Напряжение регулятор: Принцип работы регулятора напряжения

простые самодельные схемы для повторения

В электрических схемах для изменения уровня выходного сигнала используется регулятор напряжения. Основное его назначение — изменять подаваемую на нагрузку мощность. C помощью устройства управляют оборотами электродвигателей, уровнем освещённости, громкостью звука, нагревом приборов. В радиомагазинах можно приобрести готовое изделие, но несложно изготовить регулятор напряжения своими руками.

Описание устройства

Регулятором напряжения называется электронный прибор, служащий для повышения или понижения уровня выходного сигнала, в зависимости от величины разности потенциалов на его входе. То есть это устройство, с помощью которого можно управлять значением мощности, подводимой к нагрузке. При этом регулировать подаваемый уровень энергии можно как на реактивной, так и активной нагрузке.

Самым простым устройством, с помощью которого можно изменять уровень сигнала, считается реостат. Он представляет собой резистор, имеющий два вывода, один из которых подвижный. При перемещении ползункового вывода реостата изменяется сопротивление. Для этого он подключается параллельно нагрузке. Фактически это делитель напряжения, позволяющий регулировать величину разности потенциалов на нагрузке в пределах от нуля до значения, выдаваемого источником энергии.

Использование реостата ограничено мощностью, которую можно через него пропустить. Так как при больших значениях тока или напряжения он начинает сильно нагреваться и в итоге перегорает, поэтому на практике применение реостата ограничено. Его используют в параметрических стабилизаторах, элементах электрического фильтра, усилителях звука и регуляторах освещённости небольшой мощности.

Разновидности приборов

По виду выходного сигнала регуляторы разделяют на стабилизированные и нестабилизированные. Также они могут быть аналоговыми и цифровыми (интегральными). Первые строятся на основе тиристоров или операционных усилителей. Их управление осуществляется путём изменения параметров RC цепочки обратной связи. Совместно с ними для повышения мощности применяются биполярные или полевые транзисторы. Работа же интегральных устройств связана с использованием широтно-импульсной модуляции (ШИМ), поэтому в цифровой схемотехнике используются микроконтроллеры и силовые транзисторы, работающие в ключевом режиме.

При изготовлении самодельного регулятора напряжения могут быть использованы следующие элементы:

• резисторы;
• тиристоры или транзисторы;
• цифровые или аналоговые интегральные микросхемы.

Первые два типа имеют несложные схемы и довольно просты к самостоятельной сборке. Их можно изготавливать без использования печатной платы с помощью навесного монтажа, в то время как импульсные регуляторы на основе микроконтроллеров требуют более обширных знаний в радиоэлектронике и программировании.

Характеристика регулятора

По своему виду приспособления могут изготавливаться в портативном или стационарном исполнении. Устанавливаются они в любом положении: вертикальном, потолочном, горизонтальном.

Устройства могут крепиться с использованием дин-рейки или встраиваться в различные блоки и приборы. Конструктивно регуляторы возможно изготовить как корпусными, так и без помещения в корпус.

К основным характеристикам устройств относят следующие параметры:

1. Плавность регулировки. Обозначает минимальный шаг, с которым происходит изменение величины разности потенциалов на выходе. Чем он плавнее, тем точнее можно выставить значение напряжения на выходе.
2. Рабочая мощность. Характеризуется значением силы тока, которое может пропускать через себя прибор продолжительное время без повреждения своих электронных связей.
3. Максимальная мощность. Пиковая величина, которую кратковременно выдерживает устройство с сохранением своей работоспособности.
4. Диапазон входного напряжения. Это значения входного сигнала, с которым устройство может работать.
5. Диапазон изменяемого сигнала на выходе устройства. Обозначает значения разности потенциалов, которое может обеспечить устройство на выходе.
6. Тип регулируемого сигнала. На вход устройства может подаваться как переменное, так и постоянное напряжение.
7. Условия эксплуатации. Обозначает условия, при которых характеристики регулятора не изменяются.
8. Способ управления. Выставление выходного уровня сигнала может осуществляться пользователем вручную или без его вмешательства.

Особенности изготовления

Изготовить регулирующее приспособление можно несколькими способами. Самый лёгкий -приобрести набор, содержащий уже готовую печатную плату и радиоэлементы, необходимые для сборки своими руками. Кроме них, набор содержит электрическую и принципиальную схему с описанием последовательности действий. Такие наборы называются KIT и предназначены для самых неопытных радиолюбителей.

Другой путь подразумевает самостоятельное приобретение радиокомпонентов и изготовление в случае необходимости печатной платы. Используя второй способ, можно будет сэкономить, но он занимает больше времени.

Существует множество схем разного уровня сложности для самостоятельного изготовления. Но чтобы сделать регулятор напряжения, кроме схемы, понадобится подготовить следующие инструменты, приборы и материалы:

• паяльник;
• мультиметр;
• припой;
• пинцет;
• кусачки;
• флюс;
• технический спирт;
• соединительные медные провода.

Если планируется собирать устройство, состоящее из 6 и более элементов, то целесообразно будет смастерить печатную плату. Для этого необходимо иметь фольгированный текстолит, хлорное железо и лазерный принтер.

Техника изготовления печатной платы в домашних условиях называется лазерно-утюжной (ЛУТ). Её суть заключается в распечатывании печатной платы на глянцевом листе бумаги, и переносом изображения на текстолит с помощью проглаживания утюгом. Затем плату погружают в раствор хлорного железа. В нём открытые участки меди растворяются, а закрытые с переведённым изображением формируют необходимые соединения.

При самостоятельном изготовлении прибора важно соблюдать осторожность и помнить про электробезопасность, особенно при работе с сетью переменного тока 220 В. Обычно правильно собранный регулятор из исправных радиодеталей не нуждается в настройке и сразу начинает работать.

Простые схемы

Для управления величиной выходного напряжения для слабо мощных устройств можно собрать простой регулятор напряжения на 2 деталях. Понадобится лишь транзистор и переменный резистор. Работа схемы проста: с помощью переменного резистора происходит индуцирование (отпирание транзистора).

Если управляющий вывод резистора находится в нижнем положении, то напряжение на выходе схемы равно нулю. А если вывод перемещается в верхнее положение, то транзистор максимально становится открытым, а уровень выходного сигнала будет равен напряжению источника питания за вычетом падения разности потенциалов на транзисторе.

При изменении сопротивления регулируется величина напряжения на выходе. В зависимости от типа транзистора изменяется и схема включения. Чем номинал переменного резистора будет меньше, тем регулировка будет плавней. Недостатком схемы является чрезмерный нагрев транзистора, поэтому чем больше будет разница между Uвх и Uвых, тем он будет сильнее нагреваться.

Такую схему удобно применять для регулировки вращения компьютерных вентиляторов или других слабых двигателей, а также светодиодов.

Симисторный вид

Для регулировки переменного напряжения используются симисторные регуляторы, с помощью которых можно управлять мощностью паяльника или лампочки. Собрав схему на недорогом и доступном симисторе BT136, можно изменять мощность нагрузки в пределах 100 ватт.

Для сборки схемы понадобится:

Принцип работы регулятора заключается в следующем: через цепочку, состоящую из динистора DN1, конденсатора C1 и диода D1, ток поступает на симистор DN2, что приводит к его открытию. Момент открытия зависит от ёмкости C1, которая заряжается через резисторы R1 и R2. Соответственно, изменением сопротивления R1 управляется скорость заряда C1.

Несмотря на простоту, такая схема отлично справляется с регулировкой вольтажа нагревательных устройств, использующих вольфрамовую нить. Но так как такая схема не имеет обратной связи, использовать её для управления оборотами коллекторного электродвигателя нельзя.

Реле напряжения

Для автолюбителей важным элементом является устройство, поддерживающее напряжение бортовой сети в установленных пределах при изменении различных факторов, например, оборотов генератора, включении или выключении фар. Использующиеся для этого приборы работают по одинаковому принципу – стабилизация напряжения путём изменения тока возбуждения. Иными словами, если уровень сигнала на входе изменяется, то устройство уменьшает или увеличивает ток возбуждения.

Собранная схема своими руками реле-регулятора напряжения должна:

• работать в широком диапазоне температур;
• выдерживать скачки напряжения;
• иметь возможность отключения во время запуска мотора;
• обладать малым падением разности потенциалов.

Упрощённо принцип работы можно описать в следующем виде: при величине напряжения, превышающей установленное значение, ротор отключается, а при её нормализации запускается вновь. Основным элементом схемы является ШИМ стабилизатор LM 2576 ADJ.

Микросхема TC4420EPA предназначена для моментального переключения транзистора. С помощью резистора R3, конденсатора C1 и стабилитронов VD1, VD2 осуществляется защита микросхемы и полевого транзистора. Резисторы R1 и R2 задают опорное напряжение для стабилизатора. DD1 управляет работой полевого транзистора и ротора. Диод D2 используется для ограничения управляющего напряжения. Индуктивность L1 обеспечивает плавность разрядки ротора через диоды D4 и D5 при размыкании цепи.

