    В некоторых случаях линейные регуляторы могут быть чрезвычайно эффективными, потребляя очень мало энергии.Это происходит, когда они работают с очень низким входным напряжением к выходному напряжению.

    Например, если Vin — Vout составляет всего 300 мВ, то даже при токе нагрузки 3 А рассеиваемая мощность составляет всего 0,9 Вт, что является достаточно низкой мощностью, чтобы выдерживать нагрузку большинством регуляторов.

    Минимальный дифференциал Vin-Vout, с которым может работать линейный регулятор, называется падением напряжения. Если разница между Vin и Vout падает ниже напряжения отключения, то регулятор находится в режиме отключения.

    Регулятор в режиме отпускания просто выглядит как небольшой резистор от входа к выходу. Это означает, что выход, по сути, просто соответствует входному питанию, и на самом деле никакое регулирование не выполняется.

    В большинстве случаев следует избегать использования линейного регулятора в режиме отключения. Это ни в коем случае не повредит чему-либо, но вы потеряете многие преимущества регулятора.

    Например, если у вас много шума на входе, он обычно будет отфильтрован линейным регулятором.Однако эта фильтрация не будет происходить в режиме отключения, поэтому весь шум входного источника питания передается прямо на выходное напряжение.

    Причина, по которой стабилизаторы с малым падением напряжения так полезны, заключается в том, что они позволяют управлять регулятором с очень малой рассеиваемой мощностью. Это связано с тем, что линейный регулятор наиболее эффективен, когда разница между Vin и Vout небольшая.

    Многие старые линейные регуляторы имели очень высокое падение напряжения. Например, у популярных регуляторов серии 7800 значение падения напряжения составляет 2 В.Это означает, что входное напряжение должно быть как минимум на 2 В выше выходного напряжения.

    Рисунок 2 — Старые трехконтактные линейные регуляторы требуют большего перепада напряжения Vin-Vout и, следовательно, расходуют больше энергии, чем более новые регуляторы LDO.

    Хотя 2 В — это не так уж и много, если вы пропускаете через этот регулятор ток в 1 ампер и у вас есть разница в 2 В, то это 2 Вт энергии, теряемой зря.

    Регуляторы LDO нового поколения могут иметь очень низкое падение напряжения менее 200 мВ при полной нагрузке.

    LDO, работающий только с перепадом напряжения 200 мВ, может пропускать в 10 раз больше тока при той же рассеиваемой мощности, что и линейный стабилизатор, работающий с перепадом напряжения 2 В. Таким образом, 1 ампер тока с дифференциалом Vin-Vout 200 мВ соответствует лишь 0,2 Вт рассеиваемой мощности.

    Краткое описание линейных регуляторов

    Линейные регуляторы полезны, если:

    • Разница между входным и выходным напряжением мала
    • У вас низкий ток нагрузки
    • Требуется исключительно чистое выходное напряжение
    • Вы должны сделать дизайн максимально простым и дешевым

    Как мы обсудим дальше, импульсные стабилизаторы создают много шума на выходе и могут создавать нечеткое выходное напряжение.

    Это может быть приемлемо для некоторых приложений, но во многих случаях требуется очень чистое напряжение питания. Например, при генерации напряжения питания для аналого-цифрового преобразователя или какой-либо звуковой схемы.

    Таким образом, линейные регуляторы не только проще в использовании, но и обеспечивают гораздо более чистое выходное напряжение по сравнению с импульсными регуляторами, без пульсаций, всплесков или шумов любого типа.

    Таким образом, если рассеиваемая мощность не слишком велика или вам не требуется повышающий регулятор, линейный регулятор будет вашим лучшим вариантом.

    Импульсные регуляторы

    Импульсные регуляторы намного сложнее для понимания, чем линейные регуляторы. Линейный регулятор основан на силовом транзисторе, который регулирует величину тока, разрешенного для подачи на выход.

    ПРИМЕЧАНИЕ: Обязательно загрузите бесплатное руководство в формате PDF 15 шагов для разработки нового электронного оборудования .

    Если система управления линейного регулятора определяет, что выходное напряжение ниже, чем должно быть, то от входа к выходу может проходить больший ток.И наоборот, если обнаруживается, что выходное напряжение выше, чем должно быть, регулятор позволит меньшему току течь от входа к выходу, действуя таким образом, чтобы снизить выходное напряжение.

    С другой стороны, импульсные регуляторы используют катушки индуктивности и конденсаторы для временного хранения энергии перед передачей ее на выход.

    В этом уроке я проектирую печатную плату с использованием простого линейного регулятора, а в этом более глубоком курсе я проектирую индивидуальную плату с использованием более сложного импульсного регулятора.

    Существует два основных типа импульсных регуляторов: повышающий и понижающий.

    Понижающий импульсный стабилизатор также называется понижающим стабилизатором и, как линейный регулятор, вырабатывает выходное напряжение ниже входного.

    Рис. 3. Понижающий импульсный стабилизатор использует катушку индуктивности в качестве временного накопителя энергии для эффективного создания выходного напряжения ниже входного.

    Если вы начали планировать использование линейного регулятора (понижающего), но определили, что рассеиваемая мощность слишком велика, тогда вам следует использовать понижающий импульсный стабилизатор.

    В то время как повышающий импульсный стабилизатор создает выходное напряжение, превышающее входное, и называется повышающим регулятором.

    Импульсные регуляторы очень эффективны, даже при очень больших разностях между входом и выходом.

    КПД равен выходной мощности, деленной на входную. Это соотношение того, какая часть мощности от входа поступает на выход.

    КПД = Pout / Pin = (Vout x Iout) / (Vin x Iin) (Уравнение 3)

    Уравнение эффективности такое же, как и для линейного регулятора.Однако, поскольку выходной ток равен входному току для линейного регулятора, уравнение 3 упрощается до простого:

    КПД (линейный регулятор) = Vout / Vin (уравнение 4)

    Например, предположим, что у вас на входе 24 В, а на выходе необходимо 3 В при токе нагрузки 1 А. Если бы это был линейный регулятор, он работал бы с чрезвычайно низким КПД, и почти вся мощность рассеивалась бы в виде тепла.

    КПД линейного регулятора будет только 3 В / 24 В = 12.5%. Это означает, что только 12,5% мощности от входа поступает на выход. Остальные 87,5% передаваемой мощности теряются в виде тепла!

    С другой стороны, импульсные регуляторы обычно имеют КПД 90% или больше, независимо от разницы между входным и выходным напряжениями. Для импульсного регулятора около 90% мощности передается на выход и только 10% тратится впустую.

    Только когда Vin и Vout близки друг к другу, линейный регулятор может сравниться по эффективности с импульсным регулятором.

    Например, если у вас входное напряжение 3,6 В (напряжение литий-полимерной батареи), а на выходе выдается 3,3 В, то линейный регулятор будет иметь КПД 3,3 В / 3,6 В = 91,7%.

    Повышающие регуляторы напряжения

    В большинстве случаев выходное напряжение будет ниже входного. В этом случае следует использовать линейный регулятор или понижающий импульсный стабилизатор, как обсуждалось.

    Однако есть и другие случаи, когда вам может потребоваться выходное напряжение выше входного.Например, если у вас аккумулятор 3,6 В и вам нужно питание 5 В.

    Рис. 4. В повышающем импульсном стабилизаторе индуктивность используется в качестве временного накопительного элемента для эффективного создания выходного напряжения, превышающего входное.

    Многие новички в электронике удивляются, узнав, что можно генерировать более высокое напряжение из более низкого напряжения. Для выполнения этой функции необходим импульсный регулятор, называемый повышающим регулятором.

    В отличие от линейных регуляторов выходной ток импульсного регулятора не равен входному току. Вместо этого вы должны смотреть на входную мощность, выходную мощность и эффективность.

    Рассчитаем входной ток для повышающего регулятора. Предположим, что входное напряжение — 3 В, выходное напряжение — 5 В, выходной ток — 1 А, а энергоэффективность — 90% (как указано в таблице данных).

    Чтобы выяснить это, нам нужно использовать небольшую базовую алгебру для уравнения 3, чтобы найти входную мощность:

    Pin = Pout / КПД (Уравнение 5)

    Мы знаем, что эффективность составляет 90% (или 0.90), и мы знаем, что выходная мощность составляет 5 В x 1 А = 5 Вт. Мы можем рассчитать, что входная мощность составляет 5 Вт / 0,9 = 5,56 Вт.

    Поскольку входная мощность составляет 5,56 Вт, а выходная мощность 5 Вт, это означает, что регулятор рассеивает только 0,56 Вт.

    Далее, поскольку мы знаем, что мощность равна напряжению, умноженному на ток, это означает, что входной ток равен:

    Входной ток = 5,56 Вт / Vin = 5,56 Вт / 3 В = 1,85 A (Уравнение 6)

    Для повышающего регулятора входной ток всегда будет выше, чем выходной ток.С другой стороны, входной ток понижающего регулятора всегда будет меньше выходного тока.

    Понижающие регуляторы

    Допустим, вы питаете свой продукт от двух последовательно соединенных батареек AA. При полной зарядке две батареи AA могут выдавать около 3,2 В, но когда они почти полностью разряжены, они выдают только 2,4 В.

