Что можно сделать из стабилизатора напряжения: Что можно сделать из стабилизатора напряжения 220в

Как из бесперебойника сделать стабилизатор напряжения?

Время прочтения: 5 мин

Дата публикации: 26-02-2021

Напряжение в питающей сети постоянно колеблется, и с этим ничего не поделать: слишком много факторов влияют на стабильность электросети. Решением проблемы является установка защиты, чаще всего — стабилизатора. Стабилизатор напряжения позволяет компенсировать просадки и всплески в сети, выдавая на выходе максимально близкое к 220В (для одной фазы) напряжение. Более совершенную защиту представляют собой источники бесперебойного питания. Они, помимо прочего, обеспечивают непрерывную работу электрооборудования при кратковременных глубоких просадках и полном обесточивании сети.

Нередко пользователи, имея на руках ИБП, интересуются, как из бесперебойника сделать стабилизатор напряжения. Мы рассмотрим возможность использования источника бесперебойного питания в качестве стабилизатора без вмешательства в схему.

Виды бесперебойников

Перво-наперво следует рассмотреть виды современных ИБП, чтобы разобраться,какие из них могут работать в качестве стабилизатора “из коробки”, а какие — нет.

ИБП типа OFF-LINE отбрасываем сразу. Данные бесперебойники представляют собой автоматический переключатель нагрузки на резервную цепь. Он имеет два состояния: работа от сети и работа от инвертора. Первый режим активен до тех пор, пока входное напряжение находится в определенном допуске (например 160-250В). При нарушении рабочего диапазона автоматика коммутирует потребителя на резервную цепь. Никакого взаимодействия с сетевым напряжением здесь не происходит, а значит использовать OFF-LINE ИБП в качестве стабилизатора не получится.

Линейно-интерактивные бесперебойники уже интереснее. Работа устройств данного типа аналогична OFF-LINE за одним важным исключением: при работе от сети входной сигнал стабилизируется. За это отвечает простенький ступенчатый стабилизатор. Как правило, его точность не высока (10% — соответствует самым бюджетным стабилизаторам), а рабочий диапазон — самый стандартный.

Самыми интересными ИБП являются устройства on-line. Здесь стабилизатора нет, однако коррекция входного сигнала осуществляется за счет двойного преобразования. Цепь “AC-DC-AC” позволяет из любого по качеству сигнала получить эталонный постоянный ток, после чего инвертировать его в чистый синусоидальный сигнал 220В. Как правило, источники бесперебойного питания on-line устанавливаются для серверов и востребованных промышленных установок. В быту их используют редко.

Зачем делать стабилизатор из ИБП

Каждый имеет свои потребности и отвечать за всех невозможно. Если одному человеку идея использовать ИБП в роли стабилизатора напряжения кажется безумной, другому она может показаться интересной в его ситуации. Как правило, идея использовать ИБП в качестве стабилизатора возникает тогда, когда на руки попадает, скажем, списанный организацией прибор, а покупать для него аккумуляторы нет ни нужды, ни желания.

И так, можно ли запустить бесперебойник в режиме стабилизатора напряжения? Да, но не любой. Если мы говорим о линейно-интерактивных источниках бесперебойного питания, то они довольно часто имеют функцию работы без аккумулятора. В таком случае при обесточивании сети ИБП будет просто отключаться за неимением АКБ. И тогда идея поставить бесхозный ИБП защищать условный компьютер не кажется такой уж глупой. Другой вопрос, что для компьютера и значительной части техники такая защита может оказаться бесполезной.

Благодаря импульсным блокам питания техника может безопасно работать в широком диапазоне напряжений, и тут больше важна не стабилизация, а защита от высоковольтных импульсов, нормированное отключение и прочие параметры.

А что насчет “онлайновых” ИБП? Они значительно реже могут работать без аккумуляторных батарей. Учитывая, что бесперебойники on-line делаются для профессиональных задач, их автоматика может попросту не позволить запуск без АКБ, выдавая ошибку. В ином случае Вы получите идеальное по качеству напряжение во всем рабочем диапазоне, который не предусматривает использование аккумулятора.

Если же бесперебойник из коробки не имеет функции работы в качестве стабилизатора, добиться своего можно путем модификации схемы. Описывать этот процесс смысла нет, так как специалист и так знает, что делать, а если соответствующих знаний нет — лезть внутрь с паяльником крайне не рекомендуется.

Есть ли смысл использовать ИБП в роли стабилизатора

Ситуации бывают разные, и если в руки попал бесхозный источник бесперебойного питания, то его можно подключить “стабилизировать”, но куда лучше использовать его по назначению с аккумулятором.

Если Вам действительно нужна защита от перепадов напряжения, лучше присмотреть себе отдельный стабилизатор напряжения. Стабилизатор будет превосходить ИБП по многим параметрам:

• Более высокая точность и рабочий диапазон стабилизации, чем у большинства линейно-интерактивных ИБП;
• За невысокую цену можно купить мощный стабилизатор для целой квартиры, когда как ИБП за ту же стоимость хватит разве что на 1-2 электроприбора;
• В сравнении со старым бесперебойником (иную ситуацию эксплуатации ИБП в качестве стабилизатора представить трудно), стабилизатор будет куда надежнее и оснащен большим количеством специфических защитных функций;
• Стабилизатор значительно эргономичнее. Во-первых, корпус будет компактнее за счет отсутствия лишних элементов для бесперебойного питания. Во-вторых, органы индикации и управления будут связаны только со стабилизацией.

Делаем выводы

Если у Вас имеется источник бесперебойного питания, используйте его по назначению. Если использовать его в качестве стабилизатора просто потому что завалялся лишний прибор — польза от такого решения крайне сомнительна, учитывая не самые выдающиеся характеристики встроенных стабилизаторов. А уж если нужна качественная защита от перепадов напряжения, хороший стабилизатор обеспечит ее за демократичную цену и без каких-либо “костылей”.

Устройство и работа стабилизатора напряжения

Стабилизаторы напряжения в основном выпускаются в металлическом корпусе, который имеет прямоугольную форму. Устанавливать устройство можно двумя способами — на пол или монтировать в подвешенном состоянии на стену. Основные элементы оборудования устанавливаются на специальную платформу — шасси, которое имеет ограждающую конструкцию в виде металлического корпуса. Для того чтобы стабилизатор было легко переносить, производитель предусмотрел металлические ручки.

Как показано на картинке ниже, лицевая панель оборудования имеет ЖК-дисплей, который является индикатором рабочих показателей устройства, а также выводит информацию о входном и выходном напряжении. Также мы можем видеть, что имеется автоматический выключатель повышенной надежности с независимым расцеплением. Вы можете купить однофазный или трехфазный стабилизатор напряжения в Украине.

В верхней части устройства напряжения мы имеем:

Чтобы подключить устройство к сети, необходимо снять крышку, которая является защитой от касания к токоведущим элементам. Также съемная крышка предназначена для защиты от попадания внутрь металлических предметов, которые могут замкнуть контакты. Данную крышку необходимо снимать только при установке или снятии стабилизатора напряжения. В рабочем состоянии крышка должна закрывать клеммные соединения. Также она необходима для соблюдения правил транспортировки и хранения устройства.

Переключатель рабочих режимов «Стабилизация — Транзит» позволяет пользователю переводить устройство в разные режимы работы. Важно: переключать устройство в другой режим нужно только при отключении его от электрического питания. Это можно сделать при помощи автоматического выключателя на лицевой панели устройства.

Розетка для подключения внешней нагрузки на выходе с устройства. Необходимо подключать устройство, которое не превышает по мощности номинальное значение стабилизатора напряжения.

Для стационарного подключения стабилизатора к электрической сети используются клеммные соединения. Подключение стоит выполнять с соблюдением техники безопасности — выключением электрического тока в сети. Обязательно подключайте устройство в соответствии с надписями возле клемм: «Вход», «Выход, «Ф-фаза» и «0 — ноль».

Индикатор подключения устройства к сети представляет собой светодиод, который загорается при включенном автомате.

Вольтодобавочный стабилизатор напряжения конструктивно состоит из автотрансформатора, силовых ключей симисторного типа и электронного контролера. Во время работы электрооборудования электронный контролер осуществляет показатели электрического напряжения и его изменения как на входе, так и на выходе из устройства. Для того чтобы добавить или уменьшить напряжение, контроллер дает команду силовым ключам, которые выполняют переключение между обмотками автотрансформатора. Таким образом, удается получить стабильные показатели напряжения на выходе.

Установка стабилизатора напряжения

Чтобы выполнить установку электрооборудования, необходимо ознакомиться с устройством данного оборудования и прочитать наши рекомендации.

Стабилизатор устанавливается на пол или вешается на стену. Прежде всего, нужно определиться, какой вид монтажа подойдет вам для дальнейшего использования устройства. Если это стационарный метод, то лучше всего устройство закрепить на стене в непосредственной близости к центральному силовому автомату и счетчику электроэнергии.

Вводный автоматический выключатель должен быть аналогичной мощности переключателю на устройстве.

Подключение устройства

Для начала нужно открутить крепление защитной крышки и снять ее с устройства. Крышка расположена на верхней части корпуса стабилизатора. Следите за тем, чтобы металлические предметы (винты и шайбы) не упали внутрь устройства.

Необходимо выполнить подключение электрического кабеля в соответствии с надписями возле клеммных колодок. Будьте внимательны при подключении силового кабеля к стабилизатору. Если вы не умеете этого делать, то доверьте выполнение подключения профессиональному электрику. Стабилизатор напряжения имеет следующие клеммы:

• «Ввод-фаза» — клемма расположена с крайней правой стороны.
• «Ввод 0 — ноль» — клемма расположена рядом слева.
• «Выход 0 — ноль» — клемма расположена слева от предыдущей.
• «Выход — фаза» — крайняя слева клемма.

Чтобы выполнить подключение электрооборудования качественно, необходимо обеспечить плотный контакт электрического провода с колодками клемм. Также проверьте целостность изоляции проводов, расположенных рядом друг с другом, чтобы предотвратить короткое замыкание. Следите за тем, чтобы внутрь стабилизатора напряжения не попали посторонние металлические предметы — обрезки кабеля, винты, шайбы.

Особое внимание уделите выбору кабеля для подключения стабилизатора к электрической сети. Сечение жилы должно отвечать нагрузке в электрической сети и иметь запас прочности, что позволит избежать перегрева кабеля, его пробития и возникновения короткого замыкания. После того как клеммы хорошо обжаты, нужно провести установку защитной крышки на место.

Все, стабилизатор напряжения готов к первому запуску. Трехфазный стабилизатор напряжения подключается аналогичным способом по такой схеме:

В данном случае к электрической сети 380 вольт подключается 3 однофазных стабилизатора необходимой мощности, к которым подводится одна из фаз. Принцип подключения аналогичный предыдущему. Если вы не можете самостоятельно провести монтаж данного оборудования, то пригласите профессионального электрика.

Если у вас возникли вопросы по выбору стабилизаторов напряжения, его монтажу или техническому обслуживанию, то можете связаться со специалистами компании Vinur.com.ua. Также вы можете позвонить нам по телефону (044) 33-111-90 (Киев) или мобильным номерам: +38 (067) 218-85-71, +38 (050) 339-17-74.

Стоит ли собирать стабилизатор напряжения своими руками

Идеальным вариантом работы электросетей является изменение значений тока и напряжения как в сторону уменьшения, так и увеличения не более чем на 10% от номинальных 220 В. Но поскольку в реальности скачки характеризуются большими изменениями, то электроприборам, подключенным к сети напрямую, грозит потеря проектных возможностей и даже выход из строя.

Избежать неприятностей поможет использование специального оборудования. Но поскольку оно отличается весьма высокой ценой, то многие предпочитают собирать стабилизатор напряжения сделанный своими руками. Насколько оправдан такой шаг и что потребуется для его реализации?

Конструкция и принцип действия стабилизатора

Конструкция прибора

Решив собрать прибор самостоятельно придется заглянуть внутрь корпуса промышленной модели. Она состоит из нескольких основных деталей:

• Трансформатора;
• Конденсаторов;
• Резисторов;
• Кабеля для соединения элементов и подключения устройства.

Принцип действия самого простого стабилизатора основан на работе реостата. Он повышает или понижает сопротивление в зависимости от силы тока. Более современные модели обладают широким набором функций и способны в полной мере защитить бытовую технику от скачков напряжения в сети.

Виды приборов и их особенности

Виды и их применения

Классификация оборудования зависит от методов, используемых для регулировки тока. Поскольку эта величина представляет собой направленное движение частиц, то воздействовать на нее можно одним из способов:

• Механическим;
• Импульсным.