Управляемый блок питания

Конструируя различные схемы, радиолюбители часто собирают источники напряжений. Спаяв регулятор постоянного напряжения своими руками, его можно будет использовать как управляемый блок питания в диапазоне от 0 до 12В.

Собираемый источник напряжения состоит из 2 частей: блока питания и параметрического регулятора напряжения. Первая часть изготавливается по классической схеме: понижающий трансформатор — выпрямительный блок. Типом используемого трансформатора, выпрямительных диодов и транзистора определяется мощность устройства. Переменное напряжение сети понижается в трансформаторе до 11 вольт, после чего попадает на диодный мост VD1, где становится постоянным. Конденсатор C1 используется как сглаживающий фильтр. Сигнал поступает на параметрический стабилизатор, состоящий из резистора R1 и стабилитрона VD2.

Параллельно стабилитрону подключён резистор R2, которым и изменяется уровень выходного напряжения. Транзисторы включены по упрощённой схеме эмиттерного повторителя, и при появлении на их переходах напряжения начинают работать в режиме усиления тока. То есть сигнал, снятый с R2, поступает на выход прибора через транзисторы, которые снижают его значение на величину своего насыщения. Таким образом, чем больше подаётся на них напряжение, тем сильнее они открываются и больше мощности поступает на выход.

Этот регулируемый блок питания может работать с нагрузкой до трёх ампер, то есть обеспечивать мощность до 30 ватт. Если есть опыт, то схема паяется навесным монтажом с использованием проводов любого сечения.

Регулятор напряжения для тена от 1 до 6 кВт

Регулятор напряжения в электрических цепях, служит для изменения мощности, подаваемой в нагрузку. С помощью регулятора напряжения можно управлять скоростью вращения электродвигателей, уровнем освещенности и нагревательными приборами такие как паяльник, электрическая плитка, тэн. В радиомагазинах можно купить готовое изделие но сделать регулятор напряжения своими руками не сложно.

В процессе самогоноварения выяснилось что на газу процес нагревания браги происходит достаточно долго (около 2-х часов) и к тому же, неудобно регулировать процесс дистилляции браги, газовой плиткой. В следствии чего возникла острая необходимость в модернизации самогонного(дистиллятного) аппарата, врезкой в него электрического нагревателя. Изначально задумывалось, что тен будет ставится мощностью 3 kW но в дальнейшем передумали и уменьшили до 2500 ватт. Далее нам понадобилась регулировка напряжения для управления процессом дисциляции, её мы решили изготовить своими руками, благо схем в общем доступе полно, они простые, минимум деталей и изготовление много времени не занимает.

Схема регулятора напряжения на 220 вольт

• Рисунок 1. Схема.

Схема состоит из симистора, BTA41-800B по названию можно определить его параметры ток и напряжение. Например BTA это обозначение симистора, 41 это его ток в амперах и 800B это его напряжение. Симистор можна заменить на более слабый ток для этого нужно мощность вашего тена разделить на напряжение, например: 2 кВт разделить на напряжение в сети 220 вольт мы получим нужный нам ток 2000/220=9,1 Ампер. В этом случае мы можем использовать другой симистор BTA12-600B, но так как симистор будет работать практически на пределах своих возможностей, он будет греться и придется закрепить его на радиатор, в противном случае он может выйти из строя.

• Рисунок 2. Схема с вольтметром.

Примечание.В схеме можно применять любой симистор не менее 600B и током в зависимости применяемого нагревательного элемента. В любом случае для облегчения работы симистора его следует разместить на радиаторе охлаждения. Дополнительно можно поставить вольтметр на выход схемы, чтобы видеть изменение напряжения наглядно и на вход поставить автомат на 16-25 ампер.

Детали для схемы:

1.Симистор выбираем от нагрузки но можете как в моем случае чем больше тем лучше BTA8-600b, BTA12-600b, BTA16-600b, BTA20-600b, BTA24-600b, BTA25-600b, BTA26-600b, BTA40-600b, BTA41-600b.

2.Потенциометр можно ставить в пределах от 470 кОм до 1 мегаом (МОм). Советую ставить потенциометр на 1 МОм так как у него больше диапазон регулировки, можно регулировать фактически до нуля. В начале я собрал схему с потенциометром на 500 кОм и в дальнейшем перепаивал на 1 мОм.

3.Динистор DB3 у него нет полярности припаиваем как хотим.

4.Резистор 10 кОм.

5.Конденсатор керамический 0,1 мкФ.

Изготовление схемы

• Рисунок 3. Схема в моем исполнение.

Для изготовления схемы нам понадобится в первую очередь паяльник, припой и канифоль и радио детали которые без труда можно приобрести в любом радио-магазине. Пожалуйста, уделяйте пристальное внимание, есть риск поражения электрическим током (как и во всем электрическом).

И так, для начала берем печатную плату и на ней располагаем компактно все детали после чего спаиваем все по схеме. Останется прикрепить симистор на радиатор. Я взял радиатор из старого блока питания телевизора. И останется самое сложное найти корпус и разместить схему в нем. На собирание схемы по времени у меня ушло буквально 15 минут.

• Рисунок 4. Схема регулятора мощности в моем исполнение.

Примечание. Эта схема часто встречается в пылесосах, китайских точильных станках.

• Рисунок 5. Регулировка с пылесоса.

Также можно заказать с сайта Алиэкспресс вот несколько вариантов. 1 вариант, 2 вариант по заверению китайца способен держать 5 кВт, 3 вариант в красивом корпусе с вольтметром, 4 вариант.

Как происходит процесс регулировки напряжения в дистилляторном аппарате.

На начальном этапе нагреватель включаем на полную мощность. После достижения температуры (78,8) градусов, что соответствует точки кипения этилового спирта, мощность нагревателя уменьшаем. Опытным путем меняя положения регулятора, нужно добиться того, чтобы весь выделяющийся пар конденсировался системой охлаждения. Это поможет избежать лишних потерь спирта и в то же время при правильно подобранной мощности позволит сократить время производства до возможного минимума.

Регулятор напряжения

Регуляторы напряжения | Полезные статьи TEPLOCOM

09-03-2013

Типы регуляторов напряжения

Термин регулятор напряжения имеет достаточно широкое трактование.

Свободная энциклопедия «Википедия» определяет регулятор напряжения как электронное устройство дающее возможность менять значение напряжения на выходе.

Более точное определение приводим ниже.

К основным типам регуляторов напряжения относятся:

• регулятор напряжения переменного тока;
• регулятор напряжения постоянного тока;
• делитель напряжения.

Сетевой стабилизатор напряжения, как один из видов регуляторов напряжения

Самым распространенным видом регулятора напряжения является стабилизатор напряжения. Обычно именно сетевой стабилизатор является предметом поискового запроса «регулятор напряжения».

Свободная энциклопедия «Википедия» даёт следующее определение стабилизатора напряжения.

Таким образом стабилизатор напряжения является частным случаем более общего понятия «регулятор напряжения».

Принято различать следующие типы стабилизаторов напряжения:

• релейный стабилизатор;
• симисторный стабилизатор;
• сервоприводный (электромеханический) стабилизатор;
• феррорезонансный стабилизатор.

Компания БАСТИОН является одним из лидеров в производстве стабилизаторов напряжения в России. Компания производит большой ассортимент стабилизаторов напряжения для инженерных систем и бытового использования. Подробнее о стабилизаторах компании БАСТИОН смотрите в разделе Стабилизаторы напряжения.

На следующем видео представлены стабилизаторы напряжения серии TEPLOCOM и SKAT.

Стабилизаторы напряжения компании БАСТИОН производятся в соответствии с требованиями российских ГОСТов и международных стандартов качества ISO 9001.

Заводской срок гарантии — 5 лет!

ЛАТР — лабораторный регулятор напряжения

ЛАТР — лабораторный автотрансформатор, используется для ручного регулирования напряжения. Автотрансформаторы — это специальные трансформаторы, в которых обмотки катушек подключены напрямую, в этом случае используется эффекты магнитной и электрической индукции. Такие приборы имеют более высокий уровень коэффициента полезного действия.

Кроме использования для лабораторных целей, ранее такие устройства использовались для ручного регулирования значения напряжения в быту. В советское время массово выпускались РНО (регуляторы напряжения однофазные), эти простые и дешёвые устройства позволяли вручную регулировать напряжение для питания телевизора. Такие устройства часто использовались в качестве повышающего «стабилизатора» в домах, где напряжение в сети было пониженным.

Цифровой регулятор напряжения для систем управления

В системах автоматизации на промышленных объектах используется ещё один тип регулятора напряжения. Это цифровой регулятор напряжения для изменения скоростей вращения электромоторов путём регулирования значения подаваемого напряжения. Такое устройство используется, как правило, в сложном инженерном оборудовании. Примером может служить устройство для регулирования скорости вращения вентиляторов системы вентилирования в условиях воздействия внешних факторов. В этом случае на скорость вращения будет влиять несколько факторов, в том числе скорость ветра, перепад давления, температура воздуха в помещении и вне помещения. Задача регулирования скорости потока становится многокомпонентной, здесь и используются цифровые регуляторы напряжения.

