Стабилизатор напряжения как работает: Как работает стабилизатор напряжения

Содержание

Принцип работы стабилизатора напряжения

Стабилизатор напряжения — применение, принцип работы

Стабилизатор напряжения — это электрическое устройство, которое используется для подачи постоянного напряжения на нагрузку на своих выходных клеммах независимо от каких-либо изменений или колебаний на входе, то есть входящего питания.

Основное назначение стабилизатора напряжения заключается в защите электрических или электронных устройств (например, кондиционера, холодильника, телевизора и так далее) от возможного повреждения в результате скачков напряжения или колебаний, повышенного или пониженного напряжения.

Рис.1 — Различные типы стабилизаторов напряжения

Стабилизатор напряжения также известен как AVR (автоматический регулятор напряжения).

Использование стабилизатора напряжения не ограничивается домашним или офисным оборудованием, которое получает электропитание извне.

Даже места, которые имеют свои собственные внутренние источники питания в виде дизельных генераторов переменного тока, сильно зависят от этих AVR для безопасности своего оборудования.

Зачем нужны стабилизаторы напряжения и его важность

Все электрические устройства спроектированы и изготовлены для работы с максимальной эффективностью с типичным источником питания, который известен как номинальное рабочее напряжение. В зависимости от расчетного безопасного предела эксплуатации рабочий диапазон (с оптимальной эффективностью) электрического устройства может быть ограничен до ± 5%, ± 10% или более.

Из-за многих проблем источник входного напряжения, которое мы получаем, всегда имеет тенденцию колебаться, что приводит к постоянно меняющемуся источнику входного напряжения. Это изменяющееся напряжение является основным фактором, способствующим снижению эффективности устройства, а также увеличению частоты его отказов.

Рис. 2 — Проблемы из-за колебаний напряжения

Как работает стабилизатор напряжения

Основная работа стабилизатора напряжения заключается в выполнении двух необходимых функций: функции понижения и повышения напряжения.

Функция понижения и повышения — это не что иное, как регулирование постоянного напряжения от перенапряжения.

Эта функция может выполняться вручную с помощью селекторных переключателей или автоматически с помощью дополнительных электронных схем.

В условиях перенапряжения функция «понижения напряжения» обеспечивает необходимое снижение интенсивности напряжения. Аналогично, в условиях пониженного напряжения функция «повышения напряжения» увеличивает интенсивность напряжения. Идея обеих функций в целом заключается в том, чтобы поддерживать одинаковое выходное напряжение.

Рис. 4 — Принципиальная схема функции понижения в стабилизаторе напряжения

На приведенном выше рисунке показано подключение трансформатора в функции «Понижения». В функции понижения полярность вторичной катушки трансформатора подключается таким образом, что приложенное напряжение к нагрузке является результатом вычитания напряжения первичной и вторичной катушек.

В стабилизаторе напряжения есть схема переключения. Всякий раз, когда обнаруживается превышение напряжения в первичном источнике питания, подключение нагрузки вручную или автоматически переключается в конфигурацию режима «Понижения» с помощью переключателей (реле).

Рис. 6 — Принципиальная схема функции повышения напряжения в стабилизаторе напряжения

На рисунке выше показано подключение трансформатора в функции «Повышения». В функции повышения полярность вторичной обмотки трансформатора подключается таким образом, что приложенное напряжение к нагрузке является результатом сложения напряжения первичной и вторичной обмоток.

Видео совет при выборе стабилизатор напряжения

//www.youtube.com/embed/RnxfLGxw9zU

Особенности сетевых стабилизаторов

Принципиальная схема стабилизатора напряжения данного типа представляет собой набор транзисторов, а также диодов. В свою очередь механизм замыкания в ней отсутствует. Регуляторы при этом имеются обычного типа. В некоторых моделях дополнительно устанавливается система индикации.

Она способна показать мощность скачков в сети. По чувствительности модели довольно сильно отличаются. Конденсаторы, как правило, в цепи имеются компенсационного типа. Система защиты у них отсутствует.

Устройства моделей с регулятором

Для холодильного оборудования востребованным является регулируемый стабилизатор напряжения. Схема его подразумевает возможность настройки прибора перед началом использования. В данном случае это помогает в устранении высокочастотных помех. В свою очередь электромагнитное поле проблем для резисторов не представляет.

Конденсаторы также включаются в регулируемый стабилизатор напряжения. Схема его не обходится без транзисторных мостов, которые соединяются между собой по коллекторной цепочке. Непосредственно регуляторы могут устанавливаться различных модификаций. Многое в данном случае зависит от предельного напряжения. Дополнительно учитывается тип трансформатора, который имеется в стабилизаторе.

Стабилизаторы «Ресанта»

Схема стабилизатора напряжения «Ресанта» представляет собой набор транзисторов, которые взаимодействуют между собой по коллектору. Для охлаждения системы имеется вентилятор. С высокочастотными перегрузками в системе справляется конденсатор компенсационного типа.

Также схема стабилизатора напряжения «Ресанта» включает в себя диодные мосты. Регуляторы во многих моделях устанавливаются обычные. Ограничения по нагрузке у стабилизаторов «Ресанта» есть. В целом помехи ими воспринимаются все. К недостаткам следует отнести высокую шумность трансформаторов.

Схема моделей с напряжением 220 В

Схема стабилизатора напряжения 220 В отличается от прочих устройств тем, что в ней имеется блок управления. Данный элемент соединяется напрямую с регулятором. Сразу за системой фильтрации имеется диодный мост. Для стабилизации колебаний дополнительно предусмотрена цепь из транзисторов. На выходе после обмотки располагается конденсатор.

С перегрузками в системе справляется трансформатор. Преобразование тока осуществляется им же. В целом диапазон мощности у данных устройств довольно высокий. Работать эти стабилизаторы способны и при минусовой температуре. По шумности они не отличаются от моделей других типов. Параметр чувствительности сильно зависит от производителя. Также на нее влияет тип установленного регулятора.

Принцип работы импульсных стабилизаторов

Схема электрическая стабилизатора напряжения данного типа схожа с моделью релейного аналога. Однако отличия в системе все же есть. Главным элементом в цепи принято считать модулятор. Занимается данное устройство тем, что считывает показатели напряжения. Далее сигнал переносится на один из трансформаторов. Там проходит полная обработка информации.

Для изменения силы тока имеется два преобразователя. Однако в некоторых моделях он установлен один. Чтобы справиться с электромагнитным полем, задействуется выпрямительный делитель. При повышении напряжения он снижает предельную частоту. Чтобы ток поступил на обмотку, диоды передают сигнал на транзисторы. На выходе стабилизированное напряжение проходит по вторичной обмотке.

Высокочастотные модели стабилизаторов

По сравнению с релейными моделями, высокочастотный стабилизатор напряжения (схема показана ниже) является более сложным, и диодов в нем задействуется больше двух. Отличительной особенность приборов данного типа принято считать высокую мощность.

Трансформаторы в цепи рассчитаны на большие помехи. В результате данные приборы способны защитить любую бытовую технику в доме. Система фильтрации в них настроена на различные скачки. За счет контроля напряжения величина тока может изменяться. Показатель предельной частоты при этом будет увеличиваться на входе, и уменьшаться на выходе. Преобразование тока в этой цепи осуществляется в два этапа.

Первоначально задействуется транзистор с фильтром на входе. На втором этапе включается диодный мост. Для того чтобы процесс преобразования тока завершился, системе требуется усилитель. Устанавливается он, как правило, между резисторами. Таким образом, температура в устройстве поддерживается на должном уровне. Дополнительно в системе учитывается источник питания. Использование блока защиты зависит от его работы.

Стабилизаторы на 15 В

Для устройств с напряжением 15 В используется сетевой стабилизатор напряжения, схема которого по своей структуре является довольно простой. Порог чувствительности у приборов находится на малом уровне. Модели с системой индикации встретить очень сложно. В фильтрах они не нуждаются, поскольку колебания в цепи незначительные.

Резисторы во многих моделях есть только на выходе. За счет этого процесс преобразования происходит довольно быстро. Входные усилители устанавливаются самые простые. Многое в данном случае зависит от производителя. Используются стабилизатор напряжения (схема показана ниже) этого типа чаще всего в лабораторных исследованиях.

Особенности моделей на 5 В

Для устройств с напряжением 5 В используют специальный сетевой стабилизатор напряжения. Схема их состоит из резисторов, как правило, не более двух. Применяют такие стабилизаторы исключительно для нормального функционирования измерительных приборов. В целом они являются довольно компактными, а работают тихо.

Модели серии SVK

Модели данной серии относятся к стабилизаторам латерного типа. Чаще всего их используют на производстве для уменьшения скачков от сети. Схема подключения стабилизатора напряжения этой модели предусматривает наличие четырех транзисторов, которые расположены попарно. За счет этого ток преодолевает меньшее сопротивление в цепи. На выходе у системы имеется обмотка для обратного эффекта. Фильтров в схеме предусмотрено два.

За счет отсутствия конденсатора процесс преобразования также происходит быстрее. К недостаткам следует отнести большую чувствительность. На электромагнитное поле прибор реагирует очень остро. Схема подключения стабилизатора напряжения серии SVK регулятор предусматривает, как и систему индикации. Напряжение максимум устройством воспринимается до 240 В, а отклонение при этом не может превышать 10 %.

Автоматические стабилизаторы «Лигао 220 В»

Для систем сигнализации является востребованным от компании «Лигао» стабилизатор напряжения 220В. Схема его построена на работе тиристоров. Использоваться данные элементы способны исключительно в полупроводниковых цепях. На сегодняшний день типов тиристоров существует довольно много. По степени защищенности они делятся на статические, а также динамические. Первый вид используется с источниками электричества различной мощности. В свою очередь динамические тиристоры имеют свой предел.

Если говорить про компании «Лигао» стабилизатор напряжения (схема показана ниже), то в нем имеется активный элемент. В большей степени он предназначен для нормального функционирования регулятора. Представляет он собой набор контактов, которые способны соединяться. Необходимо это для того чтобы увеличивать или уменьшать предельную частоту в системе. В других моделях тиристоров может иметься несколько. Устанавливаются они между собой при помощи катодов. В результате коэффициент полезного действия устройства можно значительно повысить.

Низкочастотные устройства

Для обслуживания устройств с частотой менее 30 Гц существует такой стабилизатор напряжения 220В. Схема его схожа со схемами релейных моделей за исключением транзисторов. В данном случае они имеются с эмиттером. Иногда дополнительно устанавливается специальный контроллер. Многое зависит от производителя, а также модели. Контроллер в стабилизаторе необходим для передачи сигнала на блок управления.