    В этом случае напряжение вашего источника питания может находиться в диапазоне от 2,4 В до 3,2 В.

    Теперь предположим, что вам нужно выходное напряжение ровно 3 В независимо от состояния батарей.Когда батареи полностью заряжены (выходное напряжение 3,2 В), вам необходимо понизить напряжение батареи с 3,2 В до 3 В.

    Однако, когда батареи близки к разряду (выходное напряжение 2,4 В), вам необходимо увеличить напряжение батареи с 2,4 В до 3 В.

    В этом сценарии вы должны использовать так называемый повышающий-понижающий импульсный стабилизатор, который представляет собой просто комбинацию повышающего и понижающего регуляторов.

    Для решения этой проблемы потенциально можно использовать отдельный понижающий регулятор, за которым следует повышающий регулятор (или наоборот).Но, как правило, лучше использовать одинарный понижающе-повышающий регулятор.

    Импульсный регулятор + линейные регуляторы

    Помните о трех преимуществах линейных регуляторов: дешевизне, простоте и чистоте выходного напряжения.

    Может быть много случаев, когда вы хотите использовать линейный стабилизатор, потому что вам нужно чистое выходное напряжение, но вы не можете, потому что они тратят слишком много энергии.

    В этой ситуации вы можете использовать импульсный регулятор, за которым следует линейный регулятор.

    Допустим, у вас есть входное напряжение от литий-полимерной батареи, равное 3.6 В, но вам понадобится источник clean 5 В.

    Для этого вы должны использовать повышающий стабилизатор, чтобы поднять напряжение до значения чуть выше целевого выходного напряжения. Например, вы можете использовать повышающий регулятор для повышения напряжения с 3,6 В до 5,5 В.

    Затем вы следуете этому с помощью линейного регулятора, который берет 5,5 В и понижает его до 5 В, а также очищает шум и пульсации для получения чистого сигнала.

    Это очень распространенный метод получения КПД импульсного регулятора и бесшумного выходного напряжения линейного регулятора.

    Если вы выбрали эту опцию и специально пытаетесь отфильтровать коммутируемый шум, обязательно обратите внимание на коэффициент подавления подачи питания (PSRR) линейного регулятора.

    PSSR данного линейного регулятора изменяется в зависимости от частоты. Следовательно, PSSR обычно представляется в виде графика, который показывает, как линейный регулятор подавляет любые пульсации на входном питании на различных частотах.

    Рисунок 5 — Коэффициент подавления помех от источника питания (PSRR) в зависимости от частоты для TPS799 от Texas Instruments.

    Чтобы использовать этот график, посмотрите на частоту переключения вашего импульсного стабилизатора (или любых других источников шума в вашей цепи). Затем посмотрите на PSSR линейного регулятора на этой конкретной частоте.

    Затем вы можете рассчитать, какая часть шума импульсного регулятора будет удалена линейным регулятором.

    Сводка

    Чтобы выбрать регулятор напряжения для вашей системы, начните с предположения, что линейный регулятор может использоваться, если входное напряжение выше, чем выходное.

    Только если при этом расходуется слишком много энергии, используйте понижающий импульсный стабилизатор.

    Если вам нужно выходное напряжение выше, чем входное, используйте импульсный импульсный стабилизатор.

    Если у вас есть ситуация, когда входное напряжение может быть выше или ниже выходного напряжения, вам нужен импульсный импульсный стабилизатор.

    Наконец, если вам нужен чистый выходной сигнал, но требуется энергоэффективность импульсного регулятора, используйте импульсный регулятор, а затем линейный регулятор для очистки напряжения питания.

    Наконец, не забудьте загрузить бесплатно PDF : Ultimate Guide to Develop and Sell Your New Electronic Hardware Product . Вы также будете получать мой еженедельный информационный бюллетень, в котором я делюсь премиальным контентом, недоступным в моем блоге.

    Другой контент, который может вам понравиться:

    4.8 5 голоса

    Рейтинг статьи

    Что такое регулятор напряжения?

    Регулятор напряжения — это компонент, который преобразует напряжение в более низкий (или более высокий) уровень.

    Типичный пример: вы хотите использовать батарею на 9 В, но вам нужно 5 В в цепи. Например, чтобы создать портативное зарядное устройство USB. Затем вы можете использовать регулятор напряжения, который принимает эти 9 В в качестве входа и создает стабильный выход 5 В для использования в вашей схеме.

    Или, если вам нужны разные уровни напряжения для схемы, которую вы строите. Допустим, у вас есть схема с микроконтроллером, которому требуется 5 В, и двигателем, которому требуется 12 В. Вместо двух блоков питания вы можете использовать только блок питания 12 В и добавить регулятор напряжения, обеспечивающий 5 В для микроконтроллера.

    Как подключить регулятор напряжения

    Обычно вам нужно несколько дополнительных компонентов, подключенных к регулятору напряжения, чтобы сделать выход немного более стабильным. По крайней мере, конденсатор или два. Но это зависит от того, какой вы выберете. Вы найдете информацию о том, как подключить конкретный регулятор напряжения, в его техническом описании.

    Например, регулятор напряжения 7805 обычный. Это дает вам 5 В. В таблице данных 7805 вы можете найти этот пример схемы, которая показывает, что вам нужны два конденсатора:

    Регулятор напряжения с выходом 5В

    Типы регуляторов напряжения

    Существует два распространенных типа регуляторов напряжения, о которых стоит знать:

    • Линейные регуляторы напряжения
    • Импульсные регуляторы постоянного тока

    Линейный стабилизатор напряжения — самый простой, для работы которого требуется всего пара конденсаторов и, возможно, один или два резистора.

    Примерами линейных регуляторов являются 7805 и LM317 с регулируемым выходным напряжением.

    Схема LM317 с регулируемым выходом

    Импульсный стабилизатор DC-DC немного сложнее, и для работы требуется индуктор и диод. Одним из примеров является LM2596. Но часто вы можете найти их в виде небольших модулей (ищите преобразователи постоянного тока в постоянный), на плате которых есть все необходимое.

    Модуль преобразователя постоянного / постоянного тока

    Основное различие между ними состоит в том, что линейный регулятор потребляет гораздо больше энергии, чем импульсный регулятор.Таким образом, линейный регулятор может легко сильно нагреться, если вы не обеспечите хорошее охлаждение.

    Кроме того, импульсный стабилизатор — единственный, который может дать вам более высокое выходное напряжение, чем то, которое вы вставили. Линейный стабилизатор всегда будет давать вам более низкое выходное напряжение.

    Как работают линейные регуляторы напряжения

    Есть много способов спроектировать линейный регулятор напряжения. Вот, пожалуй, один из самых простых:

    На выходе всегда будет напряжение стабилитрона диода минус напряжение V BE транзистора.V BE обычно составляет от 0,6 до 0,7 В. Таким образом, с стабилитроном 5,6 В на выходе будет около 5 В.

    Если выходное напряжение превышает 5 В, это означает, что V BE становится ниже. Это заставит транзистор уменьшить ток, так что напряжение снова упадет. Если выходное напряжение станет ниже 5 В, произойдет обратное.

    Как работают регуляторы переключения

    Другой основной тип — импульсный регулятор. Это регулятор напряжения, который включает и выключает входное напряжение и использует некоторые хитрости умных схем с индуктором для преобразования напряжения гораздо более энергоэффективным способом.

    Существует 3 основных типа:

    • Понижающий преобразователь — Может преобразовывать в более низкое напряжение
    • Повышающий преобразователь — Может преобразовывать в более высокое напряжение
    • Понижающий-повышающий преобразователь — Может преобразовывать как в более низкое, так и в более высокое напряжение

    Вот основная концепция понижающего преобразователя :

    Когда переключатель нажат, ток течет в катушку индуктивности, конденсатор и нагрузку от батареи. И индуктор, и конденсатор заряжаются. Когда переключатель отпускается, накопленная энергия в катушке индуктивности и конденсаторе обеспечивает ток для нагрузки.

    В реальной жизни переключатель заменен на транзистор. И есть чувствительный механизм, который проверяет выходное напряжение и включает и выключает транзистор быстрее (для получения большего напряжения) или медленнее (для получения меньшего напряжения).

    Вопросы?

    Дайте мне знать, какие вопросы у вас есть о регуляторе напряжения в разделе комментариев ниже. Я постараюсь ответить на них и соответствующим образом обновить статью!

    Сильноточная схема регулируемого регулятора напряжения, 0-30 В 20A

    Если вам нужна сильноточная схема с регулируемым регулятором напряжения .Это может быть лучшим выбором для вас.

    Он может выдавать выходной ток 20 А или 400 Вт и может регулировать напряжение от 4 до 20 В или легко подавать напряжение от 0 до 30 В. Это хорошее качество, отличная производительность и долговечность с печатной платой.

    Для использования в электронных телекоммуникациях, радиопередатчиках большой мощности и т. Д.

    В этом проекте используются несколько компонентов. Из-за использования четырех стабилизаторов напряжения LM338-5A и популярного операционного усилителя IC-741 в режиме линейного питания.

    Попробуйте построить и вам понравится!

    Как это работает

    LM338K, который мы предлагаем для использования, представляет собой схему регулятора напряжения постоянного тока на плавающем типе. Простой прикладной стиль этой ИС, как показано на рисунке 1

    Как использовать LM338 IC в basic

    Рисунок 1 Схема , в нормальных условиях напряжение между выводом Adj и выводом равно 1.25 В стабильно, что поток R1, R2 также будет постоянным.