Первый основывается на законе Ома. Приборы, работа которых основана на нем называют линейными. Они включают в себя два колена, которые соединяются при помощи реостата. Поданное на один элемент напряжение проходит по реостату и таким образом оказывается на другом, с которого поступает к потребителям.

Приборы этого типа позволяют очень только выставлять параметры выходного тока и могут быть модернизированы дополнительными узлами. Но использовать такие стабилизаторы в сетях, где разница между входным и выходным током велика нельзя, так как они не смогут обезопасить бытовую технику от КЗ при больших нагрузках.

Смотрим видео, принцип работы импульсного прибора:

Импульсные модели работают по принципу амплитудной модуляции тока. В цепи стабилизатора используется выключатель, разрывающий ее через определенные промежутки времени. Такой подход позволяет равномерно накапливать ток в конденсаторе, а после его полной зарядки и далее на приборы.

В отличие от линейных стабилизаторов импульсные не имеют возможности задавать определенную величину. В продаже встречаются модели повышающе-понижающие – это идеальный выбор для дома.

Также стабилизаторы напряжения делятся на:

1. Однофазные;
2. Трехфазные.

Но так как большинство бытовых приборов работают от однофазной сети, то в жилых помещениях используют как правило оборудование, относящееся к первому типу.

Приступаем к сборке: комплектующие, инструменты

Поскольку наиболее эффективным считается симисторный аппарат, то в своей статье мы рассмотрим, как самостоятельно собрать именно такую модель. Сразу следует отметить, что этот стабилизатор напряжения, выполненный своими руками, будет выравнивать ток при условии, что входное напряжение находится в диапазоне от 130 до 270В.

Допустимая мощность приборов, подключаемых к такому оборудованию не сможет превышать 6 кВт. При этом переключение нагрузки будет осуществляться за 10 миллисекунд.

Что касается комплектующих, то для сборки такого стабилизатора понадобятся следующие элементы:

• Блок питания;
• Выпрямитель для измерения амплитуды напряжения;
• Компаратор;
• Контроллер;
• Усилители;
• Светодиоды;
• Узел задержки включения нагрузки;
• Автотрансформатор;
• Оптронные ключи;
• Выключатель-предохранитель.

Из инструментов буду необходимы паяльник и пинцет.

Этапы изготовления

Чтобы собрать стабилизатор напряжения 220В для дома своими руками сначала нужно подготовить печатную плату размером 115х90 мм. Она изготавливается из фольгированного стеклотекстолита. Схема размещения деталей может быть напечатана на лазерном принтере и при помощи утюга перенесена на плату.

Смотрим видео, самодельный несложный прибор:

схема электрическая принципиальная

Далее переходим к сборке трансформаторов. Для одного такого элемента потребуется:

• магнитопровод площадью сечения 1,87 см²;
• три кабеля ПЭВ-2.

Первый провод используется для создания одной обмотки, при этом его диаметр составляет 0,064 мм. Число витков должно равняться 8669.

Два оставшихся провода потребуются для выполнения других обмоток. Они отличаются от первого диаметром, составляющим 0,185 мм. Количество витков для этих обмоток будет равно 522.

Если хотите упростить себе задачу, то можно воспользоваться двумя готовыми трансформаторами ТПК-2-2 12В. Их соединяют последовательно.

В случае изготовления этих деталей самостоятельно после того как будет готов один из них переходят к созданию второго. Для него будет нужен тороидальный магнитопровод. Для обмотки выбирают тот же ПЭВ-2, что и в первом случае, только количество витков составит 455.

Также во втором трансформаторе придется выполнить 7 отводов. Причем для первых трех используется провод диаметром 3мм, а для остальных – шины, сечением 18 мм². Это поможет избежать нагревания трансформатора в процессе работы.

соединение двух трансформаторов

Все остальные комплектующие для прибора, создаваемого своими руками лучше приобретать в магазине. После того, как все необходимое закуплено можно приступать к сборке. Начинать лучше всего с установки микросхемы, выполняющей роль контроллера на теплоотвод, который изготавливается из алюминиевой платины площадью более 15 см². На него также монтируются симисторы. Причем теплоотвод, на который предполагается их установка должен иметь охлаждающую поверхность.

Далее необходимо установить на плату светодиоды. Причем лучше выбирать мигающие. Если не получается расположить их согласно схеме, то можно разместить на стороне, где находятся печатные проводники.

Если сборка симисторного стабилизатора напряжения 220В своими руками для вас кажется сложной, то можно остановиться на более простой линейной модели. Она будет обладать аналогичными свойствами.

Эффективность изделия, выполненного своими руками

Что толкает человека на изготовление того или иного прибора? Чаще всего – его высокая стоимость. И в этом смысле стабилизатор напряжения, собранный своими руками, конечно, превосходит фабричную модель.

К преимуществам самодельных устройств можно отнести и возможность самостоятельного ремонта. Человек, собравший стабилизатор разобрался как в его принципе действия, так и строении и поэтому сможет устранить неисправность без посторонней помощи.

Кроме того, все детали для такого прибора предварительно покупались в магазине, поэтому в случае выхода их из строя всегда можно будет найти аналогичную.

Если же сравнивать надежность стабилизатора, собранного своими руками и произведенного на предприятии, то здесь преимущество на стороне заводских моделей. В домашних условиях разработать модель, отличающуюся высокой производительностью практически невозможно, так как нет специального измерительного оборудования.

Заключение

Существуют различные типы стабилизаторов напряжения, причем некоторые из них вполне реально сделать своими руками. Но для этого придется разобраться в нюансах работы оборудования, приобрести необходимые комплектующие и выполнить их грамотный монтаж. Если вы не уверены в своих силах, то лучший вариант – приобретение устройства заводского изготовления. Стоит такой стабилизатор дороже, но и по качеству значительно превосходит модели, собираемые самостоятельно.

Какой стабилизатор напряжения выбрать. Лучшие стабилизаторы напряжения для дома

Стабилизаторы бывают однофазными и трехфазными, а также цифровыми и электромеханическими (латерными). 

В зависимости от типа питающей сети стабилизаторы подразделяются по значению выходного напряжения на однофазные (220 В) и трёхфазные (380 В). Выбор зависит от того, как напряжение подведено в дом. Если подведено однофазное напряжение, подойдет только однофазный стабилизатор. Если к вашему дому подведено трехфазное напряжение, есть 2 варианта: купить один трехфазный стабилизатор или три однофазных. 

Цифровые или электронные стабилизаторы, в свою очередь, делятся по способу коммутации на релейные и тиристорные. 

Релейные стабилизаторы – самые популярные, т.к. имеют ряд преимуществ: 

— надежны 

— выдерживают перегрузки 

— долговечны 

— быстро реагируют на перепады 

— принимают входное напряжение в любом диапазоне 

— не вносят радиопомех, поэтому подходят для использования с самыми разными электроприборами 

— компактны – могут быть установлены в квартирах 

Тиристорные модели используют для работы с оборудованием, требующим высокой точности выходного напряжения, например, медицинским. Но они менее надежны и не так удобны в эксплуатации. Еще один минус – цена самого стабилизатора и ремонта в случае поломки. Для работы телевизора, холодильника и другой бытовой техники чрезмерная точность не нужна – все эти приборы нормально работают при напряжении 220 В ± 10%. 

Электромеханические стабилизаторы латерного типа отличаются высокой точностью (2-3 %) и плавной регулировкой напряжения, но гораздо медленнее срабатывают при изменениях в электросети. Такие модели не приспособлены к перегрузкам и не отличаются надёжностью, требуют регулярного техобслуживания, имеют сравнительно большие размеры. Доступная цена – вот главное преимущество электромеханических стабилизаторов. 

Мощность 

Чтобы сделать правильный выбор, нужно еще учитывать мощность стабилизатора. Для бесперебойной работы стандартного набора «чайник-холодильник-телевизор-плита» мощности 10-15 кВт более, чем достаточно. Для точного расчета следует сложить мощность всей домашней техники, которую вы собираетесь подключать к стабилизатору. Учитывайте пусковые токи некоторых приборов, например, кондиционера, холодильника, микроволновки. Мощность этих приборов при запуске превышает номинальную в несколько раз. Если не учесть данного факта, при включении техники с высоким пусковым током остальные приборы могут отключиться – сработает защита стабилизатора от перегрузки. 

Схема мощного стабилизатора напряжения 220в своими руками. Стабилизатор напряжения — как все сделать своими руками. Видео. Преимущества и недостатки перед фабричными

Подборка радиолюбительских схем и конструкций стабилизаторов напряжения собранных своими руками. Часть схем рассматривают стабилизатор без защиты от КЗ в нагрузке, в других заложена возможность плавного регулирования напряжения от 0 до 20 Вольт. Ну а отличительной чертой отдельных схемы является возможность защиты от короткого замыкания в нагрузке.

5 очень простых схем в основном собранных на транзисторах, одна из них, с защитой от КЗ

Очень часто бывает когда для питания вашей новодельной электронной самоделки требуется стабильное напряжение, которое не меняется от нагрузки, например, 5 Вольт или 12 Вольт для питания автомагнитолы. И чтобы сильно не заморачиваться с конструированием самодельного блока питания на транзисторах, используются так называемые микросхемы стабилизаторы напряжения. На выходе такого элемента мы получим напряжение, на которое спроектирован этот прибор

Многие радиолюбители уже неоднократно собирали схемы стабилизаторов напряжения на специализированных микросхемах серий 78хх, 78Мхх, 78Lxx. Например, на микросхеме KIA7805 можно собрать самодельную схему рассчитаную на выходное напряжение +5 В и максимальный ток нагрузки 1 А. Но мало кто знает, что имеются узко специализированный микросхемы серии 78Rxx, которые сочитают в себе стабилизаторы напряжения положительной полярности с малым напряжением насыщения, которое не превышает 0, 5 В при токе нагрузки 1 А. Одну из этих схем мы и рассмотрим более подробно.

Регулируемый трехвыводной стабилизатор положительного напряжения LM317 обеспечивает ток нагрузки 100 мА в диапазоне выходного напряжения от 1.2 до 37 В. Стабилизатор очень удобен в применении и требуют только два внешних резистора для обеспечения выходного напряжения. Кроме того, нестабильность по напряжению и току нагрузки у стабилизатора LM317L имеет лучшие показателями, чем у традиционных стабилизаторов с фиксированным значением выходного напряжения.

Для стабилизации напряжения постоянного тока достаточно большой мощности в числе других применяются компенсационные стабилизаторы непрерывного действия. Принцип действия такого стабилизатора заключается в поддержании выходного напряжения на заданном уровне за счет изменения падения напряжения на регулирующем элементе. При этом величина управляющего сигнала, поступающего на регулирующий элемент, зависит от разницы между заданным и выходным напряжениями стабилизатора.

При стационарной эксплуатации аппаратуры, CD и аудиоплейеров возникают проблемы с БП. Большинство блоков питания, выпускаемых серийно отечественным производителем, (если быть точным) практически все не могут удовлетворить потребителя, так как содержат упрощенные схемы. Если говорить об импортных китайских и им подобных блоках питания, то они, вообще, представляют интересный набор деталей «купи и выброси». Эти и многие другие проблемы заставляют радиолюбителейно изготовлять блоки питания. Но и на этом этапе любители сталкиваются с проблемой выбора: конструкций опубликовано множество, но не все хорошо работают. Данная радиолюбительская разработка представлена как вариант нетрадиционного включения операционного усиителя, ранее опубликованного и вскоре забытого

Почти все радиолюбительские самоделки и конструкции имеют в своем составе стабилизированный источник питания. А если ваша конструкция работает от напряженияпять вольт, то лучшим вариантом будет использование трехвыводного интегрального стабилизатора 78L05

Стабилизатор напряжения на 220 вольт

В статье рассматривается возможность безразрывного переключения цепей переменного тока с помощью электромеханических реле. Показана возможность уменьшения эрозии контактов реле и, как следствие повышение долговечности и уменьшение помех от работы на примере стабилизатора напряжения сети для квартиры.

Идея

Встретил в интернете рекламу на сайте ООО «Прибор», г. Челябинск:
Стабилизаторы напряжения марки Селен, выпускаемые нашим предприятием, основаны на принципе ступенчатого регулирования напряжения путем безразрывного переключения обмоток автотрансформатора (патент на изобретение № 2356082). В качестве ключей используются мощные быстродействующие реле.
Приведены картинки переключений (слева «Селен», справа — с обычными характеристиками)

Меня эта информация заинтересовала, я вспомнил, что в кинопередвижке «Украина» тоже было безразрывное переключение напряжения – там, на время переключения между смежными контактами переключателя подключался проволочный резистор. Я стал искать в интернете, что-либо полезное по этому поводу. Ознакомиться с изобретением №2356082 я не смог.