Фазовый регулятор напряжения

Фазовые регуляторы напряжения предназначены для регулирования уровня напряжения, подаваемого на электрический прибор с помощью механического или электронного управления. Фазовые регуляторы напряжения достаточно широко используются в быту, примером такого использования могут быть светильники с плавным регулированием яркости свечения лампочек. В основе принципа работы таких устройств лежит принцип задержки запускающего импульса с помощью управляемого ждущего мультивибратора. Применяются и схемы с применением цифровых устройств, которые позволяют выполнять задержку импульсов. Возможно использование инверторных схем, в этом случае входное сетевое напряжение на первом этапе преобразовывается в постоянный ток, а на втором этапе моделируется синусоидальное напряжение нужного значения.

Делитель напряжения

Делитель напряжения — это один из видов регуляторов напряжения, позволяюющий разделить входное напряжение на несколько значений. При этом сумма напряжений на выходе устройства равна значению напряжения на входе прибора. Как правтло делители напряжения используются для подведения к различным элементах электрической схемы необходимого напряжения от одного источника питания. На основе использования регуляторов напряжения производятся такие приборы как: электрические фильтры, усилители входного напряжения и параметрические стабилизаторы напряжения.

Читайте также по теме:

Тех. поддержка

Бастион в соц. сетях

Канал Бастион на YouTube

Линейный регулятор напряжения [Амперка / Вики]

Для подключения модулей к платформе нужно стабильное напряжение 5 или 3,3 вольта, но в большинстве случаев напряжение оказывается выше. Для того, чтобы всё работало правильно, напряжение нужно понизить и стабилизировать.

Линейный регулятор напряжения поможет получить нужные 3,3 В для питания управляющих платформ и модулей, а лишнюю мощность рассеять в виде тепла.

Видеообзор

Общие сведения

В современной электротехнике успешно уживаются два принципа преобразования напряжения для электрических потребителей:

Они имеют принципиальные отличия в своей конструкции и работают по разным технологиям.

Линейные регуляторы напряжения

Линейный регулятор применяется, когда нужно преобразовать небольшие мощности или минимизировать помехи. Например, запитать одноплатный компьютер или 3,3-вольтовые датчики. Преимущество линейного регулятора в простоте, отсутствии помех и минимальной обвязке. Но на больших мощностях его КПД падает.

Рассмотрим принцип работы линейного преобразователя — подключим к нему микросхему LM7805.

Линейный стабилизатор работает как умный делитель напряжения. На вход делителя подаётся входное напряжение, а выходное снимается с одного из плеч делителя.

Одно из плеч постоянно корректирует сопротивление и тем самым гасит лишнее напряжение.

Импульсный DC-DC преобразователь

У импульсного стабилизатора выше КПД, поскольку регулирующий элемент работает в ключевом режиме. Но из-за чувствительного перепада тока и напряжения такие преобразователи дают импульсные помехи в выходном напряжении.

Чтобы лучше понять принцип работы импульсного преобразователя, сравним его с водопроводным краном. У преобразователя так же, как и у крана, есть три вывода. По одному вода поступает в кран, по другому — вытекает. Третий вывод — это вентиль, который управляет потоком воды. Когда вентиль открыт, вода протекает через кран, когда закрыт — вода не течёт. По такому же принципу работает преобразователь: ток течёт, когда транзистор открыт, и не течёт, когда транзистор закрыт. Такой режим работы называют ключевым.

В состав импульсного регулятора напряжения входят пять основных элементов:

• источник питания;

• ключевой коммутирующий элемент;

• индуктивный накопитель энергии: катушка индуктивности или дроссель;

• блокировочный диод;

• фильтрующий конденсатор фильтра.

В зависимости от величины выходного напряжения по отношению ко входному различают три типа преобразователей: понижающий, повышающий и понижающе-повышающий. Самые распространённые первые два, рассмотрим их подробнее.

Понижающий преобразователя уменьшает входное напряжение.

При открытом ключе S1 диод VD1 закрыт, энергия от источника питания накапливается в индуктивном накопителе энергии L1. При закрытом ключе запасённая энергия передается в сопротивление нагрузки RH индуктивным накопителем через диод. Конденсатор С1 сглаживает пульсации напряжения.

Повышающий преобразователя увеличивает входное напряжение.

При открытом ключе S1 ток от источника питания протекает через катушку индуктивности L1, в которой запасается энергия. Цепь нагрузки отключена от источника питания, ключа и накопителя энергии.

Напряжение на сопротивлении нагрузки RH поддерживается благодаря запасённой энергии на конденсаторе фильтра C1. При размыкании ключа S1 накопленная энергия на катушке суммируется с напряжением питания и передается в нагрузку через открытый диод VD1. Полученное таким способом выходное напряжение превышает напряжение питания.

Примеры работы

Линейный регулятор преобразует входное повышенное напряжение в диапазоне от 4,3 до 20 вольт в стабильные 3,3 вольта.

Подключение миникомпьютеров

Линейный регулятор поможет запитать одноплатник внешним источником напряжения. В качестве примера подключим Onion Omega2 от импульсного источника с выходным напряжением 12 вольт.

Подключение модулей

Стабилизатор также возьмёт на свои плечи питание для 3,3 вольтовых модулей, например Wi-Fi ESP8266 или модуль беспроводной связи nRF24L01+.

На контактных колодках Arduino расположен пин 3V3. Многие ошибочно запитывают от этого пина модули с 3,3 вольтовой логикой. Этого делать категорически нельзя. На большинстве плат Arduino стоит слабенький регулятор напряжения с током всего на 50 мА. Такой силы хватит только на парочку светодиодов.

В качестве примера подключим Wi-Fi модуль ESP8266 через линейный регулятор напряжения к Arduino Uno.

Подключение к WiFi Slot

Линейный регулятор благодаря форм-фактору Troyka-модулей как родной встанет на платформу WiFi Slot и расширит диапазон питания платформы до 20 вольт.

• Джампер объединения выходного питания с линией V установлен. В итоге выходное питание поступает на линию V платформы WiFi Slot.

• Джампер объединения входного питания с линией V2 не установлен.

Элементы платы

Линейный регулятор напряжения

Сердце модуля линейный стабилизатор MC33269. Регулятор принимает на входное напряжение и преобразует его значение в 3,3 вольта. Остальная мощность рассеивается в виде тепла. В качестве охлаждения — выступает плата модуля.

Входное и выходное напряжение

На модуле выведен двойной клеммник для подключения входного питания и нагрузки:

• контакт (Vin) — пин входного напряжения. Подключите к плюсовому контакту источника питания. Диапазон входного напряжения от 4,4 до 20 вольт.

• двойной контакт (GND) — общая земля. Подключите к минусовому контакту источника питания и земле нагрузки.

• контакт (Vout) — пин выходного напряжения со значением 3,3 вольта. Подключите к питанию нагрузки.

Джамперы выбора питания

Модуль с регулятором питания позволяет дублировать входное и выходное напряжение на Troyka-контактах путём установкой джаммеров:

• Vin=V2 — на линии V2 будет присутствовать входное напряжение с клеммника Vin.

• Vout=V — на линии V будет выходное напряжение регулятора с клеммника Vout.

Установка джампера будет полезна при подключении модуля через макетную плату или Troyka Slot Shield.

Troyka-контакты

На модуле выведено две пары Troyka-контактов.

Нижняя группа

• Питание (V) — выходное напряжение с линейного регулятора напряжения. При установленном джаммпере Vout=V.

• Земля (G) — общая земля.

Верхняя группа

Принципиальная и монтажная схемы

Характеристики

• Чип: MC33269

• Входное напряжение: 4,4—20 В

• Выходное напряжение: 3,3 В

• Максимальный выходной ток: 800 мA

• Габариты: 25,4×25,4 мм

Ресурсы

Как можно сделать простой регулятор напряжения на 12 вольт своими руками

Генератор является самым важным устройством в системе регулирования. В систему регулирования напряжения входят следующие элементы: выпрямитель, генератор и аккумулятор.

Для создания регулятора напряжения на 12 вольт своими руками достаточно иметь схему регулятора напряжения и простые радиодетали. В этой схеме нет стабилизаторов.

Для этого устройства потребуются следующие радиодетали:

1. два резистора;
2. два конденсатора на 1 тыс. мкФ;
3. один транзистор;
4. четыре диода.

На транзистор лучше поставить систему охлаждения, чтобы он не перегревался от нагрузок. Транзистор можно поставить более мощный, тогда можно будет заряжать этим устройством небольшие аккумуляторы.

Регулятор напряжения генератора

Генератор преобразует электричество. Без генератора не работала бы вся бортовая система машины. К обмотке магнита подключён специальный датчик. Простые пружины являются задающим устройством. Для устройства сравнения используется маленький рычаг. Группа контактов играет роль исполнительного устройства. Постоянное сопротивление представляет собой орган регулировки, который часто используется в машинах.