    Выходное напряжение равно напряжению на выводе Adj + 1,25 В или Рассчитывается следующим образом

    Vo = 1,25 (R1 + R2) / R1

    Высокий ток при параллельном подключении LM338

    Нормально IC-LM338 Может подавать до 5 ампер, но чтобы ток нагрузки не превышал 20 ампер, мы приведем его в параллель.

    На что обращать внимание при параллельном подключении множества ИС, так это на средний ток, протекающий по цепи.Каждому одинаково.

    Самый простой способ — подключить резистор к выходному выводу IC, как показано на рис. 2 .

    Номинал резисторов-R, используемых к нему, будет намного меньше, чем R1.

    Исходя из схемы, мы можем установить.

    IoRs = 1,25 — Vo (R1 / (R1 + R2))

    И от работы цепей, установленных ниже, будет.

    IiRs = 1,25 — Vo (R1 / (R1 + R2))

    Из этих двух одинаковых уравнений следует, что Io = Ii.

    Или, проще говоря, ток через микросхему LM338 одинаков.


    Подключение LM338 параллельно

    На практике мы не используем схемы для его использования. Поскольку падение напряжения Rs будет изменяться в зависимости от тока, протекающего через нагрузку, и эталонного напряжения IC. Кроме того, они отличаются друг от друга.


    Внешнее управление LM338 с использованием uA741

    Следовательно, нам необходимо управлять внешними цепями.Для управления напряжением на выводе adj, как показано на Рис. 3.

    Из схемы мы увидим, что на отрицательном выводе IC должно быть половинное напряжение от выходного напряжения. И на положительном контакте должно быть равное номинальному напряжению.

    Это вызвано постоянным током, протекающим через транзистор к Rs и P1.

    От свойств схемы операционного усилителя до регулируемого уровня выходного напряжения, что. Пока не будет такое же напряжение на штыревом входе.

    Итак, напряжение на базе вывода транзистора Q1 равно напряжению на отрицательном выводе IC.

    Напряжение, которое изменяет сопротивление транзистора, вызывая изменение напряжения в опорной точке.

    Сопротивление транзистора обратно пропорционально выходному напряжению, чтобы компенсировать потерю напряжения в размере Rs. Из-за неравномерного протекания этих нагрузочных токов.

    Регулятор постоянного тока большой мощности 4-20 вольт 20 ампер от LM338

    • Исходя из всех вышеперечисленных принципов, у нас есть приложения для схем, как показано на Рисунок 4 , если вы хотите добавить IC-LM338, что позволяет они должны быть выше по току.
    • Для трансформатора, который может подавать не менее 30 ампер, и напряжение вторичной обмотки должно быть не менее 18 вольт.

    Для оптимизации схем конденсатора-С2 лучше использовать 20000uF.

    Чтение: Как использовать LM317 Datasheet и распиновка

    Список деталей
    IC1: LM741
    IC2-IC5: LM338K или LM338P
    Q1: BD140
    D1: мостовой диод 35A
    Dio, 75V215 мА диод. R1: 150 Ом резистор 0,5 Вт
    R2: 100 Ом резистор 0.5 Вт
    R3, R4: резисторы 4,7 кОм 1/2 Вт
    R5-R8: резисторы 0,3 Ом 5 ​​Вт
    C1: 0,01 мкФ 200 В, полиэфирный конденсатор
    C2, C5: 4700 мкФ 50 В, электролитические конденсаторы
    C3: 0,1 мкФ 63 В, полиэфирный конденсатор
    C4: 10 мкФ 25 В Тантал
    C6: 47 мкФ 35 В, электролитические конденсаторы


    Печатная плата регулятора постоянного тока большой мощности-4-20-вольт-20-ампер

    Build 20A Сильноточный регулируемый источник питания

    • Все устройства в схемах. Устройства можно припаять к печатной плате, как показано на Рисунок 5 .Если вы не измените входной конденсатор-C2, они увеличились. Мне придется установить его за пределами печатной платы.
    • Мостовой диод должен быть аккуратно прикреплен к радиатору. Чтобы продлить срок службы и долговечность.
    • Для IC-LM338, который также необходимо установить на радиатор большого размера. Будьте осторожны, корпус ИС к радиатору Коротко решительно.
    • Когда все готово для пайки оборудования, протестируйте входное питание переменного тока для этого проекта.
    • Затем отрегулируйте VR1 до необходимого выходного напряжения, проверьте нагрузку и отрегулируйте VR1 до тех пор, пока выходное напряжение не станет неизменным.

    ПОЛУЧИТЬ ОБНОВЛЕНИЕ ПО ЭЛЕКТРОННОЙ ПОЧТЕ

    Я всегда стараюсь сделать Electronics Learning Easy .

    Схемы стабилизатора напряжения с использованием транзистора и стабилитрона

    В этой статье мы подробно обсудим, как создать индивидуальные схемы транзисторного регулятора напряжения в фиксированных режимах, а также в переменных режимах.

    Все цепи линейного источника питания, которые предназначены для получения стабилизированного постоянного напряжения и тока на выходе, в основном включают в себя транзисторные и стабилитронные каскады для получения требуемых регулируемых выходов.

    Эти схемы, использующие дискретные части, могут быть в форме постоянно фиксированного или постоянного напряжения или стабилизированного регулируемого выходного напряжения.

    Простейший регулятор напряжения

    Вероятно, самым простым типом стабилизатора напряжения является стабилитрон шунтирующего стабилизатора, который работает с использованием базового стабилитрона для регулирования, как показано на рисунке ниже.

    Стабилитроны имеют номинальное напряжение, эквивалентное предполагаемому выходному напряжению, которое может точно соответствовать желаемому выходному значению.

    Пока напряжение питания ниже номинального значения напряжения стабилитрона, он показывает максимальное сопротивление в диапазоне многих МОм, позволяя питанию проходить без ограничений.

    Однако в момент, когда напряжение питания увеличивается сверх номинального значения «напряжения стабилитрона», происходит значительное падение его сопротивления, в результате чего перенапряжение шунтируется на землю через него, пока напряжение питания не упадет или не достигнет уровня напряжения стабилитрона. .

    Из-за этого внезапного шунтирования напряжение питания падает и достигает значения стабилитрона, что вызывает повторное увеличение сопротивления стабилитрона.Затем цикл быстро продолжается, обеспечивая стабилизацию подачи на номинальном значении стабилитрона и никогда не позволяя ему превышать это значение.

    Чтобы получить указанную выше стабилизацию, входное напряжение должно быть немного выше, чем требуемое стабилизированное выходное напряжение.

    Избыточное напряжение выше значения стабилитрона вызывает срабатывание внутренних «лавинных» характеристик стабилитрона, вызывая мгновенный эффект шунтирования и падение напряжения питания до тех пор, пока оно не достигнет номинального значения стабилитрона.

    Это действие продолжается бесконечно, обеспечивая фиксированное стабилизированное выходное напряжение, эквивалентное номинальному значению стабилитрона.

    Преимущества стабилизатора напряжения на стабилитроне

    Стабилитроны очень удобны там, где требуется стабилизация постоянного напряжения при малом токе.

    Стабилитроны легко настраиваются и могут использоваться для получения достаточно точного стабилизированного выходного сигнала при любых обстоятельствах.

    Для настройки каскада стабилизатора напряжения на основе стабилитрона требуется только один резистор, и его можно быстро добавить в любую схему для достижения желаемых результатов.

    Недостатки стабилизаторов стабилитрона

    Хотя источник питания со стабилизацией стабилизации является быстрым, простым и эффективным методом достижения стабилизированного выхода, он имеет несколько серьезных недостатков.

    • Выходной ток низкий, что может поддерживать высокие токовые нагрузки на выходе.
    • Стабилизация возможна только при малых перепадах входа / выхода. Это означает, что входное напряжение не может быть слишком высоким, чем требуемое выходное напряжение. В противном случае сопротивление нагрузки может рассеять огромное количество энергии, что сделает систему очень неэффективной.
    • Работа диода Зенера обычно связана с генерацией шума, который может критически повлиять на работу чувствительных схем, таких как конструкции усилителей Hi-Fi, и других подобных уязвимых приложений.

    Использование «усиленного стабилитрона»

    Это версия с усиленным стабилитроном, в которой используется BJT для создания переменного стабилитрона с улучшенными возможностями управления мощностью.

    Давайте представим, что R1 и R2 имеют одинаковое значение., Что создаст достаточный уровень смещения для базы BJT и позволит BJT работать оптимально.Поскольку минимальное требование к прямому напряжению базового эмиттера составляет 0,7 В, BJT будет проводить и шунтировать любое значение, превышающее 0,7 В или самое большее 1 В, в зависимости от конкретных характеристик используемого BJT.

    Таким образом, выход будет стабилизирован приблизительно на уровне 1 В. Выходная мощность этого «усиленного переменного стабилитрона» будет зависеть от номинальной мощности BJT и номинала нагрузочного резистора.

