payaem.ru. Стабилизатор переменного тока схема

Регулируемый стабилизатор переменного напряжения

Здравствуйте, хочется поделиться простой и полезной схемой несложного регулируемого стабилизатора переменного напряжения . Данный регулятор  можно использовать как лабораторный автотрансформатор,  регулятор яркости ламп накаливания или как регулятор мощности паяльника.

Конструктивная особенность данной схемы — включенный в диагональ диодного моста (VD1 — VD4) биполярный транзистор, который является регулирующим элементом и выполняет функцию переменного резистора в цепи нагрузки. Ток базы  транзистора VT1  регулируется переменным резистором R1, на который подается  постоянное напряжение с понижающего трансформатора T1, выпрямителя на VD5 — VD8 и сглаживающего конденсатора.

Трансформатор Т1 — можно взять практически с любого советского магнитофона или радиоприемника, его мощность должна быть 10-15 ватт, напряжение на вторичной обмотке 6-10 вольт. Для диодного моста VD1-VD4 следует применить диоды большой мощности, например Д245, Д246, Д247, с обратным напряжением не менее 400 вольт. Переменный резистор R1 необходимо поставить проволочный, мощностью не менее 2,5 Ватт, можно использовать ППБ3, ППБ 15.Транзистор VT1 обязательно установить на радиатор с площадью охлаждающей поверхности не менее 2000 кв. см. Чтобы увеличить мощности нагрузки можно использовать на замену регулирующего транзистора, например:  КТ834, КТ847, КТ856. Для этого необходимо будет увеличить охлаждающую площадь радиатора транзистора и диодного моста VD1-VD4, или поставить принудительное охлаждение с помощью вентилятора.В качестве VD5- VD8 можно использовать диодную сборку КЦ 405. Сам регулятор напряжения можно собрать в небольшом корпусе, например от компьютерного блока питания и для контроля выхода напряжения поставить вольтметр.

Печатная плата регулируемого стабилизатора и монтажная схема:

payaem.ru

Стабилизаторы тока | PRO-диод

Стабилизаторы тока

25.10.2013 | Рубрика: Электроника

Бывают случаи, когда необходимо пропускать стабильный ток через светодиоды, ограничить ток зарядки аккумуляторов или испытать источник питания, а реостата под рукой нет. В этом, и не только, случае помогут специальные схемотехнические решения ограничивающие, регулирующие и стабилизирующие ток. Далее подробно рассмотрены схемы стабилизаторов и регуляторов тока

Источники тока, в отличие от источников напряжения, стабилизируют выходной ток, изменяя выходное напряжение так, чтобы ток через нагрузку всегда оставался одинаковым.Таким образом, источник тока отличается от источника напряжения, как вода отличается от суши. Типичное применение источников тока – питание светодиодов, зарядка аккумуляторов и т.п.Внимание! Не путайте стабилизатор тока со стабилизатором напряжения! Это может плохо кончиться =)

Простой стабилизатор тока на КРЕНке

Для этого стабилизатора тока достаточно применить КР142ЕН12 или LM317. Это регулируемые стабилизаторы напряжения способные работать с токами до 1,5А, входными напряжениями до 40В и рассеивают мощность до 10Вт (при соблюдении теплового режима).Схема и применение показаны на рисунках ниже

Стабилизатор тока на КР142ЕН12 (LM317)

Стабилизатор тока на КРЕН в качестве зярядного устройства

Собственное потребление данных микросхем относительно невелико – около 8мА и это потребление практически не меняется при изменении тока протекающего через крен или изменения входного напряжения. Как видим, в вышеприведенных схемах, стабилизатор LM317 работает как стабилизатор напряжения, удерживая на резисторе R3 постоянное напряжение, которое можно регулировать в некоторых пределах построечным резистором R2. В данном случае R3 называется токозадающим резистором. Поскольку сопротивление R3 неизменно, то ток через него будет стабильным. Ток на входе крен будет примерно на 8мА больше.

Таким образом, мы получили простой как веник стабилизатор тока, который может применяться как электронная нагрузка, источник тока для заряда аккумуляторов и т.п.

