Источник тока схема: Источники питания

Схемы источников питания

Доброе время суток. Сегодня речь пойдет об ЗУ для АКБ. ( автоматическом зарядном устройстве для свинцово-кислотных аккумуляторных батарей) После поездки по городу на своей машине, я поставил ее в гараж и забыл выключить подфарники, и только на третье сутки когда нужно было срочно  ехать по делам, я обратил внимание что аккумулятор полностью мертв. И тогда задумался об ЗУ, и тут наткнулся на данную схему. Первоисточник и автор схемы указан в низу статьи. 

В этой статье речь пойдет о том, как из компьютерного блока питания формата АТ/АТХ и самодельного блока управления изготовить довольно-таки «умное» зарядное устройство для свинцово-кислотных аккумуляторных батарей. К ним относятся т.н. «УПС-овые», автомобильные и другие АКБ широкого применения.

Описание
Устройство предназначено для зарядки и тренировки (десульфатации) свинцово-кислотных АКБ ёмкостью от 7 до 100 Ач, а также для приблизительной оценки уровня их заряда и емкости. ЗУ имеет защиту от неправильного включения батареи (переполюсовки) и от короткого замыкания случайно брошенных клемм. В нём применено микроконтроллерное управление, благодаря чему осуществляются безопасные и оптимальные алгоритмы зарядки: IUoU или IUIoU, с последующей «добивкой» до 100%-го уровня зарядки. Параметры зарядки можно подстроить под конкретный аккумулятор (настраиваемые профили) или выбрать уже заложенные в управляющей программе. Конструктивно зарядное устройство состоит из блока питания АТ/АТХ, который нужно немного доработать и блока управления на МК ATmega16A.
Всё устройство свободно монтируется в корпусе того же блока питания. Система охлаждения (штатный кулер БП) включается/отключается автоматически.
Достоинства данного ЗУ — его относительная простота и отсутствие трудоёмких регулировок, что особенно актуально для начинающих радиолюбителей.

1. Режим зарядки — меню «Заряд». Для аккумуляторов емкостью от 7Ач до 12Ач по умолчанию задан алгоритм IUoU. Это значит:
— первый этап- зарядка стабильным током 0.1С до достижения напряжения14.6В
— второй этап-зарядка стабильным напряжением 14.6В, пока ток не упадет до 0,02С
— третий этап-поддержание стабильного напряжения 13.8В, пока ток не упадет до 0.01С. Здесь С — ёмкость батареи в Ач.
— четвёртый этап — «добивка». На этом этапе отслеживается напряжение на АКБ. Если оно падает ниже 12.7В, включается заряд с самого начала.
Для стартерных АКБ (от 45 Ач и выше) применяем алгоритм IUIoU. Вместо третьего этапа включается стабилизация тока на уровне 0.02C до достижения напряжения на АКБ 16В или по прошествии времени около 2-х часов. По окончанию этого этапа зарядка прекращается и начинается «добивка». Это — четвёртый этап. Процесс заряда проиллюстрирован графиками рис.1 и рис.2.

2. Режим тренировки (десульфатации) — меню «Тренировка». Здесь осуществляется тренировочный цикл: 
10 секунд — разряд током 0,01С, 5 секунд — заряд током 0. 1С. Зарядно-разрядный цикл продолжается, пока напряжение на АКБ не поднимется до 14.6В. Далее — обычный заряд.

3. Режим теста батареи. Позволяет приблизительно оценить степень разряда АКБ. Батарея нагружается током 0,01С на 15 секунд, затем включается режим измерения напряжения на АКБ.

4. Контрольно-тренировочный цикл (КТЦ). Если предварительно подключить дополнительную нагрузку и включить режим «Заряд» или «Тренировка», то в этом случае, сначала будет выполнена разрядка АКБ до напряжения 10.8В, а затем включится соответствующий выбранный режим. При этом измеряются ток и время разряда, таким образом, подсчитывается примерная емкость АКБ. Эти параметры отображаются на дисплее после окончания зарядки (когда появится надпись «Батарея заряжена») при нажатии на кнопку «выбор». В качестве дополнительной нагрузки можно применить автомобильную лампу накаливания. Ее мощность выбирается, исходя из требуемого тока разряда. Обычно его задают равным 0.1С — 0. 05С (ток 10-ти или 20-ти часового разряда).
Перемещение по меню осуществляется кнопками «влево», «вправо», «выбор». Кнопкой «ресет» осуществляется выход из любого режима работы ЗУ в главное меню.

Основные параметры зарядных алгоритмов можно настроить под конкретный аккумулятор, для этого в меню есть два настраиваемых профиля — П1 и П2. Настроенные параметры сохраняются в энергонезависимой памяти (EEPROM-е).
Чтобы попасть в меню настроек нужно выбрать любой из профилей, нажать кнопку «выбор», выбрать «установки», «параметры профиля», профиль П1 или П2. Выбрав нужный параметр, нажимаем «выбор». Стрелки «влево» или «вправо» сменятся на стрелки «вверх» или «вниз», что означает готовность параметра к изменению. Выбираем нужное значение кнопками «влево» или «вправо», подтверждаем кнопкой «выбор». На дисплее появится надпись «Сохранено», что обозначает запись значения в EEPROM.

Значения настроек:

1. «Алгоритм заряда». Выбирается IUoU или IUIoU. См. графики на рис.1 и рис.2.
2. «Емкость АКБ». Задавая значение этого параметра, мы задаем ток зарядки на первом этапе I=0.1C, где С- емкость АКБ В Ач. (Таким образом, если нужно задать ток заряда, например 4.5А, следует выбрать емкость АКБ 45Ач).
3. «Напряжение U1». Это напряжение, при котором заканчивается первый этап зарядки и начинается второй. По умолчанию задано значение 14.6В.
4. «Напряжение U2». Используется только, если задан алгоритм IUIoU. Это напряжение, при котором заканчивается третий этап зарядки. По умолчанию — 16В.
5. «Ток 2-го этапа I2». Это значение тока, при котором заканчивается второй этап зарядки. Ток стабилизации на третьем этапе для алгоритма IUIoU. По умолчанию задано значение 0.2С.
6. «Окончание заряда I3». Это значение тока, по достижению которого зарядка считается оконченной. По умолчанию задано значение 0.01С.
7. «Ток разряда». Это значение тока, которым осуществляется разряд АКБ при тренировке зарядно-разрядными циклами.

Выбор и переделка блока питания.
В нашей конструкции мы используем блок питания от компьютера. Почему? Причин несколько. Во–первых, это — практически готовая силовая часть. Во-вторых, это же и корпус нашего будущего устройства. В-третьих, он имеет малые габариты и вес. И, в-четвёртых, его можно приобрести практически на любом радиорынке, барахолке и в компьютерных сервисных центрах. Как говорится, дёшево и сердито.
Из всего многообразия моделей блоков питания нам лучше всего подходит блок формата АТX, мощностью не менее 250 Вт. Нужно только учесть следующее. Подходят лишь те блоки питания, в которых применён ШИМ-контроллер TL494 или его аналоги (MB3759, КА7500, КР1114ЕУ4). Можно также применить и БП формата AT, только придется изготовить еще маломощный блок дежурного питания (дежурку) на напряжение 12В и ток 150-200мА. Разница между AT и ATX – в схеме начального запуска. АТ запускается самостоятельно, питание микросхемы ШИМ–контроллера берётся с 12-вольтовой обмотки трансформатора. В ATX для начального питания микросхемы служит отдельный источник 5В, называемый «источник дежурного питания» или «дежурка».

Итак, блок питания имеется. Сначала необходимо его проверить на исправность. Для этого его разбираем, вынимаем предохранитель и вместо него подпаиваем лампу накаливания 220 вольт мощностью 100-200Вт. Если на задней панели БП имеется переключатель сетевого напряжения, то он должен быть установлен на 220В. Включаем БП в сеть. Блок питания АТ запускается сразу, для ATX нужно замкнуть зелёный и чёрный провода на большом разъёме. Если лампочка не светится, кулер вращается, а все выходные напряжения в норме — значит, нам повезло и наш блок питания рабочий. В противном случае, придётся заняться его ремонтом. Оставляем лампочку пока на месте.

Для переделки БП в наше будущее зарядное устройство, нам потребуется немного изменить «обвязку» ШИМ-контроллера. Несмотря на огромное разнообразие схем блоков питания, схема включения TL494 стандартная и может иметь пару вариаций, в зависимости от того, как реализованы защиты по току и ограничения по напряжению. Схема переделки показана на рис.3. 

На ней показан только один канал выходного напряжения: +12В. Остальные каналы: +5В,-5В, +3,3В не используются. Их обязательно нужно отключить, перерезав соответствующие дорожки или выпаяв из их цепей элементы. Которые, кстати, нам могут и пригодиться для блока управления. Об этом — чуть позже.
Красным цветом обозначены элементы, которые устанавливаются дополнительно. Конденсатор С2 должен иметь рабочее напряжение не ниже 35В и устанавливается взамен существующего в БП. После того, как «обвязка» TL494 приведена к схеме на рис.3, включаем БП в сеть. Напряжение на выходе БП определяется по формуле: Uвых=2,5*(1+R3/R4) и при указанных на схеме номиналах должно составлять около 10В. Если это не так, придется проверить правильность монтажа. На этом переделка закончена, можно убирать лампочку и ставить на место предохранитель.