Мне удалось найти статью «Типы стабилизаторов напряжения», где рассказывалось о возможности подключения диода к контактам реле в момент переключения. Идея заключается в том, чтобы в переменном напряжении произвести переключение во время положительного полупериода. При этом можно подключить диод параллельно контактам реле на время переключения.

Что дает такой способ? Переключение 220В меняется на переключение всего 20В, и так как нет разрыва тока нагрузки, то и практически нет дуги. Кроме того, при малых напряжениях дуга практически не возникает. Нет дуги – контакты не подгорают и не изнашиваются, надежность увеличивается в 10 и более раз. Долговечность контактов будет определяться только механическим износом, а он составляет 10 миллионов переключений.

На базе этой статьи были взяты самые обычные реле и измерены время отключения, время нахождения в разорванном состоянии и время включения. Во время измерений увидел на осциллографе дребезг контактов, который вызывал большое искрение и эрозию контактов, что резко уменьшает ресурс работы реле.

Для реализации и проверки этой идеи был собран релейный стабилизатор переменного тока мощностью 2 кВт, для питания квартиры. Вспомогательные реле подключают диод только на время переключения основного реле во время положительного полупериода. Оказалось, что реле имеют значительные времена задержки и дребезга, но, тем не менее операцию переключения удалось умесить в один полупериод.

Принципиальная схема

Состоит из автотрансформатора переключаемого как по входу, так и по выходу при помощи реле.
В схеме применено прямое измерение переменного напряжения микроконтроллером. Выходное напряжение через делитель R13, R14, R15, R16 поступает на вход микроконтроллера через конденсатор C10 .
Питание реле и микросхемы осуществляется через диод D3 и микросхему U1 . Кнопка SB1 совместно с резистором R1 служат для калибровки стабилизатора. Транзисторы Q1-Q4 – усилители для реле.
Реле Р1 и Р2 – основные, а реле Р1а и Р2а совместно с диодами D1 и D5 и замыкают цепь во время переключения основных реле. Для уменьшения времени отключения реле в усилителях реле, применены транзисторы BF422 и обмотки реле шунтированы диодами 1N4007 и диодами Зенера на 150 Вольт, включенными встречно.
Для уменьшения импульсных помех, попадающих из сети, на входе и выходе стабилизатора стоят конденсаторы C1 и C11.
Трехцветный светодиод индицирует уровни напряжения на входе стабилизатора: красный – низкое, зеленый – норма, синий – высокое.

Программа

Программа написана на языке СИ (mikroC PRO for PIC), разбита на блоки и снабжена комментариями. В программе применено прямое измерение переменного напряжения микроконтроллером, что позволило упростить схему. Микропроцессор применен PIC16F676 .
Блок программы zero ожидает появление спадающего перехода через ноль
По этому перепаду происходит либо измерение величины переменного напряжения, либо начинается переключение реле.
Блок программы izm_U измеряет амплитуды отрицательного и положительного полупериодов

В основной программе производиться обработка результатов измерений и если необходимо дается команда на переключение реле.
Для каждой группы реле написаны отдельные программы включения и выключения с учетом необходимых задержек R2on , R2off , R1on и R1off .
5-й бит порта C задействован в программе для подачи импульса синхронизации на осциллограф, чтобы можно было посмотреть на результаты эксперимента.

Технические характеристики

При изменении входного напряжения в пределах 195-245 Вольт выходное напряжение поддерживается с точностью 7%. При изменении входного напряжения в пределах 185-255 Вольт выходное напряжение поддерживается с точностью 10%
Выходной ток в длительном режиме 9 А.

Детали и конструкция

При сборке использован трансформатор ТПП 320-220-50 200 Вт. Обмотки его соединены на 240 Вольт, что позволило уменьшить ток холостого хода. Основные реле TIANBO HJQ-15F-1 , а вспомогательные LIMING JZC — 22F .
Все детали установлены на печатной плате, закрепленной на трансформаторе. Диоды D1 и D5 должны выдерживать ток 30-50А в течение времени переключения (5-10 мсек).

Прибор повешен на стене и закрыт кожухом из жести

Настройка

Налаживание устройства заключается в проверке безобрывного переключения и установке номинального напряжения 220 Вольт с помощью построечного резистора R15 и кнопки SB1.
Необходимо подать на вход напряжение от ЛАТР»а через лампу накаливания мощностью 100 – 150 Вт, установить напряжение 220 Вольт и удерживая кнопку добиться зеленого свечения, вращая построечный резистор.
После этого кнопку отпустить, вольтметр подключить к выходу устройства и вращая ЛАТР проверить пороги переключения: нижний 207 Вольт и верхний 232 вольта. При этом лампа накаливания при переключениях не должна вспыхивать или светиться, что свидетельствует о правильной работе. Также работу безобрывного переключения можно увидеть на осциллографе, для этого надо подключить внешний запуск к порту RC5 и наблюдать выходное напряжение стабилизатора в, изменяя входное напряжение. В моменты переключений синусоида на выходе не должна разрываться.
При напряжении на выходе меньше 187V горит красный диод, а зеленый мигает.
При напряжении на выходе больше 242V горит синий диод, а зеленый мигает.

Стабилизатор работает у меня 3-й месяц и показал себя очень хорошо. До этого у меня работал стабилизатор предыдущей разработки . Он работал хорошо, но иногда в момент его переключения срабатывал источник бесперебойного питания компьютера. С новым стабилизатором эта проблема исчезла безвозвратно.

Учитывая, что в реле резко уменьшилась эрозия контактов (практически нет искрения), можно было бы в качестве основных использовать менее мощные реле (LIMING JZC — 22F).

Замеченные недостатки

Довольно сложно было подобрать в программе время задержки реле.
Для такого включения желательно применять более быстродействующие реле.

Выводы

a) Безобрывное переключение цепей переменного тока с помощью реле – вполне реальная и разрешимая задача.
b) Можно в качестве вспомогательного реле применить тиристор или симистор, тогда на реле не будет падения напряжения, а симистор за 10 мсек не успеет нагреться.
c) В таком режиме искрение контактов резко уменьшается, а долговечность возрастает, и уменьшаются помехи от переключений реле

Использованы источники

1. на сайте “Энергосбережение в Украине”
2. Официальный web-сайт предприятия ООО «Прибор», г. Челябинск
3. Даташиты на детали

Файлы

Схема, чертеж печатной платы и программа с прошивкой
▼ 🕗 12/08/12 ⚖️ 211,09 Kb ⇣ 165 Здравствуй, читатель! Меня зовут Игорь, мне 45, я сибиряк и заядлый электронщик-любитель. Я придумал, создал и содержу этот замечательный сайт с 2006 года.
Уже более 10 лет наш журнал существует только на мои средства.

Хорош! Халява кончилась. Хочешь файлы и полезные статьи — помоги мне!

Стабилизатор представ­ляет собой сетевой авто­трансформатор, отводы обмотки которого пере­ключаются автоматичес­ки в зависимости от величины напряжения в электросети.

Стабилизатор позво­ляет поддерживать вы­ходное напряжение на уровне 220V при измене­нии входного от 180 до 270 V. Точность стабили­зации 10V.

Принципиальную схему можно разделить на слаботоковую схему (или схему управления) и сильнотоковую (или схе­му автотрансформатора).

Схема управления пока­зана на рисунке 1. Роль измерителя напряжения возложена на поликомпараторную микросхему с линейной индикацией напряжения, — А1 (LM3914).

Сетевое напряжение поступает на первичную обмотку маломощного трансформатора Т1. У этого трансформатора есть две вторичные обмотки, по 12V на каждой, имеющие один общий вывод (или одна обмотка на 24V с отво­дом от середины).

Выпрямитель на диоде VD1 служит для получения питающего напряжения. Напряже­ние с конденсатора С1 поступает на цепь пита­ния микросхемы А1 и светодиодов оптопар Н1.1-Н9.1. А так же, он служит для получения образцовых стабильных напряжений мини­мальной и максимальной отметки шкалы. Для их получения используется параметрический стабилизатор на УЗ и Р1. Предельные значения измерения устанавливаются подстроечными резисторами R2 и R3 (резистором R2 — верхнее значение, резистором RЗ -нижнее).

Измеряемое напряжение берется с другой вторичной обмотки трансформатора Т1. Оно выпрямляется диодом VD2 и поступает на резистор R5. Именно по уровню постоянного напряжения на резисторе R5 производится оценка степени отклонения сетевого напря­жения от номинального значения. В процессе налаживания резистор R5 пред­варительно устанавливают в среднее положе­ние, а резистор RЗ в нижнее по схеме.

Затем, на первичную обмотку Т1 от автотрансфор­матора типа ЛАТР подают повышенное напряжение (около 270V) и резистором R2 выводят шкалу микросхемы на значение, при котором горит светодиод, подключенный к выводу 11 (временно вместо светодиодов оптопар можно подключить обычные свето-диоды). Затем входное переменное напря­жение уменьшают до 190V и резистором RЗ выводят шкалу на значение когда горит свето­диод, подключенный к выводу 18 А1.

Если вышеуказанные настройки сделать не удается, нужно подстроить немного R5 и повторить их снова. Так, путем последова­тельных приближений добиваются результата, когда изменению входного напряжения на 10V соответствует переключение выходов микро­схемы А1.

Всего получается девять пороговых значе­ний, — 270V, 260V, 250V, 240V, 230V, 220V, 210V, 200V, 190V.

Принципиальная схема автотрансформатора показана на рисунке 2. В его основе лежит переделанный трансформатор типа ЛАТР. Корпус трансформатора разбирают и удаляют ползунковый контакт, который служит для переключения отводов. Затем по результатам предварительных изме­рений напряжений от отводов делают выводы (от 180 до 260V с шагом в 10V), которые, в дальнейшем переключают при помощи симисторных ключей VS1-VS9, управляемых системой управления посредством оптопар Н1-Н9. Оптопары подключены так, что при снижении показания микросхемы А1 на одно деление (на 10V) происходит переключение на повышающий (на очередные 10V) отвод автотрансфор­матора. И наоборот, — увеличение пока­заний микросхемы А1 приводит к пере­ключению на понижающий отвод авто­трансформатора. Подбором сопротивления резистора R4 (рис. 1) устанавливают ток через светодиоды оптопар, при котором симис-торные ключи переключаются уверенно. Схема на транзисторах VТ1 и VT2 (рис. 1) служит для задержки включения нагрузки автотрансформатора на время, необходимое на завершение переход­ных процессов в схеме после включе­ния. Эта схема задерживает подключе­ние светодиодов оптопар к питанию.

Вместо микросхемы LM3914 нельзя использовать аналогичные микросхемы LM3915 или LM3916, из-за того, что они работают по логарифмическому закону, а здесь нужен линейный, как у LM3914. Трансформатор Т1 — малогабаритный китайский трансформатор типа TLG, на первичное напряжение 220V и два вто­ричных по 12V (12-0-12V) и ток 300mА. Можно использовать и другой аналогич­ный трансформатор.

Трансформатор Т2 можно сделать из ЛАТРа, как описано выше, или намотать его самостоятельно.

Содержание:

В электрических цепях постоянно возникает необходимость в стабилизации тех или иных параметров. С этой целью применяются специальные схемы управления и слежения за ними. Точность стабилизирующих действий зависит от так называемого эталона, с которым и сравнивается конкретный параметр, например, напряжение. То есть, когда значение параметра будет ниже эталона, схема стабилизатора напряжения включит управление и отдаст команду на его увеличение. В случае необходимости выполняется обратное действие — на уменьшение.

Данный принцип работы лежит в основе автоматического управления всеми известными устройствами и системами. Точно так же действуют и стабилизаторы напряжения, несмотря на разнообразие схем и элементов, используемых для их создания.

Схема стабилизатора напряжения 220в своими руками

При идеальной работе электрических сетей, значение напряжения должно изменяться не более чем на 10% от номинала в сторону увеличения или уменьшения. Однако на практике перепады напряжения достигают гораздо больших значений, что крайне отрицательно сказывается на электрооборудовании, вплоть до его выхода из строя.

Защититься от подобных неприятностей поможет специальное стабилизирующее оборудование. Однако из-за высокой стоимости, его применение в бытовых условиях во многих случаях экономически невыгодно. Наилучшим выходом из положения становится самодельный стабилизатор напряжения 220в, схема которого достаточно простая и недорогая.

За основу можно взять промышленную конструкцию, чтобы выяснить, из каких деталей она состоит. В состав каждого стабилизатора входят трансформатор, резисторы, конденсаторы, соединительные и подключающие кабели. Самым простым считается стабилизатор переменного напряжения, схема которого действует по принципу реостата, повышая или понижая сопротивление в соответствии с силой тока. В современных моделях дополнительно присутствует множество других функций, обеспечивающих защиту бытовой техники от скачков напряжения.

