Выбор стабилизатора напряжения 220в для дома: виды, расчет мощности. Стабилизатор напряжения с регулировкой

Стабилизатор напряжения на полевом транзисторе

Простая схема для регулировки и стабилизации напряжения показана на рисунке. Такую схему можно выполнить даже неопытному в электронике любителю. На вход подается 50 вольт, при этом на выходе получается 15,7 В.

Схема стабилизатора.

Главной деталью этого прибора стал полевой транзистор. В его качестве можно применять IRLZ 24 / 32 / 44 и аналогичные ему полупроводники. Чаще всего их изготавливают в корпусе ТО – 220 и D2 Pak. Его стоимость составляет менее одного доллара. Этот мощный полевик имеет 3 вывода. Он имеет внутреннее строение металл–изолятор–полупроводник.

Стабилизатор на микросхеме ТL 431 в корпусе ТО – 92 обеспечивает настраивание величины выходного напряжения. Мощный полевой транзистор мы оставили на охлаждающем радиаторе и проводами припаяли к монтажной плате.

Напряжение на входе для такой схемы 6-50 В. На выходе получаем от 3 до 27 В, с возможностью регулировки переменным сопротивлением на 33 кОм. Ток выхода большой, и составляет величину до 10 А, зависит от радиатора.

Выравнивающие конденсаторы С1, С2 емкостью от 10 до 22 мкФ, С2 – 4,7 мкФ. Без таких деталей схема будет функционировать, однако не с таким качеством, как необходимо. Нельзя забывать про допустимое напряжение электролитических конденсаторов, которые должны быть установлены на выходе и входе. Мы взяли емкости, которые выдерживают 50 В.

Такой стабилизатор способен рассеивать мощность не выше 50 Вт. Полевик необходимо монтировать на радиатор охлаждения. Его площадь целесообразно выполнять не меньше 200 см2. При установке полевика на радиатор нужно промазать место касания термопастой, для лучшего теплоотвода.

Можно применять переменный резистор на 33 кОм типа WH 06-1. Такие резисторы имеют возможность точной настройки сопротивления. Они бывают импортного и отечественного производства.

Для удобства монтажа на плату припаивают 2 колодки, вместо проводов. Так как провода быстро отрываются.

Вид платы дискретных компонентов и переменного сопротивления вида СП 5-2.

Стабильность напряжения в результате получается неплохой, а напряжение выхода колеблется на несколько долей вольта долгое время. Монтажная плата получается компактных размеров и удобна в работе. Дорожки платы окрашены зеленым цапонлаком.

Мощный стабилизатор на полевике

Рассмотрим сборку схемы стабилизатора, предназначенного для блока питания большой мощности. Здесь улучшены свойства прибора с помощью мощного электронного ключа в виде полевого транзистора.

При разработке мощных силовых стабилизаторов любители чаще всего применяют специальные серии микросхем 142, и ей подобные, которые усилены несколькими транзисторами, подключенными по параллельной схеме. Поэтому получается силовой стабилизатор.

Схема такой модели прибора изображена на рисунке. В нем использован мощный полевик IRLR 2905. Он служит для переключения, однако в этой схеме он применен в линейном режиме. Полупроводник имеет незначительное сопротивление и обеспечивает ток до 30 ампер при нагревании до 100 градусов. Он нуждается в напряжении на затворе до 3 вольт. Его мощность достигает 110 ватт.

Полевиком управляет микросхема TL 431. Стабилизатор имеет следующий принцип действия. При подсоединении трансформатора на вторичной обмотке возникает переменное напряжение 13 вольт, которое выпрямляется выпрямительным мостом. На выравнивающем конденсаторе значительной емкости появляется постоянное напряжение 16 вольт.

Это напряжение проходит на сток полевого транзистора и по сопротивлению R1 идет на затвор, при этом открывая транзистор. Часть напряжения на выходе через делитель попадает на микросхему, при этом замыкая цепь ООС. Напряжение прибора повышается до тех пор, пока входное напряжение микросхемы не дойдет границы 2,5 вольт. В это время микросхема открывается, уменьшая напряжение затвора полевика, то есть, немного закрывая его, и прибор работает в режиме стабилизации. Емкость С3 делает быстрее выход стабилизатора на номинальный режим.

Величина напряжения выхода устанавливается 2,5-30 вольт, путем выбора переменным сопротивлением R2, его величина может меняться в больших пределах. Емкости С1, С2, С4 дают возможность стабильному действию стабилизатора.

Для такого прибора наименьшее падение напряжения на транзисторе составляет до 3 вольт, хотя он способен работать при напряжении около нуля. Такой недостаток возникает поступлением напряжения на затвор. При малом падении напряжения полупроводник не будет открываться, так как на затворе должно быть плюсовое напряжение по отношению к истоку.

Для снижения падения напряжения цепь затвора рекомендуется подключать от отдельного выпрямителя на 5 вольт выше, чем напряжение выхода прибора.

Хорошие результаты можно получить при подключении диода VD 2 к мосту выпрямления. При этом напряжение на конденсаторе С5 повысится, так как падение напряжения на VD 2 станет ниже, чем на диодах выпрямителя. Для плавного регулирования напряжения выхода постоянное сопротивление R2 нужно заменить переменным резистором.

Величину выходного напряжения определяют по формуле: U вых = 2,5 (1+R2 / R3). Если применить транзистор IRF 840, то наименьшее значение напряжения управления на затворе станет 5 вольт. Емкости выбирают танталовые малогабаритные, сопротивления – МЛТ, С2, Р1. Выпрямительный диод с небольшим падением напряжения. Свойства трансформатора, моста выпрямления и емкости С1 подбирают по нужному напряжению выхода и тока.

Полевик рассчитан на значительные токи и мощность, для этого необходим хороший теплоотвод. Транзистор служит для монтажа на радиатор путем пайки с промежуточной пластиной из меди. К ней припаивают транзистор с остальными деталями. После монтажа пластину размещают на радиаторе. Для этого пайка не нужна, так как пластина имеет значительную площадь контакта с радиатором.

Если использовать для наружной установки микросхему П_431 С, сопротивления Р1, и чип-конденсаторы, то их располагают на печатной плате из текстолита. Плату паяют к транзистору. Настройка прибора сводится к монтажу нужного значения напряжения. Необходимо проконтролировать прибор и проверить его, имеется ли самовозбуждение на всех режимах.

ostabilizatore.ru

Какие бывают стабилизаторы напряжения

Какой лучше выбрать стабилизатор напряжения?

Рекомендации магазина "Voltstab" на основании 10 летнего опыта продаж различной техники.

У стабилизатора напряжения страна производитель может быть в трех распространенных вариантах - Россия, Европа и Китай.

Как выбрать стабилизатор напряжения по стране производителю?

На рынке силовой техники в России предлагается огромное количество бытовых однофазных и промышленных трехфазных стабилизаторов напряжения Отечественного и Импортного производства.

Среди Отечественных марок существует всего 4 фирмы, которые более 10 лет выпускают настоящие, качественные Российские стабилизаторы напряжения - "Лидер", "Норма М", "Штиль" и "Прогресс" (дочерний проект Лидера). Все остальные появились либо совсем недавно и пока еще находятся в стадии новоделов с историей в 2-3 года (поэтому о качестве особо говорить не приходится), либо это Китайские стабилизаторы, получившие паспортное "гражданство" в России, либо в странах бывшего СНГ, для сокрытия страны производителя Китай, как, например, Ресанта - Китайский бренд, якобы прибалтийского производства. Нет, получив прибалтийские документы, Китайцем он не перестал быть.