Во время работы генератора на его выходе возникает ток. Возникший ток переходит в обмотку магнитного реле. В результате появляется магнитное поле и под его воздействием плечо рычага раздвигается. На него начинает действовать пружина, и играет роль сравнивающего устройства. Когда ток превышает положенные значения, на магнитном реле контакты раздвигаются. В это время отключается постоянное сопротивление в цепи. Меньший ток поступает на обмотку.

Как сделать регулятор для трансформатора своими руками?

Регулятор напряжения для трансформатора коммутирует переменный ток при помощи тиристора. Тиристор является полупроводниковым прибором и используется для преобразования энергии большой мощности. Его управление весьма специфическое, так как он открывается импульсом тока, но закроется, когда ток будет ниже точки удержания.

Принцип работы регулятора напряжения для трансформатора

Для представленной схемы потребуются следующие элементы:

• C1 на 0,34мкФ на 17В;
• два резистора на 10 000 Ом 2 вт;
• третий резистор на 100 Ом;
• четвёртый резистор на 32 000 Ом;
• пятый резистор 3 4 00 Ом;
• шестой резистор — 4 2 00 Ом;
• седьмой резистор — 4 6 00 Ом;
• Четыре диода — Д246А;
• стабилитрон — Д814Д;
• тиристор — КУ202Н;
• транзистор — КТ361B;
• транзистор — КТ315B.

Для схемы можно использовать отечественные радиодетали. Если четыре диода и тиристор поставить на охладители, тогда регулятор сможет давать нагрузку 9 ампер, когда в сети 220 вольт. В результате можно будет управлять током при нагрузке в 2,1 киловатт.

Силовых компонентов в схеме только два тиристора и диодный мост. Рассчитаны эти компоненты на ток в 9 ампер при 400 вольтах. Переменное электричество преобразуется в пульсирующее полярное электричество за счёт диодного моста. Тиристор отвечает за фазовое регулирование полупериодов. Пятнадцать вольт поступает на систему управления и ограничивается при помощи двух резисторов R 1, R 2 и одного стабилитрона VD 5.

Чтобы увеличить рассеиваемую мощность, используются последовательные резисторы. Сначала в месте соединения резистора R 6 и R 7 отсутствует ток, но затем оно увеличивается и на эмиттере VT 1 оно тоже увеличивается и после этого откроется транзистор. Два транзистора образуют слабый по мощности тиристор. Если ток поступает на базу перехода VT 1 больше допустимого значения, транзистор начинает открываться и отпирает VT 2. При этом VT 2 открывает тиристор.

Как сделать регулятор напряжения для ламп

Для того, чтобы лампа накаливания плавно начинала гореть ярче, и создаётся регулятор напряжения. В представленной схеме применяется недорогой микроконтроллер. В этой схеме можно использовать дискретные элементы. В представленной схеме применяются 2 кнопки для регулировки яркости лампы. В схеме используется одна лампа.

Рассмотрим, по какому принципу работает представленная схема. Как только ток начинает поступать на контакт Х1, напряжение за счёт элементов R 1, C 1, VD 2 и VD 3 выравнивается и уменьшается до 5,2 В. Конденсаторы C 2, C 3 представленные на схеме фильтруют его. Микропрограмма на микроконтроллере начинает опрашивать копки S. B. На выходных цепях микросхемы D 1 и резистора R 3 образуется прерывания, если напряжение от сети начинает проходить через ноль из-за этого срабатывает таймер TMRO на микроконтроллере, и начинается загрузка записанных данных.

Как только таймер перестаёт считать, возникает прерывание, из-за этого в порт GP 5 выдаётся импульс продолжительностью в 14 мкс. В результате на транзисторе при помощи импульса открывается ключ, а он открывает симистор. Его угол открывания начнёт постепенно меняться. Возможно, увидеть в результате постепенное увеличение напряжения. Кнопки S. B. влияют на открытие симистора в разные стороны.

Полученные данные записываются на память контролера в результате яркость будет увеличивать до записанного значения. Для подавления скачков напряжения выше заданной нормы используется R 2. В представленной схеме используется симистор VS 1 небольшой мощности. У него максимальный ток составляет 2 А.

Трёхуровневый регулятор напряжения

Ток проходит через диод, а напряжение снижается на 0,4 вольта, но во многом всё зависит от самого технических параметров диода. Когда оно падает, регулятор заставляет генератор выдавать ток большего значения. Диодная схема применяется для создания трёхуровневого регулятора напряжения. Единственная разница заключается в том, что для трёхуровневого регулятора напряжения понадобиться добавить переключатель и дополнительный диод.

Диод подойдёт любой рассчитанный на ток не меньше 6А. В результате получается вот такая схема. Если повернуть переключатель в одном положении появляется 14,1 вольт, второе положение переключателя даёт 15,3 вольта, третье положение даёт 14,7 вольт.

Регулятор напряжения на 12 вольт

Цепи регулятора напряжения

— линейный регулятор напряжения, стабилитрон и импульсный регулятор напряжения

Регулятор напряжения

, как следует из названия, представляет собой схему, которая используется для регулирования напряжения. Регулируемое напряжение — это плавная подача напряжения без каких-либо шумов или помех. Выход регулятора напряжения не зависит от тока нагрузки, температуры и изменения линии переменного тока. Регуляторы напряжения присутствуют почти в каждой электронике или бытовой технике, такой как телевизор, холодильник, компьютер и т. Д., Для стабилизации напряжения питания.

В основном, регулятор напряжения минимизирует колебания напряжения для защиты устройства. В системе распределения электроэнергии регуляторы напряжения находятся либо в фидерных линиях, либо на подстанции. В этой линейке используются два типа регуляторов, один — ступенчатый, в котором переключатели регулируют подачу тока. Другой — индукционный регулятор, представляющий собой переменную электрическую машину, подобную асинхронному двигателю, которая подает энергию в качестве вторичного источника. Это сводит к минимуму колебания напряжения и обеспечивает стабильный выход.

Существуют различные типы регуляторов напряжения, которые описаны ниже.

Типы схем регулятора напряжения

Схема линейного регулятора напряжения

Регулятор напряжения серии
• Шунтирующий регулятор напряжения

Цепь стабилизатора напряжения Зенера

Цепь импульсного регулятора напряжения

• Бак типа
• Тип наддува
• Buck / Boost тип

Цепь линейного регулятора напряжения

Это наиболее распространенные регуляторы, используемые в электронике для поддержания постоянного выходного напряжения.Линейные регуляторы напряжения действуют как цепь делителя напряжения, в этом регуляторе сопротивление изменяется в зависимости от изменения нагрузки и дает постоянное выходное напряжение. Некоторые преимущества и недостатки линейного регулятора напряжения приведены ниже:

Преимущества

• Низкое напряжение пульсации на выходе
• Ответ быстрый
• Меньше шума

Недостатки

• Низкий КПД
• Требуется большое пространство
• Выходное напряжение всегда будет меньше входного напряжения

1.Регулятор напряжения серии

Стабилизатор напряжения серии

является частью линейного регулятора напряжения и также называется последовательным регулятором напряжения. Последовательно включенный регулируемый элемент, используемый для поддержания постоянного выходного напряжения. При изменении сопротивления падения напряжения на последовательном элементе его можно изменять, чтобы обеспечить постоянство напряжения на выходе.

Как вы можете увидеть схему для серии стабилизатора напряжения, NPN-транзистор Т1 является элементом серии и стабилитрон используется для обеспечения опорного напряжения.

Когда выходное напряжение увеличивается, напряжение база-эмиттер уменьшается, из-за чего транзистор T1 проводит меньше. Поскольку T1 проводит меньше, он снижает выходное напряжение, следовательно, поддерживает постоянное выходное напряжение.

Когда выходное напряжение уменьшается, напряжение база-эмиттер увеличивается, благодаря чему транзистор T1 проводит больше. По мере увеличения проводимости T1 увеличивает выходное напряжение, следовательно, поддерживает постоянное выходное напряжение.

Выходное напряжение определяется как:

  V  O  = V  Z  - V  BE  
Куда,
V  O  - выходное напряжение
V  Z  - напряжение пробоя стабилитрона
V  BE  - напряжение база-эмиттер 

2.Шунтирующий регулятор напряжения

Нерегулируемое напряжение прямо пропорционально падению напряжения на последовательно соединенных сопротивлениях, и это падение напряжения зависит от тока, потребляемого нагрузкой. Если ток, потребляемый нагрузкой, увеличивается, базовый ток также будет уменьшаться, и из-за этого меньший ток коллектора будет течь через вывод эмиттера коллектора, и, следовательно, ток через нагрузку будет увеличиваться и наоборот.

Регулируемое выходное напряжение шунтирующего регулятора напряжения определяется как:

  В  ВЫХ  = V  Z  + V  BE   

Стабилитрон

Стабилитроны

дешевле и подходят только для цепей малой мощности.Его можно использовать в приложениях, где количество энергии, потраченное впустую во время регулирования, не имеет большого значения.