Для того чтобы связь была качественной, производители используют усилитель. Устанавливается он, как правило, на входе. На выходе в системе имеется обычно обмотка. Если говорить про предел напряжения в 220 В, конденсаторов можно найти два. Коэффициент передачи тока у таких устройств довольно низкий. Причиною этого принято считать малую предельную частоту, которая является следствием работы контроллера. Однако коэффициент насыщения находится на высокой отметке. Во многом это связано именно с транзисторами, которые устанавливаются с эмиттерами.

Понравилась статья? Расскажите друзьям:

Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 1 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Что такое стабилизатор напряжения, принцип работы и типы

Применение стабилизаторов напряжения стало необходимостью для каждого дома. Различные типы стабилизаторов напряжения доступны в настоящее время с различными функциями и работами. Последние достижения в технологии, такие как микропроцессорные чипы и силовые электронные устройства, изменили стабилизаторы напряжения. Теперь они полностью автоматические, интеллектуальные и оснащены множеством дополнительных функций. Они также имеют сверхбыструю реакцию на колебания напряжения и позволяют своим пользователям дистанционно регулировать требования к напряжению, включая функцию пуска или выключения.

Содержание

1 Что такое стабилизатор напряжения

2 Зачем нужны стабилизаторы напряжения и его важность

2.1 Эффекты повторяющегося перенапряжения в бытовой технике

3 Как работает стабилизатор напряжения, принцип работы понижения и повышения напряжения

3.1 Как работает функция понижения и повышения в стабилизаторе напряжения

3.2 Функция понижения в стабилизаторе напряжения

3.3 Функция повышения в стабилизаторе напряжения

3.4 Как конфигурация повышения и понижения работает автоматически

4 Различные типы стабилизаторов напряжения

5 Стабилизаторы напряжения типа реле

5.1 Как работает релейный стабилизатор напряжения

5.2 Использование и преимущества релейных стабилизаторов напряжения

5.3 Недостатки релейных стабилизаторов напряжения

6 Сервоприводные стабилизаторы напряжения

6.1 Как работает сервоприводный стабилизатор напряжения?

6.2 Классификация сервоприводных стабилизаторов напряжения

6.3 Недостатки сервоприводного стабилизатора напряжения

7 Стабилизаторы статического напряжения

7.1 Как работает статический стабилизатор напряжения

7.2 Использование / Преимущества статических стабилизаторов напряжения

7.3 Недостатки статического стабилизатора напряжения

8 В чем разница между стабилизатором напряжения и регулятором напряжения?

9 Как выбрать лучший стабилизатор напряжения для вашего дома? Руководство по покупке

9.2 Пошаговое руководство по выбору и покупке стабилизатора напряжения для вашего дома

9.3 Практический пример для лучшего понимания

10 Видео — Как правильно выбрать стабилизатор напряжения по мощности для дома. Расчёт и простые советы!

Что такое стабилизатор напряжения

Различные типы стабилизаторов напряжения

Стабилизатор напряжения также известен как AVR (автоматический регулятор напряжения). Использование стабилизатора напряжения не ограничивается домашним или офисным оборудованием, которое получает электропитание извне. Даже места, которые имеют свои собственные внутренние источники питания в виде дизельных генераторов переменного тока, сильно зависят от этих AVR для безопасности своего оборудования.

Мы можем увидеть различные типы стабилизаторов напряжения, доступных на рынке. Аналоговые и цифровые автоматические стабилизаторы напряжения доступны от многих производителей. Благодаря растущей конкуренции и повышению осведомленности о безопасности устройств. Эти стабилизаторы напряжения могут быть однофазными (выход 220-230 вольт) или трехфазными (выход 380/400 вольт) в зависимости от типа применения. Регулирование желаемой стабилизированной мощности осуществляется методом понижения и повышения напряжения в соответствии с его внутренней схемой. Трехфазные стабилизаторы напряжения доступны в двух разных моделях, то есть моделях с сбалансированной нагрузкой и моделях с несбалансированной нагрузкой.

Они доступны в различных рейтингах и диапазонах
КВА. Стабилизатор напряжения нормального диапазона может обеспечить стабилизированное выходное напряжение 200-240 вольт с усилением 20-35 вольт при питании от входного напряжения в диапазоне от 180 до 270 вольт. Принимая во внимание, что широкий диапазон стабилизатора напряжения может обеспечить стабилизированное напряжение 190-240 вольт с повышающим сопротивлением 50-55 вольт при входном напряжении в диапазоне от 140 до 300 вольт.

Они также доступны для широкого спектра применений, таких как специальный стабилизатор напряжения для небольших устройств, таких как телевизор, холодильник, микроволновые печи, для одного огромного устройства для всей бытовой техники.

В дополнение к своей основной функции стабилизаторы текущего напряжения оснащены многими полезными дополнительными функциями, такими как защита от перегрузки, переключение нулевого напряжения, защита от изменения частоты, отображение отключения напряжения, средство запуска и остановки выхода, ручной или автоматический запуск, отключение напряжения и так далее.

Стабилизаторы напряжения являются очень энергоэффективными устройствами (с эффективностью 95-98%). Они потребляют очень мало энергии, которая обычно составляет от 2 до 5% от максимальной нагрузки.

Зачем нужны стабилизаторы напряжения и его важность

Проблемы связанные со скачками напряжения:

Перегрев
Сниженный срок службы
Постоянный ущерб
Ущерб изоляции
Уменьшение производительности
Нарушение в мощности
Неправильная работа устройств
Низкая эффективность
Большой ток

Помните, нет ничего более важного для электронного устройства, чем отфильтрованный, защищенный и стабильный источник питания. Правильное и стабилизированное напряжение питания очень необходимо, чтобы устройство выполняло свои функции наиболее оптимальным образом. Это стабилизатор напряжения, который обеспечивает то, что устройство получает желаемое и стабилизированное напряжение, независимо от того, насколько сильно колебание. Таким образом, стабилизатор напряжения является очень эффективным решением для тех, кто хочет получить оптимальную производительность и защитить свои устройства от непредсказуемых колебаний напряжения, скачков напряжения и шума, присутствующих в источнике питания.

Как и источник бесперебойного питания, стабилизаторы напряжения также являются активом для защиты электронного оборудования. Колебания напряжения очень распространены независимо от того, где вы живете. Могут быть различные причины колебаний напряжения, такие как электрические неисправности, неисправная проводка, молнии, короткие замыкания и так далее. Эти колебания могут быть в форме перенапряжения или пониженного напряжения.

Эффекты повторяющегося перенапряжения в бытовой технике

Необратимые повреждения подключенного устройства
Повреждения изоляции обмотки
Перебои в нагрузке
Перегрев кабеля или устройства
Ухудшится срок полезного использования устройства
Неисправность оборудования
Низкая эффективность устройства
Устройство в некоторых случаях может занять дополнительные часы, чтобы выполнить ту же функцию
Ухудшить производительность устройства
Устройство будет потреблять больше электричества, что может привести к перегреву

Как работает стабилизатор напряжения, принцип работы понижения и повышения напряжения

Основная работа стабилизатора напряжения заключается в выполнении двух необходимых функций: функции понижения и повышения напряжения. Функция понижения и повышения — это не что иное, как регулирование постоянного напряжения от перенапряжения. Эта функция может выполняться вручную с помощью селекторных переключателей или автоматически с помощью дополнительных электронных схем

Основная функция стабилизатора напряжения

Стабилизация напряжения включает в себя сложение или вычитание напряжения из первичного источника питания. Для выполнения этой функции стабилизаторы напряжения используют трансформатор, который подключен к переключающим реле в различных требуемых конфигурациях. Немногие из стабилизаторов напряжения используют трансформатор, имеющий различные отводы на своей обмотке, для обеспечения различных коррекций напряжения, в то время как стабилизаторы напряжения (такие как Servo стабилизатор напряжения) содержат автоматический трансформатор для обеспечения желаемого диапазона коррекции.

Как работает функция понижения и повышения в стабилизаторе напряжения

Для лучшего понимания обеих концепций мы разделим его на отдельные функции

Принципиальная схема функции понижения в стабилизаторе напряжения

Принципиальная схема функции повышения напряжения в стабилизаторе напряжения

Как конфигурация повышения и понижения работает автоматически

Вот пример 02 Stage Voltage Stabilizer. Этот стабилизатор напряжения использует 02 реле (реле 1 и реле 2) для обеспечения стабилизированного источника питания переменного тока для нагрузки в условиях перенапряжения и понижения напряжения.

На принципиальной схеме 02-ступенчатого стабилизатора напряжения (изображенного выше) реле 1 и реле 2 используются для обеспечения конфигурации понижения и повышения во время различных условий колебаний напряжения, то есть перенапряжения и пониженного напряжения. Например — предположим, что вход переменного тока 230 В переменного тока, а требуемый выход также постоянный 230 В переменного тока. Теперь, если у вас есть +/- 25 Вольт понижения & повышения стабилизация, это означает, что ваш стабилизатор напряжения может обеспечить вам постоянное требуемое напряжение (230 В) в диапазоне от 205 В (пониженное напряжение) до 255 В (повышенное напряжение) входного источника переменного тока.

В стабилизаторах напряжения, в которых используются трансформаторы с отводом, точки ответвления выбираются на основе требуемого количества напряжения, которое должно быть подавлено или повышено. В этом случае у нас есть разные диапазоны напряжения для выбора. Принимая во внимание, что в стабилизаторах напряжения, в которых используются автотрансформаторы, серводвигатели вместе со скользящими контактами используются для получения необходимого количества напряжения, которое необходимо стабилизировать или повысить. Скользящий контакт необходим, поскольку автотрансформаторы имеют только одну обмотку.

Различные типы стабилизаторов напряжения

Первоначально на рынке появились ручные / селекторные переключатели напряжения. В этих типах стабилизаторов используются электромеханические реле для подбора желаемого напряжения. С развитием технологий появились дополнительные электронные схемы и стабилизаторы напряжения стали автоматическими. Затем появился Servo стабилизатор напряжения, который способен стабилизировать напряжение непрерывно, без какого-либо ручного вмешательства. Теперь также доступны стабилизаторы напряжения на базе микросхем / микроконтроллеров, которые также могут выполнять дополнительные функции.

Стабилизаторы напряжения можно разделить на три типа:

Стабилизаторы напряжения типа реле
Сервоприводные стабилизаторы напряжения
Стабилизаторы статического напряжения

Стабилизаторы напряжения типа реле

Разберемся в процессе функционирования стабилизатора релейного типа. Электронная система измеряет параметры входящей электроэнергии. После считывания данных прибор сравнивает эти параметры с величинами номинального режима.