Узнать наших Китайских "друзей" совсем не сложно, достаточно заглянуть внутрь и посмотреть на коробки, которые все однотипные и легко узнаваемые, ну и, конечно, очень дешевая, вернее, самая дешевая цена на изделие.

Что касается европейского производства стабилизаторов, то всего одна марка страны изготовителя Италии (Ortea) выпускает стабилизаторы напряжения и поставляет в страны: Россию и СНГ.

Наболевший вопрос: "Какой стабилизатор напряжения для дома лучше выбрать" решается в несколько этапов:

1. Выбрать бытовой стабилизатор напряжения по стране производителю не сложно, конечно, Россия - это наилучший, оптимальный и самый верный вариант, учитывая всевозможные нюансы от цены до срока службы и ремонтопригодности. Ну и главный аспект - надежность и долговечность. Все это прекрасно относится к Российским стабилизаторам и Итальянским. Китайская техника в этом смысле никуда не годится и проигрывает разгромно.

Сравнивая Итальянские и Российские стабилизаторы напряжения по качеству, так оно примерно одинаково, по функционалу тоже одинаковы, а вот цена у Российских стабилизаторов на много вкуснее!

Конечно, самая вкусная цена у Китайских стабилизаторов, но, скупой всегда платит дважды.

Типы стабилизаторов напряжения однофазных и трехфазных

В магазинах можно встретить два самых популярных типа стабилизаторов напряжения, первый, ступенчатого типа, второй, стабилизатор с плавным регулированием напряжения. Однофазные и трехфазные стабилизаторы напряжения выпускаются только этих двух типов и не важно какая схемотехника у прибора, ШИМ или еще какая, сам тип либо плавный, либо ступенчатый.

Ступенчатый стабилизатор напряжения

Если говорить о Российских стабилизаторах, то наиболее часто можно встретить среди качественных моделей именно ступенчатый тип двух видов:

ступенчатый релейный стабилизатор напряжения
ступенчатый электронный стабилизатор напряжения (тиристорный {на симисторах})

В принципе релейная техника тоже относится к электронной, потому как реле тоже электронного типа используются, там нет такого уж сильного механического движения, самое минимальное, просто щелчек миллисекундный.

Это примерно схожие по характеристикам стабилизаторы. У них отличное КПД у обоих, высокая скорость отклика в диапазоне 10-20 м.с. Долговечность качественных релейных и тиристорных стабилизаторов в диапазоне 10-15 лет.

В чем разница?

Обе эти модели (релейные и тиристорные) очень близки и по характеристикам, и по КПД, и по быстродействию. Разве что релейная техника - это классика жанра, уж точно надежная и прямолинейная, а тиристорные стабилизаторы появились относительно недавно. Так что разница по большому счету состоит в том, что тиристоры - это современные модели стабилизаторов, а релейные - это традиционные, классические стабилизаторы, которым не требуется доказывать, что они ЛУЧШИЕ.

Мы же хотим, чтобы к нам возвращалось в ремонт, как можно меньше стабилизаторов, отсюда совет от магазина - ПОКУПАЙТЕ РЕЛЕЙНЫЕ стабилизаторы РОССИЙСКОГО производства и вы не будете разочарованы. Получите и качество, и надежность, и приемлемую цену за киловатт мощности. Те же, кто любит экспериментировать и все новомодное, и самое современное с грифом "Новейшее" покупайте тиристоры - будет все то же самое, что у релейных, только в три раза дороже и чуть менее надежное. Да, еще ремонт ОЧЕНЬ дорогой.

Стабилизатор напряжения релейного типа

Автоматический стабилизатор напряжения релейного типа по надежности опережает как латерные, так и тиристорные стабилизаторы напряжения и вот почему:

Реле практически не греются и их не нужно охлаждать, как в случае с тиристорами, которые разогреваются так, что можно получить ожог, если прикоснуться. А что самое страшное для электроники? Правильно - перегрев и высокое входное напряжение. Тиристоры как электронные компонены боятся перегрева и боятся перегрузок любого типа, как по мощности, так и по напряжению. Реле более лояльно к этому относятся и допускают пусковые токи без вреда.

Поэтому часто, именно релейные стабилизаторы напряжения, допускаю работу без отсечки по нижнему порогу, давая своим пользователям дополнительный диапазон работы, пусть и не такой точный, как в паспорте, но это лучше, нежели стабилизатор будет отрубать всех и все, как только параметры сети выйдут за паспортные характеристики. В этом смысле стабилизаторы напряжения "Норма М" отличный пример релейного агрегата, который имеет паспортное входное напряжение от 165 вольт, но если напряжение просядет, к примеру, до 155 или ниже, то он не будет отключать технику, просто на выходе напряжение просядет на такую же величину. Вы даже не заметите такой просадки, потому что не останетесь без света в доме.

По ремонтопригодности релейная техника тоже вне всяких похвал - все ремонтируется быстро, дешево и сердито. Ремонт релейного стабилизатора вам не влетит в копеечку, как например ремонт тиристорного стабилизатора, стоимость ремонта которого порой переваливает за 60% его общей стоимости.

Стабилизатор напряжения тиристорного типа

(стабилизаторы напряжения симисторного типа)

Что же могут предложить тиристоры? Высокую точность и любой диапазон. Но как вы сами понимаете, все это реализуется в принципиальной схеме тоже с определенными ограничениями и обратной стороной медали. Так например, увеличение точности в конечном итоге замедляет скорость отклика. Огромный диапазон увеличивает и без того гигантские размеры тиристорных стабилизаторов. В сущности особых преимуществ перед релейной техникой у тиристоров нет. Если все же говорить о преимуществе наращивания точности, то это может понадобиться не в бытовых, а в промышленных целях или для профессиональной техники, требующей высокую точность, но тогда он не будет таким быстрым.

Мнение профессионалов таково, что покупка тиристорного стабилизатора оправдана, только для техники требующей высокую точность или для сетей с высокой амплитудной отдачей, где напряжение очень сильно повышается и опускается, поэтому требуется широкодиапазонный стабилизатор.

В иных случаях для обычных бытовых сетей релейный стабилизатор напряжения обычного повышающего типа - оптимальное вложение денег в качество электропитания 98% видов техники.

Стабилизатор напряжения с плавной регулировкой напряжения

Стабилизаторы напряжения с плавной регулировкой напряжения на Российском рынке представлены как Россией, так и Китаем, а так же Италией.

Если вы по какой-то причине хотите купить стабилизатор латерного типа и вам важно качество - берите Итальянский бренд Ortea. Только они могут предложить качественный стабилизатор, сделанный на латере (сервоприводе) электромеханического типа, который будет довольно прилично и долго работать, хотя это не исключает технического обслуживания и обычных болячек сервопривода.

Если говорить про качественные латерные стабилизаторы, то их выпускает, только Итальянская фирма Ortea. Цена на их изделия просто космическая. Целесообразность покупки таких стабилизаторов в бытовом применении сомнительна. В промышленном применении они находят свое место.

1 – Как рассчитать мощность стабилизатора напряжения

Мощность рассчитывается очень просто. Требуется вычислить сумму мощностей всех приборов, которые будут включаться одновременно. Не забудьте учесть пусковые токи устройств. Для этой цели можно воспользоваться калькулятором мощности стабилизатора напряжения.

2 – Рабочий диапазон стабилизатора

Диапазон допустимого входного напряжения рассчитывается из тех значений параметров сети, которые вы намерили вашим мультиметром в розетке вашего дома. Тут все просто, если напряжение в сети пониженное - вы счастливчик, у вас нет опасного повышенного напряжения и вы можете сэкономить купив, обычный, простой повышающий стабилизатор напряжения.