Резистор

А, соединенный последовательно со стабилитроном, чтобы ограничить величину тока, протекающего через диод, и входное напряжение Vin (которое должно быть больше, чем напряжение стабилитрона). подключено параллельно, как показано на изображении, и выход напряжение Vout снимается на стабилитроне с Vout = Vz (напряжение стабилитрона). Как мы знаем, стабилитрон начинает проводить в обратном направлении, когда приложенное напряжение выше, чем напряжение пробоя стабилитрона.Поэтому, когда он начинает проводить, он поддерживает то же напряжение на нем и отводит дополнительный ток, таким образом обеспечивая стабильное выходное напряжение.

Узнайте больше о работе стабилитрона здесь.

Импульсный регулятор напряжения

Есть три типа импульсных регуляторов напряжения:

• Понижающий или понижающий импульсный регулятор напряжения
• Повышающий или повышающий импульсный регулятор напряжения
• Понижающий / повышающий импульсный регулятор напряжения

Понижающий или понижающий импульсный регулятор напряжения

Понижающий стабилизатор используется для понижения напряжения на выходе, мы даже можем использовать схему делителя напряжения для уменьшения выходного напряжения, но эффективность схемы делителя напряжения низкая, поскольку резисторы рассеивают энергию в виде тепла.Мы используем в цепи конденсатор, диод, индуктор и переключатель. Принципиальная схема понижающего импульсного регулятора напряжения приведена ниже:

Когда переключатель находится в положении ON, диод остается смещенным в обратном направлении, и к индуктору подключается питание. Когда переключатель разомкнут, полярность катушки индуктивности меняется на обратную, диод становится смещенным вперед и подключает катушку индуктивности к земле. Затем ток через дроссель уменьшается с крутизной:

  d I  L  / dt = (0-V  OUT ) / L  

Конденсатор используется для предотвращения падения напряжения на нагрузке до нуля.Если мы продолжаем открывать и закрывать переключатель, среднее напряжение на нагрузке будет меньше подаваемого входного напряжения. Вы можете контролировать выходное напряжение, изменяя рабочий цикл переключающего устройства.

  Выходное напряжение = (Входное напряжение) * (процент времени, в течение которого переключатель находится в положении ВКЛ)  

Если вы хотите узнать больше о Buck Converter, перейдите по ссылке.

Повышающий или повышающий импульсный регулятор напряжения

Повышающий регулятор используется для повышения напряжения на нагрузке.Принципиальная схема регулятора наддува приведена ниже:

Когда переключатель замкнут, диод ведет себя как смещенный в обратном направлении, а ток через катушку индуктивности продолжает расти. Теперь, когда переключатель разомкнут, индуктор создаст силу, заставляющую ток продолжать течь, и конденсатор начнет заряжаться. Постоянно поворачивая переключатель в положение ВКЛ и ВЫКЛ, мы получим напряжение на нагрузке выше входного. Мы можем контролировать выходное напряжение, контролируя время включения (Ton) переключателя.

  Выходное напряжение = Входное напряжение / процент времени, в течение которого переключатель разомкнут  

Если вы хотите узнать больше о Boost Converter, то перейдите по ссылке.

Импульсный стабилизатор напряжения

Понижающий-повышающий импульсный регулятор представляет собой комбинацию понижающего и повышающего регуляторов, он дает инвертированный выходной сигнал, который может быть больше или меньше подаваемого входного напряжения.

Когда переключатель находится в положении ON, диод ведет себя как смещенный в обратном направлении, и индуктор накапливает энергию, а когда переключатель находится в положении OFF, индуктор начинает выделять энергию с обратной полярностью, которая заряжает конденсатор.Когда энергия, запасенная в катушке индуктивности, становится равной нулю, конденсатор начинает разряжаться в нагрузку с обратной полярностью. Из-за этого понижающий-повышающий регулятор также называется инвертирующим регулятором .

Выходное напряжение определяется как

  Выход = Vin (D / 1-D) 
  Где, D - рабочий цикл  

Следовательно, если рабочий цикл низкий, регулятор ведет себя как понижающий регулятор, а когда рабочий цикл высокий, регулятор ведет себя как повышающий регулятор.

Практический пример схем регулятора

Цепь регулятора положительного линейного напряжения

Мы разработали схему положительного линейного стабилизатора напряжения с использованием 7805 IC . Эта ИС имеет все схемы для обеспечения 5-вольтового стабилизированного питания. Входное напряжение должно быть как минимум более чем на 2 В от номинального значения, как для LM7805, мы должны обеспечить как минимум 7 В.

На микросхему подается нерегулируемое входное напряжение, и мы получаем стабилизированное напряжение на выходе.Название микросхемы определяет ее функцию, 78 представляет собой положительный знак, а 05 представляет собой значение регулируемого выходного напряжения. Как вы видите на принципиальной схеме, мы подаем 9 В на 7805IC и получаем стабилизированное + 5 В на выходе. Конденсаторы C1 и C2 используются для фильтрации.

Цепь стабилитрона

Здесь мы разработали стабилизатор напряжения на стабилитроне 5,1 В. Стабилитрон работает как чувствительный элемент.Когда напряжение питания превышает его напряжение пробоя, он начинает проводить в обратном направлении и поддерживает то же напряжение на нем, а дополнительный ток течет обратно, обеспечивая тем самым стабильное выходное напряжение. В этой схеме мы даем 9 В входного напряжения и получаем почти 5,1 напряжения регулируемого выхода.

LM317 Принципиальная схема регулятора переменного напряжения

Когда нам требуется постоянное и определенное значение напряжения без колебаний, мы используем регулятор напряжения IC.Они обеспечивают фиксированное регулируемое питание. У нас есть регуляторы напряжения серии 78XX (7805, 7806, 7812 и т. Д.) Для положительного источника питания и 79XX для отрицательного источника питания. Но что, если необходимо изменить напряжение источника питания, так что здесь у нас есть микросхема регулятора переменного напряжения LM317. В этом руководстве мы покажем вам, как получить регулируемое напряжение от микросхемы LM317. С помощью небольшой схемы, присоединенной к LM317, мы можем получить переменное напряжение до 37 В с максимальным током 1,5 А. Выходное напряжение изменяется путем изменения резистора, подключенного к регулируемому выводу LM317.

Необходимые компоненты

• Регулятор напряжения LM317 IC
• Резистор (240 Ом)
• Конденсатор (1 мкФ и 0,1 мкФ)
• Потенциометр (10к)
• Аккумулятор (9 В)

Принципиальная схема

LM317 Регулятор напряжения IC

Это регулируемый трехконтактный стабилизатор напряжения IC с высоким значением выходного тока, равным 1.5А. Микросхема LM317 помогает в ограничении тока, защите от тепловой перегрузки и безопасной рабочей зоне. Он также может обеспечивать плавающий режим для приложений высокого напряжения. Если мы отключим регулируемую клемму, LM317 все равно будет полезен в защите от перегрузки. У него типичная линия и регулировка нагрузки 0,1%. Это также бессвинцовый прибор.

Его рабочая температура и температура хранения находится в диапазоне от -55 до 150 ° C, а максимальный выходной ток составляет 2,2 А. Мы можем обеспечить входное напряжение в диапазоне от 3 до 40 В постоянного тока, а i т может дать выходное напряжение 1.От 25 В до 37 В , которые мы можем варьировать в зависимости от необходимости, используя два внешних резистора на регулируемом контакте LM317. Эти два резистора работают как схема делителя напряжения, используемая для увеличения или уменьшения выходного напряжения. Проверьте здесь схему зарядного устройства 12 В, используя LM317

.

Схема контактов LM317

Конфигурация контактов

Расчет напряжения для LM317

Во-первых, вы должны решить, какой результат вы хотите. Как у LM317, имеющего выходное напряжение , диапазон — л.От 25 В до 37 В постоянного тока. Мы можем регулировать выходное напряжение с помощью двух внешних резисторов, подключенных через регулируемый вывод IC. Если мы говорим о входном напряжении , оно может находиться в диапазоне от 3 до 40 В постоянного тока.

«Выходной сигнал будет зависеть только от внешнего резистора, но входное напряжение всегда должно быть больше (минимум 3 В) необходимого выходного напряжения». Обычно рекомендуемое значение резистора R1 составляет 240 Ом (но не фиксировано, вы также можете изменить его в соответствии с вашими требованиями), мы можем изменить резистор R2.

Вы можете напрямую найти значение выходного напряжения или резистора R2, используя формулу ниже:

  Vout = 1,25 {1 + ( 2 / 1 )} 
   2  =  1  {(Vout / 1,25) - 1} 
 

Вы можете напрямую использовать калькулятор LM317 для быстрого расчета резистора R2 и выходного напряжения.

Давайте возьмем пример, значение R1 будет рекомендованным значением 240 Ом, а R2, которое мы принимаем, равным 300 Ом, поэтому какое будет выходное напряжение:

Vout = 1.25 * {1+ (300/240)} = 2,8125v 

Вы можете посмотреть живое демонстрационное видео ниже.