Прибор автоматически производит подключение необходимой обмотки трансформатора для достижения нужных параметров сети. Работа релейного стабилизатора довольно простая. Прибор регулирует параметры сети по ступеням, в результате чего при очередной ступени напряжение изменяется на конкретную величину. Бывают ситуации, когда уровень напряжения не соответствует норме даже после корректировки. Такие ступенчатые регулировки могут также вызвать перепады напряжения.

Если подробно разобраться в принципе действия, то можно понять, что прибор быстро выбирает нужные обмотки. Такие ступенчатые скачки параметров считаются незначительными. Они станут заметнее, если на входе будут наблюдаться подобные скачки напряжения. При подключении к сети высокочувствительных устройств при сильных перепадах напряжения устройства выйдут из строя.

Недобросовестные производители могут запрограммировать стабилизатор таким образом, что на его дисплее всегда будет показывать значение 220 В.

Чаще всего релейный стабилизатор справляется с перепадами сети за 0,15 с. Такой прибор может отключить питание выходным током, когда на входе возникли значения тока наименьшего допустимого значения. После нормализации напряжения прибор снова подключится к работе. Напряжение восстанавливается за 0,6 с.

Как работает релейный стабилизатор напряжения

Рисунок выше показывает, как стабилизатор напряжения типа реле выглядит изнутри. Он имеет трансформатор с ответвлениями, реле и электронную плату. Печатная плата содержит схему выпрямителя, усилитель, микроконтроллер и другие вспомогательные компоненты.

Электронные платы выполняют сравнение выходного напряжения с источником опорного напряжения. Как только он обнаруживает любое увеличение или уменьшение входного напряжения выше эталонного значения, он переключает соответствующее реле для подключения требуемого постукивания для функции понижения и повышения.

Стабилизаторы напряжения релейного типа обычно стабилизируют входные колебания на уровне ± 15% с точностью на выходе от ± 5% до ± 10%.

Использование и преимущества релейных стабилизаторов напряжения

Этот стабилизатор в основном используется для приборов / оборудования с низким номинальным энергопотреблением в жилых / коммерческих / промышленных целях.

Малые габаритные размеры, так как трансформатор имеет только функцию повышения напряжения.
Большой интервал значений напряжения.
Значительный диапазон рабочих температур. Многие приборы нормально работают при температуре -40 +40 градусов.
Низкий уровень шума.
Допускается перегрузка до 110%.

Многие изготовители приборов утверждают, что их продукция способна функционировать много лет.

Недостатки релейных стабилизаторов напряжения

В работе релейных моделей стабилизаторов есть недостатки, которые обусловлены его методом работы, схемой прибора. Слабым звеном его конструкции считается реле. Если изготовитель установил некачественное реле, то оно может стать причиной неисправности прибора. Также при переключении режимов возникают щелчки и шумы.

Другим значимым недостатком является ступенчатое действие устройства выравнивания напряжения. При переключении с одной обмотки на другую напряжение может значительно изменяться, образуя некоторые скачки.

Недорогие модели имеют слабую мощность, которая не больше 30% от мощности бытовых устройств.

Правила пользования релейным стабилизатором

При вашем выборе релейного типа стабилизатора, необходимо регулярно проводить его обслуживание, в том числе ежегодно тщательно его осматривать внутри корпуса. При осмотре нужно обращать внимание на:

Надежность крепления соединений проводников.
Уровень охлаждения и циркуляции воздуха в корпусе прибора.
Имеются ли повреждения.
Точность работы указателей измерения.

При обнаружении слабых соединений, пыли, необходимо выключить из сети стабилизатор и произвести его обслуживание, очистив его и затянув все крепления контактов. Помещение, в котором находится стабилизатор напряжения, должно проветриваться и быть сухим. Влажность в помещении не должна быть более 80%. При работе в корпусе стабилизатора отверстия для вентиляции должны иметь доступ воздуха.

Сервоприводные стабилизаторы напряжения

Электромеханический стабилизатор напряжения, так же известный как сервоприводный, – это один из самых распространенных видов стабилизаторов, который, благодаря своей конструкции и характеристикам, обладает очень интересным набором возможностей и в некоторых ситуациях просто не имеет альтернативы.

Ни для кого не секрет, что бытовые сети питания сегодня не могут обеспечить стабильную эксплуатацию электрических устройств в доме. Перепады и скачки напряжения вполне можно ожидать от сети питания. Для решения этих задач как нельзя лучше подходит электромеханический вид стабилизатора напряжения, так как он стал наиболее популярным на рынке бытовых приборов защиты

Рисунок выше показывает, как серво стабилизатор напряжения выглядит изнутри. Он имеет серводвигатель, автотрансформатор, трансформатор понижения и повышения, двигатель, электронную плату и другие вспомогательные компоненты.

В стабилизаторе напряжения на основе сервопривода один конец первичной обмотки трансформатора понижения и повышения (отвод) подключен к фиксированному ответвлению автотрансформатора, а другой конец первичной обмотки соединен с подвижным рычагом, который контролируется серводвигателем. Один конец вторичной катушки трансформатора
понижения и повышения подключен к входному источнику питания, а другой конец подключен к выходу стабилизатора напряжения.

Как работает сервоприводный стабилизатор напряжения?

В системе замкнутого контура отрицательная обратная связь (также известная как ошибка подачи) гарантируется от выхода, чтобы система могла гарантировать, что был достигнут желаемый результат. Это делается путем сравнения выходных и входных сигналов. Если в случае, если желаемый выход превышает / ниже требуемого значения, то регулятором источника входного сигнала будет получен сигнал ошибки (Выходное значение — Входное значение). Затем этот регулятор снова генерирует сигнал (положительный или отрицательный в зависимости от достигнутого выходного значения) и подает его на исполнительные механизмы, чтобы привести выходное значение к точному значению.

Благодаря свойству замкнутого контура стабилизаторы напряжения на основе сервоприводов используются для приборов / оборудования, которые очень чувствительны и нуждаются в точном входном питании (± 01%) для выполнения намеченных функций.

Электронные платы выполняют сравнение выходного напряжения с источником опорного напряжения. Как только он обнаруживает любое увеличение или уменьшение входного напряжения выше контрольного значения, он начинает работать с двигателем, который еще больше перемещает рычаг на автотрансформаторе.

При перемещении рычага на автотрансформаторе входное напряжение на первичной обмотке трансформатора понижения и повышения изменится на требуемое выходное напряжение. Серводвигатель будет продолжать вращаться, пока разность между значением опорного напряжения и выход стабилизатора становится равным нулю. Этот полный процесс происходит за миллисекунды. Современные серво стабилизаторы напряжения поставляются с микроконтроллерной / микропроцессорной схемой управления для обеспечения интеллектуального управления пользователями.

Классификация сервоприводных стабилизаторов напряжения:

Однофазные сервоприводные стабилизаторы напряжения

В однофазных стабилизаторах напряжения с сервоприводом стабилизация напряжения достигается с помощью серводвигателя, подключенного к переменному трансформатору.

Трехфазные сбалансированные сервоприводные стабилизаторы напряжения

В трехфазных стабилизированных стабилизаторах напряжения с сервоуправлением стабилизация напряжения достигается с помощью серводвигателя, подключенного к 03 автотрансформаторам, и общей цепи управления. Выходные данные автотрансформаторов варьируются для достижения стабилизации.

Трехфазные несбалансированные сервоприводные стабилизаторы напряжения

В трехфазных несимметричных стабилизаторах напряжения с сервоприводом стабилизация напряжения достигается с помощью серводвигателя, подключенного к 03 автотрансформаторам и 03 независимым цепям управления (по одной на каждый автотрансформатор).

Использование и преимущества сервоприводных стабилизаторов напряжения

Они быстро реагируют на колебания напряжения
Они имеют высокую точность стабилизации напряжения
Они очень надежные
Они могут выдерживать скачки напряжения
Отсутствие шума

Недостатки сервоприводного стабилизатора напряжения

Они нуждаются в периодическом обслуживании
Чтобы обнулить ошибку, серводвигатель должен быть выровнен. Выравнивание сервомотора требует умелых рук.

Стабилизаторы статического напряжения

Статический выпрямитель напряжения не име

Принцип работы стабилизатора напряжения | Русэлт

Стабилизатор напряжения – устройство, преобразующее электроэнергию с неустойчивыми характеристиками, которые не подходят для устройств энергопотребления. На выходе поступает напряжение с заданными стабильными параметрами, которыми снабжаются потребители энергии.

Разновидности устройств

Прежде всего стоит разобраться, какие бывают разновидности устройств. Стабилизатор напряжения купить можно разный, например:

Постоянного напряжения;
Переменного напряжения.

Стабилизаторы постоянного напряжения

Они необходимы, если значение поступающего тока мало или наоборот слишком велико для электропотребителя. Проходя через устройство, напряжение преобразуется до заданного уровня. В свою очередь они делятся на:

Линейный стабилизатор. Принцип функционирования основан на непрерывном изменении сопротивления для осуществления стабильного показателя на выходе. Простая конструкция устройства с минимальным количеством деталей работает без помех;
Импульсный. С помощь коротких импульсов нестабильный ток накапливается на катушке или в конденсаторе. В последствии накопленная электроэнергия поступает на выход с заданными параметрами. Если жена выходе показатель превышает возможное допустимое значение, то накопитель сбрасывает напряжение, переставая аккумулировать энергию, тем самым позволяя на выходе подавать напряжение с меньшим значением.

Стабилизаторы переменного напряжения

Устройство, которые поддерживает выход тока с заданными характеристиками, вне зависимости от того, какие показатели были на входе. Они бывают:

Накопительные. Этот стабилизатор напряжения купить необходимо, если для применения достаточно накопления электроэнергии в системе, с последующим преобразованием и выдачи на выходе тока со стабильными параметрами;
Корректирующие. Стабилизатор напряжения, преобразующий энергию за счет добавления потенциала, которого не хватает для получения необходимых параметров.

Качество и долговременность работы таких устройств зависит от скачков напряжения и других параметров подаваемой энергии. И только благодаря стабилизаторам напряжения возможно бесперебойное электроснабжение с заданными параметрами.

схема, устройство и принцип действия

В любой сети напряжение не является стабильным и постоянно меняется. Зависит это в первую очередь от потребления электроэнергии. Таким образом, подключая приборы в розетку, можно значительно уменьшить напряжение в сети. В среднем отклонение составляет 10 %. Многие устройства, которые работают от электричества, рассчитаны на незначительные изменения. Однако большие колебания приводят к перегрузкам трансформаторов.

Как устроен стабилизатор?