Интегральные стабилизаторы достаточно шустро реагируют на изменение входного напряжения. Недостаток же такого регулятора тока – весьма большое сопротивление токозадающего резистора R3 и как следствие необходимость применять более мощные и более дорогие резисторы.

Простой стабилизатор тока на двух транзисторах

Достаточно широкое распространение получили простенькие стабилизаторы тока на двух транзисторах. Основной минус данной схемы – не очень хорошая стабильность тока в нагрузке при изменении питающего напряжения. Впрочем, для многих применений сгодятся и такие характеристики.

Далее показана схема стабилизатора тока на транзисторе. В данной схеме токозадающим резистором является R2. При увеличении тока через VT2, увеличится напряжение на токозадающем резисторе R2, которое при величине примерно 0,5…0,6В начинает открывать транзистор VT1. Транзистор VT1 открываясь начинает закрывать транзистор VT2 и ток через VT2 уменьшается.

Стабилизатор тока на транзисторах

Зарядка аккумуляторов

Вместо биполярного транзистора VT2, можно применить MOSFET – полевой транзистор.

Стабилитрон VD1 выбирается на напряжение 8…15В и необходим в случаях, когда напряжение источника питания достаточно велико и может пробить затвор полевого транзистора. Для мощных MOSFET это напряжение составляет порядка 20В. Далее показана схема стабилизатора тока с использованием MOSFET.

Стабилизатор тока на полевом транзисторе

Нужно учитывать, что MOSFET открываются при напряжении на затворе не менее 2В, соответственно увеличивается и напряжение, необходимое для нормальной работы схемы стабилизатора тока. При зарядке аккумуляторов и некоторых других задачах вполне достаточно будет включить транзистор VT1 с резистором R1 непосредственно к источнику питания так, как это показано на рисунке:

Стабилизатор тока на полевом транзисторе

В схемах стабилизатора тока на транзисторах необходимое значение токозадающего резистора для заданного значения тока примерно в два раза меньше, чем в схемах со стабилизатором на КР142ЕН12 или LM317. Это позволяет применить токозадающий резистор меньшей мощности.

Стабилизатор тока на операционном усилителе (на ОУ)

Если необходимо собрать регулируемый в широких пределах стабилизатор тока или стабилизатор тока с токозадающим резистором на порядок или даже два ниже, чем на схемах, показанных ранее, можно применить схему с усилителем ошибки на ОУ (операционном усилителе). Схема такого стабилизатора тока показана на рис:

Стабилизатор тока на операционном усилителе

В данной схеме токозадающим является резистор R7. ОУ DA2.2 усиливает напряжение токозадающего резистора R7 – это усиленное напряжение ошибки. ОУ DA2.1 сравнивает опорное напряжение и напряжение ошибки и регулирует состояние полевого транзистора VT1.

Обратите внимание, что схема требует отдельного питания, подаваемого на разъем XP2. Напряжение питания должно быть достаточным для работы компонентов схемы и не превышать значения напряжения пробоя затвора MOSFET VT1.

В качестве генератора опорного напряжения в схеме на рис. 7 применена микросхема DA1 REF198 с выходным напряжением 4,096В. Это достаточно дорогая микросхема, поэтому ее можно заменить обычной кренкой, а если напряжение питания схемы (+U) является стабильным, то и вовсе обойтись без стабилизатора напряжения в данной схеме. В этом случае переменный резистор R подсоединяется не к REF, а к +U. В случае электронного управления схемой вывод 3 DA2.1 можно подключить непосредственно к выходу ЦАП.

Для настройки схемы необходимо выставить ползунок переменного резистора R1 в верхнее по схеме положение, подстроечным резистором R3 установить необходимое значение тока – это значение будет максимальным. Теперь резистором R1 можно регулировать ток через VT1 от 0 до установленного при настройке максимального тока. Элементы R2, C2, R4 необходимы для предотвращения возбуждения схемы. Из-за этих элементов временные характеристики не являются идеальными, что видно по осциллограмме

Осциллограмма стабилизатора тока на ОУ

На осциллограмме луч 1 (желтый) показывает напряжение нагружаемого ИП (источника питания), луч 2 (голубой) показывает напряжение на токозадающем резисторе R7. Как видно, в течение 80 мкс через схему протекает ток в несколько раз больше установленного.

Стабилизатор тока на микросхеме импульсного стабилизатора напряжения

Иногда от стабилизатора тока требуется не только работать в широком диапазоне питающих напряжений и нагрузок, но и иметь высокий КПД. В этих случаях компенсационные стабилизаторы не годятся и на смену им приходят стабилизаторы импульсные (ключевые). Кроме того, импульсные стабилизаторы могут при небольшом входном напряжении получать высокое напряжение на нагрузке.

Далее предлагается к рассмотрению широко распространенная микросхема MAX771. Основные характеристики MAX771:

• Напряжение питяния 2…16,5В
• Собственное потребление 110uA
• Выходная мощность до 15W
• КПД при токе нагрузки 10mA…1A достигает 90%
• Опорное напряжение 1,5V

На рисунке показан один из вариантов включения микросхемы, именно его мы и возьмем за основу нашей схемы.

MAX771 включен как повышающий стабилизатор напряжения

Упрощенно процесс стабилизации выглядит следующим образом. Резисторы R1 и R2 являются делителями выходного напряжения микросхемы, как только делимое напряжение, поступающее на вывод FB микросхемы MAX771, больше опорного напряжения (1,5V) микросхема уменьшает выходное напряжение и наоборот — если напряжение на выводе FB меньше 1,5V, микросхема увеличивает входное напряжение.

Очевидно, что если контрольные цепи изменить так, чтобы MAX771 реагировала (и соответственно регулировала) выходной ток, то мы полчим стабилизированный источник тока.Ниже показаны модифицированная схема с ограничением выходного напряжения и вариант нагрузки.

Схема стабилизатора тока на MAX771 Нагрузка для стабилизатора тока

При небольшой нагрузке, пока падение напряжения на токоизмерительном резисторе R3 меньше 1,5V, схема на Рис.10a работает как стабилизатор напряжения, стабилизируя напряжение на уровне стабилитрона VD2 + 1,5V. Как только ток нагрузки становится достаточно большим, на R3 падение напряжения увеличивается и схема переходит в режим стабилизации тока.

Резистор R8 устанавливается в том случае, если напряжение стабилизации может быть большим — больше 16,5V. Резистор R3 является токозадающим и рассчитывается по формуле: R3 = 1,5/Iст.Недостатком схемы является достаточно большое падение напряжения на токоизмерительном резисторе R3. Данный недостаток устраняется применением операционного усилителя (ОУ) для усиления сигнала с резистора R3. Например, если резистор требуется уменьшить в 10 раз при заданном токе, то усилитель на ОУ должен усилить напряжение падающее на R3 тоже в 10 раз.

Заключение

Итак, было рассмотрено несколько схем выполняющих функцию стабилизации тока. Конечно же, эти схемы можно улучшать, увеличивая быстродействие, точность и т.д. Можно применять в качестве датчика тока специализированные микросхемы и делать сверхмощные регулирующие элементы, но эти схемы идеально подходят в тех случаях, когда требуется быстро создать инструмент для облегчения своей работы или решения определенного круга задач.

Метки:: Стабилизатор тока

pro-diod.ru

Стабилизатор напряжения переменного тока - RadioRadar

Электропитание

Главная  Радиолюбителю  Электропитание

Автору удалось упростить блок управления и силовой модуль стабилизатора переменного напряжения, сохранив приемлемые для практического применения технические характеристики.

Исследовав источники [1 2] и ряд сайтов в Интернете, я упростил стабилизатор переменного напряжения, описанный в статье [1]. Число микросхем удалось сократить до четырёх, число оптосимисторных ключей - до шести. Принцип действия стабилизатора такой же, как у прототипа [1].

Основные технические характеристики

Входное напряжение, В .....135...270

Выходное напряжение, В . . . .197...242

Максимальная мощность нагрузки, кВт ............. .5

Время переключения или отключения нагрузки, мс .......10

Рис. 1

Схема предлагаемого стабилизатора показана на рисунке Устройство состоит из силового модуля и блока управления. Силовой модуль содержит мощный автотрансформатор Т2 и шесть ключей переменного тока, обведённых на схеме штрихпунктирной линией. Остальные детали образуют блок управления. Он содержит семь пороговых устройств: I - DA2.1 R5 R11 R17, II - DA2.2 R6 R12 R18, III - DA2.3 R7 R13 R19, IV - DA2.4 R8 R14 R20, V - DA3 1 R9 R15 R21, VI - DA3.2 R10 R16 R22, VII - DA3.3 R23. На одном из выходов дешифратора DD2 присутствует напряжение высокого уровня, которое вызывает включение соответствующего свето-диода (одного из HL1- HL8).

Мощный автотрансформатор Т2 включён иначе, чем в прототипе Напряжение сети подаётся на один из отводов обмотки или на обмотку целиком через один из симисторов VS1-VS6, а нагрузка подключена к одному и тому же отводу. При таком включении расходуется меньше провода на обмотку автотрансформатора.

Напряжение обмотки II трансформатора Т1 выпрямляют диоды VD1, VD2 и сглаживает конденсатор С1. Выпрямленное напряжение пропорционально входному. Оно используется как для питания блока управления, так и для измерения входного напряжения сети. С этой целью оно подаётся на делитель R1-R3. С движка подстроечного резистора R2 поступает на неинвертирующие входы операционных усилителей DA2.1-DA2.4, DA3.1-DA3.3. Эти ОУ используются в качестве компараторов напряжения Резисторы R17-R23 создают гистерезис переключения компараторов.

В таблице показаны пределы изменения выходного напряжения ивых и логические уровни напряжения на выходах операционных усилителей и входах дешифратора DD2, а также включённые светодиоды в зависимости от входного напряжения UBX без учёта гистерезиса.

Микросхема DA1 вырабатывает стабильное напряжение 12 В для питания остальных микросхем. Стабилитрон VD3 вырабатывает образцовое напряжение 9 В. Оно подаётся на инвертирующий вход ОУ DA3.3. На инвертирующие входы других ОУ оно поступает через делители на резисторах R5-R16.

При сетевом напряжении ниже 135 В напряжение на движке резистора R2, а значит, и на неинвертирующих входах ОУ меньше, чем на инвертирующих. Поэтому на выходах всех ОУ низкий уровень. На всех выходах микросхемы DD1 также низкий уровень. В этом случае появляется высокий уровень на выходе 0 (вывод 3) дешифратора DD2. Включён светодиод HL1, показывая слишком низкое напряжение сети. Все оптосимисторы и симисторы закрыты. Напряжение на нагрузку не подаётся.

При напряжении сети от 135 до 155 В напряжение на движке резистора R2 больше, чем на инвертирующем входе DA2.1, поэтому на его выходе высокий уровень. На выходе элемента DD1.1 также высокий уровень. В этом случае появляется высокий уровень на выходе 1 (вывод 14) дешифратора DD2 (см. таблицу). Светодиод HL1 гаснет. Включается светодиод HL2, течёт ток через излучающий диод оптрона U6, вследствие чего оптосимистор этого оптрона открывается. Через открытый симистор VS6 напряжение сети подаётся на нижний по схеме отвод (вывод 6) относительно начала обмотки (вывода 7) автотрансформатора Т2. Напряжение на нагрузке больше напряжения сети на 64...71 В.

При дальнейшем повышении напряжения сети оно будет переключаться на следующий вверх по схеме вывод автотрансформатора Т2. В частности, напряжение сети от 205 до 235 В непосредственно поступает на нагрузку через открытый симистор VS2, а также на выводы 1-7 автотрансформатора Т2

При напряжении сети от 235 до 270 В на выходах всех ОУ, кроме DA3.3, высокий уровень, ток течёт через светодиод HL7 и излучающий диод U1.2. Напряжение сети через открытый симистор VS1 подключено ко всей обмотке автотрансформатора Т2. Напряжение на нагрузке меньше напряжения сети на 24 .28 В

При напряжении сети более 270 В на выходах всех ОУ высокий уровень, а ток течёт через светодиод HL8, который сигнализирует о чрезмерно высоком напряжении сети. Все оптосимисторы и симисторы закрыты. Напряжение на нагрузку не подаётся

Маломощный трансформатор Т1 аналогичен применённому в прототипе, за исключением того, что его вторичная обмотка содержит 1400 витков с отводом от середины. Мощный автотрансформатор Т2 - готовый от промышлен ного стабилизатора VOTO 5000 Вт. Отмотав вторичную обмотку и часть первичной, я сделал новые отводы, считая от начала обмотки (вывода 7): вывод 6 от 215-го витка (150 В), вывод 5 от 236-го витка (165 В), вывод 4 от 257-го витка (180 В), вывод 3 от 286-го витка (200 В), вывод 2 от 314-го витка (220 В). Вся обмотка (выводы 1-7) имеет 350 витков (245 В).

Постоянные резисторы - С2-23 и ОМ/IT, подстроечный резистор R2 - С5-2ВБ. Конденсаторы С1 -СЗ - К50-35, К50-20. Диоды 1 N4002 (VD1, VD2) можно заменить на 1 N4003-1 N4007, КД243Б- КД243Ж.

Микросхему 7812 можно заменить отечественными аналогами КР1157ЕН12А, КР1157ЕН12Б.

Налаживание выполняют с помощью ЛАТРа Вначале устанавливают пороги переключения. Для достижения более высокой точности установки резисторы R17-R23, создающие гистерезис, не устанавливают Мощный автотрансформатор Т2 не подключают. Устройство подключают к сети через ЛАТР. На выходе ЛАТРа устанавливают напряжение 270 В Перемещают движок подстроеч-ного резистора R2 снизу вверх по схеме до включения светодиода HL8 Далее на выходе ЛАТРа устанавливают напряжение 135 В. Подбирают резистор R5 так, чтобы напряжение на инвертирующем входе (вывод 2) ОУ DA2.1 было равно напряжению на его неинвертирующем входе (вывод 3). Затем последовательно подбирают резисторы R6...R10, устанавливая пороги переключения 155 В, 170 В, 185 В, 205 В, 235 В, сверяя логические уровни с таблицей. После этого устанавливают резисторы R17-R23. В случае необходимости подбирают их сопротивления, устанавливая необходимую ширину петли гистерезиса. Чем больше сопротивление, тем меньше ширина петли. Установив пороги переключения, подключают мощный автотрансформатор Т2, а к нему нагрузку, например, лампу накаливания мощностью 100...200 Вт. Проверяют пороги переключения и измеряют напряжение на нагрузке. После налаживания свето-диоды HL2-HL7 можно удалить, заменив их перемычками.

Литература:

1. Годин А. Стабилизатор переменного напряжения. - Радио, 2005, № 8, с. 33-36.

2. Озолин М. Усовершенствованный блок управления стабилизатора переменного напряжения. - Радио, 2006, № 7, с. 34, 35.

Автор: Г. Гаджиев, с. Ново-Георгиевка, Дагестан

Дата публикации: 18.03.2013

Мнения читателей

• сергей / 05.11.2017 - 20:16выходной ток дешифратора0,45ма а ток светодиода минимум 10ма.как это может работать?
• Сергей / 16.06.2015 - 08:46В такой схеме при каждом переключении происходит коммутация тока намагничивания трансформатора. Это крайне нежелательно. При малейшем сбое коммутации через трансформатор возможно протекание однополупериодного тока, что мгновенно приводит к насыщению сердечника и фактически возникновению токов короткого замыкания. ЭДС самоиндукции тоже никто не отменял. Симисторы горят как спички, причем непредсказуемо. Это не голая теория, все давно проверено на опыте и не одним человеком.

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному вышематериалу:

www.radioradar.net

---

• 
  2 тарифный счетчик электроэнергии
• 
  Работать здесь
• 
  Единица си давления
• 
  Заземление частный дом
• 
  Подобрать стабилизатор напряжения
• 
  Стабилизатор переменного напряжения для сети 220 вольт
• 
  Освещение в чем измеряется
• 
  Расчет конденсаторов
• 
  Парогенератор промышленный схема
• 
  Аккумулятор для бесперебойного источника питания
• 
  Как включить горячую воду в квартире