Работа цепи регулятора напряжения LM317

Схема регулятора напряжения очень проста. Конденсатор C1 используется для фильтрации входного постоянного напряжения и далее подается на вывод Vin микросхемы стабилизатора напряжения LM317. Регулируемый вывод соединен с двумя внешними резисторами и соединен с выводом Vout микросхемы. Конденсатор C2 используется для фильтрации выходного напряжения, полученного с вывода Vout.А затем выходное напряжение поступает на конденсатор C2. Посмотрите полное рабочее видео ниже.

Различные типы регуляторов напряжения и принцип работы

Регулятор напряжения используется для регулирования уровней напряжения. Когда требуется стабильное и надежное напряжение, предпочтительным устройством является регулятор напряжения. Он генерирует фиксированное выходное напряжение, которое остается постоянным при любых изменениях входного напряжения или условий нагрузки. Он действует как буфер для защиты компонентов от повреждений.Регулятор напряжения — это устройство с простой конструкцией с прямой связью, в котором используются контуры управления с отрицательной обратной связью. В основном есть два типа регуляторов напряжения: линейные регуляторы напряжения и импульсные регуляторы напряжения; они используются в более широких приложениях. Линейный регулятор напряжения — самый простой тип регулятора напряжения. Он доступен в двух типах, которые являются компактными и используются в системах с низким энергопотреблением и низким напряжением. Обсудим различные типы регуляторов напряжения.

Регулятор напряжения

Типы регуляторов напряжения и их принцип работы

В основном существует два типа регуляторов напряжения: линейный регулятор напряжения и импульсный регулятор напряжения.

• Существует два типа линейных регуляторов напряжения: последовательные и шунтовые.
• Существует три типа импульсных регуляторов напряжения: повышающие, понижающие и инверторные регуляторы напряжения.

Линейный регулятор

Линейный регулятор действует как делитель напряжения. В омической области используется полевой транзистор. Сопротивление регулятора напряжения меняется в зависимости от нагрузки, что приводит к постоянному выходному напряжению.

Преимущества линейного регулятора напряжения

• Обеспечивает низкую пульсацию выходного напряжения
• Быстрое время отклика при изменении нагрузки или линии
• Низкие электромагнитные помехи и меньший шум

Недостатки линейного регулятора напряжения

• Очень низкий КПД
• Требуется большое пространство — необходим радиатор
• Напряжение выше входа не может быть увеличено

Регулятор напряжения серии

В последовательном регуляторе напряжения используется переменный элемент, включенный последовательно с нагрузкой.Изменяя сопротивление этого последовательного элемента, можно изменить падение напряжения на нем. И напряжение на нагрузке остается постоянным.

Регулятор напряжения серии

Количество потребляемого тока эффективно используется нагрузкой; это главное преимущество последовательного регулятора напряжения. Даже когда нагрузка не требует тока, последовательный регулятор не потребляет полный ток. Таким образом, последовательный стабилизатор значительно эффективнее шунтирующего регулятора напряжения.Цепь регулятора напряжения серии

Цепь регулятора напряжения серии

Шунтирующий регулятор напряжения

Шунтирующий регулятор напряжения работает, обеспечивая путь от напряжения питания к земле через переменное сопротивление. Ток через шунтирующий регулятор отклоняется от нагрузки и бесполезно течет на землю, что делает эту форму обычно менее эффективной, чем последовательный регулятор. Это, однако, более простое, иногда состоящее только из напряжения опорного диода, и используется в очень маломощных схемах, в котором впустую ток слишком мал, чтобы быть озабоченность.Эта форма очень часто для эталонного напряжения цепей. Шунтирующий регулятор обычно может только поглощать (поглощать) ток.

Шунтирующий регулятор напряжения

Применение шунтирующих регуляторов

Шунтирующие регуляторы используются в:

• Импульсные источники питания с низким выходным напряжением
• Цепи источника и приемника тока
• Усилители ошибки
• Линейные и импульсные источники питания с регулируемым напряжением или током
• Мониторинг напряжения
• Аналоговые и цифровые схемы, требующие точных эталонов
• Прецизионные ограничители тока

Импульсный регулятор напряжения

Импульсный регулятор быстро включает и выключает последовательное устройство.Рабочий цикл переключателя устанавливает количество заряда, передаваемого нагрузке. Это контролируется механизмом обратной связи, аналогичным линейному регулятору. Импульсные регуляторы эффективны, потому что последовательный элемент либо полностью проводит ток, либо выключен, потому что он почти не рассеивает мощность. Импульсные регуляторы способны генерировать выходное напряжение, превышающее входное напряжение, или противоположную полярность, в отличие от линейных регуляторов.

Импульсный регулятор напряжения

Импульсный регулятор напряжения быстро включается и выключается для изменения выходного сигнала.Он требует управляющего генератора, а также заряжает компоненты накопителя.

В импульсном регуляторе с частотно-импульсной модуляцией, изменяющейся частотой, постоянным рабочим циклом и спектром шума, налагаемым PRM, изменяются; отфильтровать этот шум труднее.

Импульсный стабилизатор с широтно-импульсной модуляцией, постоянной частотой, изменяющимся рабочим циклом, эффективен и легко отфильтровывает шум.
В импульсном стабилизаторе ток в непрерывном режиме через индуктор никогда не падает до нуля.Это обеспечивает максимальную выходную мощность. Это дает лучшую производительность.

В импульсном регуляторе ток в прерывистом режиме через катушку индуктивности падает до нуля. Это дает лучшую производительность при низком выходном токе.

Топологии коммутации

Имеется два типа топологий: диэлектрическая изоляция и неизолированная.

Без изоляции: Он основан на небольших изменениях Vout / Vin. Примеры: повышающий регулятор напряжения (Boost) — повышает входное напряжение; Step Down (Бак) — снижает входное напряжение; Повышение / Понижение (повышение / понижение) Регулятор напряжения — понижает, повышает или инвертирует входное напряжение в зависимости от контроллера; Зарядный насос — обеспечивает многократный ввод без использования индуктора.
Диэлектрик — Изоляция: Он основан на радиации и интенсивных средах.

Преимущества коммутационных топологий

Основными преимуществами импульсного источника питания являются эффективность, размер и вес. Это также более сложная конструкция, способная обеспечить более высокую энергоэффективность. Импульсный регулятор напряжения может обеспечивать выходной сигнал, который больше или меньше, или инвертирует входное напряжение.

Недостатки топологий коммутации

• Повышенное пульсирующее напряжение на выходе
• Более медленное переходное время восстановления
• EMI производит очень шумный выходной сигнал
• Очень дорогой

Повышающий регулятор напряжения

Повышающие переключающие преобразователи также так называемые повышающие импульсные регуляторы, обеспечивают более высокое выходное напряжение за счет увеличения входного напряжения.Выходное напряжение регулируется до тех пор, пока потребляемая мощность находится в пределах выходной мощности схемы. Для управления гирляндой светодиодов используется повышающий импульсный регулятор напряжения.

Повышающий регулятор напряжения

Предположим, что вывод цепи без потерь = Pout (входная и выходная мощности одинаковы)

Тогда V _в I _в = В _{на выходе} I _out ,

I _out / I _дюйм = (1-D)

Отсюда следует, что в этой схеме

• мощности остаются прежними
• Напряжение увеличивается
• Ток уменьшается
• Эквивалентно трансформатору постоянного тока

Понижение (понижающий) Регулятор напряжения

Снижает входное напряжение.

Понижающий регулятор напряжения

Если входная мощность равна выходной мощности, тогда

P _{на входе} = P _{на выходе} ; V _вход I _вход = V _выход I _выход ,

I _выход / I _дюйм = V _вход / V _выход = 1 / D

Понижающий преобразователь эквивалентен к трансформатору постоянного тока, в котором коэффициент трансформации находится в диапазоне 0-1.

Повышение / Понижение (повышение / понижение)

Его также называют инвертором напряжения.Используя эту конфигурацию, можно повышать, понижать или инвертировать напряжение в соответствии с требованиями.

• Выходное напряжение имеет полярность, противоположную входной.
• Это достигается за счет прямого смещения диода с обратным смещением VL во время выключения, выработки тока и зарядки конденсатора для выработки напряжения во время выключения.
• Используя этот тип импульсного стабилизатора, можно достичь эффективности 90%.

Повышающий / понижающий регулятор напряжения

Регулятор напряжения генератора

Генераторы вырабатывают ток, необходимый для удовлетворения электрических требований транспортного средства при работе двигателя.Он также восполняет энергию, которая используется для запуска автомобиля. Генератор имеет способность производить больше тока на более низких скоростях, чем генераторы постоянного тока, которые когда-то использовались в большинстве транспортных средств. Генератор состоит из двух частей.

Регулятор напряжения генератора

Статор — это неподвижный компонент, который не движется. Он содержит набор электрических проводников, намотанных катушками на железный сердечник.
Ротор / Якорь — Это движущийся компонент, который создает вращающееся магнитное поле любым из следующих трех способов: (i) индукцией (ii) постоянными магнитами (iii) с помощью возбудителя.