Если в сети в определенные часы долго держится высокое напряжение ( выше 244 вольта ), то сеть у вас - аварийная и надо покупать либо стабилизатор с широким диапазоном, чтобы и понижал тоже, либо писать жалобу в ГОСЭНЕРГОНАДЗОР.

Если напишите жалобу, то после устранения причины высокого напряжения, ваша сеть снова станет неопасной и в ней будет лишь пониженное напряжение, пошли и купили традиционный повышающий стабилизатор. Это на много дешевле, чем широкодиапазонный стабилизатор и на много спокойнее, что сеть перестала быть опасной. Можете спать спокойно.

voltstab.ru

Регулировка стабилизатора напряжения - выбор устройств и их параметров

Величина напряжения в сети является одним из важнейших параметров качества электроэнергии, который позволяет обеспечить надёжную и бесперебойную работу подключаемых потребителей. С использованием централизованных линий электропередач сегодня практически невозможно гарантировать точность соблюдения заявленных 220/380 В (или других уровней). Лучше всего с этой задачей будет справляться стабилизатор напряжения как устройство, которое позволит не допустить аварийных ситуаций

при скачках сетевых параметров в момент коммутации,
аварийных ситуациях в питающей линии,
импульсных процессах.

Сфера использования устройств этого типа не ограничивается бытовыми моделями. В зависимости от особенностей использования и места их установки могут иметь место стационарные или портативные приборы. Для обеспечения достаточно высокой надёжности в работе подобных систем важно соблюдать не только правила выбора, должна быть обеспечена корректная регулировка стабилизатора напряжения.

Основы выбора устройств и их последующей подготовки к работе

В большинстве случаев используются модели стационарной установки, подключаемые непосредственно к проводке на входе, а на выходе – к электроприборам (насосам, холодильным установкам, кондиционерам, котлам отопления). В зависимости от особенностей сети это могут быть одно- или трёхфазные устройства, которые дополнительно классифицируются по своему устройству

на релейные,
симисторные,
феррорезонансные,
электромеханические.

Основные виды устройств стабилизации сетевых параметров

Для каждой из перечисленных модификаций характерны свои особенности.

Релейный аппарат конструктивно состоит из управляемого электроникой силового реле и автотрансформатора. Предусмотрено автоматическое переключение обмоток, а также ступенчатая регулировка стабилизатора напряжения. За счёт этого при использовании данного вида устройств необходимо учитывать, что они не отличаются высокой точностью выходных параметров, поэтому рекомендуются к установке в основном для защиты бытовых приборов небольшой мощности.
Электронные (симисторные) стабилизаторы благодаря отсутствию в составе конструкции механических составляющих выделяются своей бесшумной работой. Но в данном случае регулировка сетевых параметров выполняется по релейному принципу, что не позволяет обеспечить достаточно высокой точности в работе. При этом существенно более высокая стоимость в сравнении с аппаратами других типов стала причиной того, что симисторные стабилизаторы не пользуются широкой популярностью.
Феррорезонансное оборудование работает строго в заданном пользователем диапазоне с потребителями мощностью 100 Вт – 8 кВт. При этом его коэффициент стабилизации может варьироваться в пределах 20-30. Среди преимуществ выделяют способность

к длительной эксплуатации за счёт отсутствия в составе конструкции подвижных элементов,
бесступенчато регулировать напряжение,
быстро стабилизировать заданные параметры,
работать с высокой точностью.

Сервоприводные стабилизаторы отличаются возможностью выполнения плавной регулировки напряжения без искажения её синусоидальной формы, что обеспечивает стабильно корректную работу электроприёмников. Кроме того, они не вырабатывают помехи, обеспечивают высокую точность на выходе при большом рабочем ресурсе. Предлагается широкий модельный ряд по мощности для одно- и трёхфазных сетей в пределах 0,5 ВА÷30 кВА и 1,5 кВА÷2 МВА соответственно.

Установка и регулировка стабилизатора напряжения

Правильный выбор оборудования в данном случае – основа, но в любом случае для его корректной работы потребуется правильное подключение, установка, регулировка. Стоит изначально обратить внимание на то, что к монтажу допускаются только приборы без механических повреждений, выдержанные при нормальной температуре эксплуатации не менее 2 ч в том случае, если транспортировка выполнялась при минусовых температурах. Таким образом удастся избежать появления конденсата внутри стабилизатора.

Сама процедура монтажа выполняется по алгоритму, тонкости которого зависят от особенностей сферы использования. Но в целом местом установки может быть закрытое помещение, в котором аппарат не будет подвергаться воздействию строительной пыли, агрессивных сред, находиться вблизи легковоспламеняющихся материалов. Корпус стабилизатора напряжения должен быть обязательно заземлён, для подключения используются клеммы, которые расположены на задней корпусной панели.

Регулировка стабилизатора заключается в установке заданных выходных параметров по току и напряжению согласно требованиям защищаемого оборудования. После этого в процессе тестового периода возможны ситуации, когда потребуется корректировка работы аппарата. Наиболее частыми проблемой становится самопроизвольное отключение прибора. Причиной такой ситуации в основном становится превышение допустимой для стабилизатора нагрузки.

www.voltmart.ru

Компенсационные стабилизаторы напряжения. | HomeElectronics

Доброго всем времени суток! Сегодняшний мой пост продолжает рассказ о линейных стабилизаторах напряжения. Расскажу вам о компенсационных стабилизаторах напряжения (или сокращённо КСН).

Компенсационный стабилизатор напряжения, по сути, является устройством, в котором автоматически происходит регулирование выходной величины, то есть он поддерживает напряжение на нагрузке в заданных пределах при изменении входного напряжения и выходного тока. По сравнению с параметрическими компенсационные стабилизаторы отличаются большими выходными токами, меньшими выходными сопротивлениями, большими коэффициентами стабилизации.

Компенсационные стабилизаторы бывают двух типов: параллельными и последовательными. Структурные схемы компенсационных стабилизаторов показаны ниже.

Компенсационный стабилизатор напряжения последовательного типа Компенсационный стабилизатор напряжения параллельного типа

Основными элементами всех компенсационных стабилизаторов напряжения являются регулирующий элемент Р; источник опорного (эталонного) напряжения И; элемент сравнения ЭС; усилитель постоянного тока У.

Компенсационный стабилизатор последовательного типа

В стабилизаторах последовательного типа регулирующий элемент включён последовательно с источником входного напряжения U0 и нагрузкой RH. Если по некоторым причинам напряжение на выходе U1 отклонилось от своего номинального значения, то разность опорного и выходного напряжений изменяется. Это напряжение усиливается и воздействует на регулирующий элемент. При этом сопротивление регулирующего элемента автоматически меняется и напряжение U0 распределится между Р и RH таким образом, чтобы компенсировать произошедшие изменения напряжения на нагрузке.

Регулирующий элемент в компенсационных стабилизаторах напряжения выполняется, как правило, на транзисторах. Выбирая которые исходят из значений коэффициента передачи тока h31e, напряжения насыщения между коллектором и эмиттером UКЭнас.

Схемы элементов сравнения и усилители постоянного тока очень часто совмещают и выполняются на обычных усилителях, дифференциальных усилителях или операционных усилителях.

Рассмотрим схему компенсационного стабилизатора напряжения последовательного типа.