Основным элементом стабилизатора принято считать трансформатор. Через переменную цепь он соединяется с диодами. В некоторых системах их имеется более пяти единиц. В результате они образуют мост в стабилизаторе. За диодами располагается транзистор, за которым устанавливается регулятор. Дополнительно в стабилизаторах имеются конденсаторы. Выключение автоматики осуществляется при помощи механизма замыкания.

Устранение помех

Принцип работы стабилизаторов построен на методе обратной связи. На первом этапе напряжение подается на трансформатор. Если его предельное значение превышает норму, то в работу вступает диод. Соединен он напрямую с транзистором по цепи. Если рассматривать систему переменного тока, то напряжение дополнительно фильтруется. В данном случае конденсатор исполняет роль преобразователя.

После того как ток пройдет резистор, он вновь возвращается на трансформатор. В результате номинальная величина нагрузки изменяется. Для устойчивости процесса в сети имеется автоматика. Благодаря ей конденсаторы не перегреваются в коллекторной цепи. На выходе сетевой ток проходит по обмотке через другой фильтр. В конечном счете напряжение становится выпрямленным.

Особенности сетевых стабилизаторов

Устройства моделей с регулятором

Стабилизаторы «Ресанта»

Схема моделей с напряжением 220 В

Принцип работы импульсных стабилизаторов

Высокочастотные модели стабилизаторов

Стабилизаторы на 15 В

Особенности моделей на 5 В

Модели серии SVK

Автоматические стабилизаторы «Лигао 220 В»

Низкочастотные устройства

Зачем нужны феррорезонансные модели?

Феррорезонансные стабилизаторы напряжения (схема показана ниже) используются на различных промышленных объектах. Порог чувствительности у них довольно высокий за счет мощных блоков питания. Транзисторы в основном устанавливаются попарно. Количество конденсаторов зависит от производителя. В данном случае это будет влиять на конечный порог чувствительности. Для стабилизации напряжения тиристоры не используются.

В данной ситуации с этой задачей способен справиться коллектор. Коэффициент усиления у них очень высокий благодаря прямой передаче сигнала. Если говорить про вольтамперные характеристики, то сопротивление в цепи поддерживается на уровне 5 МПа. В данном случае это оказывает положительное действие на предельную частоту стабилизатора. На выходе дифференциальное сопротивление не превышает 3 МПа. От повышенного напряжения в системе спасают транзисторы. Таким образом, перегрузок по току удается избежать в большинстве случаев.

Стабилизаторы латерного типа

Схема у стабилизаторов латерного типа отличается повышенным коэффициентом полезного действия. Входное напряжение при этом составляет в среднем 4 МПа. В данном случае пульсация выдерживается большой амплитуды. В свою очередь, выходное напряжение стабилизатора равняется 4 МПа. Резисторы во многих моделях устанавливаются серии «МР».

Регулирование тока в цепи происходит постоянно и за счет этого предельную частоту удается понизить до отметки 40 Гц. Делители в усилителях данного типа работают сообща с резисторами. В итоге все функциональные узлы связаны между собой. Усилитель постоянного тока обычно устанавливается после конденсатора перед обмоткой.

Из чего состоит и как работает электронный стабилизатор напряжения

ИЗ ЧЕГО СОСТОИТ И КАК РАБОТАЕТ ЭЛЕКТРОННЫЙ СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ

Современные бытовые и промышленные стабилизаторы напряжения производятся двух типов: сервоприводные и электронные. С сервоприводными стабилизаторами, или как их еще называют электромеханическими, можно ознакомиться в одной из наших статей на сайте. А мы рассмотрим состав и принцип работы электронного стабилизатора напряжения.

Электронные стабилизаторы напряжения можно классифицировать по следующим критериям:

по типу переключающего элемента:

— реле

— тиристор

— симистор

по количеству ступеней переключения и точности стабилизации (наиболее распространенные на рынке Украины):

7 ступеней, ориентировочная точность стабилизации +/-10%

9 ступеней, ориентировочная точность стабилизации +/-7%

12 ступеней, ориентировочная точность стабилизации +/-5%

16 ступеней, ориентировочная точность стабилизации +/-3%

32 ступени, ориентировочная точность стабилизации +/-1,5%

36 ступеней, ориентировочная точность стабилизации +/-1%

48 ступеней, ориентировочная точность стабилизации +/-0,5-1%

по количеству фаз стабилизации

— однофазные стабилизаторы напряжения

— трехфазные стабилизаторы напряжения

по материалу изготовления обмоток трансформатора:

— алюминий

— медь

по типу охлаждения:

— принудительное

— естественное

СОСТАВ И ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЭЛЕКТРОННОГО СТАБИЛИЗАТОРА НАПРЯЖЕНИЯ

Основными элементами электронного стабилизатора напряжения являются:

— коммутационный элемент: реле/симистор/тиристор

— силовой автотрансформатор

— плата управления

КОММУТАЦИОННЫЙ ЭЛЕМЕНТ СТАБИЛИЗАТОРА НАПРЯЖЕНИЯ

В зависимости от маркетинговой и технической стратегии, производители стабилизаторов напряжения выбирают схемо-техническое решение, в котором применяют один из коммутационных элементов: реле (контактная коммутация), симистор или тиристор (бесконтактная коммутация). И как показывает практика, некоторые технические решения могут основываться на использовании одновременно двух разнотипных переключателей. Например, у одного из украинских производителей стабилизаторов напряжения, компании Элекс, есть стабилизатор напряжения с названием «Ампер Гибрид» — в котором применены как реле, так и симисторы. Благодаря такому подходу стабилизатор напряжения занял уверенную бюджетную ценовую позицию.

Релейные стабилизаторы напряжения: из названия стабилизатора понятно, какой переключающий элемент используется – реле. Реле это элемент с электромагнитным удержанием переключателя во включенном или выключенном состоянии. Реле, как правило, применяются в маломощных стабилизаторах напряжения с мощностями до 5 кВт, реже 8-10кВт. Это объясняется высокими токами коммутации и возможным пригоранием контактной группы на больших нагрузках (из-за искрообразования). Достоинством применения реле является их относительная дешевизна. А основными недостатками: ограниченное количество переключений (около 200 000 срабатываний), искрение и пригорание контактов, невысокая скорость переключения, механический износ, повышенное тепловыделение.

Симисторные стабилизаторы напряжения: Коммутирующим элементом в таком стабилизаторе выступает симистор. Симистор (симметричный триодный тиристор) или триак (от англ. TRIAC — triode for alternating current) — полупроводниковый прибор, являющийся разновидностью тиристоров и используемый для коммутации в цепях переменного тока.

Тиристорные стабилизаторы напряжения. Тиристор — это переключающий полупроводниковый прибор, пропускающий ток в одном направлении. Этот радиоэлемент часто сравнивают с управляемым диодом и называют полупроводниковым управляемым вентилем (Silicon Controlled Rectifier, SCR). Тиристор имеет три вывода, один из которых — управляющий электрод, можно сказать, «спусковой крючок» — используется для резкого перевода тиристора во включенное состояние.

Общими свойствами для тиристорных и симисторных стабилизаторов напряжения является их долговечность работы и высокая скорость переключения. Главным недостатком тиристоров и симисторов является их высокая стоимость.

СИЛОВОЙ ТРАНСФОРМАТОР

В стабилизаторах напряжения электронного типа в качестве преобразователя напряжения используется автотрансформатор.

Автотрансформатор — вариант трансформатора, в котором первичная и вторичная обмотки соединены напрямую, и имеют за счёт этого не только магнитную связь, но и электрическую. Обмотка автотрансформатора имеет несколько выводов (как минимум 3), подключаясь к которым, можно получать разные электрические напряжения. Используя это свойство автотрансформатора, и производятся стабилизаторы напряжения. На каждый вывод автотрансформатора подводится силовой коммутационный элемент (см.выше описание), который переключает необходимый вывод (отвод) автотрансформатора на подключенную к стабилизатору напряжения нагрузку.

Преимуществом автотрансформатора является более высокий коэффициент полезного действия, поскольку лишь часть мощности подвергается преобразованию — это особенно существенно, когда входное и выходное напряжения отличаются незначительно.

ПЛАТА УПРАВЛЕНИЯ

Все выпускаемые стабилизаторы напряжения имеют в своем составе плату управления. Основными возлагаемыми на нее задачами являются: контроль и измерение параметров входного сетевого напряжения, управление коммутирующими элементами для переключения между обмотками автотрансформатора, обеспечение пользовательского интерфейса и выполнение основных защит: от перегрузок, перегрева, перенапряжения на входе.

Подводя итог рассмотрения состава и назначения основных элементов электронного стабилизатора напряжения можем разобрать основной принцип его работы. Плата управления производит измерение напряжения поступающего напряжения и в случае обнаружения «ухода» заданного параметра – принимает решение на управление силовым коммутирующим элементом для перехода на необходимый отвод автотрансформатора, который обеспечит выходное напряжение в заданном виде. Приведем пример: если на входе стабилизатора было сетевое напряжение 220В, то автотрансформатор работал с отводом №3 и на этом отводе автотрансформатор выдает 220В +/-погрешность. Теперь рассмотрим ситуацию с понижением входного напряжения до 170В, в этом случае плата управления принимает решение переключиться на отвод автотрансформатора №5, который при входном напряжении в 170В обеспечит выходное напряжение номиналом 220В+/-погрешность. Именно такими переключениями на необходимый отвод автотрансформатора в зависимости от поступающего напряжения на входе и происходит стабилизация. Точность стабилизации (погрешность) имеет прямую зависимость от количества отводов автотрансформатора и силовых коммутирующих элементов – чем их больше, тем точность выходного напряжения выше.

Мы рассмотрели состав и основной принцип обеспечения стабилизации сетевого напряжения. В современных электронных стабилизаторах напряжения применяются достаточно сложные алгоритмы работы, имеется всевозможная масса настроек параметров стабилизации и управления, разнотипные устройства индикации и отображения (ЖК дисплей, светодиоды, дискретные элементы отображения), а в некоторых стабилизаторах есть функция удаленного мониторинга. Во всех хитростях и нюансах большинства стабилизаторов напряжения представленных на рынке Украины профессионально разбираются специалисты компании НТС-ГРУПП, ТМ «Электрокапризам-НЕТ!». Мы всегда открыты и готовы делиться своим богатым опытом в подборе стабилизаторов напряжения под любые задачи.

Автор: Борисов Сергей Петрович, г.Киев, 2018 год. При копировании материала полностью или частично — ссылка на автора и первоисточник обязательна.