Среди самодельных конструкций наиболее эффективными считаются симисторные устройства, поэтому в качестве примера будет рассматриваться именно эта модель. Выравнивание тока этим прибором будет возможно при входном напряжении в диапазоне 130-270 вольт. Перед началом сборки необходимо приобрести определенный набор элементов и комплектующих. Он состоит из блока питания, выпрямителя, контроллера, компаратора, усилителей, светодиодов, автотрансформатора, узла задержки включения нагрузки, оптронных ключей, выключателя-предохранителя. Основными рабочими инструментами служат пинцет и паяльник.

Для сборки стабилизатора на 220 вольт в первую очередь потребуется печатная плата размером 11,5х9,0 см, которую нужно заранее подготовить. В качестве материала рекомендуется использовать фольгированный стеклотекстолит. Схема размещения деталей распечатывается на принтере и переносится на плату с помощью утюга.

Трансформаторы для схемы можно взять уже готовые или собрать самостоятельно. Готовые трансформаторы должны иметь марку ТПК-2-2 12В и соединяться последовательно между собой. Для создания первого трансформатора своими руками потребуется магнитопровод сечением 1,87 см2 и 3 кабеля ПЭВ-2. Первый кабель применяется в одной обмотке. Его диаметр составит 0,064 мм, а количество витков — 8669. Оставшиеся провода используются в других обмотках. Их диаметр будет уже 0,185 мм, а число витков составит 522.

Второй трансформатор изготавливается на основе тороидального магнитопровода. Его обмотка выполняется из такого же провода, как и в первом случае, но количество витков будет другим и составит 455. Во втором устройстве делаются отводы в количестве семи. Первые три изготавливаются из провода диаметром 3 мм, а остальные из шин, сечением 18 мм2. За счет этого предотвращается нагрев трансформатора во время работы.

Все остальные комплектующие рекомендуется приобретать в готовом виде, в специализированных магазинах. Основой сборки является принципиальная схема стабилизатора напряжения, заводского изготовления. Вначале устанавливается микросхема, выполняющая функцию контроллера для теплоотвода. Для ее изготовления используется алюминиевая пластина площадью свыше 15 см2. На эту же плату производится монтаж симисторов. Теплоотвод, предназначенный для монтажа, должен быть с охлаждающей поверхностью. После этого сюда же устанавливаются светодиоды в соответствии со схемой или со стороны печатных проводников. Собранная таким образом конструкция, не может сравниваться с заводскими моделями ни по надежности, ни по качеству работы. Такие стабилизаторы используются с бытовыми приборами, не требующими точных параметров тока и напряжения.

Схемы стабилизаторов напряжения на транзисторах

Качественные трансформаторы, применяемые в электрической цепи, эффективно справляются даже с большими помехами. Они надежно защищают бытовую технику и оборудование, установленные в доме. Настроенная система фильтрации позволяет бороться с любыми скачками напряжения. За счет контроля над напряжением происходят изменения величины тока. Предельная частота на входе увеличивается, а на выходе — уменьшается. Таким образом, ток в цепи преобразуется в течение двух этапов.

В начале на входе задействуют транзистор с фильтром. Далее происходит включение в работу . Для завершения преобразования тока в схеме применяется усилитель, чаще всего устанавливаемый между резисторами. За счет этого в устройстве поддерживается необходимый уровень температуры.

Схема выпрямления действует следующим образом. Выпрямление переменного напряжения с вторичной обмотки трансформатора происходит с помощью диодного моста (VD1-VD4). Сглаживание напряжения выполняет конденсатор С1, после чего оно попадает в систему компенсационного стабилизатора. Действие резистора R1 задает стабилизирующий ток на стабилитроне VD5. Резистор R2 является нагрузочным. При участии конденсаторов С2 и С3 происходит фильтрация питающего напряжения.

Значение выходного напряжения стабилизатора будет зависеть от элементов VD5 и R1 для выбора которых существует специальная таблица. VT1 устанавливается на радиаторе, у которого площадь охлаждающей поверхности должна быть не менее 50 см2. Отечественный транзистор КТ829А может быть заменен зарубежным аналогом BDX53 от компании Моторола. Остальные элементы имеют маркировку: конденсаторы — К50-35, резисторы — МЛТ-0,5.

Схема линейного стабилизатора напряжения 12в

В линейных стабилизаторах используются микросхемы КРЕН, а также LM7805, LM1117 и LM350. Следует отметить, что символика КРЕН не является аббревиатурой. Это сокращение полного названия микросхемы стабилизатора, обозначаемой как КР142ЕН5А. Таким же образом обозначаются и другие микросхемы этого типа. После сокращения такое название выглядит по-другому — КРЕН142.

Линейные стабилизаторы или стабилизаторы напряжения постоянного тока схемы получили наибольшее распространение. Их единственным недостатком считается невозможность работы при напряжении, которое будет ниже заявленного выходного напряжения.

Например, если на выходе LM7805 нужно получить напряжение в 5 вольт, то входное напряжение должно быть, как минимум 6,5 вольт. При подаче на вход менее 6,5В, наступит так называемая просадка напряжения, и на выходе уже не будет заявленных 5-ти вольт. Кроме того, линейные стабилизаторы очень сильно нагреваются под нагрузкой. Это свойство лежит в основе принципа их работы. То есть, напряжение, выше стабилизируемого, преобразуется в тепло. Например, при подаче на вход микросхемы LM7805 напряжения 12В, то в этом случае 7 из них уйдут для нагрева корпуса, и лишь необходимые 5В поступят потребителю. В процессе трансформации происходит настолько сильный нагрев, что данная микросхема просто сгорит при отсутствии охлаждающего радиатора.

Регулируемый стабилизатор напряжения схема

Нередко возникают ситуации, когда напряжение, выдаваемое стабилизатором, необходимо отрегулировать. На рисунке представлена простая схема регулируемого стабилизатора напряжения и тока, позволяющая не только стабилизировать, но и регулировать напряжение. Ее можно легко собрать даже при наличии лишь первоначальных познаний в электронике. Например, входное напряжение составляет 50В, а на выходе получается любое значение, в пределах 27 вольт.

В качестве основной детали стабилизатора используется полевой транзистор IRLZ24/32/44 и другие аналогичные модели. Данные транзисторы оборудуются тремя выводами — стоком, истоком и затвором. Структура каждого из них состоит из металла-диэлектрика (диоксида кремния) — полупроводника. В корпусе расположена микросхема-стабилизатор TL431, с помощью которой и настраивается выходное электрическое напряжение. Сам транзистор может оставаться на радиаторе и соединяться с платой проводниками.

Данная схема может работать с входным напряжением в диапазоне от 6 до 50В. Выходное напряжение получается в пределах от 3 до 27В и может быть отрегулировано с помощью подстрочного резистора. В зависимости от конструкции радиатора, выходной ток достигает 10А. Емкость сглаживающих конденсаторов С1 и С2 составляет 10-22 мкФ, а С3 — 4,7 мкФ. Схема сможет работать и без них, однако качество стабилизации будет снижено. Электролитические конденсаторы на входе и выходе рассчитываются примерно на 50В. Мощность, рассеиваемая таким стабилизатором, не превышает 50 Вт.

Схема симисторного стабилизатора напряжения 220в

Симисторные стабилизаторы работают по аналогии с релейными устройствами. Существенным отличием является наличие узла, переключающего обмотки трансформатора. Вместо реле используются мощные симисторы, работающие под управлением контроллеров.

Управление обмотками с помощью симисторов — бесконтактное, поэтому при переключениях нет характерных щелчков. Для намотки автотрансформатора используется медный провод. Симисторные стабилизаторы могут работать при пониженном напряжении от 90 вольт и высоком — до 300 вольт. Регулировка напряжения осуществляется с точностью до 2%, отчего лампы совершенно не моргают. Однако во время переключений возникает ЭДС самоиндукции, как и в релейных устройствах.

Симисторные ключи обладают повышенной чувствительностью к перегрузкам, в связи с чем они должны иметь запас по мощности. Данный тип стабилизаторов отличается очень сложным температурным режимом. Поэтому установка симисторов осуществляется на радиаторы с принудительным вентиляторным охлаждением. Точно так же работает схема тиристорного стабилизатора напряжения 220В своими руками.

Существуют устройства с повышенной точностью, работающие по двухступенчатой системе. На первой ступени выполняется грубая регулировка выходного напряжения, а на второй ступени этот процесс осуществляется значительно точнее. Таким образом, управление двумя ступенями выполняется с помощью одного контроллера, что фактически означает наличие двух стабилизаторов в едином корпусе. Обе ступени имеют обмотки, намотанные в общем трансформаторе. При наличии 12 ключей, эти две ступени позволяют регулировать выходное напряжение в 36 уровнях, чем и обеспечивается его высокая точность.

Стабилизатор напряжения с защитой по току схема

Данные устройства обеспечивают питание преимущественно для низковольтных устройств. Такой стабилизатор тока и напряжения схема отличается простотой конструкции, доступной элементной базой, возможностью плавных регулировок не только выходного напряжения, но и тока, при котором срабатывает защита.
Основой схемы является параллельный стабилизатор или регулируемый стабилитрон, а также с высокой мощностью. С помощью так называемого измерительного резистора контролируется ток, потребляемый нагрузкой.

Иногда на выходе стабилизатора возникает короткое замыкание или ток нагрузки превышает установленное значение. В этом случае на резисторе R2 падает напряжение, а транзистор VT2 открывается. Происходит и одновременное открытие транзистора VT3, шунтирующего источник опорного напряжения. В результате, значение выходного напряжения снижается практически до нулевого уровня, и регулирующий транзистор оказывается защищенным от перегрузок по току. Для того чтобы установить точный порог срабатывания токовой защиты, применяется подстроечный резистор R3, включаемый параллельно с резистором R2. Красный цвет светодиода LED1 указывает на срабатывание защиты, а зеленый LED2 — на выходное напряжение.

После правильно выполненной сборки схемы мощных стабилизаторов напряжения сразу же включаются в работу, достаточно всего лишь выставить необходимое значение выходного напряжения. После загрузки устройства реостатом выставляется ток, при котором срабатывает защита. Если защита должна срабатывать при меньшем токе, для этого необходимо увеличить номинал резистора R2. Например, при R2 равном 0,1 Ом, минимальный ток срабатывания защиты будет составлять около 8А. Если же нужно, наоборот, увеличить ток нагрузки, следует параллельно включить два и более транзисторов, в эмиттерах которых имеются выравнивающие резисторы.

Схема релейного стабилизатора напряжения 220

С помощью релейного стабилизатора обеспечивается надежная защита приборов и других электронных устройств, для которых стандартный уровень напряжения составляет 220В. Данный стабилизатор напряжения 220В, схема которого всем известна. Пользуется широкой популярностью, благодаря простоте своей конструкции.

Для того чтобы правильно эксплуатировать это устройство, необходимо изучить его устройство и принцип действия. Каждый релейный стабилизатор состоит из автоматического трансформатора и электронной схемы, управляющей его работой. Кроме того, имеется реле, помещенное в надежный корпус. Данный прибор относится к категории вольтодобавочных, то есть с его помощью лишь добавляется ток в случае низкого напряжения.

Добавление необходимого количества вольт осуществляется путем подключения обмотки трансформатора. Обычно для работы используется 4 обмотки. В случае слишком высокого тока в электрической сети, трансформатор автоматически уменьшает напряжение до нужного значения. Конструкция может быть дополнена и другими элементами, например, дисплеем.

Таким образом, релейный стабилизатор напряжения имеет очень простой принцип работы. Ток измеряется электронной схемой, затем, после получения результатов, он сравнивается с выходным током. Полученная разница в напряжении регулируется самостоятельно путем подбора необходимой обмотки. Далее, подключается реле и напряжение выходит на необходимый уровень.

Стабилизатор напряжения и тока на LM2576

Напряжение домашней электросети часто бывает пониженным, никогда не достигая нормальных 220 В. В такой ситуации и холодильник плохо запускается, и освещение слабое, и вода в электрочайнике долгое время не закипает. Мощность устаревшего стабилизатора напряжения, предназначенного для питания черно-белого (лампового) телевизора, обычно недостаточна для всех других бытовых приборов, да и напряжение в сети зачастую падает ниже допустимого для такого стабилизатора.

Известен простой способ повысить напряжение в сети, используя трансформатор мощностью значительно меньше мощности нагрузки. Первичную обмотку трансформатора включают непосредственно в сеть, а нагрузку соединив последовательно со вторичной (понижающей) обмоткой трансформатора. При соответствующей фазировке напряжение на нагрузке будет равно сумме сетевого и снимаемого с трансформатора.