Схема простого компенсационного стабилизатора напряжения последовательного типа

В этой схеме транзистор VT1 выполняет функции регулирующего элемента, транзистор VT2 является одновременно сравнивающим и усилительным элементом, а стабилитрон VD1 используется в качестве источника опорного напряжения. Напряжение между базой и эмиттером транзистора VT2 равно разности напряжений UОП и UРЕГ. Если по какой-либо причине напряжение на нагрузке возрастает, то увеличивается напряжение UРЕГ, которое приложено в прямом направлении к эмиттерному переходу транзистора VT2. Вследствие этого возрастут эмиттерный и коллекторный токи данного транзистора. Проходя по сопротивлению R1, коллекторный ток транзистора VT2 создаст на нем падение напряжения, которое по своей полярности является обратным для эмиттерного перехода транзистора VT1. Эмиттерный и коллекторные токи этого транзистора уменьшатся, что приведёт к восстановлению номинального напряжения на нагрузке. Точно так же можно проследить изменения токов при уменьшении напряжения на нагрузке.

Ступенчатую регулировку выходного напряжения можно осуществить, используя опорное напряжение, снимаемое с цепочки последовательно включённых стабилитронов. Плавная регулировка обычно производится с помощью делителя напряжения R3, R4, R5, включённого в выходную цепь стабилизатора.

Если пренебречь падением напряжения на эмиттерном переходе транзистора VT2, то выходное напряжение стабилизатора

где R4’ и R4’’ соответственно верхняя и нижняя по схеме часть резистора R4.

Улучшение параметров стабилизатора

Схему простого компенсационного стабилизатора напряжения можно улучшить, заменив резистор R1, который осуществляет питание транзистора VT2, на схему стабилизатора тока. Такой способ питания позволяет существенно повысить стабильность работы усилителя постоянного тока.

В тех случаях, когда требуется высокая температурная стабильность Компенсационного стабилизатора напряжения и малый временной дрейф (особенно при низких выходных напряжениях), применяют схемы дифференциальных усилителей. Для повышения качества выходного напряжения в усилителях постоянного тока стабилизатора применяются операционные усилители, которые обладают большим коэффициентом усиления и малым температурным уходом. Питание операционного усилителя может осуществляться непосредственно от выходного напряжения стабилизатора.

Схема стабилизатора тока. Подключение выводов: 1 – к коллектору VT1, вывод 2 – к коллектору VT.

Схема дифференциального усилителя. Подключение выводов: 1 – к эмиттеру VT1, 2 – к базе VT1, 3 – к катоду стабилитрона VD1, 4 – к аноду стабилитрона VD1, 5 – к делителю напряжения.

Расчёт последовательного стабилизатора

Пример расчёта простого компенсационного стабилизатора напряжения последовательного типа

Начальные условия: входное напряжение U0 = 24 В, нестабильность входного напряжения ΔU0 = ± 2 В, максимальный ток нагрузки IНmax = 1,5 А, коэффициент стабилизации КСТ ≥ 103. Предусмотреть плавную регулировку выходного напряжения в пределах от UНmin = 12 В до UНmax = 16 В.

1. Определим максимальное напряжение коллектор – эмиттер регулирующего транзистора VT1:

2. Определим максимальную мощность, рассеиваемую на транзисторе VT1:

3. По данным расчёта выбираем транзистор VT1, который удовлетворяет условиям:

Этим условиям удовлетворяет транзистор типа П216В с параметрами: UCEmax = 35 В, IC max = 7,5 А, PC max = 24 Вт, h31e = 30.

4. Для создания опорного напряжения UОП выберем стабилитрон типа Д814А с параметрами UСТ = 8 В, IСТ = 20 мА, rDIF = 6 Ом.

5. Определим максимальное напряжение коллектор – эмиттер усилительного транзистора VT2:

6. Исходя из условия UCE2max < UCE max выбираем в качестве усилительного элемента транзистор типа П416 с h31e = 90 … 250.

7. Полагая, что IK2 ≈ IЕ2 = 10 мА < IC max, найдём сопротивление резистора R2:

8. Учитывая, что IR1 = IC(VT2) + IB(VT1), IB(VT1) = IHmax / (1 + h31e(VT1)) = 1,5/(1 + 30) ≈ 48 mA, определим сопротивление R1:

9. Определим сопротивления резисторов R3, R4, R5. Условимся считать, что если движок потенциометра R4 стоит в крайнем верхнем положении, то выходное напряжение стабилизатора имеет заданное по условию минимальное значение UНmin. В крайнем нижнем положении движка выходное напряжение максимально. Тогда можно записать уравнения

Полагая

получим

Компенсационный стабилизатор параллельного типа

В схеме параллельного стабилизатора при отклонении напряжения на выходе от номинального выделяется сигнал рассогласования, равный разности опорного и выходного напряжений. Далее он усиливается и воздействуя на регулирующий элемент, включённый параллельно нагрузке. Ток регулирующего элемента IP изменяется, на сопротивлении резистора R1 изменяется падение напряжения, а на напряжение на выходе U1 = U0 – IBXR1 = const остаётся стабильным.

Типовая схема компенсационного стабилизатора напряжения параллельного типа приведена ниже. В качестве гасящего устройства в этих стабилизаторах применяются резисторы (R1 на схеме) или при высоких требованиях с стабильности выходного напряжения стабилизатора применяется стабилизатор тока описанный выше, имеющий большое внутреннее сопротивление.

Схема простого компенсационного стабилизатора напряжения параллельного типа

В основном расчёт элементов компенсационного стабилизатора параллельного типа производится аналогично стабилизатору последовательного типа.

Стабилизаторы параллельного типа имеют невысокий КПД и применяются сравнительно редко, в случае стабилизации повышенных напряжений и токов, а также при переменных нагрузках в отличие от стабилизаторов последовательного типа. Их недостатком является то, что при возможном резком увеличении тока нагрузки (например, при коротком замыкании на выходе) к регулирующему элементу будет прикладываться повышенное напряжение, величина которого может превысить допустимое значение. Это обстоятельство необходимо учитывать при эксплуатации стабилизатора.

Теория это хорошо, но теория без практики - это просто сотрясание воздуха. Перейдя по ссылке всё это можно сделать своими руками

Скажи спасибо автору нажми на кнопку социальной сети

www.electronicsblog.ru

ШИМ-стабилизатор с регулировкой напряжения и защитой

Данная схема представляет собой понижающий регулятор с возможностью регулировки и защиты или ограничения тока. Особенностью устройства является применение в силовой части биполярного транзистора со статической индукцией (БСИТ) и микросхемы TL494 с двумя операционными усилителями. ОУ используются в цепи обратной отрицательной связи регулятора, обеспечивая оптимальный режим работы.

Рабочие параметры регулятора:

номинальное питающее напряжение – 40…45В;
диапазон регулируемого напряжения на выходе – 1…30В;
частота ШИМ – регулятора – 40 кГц;
сопротивление выходной цепи регулятора – 0,01Ом;
длительный максимальный ток на выходе – 8А.

Схема стабилизатора представлена на рисунке 1. Сглаживающий фильтр из конденсаторов С16-18, накопительная индуктивность L1, диод – разрядник VD6, ключ VT1 составляют силовую цепь устройства. Построение силовой цепи классическое, отличием являются дополнительные элементы C5, VDD1, R7, VT2, предназначенные для обеспечения безопасной работы силового ключа (VT1).Трансформатор Т2 позволяет снизить скорость возрастания тока при открытии ключа VT1. Накопленная при закрытии ключа энергия уходит на вход схемы через правую часть диодной сборки VD1. Емкость С5 предназначена для снижения скорости нарастания напряжения на ключе. Установка элементов цепи ОБР оптимизирует режим работы ключевого транзистора, снижая тепловые потери и ударные нагрузки. Защиту ключа VT1 от воздействия обратного тока через цепь С5Т2 обеспечивает расположенный слева диод VD1.