Электронный регулятор напряжения

Простой регулятор напряжения может быть изготовлен из резистора, включенного последовательно с диодом (или рядами диодов). Из-за логарифмической формы кривых V-I на диоде напряжение на диоде изменяется незначительно из-за изменений потребляемого тока или изменений на входе. Когда точный контроль напряжения и эффективность не важны, эта конструкция может работать нормально.

Электронный регулятор напряжения

Транзисторный регулятор напряжения

Электронные регуляторы напряжения имеют нестабильный источник опорного напряжения, который обеспечивается диодом Зенера, который также известен как обратный пробой рабочего напряжения диода.Он поддерживает постоянное выходное напряжение постоянного тока. Пульсации переменного напряжения блокируются, но фильтр не блокируется. Регулятор напряжения также имеет дополнительную схему для защиты от короткого замыкания и схему ограничения тока, защиту от перенапряжения и тепловое отключение.

Транзисторный регулятор напряжения

Речь идет о различных типах регуляторов напряжения и принципах их работы. Мы считаем, что информация, представленная в этой статье, поможет вам лучше понять эту концепцию.Кроме того, по любым вопросам, касающимся этой статьи или любой помощи в реализации проектов в области электротехники и электроники, вы можете обратиться к нам, оставив комментарий в разделе комментариев ниже. Вот вам вопрос — где мы будем использовать регулятор напряжения генератора?

Авторы фото:

Стабилитрон стабилизатор напряжения | REUK.co.uk

Стабилитрон — это электронный компонент, который может использоваться для создания очень простой схемы регулятора напряжения .Эта схема позволяет получать фиксированное стабильное напряжение от источника нестабильного напряжения, такого как аккумуляторная батарея системы возобновляемых источников энергии , которая будет колебаться в зависимости от уровня заряда батареи.

Цепь стабилизатора напряжения на стабилитроне

На рисунке выше показана очень простая схема регулятора напряжения , для которой требуется всего один стабилитрон (можно приобрести в магазине REUK) и один резистор . Пока входное напряжение на несколько вольт больше желаемого выходного напряжения, напряжение на стабилитроне будет стабильным.

По мере увеличения входного напряжения ток через стабилитрон увеличивается, но падение напряжения остается постоянным — особенность стабилитронов. Следовательно, поскольку ток в цепи увеличился, падение напряжения на резисторе увеличивается на величину, равную разнице между входным напряжением и напряжением стабилитрона диода.

* Обратите внимание, что стабилитроны обычно доступны для следующих напряжений: 2,4, 2.7, 3, 3.3, 3.6, 3.9, 4.3, 4.7, 5.1, 5.6, 6.2, 6.8, 7.5, 8.2, 9.1, 10, 11, 12, 13, 15, 18, 20, 22… и в 300 мВт, 500 мВт , Мощностью 1,3, 2, 3,25 и 5 Вт.

Согласование стабилитрона и резистора с ситуацией

Вот пример ручной работы, который показывает, как выбрать правильный стабилитрон и резистор для известной нагрузки: у нас нестабильное напряжение питания 12 В и требуется стабильный выходной сигнал 8 В для питания устройства 100 мА.12 вольт достаточно выше 8 вольт, чтобы гарантировать, что любые колебания в питании не опустят нас ниже нашего целевого напряжения.

1. Выберите стабилитрон
Поскольку нам нужно 8 Вольт, мы можем выбрать между 7,5 В или 8,2 В стабилитрон . 8,2 В достаточно близко к нашему целевому напряжению, поэтому мы выбираем стабилитрон с напряжением 8,2 В стабилитрона .

2. Вычислите максимальный ток в цепи
Нашему нагрузочному устройству требуется ток 100 мА, плюс нам также потребуется не менее 5 мА для стабилитрона, поэтому для безопасности можно установить I max как 110 мА.Если вы добавите 10-20% к току нагрузки, это даст вам безопасное значение для максимального тока в цепи, если входное напряжение вряд ли подскочит намного выше.

3. Выберите номинальную мощность стабилитрона
Стабилитроны доступны в диапазоне разницы номинальных мощностей. Если через малый стабилитрон протекает большой ток, он будет разрушен, поэтому мы рассчитываем мощность, которая должна быть потеряна в диоде, и выбираем диод с номиналом выше этого значения. Здесь номинальная мощность стабилитрона равна напряжению стабилитрона, умноженному на максимальный ток (I max ), вычисленный выше, который равен 8.2 * 0,110 = 0,9 Вт. Поэтому стабилитрон с номинальной мощностью 1,3 Вт должен быть идеальным.
Мы умножаем полный максимальный ток на напряжение стабилитрона, так как когда ток не течет через нагрузку — например, при выключенном устройстве — весь ток будет проходить через стабилитрон.

4. Выберите резистор
Падение напряжения на резисторе равно разнице между напряжением источника и напряжением стабилитрона = 12-8 = 4 В, и, следовательно, сопротивление согласно закону Ома является падением напряжения. делится на I max = 4/0.110 = 36 Ом, поэтому выберите резистор на 39 Ом.
Если напряжение источника, вероятно, будет намного выше заявленных 12 вольт, то падение напряжения на резисторе будет больше, и поэтому может потребоваться резистор с большим сопротивлением.

5. Выберите номинальную мощность резистора
Мощность, рассеиваемая на резисторе, равна падению напряжения на резисторе, умноженному на I max . Следовательно, в этом примере мощность = 4 * 0,110 = 0,440 Вт. Используя 0.Резистор мощностью 5 Вт будет немного лучше, особенно если напряжение источника будет регулярно повышаться, поэтому здесь следует использовать резистор мощностью 1 или 2 Вт, несмотря на то, что он стоит несколько дополнительных копеек.

Ситуация с банком батарей системы возобновляемой энергии

Если вышеупомянутая ситуация относится к аккумуляторной батарее системы возобновляемой энергии, напряжение источника 12 В может изменяться от всего лишь 10,6 В до 15,5 Вольт. Поэтому нам нужно проверить, что все по-прежнему работает правильно при более высоком и низком напряжении.

Если бы напряжение источника поднялось до 15,5 В, то на резисторе 39 Ом было бы 15,5–8,2 = 7,3 Вольт: ток 187 мА. Если бы напряжение источника упало до 10,6 В, то на резисторе 39 Ом было бы только 10,6–8,2 = 2,4 В: ток 61 мА. Поэтому в обоих случаях через стабилитрон проходит достаточно тока, чтобы обеспечить стабильное выходное напряжение.

При максимальном напряжении у нас будет 1,37 Вт мощности, рассеиваемой резистором, поэтому хорошо, что мы выбрали модель с номиналом 2 Вт.У нас также будет максимальный потенциал 1,5 Вт, рассеиваемый стабилитроном, поэтому мы также должны изменить его на модель с номиналом 2 Вт, чтобы быть в безопасности.

Альтернативы стабилизаторам напряжения на стабилитронах

Если вам требуется определенное фиксированное выходное напряжение — например, 5 В, 12 В, 15 В от заданного входного напряжения, существует широкий выбор микросхем линейных регуляторов. Например, L7805 для + 5V (на фото выше) и L7812 для + 12V являются самыми популярными.Им просто нужны конденсаторы на входе и выходе для сглаживания напряжений, и они очень надежны.

Если требуется регулируемое выходное напряжение, обычно выбирают LM317 — см. Нашу статью Регулируемый источник питания LM317 для получения подробной информации о конструкциях как слаботочных, так и сильноточных источников питания с LM317.

Если входное напряжение очень близко к выходному напряжению, L7812 или LM317, например, не могут быть использованы, так как выход этих микросхем всегда, по крайней мере, на пару вольт меньше входного напряжения.В этих ситуациях регулятор с малым падением напряжения LM2940 или регулируемый LM2941 являются лучшим вариантом, поскольку выходное напряжение может быть менее чем на 0,5 В ниже входного напряжения. Они особенно полезны в тех случаях, когда освещение и устройства, чувствительные к напряжению 12 В, должны питаться от батареи «12 В» — особенно если эта батарея должна заряжаться от солнечной панели или генератора переменного тока и т. Д.

Регулятор напряжения | PSpice

7805, 7812 и т. Д. »Электроника

Регуляторы напряжения серии 7800, включая 7805, 7812, 7815, 7824 и т. Д., Очень просты в использовании для различных схем и приложений линейного питания.

Схемы линейного источника питания Праймер и руководство Включает:
Линейный источник питания
Шунтирующий регулятор
Регулятор серии
Ограничитель тока
Регуляторы серий 7805, 7812 и 78 **

См. Также:
Обзор электроники блока питания
Импульсный источник питания
Защита от перенапряжения
Характеристики блока питания
Цифровая мощность
Шина управления питанием: PMbus
Бесперебойный источник питания

В течение многих лет линейные регуляторы напряжения серии 7800, включая более популярные версии этой серии, такие как 7805, 7812 и т. Д., Были самыми популярными доступными микросхемами регуляторов напряжения и использовались во многих электронных схемах, больших и малых.