Схема стабилизатора сетевого напряжения , действующего по этому принципу, изображена на рис. 1. Когда включенный в диагональ диодного моста VD2 полевой транзистор VT2 закрыт, обмотка I (первичная) трансформатора Т1 отключена от сети. Напряжение на нагрузке практически равно сетевому за вычетом небольшого падения напряжения на обмотке II (вторичной) трансформатора Т1. Если же открыть полевой транзистор, цепь питания первичной обмотки трансформатора будет замкнута, а к нагрузке приложена сумма напряжения его вторичной обмотки и сетевого.

Рис. 1 Схема стабилизатора напряжения

Напряжение на нагрузке, пониженное трансформатором Т2 и выпрямленное диодным мостом VD1, поступает на базу транзистора VT1. Движок подстроечного резистора R1 должен быть установлен в положение, при котором транзистор VT1 открыт, a VT2 закрыт, если напряжение на нагрузке больше номинального (220 В). При напряжении меньше номинального транзистор VT1 будет закрыт, a VT2 — открыт. Организованная таким образом отрицательная I обратная связь поддерживает напряжение на нагрузке приблизительно равным номинальному

Выпрямленное мостом VD1 напряжение использовано и для питания коллекторной цепи транзистора VT1 (через интегральный стабилизатор DA1). Цепь C5R6 подавляет нежелательные выбросы напряжения сток-исток транзистора VT2. Конденсатор С1 снижает помехи, проникающие в сеть при работе стабилизатора. Резисторы R3 и R5 подбирают, добиваясь наилучшей и устойчивой стабилизации напряжения. Выключателем SA1 включают и выключают стабилизатор вместе с нагрузкой. Замкнув выключатель SA2, отключают автоматику, поддерживающую напряжение на нагрузке неизменным. Оно в этом случае становится максимально возможным при данном напряжении в сети.

Большинство деталей стабилизатора смонтированы на печатной плате, изображенной на рис. 2. Остальные соединяются с ней в точках А-Г.

Подбирая замену диодному мосту КЦ405А (VD2), следует иметь в виду, что он должен быть рассчитан на напряжение не менее 600 В и ток, равный максимальному току нагрузки, деленному на коэффициент трансформации трансформатора Т1. Требования к мосту VD1 скромнее: напряжение и ток — не менее соответственно 50 В и 50 мА

Рис. 2 Монтаж печатной платы

Транзистор КТ972А можно заменить на КТ815Б , a IRF840 — на IRF740 . Полевой транзистор имеет теплоотвод размерами 50×40 мм.

«Вольтодобавочный» трансформатор Т1 изготовлен из трансформатора СТ-320, применявшегося в блоках питания БП-1 телевизоров УЛПЦТ-59. Трансформатор разбирают, и аккуратно сматывают вторичные обмотки, оставив первичные в сохранности. Новые вторичные обмотки (одинаковые на обеих катушках) наматывают эмалированным медным проводом (ПЭЛ или ПЭВ) в соответствии с данными, приведенными в таблице. Чем сильнее падает напряжение в сети, тем больше потребуется витков и тем меньше допустимая мощность нагрузки.

После перемотки и сборки трансформатора выводы 2 и 2″ половин первичной обмотки, находящихся на разных стержнях магнитопровода, соединены перемычкой. Половины вторичной обмотки нужно соединить последовательно таким образом, чтобы их суммарное напряжение было максимальным (при неправильном соединении оно окажется близким к нулю). По максимуму суммарного напряжения вторичной обмотки и сети нужно определить, какой из оставшихся свободными выводов этой обмотки следует соединить с выводом 1 первичной, а какой — с нагрузкой.

Трансформатор Т2 — любой сетевой с напряжением на вторичной обмотке, близким к указанному на схеме при потребляемом от этой обмотки токе 5О…1ООмА.

Таблица 1

Добавочное напряжение, В	70	60	50	40	30	20
Максимальная мощность нагрузки, кВт	1	1.2	1.4	1,8	2,3	3,5
Число витков обмотки II	60+60	54+54	48+48	41+41	32+32	23+23
Диаметр провода, мм	1.5	1,6	1,8	2	2,2	2,8

Включив собранный стабилизатор в сеть, подстроечным резистором R1 установите напряжение на нагрузке равным 220 В. Следует учитывать, что описанное устройство не устраняет колебания сетевого напряжения, если оно превышает 220 В или опускается ниже минимального, принятого при расчете трансформатора.

Стабилизатор, устанавливаемый в сыром помещении, нужно обязательно поместить в заземленный металлический корпус.

Примечание: в тяжелых режимах работы стабилизатора, мощность, рассеиваемая транзистором VT2, бывает весьма увеличенной. Именно она, а не мощность трансформатора, может ограничить допустимую мощность нагрузки. Поэтому следует позаботиться о хорошем теплоотводе транзистора.

Стабилизатор напряжения 220 В для дома, дачи, газового котла

Подаваемая в наши дома электроэнергия не отличаются стабильностью. Если частота еще более-менее стабильна, то напряжение «гуляет» в значительном диапазоне. Единственное, что можно с этим сделать — поставить стабилизатор напряжения для дома, квартиры, дачи. Тогда в вашем, отдельно взятом «куске» сети все будет хорошо (если электрический стабилизатор правильно выбрать). 

Содержание статьи

Выбор по техническим характеристикам

Чтобы выбрать стабилизатор, сначала определитесь, будете вы его ставить на весь дом/квартиру или на какое-то определенное устройство(группу устройств). По идее, если есть проблемы с напряжением, лучше поставить стабилизатор напряжения для дома на входе, чтоб все устройства получали гарантированно нормальное напряжение. Но такое оборудование стоит довольно солидных денег — не менее 500$. Так что расходы немалые. Такой подход оправдан, если броски значительные, то это — лучший выход, так как техника может выйти из строя.

Локальные и общие стабилизаторы — первое с чем надо определиться

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:

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:

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.

Несколько примеров стабилизаторов разного типа мощностью 10-10,5 кВт с характеристиками и ценами приведены в таблице. Смотрите сами.

Название	Тип	Рабочее входное напряжение	Точность стабилизации	Тип размещения	Цена	Оценка пользователей по 5-балльной шкале	Примечания
RUCELF SRWII-12000-L	релейный	140-260 В	3,5%	настенный	270$	4,0
RUCELF SRFII-12000-L	релейный	140-260 В	3,5%	напольное	270$	5,0
Энергия Hybrid СНВТ-10000/1	гибридный	144-256 В	3%	напольное	300$	4,0	на выходе идеальная синусоида, защита от короткого замыкания, от перегрева, от повышенного напряжения, от помех
Энергия Voltron PCH-15000	релейный	100-260 В	10%	напольное	300$	4,0
RUCELF SDWII-12000-L	электромеханический	140-260 В	1,5%	настенное	330$	4,5
РЕСАНТА ACH-10000/1-ЭМ	электромеханический	140-260 В	2%	напольное	220$	5.0
РЕСАНТА LUX АСН-10000Н/1-Ц	релейный	140-260 В	8%	настенное	150$	4,5	синусоида без искажений Защита от короткого замыкания, от перегрева, от повышенного напряжения, от помех
РЕСАНТА ACH-10000/1-Ц	релейный	140-260 В	8%	напольное	170$	4.0	синусоида без искажений Защита от короткого замыкания, от перегрева, от повышенного напряжения, от помех
Otea Vega 10-15 / 7-20	электронный	187-253 В	0,5%	напольное	1550$	5,0
Штиль R 12000	электронный	155-255 В	5%	напольное	1030$	4,5
Штиль R 12000C	электронный	155-255 В	5%	напольное	1140$	4.5
Энергия Classic 15000	электронный	125-254 В	5%	настенное	830$	4,5
Энергия Ultra 15000	электронный	138-250 В	3%	настенное	950$	4,5
СДП-1/1-10-220-Т	электронный инверторный	176-276 В	1%	напольное	1040$	5	синусоида без искажений

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

Как выбрать стабилизатор для бытовой техники?

Содержание:

1. 1. Несколько замечаний о выборе стабилизатора
2. 2. Стабилизатор напряжения для газового котла: как выбрать?
3. 3. Стабилизатор напряжения для холодильника: как выбрать?
4. 4. Стабилизатор напряжения для компьютера: как выбрать?
5. 5. Стабилизатор напряжения для телевизора: как выбрать?

Для бесперебойной работы любого электроприбора требуются определенные характеристики электросети. Но зачастую качество питающего напряжения колеблется, и его скачок приводит к сгоранию ТЭНа или панели управления высокочувствительной техники. Чтобы этого избежать, необязательно покупать мощный и дорогой стабилизатор напряжения для контроля всей электросети в доме. Достаточно обезопасить самые уязвимые электроприборы.

Несколько замечаний о выборе стабилизатора

Чтобы сделать верный выбор, важно учесть, во-первых, напряжение в сети – минимальное и максимальное. Оно измеряется тестером. Обычно низкое напряжениеможно определить, например,  по неинтенсивному свету ламп накаливания. Во-вторых, важно отследить скачки напряжения, которые тоже измеряются прибором – цифровым анализатором. Если вернуться к лампам накаливания, то кратковременное изменение их яркости – верный показатель этого явления. В-третьих, стоит определить мощность и характер подключаемой нагрузки. Об этом легко узнать из паспорта бытового прибора. Например, у холодильника указывается номинальная мощность, но в момент запуска она будет превышена в несколько раз. И наконец, нельзя пренебрегать температурой воздуха там, где устанавливается стабилизатор напряжения. Большинство моделей рассчитаны на диапазон от +5 до +40 °С. О том, как выбрать регулятор напряжения для конкретного прибора, расскажем ниже.

Стабилизатор напряжения для газового котла: как выбрать?

Особенности оборудования. При эксплуатации газового котла всегда остро стоит  вопрос безопасности. Отопительные котлы, хотя и работают на газу, требуют высокой стабильности напряжения в электросети для функционирования электроники. Она особенно чувствительна к качеству тока, допуская погрешность в 5% к величине 220 В. Использование стабилизатора напряжения для котла является одним из обязательных условий его подключения.

Тип прибора. Для работы с потенциально взрывоопасным оборудованием, которым является газовый котел, подключают электронный или релейный стабилизатор. Если речь идет о чувствительном оборудовании, как правило, зарубежных производителей, которое требует малой погрешности в 2 – 5% и высокого времени реакции, выбирают первый: он срабатывает в 5 раз быстрее. Тиристоры в конструкции такого прибора могут управлять большим количеством обмоток, в результате чего исходящее напряжение имеет минимальный разбег. Если агрегат не столь чувствительный, можно выбрать модель среди релейных. Электромеханический стабилизатор использовать запрещено из-за искрения во время работы газового оборудования.

Мощность прибора. Мощность газового котла составляет от 100 до 200 Вт. Если вы устанавливаете стабилизатор напряжения 220в только для него, выбирайте прибор в 500 – 1000 Вт. То есть параметр мощности из паспорта оборудования умножают на 5 и добавляют 10% для запаса. Если вы хотите защитить еще и насосы, т.е. всю систему, прибор должен иметь мощность от 1000 до 2000 Вт. В момент включения циркуляционный насос потребляет мощности в 3 раза больше, чем указано в паспорте.

Модели для примера. Подходящим вариантом может стать модель Ресанта АСН 5000 Н/1-Ц Lux, имеющая функцию байпаса, а также  DAEWOO DW-TM5kVA – настенная модель с двумя розетками для прямого подключения потребителей.

Стабилизатор напряжения для холодильника: как выбрать?

Особенности оборудования. Современная модель с несколькими камерами и большим набором дополнительных опций является оборудованием с высокой чувствительностью к колебаниям в электросети. Экстремальная нагрузка на компрессор происходит уже при падении напряжения до 170 В. Низкое напряжение увеличивает силу тока в электродвигателе, он перегревается, и его либо отключает защитная автоматика, либо он ломается. То же можно сказать про повышенное напряжение, в результате которого электронные платы микропроцессорного управления перегреваются и выходят из строя. А выход из строя в результате проблемы с напряжением в сети не является гарантийным условием ремонта, поэтому все расходы на ремонт придется принимать владельцу.

Тип прибора. Для холодильника с одним компрессором подойдут релейные и электронные модели. Учитывая высокие пусковые токи и регулярное увеличение реактивных токов в процессе работы, самыми надежными будут стабилизаторы напряжения релейного типа. Они обеспечивают необходимую задержку включения. Вдобавок хорошо переносят низкие температуры, если вы выбираете модель для неотапливаемого помещения.