Для чего нужен стабилизатор напряжения. Советы специалиста

Количество электрических приборов в домах граждан растет с каждым днем. Если ранее у людей в доме из электрических устройств были холодильник и телевизор, то сегодня можно насчитать десятки разных элементов цифровой и бытовой техники. В результате растет и потребность в электроэнергии. При этом многие люди живут в старых домах, которые были построены 40, а то и 50 лет тому назад. Но для чего нужен стабилизатор напряжения? А все просто. Проводка в этих домах и линии электропередач к ним рассчитаны на небольшое потребление энергии жильцами. А это значит, что перепады напряжения в электросети исключать нельзя. Даже в крупных городах наблюдаются подобные проблемы, а в селах и небольших поселках ситуация ужасающая.

Для чего нужен стабилизатор напряжения?

Бытовая и цифровая техника (в большинстве случаев) не может похвастаться стойкостью к скачкам напряжения в сети. Любое его падение или резкий рост может стать причиной поломок электрических приборов (холодильников, компьютеров, телевизоров). Кстати, именно бытовая техника (не цифровая) страдает от данной проблемы больше всего. В особую группу риска попадают большие нагревательные электроприборы типа бойлеров, которые крайне чувствительны к стабильности напряжения.

Избежать подобных ситуаций можно – использовать специальное устройство, которое всегда сможет выдавать стабильное напряжение в электросеть жилища. Вот для чего нужен стабилизатор напряжения.

Кому не нужен данный прибор?

Далеко не всем людям он нужен, ведь в большинстве городов России напряжение в сети стабильное. Нет смысла покупать этот прибор, если в доме постоянно поддерживается 230 В без каких-либо колебаний в любую сторону. Зачем нужен стабилизатор напряжения в этом случае? Даже если его установить, то его работа в течение 99% времени будет бесполезна. Возможно, когда-нибудь он убережет телевизор, ведь в теории перепады в сети возможны.

Кому нужен обязательно?

Однако по-настоящему эта вещь необходима тем людям, которые страдают от нестабильного электричества в доме. И хотя в теории можно засудить компанию, предоставляющую электроэнергию, и компенсировать ущерб при поломке холодильника или другой техники в доме, сделать это сложно. Как минимум придется фиксировать факт скачка напряжения и доказывать, что холодильник сгорел именно из-за некачественно предоставленной услуги.

Выгода использования стабилизатора

Вы все еще раздумываете о том, для чего нужен стабилизатор напряжения? При его использовании:

Все электроприборы в доме будут питаться от сети, для которой рассчитаны. Следовательно, их срок службы увеличится, а энергопотребление снизится.
Вся техника в доме будет защищена от скачков напряжения, и даже в том случае, если он произойдет, компьютерная и бытовая техника не выйдет из строя.

Отметим, что мощные приборы, которые устанавливаются на входе электропроводки в дом, являются достаточно дорогими. Иногда имеет смысл использовать дешевый и маломощный стабилизатор, который сможет питать лишь один компьютер, например. Такое решение часто применяется в частных домах и даже офисах. Также многие пользователи интересуются, нужен ли стабилизатор напряжения для газового котла. Если напряжение в доме нестабильное, то для котла это устройство необходимо. Автоматика котла работает от сети, и скачок напряжения может вывести ее из строя. Если это произойдет зимой, то обеспечиваемая котлом система отопления дома остановится. Теперь вы знаете, нужен ли стабилизатор напряжения для котла, но какой – это уже актуальный вопрос.

Разновидности стабилизаторов

Стабильность напряжения на выходе достигается разными способами. Есть десятки вариантов схем обеспечения стабильности сети, однако не все являются эффективными. На данный момент в магазинах продаются следующие стабилизаторы:

Ступенчатые устройства, созданные на базе механических или твердотельных реле – в их основе лежит стандартный трансформатор. Работает все просто: на первичную обмотку поступает ток, а со вторичной обмотки снимается выходное напряжение, реле переключает напряжение между ними. Обычно шаг переключения составляет 10-15 В, что позволяет корректировать колебания от 5-7%. Это весьма слабый показатель, но подобная схема является дешевой и распространенной. Большинство стабилизаторов, что есть в продаже на рынке, работают именно по такой схеме.
Электромеханические. Здесь также используется трансформатор, но вместо реле в качестве переключателя витков вторичной обмотки применяется перемещение щетки по обмотке. Данные устройства надежны, однако являются более дорогими. Более того, они имеют серьезный недостаток – медленную скорость реакции. Резкие скачки напряжения в сети банально не будут успевать сглаживаться.
Феррорезонансные – эти приборы являются очень дорогими и большими, поэтому в быту почти не применяются. Это самые надежные и точные агрегаты, и они используются только там, где работает чувствительная и дорогая техника.
Устройства на базе двойного преобразования тока. Как и феррорезонансные, эти стабилизаторы также являются дорогими, но и эффективными. Здесь переменный ток преобразуется в постоянный, после чего постоянный трансформируется обратно в переменный. Это позволяет сгладить самые мелкие колебания, в результате чего на выходе мы получим стабильное напряжение.

Что стоит выбрать?

Говоря о том, какой нужен стабилизатор напряжения для газового котла или других предметов бытовой техники, то можно лишь порекомендовать выбирать электромеханические стабилизаторы. Ступенчатые также подойдут, но они являются эффективными только тогда, когда напряжение лишь слегка нестабильно. Поэтому лучше всего остановиться на более дорогих, но эффективных электромеханических приборах. Что касается феррорезонансных стабилизаторов или устройств с двойным преобразованием тока, то они очень дорогие и часто недоступны.

Заключение

Теперь вы знаете, какой стабилизатор напряжения нужен для холодильника или других предметов бытовой техники. Напоследок уместно предостеречь вас от некачественных китайских стабилизаторов, которые лишь создают видимость работы. Следует понимать, что это устройство должно быть исключительно надежным и качественным, ведь от его работы зависит то, насколько эффективно будет работать дорогая цифровая и бытовая техника в доме, как долго она прослужит. Стабилизатор – это обязательно условие для жилищ, в которых хотя бы раз в месяц наблюдается изменение напряжения в электросети. На это нужно жаловаться и добиваться от компании, предоставляющей электричество, решения вопроса, а в случае порчи техники нужно даже подавать на нее в суд. Но гораздо проще и дешевле купить стабилизатор.

Стабилизаторы напряжения для дома и дачи: как выбрать, какой лучше

В современных частных домовладениях количество электроприборов увеличивается в соответствии с ростом потребностей хозяина. Холодильник, плита и духовой шкаф, телевизор, стиральная машина, пылесос, компьютеры, чайник — это ставшие уже привычными потребители электричества. А еще посудомоечная машина, мультиварка, хлебопечка, кофемашина — список пополняется с каждым днем. Нагрузка на электрические сети растет, особенно за чертой города, в дачных или коттеджных поселках, где перепады напряжения в сети являются обычным явлением. Защитить сложную и дорогую электронику от таких скачков поможет стабилизатор напряжения.

Локальные и общие стабилизаторы

Если напряжение «гуляет» в небольших пределах и большая часть техники работает нормально, а проблемы есть только у какой-то части более чувствительной аппаратуры, имеет смысл поставить локальные стабилизаторы — на конкретные линии или на отдельные устройства.

По количеству фаз

Питание в доме может быть однофазным и трехфазным. С однофазными (на 220 В) все ясно: нужен однофазный стабилизатор. Если в доме/квартире три фазы, есть варианты:

Если есть аппаратура, которая подключается сразу к трем фазам, то стабилизатор напряжения для дома нужен трехфазный.
Схема подключения стабилизатора к однофазной цепи

Если аппаратура подключается только к одной из фаз, нужны однофазные стабилизаторы на каждую из фаз. Причем мощность их не обязательно должны быть одинаковой, так как нагрузка обычно распределена неравномерно.

На трехфазные цепи можно поставить три однофазных

Выбрать стабилизатор напряжения для дома или дачи по этому принципу несложно. Но определиться надо обязательно.

Выбор мощности

Чтобы выбрать стабилизатор напряжения для дома, первым делом надо рассчитать его мощность. Проще всего ее определить по автомату, который стоит на доме или линии. Например, входной автомат стоит на 40 А. Рассчитываем мощность: 40 А * 220 В = 8,8 КВа. Чтобы агрегат не работал на пределе возможностей, берут запас по мощности 20-30%. Для данного случая это будет 10-11 КВа.

Выбор мощности стабилизатора зависит от суммарной мощности сети или подключаемых к нему приборов

Также рассчитывается мощность локального стабилизатора, который ставим на отдельный прибор. Но тут в расчет берем максимальный потребляемый ток (есть в характеристикам). Например, это 2,5 А. Далее считаем по описанному выше алгоритму. Но если в оборудовании есть мотор (холодильник, например), то надо учитывать пусковые токи, которые в разы превышают нормативные. В этом случае рассчитанные параметры умножают на 2 или 3.

При подборе мощности не путайте кВА с кВт. Если коротко, то 10 кВА при наличии на нагрузке емкостей и индуктивностей (то есть для реальных сетей практически всегда) не равны 10 кВт. Цифра реальной нагрузки меньше, а насколько меньше — зависит от коэффициента индуктивности (может также быть в характеристиках). Под конкретный прибор рассчитать все просто — надо умножить на коэффициент, а вот для сети все сложнее. Просто если видите цифру в кВА, берите запас порядка 15-20%. Примерно такова реактивная составляющая в среднем.

Точность стабилизации

Точность стабилизации показывает, насколько «ровным» будет напряжение на выходе. Приемлемым считается +-5%. С таким допуском нормально работает отечественная техника, а вот для импортной надо лучше стабилизированное напряжение. Итак, все стабилизаторы, которые имеют точность меньше +-5% — это замечательно, все что хуже — лучше не покупать.

Точность стабилизации — один из первых параметров, на которые надо обратить внимание.

Диапазон входного напряжения: предельный и рабочий

В характеристиках есть две строчки: предельный диапазон входного напряжения и рабочий. Это две разные характеристики, которые отображают разные параметры устройства. Предельный диапазон — это тот, при котором устройство будет хоть как-то корректировать напряжение. Оно не всегда вытянет его до нормы, но хотя-бы не отключится.

Предельный диапазон указывают не всегда, но есть рабочий

Рабочий диапазон входного напряжения — это, как раз, тот разбег, при котором устройство должно выдавать заявленные параметры (с той самой точностью стабилизации).