    Однако это значение можно легко изменить или отрегулировать до другого желаемого уровня, просто изменив значение R2.Или проще заменив R2 на горшок. Диапазон потенциалов потенциометра R1 и R2 может составлять от 1 кОм до 47 кОм, чтобы получить плавно регулируемый выходной сигнал от 1 В до уровня питания (максимум 24 В). Для большей точности вы можете применить следующую формулу делителя напряжения:

    Выходное напряжение = 0,65 (R1 + R2) / R2

    Недостаток стабилитрона

    Еще раз, недостатком этой конструкции является высокая рассеиваемая мощность, которая увеличивает пропорционально увеличивается разница между входом и выходом.

    Чтобы правильно установить значение резистора нагрузки в зависимости от выходного тока и входного питания, можно соответствующим образом применить следующие данные.

    Предположим, что требуемое выходное напряжение составляет 5 В, требуемый ток — 20 мА, а вход питания — 12 В. Тогда, используя закон Ома, мы имеем:

    Нагрузочный резистор = (12-5) / 0,02 = 350 Ом

    мощность = (12-5) x 0,02 = 0,14 Вт или просто 1/4 Вт.

    Цепь регулятора последовательного транзистора

    По сути, последовательный стабилизатор, который также называют последовательным транзистором, представляет собой переменное сопротивление, создаваемое с помощью транзистора, подключенного последовательно с одной из линий питания и нагрузкой.

    Сопротивление транзистора току автоматически регулируется в зависимости от выходной нагрузки, так что выходное напряжение остается постоянным на желаемом уровне.

    В цепи последовательного регулятора входной ток должен быть немного больше, чем выходной ток. Эта небольшая разница — единственная величина тока, которая используется схемой регулятора самостоятельно.

    Преимущества последовательного регулятора

    Основным преимуществом схемы последовательного регулятора по сравнению с регулятором шунтового типа является его лучшая эффективность.

    Это приводит к минимальному рассеянию мощности и потерям из-за тепла. Из-за этого большого преимущества последовательные транзисторные стабилизаторы очень популярны в приложениях для регуляторов напряжения большой мощности.

    Однако этого можно избежать там, где требования к мощности очень низкие или где эффективность и тепловыделение не являются критическими проблемами.

    В принципе, последовательный регулятор может просто включать стабилитрон, нагружая буферную схему эмиттерного повторителя, как указано выше.

    Вы можете найти единичное усиление напряжения всякий раз, когда используется каскад эмиттерного повторителя. Это означает, что когда на его базу подается стабилизированный вход, мы обычно также получаем стабилизированный выход и от эмиттера.

    Поскольку мы можем получить более высокий коэффициент усиления по току от эмиттерного повторителя, можно ожидать, что выходной ток будет намного выше по сравнению с применяемым базовым током.

    Следовательно, даже если базовый ток составляет около 1 или 2 мА в каскаде стабилитрона, который также становится потребляемым током покоя конструкции, выходной ток 100 мА может быть доступен на выходе.

    Входной ток складывается с выходным током вместе с 1 или 2 мА, используемыми стабилитроном, и по этой причине достигается выдающийся КПД.

    Учитывая, что входной источник питания схемы достаточно рассчитан для достижения ожидаемого выходного напряжения, выход может практически не зависеть от уровня входного питания, поскольку он напрямую регулируется базовым потенциалом Tr1.

    Стабилитрон и развязывающий конденсатор создают идеально чистое напряжение на базе транзистора, которое воспроизводится на выходе, создавая напряжение практически без шума.

    Это позволяет схемам этого типа выдавать выходные сигналы с удивительно низкой пульсацией и шумом без использования огромных сглаживающих конденсаторов, а также с диапазоном тока, который может достигать 1 А или даже больше.

    Что касается уровня выходного напряжения, он может не быть в точности равным подключенному напряжению стабилитрона. Это связано с тем, что между выводами базы и эмиттера транзистора существует падение напряжения примерно 0,65 В.

    Это падение, следовательно, необходимо вычесть из значения напряжения стабилитрона, чтобы можно было достичь минимального выходного напряжения схемы.

    Это означает, что если значение стабилитрона составляет 12,7 В, то выход на эмиттере транзистора может быть около 12 В, или, наоборот, если желаемое выходное напряжение составляет 12 В, то напряжение стабилитрона должно быть выбрано равным 12,7 В.

    Регулирование этой схемы последовательного регулятора никогда не будет идентично регулированию схемы стабилитрона, потому что эмиттерный повторитель просто не может иметь нулевое выходное сопротивление.

    И падение напряжения в каскаде должно незначительно возрастать в ответ на увеличение выходного тока.

    С другой стороны, хорошего регулирования можно ожидать, когда ток стабилитрона, умноженный на коэффициент усиления по току транзистора, достигает как минимум 100-кратного ожидаемого максимального выходного тока.

    Сильноточный регулятор серии

    , использующий транзисторы Дарлингтона

    Для точного достижения этого часто подразумевается, что нужно использовать несколько транзисторов, может быть 2 или 3, чтобы мы могли достичь удовлетворительного усиления на выходе.

    Принципиальная схема с двумя транзисторами, использующая пару Дарлингтона с эмиттерным повторителем, указанная на следующих рисунках, демонстрирует технику применения 3 BJT в конфигурации с эмиттерным повторителем Дарлингтона.

    Обратите внимание, что включение пары транзисторов приводит к более высокому падению напряжения на выходе, примерно 1,3 В, через базу 1-го транзистора к выходу.

    Это связано с тем, что на каждом из транзисторов снижено примерно 0,65 Вольт. Если рассматривать схему с тремя транзисторами, это может означать падение напряжения чуть ниже 2 В на базе 1-го транзистора и выходе и так далее.

    Стабилизатор напряжения с общим эмиттером и отрицательной обратной связью

    Иногда можно увидеть красивую конфигурацию в конкретных конструкциях, имеющих пару усилителей с общим эмиттером, со 100-процентной чистой отрицательной обратной связью.

    Эта установка показана на следующем рисунке.

    Несмотря на то, что каскады с общим эмиттером обычно имеют значительную степень усиления по напряжению, в данном случае это может быть не так.

    Это происходит из-за 100% отрицательной обратной связи, которая возникает между коллектором выходного транзистора и эмиттером транзистора драйвера. Это позволяет усилителю достичь коэффициента усиления, равного единице.

    Преимущества регулятора с общим эмиттером и обратной связью

    Эта конфигурация работает лучше по сравнению с регуляторами на основе эмиттерного повторителя с парой Дарлингтона из-за меньшего падения напряжения на входных / выходных клеммах.

    Падение напряжения, достигаемое в этих конструкциях, составляет всего около 0,65 вольт, что способствует большей эффективности и позволяет схеме работать эффективно независимо от того, находится ли нестабилизированное входное напряжение всего на несколько сотен милливольт над ожидаемым выходным напряжением.

    Разъединитель батарей с использованием цепи последовательного регулятора

    Указанная схема вытеснителя батарей является функциональной иллюстрацией конструкции, построенной с использованием регулятора базовой серии.

    Модель разработана для всех приложений, работающих от 9 В постоянного тока с максимальным током не более 100 мА.Это не подходит для устройств, требующих относительно большей силы тока.

    T1 — это трансформатор 12–0–12 вольт 100 мА, который обеспечивает изолированную защитную изоляцию и понижение напряжения, в то время как его вторичная обмотка с центральным ответвлением управляет основным двухтактным выпрямителем с фильтрующим конденсатором.

    Без нагрузки на выходе будет около 18 вольт постоянного тока, которое может упасть примерно до 12 вольт при полной нагрузке.

    Схема, которая работает как стабилизатор напряжения, на самом деле представляет собой базовую конструкцию последовательного типа, включающую R1, D3 и C2 для получения регулируемого номинального выходного напряжения 10 В.Ток стабилитрона колеблется от 8 мА без нагрузки до 3 мА при полной нагрузке. Рассеяние, создаваемое в результате R1 и D3, минимально.

    Эмиттерный повторитель на паре Дарлингтона, образованный TR1 и TR2, можно увидеть сконфигурированным как выходной буферный усилитель, обеспечивающий усиление по току около 30 000 при полном выходе, в то время как минимальное усиление составляет 10 000.

    На этом уровне усиления, когда устройство работает с использованием 3 мА при токе полной нагрузки, и минимальное усиление i почти не демонстрирует отклонения в падении напряжения на усилителе даже при колебаниях тока нагрузки.

    Реальное падение напряжения на выходном усилителе составляет приблизительно 1,3 В, а при умеренном входном напряжении 10 В это дает на выходе примерно 8,7 Вольт.

    Это выглядит почти равным указанным 9 В, учитывая тот факт, что даже настоящая 9-вольтовая батарея может показывать колебания от 9,5 В до 7,5 В в течение периода эксплуатации.

    Добавление ограничения тока к последовательному регулятору

    Для регуляторов, описанных выше, обычно становится важным добавить защиту от короткого замыкания на выходе.

    Это может быть необходимо для обеспечения хорошего регулирования при низком выходном сопротивлении. Поскольку источник питания имеет очень низкий импеданс, в случае случайного короткого замыкания на выходе может пройти очень высокий выходной ток.

    Это может привести к немедленному сгоранию выходного транзистора и некоторых других деталей. Типичный предохранитель может просто не обеспечить достаточной защиты, потому что повреждение, вероятно, произойдет быстро, даже до того, как предохранитель может среагировать и сработать.