Рисунок 1

Управляющий сигнал на затвор ключа поступает через разделительный трансформатор Т1, первичная обмотка которого включена в цепь коллектора транзистора Т2. Элементы R1, VD2, VD3 предназначены для ограничения всплесков обратного напряжения затвора ключа. Эмиттер VT2 через ограничительный резистор R8 подключен к выводам 8 и 10 микросхемы DA1 (коллекторы выходных транзисторов). Ограничительный резистор позволяет подобрать оптимальную величину тока затвора ключа VT1.

Управление работой схемы выполнено на специально предназначенной микросхеме TL494. Принцип подключения классический, выводы 7 и 13 соединены, однотактный режим. Для возможности работать с минимальным напряжением, на выводе 2 задано делителем опорное напряжение примерно 0,9В. Напряжение на 4 ножке определяет максимальную величину скважности вырабатываемых импульсов. Амплитудно — частотная характеристика контура корректируется время задающими цепочками C12R14, C11R13. Частота генерации задается цепочкой C14R21. Отрицательная обратная связь по напряжению устанавливается элементами VD8, R20, R25, R24. Напряжение на выходе стабилизатора устанавливается переменным сопротивлением R24. Контроль по силе тока выполняется по падению напряжения на резисторах R5, R4, установленных параллельно. Сигнал с них поступает на 2-ой операционный усилитель управляющей микросхемы (контакты16,15). Ограничение максимального тока на выходе устройства настраивается сопротивлением R19.

ОУ микросхемы DA2 предназначен для защиты устройства при выходном токе, превышающим максимально допустимый. Входы ОУ DA1 и ОУ DA2 подключены к датчику тока на резисторах R5,R4. При повышении падения напряжения на датчике на выходе компаратора появится высокое напряжение. Через замкнутый контакт SA1 образуется цепочка обратной положительной связи, высокое напряжение будет поддерживать в этом состоянии ОУ DA2 и заблокирует работу DA1 через вход 16.

Переключатель SA1 в разомкнутом состоянии обеспечивает работу устройства с ограничением максимального тока. Светодиод HL1 загорается при отключении нагрузки или при ограничении тока.

Питание управляющей части схемы обеспечивает стабилизирующая цепочка из элементов C6-10, C4,C3, R3,R2, VD5, VD4, VT2.

Устройство собрано на плате из стеклотекстолита с фольгой на одной стороне. Выносные детали:

выключатель SA1;
светодиод HL1;
регулятор напряжения

Все дорожки, предназначенные для силовой части схемы, следует дополнительно усилить медным проводом сечением не менее 1мм2. Детали можно использовать российского производства или их зарубежные аналоги. Площадь теплоотвода для ключевого транзистора и диодной сборки VD1 не менее 370 см2, для VD6 – не менее130см2.

Печатная плата имульсного стабилизатора напряжения

На этом все, если будут замечания и предложения пишите мне. Успехов!

Facebook

Twitter

Мой мир

Вконтакте

Одноклассники

Google+

Стабилизаторы напряжения 220в для дома: как выбрать, виды подключения

Что-такое скачки напряжения в электрической сети известно всем, а вот как с этим явлением цивилизованно бороться знают немногие.

В лучшем случае приобретают стабилизатор или ИБП для компьютерной техники, холодильника и т.д., но о том, что можно обеспечить нормальное и безопасное электропотребление для всего дома и не задумываются. Хотя проблема имеет довольно простое решение – требуется лишь правильно подобрать, в соответствии с нормами потребления, стабилизатор для регулировки напряжения в электросети.

Фазы

Прежде всего, следует решить вопрос о том, какой тип стабилизатора – однофазный или трехфазный, потребуется. А так как в большинстве домов однофазная подача электроэнергии, то вопрос решается сам собой, но если для электроснабжения подведена трехфазная линия, то могут быть варианты.

Однофазные

Главная цель их использования – защита электрооборудования от возможных скачков напряжения, из-за которых приборы могут выйти из строя или даже сгореть. Обеспечивают постоянную регулировку и, соответственно, контроль выходного напряжения, подаваемого на электроприборы.

Результат – электроника работает без перебоев, реже выходит из строя, кроме того, за счет стабильности сети удается даже несколько снизить электропотребление дома. Среди характерных неудобств является их «шумность», а у некоторых моделей время срабатывания на входящее напряжение может быть немного замедленным.

Трехфазные

Предназначены для электрических сетей в 380 В и рассчитаны на большие нагрузки. Используются на промышленных объектах, а также в коттеджах, в которых существуют автономные системы отопления, различного оборудования компрессорного типа.

Одной из главных проблем использования трехфазных стабилизаторов является невозможность их эксплуатации в случае выхода одной фазы и строя.

Расчет мощности стабилизатора напряжения

Выбор по суммарной мощности приборов

Мощность должна соответствовать максимально сумме мощностей, эксплуатируемого в доме электрооборудования. Для этого простым сложением определяется мощность всех приборов, а для резерва – прибавляется 15-20 % мощности стабилизатору.Можно расчет выполнить и по формуле, которая позволяет более точно определить мощность стабилизатора. Сначала также суммируются все показатели используемых приборов, а полученный результат делится на коэффициент 0,7. В результате получается число, обозначающее параметр вольт-ампер (ВА), в котором и измеряется мощность стабилизатора.

Полученное значение округляется обязательно в большую сторону и полученное число будет обозначать мощность аппарата, который следует приобрести для обеспечения нормальной работы электросети в доме.

Важно учитывать, что номинальная мощность прибора не всегда является фактической, в некоторых случаях некоторые стабилизаторы, во время преобразования, теряют до 50% мощности. поэтому в этих случаях потребуется прибор с номинальной мощностью в два раза превышающей требуемый показатель.

Выбор по рабочему диапазону электросетей

Но кроме мощности прибора следует обращать внимание и на его рабочий диапазон. Для электросетей с относительно стабильным напряжением более предпочтительным будет стабилизатор с узким диапазоном рабочих параметров, их условное обозначение буква «У», а аппараты с широким диапазоном, используются для сетей с большими колебаниями напряжений, например, от 160 В, а иногда и ниже, до 230 В, максимально 260-270 В, и обозначают буквой «Ш». Маркировка «Пт» говорит о повышенной точности работы прибора.

Следует учитывать и скорость срабатывания прибора, что является одним из важных параметров, для эксплуатации некоторых видов электрооборудования. Этот параметр показывает быстродействие стабилизатора, его реакцию на резкий скачок в сети и скорость с которой он способен нормализовать подачу нормального напряжения на электроприбор.

Основные виды

Хоть все стабилизаторы используются с одинаковой целью – для нормализации подаваемого напряжения сети на электроприборы, принцип их работы может быть разным. Вид стабилизатора также прямым образом влияет и на его цену, но выбирать аппарат, руководствуясь по этому параметру – неправильно, так как для конкретных условий могут быть ограничения по использованию определенного вида или его работа окажется малоэффективной.Для стабилизации напряжения в доме можно использовать:

Релейные

их можно считать одними из самых надежных, а цена их при этом является вполне доступной и оправданной;
принцип работы сводится к коммутации выводов электронными коммутаторами, что позволяет выполнить ступенчатую регулировку выходного напряжения;
скорость срабатывания высокая и составляет от 2 до 12 мсек – для прибора и 2-7 мсек – для самого реле;
точность аппарата определяется ступенчатостью его работы, чем их больше – тем выше точность и скорость срабатывания;
способны работать в условиях большого разбега входного напряжения сети, от 100-120В до 270-290 В, со стабильной выдачей и поддержания на выходе требуемого напряжения;
не оказывают негативного влияния на работу других электроприборов, не создают помех в сети, способны выдерживать кратковременные, но резкие подъемы напряжения в сети;
надежны и эффективны в плане профилактики и особенно защиты электроприборов в доме от короткого замыкания, помех в работе, особенно импульсной природы, перегрузок;
могут применяться как в системе комплексной защиты электросетей дома, так и локально, для отдельный приборов или их группы;
отличаются компактными размерами;
срок службы составляет около 8-15 лет и зависит, в первую очередь, не от самого прибора, а от состояния электросетей, в результате постоянных скачков напряжения перегрузок и других негативных факторов происходит механический износ реле и/или обгорание его контактной группы;
процент погрешности выдаваемой мощности в основном низкий, лишь некоторые аппараты имеют высокие показатели погрешности, равные 15%.

Стабилизаторы напряжения — обеспечивают постоянную регулировку и, соответственно, контроль выходного напряжения, подаваемого на электроприборы.Результат – электроника работает без перебоев, реже выходит из строя, кроме того, за счет стабильности сети удается даже несколько снизить электропотребление дома.

Тиристорные

Так же такие стабилизаторы называют — симисторные

самые долговечные аппараты, но и цена у них значительно выше, хотя это вполне оправдано, чем у других видов;
принцип работы сводится к коммутации, при помощи полупроводников-тиристоров (или симисторов) между обмотками;
скорость срабатывания является самой быстрой и составляет всего 20 м\сек;
постоянные или периодические скачки входного напряжения не имеют прямого влияния на их ресурс и, соответственно, не влияют на их срок службы;
КПД высокий и приближается к 98%;
незаменимы в тех случаях, когда важно исключить любые перегрузки в сети во время старта (запуска) электроприборов или оборудования;
приборы этого вида могут иметь разный класс точности, который также сказывается на цене;
когда необходимо обеспечить узкий диапазон выходного напряжения, следует приобретать модели с встроенной системой для его корректировки;
компактны;
любые шумы от из работы исключены;
слабой стороной можно считать недостаточный теплообмен прибора и этот фактор особо следует учитывать при выборе места для их установки.

Электромеханические

Так же известны как сервомоторные

имеют автоматическую регулировку напряжения, обеспечиваемую редуктором и электродвигателем;
принцип их работы сводится к перемещению угольной щетки по трансформаторным обмоткам;
снабжены плавной регулировкой напряжения;
выходное напряжение, указанное в паспорте, почти всегда совпадает с реальным;
являются одним из самых доступных видов стабилизаторов по цене изделия;
скорость срабатывания невысокая и определяется конструктивными особенностями аппарата, так как этот процесс обеспечивается электродвигателем, который перемещается вдоль обмотки трансформатора;
полностью несовместимы с некоторыми электроприборами или оборудованием, например, электросваркой – в лучше случае, это скажется на их сроке службы, а в худшем – просто выведет из строя;
требуют регулярного обслуживания, а именно – чистки обмотки трансформатора и замены угольных щеток;
хорошо справляются с защитной функцией при их эксплуатации с большинством домашних электроприборов и компьютерной техникой;
при правильной эксплуатации – эти приборы долговечны;
имеют компактные размеры;
резкие скачки напряжения в сети приводят к его автоматическому отключению, последующее включение производится в ручном режиме;
отличаются шумностью, иногда даже повышенной, но если их эксплуатация будет происходит в изолированном помещении – это не является основной проблемой.

Специальные виды стабилизаторов

Такие приборы предназначены для сверхчувствительного оборудования и работы в особых условиях.

Приборы с двойным преобразованием напряжения

обладают высокой точностью, погрешность выходного напряжения не превышает 1%;
предназначены для обеспечения нормальной работы сверхточного или чувствительного оборудования, аналогичных приборов, мощность которых находится в диапазоне от 1 до 30 кВт;
обеспечивают широкий выходной диапазон напряжений – от 120 до 300В, при этом мощность прямо пропорциональна нагрузкам;
абсолютно бесшумны в работе, не создают помех в сети, а имеющиеся – подавляют;
имеют высокую скорость срабатывания;
цена их является высокой, но их использования для обслуживания определенных приборов является незаменимым;
отличаются малыми компактными размерами.

ШИМ (широтно-импульсной модуляции)

имеют принцип работы основанный на регулировании широтно-импульсной модуляцией выходного напряжения;
этот эффект достигается применением на входе и выходе стабилизатора аналоговых фильтров, отвечающих за сглаживание и/или нивелирование помех импульсной природы в электросети;
конструктивно, стабилизаторы данного вида отличаются миниатюрными или небольшими размерами и небольшим весом;
имеют высокую скорость срабатывания;
точность корректировки выходного напряжения составляет не более 1%;
отличаются надежностью, особенно в ситуациях перманентных скачков напряжения, в том числе и с высокой амплитудой;
можно использовать даже в тандеме со сварочным аппаратом;
недостатком можно считать –ограничение по верхней границе входного напряжения – не выше 245 В;
высокая цена – еще один фактор, который, относительно, можно считать недостатком;
обеспечивают полностью бесшумную работу;
компактны.

Особенности и правила использования

Перед тем как сделать окончательный выбор и остановиться на конкретном виде и модели прибора следует знать некоторые особенности эксплуатации стабилизаторов напряжения. Придется учитывать следующие моменты и факторы:

принцип работы некоторых электроприборов, например, холодильника или насоса, отличающихся наличием асинхронных двигателей и высоким пусковым током, значительно превышающем номинальный. Для таких приборов стабилизатор должен подбираться с учетом этого фактора и, как правило, его мощность должна быть в два раза выше, чтобы обеспечивать нормальный запуск приборов;
при дилемме: один или несколько стабилизаторов, следует исходить и того, что при одинаковой мощности, суммарно, несколько приборов обеспечат более высокую надежность работы;
для трехфазной сети допускается использование однофазного стабилизатора, но только при условии, что все приборы однофазные, но при наличии хотя бы одного трехфазного – следует приобретать аналогичный;
в тех случаях, когда все приборы в трехфазной сети однофазные, то эффективность работы трех однофазных стабилизаторов будет выше, чем одного трехфазного;
при монтаже или установке в доме обязательно надо учитывать направление разводки питающего напряжения.

Виды установки и крепления

Все стабилизаторы для дома можно отнести или к напольному типу или настенному, существуют и универсальные по способу монтажа приборы, которые, в зависимости от особенностей помещения, в котором они планируются к размещению, могут или навешиваться на стену или монтироваться на полу.

Наиболее рациональным местом расположения можно считать настенное, так как, кроме очевидно более компактного способа его установки, этот вариант практически исключает возможности для его механического повреждения. Сам процесс установки на стену не представляет никакой сложности – для этого следует вкрутить два дюбеля, а на них и закрепить прибор.

Напольное размещение более характерно для трехфазных моделей, отличающихся массивностью и большим весом. Напольные стабилизаторы, как однофазные, так и трехфазные широко используются для регулировки напряжения во всей сети дома, а настенные могут как служить для этой цели, так и предназначаться для обслуживания конкретных электроприборов или их группы.

Среди наиболее популярных моделей следует отметить такие торговые марки как ЗОРД, ШТИЛЬ, ЭНЕРГИЯ, РУСЕЛФ. На рынке широко представлены модели отечественного производства, стран СНГ, много моделей китайского производства, а также европейской сборки. Часто, цена аналогичных моделей разных производителей может сильно колебаться, но главным определяющим фактором должна служить надежность аппарата, для определения которой репутация производителя играет немалую роль.

Также для домашнего использования популярны портативные, компактные приборы, которые предназначены для подключения единичных, самых уязвимых, приборов. На рынке их ассортимент также очень велик и подобрать модель, отвечающую предъявляемым требованиям и по доступной цене не является проблемой.

Подключение

Если речь идет о портативном приборе, то достаточно, придерживаясь инструкции, выполнить его установку возле того электроприбора, для которого он предназначен, включить его в сеть, а к нему подключить оборудование. Но если планируется устройство защиты для всей сети дома, то без квалифицированного электрика, с соответствующими допусками на проведение соответствующих видов работ, не обойтись. Он, в соответствии с особенностями сети должен составить оптимальную схему подключения.

Также может дать профессиональную консультацию о том, какие приборы лучше включить в общую домовую сеть, а какие следует обезопасить отдельными стабилизаторами. Иногда может оказаться, что экономичнее приобрести несколько стабилизаторов, чем устанавливать один.

Общий стабилизатор напряжения для всего дома устанавливается сразу после счетчика. Но в этом месте должна обеспечиваться естественная вентиляция, не должно быть рядом никаких легковоспламеняющихся материалов, горючих или химических веществ. Также следует избегания сырости и попадания прямых солнечных лучей. Непосредственно подключение прибора производится по схеме, указанной в инструкции.

И хотя монтаж от разных производителей может иметь определенные различия, общим является следующее правило: контакты с двух сторон прибора (вход и выход) должны быть правильно соединены с проводкой. Для соединения с проводами, идущими от счетчика подсоединяется вход, а для распределения по сети дома, соответственно – выход. Для того, чтобы избежать ошибки, контакты «земля» и «фаза» отличаются друг от друга.

Наша статья расскажет о стабилизаторах напряжения для газовых котлов: критерии выбора.

Как сделать электрический теплый пол своими руками написано в данной статье.

А здесь Вы можете узнать, отзывы, плюсы и минусы о инфракрасный полах.

Видео

Это видео поможет вам определиться с выбор прибора для вашего дома

Отзывы

Всех нас интересуют отзывы какие стабилизаторы напряжения для дома лучше. Здесь мы собрали некоторые высказывания владельцев, приборов разных производителей. Если у вас есть любой опыт положительный или отрицательный — оставьте свой отзыв, это поможет другим не совершить ошибки и принять правильное решение!

«Для некоторых приборов в доме у меня уже были стабилизаторы напряжения: я защитил газовую колонку и компьютер, в холодильнике, как сказана в инструкции к нему, он встроенный. Но в последнее время скачки напряжения, особенно в сторону понижения стали регулярными, рядом с нами стройка, а подключились они к действующей линии. Поэтому я решил поставить защиту для всего дома и выбрал модель белорусского производства ЗОРД, как оказалась прибор надежный, нареканий нет никаких, и, главное, я спокоен.»Игорь, г. Сызрань

«В нашем районе города в последние годы постоянно перебои с электричеством, а кроме того, напряжение постоянно выдает скачки. Стало как-то жалко рисковать техникой, а в доме до этого был лишь портативный ИБП для компьютера, обратился к знакомому электрику, и он предложил решить эту проблему – поставить стабилизатор на электросеть дома. Свой выбор остановил на аппарате ШТИЛЬ. Работает уже полтора года, нареканий не было.»Михаил, г. Брянск

«Переселились жить в свой загородный дом и все бы было замечательно, но качество местных энергосетей – это настоящий ужас. Вечером лампочка еле светится, в доме тускло, но когда, подключенный через ИБП компьютер отказался включаться, я решил, что хватить мучатся и испытывать судьбу и решил купить стабилизатор напряжения для домовой электросети. Купил итальянца ORTEA, прибор замечательный, но дорогой. А мой знакомый приобрел нашу отечественную марку (не запомнил ее названия) с теми же параметрами, что и мой аппарат, а по цене в три раза дешевле. Но работает ничуть не хуже. Я даже завидую ему, мог бы купить (за разницу) новый регистратор для авто.»Юрий, г. Тверь

«Когда я собрался покупать стабилизатор для дома, меня все отговаривали не брать «китайца», но я решил немного сэкономить и приобрел РЕСАНТУ, которая, как оказалась вполне справляется со своими функциями. Покупал настенный вариант, пригласил электрика – он мне подсоединил и уже пару лет живу и о скачках напряжения я просто забыл.»Алексей, г. Пермь

«У меня кредо – на безопасности не экономить и, кроме того, очень не люблю делать работу дважды, а особенно все потом переделывать. Поэтому, когда встал вопрос о необходимости приобретения стабилизатора напряжения – решил не экономить и остановился на тиристорном их виде, хоть они по цене немного кусаются. По марке долго сомневался, но все-таки приобрел отечественный ЛИДЕР. Ничего, пашет уже два года, вроде все нормально.»Андрей, г. Курск

chastnydom.com

Импульсный стабилизатор напряжения - принцип действия

Линейные стабилизаторы имеют общий недостаток – это малый КПД и высокое выделение тепла. Мощные приборы, создающие нагрузочный ток в широких пределах имеют значительные габариты и вес. Чтобы компенсировать эти недостатки, разработаны и используются импульсные стабилизаторы.

Устройство, поддерживающее в постоянном виде напряжение на потребителе тока с помощью регулировки электронным элементом, действующим в режиме ключа. Импульсный стабилизатор напряжения, так же как и линейный существует последовательного и параллельного вида. Роль ключа в таких моделях исполняют транзисторы.

Так как действующая точка стабилизирующего устройства практически постоянно расположена в области отсечки или насыщения, проходя активную область, то в транзисторе выделяется немного тепла, следовательно, импульсный стабилизатор имеет высокий КПД.

Стабилизация осуществляется с помощью изменения продолжительности импульсов, а также управления их частотой. Вследствие этого различают частотно-импульсное, а другими словами широтное регулирование. Импульсные стабилизаторы функционируют в комбинированном импульсном режиме.

В устройствах стабилизации с регулированием широтно-импульсным частота импульсов имеет постоянную величину, а продолжительность действия импульсов является непостоянным значением. В приборах с регулированием частотно-импульсным продолжительность импульсов не изменяется, меняют только частоту.

На выходе устройства напряжение представлено в виде пульсаций, соответственно оно не годится для питания потребителя. Перед подачей питания на нагрузку потребителя, его нужно выровнять. Для этого на выходе импульсных стабилизаторов монтируют выравнивающие емкостные фильтры. Они бывают многозвенчатыми, Г-образными и другими.

Средняя величина напряжения, поданная на нагрузку, вычисляется по формуле:

Ти – продолжительность периода.
tи – продолжительность импульса.
Rн – значение сопротивления потребителя, Ом.
I(t) – значение тока, проходящего по нагрузке, ампер.

Ток может перестать протекать по фильтру к началу следующего импульса, в зависимости от индуктивности. В этом случае идет речь о режиме действия с переменным током. Ток также может дальше протекать, тогда имеют ввиду функционирование с постоянным током.

При повышенной чувствительности нагрузки к импульсам питания, выполняют режим постоянного тока, не смотря со значительными потерями в обмотке дросселя и проводах. Если размер импульсов на выходе прибора незначителен, то рекомендуется функционирование при переменном токе.

Принцип работы

В общем виде импульсный стабилизатор включает в себя импульсный преобразователь с устройством регулировки, генератор, выравнивающий фильтр, снижающий импульсы напряжения на выходе, сравнивающее устройство, подающее сигнал разности входного и выходного напряжения.