Схема и принцип работы.

Схема блока управления показана на рис.4.

Она довольно проста, так как все основные процессы выполняет микроконтроллер. В его память записывается управляющая программа, в которой и заложены все алгоритмы. Управление блоком питания осуществляется с помощью ШИМ с вывода PD7 МК и простейшего ЦАП на элементах R4,C9,R7,C11. Измерение напряжения АКБ и зарядного тока осуществляется средствами самого микроконтроллера — встроенным АЦП и управляемым дифференциальным усилителем. Напряжение АКБ на вход АЦП подается с делителя R10R11, Зарядный и разрядный ток измеряются следующим образом. Падение напряжения с измерительного резистора R8 через делители R5R6R10R11 подается на усилительный каскад, который находится внутри МК и подключен к выводам PA2, PA3. Коэффициент его усиления устанавливается программно, в зависимости от измеряемого тока. Для токов меньше 1А коэффициент усиления (КУ) задается равным 200, для токов выше 1А КУ=10. Вся информация выводится на ЖКИ, подключенный к портам РВ1-РВ7 по четырёхпроводной шине.
Защита от переполюсовки выполнена на транзисторе Т1, сигнализация неправильного подключения — на элементах VD1,EP1 ,R13. При включении зарядного устройства в сеть транзистор Т1 закрыт низким уровнем с порта РС5, и АКБ отключена от зарядного устройства. Подключается она только при выборе в меню типа АКБ и режима работы ЗУ. Этим обеспечивается также отсутствие искрения при подключении батареи. При попытке подключить аккумулятор в неправильной полярности сработает зуммер ЕР1 и красный светодиод VD1, сигнализируя о возможной аварии. В процессе заряда постоянно контролируется зарядный ток. Если он станет равным нулю (сняли клеммы с АКБ), устройство автоматически переходит в главное меню, останавливая заряд и отключая батарею. Транзистор Т2 и резистор R12 образуют разрядную цепь, которая участвует в зарядно-разрядном цикле десульфатирующего заряда (режим тренировки) и в режиме теста АКБ. Ток разряда 0.01С задается с помощью ШИМ с порта PD5. Кулер автоматически выключается, когда ток заряда падает ниже 1,8А. Управляет кулером порт PD4 и транзистор VT1.

Детали и конструкция.

Микроконтроллер. В продаже обычно встречаются в корпусе DIP-40 или TQFP-44 и маркируются так: ATMega16А-PU или ATMega16A-AU. Буква после дефиса обозначает тип корпуса: «P»- корпус DIP, «A»- корпус TQFP. Встречаются также и снятые с производства микроконтроллеры ATMega16-16PU, ATMega16-16AU или ATMega16L-8AU. В них цифра после дефиса обозначает максимальную тактовую частоту контроллера. Фирма- производитель ATMEL рекомендует использовать контроллеры ATMega16A (именно с буквой «А») и в корпусе TQFP, то есть, вот такие: ATMega16A-AU, хотя в нашем устройстве будут работать все вышеперечисленные экземпляры, что и подтвердила практика. Типы корпусов отличаются также и количеством выводов (40 или 44) и их назначением. На рис.4 изображена принципиальная схема блока управления для МК в корпусе DIP.
Резистор R8 –керамический или проволочный, мощностью не менее 10 Вт, R12- 7-10Вт. Все остальные- 0.125Вт. Резисторы R5,R6,R10 и R11 нужно применять с допустимым отклонением 0.1-0.5%. Это очень важно! От этого будет зависеть точность измерений и, следовательно, правильная работа всего устройства.
Транзисторы T1 и Т2 желательно применять такие, как указаны на схеме. Но если придется подбирать замену, то необходимо учитывать, что они должны открываться напряжением на затворе 5В и, конечно же, должны выдерживать ток не ниже 10А. Подойдут, например, транзисторы с маркировкой 40N03GР, которые иногда используются в тех же БП формата АТХ, в цепи стабилизации 3.3В. 
Диод Шоттки D2 можно взять из того же БП, из цепи +5В, которая у нас не используется. Элементы D2, Т1 иТ2 через изолирующие прокладки от радиатора размещаются на одном радиаторе площадью 40 квадратных сантиметров. Зумер EP1- со встроенным генератором, на напряжение 8-12 В, громкость звучания можно подрегулировать резистором R13.
Жидкокристаллический индикатор – Wh2602 или аналогичный, на контроллере HD44780, KS0066 или совместимых с ними. К сожалению, эти индикаторы могут иметь разное расположение выводов, так что, возможно, придется разрабатывать печатную плату под свой экземпляр.

Программа
Управляющая программа содержится в папке «Программа» Конфигурационные биты (фузы) устанавливаются следующие:
Запрограммированы (установлены в 0 это значит там нужно поставить галочки):
CKSEL0
CKSEL1
CKSEL3
SPIEN
SUT0
BODEN
BODLEVEL
BOOTSZ0
BOOTSZ1
все остальные — незапрограммированы (установлены в 1).

Наладка.
Итак, блок питания переделан и выдает напряжение около 10В. При подключении к нему исправного блока управления с прошитым МК, напряжение должно упасть до 0.8..15В. Резистором R1 устанавливается контрастность индикатора. Наладка устройства заключается в проверке и калибровке измерительной части. Подключаем к клеммам аккумулятор, либо блок питания напряжением 12-15В и вольтметр. Заходим в меню «Калибровка». Сверяем показания напряжения на индикаторе с показаниями вольтметра, при необходимости, корректируем кнопками «<» и «>». Нажимаем «Выбор». Далее идет калибровка по току при КУ=10. Теми же кнопками «<» и «>» нужно выставить нулевые показания тока. Нагрузка (аккумулятор) при этом автоматически отключается, так что ток заряда отсутствует. В идеальном случае там должны быть нули или очень близкие к нулю значения. Если это так, это говорит о точности резисторов R5,R6,R10,R11,R8 и хорошем качестве дифференциального усилителя. Нажимаем «Выбор». Аналогично — калибровка для КУ=200. «Выбор». На дисплее отобразится «Готово» и через 3 сек. устройство перейдет в главное меню.
Калибровка окончена. Поправочные коэффициенты хранятся в энергонезависимой памяти. Здесь стоит отметить, что если при самой первой калибровке значение напряжения на ЖКИ сильно отличается от показаний вольтметра, а токи при каком — либо КУ сильно отличаются от нуля, нужно применить (подобрать) другие резисторы делителя R5,R6,R10,R11,R8, иначе в работе устройства возможны сбои. При точных резисторах (с допуском 0,1-0,5%) поправочные коэффициенты равны нулю или минимальны. На этом наладка заканчивается. Если же напряжение или ток зарядного устройства на каком-то этапе не возрастает до положенного уровня или устройство «выскакивает» в меню, нужно ещё раз внимательно проверить правильность доработки блока питания. Возможно, срабатывает защита.

Весь материал одним архивом можно скачать здесь1.87 MB

А вот Фото что получилось у меня.

Вместо лампочки которая стоит в качестве нагрузки можно пременить не сложную схему электроной нагрузки которая отлично работает!

Автор данной разработки: Sergey212

Печатная плата в lay 

Обсудить на форуме.

Источник: http://electronics-lab.ru 

Источник тока, управляемый током. OrCAD PSpice. Анализ электрических цепей

Источник тока, управляемый током

Другим типом зависимых источников, который часто применяется в электронике, является источник тока, управляемый током (ИТУT) (Current-Controlled Current Source (CCCS) или Current-Dependent Current Source (CDCS)).

На рис. 1.25 показана базовая схема. Значение источника тока равно 3I, где I — ток через резистор R₁. Как и в предыдущем примере, ток протекает от узла 1 к узлу 2, по часовой стрелке в левом контуре. Коэффициент 3I обычно задается как kI, где k — множитель для опорного тока, протекающего в одной из ветвей цепи. Нетрудно установить, что при I=2 А в левом контуре ток через F будет равен 3·2=6 А и проходит в направлении, указанном стрелкой внутри F.

Рис. 1.25. Схема с источником тока, управляемым током 

В этом примере мы можем получить для I=20/(1500+2500)=5 мА, как и для тока в левом контуре. Ток в F при этом равен 3·5 мА=15 мА (направлен вниз по стрелке). Этот ток делится поровну между R₃ и R₄, по 7,5 мА через каждый резистор. Ток идет от узла 1 к узлу 3, обеспечивая узлу 3 отрицательный потенциал. Напряжение V(3)=-500·7,5 мА=–3,75 В.