    Самый простой способ реализовать это, возможно, добавив в схему ограничитель тока. Это включает в себя дополнительные схемы без какого-либо прямого влияния на производительность конструкции в нормальных рабочих условиях.

    Однако ограничитель тока может привести к быстрому падению выходного напряжения, если подключенная нагрузка пытается потреблять значительный ток.

    На самом деле выходное напряжение снижается так быстро, что, несмотря на наличие короткого замыкания на выходе, ток, доступный из цепи, немного превышает указанный максимальный номинал.

    Результат схемы ограничения тока подтвержден приведенными ниже данными, которые отображают выходное напряжение и ток с учетом постепенно снижающегося импеданса нагрузки, полученного с помощью предлагаемого блока Battery Eliminator.

    Схема ограничения тока работает с использованием только пары элементов; R2 и Tr3. Его реакция на самом деле настолько быстрая, что она просто устраняет все возможные риски короткого замыкания на выходе, тем самым обеспечивая отказоустойчивую защиту выходных устройств.Работу ограничения тока можно понять, как описано ниже.

    R2 подключен последовательно с выходом, что приводит к тому, что напряжение, развиваемое на R2, пропорционально выходному току. При выходном потреблении, достигающем 100 мА, напряжения, создаваемого на R2, будет недостаточно для срабатывания на Tr3, поскольку это кремниевый транзистор, для включения которого требуется минимальный потенциал 0,65 В.

    Однако, когда выходная нагрузка превышает предел 100 мА, он генерирует достаточный потенциал на T2, чтобы адекватно включить Tr3 в режим проводимости.TR3, в свою очередь, вызывает протекание некоторого тока f к Trl через отрицательную шину питания через нагрузку.

    Это приводит к некоторому снижению выходного напряжения. Дальнейшее увеличение нагрузки приводит к пропорциональному увеличению потенциала на R2, заставляя Tr3 включаться еще сильнее.

    Это, следовательно, позволяет смещать более высокие величины тока в сторону Tr1 и отрицательной линии через Tr3 и нагрузку. Это действие дополнительно приводит к пропорциональному увеличению падения выходного напряжения.

    Даже в случае короткого замыкания на выходе Tr3, вероятно, будет сильно смещен в проводимость, заставляя выходное напряжение упасть до нуля, гарантируя, что выходной ток никогда не превысит отметку 100 мА.

    Настольный источник питания

    с регулируемым регулируемым напряжением

    Источники питания с регулируемым переменным напряжением работают по тому же принципу, что и стабилизаторы постоянного напряжения, но они оснащены потенциометром, который обеспечивает стабилизированный выходной сигнал с переменным диапазоном напряжения.

    Эти схемы лучше всего подходят в качестве настольных и мастерских источников питания, хотя их также можно использовать в приложениях, требующих различных регулируемых входов для анализа. Для таких работ потенциометр источника питания действует как предустановленный элемент управления, который можно использовать для настройки выходного напряжения источника питания в соответствии с желаемыми регулируемыми уровнями напряжения.

    На рисунке выше показан классический пример схемы регулируемого стабилизатора напряжения, которая обеспечивает плавно регулируемый стабилизированный выход от 0 до 12 В.

    Основные характеристики

    • Максимальный диапазон тока ограничен 500 мА, хотя его можно увеличить до более высоких уровней путем соответствующей модернизации транзисторов и трансформатора.
    • Конструкция обеспечивает очень хорошее регулирование шума и пульсаций, которые могут быть менее 1 мВ.
    • Максимальная разница между входным питанием и регулируемым выходом не более 0,3 В даже при полной выходной нагрузке.
    • Регулируемый источник переменного тока идеально подходит для тестирования почти всех типов электронных проектов, требующих высококачественных регулируемых источников питания.

    Как это работает

    В этой конструкции мы видим схему делителя потенциала, включенную между выходным каскадом стабилитрона и входным буферным усилителем. Этот потенциальный делитель создается VR1 и R5. Это позволяет отрегулировать рычаг ползунка VR1 от минимального 1,4 В, когда он находится рядом с основанием своей дорожки, до уровня стабилитрона 15 В, когда он находится в наивысшей точке своего диапазона регулировки.

    На каскаде выходного буфера падает примерно 2 вольта, что позволяет диапазон выходного напряжения от 0 до примерно 13 В.При этом верхний диапазон напряжения подвержен частичным допускам, таким как допуск 5% для напряжения стабилитрона. Поэтому оптимальное выходное напряжение может быть чуть выше 12 вольт.

    Несколько типов эффективных схем защиты от перегрузки могут быть очень важны для любого настольного источника питания. Это может быть важно, поскольку выход может быть уязвим для случайных перегрузок и коротких замыканий.

    В данной конструкции мы используем довольно простое ограничение тока, определяемое Trl и связанными с ним элементами.Когда устройство работает в нормальных условиях, напряжение, создаваемое на резисторе R1, который подключен последовательно с выходом питания, слишком мало для того, чтобы привести Tr1 в состояние проводимости.

    В этом сценарии схема работает нормально, за исключением небольшого падения напряжения, создаваемого резистором R1. Это практически не влияет на эффективность регулирования агрегата.

    Это потому, что каскад R1 предшествует схеме регулятора. В случае перегрузки потенциал, наведенный на R1, возрастает примерно до 0.65 вольт, что заставляет Tr1 включаться за счет базового тока, полученного из разности потенциалов, генерируемой на резисторе R2.

    Это приводит к тому, что R3 и Tr 1 втягивают значительное количество тока, что приводит к значительному увеличению падения напряжения на R4 и снижению выходного напряжения.

    Это действие мгновенно ограничивает выходной ток максимумом от 550 до 600 мА, несмотря на короткое замыкание на выходе.

    Так как функция ограничения тока ограничивает выходное напряжение практически до 0 В.

    R6 устроен как нагрузочный резистор, который в основном предотвращает слишком низкий выходной ток и невозможность нормальной работы буферного усилителя. C3 позволяет устройству достичь отличной переходной характеристики.

    Недостатки

    Как и в любом типичном линейном регуляторе, рассеиваемая мощность в Tr4 определяется выходным напряжением и током и максимальна при регулировке потенциометра для более низких выходных напряжений и более высоких выходных нагрузок.

    В наиболее серьезных обстоятельствах на Tr4 может быть наведено 20 В, что приведет к протеканию через него тока около 600 мА.Это приводит к рассеиваемой мощности на транзисторе около 12 Вт.

    Чтобы выдерживать это длительное время, устройство должно быть установлено на довольно большом радиаторе. VR1 может быть установлен с большой ручкой управления с калиброванной шкалой, отображающей маркировку выходного напряжения.

    Список деталей

    • Резисторы. (Все 1/3 ватта 5%).
    • R1 1,2 Ом
    • R2 100 Ом
    • R3 15 Ом
    • R4 1k
    • R5 470 Ом
    • R6 10k
    • VR1 4.7k линейный углерод
    • Конденсаторы
    • C1 2200 мкФ 40 В
    • C2 100 мкФ 25 В
    • C3 330 нФ
    • Полупроводники
    • Tr1 BC108
    • Tr2 BC107
    • Tr3 BFY51
    • Tr224 T
    • Tr3 BFY51
    • Tr224 D4 1N4002 (4 выкл.)
    • D5 BZY88C15V (15 В, стабилитрон 400 мВт)
    • Трансформатор
    • T1 Стандартная первичная сеть, 17 или 18 В, 1 ампер
    • вторичная
    • Переключатель
    • S1 D.ТИХООКЕАНСКОЕ СТАНДАРТНОЕ ВРЕМЯ. роторная сеть или тумблер
    • Разное
    • Корпус, выходные разъемы, печатная плата, сетевой шнур, провод, припой
    • и т. д.

    Как остановить перегрев транзистора при более высоких дифференциалах входа / выхода

    Тип проходного транзистора Регуляторы, как описано выше, обычно сталкиваются с ситуацией чрезвычайно высокого рассеяния, возникающего из последовательного транзистора стабилизатора, когда выходное напряжение намного ниже, чем входное напряжение..

    Каждый раз, когда высокий выходной ток приводится в действие при низком напряжении (TTL), возможно, критически важно использовать охлаждающий вентилятор на радиаторе. Возможно, серьезной иллюстрацией может быть сценарий блока источника, рассчитанного на обеспечение 5 ампер через 5 и 50 вольт.

    Блоки этого типа обычно имеют нерегулируемое питание 60 вольт. Представьте, что это конкретное устройство должно питать цепи TTL во всем номинальном токе. Последовательный элемент в схеме должен в этой ситуации рассеивать 275 Вт!

    Затраты на обеспечение достаточного охлаждения, по-видимому, объясняются только ценой последовательного транзистора.В случае, если падение напряжения на транзисторе регулятора может быть ограничено до 5,5 В, независимо от предпочтительного выходного напряжения, рассеивание может быть существенно уменьшено на приведенной выше иллюстрации, это может быть 10% от его начального значения.

    Этого можно добиться, используя три полупроводниковые детали и пару резисторов (рис. 1). Вот как это работает: тиристор Thy может нормально проводить через R1.