Стабилизаторы напряжения серии 7800 были очень просты в использовании, стоили дешево и обеспечивали отличные характеристики.

Хотя сейчас они немного устарели, их все же можно приобрести очень дешево и обеспечить отличные характеристики — идеальный выбор для многих электронных устройств и схем, особенно для домашних конструкторов и т. Д.

Были не только линейные регуляторы напряжения серии 7800, дающие положительное выходное напряжение, но также были дополнительные стабилизаторы серии 7900, используемые для линий отрицательного напряжения.

Технические характеристики регуляторов напряжения серии 7800

Стабилизаторы напряжения серии 7800 очень просты в использовании, а их характеристики означают, что их можно очень легко использовать в различных приложениях для регуляторов напряжения и линейных источников питания.

Остальные электрические характеристики немного различаются в пределах диапазона, поэтому 7805 был выбран как один из наиболее широко используемых. Технические характеристики других регуляторов напряжения серии 7800, таких как 7812, можно оценить по 7805, поскольку они имеют схожие общие характеристики, но изменены для конкретного напряжения устройства.

Четыре линейных регулятора напряжения серии 7800, каждый с разным выходным напряжением: 5 В, 9 В, 12 В, 15 В

Эти спецификации для регулятора напряжения 7805 предоставляют спецификации для этого варианта, но имейте в виду, что спецификации будут немного отличаться у разных производителей, а также они дают представление о возможностях других вариантов, 7808 , 7812, 7815, 7824 и др.

Комплекты регуляторов напряжения серии 7800

Основной пакет для регуляторов серии 7800: все, от 7805 и 7808 до 7812 и 7812 и т. Д., Представляет собой пакет TO220.Распиновка очень простая — есть три подключения, а именно: вход, выход и общий. Металл на корпусе соединен с общим проводом, поэтому он идеально подходит для установки на радиаторы, которые обычно механически и электрически связаны с землей системы.

Корпус регулятора напряжения серии 7800 и его распиновка.

Металлическая точка крепления / крепления подключается к контакту заземления. В большинстве рабочих условий контакт заземления такой же, как и электрическое заземление, но будьте осторожны при использовании регулятора в конфигурации с переменным напряжением, когда ему, возможно, придется располагаться над землей.В этом случае требуется набор изолирующих шайб для крепления болтами к радиатору.

Варианты мощности серии 7800

Хотя основной тип регуляторов серии 7800 использует корпус в стиле TO220 и обеспечивает выходную мощность 1,5 А, существуют также другие варианты, которые могут обеспечивать различные уровни мощности.

Хотя многие из основных спецификаций остаются прежними, ограничения мощности различны, что позволяет включать их в разные пакеты. Таким образом, их можно использовать в самых разных областях.

Выбор интегральных схем регулятора напряжения серии 7800

Эти варианты обозначаются буквой H для высокой мощности, M для средней мощности и L для низкой мощности в номере детали.

Примечание: Фактический максимальный номинальный ток для интегральных схем регулятора напряжения может незначительно отличаться от одного производителя к другому. Приведенные значения являются типичными и приводятся для большинства устройств в определенном диапазоне, но сверьтесь с фактическими техническими характеристиками, прежде чем им потребуется запускать их близко к заявленным максимальным значениям.

Преимущества и недостатки регуляторов 7800

Хотя регуляторы серии 78xx во многих случаях являются очень хорошим решением для линейного регулятора напряжения, стоит обратить внимание как на преимущества, так и на недостатки использования этих схем регулятора напряжения.

Преимущества регуляторов серии 78xx

• Очень проста в использовании — просто выберите требуемый регулятор серии 7800 и вставьте его в схему, чтобы он заработал.
• Требуется очень мало дополнительных электронных компонентов — при использовании базовой схемы для входа и выхода требуются только конденсаторы.
• Низкая стоимость — эти линейные регуляторы напряжения можно получить по очень низкой цене.

Недостатки регулятора серии 78xx

• Регуляторы серии 7800 — это старая технология, и в наши дни обычно используются более современные интегральные схемы.
• Это линейный стабилизатор напряжения, поэтому они обладают низким КПД по сравнению с импульсными источниками питания.
• Для работы микросхемы регулятора напряжения требуется падение напряжения на ней — обычно это напряжение около 2.Минимум 5В, а лучше больше.

7815 линейный регулятор напряжения IC

Базовая схема регулятора напряжения серии 7800

Разработать электронную схему с использованием регуляторов напряжения серии 7800 очень просто. Это почти вопрос их подключения: вход, выход и земля.

Естественно, есть несколько дополнительных электронных компонентов, которые могут потребоваться для обеспечения правильной работы схемы регулятора напряжения.

Базовая схема регулятора напряжения серии 7800

* Этот конденсатор необходим для обеспечения стабильности регулятора.Обычно, если сглаживающий конденсатор для выпрямителей находится рядом, его можно не использовать, но если есть провод какой-либо длины, его необходимо включить, чтобы гарантировать стабильность схемы.

** Этот конденсатор включен в цепь для устранения шумов и переходных процессов.

Это основная схема, используемая для любого регулятора напряжения серии 7800. Он очень успешен и не требует дополнительных компонентов, кроме тех, которые показаны для основной операции.

Отрицательная цепь питания регулятора напряжения серии 7800

Несмотря на то, что существуют регуляторы серии 7900 для отрицательного питания, в некоторых случаях требуется стабилизатор отрицательного напряжения, который может отсутствовать, или может потребоваться уменьшить количество электронных компонентов.В любом случае можно использовать стабилизатор серии 7800 с некоторыми изменениями в цепи для регулирования линии отрицательного напряжения.

Отрицательная шина. Схема регулятора напряжения серии 7800

Важное примечание: Для правильной работы этой цепи обе входные клеммы (Vi) должны быть плавающими. Если они заземлены, то выход регулятора будет закорочен, и он не будет работать.

Схема регулятора переменного напряжения

Несмотря на то, что регуляторы серии 7800 по сути являются регуляторами постоянного напряжения, при тщательном проектировании электронных схем можно получить возможность регулировать выходной сигнал.

Для достижения переменного выходного напряжения необходимо повысить потенциал общей линии, добавив несколько дополнительных электронных компонентов.

Общие характеристики регулятора не так хороши, как если бы общая линия была напрямую заземлена, но все же очень хороши для большинства приложений.

Переменный линейный источник питания с использованием регулятора напряжения серии 7800

Стоимость компонентов и выходное напряжение можно определить из следующего уравнения:

Где
В _xx = напряжение регулятора, т.е.е. 12 В для 7812
I _O = ток в общей линии

При расчете значений резисторов имейте в виду, что ток, потребляемый общим соединением, обычно составляет около 5 мА, а не более нормальное значение около 5 мкА, потребляемое микросхемой регулятора, такой как LM317, которая была разработана для работы в этом режиме. Убедитесь, что резисторы достаточно малы, чтобы можно было компенсировать этот ток.

Источник питания с регулируемой регулировкой, использующий интегральную схему серии 7800, является полезным способом обеспечения некоторого изменения напряжения с использованием одного из этих очень полезных электронных компонентов.

Серия 7800/7900 с двойным питанием

Для операционных усилителей и многих других схем, требующих сдвоенных, т.е. положительных и отрицательных шин, часто бывает полезно иметь источник питания с регуляторами напряжения, которые обеспечивают как положительное, так и отрицательное питание.

Стабилизаторы напряжения серии 7800 идеально подходят для обеспечения положительной шины, а их собратья, регуляторы серии 7900, обеспечивают то же самое, но для отрицательной шины. Таким образом, две микросхемы регулятора напряжения дополняют друг друга, как и предполагалось.

Двойной стабилизатор напряжения, обеспечивающий положительное и отрицательное питание с использованием микросхем регуляторов серий 7800 и 7900

Схема двойного линейного стабилизатора напряжения очень понятна. Схема относительно устойчива к реальным значениям конденсаторов, но ошибается на стороне большего, а не на меньшей стороне, гарантируя, что конденсаторы 0,1 мкФ и 0,33 мкФ находятся около этих значений, которые необходимо удалить, и RF, для которых электролитические конденсаторы не будут работать почти так же хорошо. Электролитические конденсаторы имеют тенденцию иметь верхний предел частоты приблизительно 100 кГц в результате электролитического действия, которое придает им их емкость.

Эта схема двойного линейного регулятора напряжения проста в сборке, использует относительно небольшое количество электронных компонентов и работает очень хорошо.

Интегральные схемы регуляторов напряжения серии 7800 — одни из самых полезных микросхем стабилизаторов, когда-либо созданных. В то время как другие типы обогнали их в различных аспектах, чипы 7800 все еще широко доступны и используются в больших количествах. Чипы можно купить у различных поставщиков и дистрибьюторов.

Другие схемы и схемотехника:
Основы операционных усилителей
Схемы операционных усилителей
Цепи питания
Конструкция транзистора
Транзистор Дарлингтона
Транзисторные схемы
Схемы на полевых транзисторах
Условные обозначения схем

Вернуться в меню «Конструкция схемы».