Нагрузочная и перегрузочная способность

Очень важная характеристика, на которую надо обязательно обращать внимание. Нагрузочная способность показывает какую нагрузку может «потянуть» стабилизатор напряжения для дома при работе на нижней границе. Есть такие модели, которые выдают заявленную мощность на 220 В. То есть тогда, когда она совсем не нужна. А вот на нижнем пределе в 160 В могут работать только с половинной нагрузкой. Результат — работая при пониженном напряжении он может перегореть. Даже если вы взяли его с запасом мощности.

Нагрузочную и перегрузочную способность надо запрашивать дополнительно.
Обычно в технических характеристиках ее нет

Перегрузочная способность не менее важна. Она показывает, как долго может он работать с превышением нагрузки. Параметр важен даже если оборудование вы брали с хорошим запасом по мощности. По этому параметру можно опосредованно определить качество деталей и качество сборки. Чем выше перегрузочная способность, тем более надежно оборудование.

Виды, плюсы, минусы

Стабилизаторы напряжения есть разных видов, делают их из компонентов разного типа — электромеханических, электронных. Часть из них имеет электро-механическое управление, часть-электронное. Чтобы правильно подобрать оборудование, надо иметь представление о достоинствах и недостатках.

Видов и типов стабилизаторов напряжения для дома много…

Электронные (симисторные)

Собираются на симисторах или термисторах. Имеют несколько ступеней регулировки, которые подключаются/отключаются в зависимости от входного напряжения. Переключение может происходить при помощи электронного ключа (работает бесшумно, но это более дорогие модели) или электронного реле (при срабатывании есть звук).

К плюсам электронных стабилизаторов относят высокую скорость реакции (время включения одной ступени около 20 мсек). Электронные ключи срабатывают очень быстро, подключая нужное количество ступеней коррекции или отключая их. Второй положительный момент — тихая работа. Шуметь тут нечему — работает электроника.

Сравнение основных типов стабилизаторов

Минусы тоже есть. Первый — низкая точность стабилизации. В этой категории вы не найдете моделей, который выдают напряжение с погрешностью менее 2-3%. Это просто невозможно, так как регулировка ступенчатая и погрешность довольно высока. Второй недостаток — высокая цена. Симисторы стоят немало, а их столько, сколько ступеней. То есть, чем больше ступеней и вше точность регулировки, тем дороже будет оборудование.

Электромеханические

Собираются на основе электромагнитной катушки, по которой бегает бегунок. Положение бегунка изменяется при помощи мотора или реле. Плюс электромеханического стабилизатора — невысокая цена и высокая точность стабилизации. Недостаток — низкое быстродействие — параметры меняются медленно. Второй минус — довольно громкая работа.

Аппараты с мотором работают тише, но корректировка происходит медленно. Среднее время реакции — 20 В за 0,5 секунды. При резких скачках аппарат просто не успевает изменять напряжение. Есть у стабилизаторов этого типа еще одна неприятность — перенапряжение. Возникает, в той ситуации, когда ранее упавшее напряжение резко приходит в норму. Стабилизатор не успевает среагировать, в результате на выходе имеем скачок, прием бывает он до 260 В, а это губительно для техники. Для того чтобы избежать подобной ситуации, на выходе ставят защиту по напряжению (автомат по напряжению), который просто отключает питание.

Электро-механические — недорогие, надежные, но с малой скоростью коррекции

Если электромеханический стабилизатор напряжения для дома собран на основе реле, время срабатывания меньше, но при работе они шумят, да и регулировка не плавная а ступенчатая. Это значит, что они имеют более низкую точность стабилизации. Зато нет перенапряжения и нет необходимости думать о дополнительной защите. Чтобы не путаться, эти устройства называют релейные стабилизаторы именно так они описаны в большинстве случаев.

Есть и еще один не самый приятный момент у электромеханических стабилизаторов напряжения для дома или квартиры: они быстрее изнашиваются, требуют регулярной профилактики (раз в пол года).

Феррорезонансные

Это самые громоздкие из стабилизаторов. Имеют малое время отклика, высокую надежность и стойкость к помехам. Коэффициент стабилизации средний (порядка 3-4%), что неплохо.

Ферро-резонансные стабилизаторы напряжения не слишком популярны из-за больших габаритов и массы

Но на выходе напряжение имеет искаженную форму (не синусоида), работа зависит от изменений частоты в сети, отличается большой массой и габаритами. Обычно используется как первая ступень стабилизации, если одним устройством добиться нормального напряжения не получается.

Инверторные

Это один из видов электронных приборов, но его работа и внутреннее устройство очень сильно отличаются от описанных выше, потому эта группа рассматривается отдельно.

В инверторных стабилизаторах напряжения происходит двойное преобразование сначала переменный ток превращается в постоянный, затем обратно в переменный, который подается на корректор коэффициента мощности, где и происходит его стабилизация. В результате на выходе имеем идеальную синусоиду со стабильными параметрами.

Блок-схема инверторного стабилизатора напряжения

Инверторный стабилизатор напряжения для дома это, пожалуй, лучший на сегодня выбор. Вот его плюсы:

Широкий рабочий диапазон стабилизации. Нормальный показатель — от 115-290 В.

Малое время отклика — задержка составляет несколько миллисекунд.

Высокая точность стабилизации: средние показатели в классе 0,5-1%.

На выходе идеальная синусоида, что важно для некоторых видов техники (газовых котлов, например, стиральных машин последнего поколения).

Подавление помех любого характера.

Небольшие размеры и масса.

По цене это не самое дорогое оборудование — стоят они примерно столько же, сколько и релейные и почти в два раза ниже электронных. При этом качество преобразования у инверторных агрегатов намного выше.

Российский производитель ШТИЛЬ выпускает инверторные стабилизаторы напряжения для дома и дачи

Недостаток у этого оборудования один: при работе элементы сильно греются. Для охлаждения в корпус встраиваются вентиляторы, которые издают негромкое жужжание. Если стабилизатор напряжения выбираете для квартиры, ставят его обычно в коридоре, так что шум может быть слышен. В частных домах возможностей по выбору места установки больше, так что вполне реально найти такое, где шум мешать не будет.

Какой стабилизатор лучше

Говорить от том, что какой-то тип стабилизатора лучше, а какой-то хуже не имеет смысла. У каждого есть свои достоинства и недостатки, каждый в какой-то ситуации, под определенные требования — лучший выбор.

Давайте рассмотрим типичные ситуации, с которыми многие сталкиваются:

Скачки по питанию частые, резкие. Напряжение то падает, то становится выше требуемого. Для такой ситуации необходимо высокое быстродействие и отсутствие возможности перенапряжения. Такими свойствами обладают электронные и инверторные стабилизаторы.

Напряжение в сети часто понижается, до нормы практически не дотягивает. Тут важен широкий рабочий диапазон. Из недорогих моделей подходят электромеханические и релейные, из более дорогих все тот же инверторный.

Чтобы проще было выбрать, какой стабилизатор напряжения лучше

Купили новую технику, а она не хочет работать, выдает ошибку по питанию. Лучший вариант тут — инверторный агрегат Он не только напряжение дотянет, но и синусоиду выдаст идеальную, а это для электроники важно.

Ситуаций на самом деле очень много. Но в любом случае подбирать тип стабилизатора напряжения для дома надо исходя их существующей проблемы. Далее уже в выбранной категории выбирать по параметрам.

Выбор производителя и цены

Самое непростое — выбрать производителя. Стазу стоит сказать, что китайские агрегаты лучше не рассматривать. Даже с теми, которые китайские только наполовину (с вынесенным в поднебесную производством и головным офисом в другой стране) надо быть очень аккуратными. Качество не всегда стабильно.

Советы по выбору стабилизатора

Если вам не важна внешняя составляющая, обратите внимание на стабилизаторы российского или белорусского производства. Это Штиль и Лидер. Вполне приличные агрегаты, с не очень хорошим дизайном, но со стабильным качеством.

Если вам нужна идеальная аппаратура, ищите итальянские ORTEA. У них и качество сборки, и внешний вид на высоте. Также неплохие отзывы у РЕСАНТА. Их товар оценивают на 4-4,5 по пятибалльной шкале.

Разброс цен поражает, но типы оборудования тут собраны самые разные — от бюджетных релейных и электромеханических до супер-надежных электронных.

Общие сведения о том, как работает регулятор напряжения

Регулятор напряжения генерирует фиксированное выходное напряжение заданной величины, которое остается постоянным независимо от изменений его входного напряжения или условий нагрузки. Есть два типа регуляторов напряжения: линейные и импульсные.

В линейном регуляторе используется активное (BJT или MOSFET) устройство прохода (последовательное или шунтирующее), управляемое дифференциальным усилителем с высоким коэффициентом усиления. Он сравнивает выходное напряжение с точным эталонным напряжением и регулирует проходное устройство для поддержания постоянного выходного напряжения.

Импульсный стабилизатор преобразует входное постоянное напряжение в коммутируемое напряжение, подаваемое на силовой MOSFET или BJT переключатель. Отфильтрованное выходное напряжение переключателя мощности возвращается в схему, которая управляет временем включения и выключения переключателя питания, так что выходное напряжение остается постоянным независимо от изменений входного напряжения или тока нагрузки.

Каковы некоторые топологии импульсных регуляторов?

Существует три распространенных топологии: понижающая (понижающая), повышающая (повышающая) и понижающая-повышающая (повышающая / понижающая).Другие топологии включают обратноходовые, SEPIC, Cuk, двухтактные, прямые, полномостовые и полумостовые топологии.

Как влияет на конструкцию регулятора частоты коммутации?

Более высокие частоты переключения означают, что в стабилизаторе напряжения можно использовать катушки индуктивности и конденсаторы меньшего размера. Это также означает более высокие коммутационные потери и больший шум в цепи.

Какие потери происходят с импульсным регулятором?

Потери возникают из-за мощности, необходимой для включения и выключения полевого МОП-транзистора, которые связаны с драйвером затвора полевого МОП-транзистора.Кроме того, потери мощности полевого МОП-транзистора возникают из-за того, что переключение из состояния проводимости в состояние непроводимости занимает конечное время. Потери также связаны с энергией, необходимой для заряда и разряда емкости затвора MOSFET между пороговым напряжением и напряжением затвора.

Каковы обычные применения линейных и импульсных регуляторов?

Рассеиваемая мощность линейного регулятора прямо пропорциональна его выходному току для данного входного и выходного напряжения, поэтому типичный КПД может составлять 50% или даже меньше.Используя оптимальные компоненты, импульсный регулятор может достичь КПД в диапазоне 90%. Однако выходной шум линейного регулятора намного ниже, чем импульсный стабилизатор с такими же требованиями к выходному напряжению и току. Обычно импульсный регулятор может управлять более высокими токовыми нагрузками, чем линейный регулятор.

Как импульсный регулятор управляет своим выходом?

Импульсным регуляторам требуется средство для изменения своего выходного напряжения в ответ на изменения входного и выходного напряжения.Один из подходов — использовать ШИМ, который управляет входом в соответствующий выключатель питания, который контролирует время его включения и выключения (рабочий цикл). Во время работы отфильтрованное выходное напряжение регулятора подается обратно на ШИМ-контроллер для управления рабочим циклом. Если отфильтрованный выходной сигнал имеет тенденцию к изменению, обратная связь, подаваемая на ШИМ-контроллер, изменяет рабочий цикл, чтобы поддерживать постоянное выходное напряжение.

Какие проектные характеристики важны для ИС регулятора напряжения?

Среди основных параметров — входное напряжение, выходное напряжение и выходной ток.В зависимости от приложения могут быть важны другие параметры, такие как пульсирующее напряжение на выходе, переходная характеристика нагрузки, выходной шум и КПД. Важными параметрами для линейного регулятора являются падение напряжения, PSRR (коэффициент отклонения источника питания) и выходной шум.

Ссылки

Загрузить средства проектирования управления питанием

Инструмент для проектирования регуляторов напряжения ADIsimPower ™

Что такое регулятор напряжения и как он работает?

Большинству интегрированных ИС требуется постоянное напряжение, с которым они могут работать. Будь то простой логический вентиль или сложный микропроцессор, у них есть собственное рабочее напряжение. Наиболее распространенные рабочие напряжения — 3,3 В, 5 В и 12 В. Хотя у нас есть батареи и адаптеры постоянного тока, которые могут действовать как источник напряжения, в большинстве случаев они не могут быть напрямую подключены к нашей схеме, поскольку напряжение от них не регулируется.

Скажем, например, у нас есть батарея на 9 В, но нам нужно активировать реле 5 В, которое, очевидно, работает на 5 В.Что мы здесь делаем?

Что такое регулятор напряжения и почему мы его используем?

Вспомните школьные годы, нас учили, что на резисторах падает напряжение. Разве не было бы простым решением просто использовать резисторы для падения напряжения в соответствии с законом Ома? Но затем на резисторах падает напряжение в зависимости от протекающего через них тока. В тот момент, когда ваш компонент начинает потреблять меньше тока, напряжение резко возрастает и убивает его.

Вам нужно что-то получше — напряжение не должно зависеть от тока нагрузки, по крайней мере, не сильно.Следующее простейшее решение, которое приходит вам в голову, — это делитель напряжения. Для этого нужны два резистора, но если их можно втиснуть, они также могут работать. Еще одна неприятная проблема — в тот момент, когда ваш компонент начинает потреблять слишком большой ток, выход делителя проседает — верхний резистор не может удовлетворить текущую потребность. Теперь вы действительно начинаете желать, чтобы вы узнали об этом в школе. Вы можете исправить это, уменьшив номиналы резисторов, но это заставит два резистора потреблять слишком большой ток, что, вероятно, разрушит ваш текущий бюджет и станет слишком горячим с непосредственным риском отказа.

Что еще можно было сделать? Усиление! Конечно, вам пришлось потратить на это много часов лекций! Почему бы не добавить транзистор NPN в качестве повторителя напряжения? Делитель напряжения смещения можно подключить к базе, вход шины 12 В к коллектору, а выход к компоненту к эмиттеру, и бинго, вы решили проблему!

Конечно, исправление работает, но оставляет неприятное ощущение — вы использовали три части, и при тестировании обнаруживаете, что сбои в шине питания 12 В идеально воспроизводятся на выходе.Конечно, это усилитель, у него нет интеллекта для автокомпенсации. Вы можете заменить нижний резистор делителя напряжения на стабилитрон, но ток, необходимый для правильного смещения стабилитрона (против таких вещей, как температурные коэффициенты и дрейф), почти равен потреблению вашего компонента, что совершенно бессмысленно.

Нет лучшего способа сделать это? Разве нет волшебного черного ящика, в котором было бы все необходимое для эффективного сброса напряжения? Миллионы EEE по всему миру пережили подобные периоды стресса (включая меня!).Конечно, не все проблемы связаны с падением напряжения, но подобные ситуации обычны в лабораториях EEE повсюду!

Но вам повезло — нужный вам компонент существует. Фактически, это одна из первых коммерческих реализаций технологии IC (не считая операционных усилителей) — скромный стабилизатор напряжения .

Если вы когда-нибудь просмотрите техническое описание регулятора напряжения, вы будете поражены схемой, в которой они были упакованы для снижения напряжения и поддержания его в чистоте — хороший стабильный регулятор напряжения, усилители с обратной связью и компенсацией. — приличный силовой каскад.Конечно, если мы смогли вместить столько технологий в эти наши телефоны, почему бы не сделать регулировку напряжения в красивом корпусе TO-92?

Они становятся лучше с каждым днем - некоторые из них потребляют не больше нескольких наноампер, то есть тысячных миллионных ампер! Более того, другие поставляются с защитой от короткого замыкания и перегрева, что делает их надежными.

Регуляторы напряжения — подробный обзор

Как мы видели в разделе выше, основная задача регулятора напряжения — понижать большее напряжение до меньшего и поддерживать его стабильность, поскольку это регулируемое напряжение используется для питания (чувствительной) электроники.

Регулятор напряжения в основном доукомплектован эмиттерный повторитель, как описано выше, — транзистор, соединенный с ссылкой стабильной, что выкладывает постоянное напряжение, опуская остальное.

Они также имеют встроенный усилитель ошибки, который измеряет выходное напряжение (опять же через делитель), сравнивает его с опорным напряжением, вычисляет разность и соответственно управляет выходным транзистором. Это далеко от делителя напряжения, который точно воспроизводит входной сигнал, хотя и немного меньше.Вы не хотите, чтобы пульсации переменного тока накладывались на вашу шину постоянного напряжения.

Желательно иметь транзистор с высоким коэффициентом усиления, так как управлять силовыми транзисторами очень сложно, с жалким коэффициентом усиления в диапазоне двух цифр. Это было преодолено с помощью транзисторов Дарлингтона, а в последнее время — полевых МОП-транзисторов. Поскольку эти типы требуют меньшего тока для управления, общее потребление тока уменьшается. Это дополняется тем, что опорное напряжение используется внутри и потребляет очень малый ток.

Ток, который регулятор потребляет для управления всей этой внутренней схемой, когда выход не нагружен, называется током покоя. Чем меньше ток покоя, тем лучше.

Эти регуляторы построены с использованием трех транзисторов на силовом выходном каскаде — два из них в конфигурации Дарлингтона, а другой — в качестве устройства ограничения тока. Последовательные переходы CE в сумме дают падение напряжения на регуляторе около 2 В.

Это напряжение известно как напряжение падения, напряжение, ниже которого регулятор перестает регулировать.

Вы можете найти устройства, называемые LDO-стабилизаторами или стабилизаторами с малым падением напряжения с падением напряжения около 0,4 В, поскольку они используют переключатель MOSFET.

Трехконтактный регулятор

Достаточно поговорить, теперь о реальных номерах деталей.

Наиболее распространенной серией регуляторов напряжения является серия 78XX .Две цифры после 78 представляют собой выходное напряжение регулятора, например, 7805 — это регулятор 5 В, а 7812 — регулятор 12 В. Выходные напряжения, доступные с фиксированными регуляторами, охватывают широкий диапазон от 3,3 В до 24 В с хорошими значениями, такими как 5 В, 6 В, 9 В, 15 В и 18 В.

Стабилизаторы этой серии отлично подходят для большинства целей, они могут выдерживать почти 30 В на входе и, в зависимости от корпуса, выходной ток до 1 А. Они исключительно просты в использовании — подключите входной контакт к входному напряжению, а выходной контакт — к устройству, которому требуется более низкое напряжение, и, конечно же, контакт заземления к земле.

Здесь развязывающие конденсаторы необязательны, поскольку усилители обратной связи «подавляют» входные пульсации и шум, следя за тем, чтобы они не передавались на выход. Однако, если ваше устройство потребляет более нескольких десятков миллиампер, рекомендуется не менее 4,7 мкФ на входе и выходе, предпочтительно из керамики.

Интересная вещь, которую делают люди, — на этих регуляторах делают примитивные зарядные устройства для телефонов. Просто подключите батарею 9 В ко входу и соответствующий USB-разъем к выходу, и вуаля, у вас есть аварийное зарядное устройство для телефона.Эта конструкция достаточно прочная, поскольку на микросхеме встроена термозащита.

Хорошая особенность таких регуляторов напряжения заключается в том, что их распиновка практически универсальна, поэтому возможна их замена. В настоящее время большинство «транзисторных» корпусов на печатных платах представляют собой регуляторы напряжения, которые можно использовать для других проектов, поскольку они очень просты в использовании.

Увеличение выходного тока регуляторов напряжения

Одно ограничение, которое быстро преодолевает полезность, — это выходной ток, который сильно ограничен корпусом и способом его установки.

Существуют сильноточные варианты этих регуляторов, но их сложно найти.

Единственные устройства, способные выдавать большие токи, — это импульсные преобразователи постоянного тока в постоянный, но показатели выходного шума ужасны.

Возможно создание собственного сильноточного линейного стабилизатора, но в конечном итоге вы столкнетесь со всеми проблемами, упомянутыми выше.

К счастью, есть способ «захватить» стандартный регулятор с помощью нескольких дополнительных деталей и увеличить выходной ток.

Большинство этих модификаций включают добавление обходного транзистора через регулятор и управление базой с входом, как показано на рисунке ниже.

Регулируемые регуляторы

Три концевых стабилизатора довольно хороши и просты в использовании, но что, если вам нужно нестандартное выходное напряжение, такое как 10,5 В или 13 В?

Конечно, более или менее возможно захватить фиксированные регуляторы, но требуемая схема довольно сложна и превосходит основную цель простоты.

Существует

устройств, которые могут выполнять эту работу за нас, наиболее популярным из которых является LM317.

LM317 похож на любой другой линейный стабилизатор со входом и выходом, но вместо контакта заземления есть контакт, называемый «Adjust». Этот вывод предназначен для получения обратной связи от делителя напряжения на выходе, чтобы на выводе всегда было 1,25 В, изменяя значения сопротивления, мы можем получить разные напряжения. В техническом описании даже сказано: «устраняет запасы множества фиксированных напряжений», но, конечно, это применимо только в том случае, если вы можете позволить себе иметь эти два резистора на борту.

В таких регулируемых регуляторах хорошо то, что при небольшом изменении конфигурации они также могут служить источниками постоянного тока.

Подключив резистор к выходному контакту, а регулировочный штифт к другому концу резистора, как показано на рисунке, регулятор пытается поддерживать постоянное напряжение 1,25 В на выходном резисторе и, следовательно, постоянный ток на выходе. Эта простая схема довольно популярна среди диодных лазеров.

Фиксированные стабилизаторы тоже могут это делать, но напряжения падения неоправданно высоки (фактически, номинальное выходное напряжение). Однако они сработают в крайнем случае, если вы в отчаянии.

Ограничения регулятора напряжения

Самым большим преимуществом линейных регуляторов является их простота; больше нечего сказать.

Однако, как и все хорошие чипы, у них есть свой набор ограничений.

Линейные регуляторы работают как переменный резистор с обратной связью, сбрасывая любое ненужное напряжение.При рисовании того же тока, что и нагрузка. Эта потерянная энергия преобразуется в тепло, что делает эти регуляторы горячими и неэффективными при высоких токах.

Например, регулятор 5 В с входом 12 В, работающий на токе 1 А, имеет потерю мощности (12 В — 5 В) * 1 А, что составляет 7 Вт! Это очень много потраченной энергии, а КПД всего 58%!

Значит, при больших перепадах входного и выходного напряжения или при больших токах регуляторы имеют жалкую энергоэффективность.

Проблема дифференциального напряжения на входе-выходе может быть решена путем последовательного подключения нескольких регуляторов с понижением выходного напряжения (до желаемого значения напряжения), так что напряжение падает ступенчато.Хотя общая рассеиваемая мощность такая же, как при использовании одного регулятора, тепловая нагрузка распределяется по всем устройствам, снижая общую рабочую температуру.

Ограничения по мощности и эффективности можно преодолеть с помощью импульсного источника питания, но выбор зависит от приложения, нет четких правил относительно того, где и какой тип источника питания использовать.

Что такое регулятор напряжения? | EAGLE

Регуляторы

, монтаж:
Регулятор напряжения и как он защищает вашу схему

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

Краткий обзор регуляторов напряжения

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

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

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

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

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

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

Линейные регуляторы напряжения

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

Независимо от того, какая нагрузка находится в вашей цепи, линейный стабилизатор напряжения всегда будет идти в ногу, чтобы обеспечить вам постоянное стабильное выходное напряжение. Например, 3-контактный линейный стабилизатор напряжения, такой как LM7805, обеспечивает стабильный выходной сигнал 5 В на 1 А, если входное напряжение не превышает 36 В.

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

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

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

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

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

Стабилизатор напряжения серии

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

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

Шунтирующий регулятор напряжения

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

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

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

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

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

Импульсные регуляторы напряжения

Импульсные регуляторы

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

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

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

Переключение регуляторов становится немного сложнее. (Источник изображения)

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

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

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

Boosting (Повышающий)

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

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

Bucking (понижающий)

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

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

Повышающий / понижающий (инвертор)

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

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

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

Оставаясь простым — стабилитрон

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

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

Какой регулятор вам нужен?

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

Требует ли ваша конструкция требования к низкому выходному шуму и низким электромагнитным помехам? Если это так, то линейные регуляторы и — это то, что вам нужно.
Требует ли ваша конструкция максимально быстрого реагирования на помехи на входе и выходе? Линейные регуляторы снова выигрывают.
Есть ли у вашего проекта строгие ограничения по стоимости, и вам нужно учитывать каждый доллар? Линейные регуляторы — это экономичный выбор.
Ваша конструкция работает на уровне мощности выше нескольких ватт? В этой ситуации импульсные регуляторы дешевле, поскольку не требуют радиатора.
Требуется ли для вашей конструкции высокий КПД преобразования мощности? Импульсные регуляторы — это лучший выбор, предлагающий КПД 85% + для повышающих и понижающих приложений.
Ваше устройство работает только от источника постоянного тока, и вам нужно увеличить выходное напряжение? Регуляторы переключения справятся с этим.

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

Регуляторы, монтаж вверх

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

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

Основы электроники: регулятор напряжения

Создание регулятора напряжения

Теория предыстории: как работает регулятор напряжения?

Название говорит само за себя: регулятор напряжения. Аккумулятор в вашем автомобиле, который заряжается от генератора, розетка в вашем доме, которая обеспечивает все необходимое вам электричество, сотовый телефон , который вы, вероятно, будете держать под рукой каждую минуту дня, все они требуют определенного напряжения, чтобы функция. Колеблющиеся выходы, выходящие за пределы ± 2 В, могут вызвать неэффективную работу и, возможно, даже повредить ваши зарядные устройства.Существует множество причин, по которым могут возникать колебания напряжения: состояние электросети, включение и выключение других приборов, время суток, факторы окружающей среды и т. Д. Из-за необходимости постоянного постоянного напряжения введите регулятор напряжения.

Регулятор напряжения — это интегральная схема (ИС), которая обеспечивает постоянное фиксированное выходное напряжение независимо от изменения нагрузки или входного напряжения. Он может делать это разными способами в зависимости от топологии схемы внутри, но для того, чтобы сохранить этот проект как базовый, мы в основном сосредоточимся на линейном регуляторе.Линейный регулятор напряжения работает, автоматически регулируя сопротивление через контур обратной связи, учитывая изменения как нагрузки, так и входа, при этом сохраняя постоянное выходное напряжение.

Микросхема стабилизатора напряжения в корпусе ТО-220
С другой стороны, импульсные регуляторы
, такие как понижающий (понижающий), повышающий (повышающий) и понижательно-повышающий (повышающий / понижающий), требуют еще нескольких компонентов, а также повышенной сложности как различные компоненты повлияют на результат. Импульсные регуляторы намного более эффективны с точки зрения преобразования энергии, где эффективность играет большую роль, но линейные регуляторы очень хорошо работают как регуляторы напряжения в низковольтных приложениях.

В зависимости от приложения, регулятору напряжения может также потребоваться больше внимания для улучшения других параметров, таких как пульсирующее напряжение на выходе, переходная характеристика нагрузки, падение напряжения и выходной шум. Такие приложения, как аудиопроекты, более чувствительны к шуму и помехам, поэтому потребуется дополнительная фильтрация, особенно в импульсных регуляторах, где пульсации на выходе могут быть значительными. Большую часть информации, включая схемы, можно найти в техническом описании микросхемы стабилизатора напряжения, с которой вы работаете, в разделе «Примечания по применению».

Рекомендации по применению регулятора 7805T

Afrotechmods также имеет информативное видео о работе с популярным регулятором напряжения LM317T для получения регулируемого выхода.

Проект

Комплект регулятора напряжения макетной платы — отличный набор для пайки для любого новичка. Он выдает чистое 5 В постоянного тока с максимальным выходным током 500 мА. Он способен принимать диапазон входного напряжения от 6 до 18 В постоянного тока и имеет контакты, размер которых идеально подходит для любой стандартной макетной платы с 0.Расстояние 1 дюйм.

В комплект входит:

(1) Печатная плата
(1) Выключатель питания
(1) Разъем питания постоянного тока 2,1 мм
(1) Электролитический конденсатор 10 мкФ
(1) Монолитный конденсатор 0,1 мкФ
(1) Резистор 1 кОм
(1) Красный источник питания светодиодный индикатор
(1) Разъемы контактов
(1) Руководство пользователя

Вам понадобятся:
• Паяльник
• Припой
• Фрезы
• Блок питания от сетевого адаптера 6-18В (Mean Well GS06U-3PIJ)

Комплект стабилизатора напряжения макетной платы Solarbotics 34020

Направление:

1.Резистор и конденсатор 0,1 мкФ:

Снимите ленту и согните выводы резистора, затем вставьте его в положение, обозначенное R1. Припаяйте его с другой стороны и отрежьте лишние выводы. Проделайте то же самое с конденсатором 0,1 мкФ в позиции C2. Неважно, как эти детали установлены — они не поляризованные .

2. Регулятор напряжения и цилиндрический домкрат:

Припаяйте регулятор напряжения в положение V-REG. Убедитесь, что сторона табуляции выровнена с жирной линией на символе — обратное направление не работает! Затем обрежьте лишние провода.Защелкните цилиндрический домкрат в положение B1 и припаяйте его на место.

Шаг 1

Шаг 2

3. Конденсатор 10 мкФ и индикатор питания:

Установите электролитический конденсатор 10 мкФ в положение C1. Позиционирование имеет решающее значение. Убедитесь, что более длинный провод входит в площадку, отмеченную (+). Убедитесь, что он находится в правильном положении, убедившись, что полоса на стороне конденсатора находится ближе всего к этикетке PWR. Сделайте то же самое со светодиодом; более длинный вывод входит в круглую площадку.Вы можете подтвердить, что светодиод находится в правильном положении, заметив небольшую выемку на светодиоде, расположенную на стороне символа светодиода с линией (рядом с квадратной площадкой).

4. Контакты выключателя питания и макетной платы:

Выключатель питания просто устанавливается в положение PWR. С выводами на макетной плате посложнее — они идут снизу, и их сложнее удерживать при пайке. Тщательно припаяйте их как можно ровнее вручную или, если вы уверены, вставьте длинную сторону контактов в макет так, чтобы они совпадали с отверстиями в печатной плате, затем припаяйте их, пока макетная плата удерживает все выровненные.

Шаг 3

Шаг 4

5. Настройка шин питания:

ЭТО ВАЖНО. Если вы забудете это сделать, ваша доска не будет работать! Выберите, с какой стороны макета вы хотите установить плату (в этом примере мы используем левую сторону). Обратите внимание на полярность направляющих макетной платы «+» внизу и «-» вверху. Найдите, какой набор контактных площадок на плате соответствует этому расположению, и нанесите каплю припоя на маленькие полумесяцы.

Если вы планируете переключать полярность питания на направляющих, вы можете установить номер детали SWT7 на контактные площадки между контактными площадками. Не допускайте попадания капель на подушечки в этом случае. Обратите внимание, что это не рекомендуемая модификация.

Подайте питание на плату от любого источника постоянного тока 2,1 мм с номинальным напряжением 6–18 В — не превышайте максимальное значение 35 В постоянного тока! Регулятор мощности нагревается при питании от более 12 В (это нормально). Если вы не хотите использовать его на макетной плате, используйте контактные площадки с маркировкой «+ -» на конце, ближайшем к цилиндрическому разъему, для регулируемой выходной мощности 5 В.

Шаг 5

SWT7 Навесной

Вопросы для обсуждения

1.Какое влияние на выход цепи окажут тепло и шум?
2. Как конденсаторы помогают отфильтровывать помехи?
3. Каковы преимущества и недостатки линейных и импульсных регуляторов?
.