    Тем не менее, как только падение напряжения на Т2 — серийный регулятор выходит за пределы 5.5 вольт, T1 начинает проводить, в результате чего тиристор «открывается» при последующем переходе через ноль на выходе мостового выпрямителя.

    Эта конкретная рабочая последовательность постоянно контролирует заряд, подаваемый через конденсатор фильтра C1, чтобы нерегулируемое питание было зафиксировано на 5,5 В выше регулируемого выходного напряжения. Значение сопротивления, необходимое для R1, определяется следующим образом:

    R1 = 1,4 x V сек — (V мин + 5) / 50 (результат будет в кОм)

    , где Vsec указывает среднеквадратичное значение вторичной обмотки. напряжение трансформатора, а Vmin означает минимальное значение регулируемого выхода.

    Тиристор должен выдерживать пиковые пульсации тока, а его рабочее напряжение должно составлять минимум 1,5 В сек . Транзистор последовательного стабилизатора должен быть рассчитан на поддержку максимального выходного тока, I max , и должен быть установлен на радиаторе, где он может рассеивать 5,5 x I сек Вт.

    Получение фиксированного напряжения от транзисторного регулятора

    Используя всего один транзистор и несколько стабилитронов, вы можете получить различные напряжения в диапазоне от 5 В до 10 В от источника питания 12 В.На приведенной ниже схеме и диаграмме показано, как можно настроить транзистор, стабилитрон и резистор смещения для реализации простой схемы транзисторного стабилизатора.

    Заключение

    В этом посте мы узнали, как построить простые схемы линейного регулятора напряжения, используя последовательно проходной транзистор и стабилитрон. Источники питания с линейной стабилизацией предоставляют нам довольно простые варианты создания фиксированных стабилизированных выходов с использованием минимального количества компонентов.

    В таких конструкциях в основном транзистор NPN конфигурируется последовательно с положительной входной линией питания в режиме общего эмиттера.Стабилизированный выход получается через эмиттер транзистора и отрицательную линию питания.

    База транзистора сконфигурирована со схемой стабилитронного зажима или регулируемым делителем напряжения, который гарантирует, что напряжение на стороне эмиттера транзистора точно повторяет потенциал базы на выходе эмиттера транзистора.

    Если нагрузка представляет собой сильноточную нагрузку, транзистор регулирует напряжение на нагрузке, вызывая увеличение ее сопротивления, и, таким образом, гарантирует, что напряжение на нагрузке не превышает заданное фиксированное значение, установленное его базовой конфигурацией.

    Схема транзисторного регулятора 5 В

    Что такое регулятор напряжения? | EAGLE

    Регуляторы, установка:


    Регулятор напряжения и как он защищает вашу электрическую цепь

    Будь то ваш автомобиль, ноутбук или смартфон, каждое электронное устройство нуждается в защите от скачков напряжения. В наши дни, когда устройства становятся плотнее, чем когда-либо, с такими чувствительными компонентами, как микропроцессоры и интегральные схемы (ИС), даже малейшее изменение напряжения может нанести ущерб вашей тщательно спроектированной схеме.Итак, что может сделать чувствительный компонент, когда он требует защиты? Ему нужен регулятор, чтобы поддерживать стабильное и плавное напряжение от входа к выходу.

    Обзор регуляторов напряжения

    В мире электронных компонентов регулятор напряжения — один из наиболее широко используемых, но что делает эта ИС? Он обеспечивает схему с предсказуемым и фиксированным выходным напряжением в любое время, независимо от входного напряжения.

    LM7805 — один из самых популярных линейных регуляторов напряжения.(Источник изображения)

    Как регулятор напряжения решает эту задачу, в конечном итоге зависит от разработчика. Некоторое напряжение можно контролировать с помощью более простого стабилитрона, в то время как для других приложений требуется продвинутая топология линейных или импульсных стабилизаторов. В конце концов, у каждого регулятора напряжения есть первичная и вторичная цель:

    .

    Первичный: Для создания постоянного выходного напряжения цепи в ответ на изменения условий входного напряжения. У вас может быть 9 В на входе, но если вы хотите только 5 В на выходе, вам нужно будет понизить его (Бак) с помощью регулятора напряжения.

    Вторичный : Регуляторы напряжения также служат для экранирования и защиты вашей электронной схемы от любого потенциального повреждения. Меньше всего вам нужно сжечь микроконтроллер, потому что он не справляется с скачком напряжения.

    Когда дело доходит до добавления регулятора напряжения в вашу схему, вы обычно работаете с одним из двух типов — линейными регуляторами напряжения или импульсными регуляторами напряжения. Давайте посмотрим, как они работают.

    Линейные регуляторы напряжения

    Этот тип регулятора действует как делитель напряжения в вашей цепи и представляет собой тип регулятора, обычно используемый при разработке маломощных и недорогих приложений.С линейным стабилизатором вы получите преимущество силового транзистора (BJT или MOSFET), который играет роль переменного резистора, повышая и понижая выходное напряжение вашей схемы при изменении входного питания.

    Независимо от того, какая нагрузка находится в вашей цепи, линейный регулятор напряжения всегда будет идти в ногу, чтобы обеспечить вам постоянное стабильное выходное напряжение. Например, трехконтактный линейный стабилизатор напряжения, такой как LM7805, обеспечивает стабильный выходной сигнал 5 вольт на 1 ампер до тех пор, пока входное напряжение не превышает 36 вольт.

    LM705 подключен последовательно для обеспечения стабильного выходного напряжения. (Источник изображения)

    Обратной стороной этого типа регулятора в конечном итоге является принцип его работы. Поскольку он ведет себя как резистор для стабилизации напряжения, он в конечном итоге тратит массу энергии на преобразование тока сопротивления в тепло. Вот почему линейные регуляторы напряжения идеально подходят для приложений, в которых требования к мощности невысоки, а разница между входным и выходным напряжениями минимальна.Давайте сравним две разные ситуации регулирования напряжения, чтобы увидеть, как складывается линейный регулятор:

    С входным источником 10 В, который понижается до 5 В с помощью LM7805, вы в конечном итоге потратите 5 Вт и получите только 50% эффективности от ваших усилий.

    Возьмите тот же регулятор LM7805 и подайте на него входное напряжение 7 В, пониженное до 5 В, и в итоге вы потратите только 2 Вт и получите КПД 71%.

    Как видите, чем ниже начальная потребляемая мощность, тем эффективнее может быть линейный стабилизатор напряжения.При работе с этими регуляторами в вашей собственной схеме вы обычно столкнетесь с двумя вариантами: последовательным или шунтирующим.

    Регулятор напряжения серии

    В этом стандартном стабилизаторе последовательно с нагрузкой установлен транзистор, управляемый стабилитроном. Здесь регулятор использует в качестве переменного элемента (в данном случае транзистор), плавно увеличивая или уменьшая сопротивление в зависимости от переменного входного напряжения, чтобы обеспечить стабильное и стабильное выходное напряжение.

    Простая схема последовательного регулятора напряжения, обеспечивающая регулируемый выход постоянного тока.(Источник изображения)

    Шунтирующий регулятор напряжения

    Это приложение работает аналогично последовательному регулятору напряжения, но не подключено последовательно. Все избыточное напряжение по-прежнему отправляется на землю через тот же процесс переменного сопротивления, что снова приводит к потере энергии. Чаще всего шунтирующие регуляторы используются в:

    • Прецизионные ограничители тока
    • Контроль напряжения
    • Источники питания с регулируемым напряжением
    • Усилители ошибок
    • Цепи источника и потребителя тока
    • Импульсные источники питания с низким выходным напряжением

    Шунтирующий регулятор напряжения не подключен последовательно, но по-прежнему посылает избыточный ток на землю.(Источник изображения)

    В целом, если вы работаете с маломощным и недорогим приложением, в котором эффективность преобразования энергии не является основным приоритетом, то линейный стабилизатор напряжения будет вашим выбором. Вот некоторые окончательные преимущества и недостатки, о которых следует помнить перед выбором линейного регулятора для вашего следующего проекта:

    Преимущества Недостатки
    • Имеет более низкие электромагнитные помехи и шум, чем импульсные регуляторы
    • Вариант с очень низким энергопотреблением, если разница между входным и выходным напряжением велика
    • Быстро реагирует на изменения нагрузки или сетевого напряжения
    • Часто требуется установка радиатора для рассеивания всей потраченной впустую энергии
    • Обеспечивает стабильное и стабильное низкое выходное напряжение, идеально подходит для приложений с низким энергопотреблением.
    • У вас нет возможности получить выходное напряжение выше входного

    Импульсные регуляторы напряжения

    Импульсные регуляторы

    идеально подходят, когда у вас большая разница между входным и выходным напряжениями.По сравнению с линейными регуляторами напряжения переключение выигрывает в эффективности преобразования энергии. Однако вся эта дополнительная эффективность также делает вашу схему более сложной.

    Вы обнаружите, что импульсные регуляторы имеют совершенно другую внутреннюю схему, в которой для регулирования напряжения используется управляемый переключатель. Вот почему он называется импульсным регулятором.

    Как работает импульсный регулятор? Вместо того, чтобы постоянно сопротивляться входному напряжению и посылать его на землю в качестве приемника, импульсные регуляторы вместо этого накапливают, а затем доставляют заряд меньшими частями к выходному напряжению на основе обратной связи.Подавая выходное напряжение обратно в переключатель, регулятор постоянно проверяет, нужно ли ему увеличивать или уменьшать синхронизацию порций напряжения для вывода.