В качестве прелюдии к исследованию более сложной схемы с зависимым источником, рассмотрим, как выглядит входной файл для схемы на рис. 1.25:

Current-Controlled Current Sources

V 1 0 20V

F 3 0 V -3

R1 1 2 1500

R2 2 0 2500

R3 3 0 500

R4 3 0 500

.OP

.OPT nopage

.TF V(3) V

.END

Ваш выходной файл должен показать что V(2)=12,5 В и V(3)=-3,75 В. Под заголовком Current-Controlled Current Sources расположена строка ввода тока источника F, дающая значение 15 мА. Поскольку он втрое больше тока в левом контуре, это значение правильное. Положительное значение показывает, что ток направлен от узла 3 к узлу 0 внутри F. Необходимо показать соответствующее значение для F в команде входного файла. На строке, описывающей F, заданы два значения для начального и конечного узла (по стрелке внутри F). Следующее значение V относится к источнику напряжения, который обеспечивает управляющий ток I. Этот ток I входит в выражение для выходного тока источника kI. Коэффициент k является множителем при I, он не имеет размерности. В этом примере к имеет значение -3, которое описывает ток через источник V так же, как в различных предыдущих примерах. Внимательно изучите этот простой пример, поскольку здесь часто возникают ошибки. Освоив этот простой пример, вы будете в состоянии моделировать и более сложные схемы.

В выходном файле для R_IN дано значение 4 кОм, которое, очевидно, верно. Обычно также интересно и выходное сопротивление R_OUT=250 Ом. В самой правой части схемы на рис. 1.25 мы видим два параллельно соединенных сопротивления R₃ и R₄, которые и образуют выходное сопротивление при неактивном (разомкнутом) источнике тока.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Читать книгу целиком

Поделитесь на страничке

Электрический Ток Схемы — tokzamer.ru

Для того, чтобы движуха была, электроны должны куда-то направляться, желательно обратно к ЭДС источнику. В течение времени свободного пробега электроны приобретают направленное движение наряду с хаотическим.

В теории электрических цепей за ток принято считать направленное движение носителей заряда в проводящей среде под действием электрического поля.

Если два заряженных тела соединить проводником, то через него пойдет кратковременный ток. Если к схеме добавить узел стабилизации, построенный по схеме параметрического стабилизатора , напряжение блока питания будет стабилизировано.
КАК ТЕЧЁТ ТОК В СХЕМЕ — Читаем Электрические Схемы 1 часть

На другой стороне печатной платы уже располагаются радиоэлементы Так как радиолюбители стараются делать свои устройства как можно меньше по габаритам, то и плотность монтажа возрастает. Вольтметр при этом измеряет ЭДС источника.

Конденсатор играет совершенно разные роли в цепях переменного и постоянного токов. Они выбираются в зависимости от того, какая сила тока будет течь через них.

Электрические цепи могут иметь и другие решения для предотвращения возникновения искры. Из какой трубы объем воды будет выходить больше за секунду времени?

Второе — это поставить шланг большим диаметром.

Что мы можем узнать из схемы, посмотрите в правую её часть. Идеальные и реальные источники ЭДС и тока Идеальным называется источник ЭДС, напряжение, на зажимах которого не зависит от тока протекающего через него.

Что такое электрический ток

Приемники, источники:

Если к схеме добавить узел стабилизации, построенный по схеме параметрического стабилизатора , напряжение блока питания будет стабилизировано. На изображении с распиновкой должно быть четко видно: с какой стороны считать ножки, где находится ключ, срез или метка, чтобы вы правильно определили необходимый вывод. Этого можно достичь, перенося свободные электроны с положительного тела на отрицательное так, чтобы заряды тел не менялись со временем.

Режимы работы Различные элементы, соединенные проводниками электрического тока между собой, образуют электрические цепи.

Направленное движение электронов в проводнике Если вдоль проводника действует напряжение, то внутри проводника возникает электрическое поле. Дополнительно по теме.

Режим короткого замыкания В этом режиме ключ SA в схеме электрической цепи рис.

Транзисторы — это управляемые ключи, вы можете закрыть их и открыть, а если нужно открыть не полностью. Динисторы — разновидность тиристора, без управляющего электрода, а открываются они, подобно стабилитронам, по преодолению определенного уровня напряжения.

Это участок цепи с током одинаковой величины.

Схема замещения пассивного двухполюсника П представляется в виде его входного сопротивления.
Метод эквивалентных преобразований. Как находить токи и напряжения в цепи

Читайте дополнительно: Измерение петли фаза нуль

Баланс мощности

Понятное дело, что с последним.

Проводники электрического тока Материал, в котором течёт ток, называется проводником. Расчет таких цепей ведется по уравнениям Кирхгофа.

Если, например, к цепи подключить электрохимический элемент, то конденсатор начнёт заряжаться, пока напряжение на нём не станет равным ЭДС элемента. Кроме упорядоченного движения, электроны задействованы в хаотичном тепловом движении. Потребители Все остальные компоненты электрической цепи, кроме перечисленных выше, считаются потребителями.

Несмотря на это, скорость распространения собственно электрического тока равна скорости света в данной среде, то есть скорости распространения фронта электромагнитной волны. Этого можно достичь, перенося свободные электроны с положительного тела на отрицательное так, чтобы заряды тел не менялись со временем.

Идеальный источник тока — тот источник, у которого создаваемый ток не зависит от напряжения на его зажимах, то есть его внутреннее сопротивление или его внутренняя проводимость. Это место соединения нескольких ветвей. Движуха идет из области высокого давления в область низкого давления. Первое, что приходит на ум — это увеличить давление.

В этом случае параметры переменного тока изменяются по гармоническому закону. Движение зарядов может происходить и под действием неэлектрических сил например, магнитных , а также при диффузии или в химических реакциях. Условия, необходимые для существования электрического тока: Наличие свободных заряженных частиц; Наличие электрического поля, действующего на заряженные частицы с силой в определённом направлении; Наличие замкнутой электрической цепи. Проводники в электрических цепях можно соединять двумя способами: последовательно и параллельно.

Потому, что давление слева, больше чем справа. Если после вычислений по правилам Кирхгофа сила тока на данном участке оказывается больше нуля, то это означает, что истинное направление тока совпало с направлением, указанным стрелкой; в противном случае ток направлен противоположно; в выбранном произвольном контуре все его участки обходят в одном направлении — либо по часовой стрелке, либо в противоположном. Оно вроде как есть, но молекулы воды стоят на месте. Чем питать это устройство, каким напряжением и родом тока. Постоянный ток используется в процессе электролиза гальванопластика — получение легко отделяющихся точных металлических копий, гальваностегия — нанесение металлических покрытий из одних металлов на изделия из других металлов , на городском транспорте электропоезда, трамваи, троллейбусы , в осветительных приборах, в устройствах автоматики, электроники и вычислительной техники.

Ладно, давайте обобщим, все что мы тут пописали. В схеме рис.
🧲#9 Электрический ток и электроны

Метод узловых потенциалов

Электрический ток возникает тогда, когда на участке электрической цепи появляется электрическое поле, или разность потенциалов между двумя точками проводника.

В этом случае параметры переменного тока изменяются по гармоническому закону. Выводы Благодаря умению читать схемы электрические принципиальные, вы можете определить: 1. Всю классификацию перечислить очень трудно.

Тут типа давление минимальное нулевое. Некоторые материалы при низких температурах переходят в состояние сверхпроводимости.

Поэтому в некоторых случаях радиоэлементы и печатные дорожки располагают по обе стороны платы. На проводах при работе выделяется тепло, которое зависит от двух параметров: Электрического тока. По этому признаку в электротехнике электрические цепи разделяют на контуры цепей.

См. также: Для ремонта обрыва провода электроприбора необходимы

Коммутационные устройства:

Движуха идет из области высокого давления в область низкого давления. Чтобы определить назначение выводов, нужно воспользоваться одним из поисковых запросов: 1.

Джоулем и Э. Эти перемещающиеся электроны и представляют собой переменный ток, сила которого одинакова по обе стороны конденсатора. L — условное изображение лампочки накаливания.

В это время у вас на щеки молекулы воздуха будут оказывать давление. Она возникает из-за наличия емкостного сопротивления. Давление мы создали, но электрического тока до сих пор нету. Следовательно, толстый проводок при одинаковом напряжении можно протащить больше электронов, чем тонкий.

Его номинал Ампер. При очень высоких частотах заряды могут совершать колебательное движение — перетекать из одних мест цепи в другие и обратно.
В чём разница между НАПРЯЖЕНИЕМ и ТОКОМ

схема, регулируемый, импульсный, конструкция и назначение

Содержание статьи:

Яркость светодиодных источников зависит от протекающего тока, а он в свою очередь – от напряжения питания. В условиях колебания нагрузки возникает пульсация светильников. Для ее предотвращения используется специальный драйвер – стабилизатор тока. При поломках элемент можно сделать самостоятельно.

Конструкция и принцип работы

Стабилизатор обеспечивает постоянство тока при его отклонении

Стабилизатор обеспечивает постоянство показателей рабочего тока LED-диодов при его отклонении от нормы. Он предотвращает перегрев и выгорание светодиодов, поддерживает постоянство потока при перепадах напряжения или разрядке АКБ.

Простейшее устройство состоит из трансформатора, выпрямительного моста, соединенного с резисторами и конденсаторами. Действие стабилизатора основывается на следующих принципах:

• подача тока на трансформатор и изменение его предельной частоты до частоты электросети – 50 Гц;
• регулировка напряжения на повышение и понижение с последующим выравниванием частоты до 30 Гц.

В процессе преобразования также задействуются выпрямители высоковольтного типа. Они определяют полярность. Стабилизация электрического тока осуществляется при помощи конденсаторов. Для снижения помех применяются резисторы.

Разновидности токовых стабилизаторов

Светодиод загорается при достижении порогового значения тока. Для маломощных устройств этот показатель равняется 20 мА, для сверхъярких – от 350 мА. Разброс порогового напряжения объясняет наличие различных видов стабилизаторов.

Резисторные стабилизаторы

Стабилизатор КРЕН

Для регулируемого стабилизатора параметров тока для маломощных светодиодов применяется схема КРЕН. Она предусматривает наличие элементов КР142ЕН12 либо LM317. Процесс выравнивания осуществляется при силе тока 1,5 А и напряжении на входе 40 В. В условиях нормального теплового режима резисторы рассеивают мощность до 10 т. Собственное энергопотребление составляет около 8 мА.

Узел LM317 удерживает на главном резисторе постоянную величину напряжения, регулируемую подстроечным элементом. Основной, или токораздающий элемент может стабилизировать ток, пропущенный через него. По этой причине стабилизаторы на КРЕН применяются для зарядки аккумуляторов.

Величина в 8 мА не изменяется даже при колебаниях тока и напряжения на входе.

Транзисторные устройства

Схема транзисторного стабилизатора напряжения

Регулятор на транзисторах предусматривает использование одного или двух элементов. Несмотря на простоту схемы при колебаниях напряжения не всегда бывает стабильный ток нагрузки. При его увеличении на одном транзисторе повышается напряжение резистора до 0,5-0,6 В. после этого начинает работать второй транзистор. В момент его открытия первый элемент закрывается, а сила и величина тока, проходящие через него, понижается.

Второй транзистор должен быть биполярным.

Две схемы для транзисторов разной проводимости, в которых стабилитроны заменены двумя обычными диодами VD1, VD2

Для реализации схемы с заменой стабилитронов на диоды применяются:

• диоды VD1 и VD2;
• резистор R1;
• резистор R2.

Подача тока через светодиодный элемент задается резистором R2. Для выхода на линейный участок ВАХ-диодов с привязкой к току базового транзистора используется резистор R1. Чтобы транзистор сохранял устойчивость, напряжение питания не должно быть меньше суммарного напряжения диодов + 2-2,5 В.

Для получения тока 30 мА через 3 последовательно подключенных диода с напряжением 3,1 В по прямой производится запитка 12 В. Резисторное сопротивление должно равняться 20 Ом при мощности рассеивания 18 мВт.

Схема нормализует режим работы элементов, снижает токовые пульсации.

Схема с советскими транзисторами. Допустимое напряжение советских КТ940 или КТ969 – до 300 В, что подходит, если источник света – мощный SMD-элемент. Параметры тока задаются резистором. Напряжение стабилитрона составляет при этом 5,1 В, а мощность – 0,5 В.

Минус схемы – падение напряжения при повышении силы тока. Его можно устранить, заменив биполярный транзистор на MOSFET с низкими параметрами сопротивления. Мощный диод заменяется элементом IRF7210 на 12 А или IRLML6402 на 3,7 А.

Стабилизаторы тока на полевике

Стабилизатор напряжения на полевом транзисторе

Полевой элемент отличается закороченным истоком и затвором, а также встроенным каналом. При использовании полевика (IRLZ 24) с 3-мя выводами на вход подается напряжение 50 В, на выходе получается 15,7 В.

Для подачи напряжения задействуется потенциал заземления. Параметры тока на выходе зависят от начального тока стока, и не привязываются к истоку.

Линейные устройства

Стабилизатор, или делитель постоянного показателя тока принимает нестабильное напряжение. На выходе линейный прибор его выравнивает. Он функционирует по принципу постоянного изменения параметров сопротивления для выравнивания питания на выходе.

К преимуществам эксплуатации относятся минимальное число деталей, отсутствие помех. Недостатком является малый КПД при разнице питания на входе и выходе.

Феррорезонансное устройство

Стабилизатор для переменного тока устаревшей модели, схема которого представлена конденсатором и двумя катушками – с ненасыщенным и насыщенным сердечником. К насыщенному (индуктивному) сердечнику подается напряжение постоянного типа, не зависимое от параметров тока. Это облегчает подбор данных для второй катушки и емкостный диапазон стабилизации питания.

Устройство работает по принципу качелей, которые сразу сложно остановить или раскачать сильнее. Подача напряжения происходит по инерции, поэтому возможны падения нагрузки или разрыв цепи питания.

Особенности схемы токового зеркала

Классическая схема токового зеркала

Токовое зеркало, или отражатель выстраивается на паре транзисторов согласованного типа, т.е. с одинаковыми параметрами. Для их производства используется один светодиодный кристалл полупроводника.

Схема токового зеркала по уравнению Эберса-Молла. Принцип работы заключается в том, что транзисторные базы объединяются, а эмиттеры подкидываются на одну шину питания. В итоге параметры переходного напряжения сцепки «база – транзистор-эмиттер» равны.

Преимущества схемы заключаются в равном диапазоне устойчивости и отсутствии падения напряжение на резисторе-эмиттере. Параметры легче задаются при помощи тока. Недостаток заключается в эффекте Эрли – привязке напряжения на выходе к коллекторному и его колебания.

Схема токового зеркала Уилсона. Токовое зеркало может стабилизировать постоянную величину выходного тока и реализуется так:

1. Транзисторы № 1 и № 1 включены по принципу стандартного токового зеркала.
2. Транзистор № 3 фиксирует потенциал коллектора элемента № 1 на удвоенный параметр падения диодного напряжения.
3. Оно будет меньше, чем напряжение питания, что подавляет эффект Эрли.
4. Коллектор транзистора № 1 задействуется для установления режима схемы.
5. Ток на выходе зависит от транзистора № 2.
6. Транзистор № 3 трансформирует выходной ток в нагрузку с переменным напряжением.

Транзистор № 3 можно не согласовывать с остальными.

Стабилизатор компенсационного напряжения

Компенсационный стабилизатор напряжения

Выпрямитель работает по принципу обратной связи цепи для напряжения. Полное или частичное напряжение приравнивает к опоре. В результате стабилизатор генерирует параметры напряжения ошибки, устраняя колебания яркости для светодиодов. Прибор состоит из следующих элементов:

• Регулирующий элемент или транзистор, который совместно с сопротивлением нагрузки образует делитель напряжения. Эмиттерный показатель транзистора должен превышать ток нагрузки в 1,2 раза.
• Усилитель – управляет РЭ, выполняется на базе транзистора №2. Маломощный элемент согласуется с мощным по составному принципу.
• Источник напряжения опоры – в схеме задействуется стабилизатор параметрического типа. Он выравнивает напряжение стабилитрона и резистора.
• Дополнительные источники.
• Конденсаторы – для сглаживания пульсаций, устранения паразитного возбуждения.

Стабилизаторы компенсационного напряжения работают по принципу увеличения входного напряжения с дальнейшим возрастанием токов. Закрытие первого транзистора увеличивает сопротивление и напряжение зоны коллектор-эмиттер. После подачи нагрузки оно выравнивается до номинала.

Устройства на микросхемах

Микросхема 142ЕН5

Для стабилизующих приборов применяется микросхема 142ЕН5 или LМ317. Она позволяет выровнять напряжение, принимая по цепи обратной связи сигнал от датчика, подключенного к сети тока нагрузки.

В качестве датчика задействует сопротивление, при котором регулятор может поддерживать постоянное напряжение и ток нагрузки. Сопротивление датчика будет меньше сопротивления по нагрузке. Схему задействуют для зарядных устройств, по ней же проектируется ЛЕД-лампа.

Импульсные стабилизаторы

Импульсный прибор отличается высоким КПД и при минимальных параметрах входного напряжения создают высокое напряжение потребителей. Для сборки используется микросхема МАХ 771.

Регулировать силу тока будут один или два преобразователя. Делитель выпрямительного типа выравнивает магнитное поле, понижая допустимую частоту напряжения. Для подачи тока на обмотку светодиодный элемент передает сигнал транзисторам. Стабилизация на выходе осуществляется посредством вторичной обмотки.

Как сделать стабилизатор тока для светодиодов самостоятельно

Изготовление стабилизатора для светодиодов своими руками осуществляется несколькими способами. Новичку целесообразно работать с простыми схемами.

На основе драйверов

Понадобится выбрать микросхему, которую трудно выжечь – LM317. Она будет выполнять роль стабилизатора. Второй элемент – переменный резистор с сопротивлением в 0,5 кОм с тремя выводами и ручкой регулировки.

Сборка осуществляется по следующему алгоритму:

1. Припаять проводники к среднему и крайнему выводу резистора.
2. Перевести мультиметр в режим сопротивления.
3. Замерить параметры резистора – они должны равняться 500 Ом.
4. Проверить соединения на целостность и собрать цепь.

На выходе получится модуль с мощностью 1,5 А. Для увеличения тока до 10 А можно добавить полевик.

Стабилизатор для автомобильной подсветки

Стабилизатор L7812

Для работы потребуется линейный прибор в виде микросхемы L7812, две клеммы, конденсатор 100n (1-2 шт. ), текстолитовый материал и трубка с термоусадкой. Изготовление производится пошагово:

1. Выбор схемы под L7805 из даташита.
2. Вырезать из текстолита нужный по размеру кусок.
3. Наметить дорожки, делая насечки отверткой.
4. Припаять элементы так, чтобы вход был слева, а выход – справа.
5. Сделать корпус из термотрубки.

Стабилизирующее устройство выдерживает до 1,5 А нагрузки, монтируется на радиатор.

В качестве радиатора задействуется кузов машины за счет соединения центрального вывода корпуса с минусом.

Нюансы расчета стабилизатора тока

Расчет стабилизатора производится на основании напряжения стабилизации U и тока (среднего) I. К примеру, напряжение входного делителя составляет 25 В, на выходе нужно получить 9 В. Вычисления предусматривают:

1. Подбор по справочнику стабилитрона. Ориентируются на напряжение стабилизации: Д814В.
2. Поиск среднего тока I по таблице. Он равен 5 мА.
3. Вычисление подающего напряжения как разности стабильного напряжения входа и выхода: UR1 = Uвx — Uвых, или 25-9=16 В.
4. Деление полученного значение по закону Ома на ток стабилизации по формуле R1 = UR1 / Iст, или 16/0,005=3200 Ом, или 3,2 кОм. Номинал элемента будет 3,3 кОм.
5. Вычисление максимальной мощности по формуле РR1 = UR1 * Iст, или 16х0,005=0,08.

Через резистор проходит ток стабилитрона и выходной, поэтому его мощность должна быть в 2 раза больше (0,16 кВт). На основании таблицы данному номиналу соответствует 0,25 кВт.

Самостоятельная сборка стабилизатора для светодиодных устройств возможна только при знании схемы. Начинающим мастерам рекомендовано использовать простые алгоритмы. Рассчитать элемент по мощности можно на основании формул из школьного курса физики.

Источник постоянного тока высокого напряжения (HVDC). Схема

Конструкция блока питания HVDC.

Для таких цепей, как счетчики Гейгера, трубки Никси и датчики, требуются источники постоянного тока высокого напряжения (HVDC). На рынке доступны различные типы блоков питания HVDC, в том числе удвоитель напряжения, преобразователь с обратной связью и повышающий преобразователь. Некоторые из них имеют низкую выходную мощность по току. Но при правильных вычислениях с использованием базовых формул повышающего преобразования мы можем добиться поставок HVDC, способных к чистой и высокой токовой емкости.

Здесь представлен дизайн повышающего преобразователя с использованием преобразователя постоянного тока MC34063. Авторский прототип показан на рис. 1.

Товары для изобретателей. Осенние скидки до 60%🔥Перейти в магазин Ссылка.
Рис. 1: Авторский прототип.

Основы Boost Converter

В повышающем преобразователе (рис. 2) энергия накапливается в катушке индуктивности (L1a) в течение времени, когда транзистор (T1a) включен. Когда транзистор выключен (toff), энергия передается последовательно с входом Vin на конденсатор выходного фильтра (Cout) и нагрузку (RL). Эта конфигурация позволяет установить выходное напряжение на любое значение, превышающее входное. Рис. 2: Схема повышающего импульсного регулятора. Выходное напряжение можно рассчитать следующим образом: Vout = Vin (ton / toff) + Vin или Vout = Vin ((ton / toff) +1)

Схема и работа

Принципиальная схема повышающего преобразователя с использованием преобразователя постоянного тока MC34063 показана на рис. 3. MC34063 – это монолитная схема управления, содержащая все активные функции, необходимые для переключения преобразователей постоянного тока в постоянный. Он представляет собой значительный прогресс в простоте использования с высокоэффективными, но простыми переключающими регуляторами. Использование переключающего регулятора становится более явным, чем линейные регуляторы, из-за требований к размерам и энергоэффективности новых конструкций оборудования.  Импульсные регуляторы увеличивают гибкость применения при одновременном снижении стоимости.

 Рис. 3: Принципиальная схема источника питания постоянного тока.

MC34063 был разработан для применения в режиме пониженного напряжения, повышающего напряжения и преобразователя напряжения. Включает в себя температурной компенсацией опорного напряжения, генератор, активный пик тока предела, выходной выключатель и выходного напряжения компаратора. Все эти функции содержатся в 8-контактном корпусе DIP или SOIC. Внутренняя схема MC34063 в соответствии с таблицей данных, представленной Texas Instruments, показана на рис. 4. Рис. 4: Блок-схема MC34063. Его вывод 5 (инвертирующий вход компаратора) измеряет и устанавливает постоянное значение выходного напряжения для расчета значений резистора обратной связи. как показано на рис. 5. Рис. 5: Внешние резисторы Vout = 1,25 ((R2a / R1a) +1) Внутренний регулятор напряжения вырабатывает 1,25 вольт для внутреннего компаратора, поэтому внешний делитель напряжения, состоящий из R1a и R2a, должен быть расположен таким образом, чтобы он давал ровно 1,25 вольт при желаемое выходное напряжение достигнуто.  Например, если вам нужно выходное напряжение около 501 Вольт, значения резистора делителя напряжения должны быть R2a = 2,4 Мегаомметра и R1a = 6 кОм соответственно. 

Как показано на блок-схеме, выход компаратора срабатывает и отключает защелку SR. Генератор, приводимый в действие синхронизирующим конденсатором на выводе 3, состоит из источника тока и элементов-поглотителей, которые заряжают и разряжают внешний синхронизирующий конденсатор между верхним и нижним заданными пороговыми значениями. Как правило, токи заряда и разряда составляют 35 мА и 200 мА соответственно, что дает соотношение приблизительно 6: 1. 

Верхний порог равен внутреннему опорному напряжению 1.25V, а нижний порог равен примерно 0,75 В. Генератор работает непрерывно со скоростью, регулируемой величиной времени конденсатора. Он также измеряет пиковый ток путем измерения напряжения, генерируемого током индуктивности, на чувствительном резисторе с более высокой номинальной мощностью, подключенном к контакту 7. В этой схеме (рис. 3), резистор 2 Ом с сопротивлением 1,5 Ом R6 является чувствительным резистором.

Как показано на блок-схеме, выходным переключателем является транзистор Дарлингтона npn. Коллектор привязан к контакту 1, а эмиттер – к контакту 2. Это позволяет конструктору использовать MC34063 в конфигурации с баком, усилителем или инвертором. Максимальное напряжение насыщения коллектор-эмиттер при 1,5 А (пик) составляет 1,3 В, и максимальный пиковый ток выходного переключателя составляет 1,5 А.  Для более высокого пикового выходного тока можно использовать внешний транзистор.

Колебательные импульсы приводят в действие внутренние транзисторы, которые могут использоваться для обеспечения ускоренного / понижающего преобразования или для возбуждения внешнего силового транзистора с более высоким номиналом для получения более высокой номинальной мощности.

В некоторых схемах, в основном с повышением и инвертированием напряжения, отношение тонна / (тонна + ток) должно быть больше 0,857. Это может быть получено путем добавления схемы удлинителя отношения, которая использует германиевый диод и является чувствительной к температуре. Временной конденсатор с отрицательным температурным коэффициентом поможет уменьшить эту чувствительность.

На рис. 3 схема расширителя состоит из транзистора T2 (BC557), германиевого диода D2 (1N34A) и синхронизирующего конденсатора C3. Вот, T2 не управляет ничем иным, как переключателем разряда и зарядки конденсатора C3, питаемым от контакта 3 микросхемы. Ограничение тока должно использоваться во всех повышающих и инвертирующих напряжениях с использованием схемы удлинителя отношения. Это позволяет сбрасывать время индуктивности между циклами перегрузки по току во время первоначального включения питания коммутатора. Когда конденсатор выходного фильтра достигает своего номинального напряжения, контур обратной связи по напряжению управляет регулированием.

В главной цепи между соединением резисторов R1 и R2 и конденсаторами C1 и C2 подключен провод для балансировки заряда в обоих выходных конденсаторах. Только резистор R3, подключенный к выводу 5 MC34063, образует делитель напряжения. Это позволяет сбрасывать время индуктивности между циклами перегрузки по току во время первоначального включения питания коммутатора. Когда конденсатор выходного фильтра достигает своего номинального напряжения, контур обратной связи по напряжению управляет регулированием.

В главной цепи между соединением резисторов R1 и R2 и конденсаторами C1 и C2 подключен провод для балансировки заряда в обоих выходных конденсаторах. Только резистор R3, подключенный к выводу 5 MC34063, образует делитель напряжения. Это позволяет сбрасывать время индуктивности между циклами перегрузки по току во время первоначального включения питания коммутатора. Когда конденсатор выходного фильтра достигает своего номинального напряжения, контур обратной связи по напряжению управляет регулированием. В главной цепи между соединением резисторов R1 и R2 и конденсаторами C1 и C2 подключен провод для балансировки заряда в обоих выходных конденсаторах. Только резистор R3, подключенный к выводу 5 MC34063, образует делитель напряжения.

Програмное обеспечение

Мы разработали служебное программное обеспечение для более быстрого определения значений компонентов для быстрого прототипирования блока питания на основе MC34063. Программа написана с использованием HTML и JavaScript и может быть встроена в систему с установленным PHP. Он работает в среде разработки PHP. HTML – это интерфейсное программное обеспечение, тогда как PHP – это фоновое программное обеспечение. Файл JavaScript проверяет наличие пустых полей в HTML-форме. PHP встроен в веб-сервер. Таким образом, несколько пользователей в сети, например в лаборатории или колледже, могут использовать это программное обеспечение одновременно. Программа разработана с использованием среды IDE NetBeans для PHP.

Скачать исходный код.

Установка программы.

1. Загрузите WampServer (для разработки на локальном хосте) с www. wampserver.com/en/ и IDE NetBeans с сайта https://netbeans. org/features/php/. Установите их на свой ПК с Windows. Установите соответствующее расширение Visual C ++ (здесь VC ++ 2012) перед установкой WampServer, чтобы получить все необходимые файлы dll для бесперебойной работы среды IDE и сервера Apache. 

2. WampServer работает в фоновом режиме с опцией в онлайн-режиме. Убедитесь, что значок WampServer на панели задач становится зеленым. 

3. Создайте папку, скажем, HighVoltage, в папке C: wamp www. Скопируйте файлы изображений HVBoostCalculator.html, HVDesign.js и HVcircuit.jpg в папку проекта. 

4. Создайте новый проект PHP в NetBeans. Выберите «Приложение PHP» и нажмите «Далее». Папка проекта будет создана автоматически. Обратите внимание, что ваша папка HighVoltage находится в этой папке проекта. 

5. Под окном «Run Configuration» выберите опцию «local server» в поле «Run As:». Затем нажмите «ОК», чтобы продолжить. HVBoostCalculator.html – это HTML-скрипт, а его ассоциированное изображение – HVcircuit.jpg. HVDesign.js – это скрипт Javascript. Запустите HVBoost Calculator.html, чтобы получить страницу, как показано на рис. 6. Рис. 6: Снимок экрана с выводом программы для источника питания HVDC.

Сначала необходимо подать на вход постоянного тока 9-12 В и допуск напряжения в зависимости от используемого источника питания; как правило, допуск по напряжению составляет 1%. Затем укажите требуемое выходное напряжение и ток в соответствующих полях формы. (Для более высоких выходных напряжений, пожалуйста, используйте транзистор T1 с более высокими характеристиками напряжения и тока.)

Используя таблицу данных силового транзистора T1, найдите его значение насыщения Vce и ​​поместите в поле формы. Также получите прямое падение напряжения на диоде D1 из его таблицы данных в поле формы. Эти параметры очень важны для расчета значений компонентов. После того, как все значения были заполнены в соответствующих полях, нажмите кнопку «Найти значения компонента». Форма проверяется на наличие пустых полей, а расчет производится для компонентов. Вы получите значения R1 через R3, R6, L1, C1 и C2, а также параметры схемы, такие как рабочий цикл, частота переключения и выходная мощность.

Как показано на скриншоте программы, спроектируйте схему для входного напряжения 12 В постоянного тока, выходного напряжения 500 В постоянного тока, выходного тока 2 мА и синхронизирующего конденсатора 4,4 нФ. На выходе программы вы получаете значения выходного конденсатора 8,20 мкФ, чувствительного резистора R6 1,59 кОм (ближайшее значение 1,50 кОм) и индуктивности L1 6,8 мГн. Полная принципиальная схема этой конструкции показана на рис. 3. чувствительный резистор R6 равен 1,59 Ом (ближайшее значение 1,50 Ом), а индуктор L1 равен 6,8 мГн. Полная принципиальная схема этой конструкции показана на рис. 3. чувствительный резистор R6 равен 1,59 Ом (ближайшее значение 1,50 Ом), а индуктор L1 равен 6,8 мГн. Полная принципиальная схема этой конструкции показана на рис. 3.

Сборка и тестирование

Схема печатных плат фактического размера блока питания HVDC с использованием MC34063 показана на рис. 7, а компоновка его компонентов – на рис. 8. Используйте подходящий радиатор для транзистора T1. Держите индуктор L1 и транзистор T1 подальше от главной цепи. Предпочтительно использовать индуктор экранированного типа для L1. Рис. 7: Компоновка печатной платы блока питания HVDC Рис. 8: Компонентная компоновка платы

Скачать печатную плату и расположение компонентов: нажмите здесь.

R6 должен быть 2 Вт, огнестойкий резистор. Используйте ближайшее значение, данное программой. Используйте надлежащий радиатор для силового транзистора T1. Держите катушку индуктивности L1, транзистор T1 и MC34063 на расстоянии друг от друга, чтобы минимизировать электромагнитные помехи. Для точного значения R3 используйте параллельную комбинацию резисторов. Например, используйте резистор на 6,8 кОм параллельно с резистором на 56 кОм, чтобы получить 6 кОм. Избегайте использования тримпота из-за теплового дрейфа. Используйте конденсатор C3 таким образом, чтобы частота находилась в пределах 10 кГц, чтобы избежать проблем с переключением и нагревом транзистора T1.

предосторожность

Обращайтесь с высоковольтной цепью постоянного тока крайне осторожно, так как это может привести к поражению электрическим током. 

electronicsforu.com

Источники напряжения и тока — Учебные пособия

В каждой цепи есть источник питания, иначе он мало что даст. Хотя фактический источник питания может сильно различаться, все они подходят под два общих названия «источник напряжения» или «источник тока». Любой источник — от удара молнии до USB-порта — можно смоделировать как одну из этих двух вещей. Таким образом, они будут найдены почти в каждой цепи, с которой вы столкнетесь.

Источники напряжения

Условные обозначения источников напряжения

Источником напряжения является все, что создает постоянный перепад напряжения между двумя его выходами.В общем, вы предполагаете, что одна сторона связана с землей, или обеспечивает уровень опорного напряжения. На другой стороне поддерживается номинальное напряжение, каким бы оно ни было. Идеальный источник напряжения будет источником любого тока, необходимого для поддержания заданного вами перепада напряжения. В случае источника напряжения важно никогда не замыкать его накоротко, так как он будет обеспечивать как можно больший ток, чтобы поддерживать этот перепад напряжения.

Давайте посмотрим на закон Ома. Закон

Ома гласит, что напряжение на резисторе прямо пропорционально току, протекающему через резистор.

Мы видим, что ток — это напряжение над сопротивлением. Если сопротивление стремится к нулю, ток, соответственно, становится бесконечным. В большинстве случаев это не идеальная ситуация. Несмотря на то, что настоящие источники напряжения, такие как батареи, не создают бесконечного тока, они будут производить столько, сколько могут, что может вызвать ожоги или небольшие взрывы и, скорее всего, разрушить саму цепь.

Соотношение сопротивления и тока

Источники напряжения гораздо более распространены, чем источники тока. Честно говоря, почти все, о чем вы думаете, будет источником напряжения.Источниками напряжения являются батареи, блоки питания постоянного тока, электрические розетки, порт USB на вашем компьютере, даже такие вещи, как солнечные батареи. Хотя все это источники напряжения, у них есть свои уникальные проблемы, связанные с тем, как с ними работать.

Различные источники напряжения — батареи, блоки питания постоянного тока, электрические розетки, порты USB и т. Д.

Источники тока

Условные обозначения источников тока

Хотя источники тока не так распространены для большинства людей, они играют важную роль в полупроводниках схемотехника с такими вещами, как токовые зеркала и даже используются в драйверах светодиодов и зарядных устройствах.Источники тока изменяют свое напряжение, чтобы соответствовать проектным требованиям по току, необходимому для цепи. У них прямо противоположная проблема безопасности источников напряжения.

Давайте снова посмотрим на закон Ома, но по-другому.

Формула переставленного закона Ома

В этой форме вы можете видеть, что если сопротивление упадет до нуля, а ток останется постоянным, то и напряжение также упадет до нуля. Однако, если сопротивление стремится к бесконечности, разрыв цепи, то напряжение стремится к бесконечности.Опять же, это проблема. По сути, простое несоединение двух половин цепи создает опасные напряжения. Хотя реальные источники тока не могут достичь бесконечного напряжения, это все же опасная или разрушительная ситуация.

Соотношение сопротивления и напряжения

Эти опасные ситуации контролируются как для источников напряжения, так и для источников тока, с хорошей схемой (и, как следствие, более высокими ценами). Тем не менее, если вы разрабатываете схему, вам нужно убедиться, что у вас есть что-то, что предотвращает такие ситуации.

Источник переменного напряжения

Источники переменного напряжения подчиняются тем же правилам, что и источники постоянного напряжения, и, поскольку они очень распространены, для их представления существуют хорошо известные обозначения.

Источник постоянного напряжения 5 В и источник переменного напряжения 120 В с частотой 60 Гц.

Символ и обозначение показывают, что источник напряжения справа является чередующимся (изогнутой линией) и имеет размах напряжения 120 вольт. В нем прямо указано, что он чередуется с частотой 60 Гц, что является предположением в США, если не указано иное.Также предполагается, что источником напряжения является синусоида, что всегда имеет место, если не указано иное. Подобно тому, как этот источник постоянного напряжения будет обеспечивать ток, необходимый для поддержания 5 вольт, источник переменного напряжения будет обеспечивать любой ток, необходимый для поддержания напряжения * в этот момент *.

Время в схемах

Если вы думаете об определенных ситуациях, таких как молния, искры (миниатюрная молния!), Размыкание / замыкание переключателя, вас может смутить мысль о том, что это создает «постоянный перепад напряжения» поскольку напряжение меняется быстро и часто.Это также зависит от времени, тогда как мы просто предполагаем устойчивое состояние со всем остальным, на что мы смотрели. Есть способы справиться и с этим.

Пошаговая функция единиц показывает, как работает переключатель (ВЫКЛ / ВКЛ).

Для пошаговых функций, таких как размыкание или замыкание переключателя, вся соответствующая информация записывается на схеме рядом с источником напряжения, представляющим этот переключатель. Затем вы используете постоянные времени и дифференциальные уравнения, чтобы увидеть, как напряжение изменяется во времени. Это может быть математически сложным, но мы не собираемся объяснять, как это работает, просто это происходит.

С импульсами, что-то, что представляет молнию и искры, вы можете смоделировать их несколькими разными способами, и обычно в модели также используются конденсаторы. Это, пожалуй, только меня удивление, довольно обширная область исследований. В основном благодаря инженерам, которые посвящают свою жизнь тому, чтобы сделать электронику более устойчивой к статическим разрядам.

Идеальные источники энергии по сравнению с реальными

До сих пор мы предполагали, что эти источники являются идеальными источниками питания как для источников напряжения, так и для источников тока, и просто хотим уточнить, что мы обычно предполагаем, что наши источники идеальны или «Идеально», когда мы запускаем моделирование или выполняем вычисления.Это значительно улучшает жизнь и, как правило, довольно близко к реальности. Это означает, что они могут подавать столько тока или напряжения, сколько необходимо для выполнения их работы, и не имеют встроенных емкостей, сопротивлений или индуктивностей. Но мы должны заявить следующее: у реальных источников питания есть ограничения и нежелательные сопротивления, и они могут быть невероятно важными. Но, опять же, очень часто мы можем их игнорировать.

Резюме

Итак, мы обсудили источники напряжения и источники тока и кратко рассмотрели потенциальные опасности обоих.Мы также коснулись разницы между идеальным и реальным источником и того, как для упрощения мы иногда игнорируем определенные факторы. Если у вас есть вопросы, оставьте их в комментариях ниже!

Зависимые (контролируемые) источники | Книга Ultimate Electronics

Ultimate Electronics: Практическое проектирование и анализ схем

Источники, которые пропорциональны другим токам или напряжениям в цепи. Мощный инструмент для анализа и проектирования.

Читать 7 мин

В нашем предыдущем обсуждении идеальных источников напряжения и тока рассматривались исключительно независимые источники , которые имели фиксированное заданное напряжение или ток независимо от того, что еще происходило в цепи.

В этом разделе мы рассмотрим зависимых источников, значение напряжения или тока которых регулируется некоторым значением напряжения или тока в другом месте цепи.

В частности, мы рассмотрим линейно зависимых источников , значение которых пропорционально их управляющему значению, связанное только некоторой постоянной масштабирования.

Эти зависимые источники важно понимать, потому что с их помощью мы моделируем и анализируем более сложные компоненты, такие как транзисторы.Многие ситуации с транзисторами можно смоделировать так, как если бы небольшой управляющий сигнал тока или напряжения на одном выводе мог управлять гораздо большим током или напряжением на другом выводе.

Напряжение и ток — две основные переменные состояния в электронной системе. Так же, как существует два типа независимых источников (напряжение и ток), существует четыре основных типа зависимых источников: их выход может быть либо напряжением, либо током, И их вход может быть либо напряжением, либо током.

Каждый зависимый источник имеет две выходные клеммы, как и независимый источник.

Каждый зависимый источник также имеет две входные клеммы, хотя они не всегда явно показаны. Для источников, управляемых напряжением, они действуют как измерение напряжения холостого хода параллельно с управляющим напряжением. Для источников с регулируемым током они действуют как измерение тока короткого замыкания последовательно с управляющим током.

VCVS — это источник напряжения, в котором напряжение регулируется напряжением в другом месте цепи.

Exercise Щелкните схему, щелкните «Simulate», затем «Run DC Sweep».

Элемент VCVS1 установлен с усилением 10, поэтому он создает уравнение:

VXY = 10VABV (X) −V (Y) = 10⋅ (V (A) −V (B))

Как обсуждалось в разделе «Системы уравнений и решение схемных систем», мы обычно пишем линейные системы со всеми мультипликативными членами в левой части и только с одной константой в правой части:

В (X) −V (Y) −10⋅ (V (A) −V (B)) = 0V (X) −V (Y) −10V (A) + 10V (B) = 0

Все наши линейные управляемые источники будут иметь нулевой член в правой части.

Этот пример схемы можно решить путем проверки, поскольку нет обратной связи между управляющей стороной и управляемой стороной схемы.

Поскольку на управляющие измерительные клеммы VCVS1 ток не течет, то V1, R1 и R2 образуют простой резистивный делитель напряжения с VA = 12.
и VB = 6
, поэтому VAB = 6
.

Из-за отношения VCVS источник будет иметь напряжение 10VAB.
, что в данном случае составляет всего 60. Отсюда мы можем напрямую решить правую часть: VY = 5
и VXY = 60
, поэтому VX = 65
и ток i3 = 0.65 А
протекает через резистор R3.

В других схемах будет соединение, которое затрудняет решение системы, но когда нет обратной связи, системы с контролируемыми источниками могут быть решены от входа к выходу.

На практике VCVS часто используется при моделировании операционных усилителей (операционных усилителей), а также может использоваться при моделировании цепи сигнала напряжения в более общем смысле.

VCCS — это источник тока, в котором ток регулируется напряжением в другом месте цепи.

Exercise Щелкните, чтобы смоделировать схему выше.

Мы заменили наш VCVS выше на VCCS с усилением 0,5, что означает, что на каждый 1 В
разности напряжений на входных клеммах, источник тока будет иметь ток 0,5 А
в направлении стрелки, как показано на рисунке. Это ток ветви i2
как указано. (Обзор см. В разделе «Маркировка напряжений, токов и узлов».)

i2 = 0,5 ВАБi2 = 0,5 (В (А) -В (В))

Или сбор терминов в левой части:

i2−0.5 В (А) + 0,5 В (В) = 0

Опять же, у этой схемы нет обратной связи, и ее достаточно просто решить путем проверки. VAB = 6
как и раньше, поэтому i2 = 3
. Чтобы сопоставить с током нашего резистора, обозначенным i3
мы просто должны заметить, что i3 = −i2
, поэтому i3 = −3 A
.

Если нас также интересуют узловые напряжения, мы бы просто использовали закон Ома на R3 и увидели, что VX = −300
, при этом остается верным VY = 5
за счет источника напряжения V2.

На практике VCCS часто используется при моделировании полевых МОП-транзисторов или других транзисторов на основе влияния напряжения.

CCVS — это источник напряжения, в котором напряжение регулируется током в другом месте цепи. Здесь мы указали коэффициент усиления 100 и управляющий ток R1.nA, что означает ток на клемме nA резистора R1:

.

Exercise Щелкните схему, щелкните «Simulate» и «Run DC Sweep».

VXY = 100⋅I (R1.nA) V (X) −V (Y) = 100i1V (X) −V (Y) −100i1 = 0

Опять же, без обратной связи, полный ток слева равен i1 = 121000 + 1000 = 0.006
, поэтому источник будет VXY = 0,6
. Таким образом, общее напряжение VX = 5,6.
, поэтому i3 = 0,056
.

В CircuitLab вы должны указать интересующий ток терминала. Чтобы узнать, как указать токи ответвления и токи на клеммах, см. Раздел «Маркировка напряжений, токов и узлов».

CCVS — это источник тока, в котором ток управляется каким-либо другим током в другом месте цепи: здесь мы определили коэффициент усиления 0,5 и снова используем тот же ток управляющей клеммы R1.nA.

Exercise Щелкните схему, щелкните «Simulate» и «Run DC Sweep».

i2 = 0,5i1i2−0,5i1 = 0

При отсутствии обратной связи общий управляющий ток не изменяется i1 = 0,006
, поэтому источником будет i2 = 0.003
. Мы можем отобразить в i3 = −i2 = −0.003
. Отсюда напряжение VX = −0,3
.

На практике CCCS часто используется при моделировании биполярных переходных транзисторов (BJT) или других токовых транзисторов.

Хотя мы можем использовать специальные символы для рисования контролируемых источников, мы также можем использовать особую способность всех источников напряжения и тока CircuitLab ссылаться на величины в другом месте цепи.Например, вместо использования специального символа VCVS и его подключения, как показано выше, мы можем вместо этого использовать обычный источник напряжения и записать выражение «10 * (V (A) — V (B))» в качестве значения. Это будет иметь тот же эффект:

Exercise. Вы можете щелкнуть по нему и запустить симуляцию и обнаружить, что она работает идентично схеме VCVS, изображенной выше.

Точно так же, чтобы ссылаться на ток, мы можем просто использовать нотацию I (R1.nA), например, установив значение источника тока на «0,5 * I (R1.nA) »:

Exercise Щелкните и смоделируйте, чтобы увидеть, что это работает идентично схеме CCCS, изображенной выше.

Такой подход к поведенческому выражению позволяет создавать гораздо более сложные поведения компонентов, как мы увидим в следующих разделах.

Эта схема демонстрирует подключенный к себе VCCS, где его собственное напряжение определяет его ток. Как бы странно это ни звучало, именно это и делает резистор:

Exercise Щелкните схему и запустите моделирование DC и DC Sweep, чтобы увидеть, что VCCS1 ведет себя так же, как 100 Ом.
резистор.

Компонент VCCS1 подчиняется следующему уравнению:

i1 = 0,01⋅VB

Аналог резистора, VB = 100⋅i1
.

Аналогично, такая же ситуация может быть построена с использованием поведенческого источника тока, в котором специальная функция V ()
который относится к собственной разнице напряжений источника. Здесь мы заменяем VCCS1 на источник тока I1 с заданным током 0,01⋅V ()
.

Exercise Щелкните и запустите эту схему, чтобы увидеть, что I1 также действует как резистор.

Мы можем сделать то же самое и с автономным CCVS:

Exercise Щелкните, чтобы смоделировать схему выше.

Здесь компонент CCVS1 обращается к собственному току для определения своего напряжения.

И мы можем сделать то же самое, используя поведенческий источник напряжения, используя специальную функцию I ()
для обозначения собственного тока элемента.

Exercise Щелкните, чтобы смоделировать схему выше.

Здесь мы только что показали четыре новых способа реализации резистора! Основная идея здесь в том, что с точки зрения анализа схем резисторы — это просто особый случай, когда соотношение напряжения и тока происходит на одном элементе схемы.В общем, контролируемые источники позволяют существовать отношениям между различными токами и напряжениями, не требуя, чтобы они были связаны на одном элементе, и это может быть выражено либо с помощью четырех элементов источника VCVS / VCCS / CCVS / CCCS, либо с током или напряжением. источники, определенные с помощью поведенческих выражений.

В следующем разделе, «Обратная связь с зависимым источником», мы рассмотрим, что происходит, когда вход и выход зависимого источника взаимодействуют друг с другом.

Роббинс, Майкл Ф. Ultimate Electronics: Практическое проектирование и анализ схем. CircuitLab, Inc., 2020, ultimateelectronicsbook.com. Доступно. (Авторское право © 2020 CircuitLab, Inc.)

Цепи общего пользования с меткой «источник постоянного тока» — CircuitLab

Теперь показаны схемы 1-20 из 23.
Сортировать по
недавно измененное имя

Методы анализа цепей

Методы анализа цепей

Закон Ома устанавливает напряжение на резисторе, R
(или импеданс, Z ) прямо пропорционален проходящему току
через него (сопротивление / импеданс — постоянная пропорциональности)

Закон напряжения Кирхгофа (KVL): алгебраическая сумма напряжений
вокруг любого контура N элементов равен нулю (как перепады давления через
замкнутый контур)

Закон Кирхгофа (KCL): алгебраическая сумма токов
вход в любой узел равен нулю, i.е. , сумма входящих токов равна
сумма выходящих токов (как массовый расход на стыке в трубе)

Узловой анализ обычно лучше всего подходит для нескольких источников напряжения.
В узловом анализе переменные (неизвестные) — это «узловые напряжения».

Процедура узлового анализа :

1. Обозначьте напряжение узла N . Напряжения в узлах определены положительно.
   относительно общей точки ( i.е. , опорный узел) в цепи
   обычно обозначается как земля ( V = 0).

2. Примените KCL на каждом узле с точки зрения узловых напряжений.
   1. Используйте KCL для записи текущего баланса на N -1 узлов N
      схемы, используя предполагаемые направления тока, если необходимо. Это создаст
      N -1 линейно независимые уравнения.

   2. Воспользуйтесь преимуществами суперузлов , которые создают уравнения ограничений.Для схем, содержащих независимые источники напряжения, обычно используется суперузл.
      используется, когда два интересующих узла разделены источником напряжения вместо
      резистор или источник тока. Поскольку ток ( и ) неизвестен через
      источник напряжения, необходимо это дополнительное уравнение ограничения.

   3. Вычислить токи на основе разницы напряжений между узлами.
      Каждый резистивный элемент в цепи подключен между двумя узлами;
      ток в этой ветви получается по закону Ома
      где В _м — положительная сторона и ток течет от узла
      m до n (то есть I это m -> n ).

3. Определите напряжения неизвестного узла; то есть решить N -1
   совместные уравнения для неизвестных, например, с использованием исключения Гаусса
   или матричные методы решения.

Пример узлового анализа

Анализ сетки (петли) обычно лучше всего подходит в случае нескольких источников тока.
При анализе контура неизвестными являются токи контура. Анализ сетки означает, что мы
выбирайте петли, внутри которых нет петель.

Процедура анализа петель :

1. Обозначьте каждый из токов петли / сетки.
2. Примените KVL к петлям / сеткам для формирования уравнений с текущими переменными.
1. Для независимых контуров N , мы можем написать полное уравнение N
   используя KVL вокруг каждой петли. Петлевые токи — это токи, текущие в петле;
   они используются для определения токов ответвления .

2. Источники тока предоставляют уравнения ограничений.
3. Решите уравнения, чтобы определить определяемые пользователем токи контура.

Пример анализа сетки :

В любой линейной цепи , содержащей несколько независимых источников,
ток или напряжение в любой точке сети можно рассчитать как
алгебраическая сумма индивидуальных вкладов каждого отдельного источника.

Процедура :

1. Для каждого независимого источника напряжения и тока (повторите следующее):
   1. Заменить другие независимые источники напряжения с коротким замыканием
      (, т.е. , v = 0).

   2. Заменить другие независимые источники тока с разомкнутой цепью
      (, т.е. , и = 0).
      Примечание: Зависимые источники не изменяются!
   3. Рассчитайте вклад этого конкретного напряжения или тока
      источник на желаемый выходной параметр.
2. Алгебраически просуммируйте отдельные вклады (ток и / или напряжение)
   из каждого независимого источника.

Источник переменного напряжения В последовательно с полным сопротивлением Z может быть
заменен на источник переменного тока со значением I = В / Z параллельно
с импедансом Z .
Источник переменного тока I параллельно с импедансом Z может быть
заменен на источник переменного напряжения величиной В = IZ последовательно с
сопротивление Z .

Аналогично, источник постоянного напряжения В , соединенный последовательно с резистором R , может быть
заменен на источник постоянного тока номиналом i = v / R параллельно
с резистором R ; наоборот.

Теорема Тевенина утверждает, что мы можем заменить всю сеть,
без нагрузки эквивалентной схемой, содержащей только
независимый источник напряжения, включенный последовательно с импедансом (сопротивлением), таким
что соотношение тока и напряжения на нагрузке не изменилось.

Терем Нортона идентичен теореме Тевенина, за исключением
что эквивалентная схема является независимым источником тока параллельно
с импедансом (резистором). Следовательно, эквивалентная схема Нортона является
трансформация источника Тевенина
эквивалентная схема.

Процедура :

1. Выберите хорошую точку разрыва в цепи (нельзя разделить зависимую
   источник и его управляющая переменная).
2. Thevenin : вычислить напряжение холостого хода, В _OC .
   Norton : вычислить ток короткого замыкания, I _SC .
3. Вычислить эквивалентное сопротивление Тевенина, R _Th
   (или импеданс, Z _Th ).
   1. Если есть только независимые источники, то закорачиваем все напряжение
      источники и разомкнуть цепь источников тока (точно так же, как наложение).
   2. Если есть только зависимые источники, то необходимо использовать испытательное напряжение или ток
      источник для расчета R _Th = v _Test / i _Test
      (или Z _Th = V _Test / I _Test ).

   3. Если есть и независимые, и зависимые источники, вычислить
      R _Th (или Z _Th ) от
      R _Th = v _OC / i _SC
      (или Z _Th = V _OC / I _SC ).