Схема основных частей стабилизатора напряжения показана на рисунке.

Напряжение на выходе прибора поступает на сравнивающее устройство с базовым напряжением. В результате получают пропорциональный сигнал. Его подают на генератор, предварительно усилив его.

При регулировании в генераторе разностный аналоговый сигнал модифицируют в пульсации с постоянной частотой и переменной продолжительностью. При регулировании частотно-импульсном продолжительность импульсов имеет постоянное значение. Она меняет частоту импульсов генератора в зависимости от свойств сигнала.

Образованные генератором управляющие импульсы проходят на элементы преобразователя. Транзистор регулировки действует в режиме ключа. Изменяя частоту или интервал импульсов генератора, есть возможность менять нагрузочное напряжение. Преобразователь модифицирует значение напряжения на выходе в зависимости от свойств управляющих импульсов. По теории в приборах с частотной и широтной регулировкой импульсы напряжения на потребителе могут отсутствовать.

При релейном принципе действия сигнал, который управляется стабилизатором, образуется с помощью триггера. При поступлении постоянного напряжения в прибор транзистор, работающий в качестве ключа, открыт, и повышает напряжение на выходе. сравнивающее устройство определяет сигнал разности, который достигнув некоторого верхнего предела, поменяет состояние триггера, и произойдет коммутация регулирующего транзистора на отсечку.

Напряжение на выходе станет уменьшаться. При падении напряжения до нижнего предела сравнивающее устройство определяет сигнал разности, переключающий снова триггер, и транзистор опять войдет в насыщение. Разность потенциалов на нагрузке прибора станет повышаться. Следовательно, при релейном виде стабилизации напряжение на выходе повышается, тем самым выравнивается. Предел срабатывания триггера настраивают с помощью корректировки амплитуды значения напряжения на сравнивающем устройстве.

Стабилизаторы релейного типа имеют повышенную скорость реакции, в отличие от приборов с частотным и широтным регулированием. Это является их преимуществом. В теории при релейном виде стабилизации на выходе прибора всегда будут импульсы. Это является их недостатком.

Повышающий стабилизатор

Импульсные повышающие стабилизаторы применяют вместе с нагрузками, разность потенциалов которых выше, чем напряжение на входе приборов. В стабилизаторе нет гальванической изоляции сети питания и нагрузки. Импортные повышающие стабилизаторы называются boost converter. Основные части такого прибора:

Транзистор вступает в насыщение, и ток проходит по цепи от положительного полюса по накопительному дросселю, транзистору. При этом накапливается энергия в магнитном поле дросселя. Нагрузочный ток может создать только разряд емкости С1.

Отключим выключающее напряжение с транзистора. При этом он вступит в положение отсечки, а следовательно на дросселе появится ЭДС самоиндукции. Оно будет коммутировано последовательно с напряжением входа, и подключено по диоду к потребителю. Ток пойдет по цепи от положительного полюса к дросселю, по диоду и нагрузке.

В этот момент магнитное поле индуктивного дросселя выдает энергию, а емкость С1 резервирует энергию для поддержки напряжения на потребителе после вхождения транзистора в режим насыщения. Дроссель является для резерва энергии и не работает в фильтре питания. При повторной подаче напряжения на транзистор, он откроется, и весь процесс пойдет заново.

Стабилизаторы с триггером Шмитта

Такой вид импульсного устройства имеет свои особенности наименьшим набором компонентов. Основную роль в конструкции играет триггер. В его состав входит компаратор. Основной задачей компаратора является сравнивание величины выходной разности потенциалов с наибольшим допустимым.

Принцип действия аппарата с триггером Шмитта состоит в том, что при увеличении наибольшего напряжения осуществляется коммутация триггера в позицию ноля с размыканием электронного ключа. В одно время разряжается дроссель. Когда напряжение доходит до наименьшего значения, то выполняется коммутация на единицу. Это обеспечивает замыкание ключа и прохождение тока на интергратор.

Такие приборы имеют отличия своей упрощенной схемой, но использовать их можно в особых случаях, так как импульсные стабилизаторы бывают только повышающими и понижающими.

Понижающий стабилизатор

Стабилизаторы импульсного типа, функционирующие с понижением напряжения, являются компактными и мощными приборами питания электрическим током. При этом они имеют низкую чувствительность к наводкам потребителя постоянным напряжением одного значения. Гальваническая изоляция выхода и входа в понижающих устройствах отсутствует. Импортные приборы получили название chopper. Выходное питание в таких устройствах постоянно находится меньше входного напряжения. Схема импульсного стабилизатора понижающего типа изображена на рисунке.

Подключим напряжение для управления истоком и затвором транзистора, который войдет в положение насыщения. По нему будет проходить ток по цепи от положительного полюса по выравнивающему дросселю и нагрузке. В прямом направлении ток по диоду не протекает.

Отключим управляющее напряжение, которое выключает ключевой транзистор. После этого он будет находиться в положении отсечки. ЭДС индукции выравнивающего дросселя будет преграждать путь для изменения тока, который пойдет по цепи через нагрузку от дросселя, по общему проводнику, диод, и опять придет на дроссель. Емкость С1 будет разряжаться и будет удерживать напряжение на выходе.

При подаче отпирающей разницы потенциалов между истоком и затвором транзистора, он перейдет в режим насыщения и вся цепочка вновь повторится.

Инвертирующий стабилизатор

Импульсные стабилизаторы инвертирующего типа используют для подключения потребителей с постоянным напряжением, полюсность которого имеет противоположное направление полюсности разности потенциалов на выходе устройства. Его значение может быть выше сети питания, и ниже сети, в зависимости от настройки стабилизатора. Гальваническая изоляция сети питания и нагрузки отсутствует. Импортные приборы инвертирующего типа называются buck-boost converter. На выходе таких приборов напряжение всегда ниже.

Подключим управляющую разность потенциалов, которое откроет транзистор между истоком и затвором. Он откроется, и ток пойдет по цепи от плюса по транзистору, дросселю к минусу. При таком процессе дроссель резервирует энергию с помощью своего магнитного поля. Отключим разность потенциалов управления от ключа на транзисторе, он закроется. Ток пойдет от дросселя по нагрузке, диоду, и возвратится в первоначальное положение. Резервная энергия на конденсаторе и магнитном поле будет расходоваться для нагрузки. Снова подадим питание на транзистор к истоку и затвору. Транзистор опять станет насыщаться и процесс повторится.

Преимущества и недостатки

Как и все приборы, модульный импульсный стабилизатор не идеален. Поэтому ему присущи минусы и плюсы. Разберем основные из преимуществ:

Простое достижение выравнивания.
Плавное подключение.
Компактные размеры.
Устойчивость выходного напряжения.
Широкий интервал стабилизации.
Повышенный КПД.

Недостатки прибора:

Сложная конструкция.
Много специфических компонентов, снижающих надежность устройства.
Необходимость в использовании компенсирующих устройств мощности.
Сложность работ по ремонту.
Образование большого количества помех частоты.

Допустимая частота

Функционирование импульсного стабилизатора возможно при значительной частоте преобразования. Это является основной отличительной чертой от устройств, имеющих трансформатор сети. Увеличение этого параметра дает возможность получить наименьшие габариты.

Для большинства приборов интервал частот будет равен 20-80 килогерц. Но при выборе ШИМ и ключевых приборов необходимо учесть высокие гармоники токов. Верхняя граница параметра ограничена определенными требованиями, которые предъявляются к радиочастотным приборам.