    Переключение регуляторов становится немного сложнее. (Источник изображения)

    Импульсный стабилизатор поддерживает свой уровень заряда с помощью транзистора, который включается, когда для его накопителя требуется больше энергии, и выключается, когда он достигает желаемого выходного напряжения. Это помогает обеспечить гораздо более энергоэффективный метод управления уровнями выходного напряжения с помощью своего рода плотиноподобной системы, которая не просто сопротивляется потоку входного напряжения, но вместо этого реагирует на изменения напряжения и включение / выключение как нужный.

    Однако у этого процесса включения / выключения есть некоторые недостатки. Чем быстрее переключается ваш импульсный регулятор, тем больше времени он потратит на переход из проводящего в непроводящее состояние, что приводит к общему снижению эффективности преобразования. Вы также получите намного больше шума в своей цепи с импульсным стабилизатором, чем с линейным регулятором напряжения.

    Однако, в отличие от линейных регуляторов напряжения, импульсные регуляторы намного более разнообразны в своих доступных приложениях.Эти регуляторы не просто понижают или повышают ваше напряжение, но также могут инвертировать его. Вот три метода, которыми известны импульсные регуляторы напряжения:

    Boosting (Повышающий)

    Этот метод обеспечивает более высокое регулируемое выходное напряжение за счет увеличения входного напряжения.

    Эта схема увеличивает входное напряжение 5 В до 12 В на выходе. (Источник изображения)

    Bucking (понижающий)

    Этот метод обеспечивает более низкое регулируемое выходное напряжение на основе переменного входного напряжения, аналогично тому, как работает линейный регулятор.

    Эта схема понижает входное напряжение 8-40 В, до 5 В на выходе. (Источник изображения)

    Boosting / Bucking (инвертор)

    Этот метод представляет собой своего рода гибрид, предоставляющий разработчику возможность повышать, понижать или инвертировать выходное напряжение по мере необходимости.

    В целом, если вы работаете со сложной конструкцией, в которой важна эффективность преобразования мощности, а разница между входным и выходным напряжениями велика, тогда вам подойдут импульсные стабилизаторы.Вот некоторые окончательные преимущества и недостатки, о которых следует помнить, прежде чем выбирать этот регулятор для вашего следующего проекта:

    Преимущества Недостатки
    • Достигает гораздо более высокой эффективности преобразования мощности, чем линейные регуляторы, 85% +
    • Производит больше электромагнитных помех и шума, чем линейные регуляторы
    • Не требует добавления радиатора на вашу плату, экономя место
    • Требуется большая сложность и дополнительные компоненты на вашем макете
    • Может легко работать с силовыми приложениями, где есть широкий диапазон входных и выходных напряжений.
    • Дополнительные компоненты увеличивают общую стоимость проекта, что не идеально для низкозатратных или бюджетных проектов.

    Простота — стабилитрон

    Многим разработчикам может не понадобиться иметь дело со сложными линейными или импульсными регуляторами напряжения. В этих ситуациях мы можем полагаться на еще более простое решение для регулирования напряжения с помощью стабилитрона. Один только этот компонент может в некоторых случаях обеспечить все необходимое регулирование напряжения, не требуя каких-либо специальных деталей.

    Стабилитрон выполняет свою работу, шунтируя все избыточное напряжение выше его порогового значения на землю.Однако вся эта простота имеет ограниченные возможности, и вы обычно будете использовать стабилитроны только в качестве стабилизаторов напряжения для приложений с очень низким энергопотреблением.

    Какой регулятор вам нужен?

    Все конструкции уникальны, и нет ни одного универсального регулятора, который удовлетворит потребности каждого инженера. Лучше оценивать каждый новый проект в индивидуальном порядке и задавать себе следующие вопросы:

    • Требует ли ваша конструкция низкого уровня шума на выходе и низкого уровня электромагнитных помех? Если это так, то линейные регуляторы — это то, что вам нужно.
    • Требуется ли ваша конструкция максимально быстрого реагирования на помехи на входе и выходе? Линейные регуляторы снова побеждают.
    • Есть ли у вашего проекта строгие ограничения по стоимости, и вам нужно учитывать каждый доллар? Линейные регуляторы — это экономичный выбор.
    • Ваша конструкция работает на уровне мощности выше нескольких ватт? В этой ситуации импульсные регуляторы дешевле, поскольку не требуют радиатора.
    • Требуется ли для вашей конструкции высокий КПД преобразования мощности? Импульсные регуляторы — это отличный выбор, обеспечивающий КПД 85% + для повышающих и понижающих применений.
    • Ваше устройство работает только от источника постоянного тока, и вам нужно увеличить выходное напряжение? Регуляторы переключения справятся с этим.

    Все еще не уверены, какого риэлтора выбрать? Вот некоторые другие детали, которые следует учитывать в разделе Как выбрать лучший стабилизатор напряжения для моей схемы? от Силовой Электроники.

    Регуляторы

    , монтаж вверх

    Какое бы устройство вы ни проектировали, ему потребуется серьезная защита от колебаний напряжения.Стабилизаторы напряжения — идеальный инструмент для этой задачи, способный обеспечить стабильное выходное напряжение, чтобы ваша схема работала должным образом. В конечном итоге, выбор регулятора напряжения зависит от требований вашей конструкции. Работаете с малопотребляющим и недорогим приложением, где преобразование энергоэффективности не имеет значения? Возможно, вам подойдут линейные регуляторы. Или, может быть, вы работаете над более сложной конструкцией, требующей повышения и понижения напряжения по мере необходимости. Если это так, подумайте о переключении регуляторов.Какой бы регулятор вы ни выбрали, вы защитите свою электрическую цепь от опасностей, связанных с этими напряжениями в дикой природе.

    Знаете ли вы, что Autodesk EAGLE включает в себя массу бесплатных библиотек регуляторов напряжения, готовых для использования в вашем следующем проекте? Попробуйте Autodesk EAGLE бесплатно сегодня!

    Источник питания 9 В с использованием регулятора напряжения LM7809 IC

    Блоки питания (БП) на 9 В — обычная, но важная часть повседневной электроники. Они обычно используются с испытательным оборудованием в академических и промышленных приложениях.Итак, в этом проекте мы собираемся построить источник питания 9 В с использованием ИС регулятора напряжения L78S09.

    Регуляторы

    L78S09 могут обеспечивать локальное регулирование на плате, устраняя проблемы распределения, связанные с одноточечным регулированием. Он включает в себя внутреннее ограничение тока, тепловое отключение и защиту безопасной зоны, что делает его практически неразрушимым. Если предусмотрен соответствующий теплоотвод, они могут обеспечить выходной ток более 2 А. Хотя он разработан в основном как стабилизаторы постоянного напряжения, он также может работать с внешними компонентами для получения регулируемых напряжений и токов.

    Аппаратные компоненты

    Для сборки этого проекта вам потребуются следующие детали.

    [inaritcle_1]
    Имя контакта Номер контакта Описание
    IN 1 На этот контакт подается положительное напряжение.
    GND 2 Общий для входа и выхода.
    OUT 3 Выход с регулируемым напряжением 9 В поступает на этот вывод ИС.

    Принципиальная схема

    Рабочее пояснение

    Работа этой схемы довольно проста. Сердцем этой схемы является микросхема L78S09. Вход 12-35 В постоянного тока берется от источника питания, который входит в ИС регулятора напряжения L78S09. Схема будет работать без дополнительных компонентов, но для защиты от обратной полярности на входе присутствует диод 1N5400, остаточный шум удаляется конденсатором C1 ( 200 мкФ).

    Микросхема L78S09 выдает постоянный выходной сигнал 9 В постоянного тока.Выходной сигнал микросхемы проходит через сглаживающий конденсатор C2 (47 мкФ), чтобы устранить любые лишние шумы, прежде чем перейти к выходу.

    Приложения

    • Источник питания постоянного тока может использоваться в таких приложениях, как подача переменного напряжения на вентиляторы постоянного тока.
    • Обычно используется при тестировании небольших электронных проектов, таких как небольшие проекты DIY.

    Регулятор напряжения: типы, работа и применение

    Регулятор напряжения — это часть устройства источника питания, которая при любых условиях эксплуатации обеспечивает стабильную и непрерывную подачу напряжения.Во время изменений мощности и разницы нагрузок он контролирует напряжение. Помимо постоянного напряжения, он контролирует переменный ток. В этом блоге мы более подробно рассмотрим идею регулятора напряжения и его различные формы, а также подробно остановимся на общих микросхемах стабилизаторов напряжения и их распространенных реализациях!

    Каталог

    Ⅰ Что такое регулятор напряжения?

    Блок питания электронного устройства преобразует входную мощность в желаемую форму (AC-DC или DC-AC) и желаемые характеристики напряжения / тока.Стабилизатор напряжения является частью устройства электропитания, которое при любых условиях эксплуатации обеспечивает стабильную и непрерывную подачу напряжения. Во время изменений мощности и разницы нагрузок он контролирует напряжение. Помимо постоянного напряжения, он контролирует переменный ток.