Мощность прибора. Модели с одним компрессором имеют мощность 250 – 350 Вт.  Для их надежной работы потребуется стабилизатор с показателем 1000 – 1500 Вт. Холодильники с двумя компрессорами с мощностью от 300 до 500 Вт должны быть защищены прибором мощностью 1500 – 2000 Вт. При включении холодильника происходит серьезный скачок напряжения, и значение пускового тока может увеличиться в 3 – 5 раз по сравнению с номинальным. Это необходимо учитывать.

Модели для примера. Можно порекомендовать отечественный стабилизатор напряжения  Ресанта, например, защищенную от перегрузки и перегрева и оснащенную цифровым дисплеем для контроля за параметрами модель Ресанта АСН 1500/1-Ц.

Стабилизатор напряжения для компьютера: как выбрать?

Особенности оборудования. Обычно для защиты компьютера используется источник бесперебойного питания (ИБП). Однако в ряде случаев он может не справиться с возложенной на него нагрузкой. И тогда покупка стабилизатора будет выходом в ситуации защиты компьютерной техники. Конечно, веским аргументом является и цена: он обойдется гораздо дешевле.

Тип прибора. Электромеханический имеет высокую точность стабилизации, которая составляет 2 – 3%, и плавно регулирует выходное напряжение. Это бюджетный вариант защиты техники. Релейный нужен, если в сети наблюдаются длительные интервалы пониженного или повышенного напряжения. Прибор характеризуется хорошим временем реакции на изменения в сети и доступной стоимостью. Электронный стабилизатор считается лучшим среди всех. Он обеспечит стопроцентную защиту от любых колебаний в сети, причем не только компьютера во время работы, но и других устройств, например, гаджетов или смартфона во время подзарядки. Если позволяет бюджет, приобретайте этот прибор: цена на него высока.

Мощность прибора. Как правило, прибора с большим запасом мощности не требуется, так как совокупная мощность системного блока, монитора, принтера, аудиосистемы редко превышает 700 – 1000 Вт. В зависимости от количества потребителей и их моделей подойдет стабилизатор напряжения мощностью 1000 – 1500 Вт. Для ноутбука достаточно прибора с мощностью в 500 Вт.

Модели для примера. Из подходящих вариантов можно обратить внимание на следующие. Ресанта АСН 500 Н/1-Ц отличается малыми габаритами, оснащена розеткой с заземлением на корпусе для подключения непосредственно к прибору. RUCELF SDW-1000-D имеет навесной тип корпуса. А толщина корпуса  QUATTRO ELEMENTI Stabilia 2000 W-Slim, выполненного в черном цвете, составляет всего 6 см.

Стабилизатор напряжения для телевизора: как выбрать?

Особенности оборудования. На сегодняшний день такие крупные производители, как LG, Panasonic, Samsung или Sony, выпускают технику со встроенной защитой от колебаний в сети. Но, как правило, такая защита отличается от той, которую способен обеспечить стабилизатор напряжения. Если телевизор стоит в загородном доме или на даче или если вы приобрели современную модель LSD, LED или 3D-LED с расширенным функционалом, то внешний прибор установить однозначно стоит. IPS-панели являются самым чувствительным элементом телевизора, которые могут утратить качество изображения из-за большой нагрузки на электросеть. Надо отметить, что у ряда производителей, в том числе отечественных, есть целые серии стабилизаторов, разработанные специально для домашних кинотеатров, плазменных телевизоров и другой дорогостоящей техники.

Тип прибора. Чтобы обезопасить оборудование от импульсных помех, как правило, выбирают электромеханический стабилизатор. Плавная регулировка напряжения и невысокая стоимость – вот основные преимущества прибора, способного создать оптимальные условия для бесперебойной работы.

Мощность прибора. В паспорте или на задней панели телевизора указывается  потребляемая им мощность. Она зависит от размера экрана. Если диагональ составляет, например, 25″ (61 см), подойдет стабилизатор напряжения с мощностью 350 Вт, соответственно, с большим размером экрана – прибор мощностью до 700 Вт.

Модели для примера. Рекомендуем обратить внимание на варианты с функцией двойного преобразования. Ресанта С1000 отличается малыми габаритами и небольшим весом.  RUCELF SRW-1500VA-D имеет навесную конструкцию и четыре евророзетки для подключения нескольких потребителей.

Надеемся, что наша статья поможет вам при выборе стабилизатора напряжения для дома. В любом случае помните, что прибор корректирует, а не стабилизирует напряжение в сети, и какая-то часть помех все равно будет проходить через него. Однако правильно выбранный прибор поможет исключить не только поломку подключенных приборов, но и выход из строя самого стабилизатора. Если у вас остались вопросы, звоните менеджеру нашего интернет-магазина. Он поможет в выборе модели под ваши требования.

Что такое регулятор напряжения

01.07.2020 | Автор Maker.io Staff

Все электронные устройства предназначены для работы с заданной номинальной мощностью, т. Е. Напряжением и током. В то время как потребление тока является динамическим и зависит от нагрузки устройства, напряжение питания является фиксированным и идеально постоянным для правильного функционирования устройства. Регулятор напряжения отвечает за поддержание этого идеального напряжения, необходимого для устройства. Ваш ноутбук, настенное зарядное устройство и кофеварка оснащены регуляторами напряжения.

В этом блоге мы более подробно рассмотрим концепцию регулятора напряжения и его различные типы, а также подробно остановимся на общих микросхемах стабилизаторов напряжения и их общих применениях!

Что такое регулятор напряжения?

Блок питания электронного устройства преобразует входящую мощность в требуемый тип (AC-DC или DC-AC) и желаемые характеристики напряжения / тока. Стабилизатор напряжения — это компонент блока питания, который обеспечивает стабильную подачу постоянного напряжения во всех рабочих условиях.Он регулирует напряжение при колебаниях мощности и колебаниях нагрузки. Он может регулировать как переменное, так и постоянное напряжение.

SMPS и настенное зарядное устройство — оба имеют встроенный регулятор напряжения (Источник изображения: TDK Lambda (слева) и Triad Magnetics (справа))

Регулятор напряжения обычно принимает более высокое входное напряжение и излучает более низкое, более стабильное выходное напряжение. Их вторичное использование также заключается в защите схемы от скачков напряжения, которые потенциально могут повредить / поджарить их.

Различные типы регуляторов напряжения

Регуляторы напряжения, используемые в низковольтных электронных устройствах, обычно представляют собой интегральные схемы. Центры распределения электроэнергии, обеспечивающие электропитание переменного тока бытовым и промышленным потребителям, используют более сложные и механически большие регуляторы напряжения, которые поддерживают номинальное напряжение 110 В (стандарты бытовой техники США) независимо от потребностей потребления в данной местности.

Исходя из физической конструкции, регуляторы напряжения можно встретить в интегральных схемах, электромеханических устройствах или твердотельных автоматических регуляторах.Наиболее распространенные классификации активных регуляторов напряжения (которые используют усилительные компоненты, такие как транзисторы или операционные усилители) — это линейные и импульсные регуляторы.

Линейные регуляторы — это простые транзисторные устройства, обычно упакованные в виде ИС. В их внутренней схеме используются дифференциальные усилители для управления выходным напряжением относительно опорного напряжения. Линейные регуляторы напряжения могут иметь фиксированный выход или иметь регулируемое управление. Обычно им требуется входной ток, сопоставимый с выходным током.

Импульсные регуляторы переключают последовательно включенное / выключенное устройство на высокой частоте, изменяя рабочий цикл напряжения, передаваемого на выходе. Их общие топологии — это понижающая, повышающая и понижающая-повышающая. Понижающие преобразователи более эффективны при понижении напряжения и по-прежнему способны повышать выходной ток. Повышающие преобразователи, такие как TPS6125 от Texas Instruments (TI), могут повышать выходное напряжение до уровня, превышающего входное.

Понижающий-повышающий преобразователь Adafruit со встроенным TPS63060 от TI и схемой импульсного регулятора (источник изображения: Adafruit Industries (слева) и DigiKey SchemeIt (справа))

Микросхемы линейного регулятора напряжения

Наиболее распространенными линейными стабилизаторами постоянного напряжения с фиксированным напряжением ИС , используемыми в электронных схемах, являются серии 78XX и 79XX для положительного и отрицательного выходного напряжения соответственно.XX обозначает выходное напряжение в диапазоне от 2,5 В до 35 В и может выдерживать ток до 2 А. Доступны в корпусах для поверхностного монтажа, ТО-3 и ТО-220. У них есть три соединительных контакта, вход, общий GND и выходной контакт. Модули регулятора напряжения также доступны в продаже.

Другая упаковка для семейства 7805 IC.

STMicroelectronics LM7805 дает напряжение +5 В на выходе и клемме GND, в то время как TI LM7912 дает -12 В.Отрицательные напряжения являются лишь относительной точкой отсчета по отношению к клемме GND.

Линейные регуляторы напряжения — это недорогие и простые в использовании ИС с очень низким уровнем электромагнитных помех и быстрым откликом на колебания напряжения. Хотя они полезны для простых приложений, их использование имеет несколько недостатков.

• ИС 78XX и 79XX могут обеспечивать постоянное и номинальное выходное напряжение только в том случае, если входное напряжение не менее 2,5 В или больше выходного. Например, вы не можете получить выход 9 В от микросхемы LM7809, если она питается от литий-ионной батареи 9 В.
• Падение напряжения происходит из-за того, что эти ИС, по сути, ведут себя как псевдорезисторы и выделяют дополнительную входную мощность батареи в виде тепла. Это неэффективно, и тепло необходимо отводить с помощью радиаторов или вентиляторов. Высоковольтные сильноточные ИС нуждаются в больших радиаторах или постоянном использовании вентилятора для обеспечения стабильного температурного диапазона. Высокое входное напряжение для низких выходов, например, вход 24 В для LM7805, имеет очень низкий КПД — 20%.

TI’s LM317 — это линейный регулируемый стабилизатор напряжения постоянного тока , который позволяет изменять выходное напряжение на основе принципа внешнего делителя напряжения R1 / R2 с использованием резисторов.Он прост в использовании и требует двух резисторов, как показано на рисунке. Он может обеспечивать ток до 1,5 А в диапазоне положительного напряжения от 1,25 В до 37 В. Другие варианты семейства LM317 IC, LM317L и LM317M, обеспечивают ток 100 мА и 500 мА соответственно.

Схема семейства микросхем

LM317 (Источник изображения: Техническое описание продукции Texas Instruments)

Применение регуляторов напряжения

• Положительные и отрицательные регуляторы напряжения могут использоваться вместе для питания датчиков, операционных усилителей и других электронных модулей, которым требуются оба напряжения.
• Все распространенные платы разработки микроконтроллеров, такие как платы Arduino и Raspberry Pi, могут получать питание от выхода LM7805 на вывод 5 В. Платы Arduino также имеют встроенный стабилизатор напряжения с малым падением напряжения, такой как NCP1117S от On Semiconductor, для регулирования мощности, поступающей от цилиндрического разъема или Vin.

LM7805 с внешним питанием Arduino (Источник изображения: Maker.io)

Регуляторы напряжения — один из важнейших компонентов электронной схемы.Они несут ответственность за его безопасное и стабильное функционирование. Стабилизаторы сверхвысокого напряжения используют схемы силовой электроники с высокой номинальной мощностью в промышленных установках на тяжелой технике.

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 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 устройств, 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.Это можно сделать разными способами, в зависимости от топологии схемы внутри, но для того, чтобы этот проект оставался базовым, 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, для импульсных регуляторов
, таких как понижающий (понижающий), повышающий (повышающий) и понижающий-повышающий (повышающий / понижающий), требуется несколько дополнительных компонентов, а также повышенная сложность 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, стабилизатору 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».

Указания по применению для регулятора 7805T У
Afrotechmods также есть 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 входное напряжение в диапазоне 6-18 В постоянного тока и имеет контакты, размер которых идеально подходит для любой стандартной макетной платы с шагом 0,1 дюйма.

В комплект входят:

(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
• Сетевой адаптер 6-18В (Mean Well GS06U-3PIJ)

Комплект стабилизатора напряжения макетной платы Solarbotics 34020
Направление:

1.Резистор и конденсатор 0,1 мкФ:
Удалите ленту и согните выводы резистора, затем вставьте его в положение, обозначенное R1. Припаяйте его с другой стороны и отрежьте лишние выводы. Сделайте то же самое для конденсатора 0,1 мкФ в позиции C2. Неважно, каким образом 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 сработает! Затем обрежьте лишние провода.Вставьте 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 совпали 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, на какой стороне 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 помещайте капли на подушечки, если вы это сделаете. Обратите внимание, что это не рекомендуемая модификация.

Подайте питание на плату от любого источника постоянного тока диаметром 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 гнезду цилиндра, 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?

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 стабилизаторе используется активное (BJT или MOSFET) устройство прохода (последовательное или шунтирующее), управляемое дифференциальным усилителем с высоким коэффициентом усиления. Он сравнивает выходное напряжение с точным опорным 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 импульсного регулятора?

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 регуляторе 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 быть 50% или даже ниже.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?

Для импульсных регуляторов

требуются средства для изменения выходного напряжения в ответ на изменения входного и выходного напряжения.Один из подходов — использовать ШИМ, который управляет входом в соответствующий выключатель питания, который контролирует его время 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 для поддержания постоянного выходного напряжения.

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.

Рекомендации

Загрузить средства проектирования управления питанием

Регулятор напряжения

| Определение, типы и факты

Регулятор напряжения , любое электрическое или электронное устройство, поддерживающее напряжение источника питания в допустимых пределах.Стабилизатор напряжения необходим для поддержания напряжений в предписанном диапазоне, который может выдерживать электрическое оборудование, использующее это напряжение. Такое устройство широко используется в автомобилях всех типов для согласования выходного напряжения генератора с электрической нагрузкой и с требованиями к зарядке аккумулятора. Стабилизаторы напряжения также используются в электронном оборудовании, в котором чрезмерные колебания напряжения могут быть вредными.

В автомобилях регуляторы напряжения быстро переключаются с одного на другое из трех состояний цепи с помощью подпружиненного двухполюсного переключателя.На низких скоростях некоторый ток от генератора используется для усиления магнитного поля генератора, тем самым увеличивая выходное напряжение. На более высоких скоростях в цепь возбуждения генератора вводится сопротивление, так что его напряжение и ток уменьшаются. На еще более высоких скоростях цепь отключается, уменьшая магнитное поле. Скорость переключения регулятора обычно составляет от 50 до 200 раз в секунду.

В электронных регуляторах напряжения используются твердотельные полупроводниковые устройства для сглаживания колебаний тока.В большинстве случаев они работают как переменные сопротивления; то есть сопротивление уменьшается, когда электрическая нагрузка велика, и увеличивается, когда нагрузка меньше.

Регуляторы напряжения выполняют те же функции в крупных системах распределения электроэнергии, что и в автомобилях и других машинах; они минимизируют колебания напряжения, чтобы защитить оборудование, использующее электричество. В системах распределения электроэнергии регуляторы находятся либо на подстанциях, либо на самих фидерных линиях.Используются два типа регуляторов: ступенчатые регуляторы, в которых переключатели регулируют подачу тока, и индукционные регуляторы, в которых асинхронный двигатель подает вторичное, постоянно регулируемое напряжение для выравнивания колебаний тока в фидерной линии.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас Редакция Британской энциклопедии Эта статья была недавно отредактирована и обновлена ​​Адамом Августином, управляющим редактором, справочное содержание.

Узнайте больше в этих связанных статьях Britannica:

Типы регуляторов напряжения: работа и их ограничения

В электроснабжении регуляторы напряжения играют ключевую роль.Итак, прежде чем переходить к обсуждению регулятора напряжения, мы должны знать, какова роль источника питания при проектировании системы? Например, в любой рабочей системе, такой как смартфон, наручные часы, компьютер или ноутбук, источник питания является важной частью для работы системы Owl, поскольку он обеспечивает последовательное, надежное и непрерывное питание внутренних компонентов системы. В электронных устройствах источник питания обеспечивает стабильную, а также регулируемую мощность для правильной работы цепей.Источники питания бывают двух типов, например, источник питания переменного тока, который поступает от сетевых розеток, и источник питания постоянного тока, который поступает от батарей. Итак, в этой статье рассматривается обзор различных типов регуляторов напряжения и их работы.

Что такое регулятор напряжения?

Стабилизатор напряжения используется для регулирования уровней напряжения. Когда требуется стабильное и надежное напряжение, предпочтительным устройством является регулятор напряжения. Он генерирует фиксированное выходное напряжение, которое остается постоянным при любых изменениях входного напряжения или условий нагрузки.Он действует как буфер для защиты компонентов от повреждений. Стабилизатор напряжения — это устройство с простой конструкцией с прямой связью, в котором используются контуры управления с отрицательной обратной связью.

Регулятор напряжения

Существует два основных типа регуляторов напряжения: линейные регуляторы напряжения и импульсные регуляторы напряжения; они используются в более широких приложениях. Линейный регулятор напряжения — самый простой тип регулятора напряжения. Он доступен в двух типах, которые являются компактными и используются в системах с низким энергопотреблением и низким напряжением.Обсудим различные типы регуляторов напряжения.

Основными компонентами , используемыми в регуляторе напряжения , являются

• Цепь обратной связи
• Стабильное опорное напряжение
• Цепь управления проходным элементом

Процесс регулирования напряжения очень прост благодаря использованию трех вышеуказанных компонентов. Первый компонент регулятора напряжения, такой как цепь обратной связи, используется для обнаружения изменений в выходном напряжении постоянного тока. На основе опорного напряжения, а также обратной связи может быть сгенерирован управляющий сигнал, который приводит в действие элемент Pass для компенсации изменений.

Здесь проходной элемент — это один из видов твердотельного полупроводникового устройства, похожий на BJT-транзистор, PN-Junction Diode в противном случае MOSFET. Теперь выходное напряжение постоянного тока можно поддерживать приблизительно стабильным.

Работа регулятора напряжения

Схема регулятора напряжения используется для создания и поддержания постоянного выходного напряжения даже при изменении входного напряжения в противном случае условия нагрузки. Регулятор напряжения получает напряжение от источника питания, и его можно поддерживать в диапазоне, который хорошо подходит для остальных электрических компонентов.Чаще всего эти регуляторы используются для преобразования мощности постоянного / постоянного тока, переменного / переменного тока или переменного / постоянного тока.

Типы регуляторов напряжения и их работа

Эти регуляторы могут быть реализованы посредством интегральных схем или дискретных компонентных схем. Стабилизаторы напряжения подразделяются на два типа: линейный регулятор напряжения и импульсный регулятор напряжения. Эти регуляторы в основном используются для регулирования напряжения в системе, однако линейные регуляторы работают с низким КПД, а импульсные регуляторы работают с высоким КПД.В импульсных регуляторах с высоким КПД большая часть i / p-мощности может передаваться на o / p без рассеивания.

Типы регуляторов напряжения

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

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

Линейные регуляторы напряжения

Линейный регулятор действует как делитель напряжения.В омической области используется полевой транзистор. Сопротивление регулятора напряжения меняется в зависимости от нагрузки, что приводит к постоянному выходному напряжению. Линейные регуляторы напряжения — это оригинальный тип регуляторов, используемых для регулирования источников питания. В этом типе регулятора переменная проводимость активного проходного элемента, такого как MOSFET или BJT, отвечает за изменение выходного напряжения.

Как только нагрузка объединена, изменения на любом входе, в противном случае нагрузка приведет к разнице в токе по транзистору, чтобы поддерживать постоянный выход.Чтобы изменить ток транзистора, он должен работать в активной, иначе омической области.

Во время этой процедуры этот тип регулятора рассеивает много энергии, потому что сетевое напряжение падает внутри транзистора и рассеивается подобно теплу. Как правило, эти регулирующие органы делятся на разные категории.

• Положительный Регулируемый
• Отрицательный Регулируемый
• Фиксированный выход
• Отслеживание
• Плавающий

Преимущества

К преимуществам линейного регулятора напряжения относятся следующие.

• Обеспечивает низкую пульсацию выходного напряжения
• Быстрое время отклика на нагрузку или изменение линии
• Низкие электромагнитные помехи и меньший шум

Недостатки

К недостаткам линейного регулятора напряжения относятся следующие.

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

Регуляторы напряжения серии

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

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

Шунтирующие регуляторы напряжения

Шунтирующий регулятор напряжения работает, обеспечивая путь от напряжения питания к земле через переменное сопротивление.Ток через шунтирующий регулятор отклоняется от нагрузки и бесполезно течет на землю, что делает эту форму, как правило, менее эффективной, чем последовательный регулятор. Однако он проще, иногда состоит только из диода опорного напряжения и используется в схемах с очень низким энергопотреблением, в которых потери тока слишком малы, чтобы вызывать беспокойство. Эта форма очень распространена для схем опорного напряжения. Шунтирующий регулятор обычно может только поглощать (поглощать) ток.

Применение шунтирующих регуляторов

Шунтирующие регуляторы используются в:

• Импульсные источники питания с низким выходным напряжением
• Источники и приемники тока
• Усилители ошибок
• Регулируемые линейные и импульсные источники питания напряжения или тока
• Напряжение Мониторинг
• Аналоговые и цифровые схемы, требующие точных эталонов
• Прецизионные ограничители тока

Импульсные регуляторы напряжения

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

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

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

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

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

Топологии коммутации

Имеет два типа топологий: диэлектрическая изоляция и неизолированная.

Изолированный

Он основан на радиации и интенсивных средах. Опять же, изолированные преобразователи подразделяются на два типа, в том числе следующие.

• Обратные преобразователи
• Прямые преобразователи

В перечисленных выше изолированных преобразователях рассматривается тема импульсных источников питания.

Без изоляции

Это основано на небольших изменениях Vout / Vin. Примеры: повышающий регулятор напряжения (Boost) — увеличивает входное напряжение; Step Down (Бак) — снижает входное напряжение; Повышение / Понижение (повышение / понижение) Регулятор напряжения — понижает, повышает или инвертирует входное напряжение в зависимости от контроллера; Зарядный насос — обеспечивает многократный ввод без использования индуктора.

Опять же, неизолированные преобразователи подразделяются на разные типы, однако наиболее важными из них являются

• Понижающий преобразователь или понижающий регулятор напряжения
• Повышающий преобразователь или повышающий регулятор напряжения
• Понижающий или повышающий преобразователь

Преимущества топологий коммутации

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

Недостатки топологий переключения

• Более высокое пульсирующее напряжение на выходе
• Более медленное время восстановления переходного процесса
• EMI производит очень шумный выходной сигнал
• Очень дорогие

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

Повышающие регуляторы напряжения

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

Тогда V _{на входе} I _{на входе} = V _{на выходе} I _{на выходе} ,

I _{на выходе} / I _in = (1-D)

Отсюда следует, что в этой цепи

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

Понижающее (понижающее) напряжение Регулятор

Понижает входное напряжение.

Понижающие регуляторы напряжения

Если входная мощность равна выходной мощности, тогда

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

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

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

Повышение / Понижение (повышение / понижение)

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

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

Повышающие / понижающие регуляторы напряжения

Регуляторы напряжения генератора

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

Регулятор напряжения генератора

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

Электронный регулятор напряжения

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

Электронный регулятор напряжения

Транзисторный регулятор напряжения

Электронные регуляторы напряжения имеют источник нестабильного опорного напряжения, который обеспечивается стабилитроном, который также известен как рабочий диод обратного напряжения пробоя.Он поддерживает постоянное выходное напряжение постоянного тока. Пульсации переменного напряжения заблокированы, но фильтр не может быть заблокирован. Регулятор напряжения также имеет дополнительную схему защиты от короткого замыкания, схему ограничения тока, защиту от перенапряжения и тепловое отключение.

Основные параметры регуляторов напряжения

• Основные параметры, которые необходимо учитывать при работе регулятора напряжения, в основном включают в себя напряжение i / p, напряжение o / p, а также ток включения / выключения. Как правило, все эти параметры в основном используются для определения топологии типа VR, хорошо согласованной или нет с ИС пользователя.
• Другие параметры этого регулятора: частота коммутации, ток покоя; напряжение обратной связи тепловое сопротивление может применяться на основе требования
• Ток покоя является значительным, если эффективность во всех режимах ожидания или малой нагрузке является основной проблемой.
• Если рассматривать частоту коммутации как параметр, использование частоты коммутации может привести к решениям небольшой системы. Кроме того, тепловое сопротивление может быть опасным для отвода тепла от устройства, а также для отвода тепла от системы.
• Если контроллер имеет полевой МОП-транзистор, после этого все кондуктивные, а также динамические потери будут рассеиваться внутри корпуса и должны учитываться при измерении предельной температуры регулятора.
• Наиболее важным параметром является напряжение обратной связи, поскольку оно определяет меньшее напряжение включения / выключения, которое может удерживать ИС. Это ограничивает меньшее напряжение o / p, а точность влияет на регулирование выходного напряжения.

Как правильно выбрать регулятор напряжения?

• Ключевые параметры играют ключевую роль при выборе регулятора напряжения разработчиком, например Vin, Vout, Iout, системные приоритеты и т. Д.Некоторые дополнительные ключевые функции, такие как включение управления или индикация состояния питания.
• Когда разработчик описал эти потребности, используйте таблицу параметрического поиска, чтобы найти лучшее устройство, отвечающее предпочтительным потребностям.
• Для дизайнеров эта таблица очень ценна, потому что она предоставляет несколько функций, а также пакеты, доступные для удовлетворения необходимых параметров в соответствии с требованиями дизайнера.
• Устройства MPS доступны со своими техническими описаниями, в которых подробно описаны необходимые внешние части, как измерить их значения, чтобы получить стабильную, эффективную конструкцию с высокой производительностью.
• Это техническое описание в основном помогает в измерении значений таких компонентов, как выходная емкость, сопротивление обратной связи, индуктивность выхода и т. Д.
• Кроме того, вы можете использовать некоторые инструменты моделирования, такие как программное обеспечение MPSmart / DC / DC Designer и т. Д. MPS предоставляет различные регуляторы напряжения с компактными линейными, разнообразными эффективными и переключаемыми типами, такими как семейство MP171x, семейство HF500-x, MPQ4572-AEC1, MP28310, MP20056 и MPQ2013-AEC1.

Ограничения / недостатки

Ограничения регуляторов напряжения включают следующее.

• Одним из основных ограничений регуляторов напряжения является их неэффективность из-за рассеивания большого тока в некоторых приложениях.
• Падение напряжения на этой ИС похоже на падение напряжения на резисторе. Например, когда на входе регулятора напряжения 5 В, а на выходе получается 3 В, тогда падение напряжения между двумя клеммами составляет 2 В.
• Эффективность регулятора может быть ограничена до 3 В или 5 В, что означает, что эти регуляторы применимы с меньшим количеством дифференциалов Vin / Vout.
• В любом приложении очень важно учитывать ожидаемое рассеивание мощности для регулятора, потому что при высоком входном напряжении рассеиваемая мощность будет высокой, что может привести к повреждению различных компонентов из-за перегрева.
• Еще одним ограничением является то, что они просто способны к понижающему преобразованию по сравнению с переключательными типами, поскольку эти регуляторы обеспечивают понижающее преобразование и преобразование.
• Регуляторы, подобные импульсным, очень эффективны, однако у них есть некоторые недостатки, такие как экономическая эффективность по сравнению с регуляторами линейного типа, более сложные, большие по размеру и могут генерировать больше шума, если их внешние компоненты не выбраны осторожно.

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

Как выбрать регулятор напряжения: 6 факторов, которые следует учитывать | Стрела.com

Регуляторы напряжения являются важным компонентом электрических и электромеханических устройств, обеспечивающим надежную работу. Электроника требует постоянного входного напряжения, а регуляторы напряжения обеспечивают выполнение этих требований.

Для чего используется регулятор напряжения?

Во всем, от автомобилей до кондиционеров и мобильных телефонов, используются регуляторы напряжения. Некоторые устройства более чувствительны, чем другие, и некоторые источники питания колеблются больше, чем другие, что затрудняет выбор лучших регуляторов напряжения для каждого приложения.

Даже в простой конструкции с низким энергопотреблением и относительно стабильным источником питания пропуск регулятора напряжения может снизить надежность. Обычный свет — это тот случай, когда вам может не понадобиться регулятор напряжения, потому что, если напряжение упадет, свет просто потускнеет. Однако отсутствие регулятора напряжения может снизить производительность и надежность, потенциально вызывая такие проблемы, как мерцание светодиода, сброс контроллера и даже «жареная» электроника.

Как работает регулятор напряжения? Стабилизаторы напряжения

обычно используются там, где требуется точная настройка напряжения.Например, в беспроводном телефоне у вас может быть адаптер переменного тока, который преобразует мощность 120 В переменного тока в 8 В переменного тока. Затем внутри основания телефона вы найдете регулятор напряжения, обеспечивающий необходимое напряжение постоянного тока для электроники в основании. В самом телефоне вы можете найти адаптер постоянного тока, который использует регулятор напряжения для обеспечения правильного напряжения для электроники в телефоне.

В сложном электромеханическом устройстве с различными компонентами, требующими разного напряжения, потребность в регуляторах напряжения более очевидна.Например, компьютер будет использовать адаптер для розетки, чтобы преобразовать 120 В переменного тока в более низкое напряжение. Затем для работы различных внутренних компонентов, таких как материнская плата, охлаждающий вентилятор и жесткий диск, требуется определенное напряжение. Стабилизаторы напряжения будут использоваться для обеспечения постоянного и надежного напряжения для каждого внутреннего компонента.

Руководство по выбору регулятора напряжения

Учитывайте следующие факторы при выборе регулятора напряжения:

1. Входное и выходное напряжение

В идеале вы знаете диапазон входного напряжения и требуемое выходное напряжение, с которым вы будете работать.Каждая микросхема регулятора напряжения предназначена для использования с определенным выходным напряжением. Например, в устройстве, работающем от источника питания 120 В переменного тока, которое имеет контроллер Raspberry Pi 5 В, серводвигатели 12 В и шаговый двигатель 24 В, вам нужно будет использовать регуляторы напряжения 5 В, 12 В и 24 В, чтобы все работало бесперебойно.

Однако, если у вас есть запасы для различных целей, вы можете найти регулируемые регуляторы выходной мощности, которые можно использовать для различных выходов, выполнив простую настройку.

MCP1754ST-5002E / MC от Microchip — хороший пример продукта.

2. Падение напряжения

Dropout — это минимальный буфер между выходным и входным напряжениями. Например, если у вас есть вход 7 В и требуется выход 5 В, то необходимо минимальное падение напряжения 2 В. Если вы подозреваете, что входное напряжение 7 В упадет ниже 7 В, тогда вам понадобится меньшее падение напряжения.

Падение указывается для каждой микросхемы регулятора напряжения вместе с выходным напряжением. Например, вы можете найти регуляторы напряжения на 5 В с рядом доступных отпусканий.Для цепей с небольшой разницей между входным и выходным напряжением потребуется стабилизатор напряжения с малым падением напряжения (LDO) или даже регулятор сверхнизкого напряжения.

TCR2LE31, LM от Toshiba — хороший пример продукта.

3. Линейный регулярный или импульсный регулятор?

Линейный регулятор не может компенсировать мощность, которая падает ниже выходного напряжения. Чтобы обеспечить выходное напряжение 5 В, необходимо поддерживать минимум 5 В от входного напряжения и падения напряжения линейного регулятора напряжения.Если необходимо компенсировать падение мощности, можно использовать импульсный импульсный регулятор.

MIC2877-5.25YFT-TR от Microchip — хороший пример продукта.

Еще один случай, когда импульсный стабилизатор может быть полезным, — это когда скачки потребляемой мощности могут вызвать падение напряжения. Например, при срабатывании соленоида происходит скачок энергопотребления, падение напряжения и сброс микроконтроллера, если только вы не используете стабилизатор напряжения, который может компенсировать.

Импульсные регуляторы также могут иметь больше смысла для устройств, когда есть большая разница между входным и выходным напряжениями, что приводит к слишком большим потерям мощности / выделению тепла.

Имеет ли смысл использование импульсных регуляторов, зависит от типа проекта, проектных ограничений и бюджета. Импульсные регуляторы могут вызывать шум и помехи, которые требуют компенсации в схемах. Стоимость также является важным фактором. Для дорогостоящего компонента робототехники или чувствительного медицинского оборудования использование импульсных регуляторов будет менее затратной проблемой, чем для недорогой товарной позиции.

Дополнительные сведения см. В разделах «Преобразователь постоянного тока в постоянный ток и модуль импульсного регулятора» и «Типы переключения преобразователей постоянного тока в постоянный».

4. Чувствительность устройства

Для высокочувствительных устройств, таких как смартфоны, беспроводные устройства и медицинское оборудование с батарейным питанием, может потребоваться специальный регулятор для снижения шума. См. Использование LDO для минимизации шума мощности для получения дополнительной информации.

5. Время отклика

Для приложений, требующих быстрого времени отклика, таких как видеокарты, телевизоры, компьютеры, принтеры и встроенные системы, доступны специальные регуляторы напряжения с быстрым временем отклика.

NCV51198PDR2G от ON Semiconductor — хороший пример продукта.

6. Энергопотребление

При использовании линейного регулятора напряжения разница между входным и выходным напряжением теряется из-за преобразования ее в тепло. При низком энергопотреблении выделяемое тепло, скорее всего, не проблема. Однако, в зависимости от приложения, если потребляемый ток становится достаточно высоким, количество выделяемого тепла может стать проблемой. Вышеупомянутый вариант использования импульсного регулятора вместо линейного регулятора является одним из возможных решений.Вы также можете использовать радиатор, чтобы оставаться в оптимальном диапазоне температур.

Хотя на первый взгляд регуляторы напряжения кажутся простыми, они являются частью более сложной картины надежности источников питания и электроники. Для помощи в проектировании и устранении неисправностей Arrow предлагает широкий спектр инженерных услуг. Недооценка потенциальных проблем надежности и производительности, которые могут возникнуть из-за неправильного регулятора напряжения, — это ошибка, которой можно избежать, которую можно предотвратить с помощью экспертных знаний в области проектирования.

Признаки неисправности регулятора напряжения | Gold Eagle Co.

Регулятор напряжения в вашем автомобиле отвечает за поддержание правильного количества электроэнергии, постоянно поступающей к определенным частям вашего автомобиля. Это означает, что если регулятор напряжения сломан, компоненты вашей электрической системы могут работать только с перебоями или вообще не работать. Это довольно большая проблема, поскольку вам определенно нужно, чтобы фары и аккумулятор вашего автомобиля были надежными, если вы хотите добраться куда угодно! Так что, если вы пытаетесь привести свою машину в исправное состояние, проверка этой важной детали — это только начало.Вот как определить неисправность регулятора напряжения.

Признак неисправного регулятора напряжения № 1: разрядился аккумулятор

Есть много причин, по которым аккумулятор вашего автомобиля может разрядиться, и одна из них — сломанный регулятор напряжения. Это связано с тем, что, когда эта деталь перегорит, аккумулятор больше не будет заряжаться, а это означает, что в конечном итоге он умрет. Перезарядка аккумулятора позволит автомобилю завестись, но вы обнаружите, что аккумулятор разрядится раньше, чем вы могли ожидать, если регулятор напряжения не работает должным образом.Так что, если аккумулятор продолжает разряжаться, вероятно, пора отнести машину в ремонтную мастерскую для замены регулятора напряжения.

Признак неисправного регулятора напряжения № 2: Тусклый свет

Еще один способ узнать, что регулятор напряжения неисправен, — это когда фары в машине продолжают тускнеть или мерцать. В конце концов, регулятор напряжения должен поддерживать поток энергии к источникам света, поэтому неудивительно, что эти огни перестают работать правильно, когда эта часть выходит из строя. Эта проблема может распространяться на фары, освещение приборной панели и даже на звуковую систему.По сути, если кажется, что эти компоненты выходят из строя или вообще не включаются, может быть виноват ваш регулятор напряжения.

Признак неисправного регулятора напряжения № 3: Вы замечаете проблемы с двигателем

Плохой регулятор напряжения может даже повлиять на двигатель вашего автомобиля. Например, когда эта автомобильная запчасть перестает работать должным образом, вы можете время от времени замечать, как двигатель вашего автомобиля глохнет или глохнет. У него также могут быть проблемы с ускорением во время движения. Если вы заметили эту проблему, возможно, вам стоит заменить регулятор напряжения, чтобы вы могли добиться плавного ускорения, к которому привыкли.

Признак неисправности регулятора напряжения № 4: Не работает комбинация приборов

Регулятор напряжения автомобиля должен обеспечивать питание комбинации приборов. Так что, если вы заметили, что ваш не работает, скорее всего, из-за неисправности регулятора напряжения. Возможно, вы по-прежнему сможете завести автомобиль, но вам будет не хватать большой информации, например, о том, с какой скоростью вы едете, поскольку спидометр не будет работать. По этой причине лучше не водить машину, пока не замените регулятор напряжения.

Признак неисправности регулятора напряжения № 5: Показания регулятора напряжения неточны

Если вы подозреваете, что регулятор напряжения не работает, вы можете проверить его, чтобы убедиться, что показания точны. Если после тестирования регулятора напряжения вы заметили, что цифры на манометре меняются беспорядочно, вероятно, вам потребуется замена этой детали. К счастью, когда вы его получите, эта и любые другие связанные с этим проблемы должны быть решены, чтобы у вас снова появилась машина, на которую можно положиться.

Конечно, если вы заметите один или два из этих симптомов, это еще не значит, что ваш регулятор напряжения неисправен. Это может быть другая проблема, которая представляет собой аналогичные симптомы, поэтому изучите другие возможности — например, признаки неисправности вашего генератора переменного тока — а также, если вы хотите разобраться в сути проблемы.