    Обычно регулятор напряжения принимает более высокое входное напряжение и выдает более низкое выходное напряжение, которое является более стабильным. Их вторичное использование также заключается в защите схемы от потенциально опасных скачков напряжения.

    Оба электрических прибора, т.е.е. напряжение и ток предназначены для работы при фиксированных номинальных мощностях. Хотя потребление тока является динамическим и зависит от нагрузки устройства, для правильной работы устройства напряжение питания устанавливается и предпочтительно постоянное. Задача регулятора напряжения — поддерживать оптимальное напряжение, необходимое для системы. У них обоих есть регуляторы напряжения для вашего ноутбука, сетевой адаптер и кофеварка.

    Ⅱ Принцип работы регуляторов напряжения

    Регулятор напряжения — это схема, которая, независимо от изменений входного напряжения или условий нагрузки, создает и поддерживает заданное выходное напряжение.

    Аккумулятор в вашем автомобиле, который питается от генератора, розетка в вашем доме, которая обеспечивает всю необходимую вам энергию, мобильный телефон, который, вероятно, есть у вас под рукой каждую минуту дня, — все это требует определенного напряжения для работать. Колеблющиеся выходы, скачкообразные от +2 В, приведут к тому, что ваши зарядные устройства будут работать неэффективно и, вероятно, даже повредить их. Колебания напряжения могут происходить по ряду причин: состояние электросети, выключение и включение других приборов, время суток, влияние окружающей среды и т. Д.Присоединяйтесь к регулятору напряжения из-за необходимости стабильного, непрерывного напряжения.

    Регуляторы напряжения (VR) регулируют напряжения в диапазоне, который согласуется с другими электрическими элементами источника питания. В то время как регуляторы напряжения обычно используются для преобразования постоянного / постоянного тока, некоторые из них могут также преобразовывать переменный / переменный или переменный / постоянный ток. Стабилизаторы постоянного / постоянного напряжения будут предметом данного отчета.

    Ⅲ Типы регуляторов напряжения

    Регуляторы напряжения, используемые в электронных низковольтных системах, обычно представляют собой интегральные схемы.Центры распределения электроэнергии используют более современные и более широкие с точки зрения механики регуляторы напряжения, которые поставляют электроэнергию переменного тока бытовым и промышленным потребителям, чтобы поддерживать номинальное напряжение 110 В (американские бытовые стандарты) независимо от потребностей потребления в регионе.

    Регуляторы напряжения могут использоваться в интегральных схемах, электромеханических системах или твердотельных автоматических регуляторах, в зависимости от физической конфигурации. Линейные и импульсные регуляторы являются наиболее общей классификацией активных регуляторов напряжения (использующих компоненты усилителя, такие как транзисторы или операционные усилители).

    Простые системы на основе транзисторов, которые обычно выпускаются как ИС, представляют собой линейные регуляторы. Для регулирования выходного напряжения относительно опорного напряжения в их внутренней схеме используются дифференциальные усилители. Заданный выход или регулируемое управление могут применяться линейными регуляторами напряжения. В настоящее время им требуется входной ток, равный выходному току.

    Импульсные регуляторы переключают серию высокочастотного оборудования ВКЛ / ВЫКЛ, изменяя рабочий цикл напряжения, выдаваемого на выходе.Понижающий, повышающий и понижающий-повышающий — их традиционные топологии. Во время понижения напряжения понижающие преобразователи более эффективны, а также могут увеличивать выходной ток. Повышающие преобразователи повышают выходное напряжение до уровня, превышающего входное, например, TPS6125 от Texas Instruments (TI).

    Интегральные схемы линейного регулятора напряжения

    Для выхода положительного и отрицательного напряжения наиболее распространенными ИС линейного стабилизированного постоянного напряжения, используемыми в электронных схемах, являются серии 78XX и 79XX.XX обозначает выходное напряжение от 2,5 В до 35 В, которое может выдерживать ток до 2 А. Доступны в упаковке для поверхностного монтажа, ТО-3 и ТО-220. У них есть три контакта для подключения, вход, типичный GND и контакт для выхода. Часто в продаже имеются регуляторы напряжения.

    LM7805

    STMicroelectronics LM7805 обеспечивает выходное напряжение +5 В и клемму GND, а TI LM7912 обеспечивает выходное напряжение -12 В. Что касается клеммы GND, отрицательные напряжения являются лишь относительным сравнением.

    Линейные регуляторы напряжения с очень низким уровнем электромагнитных помех и быстрой реакцией на колебания напряжения представляют собой недорогие и простые в использовании ИС. Хотя они полезны для базовых приложений, их использование имеет ряд недостатков.

    Схема семейства микросхем LM317

    Постоянное и номинальное выходное напряжение может быть выдано микросхемами 78XX и 79XX, только если входное напряжение не менее 2,5 В или выше выходного напряжения. Во-первых, если он питается от литий-ионной батареи 9 В, вы не можете получить выход 9 В от микросхемы LM7809.

    Падение напряжения происходит из-за того, что эти ИС эффективно работают как псевдорезисторы и, как тепло, высвобождают дополнительную входную мощность батареи. Это неэффективно, и при использовании радиаторов или вентиляторов необходимо отводить тепло. Чтобы поддерживать надежные уровни температуры, высоковольтные сильноточные ИС требуют больших радиаторов или постоянного использования вентилятора. Высокие входные напряжения имеют очень низкую производительность — 20% для низких выходов, таких как вход 24 В на LM7805.

    LM317 — это линейный регулируемый регулятор напряжения постоянного тока, который позволяет изменять выходное напряжение с помощью резисторов на основе концепции внешнего делителя напряжения R1 / R2.Он прост в использовании и, как показано, требует двух резисторов. В диапазоне положительного напряжения от 1,25 В до 37 В он может обеспечивать ток до 1,5 А. Другие версии семейства LM317 IC, LM317L и LM317M, обеспечивают ток 100 мА и 500 мА соответственно.

    Ⅳ Основные параметры регулятора напряжения IC

    Входное напряжение, выходное напряжение и выходной ток — это некоторые из важных параметров, которые следует помнить при использовании регулятора напряжения. Чтобы решить, какая топология VR соответствует ИС потребителя, используются эти параметры.

    В зависимости от приложения могут быть важны другие параметры, включая ток покоя, частоту переключения, тепловое сопротивление и напряжение обратной связи.

    Ток покоя имеет решающее значение, когда выход является приоритетным в режимах малой нагрузки или в режиме ожидания. Максимальное увеличение частоты коммутации помогает решениям с меньшими размерами устройств, поскольку частота коммутации рассматривается как параметр.

    Кроме того, тепловое сопротивление важно для отвода тепла от устройства и его рассеивания по системе.Если в контроллере используется внутренний полевой МОП-транзистор, все потери (проводящие и динамические) рассеиваются в корпусе и должны приниматься во внимание при определении оптимальной температуры ИС.

    Еще одним важным параметром для анализа является напряжение обратной связи, поскольку оно определяет минимальное выходное напряжение, которое может выдержать регулятор напряжения. Нормально смотреть на параметры сравнения напряжений. Это ограничивает более низкое выходное напряжение, специфика которого влияет на точность управления выходным напряжением.

    Ⅴ Применение регуляторов напряжения

    Для питания датчиков, операционных усилителей и других электронных модулей, требующих обоих напряжений, регуляторы положительного и отрицательного напряжения могут использоваться вместе.

    Используя выход LM7805 на выводе 5 В, можно управлять всеми популярными производственными платами микроконтроллеров, такими как платы Arduino и Raspberry Pi. Платы Arduino также имеют встроенный стабилизатор напряжения с малым падением напряжения для регулирования мощности, поступающей от цилиндрического разъема или Vin, например, NCP1117S от On Semiconductor.

    Одним из важнейших элементов электрической схемы являются регуляторы напряжения. Они несут ответственность за его безопасную и надежную работу. Стабилизаторы сверхвысокого напряжения используют сильноточные электрические цепи в промышленных условиях на тяжелом оборудовании с высокой номинальной мощностью.

    Ⅵ Ограничения регуляторов напряжения

    Одним из основных недостатков линейных регуляторов является то, что они могут быть ненадежными, поскольку в некоторых случаях использования они рассеивают большое количество электроэнергии.Падение напряжения линейного регулятора равно падению напряжения на резисторе. Например, между клеммами есть падение 2 В при входном напряжении 5 В и выходном напряжении 3 В, а производительность ограничена 3 В / 5 В (60 процентов). Это означает, что для приложений с более низкими дифференциалами VIN / VOUT лучше подходят линейные регуляторы.

    Поскольку использование более высоких входных напряжений приводит к значительному рассеиванию мощности, которое может привести к перегреву и разрушению устройств, важно помнить приблизительное рассеивание мощности линейного регулятора в рабочем состоянии.

    По сравнению с импульсными регуляторами, которые часто обеспечивают повышающее (повышающее) и понижающее / повышающее преобразование, другим недостатком линейных регуляторов напряжения является то, что они способны только на понижающее (понижающее) преобразование.

    Читайте также

    Глухозаземленная и изолированная нейтраль отличия: Режимы работы нейтрали в электроустановках и электрических сетях

    Что такое дребезг контактов: Дребезг контактов, и как с ним бороться

    Релейная защита трансформатора: Релейная защита силовых трансформаторов

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *