Как выбрать стабилизатор напряжения для компьютера?
Содержание
Как типичные проблемы электроснабжения влияют на компьютерную технику?
Чтобы понять от чего именно стабилизатор обезопасит ваш компьютер рассмотрим наиболее характерные для отечественной энергосистемы проблемы:
| Проблема | Влияние на компьютерную технику |
| Кратковременное падение (провал) напряжения |
Это результат подключения к сети мощного потребителя. Жильцы городских квартир сталкиваются с этой проблемой реже, чем владельцы частных домов, где одновременно могут включаться несколько электроприборов, характеризующихся большой потребляемой мощностью: насосная станция, электронагреватель, деревообрабатывающий станок и т.д. Знакома названная проблема и людям, живущим рядом с крупными предприятиями. Для них кратковременное снижение сетевого напряжения – следствие запуска расположенного по соседству мощного промышленного оборудования. |
| Кратковременный скачок (всплеск) напряжения | Явление обратное падению напряжения, возникает при отключении от сети мощных потребителей и длится от долей секунды до нескольких секунд. Напряжение в этот момент может превысить 300 В, что опасно для электронных компонентов современного компьютера. |
| Импульсное перенапряжение |
Возникает при ударах молнии (как в линию электропередач, так и вблизи здания), а также при резкой смене системой электроснабжения режима работы, например, в случае короткого замыкания или обрыва нулевого провода в трехфазной сети. В лучшем случае в блоке перегорит плавкий предохранитель, в худшем – из строя выйдет не только сам блок питания, но и остальные узлы компьютера. |
| Пониженное или повышенное сетевое напряжение | Одна из наиболее распространённых проблем, имеющая множество причин – от несоблюдения поставщиками норм, устанавливающих качество электроэнергии, до одновременного включения большого количества потребителей. |
Отклонения сетевого напряжения, превышающие 10% от номинального значения и встречающиеся как в городских квартирах, так и в частных домах, ведут к нестабильному функционированию компьютера и сокращению срока его эксплуатации. Стоит отметить, что даже небольшие, не проявляющиеся зрительно сетевые колебания негативно влияют на электронные компоненты современной компьютерной техники, снижая её долговечность, производительность и быстродействие.
Преимущества использования стабилизатора напряжения с компьютером
Первоочерёдная задача стабилизатора – не отключение защищаемого оборудования, а регулировка напряжения. При постоянно пониженном или повышенном напряжении в сети, а также при кратковременных скачках или падениях напряжения устройство корректирует сетевые параметры до значений, необходимых для устойчивого функционирования компьютерной техники.
В случае критических скачков напряжения (выходящих из допустимого для стабилизации диапазона), например, при импульсном перенапряжении, современный стабилизатор обесточит компьютер, защитив его таким образом от выхода из строя и дорогостоящего ремонта.
При эксплуатации компьютера без стабилизатора рекомендуется отключать устройство в период возникновения отклонений в сети. Постоянная работа незащищённого компьютера в условиях нестабильного напряжения способствует быстрому износу электронных компонентов устройства и повышает риск потери данных вследствие некорректной перезагрузки или отключения.
Наличие стабилизатора даст возможность беспрепятственно использовать компьютер, практически не задумываясь о качестве питающего напряжения.
Какой тип стабилизаторов оптимален для защиты компьютера?
Для исправного функционирования компьютера необходимо обеспечить стабильное напряжение с минимальной погрешностью. Из четырёх основных типов стабилизаторов (релейные, электромеханические, полупроводниковые (тиристорные и симисторные) и инверторные) наименьшей погрешностью (максимальной точностью стабилизации) обладают инверторные устройства – ±2%.
Кроме того, инверторные стабилизаторы опережают устройства других типов по всем техническим характеристикам, в том числе по качеству выходного сигнала (идеальная синусоида во всем допустимом диапазоне сетевого напряжения) и быстродействию (выходное напряжение регулируется мгновенно, то есть без задержек во времени).
Ещё одно преимущество инверторных моделей – низкий уровень шума, который в отличие от релейных и электромеханических стабилизаторов не осложняет их комфортное бытовое применение.
По некоторым показателям, включая стоимость, полупроводниковые стабилизаторы приближаются к инверторным. Но тем не менее симисторные и тиристорные модели в отличии от инверторных не могут полностью исключить трансляцию сетевых колебаний на выход устройства и не обеспечивают безразрывное электропитание идеальной синусоидальной формы.
На сегодняшний день именно инверторные стабилизаторы гарантируют максимальный уровень защиты подключенного оборудования от кратковременных всплесков и провалов напряжения, импульсного перенапряжения, повышенного или пониженного входного напряжения, а также от гармонических искажений и электрических помех.
Всё вышесказанное позволяет рассматривать инверторные стабилизаторы как наиболее оптимальное с технической точки зрения, решение для защиты любой компьютерной техники.
Стабилизатор напряжения для компьютера. Какой лучше!
В наше время персональный компьютер есть практически в каждой семье (а то и несколько: по числу проживающих). Такой сравнительно дорогой электротехнике требуется особый уход и внимание. Это касается и обеспечения качественной электрической энергией. Ведь реалии сегодняшней жизни таковы, что износ линий электропередачи за последнее время только увеличивается, что приводит к перепадам напряжения и сбоям в электросети.
Если электричество отключается, компьютер сразу же выключается, как и все остальное. Это может вызвать проблемы: вы потеряете все несохраненные работы/проекты. Чувствительная электронная техника, в том числе персональные компьютеры, выйдет из строя. Скачкообразное электропитание опасно уже тем, что по этой причине компьютеру приходится внезапно перезагружаться.
Использование стабилизатора регулирует и обеспечивает правильное напряжение, что может защитить компьютер от повреждений и продлить ему жизнь. Стационарные компьютеры и ноутбуки оснащены встроенным блоком питания, который способен защитить лишь от слабых всплесков в сети, сильный скачок – и компьютер «летит». Почему это происходит? По причине перекоса фаз.
Опасность заключается в том, что при перекосе наблюдается неравномерность нагрузки на фазах – на задействованной линии напряжение резко падает, а на недогруженной фазе происходит энергетический скачок. Под повышенным напряжением быстрее выходит из строя компьютер – сгорает блок питания либо создаются импульсные помехи, действующие на чувствительные элементы компьютерной электроники. Под угрозой системное плато, память и другие компоненты.
Информация для обдуманного выбора стабилизатора напряжения
Возможно, стабилизатор и не нужен вовсе: если вы живёте в мегаполисе, где энергопитание сравнительно стабильное. В удалённых районах нормализатор напряжения абсолютно необходим, чтобы сохранить компьютер в безопасности.
Большая часть электрооборудования в целом прекращает работать из-за нестабильности сети. Работа электротехники ухудшается под действием высокочастотных помех, различных импульсов.
Хороший стабилизатор не пропустит резких сетевых колебаний или шумы на подключенные к нему приборы. Благодаря ему, работоспособности компьютерного процессора и других компонентов ничто не будет угрожать. Слабый прибор может не обеспечить безопасность, что приведет к неисправности, компьютерному сбою, сбросу и известному синему экрану смерти от системы Windows.
Если к тому же по схеме сборки использовались некачественные электролитические конденсаторы, то они потекут, набухнут или даже взорвутся. Такое происходит довольно часто, когда материнская плата умирает. Так что наличие качественного стабилизатора напряжения станет гарантией, что вы будете иметь стабильную систему и спокойствие долгие годы.
Какой стабилизатор напряжения лучше для компьютера
Тип устройства
Электромеханические обладают высокоточной стабилизацией (2–3%), плавной регулировкой выходного напряжения и невысокими ценами.
Релейные нужны при длительных провалах или подъемах напряжения. Для приборов характерно хорошее время реакции на изменения в сети и доступная стоимость.
Электронным стабилизаторам пока равных нет. Ими обеспечивается полная защита от всевозможных колебаний в сети, причем для всей аппаратуры в доме. Единственный вопрос в стоимости – она высока.
Мощность устройства
Выбирая качественный стабилизатор напряжения для компьютера, следует обратить внимание, прежде всего, на то, чтобы его мощность была больше мощности компьютера. В большом запасе мощности необходимости тоже нет. Поскольку суммарная мощность всех системных компонентов приблизительно составляет 700–1000 Вт, то стабилизатора мощностью 1000–1500 Вт соответственно будет вполне достаточно. Для одного ноутбука подойдёт прибор с мощностью в 500 Вт.
Модели для примера
Подберите для себя максимально подходящий вариант, можно из следующих:
- Ресанта АСН 500 Н/1-Ц, отличающийся небольшими размерами и оснащенный розеткой с заземлением;
- RUCELF SDW-1000-D, обладающий навесным корпусом;
- QUATTRO ELEMENTI Stabilia 2000 W-Slim, выполненный в стильном черном цвете.
Как выбрать стабилизатор напряжения для компьютера
Компьютерные технологии всё больше входят в нашу жизнь. Люди используют компьютеры во всех сферах – в учебе, работе, для развлечения. Чтобы они прослужили долго и не вызывали раздражения внезапным выключением или перезагрузкой из-за проблем в сети, лучше защитить их. Итак, в каких случаях требуется защитить компьютер и с помощью какого прибора лучше всего это сделать?
Обычно для защиты компьютера от подобных проблем советуют покупать ИБП со встроенным стабилизатором. Однако не всегда силы встроенного стабилизатора ИБП хватает, чтобы стабилизировать резкие скачки или чересчур пониженное напряжение.
В каких случаях компьютеру нужен стабилизатор?
- Вы не планируете покупать ИБП или его встроенный стабилизатор не справляется со всеми проблемами в сети.
- Ваш компьютер чувствителен к качеству напряжения (эту информацию можно найти в технических документах к ПК)
- Компьютер часто выключается или перезагружается просто так.
- Проблемы в сети есть, а затраты на покупку стабилизатора гораздо меньше, чем покупка нового компьютера.
Какой стабилизатор выбрать?
Большинство современных стабилизаторов пригодны для защиты компьютера или ноутбука, однако, чтобы подобрать устройство именно для ваших нужд, стоит отталкиваться от поведения местной электросети:
- если вы замеряли, знаете, что у вас в сети постоянно пониженное (в более редких случаях, повышенное) напряжение, то вам больше подойдет электромеханический стабилизатор. Если вы не делали замеров в сети, то обратите внимание на поведение компьютера, в случаях постоянно пониженного напряжения ваш компьютер будет часто выключаться.
- если в ходе замеров вольтметром в сети или наблюдения за работой компьютера становится ясно, что в сети частые перепады, то лучше подойдут релейные стабилизаторы. При скачках в сети компьютер, скорее всего, будет часто перезагружаться.
- тиристорные стабилизаторы подойдут в любом из этих случаев, но, как правило, их цена достаточно высока и покупка будет оправдана, если вы собираетесь ставить стабилизатор не только для защиты компьютера, но и другой техники дома или офиса.
На что стоит обращать внимание при выборе стабилизатора для компьютера
- диапазон входного напряжения должен быть достаточно широким, чтобы суметь решить именно вашу проблему
- стабилизатор должен быть совместим в работе с ИБП (если он установлен), он не должен самопроизвольно переходить в режим питания от батареи
- если вы планируете подключать через стабилизатор только компьютер – выбирайте компактную модель, чтобы удобно разместить недалеко от самого ПК
- можно взять стабилизатор сразу чуть большей мощности и защитить всю офисную технику от проблем с электроснабжением
В нашем магазине вы сможете найти надёжного защитника для своего компьютера. Воспользуйтесь советами этой статьи и подберите стабилизатор сами с помощью нашего удобного фильтра, обратите внимание на предложенные варианты по окончании статьи или позвоните нам, и мы постараемся ответить на все вопросы.
Источник изображения: http://zitrotechnology.com/pc-tune-up/
Тэги: стабилизаторы напряжения, советы по выбору, для компьютера, как выбрать
Как защитить компьютер или ноутбук от плохой сети 220В. И надо ли защищать?
С ситуацией, когда внезапно отключается напряжение, и на настольном (офисном) компьютере пропадают несохраненные данные, сталкивалось большинство из нас. Хотя некоторые не сталкивались никогда, потому что они пользуются ноутбуком, и после пропажи сети ноутбук способен работать несколько часов на встроенной аккумуляторной батарее.
В настольных компьютерах аккумуляторов нет, поэтому сохранить данные при отключенном питании поможет источник бесперебойного питания (ИБП), благодаря встроенной аккумуляторной батареи. В зависимости от ее емкости компьютер остается включенным в течение 10-15 минут, с лучшими ИБП до получаса, что позволяет сохранить нужные данные, дописать и отправить письмо, просмотреть полученные сообщения, и даже распечатать пару страниц на принтере.
Казалось бы, с приобретением «бесперебойника» вопрос с питанием компьютера и подключенных к нему и параллельно с ним устройств (принтера, роутера и пр.) решен. Но за кадром остался вопрос о стабильности параметров питающей электросети, не выходят ли ее параметры за пределы нормы, обеспечивает ли она нормальную работу подключенной техники?
Напряжение сети, как правило, повышается в часы минимальной нагрузки и, наоборот, понижается в часы пик, когда питающая дом или микрорайон трансформаторная подстанция нагружена по максимуму. Перепад может достигать сотни вольт. Как это скажется на работе компьютера, и не нуждается ли он в дополнительной защите?
Нужен ли компьютеру внешний сетевой фильтр?
На первый взгляд, напрашивается самое надежное решение – сначала сетевой фильтр, защищающий от помех, затем стабилизатор, далее бесперебойник, и лишь затем компьютерная техника.
При всей внешней привлекательности этой схемы, некоторые ее элементы могут оказаться излишними.
Начнем с сетевого фильтра. На входе обычно стоит варистор, ограничивающий кратковременные высоковольтные импульсы. Варистор – это полупроводниковый элемент с нелинейной вольтамперной характеристикой, имеющий высокое сопротивление при номинальном или слегка завышенном напряжении питания, но мгновенно «закорачивающийся» при появлении кратковременного скачка в несколько киловольт.
Как видим, работа такого простого элемента, как варистор, способна защитить от повреждения дорогостоящую аппаратуру. Но именно простота и дешевизна схемы защиты с варистором привела к тому, что такую защиту встраивают во все блоки питания компьютеров, тем самым, исключая необходимость дублирования этой части схемы внешним фильтром. Вдобавок, в блоки питания компьютеров и прочей оргтехники встраивается и схема фильтрации высокочастотных помех с дросселем и конденсаторами. Не ставят подобные фильтры лишь самые недобросовестные производители.
Получается, что дополнительный сетевой фильтр хоть и не помешает, но и особой пользы тоже не принесет.
Теперь поговорим о стабилизаторе. Так ли он необходим в этой схеме?
В каком случае необходим стабилизатор?
Необходимость применения стабилизатора для офисной техники и электроники зависит от требований к параметрам питающей сети самой техники. Если вы пользуетесь ноутбуком, прочтите на его зарядном устройстве, на какой диапазон сетевых напряжений он рассчитан. Если этот диапазон достаточно широк, например, 110-260 В, стабилизатор вашему ноутбуку точно не нужен (сложно представить себе такую сеть, где напряжение выходило бы за эти пределы).
У настольного компьютера импульсный блок питания может отказать при падении напряжения в сети ниже 170 В (опять же, проверьте надписи на шильдиках). Если оно не опускается ниже этого значения, стабилизатор напряжения для ПК не нужен. Если же такая вероятность есть, стабилизатор не помешает. Но даже при напряжении в сети 170-180 В блок питания компьютера работает с перегрузкой по току, что сокращает срок его работы; и хотя производитель иногда гарантирует работу блока питания при сетевых напряжениях 100-245 В, целиком полагаться на эти гарантии я бы не стал.
Требования к качеству питания лазерных принтеров обычно строже – указывается диапазон напряжений сети порядка 189-264 В. И даже если блок питания принтера выдержит скачок напряжения, при сбое в печати вы потеряете стоимость расходных материалов на испорченную копию. Не говоря уже о том, что придется выковыривать из принтера зажеванную бумагу. Вообще, это касается не только принтеров, но и некоторых роутеров (про холодильники с кондиционерами уж вообще молчу). Такой чувствительной технике, безусловно, не помешает простенький стабилизатор напряжения для офиса.
Общий вывод таков: из всей компьютерной техники в источнике бесперебойного питания или стабилизаторе не нуждается только ноутбук. Блок питания ноутбука способен работать в широком диапазоне питающих напряжений, а в случае чего ноут все равно продолжит работу от встроенного аккумулятора.
Таким образом, ноутбук защиты не требует. Воткнул в розетку и пользуйся. Совсем другая ситуация с остальной офисной техникой. Если напряжение в розетке сильно падает в часы пик, стабилизатор напряжения для электроники просто жизненно необходим. Для домашнего компьютера отлично подойдет любой стабилизатор из этой статьи. Хотя, я бы все-таки порекомендовал купить простенький «бесперебойник».
Когда не обойтись без источника бесперебойного питания?
Если напряжение в вашей сети имеет склонность к периодическому пропаданию, а потеря всей несохраненной работы совершенно недопустима, придется раскошелиться на источник бесперебойного питания (ИБП). В случае полного отключения электроэнергии вам не поможет ни один сетевой фильтр или стабилизатор напряжения 220В для компьютера и другой электроники. Только бесперебойник!
Я уже писал о том, какими бывают бесперебойники, поэтому здесь остановлюсь на этом вопросе очень кратко.
Типы ИБП и необходимость приобретения к ним стабилизатора
Широко распространены ИБП трех типов:
- резервный;
- интерактивный;
- инверторный.
Рассмотрим их особенности.
Резервные ИБП
При наличии резервного ИБП подключенное оборудование питается либо от сети (через помехозащитный фильтр), либо от аккумулятора источника при пропаже напряжения сети или уменьшении его значения ниже предельно допустимого.
Недостатком ИБП подобного типа является значительное, до 4-12 мс, время переключения с сети на аккумулятор. Прежде чем приобрести резервный источник, следует выяснить, рассчитана ли подключаемая техника на подобный перерыв в подаче напряжения питания. Обычно настольный компьютер выдерживает подобный перерыв за счет поддержания выпрямленного напряжения питания конденсаторами блока питания.
Когда напряжение сети вновь появляется, происходит обратное переключение с аккумулятора на сеть, аккумулятор при этом начинает заряжаться, восполняя потери емкости за время автономной работы.
Спросом резервные ИБП пользуются благодаря бесшумности работы и высокому (до 99%) коэффициенту полезного действия КПД (что автоматически уменьшает тепловыделение).
При работе нагрузки от сети (основной режим работы резервного ИБП), отсутствует возможность регулировки напряжения на нагрузке, поэтому резервные ИБП, как правило, требуют наличия стабилизатора напряжения при нестабильной сети.
Интерактивные ИБП
Устройство интерактивного ИБП схоже с устройством резервного ИБП, но на его входе включен автотрансформатор, позволяющий автоматически корректировать величину выходного напряжения, доводя его до нормального. КПД этих ИБП чуть-чуть ниже, чем КПД резервных ИБП, вследствие потерь в автотрансформаторе.
Интерактивный ИБП не нуждается в дополнительном стабилизаторе, во всяком случае, в релейном или электромеханическом, поскольку произойдет дублирование функций. Время переключения также достаточно существенно (хотя и меньше, чем у резервного ИБП), и уменьшено оно может быть применение электронного или инверторного стабилизатора – в этом случае работа автотрансформатора интерактивного ИБП окажется просто ненужной, и эта часть схемы отключается.
Инверторные ИБП
Инверторные или, как их еще называют, ИБП с двойным преобразованием, рассчитаны на подключение наиболее ответственной компьютерной техники – серверов и станций локальных сетей, с высокими требованиями к питающей сети по напряжению, частоте и форме.
Время переключения в подобном ИБП отсутствует (или равно 0), поскольку нагрузка постоянно подключена к инвертору, работающему от аккумулятора ИБП, и даже не замечает пропажи сети. КПД инверторного ИБП невысок и на сегодняшний день не превышает 80%.
Аккумулятор инверторного бесперебойника работает в буферном режиме, т.е. при наличии сети он одновременно питает инвертор и заряжается от сети, и через него протекает сравнительно небольшой ток, что положительно сказывается на его сроке службы.
ИБП инверторного типа во внешнем стабилизаторе напряжения не нуждаются, поскольку сам является стабилизатором с широким диапазоном питающих напряжений – от 110 до 290 В. Необходимым условием является возможность заряда аккумулятора при широком диапазоне напряжений питающей сети, но производитель обычно эту возможность предусматривает.
Выводы
Итак, учитывая все сказанное выше, можно сделать следующие выводы:
- Компьютерная техника в сетевых фильтрах не нуждается, поскольку аналогичные фильтры встроены в схемы самих устройств.
- Стабилизатор напряжения для компьютера и прочей офисной электроники необходим только если сетевое напряжение выходит за рамки допустимых напряжений, которые указаны на блоках питания компьютера и офисной техники.
- Стабилизатор напряжения для ноутбука не нужен. Совсем. Никогда.
- Источник бесперебойного питания необходим на случай внезапной пропажи сетевого напряжения с последующей утерей несохраненных данных.
- В стабилизаторе напряжения при нестабильной сети не нуждается лишь инверторный и интерактивный ИБП, резервный ИБП желательно подключить через стабилизатор.
Как выбрать стабилизатор напряжения для компьютера?
Компьютер уже давно и прочно вошел в жизнь практически каждого человека. Его используют как для учебы, работы, так и для развлечений. Но как продлить срок службы ПК и исключить вероятность его внезапных выключений и перезагрузок из-за сбоев в сети? Обычно для этого советуют приобретать источник бесперебойного питания (ИБП) со встроенным выпрямителем тока. Однако его мощности не всегда хватает для того, чтобы справиться с резкими перепадами в сети. В этом случае нужен внешний стабилизатор напряжения для компьютера, именно тому, как его выбрать, и будет посвящена наша статья. В ней мы рассмотрим основные моменты, которые помогут принять верное решение при покупке.
В каких случаях стабилизатор напряжения для компьютера незаменим?
Если:
- ПК часто самопроизвольно выключается и перезагружается.
- Согласно инструкции компьютер очень чувствителен к качеству напряжения.
- Покупка ИБП не планируется, а встроенный блок защиты не справляется с проблемами в сети.
Какой стабилизатор напряжения для компьютера лучше купить?
Для защиты ПК или ноутбука стоит подбирать устройство исходя из параметров местной энергосети.
- Если напряжение в ней постоянно пониженное (основной признак —частое выключение ПК), то разумнее будет остановить свой выбор на электромеханическом стабилизаторе. Это бюджетная модель, которая способна обеспечить плавную регулировку и высокую точность выравнивания параметров сети.
- Если в результате замера вольтметром выяснилось, что наблюдаются частые перепады напряжения, то отдавайте предпочтение релейным устройствам. Определить подобное явление в сети можно и без прибора. При таких параметрах сети компьютер часто перезагружается. Релейные устройства быстро реагируют на любые изменения параметров сети и стоят при этом недорого.
- Если защита требуется не только ПК, но и другой бытовой или офисной технике, то лучше приобрести тиристорный стабилизатор напряжения. Несмотря на то, что его цена достаточна высока, в этом случае она быстро окупится. Ведь такие модели обеспечивают защиту техники от различных сбоев в сети.
Как подобрать стабилизатор напряжения для компьютера?
При покупке устройства стоит обратить внимание на такие его показатели, как:
- Мощность. Сразу отметим, что приобретать стабилизатор напряжения для компьютера с большим запасом производительности нет никакой необходимости. Суммарная мощность монитора, печатающего устройства, системного блока и аудиоколонок, как правило, варьируется от 700 до 1000 Вт. Лучшим решением в этом случае станет покупка стабилизатора напряжения на 1000-1500 Вт. Для ноутбука достаточно будет выпрямителя тока мощностью 500 Вт.
- Габариты. Если стабилизатор напряжения 220 В приобретается исключительно для компьютера, то лучше отдавать предпочтение компактной модели. Это позволит установить его недалеко от ПК.
- Диапазон входного напряжения. Желательно, чтобы он был достаточно широким. В этом случае вероятность того, что он решит именно вашу проблему, существенно возрастает.
Кроме того, стоит выяснить совместимость выпрямителя тока с ИБП (если он есть). Первый не должен самостоятельно переходить в режим запитывания от батареи.
Думаем, что после ознакомления со статьей вас уже не будет волновать вопрос, а нужен ли стабилизатор напряжения для компьютера. Для вас уже станет актуальнее подбор конкретного прибора, подходить к которому стоит ответственно. Только при учете всех нюансов вы получите прибор, который станет надежным защитником вашего ПК от различных сбоев в электросети. В связи с этим при малейших сомнениях советуем проконсультироваться со специалистом нашего магазина.
Какой стабилизатор напряжения выбрать по мощности
Содержание
Алгоритм расчёта мощности стабилизатора
При подборе необходимой модели стабилизатора напряжения его неправильно рассчитанная мощность может привести к следующим последствиям:
- стабилизатор с выходной мощностью, меньшей, чем требуется, будет постоянно отключаться или вообще не запустится, а возможно и выйдет из строя;
- приобретение устройства с мощностью, намного превышающей требуемое значение, будет бесполезной тратой средств. Прибор в процессе работы будет недозагружен, что снизит его КПД.
Для определения актуальной мощности стабилизатора и правильного выбора подходящей модели рекомендуем придерживаться алгоритма, состоящего из трёх действий:
- Выяснить мощность нагрузки.
- Прибавить запас к значению мощности, потребляемой нагрузкой.
- Подобрать по итоговой величине подходящую модель стабилизатора.
Разберём три указанных пункта и проанализируем наиболее распространённые ошибки, сопутствующие каждому из них.
Выясняем мощность подключенной к стабилизатору нагрузки
Мощность нагрузки равняется сумме мощностей всех подключённых к стабилизатору устройств. Перед расчетом суммарного значения мощности необходимо выяснить энергопотребление каждого из потребителей. Это сделать очень просто: мощность электроприборов обычно указывается в технической документации и дублируется на заводской табличке, прикреплённой к изделию.
Несмотря на видимую простоту действия, на данном этапе можно совершить несколько серьёзных ошибок, которые повлекут за собой выбор стабилизатора, не подходящего под ваши задачи.
Особое внимание стоит обратить на оборудование, для которого указывается несколько мощностей: насосы, обогревательная, звуковая, климатическая техника и т.д. Важно различать мощность электрическую и мощность, выдаваемую изделием при выполнении своих прямых задач, например, тепловую – для нагревательных котлов, охлаждения – для кондиционеров, звуковую – для аудиосистем.
Обратите внимание!
При выборе стабилизатора следует опираться исключительно на величину мощности, потребляемой нагрузкой от электросети! В паспорте электроприбора данный параметр может быть назван: «потребляемая мощность», «присоединительная мощность», «электрическая мощность» и т.п. Всё перечисленное является отражением одной величины – активной мощности, которая измеряется в Ваттах (Вт или W).
Обратите внимание!
Производители стабилизаторов обычно выстраивают модельный ряд своих стабилизаторов на основе другой величины – полной мощности, которая измеряется в Вольт-Амперах (ВА или VA). Важно понимать, что Ватты и Вольт-Амперы не одно и то же, и соответственно 1000 Вт не равны 1000 ВА!
У электроприборов, конструкция которых содержит ёмкостные компоненты или электродвигатели, активная и полная мощности могут существенно различаться. Поэтому приобретение рассчитанного на 1000 ВА стабилизатора при нагрузке в 1000 Вт может стать неверным решением – прибор окажется перегружен со всеми вытекающими отсюда последствиями.
Во избежание данной ошибки, следует перевести Ватты в Вольт-Амперы и проанализировать не только активную, но и полную мощность нагрузки. Перевод из Ватт в Вольт-Амперы осуществляется делением значения в Ваттах на специальный параметр – коэффициент мощности или cos(φ): ВА=Вт/cos(φ).
Сos(φ) отражает зависимость активной мощности устройства от полной. Чем ближе величина cos(φ) к единице, тем меньше энергии рассеивается в виде электромагнитного излучения и тем больше преобразуется в полезную работу.
Численное значение cos(φ) обычно (но не всегда) указанно в технической документации прибора, потребляющего переменный ток (может обозначаться как «cos(φ)», «Power Factor» или «PF»). Если производитель не предоставил информацию о коэффициенте мощности своего изделия, то для бытовой техники допустимо принять cos(φ) в пределах 0,7-0,8, кроме устройств, преобразующих электроэнергию в свет и тепло (лампы накаливания, электрочайники, утюги и т.д.), для них интервал значений коэффициента мощности – 0,9-1.
Современная техника, в первую очередь компьютеры, часто оснащается блоком питания с коррекцией коэффициента мощности, которая приближает данный параметр к единице – 0,95-0,99. Если уверенности в наличии такой функции (обозначается «PFC» или «ККМ») нет, то для cos(φ) рекомендуется применить значение из указанного в предыдущем абзаце типового диапазона.
Полную мощность нагрузки следует рассчитывать с использованием только значения коэффициента мощности оборудования, соответствующего этой нагрузке, а не с использованием значения входного коэффициента мощности стабилизатора!
Обратите внимание!
Устройства, имеющие в своей конструкции электродвигатель, отличаются высокими пусковыми токами. К этой категории относятся: насосы, стиральные и посудомоечные машины, холодильники, кондиционеры, станки и компрессоры. Величина потребляемой из электросети энергии, в момент включения любого из названых приборов, может в несколько раз превысить величину, характерную для номинального режима работы.
Производители указанной техники иногда приводят максимальное энергопотребление непосредственно в характеристиках каждой модели, а иногда наоборот – дают только номинальное значение мощности, стараясь не привлекать внимание к неминуемым скачкам тока. Рекомендуем внимательно изучить сопутствующую любому оборудованию документацию и поискать информацию о фактической мощности, потребляемой устройством при пуске и в различных режимах работы. Мощность нагрузки определяется с использованием наибольшего из приведённых для каждого устройства значений!
Помимо механизмов с электродвигателями, высокие пусковые токи характерны и осветительным приборам. Причем не только с галогенными лампами и лампами накаливания, но и с популярным в последнее время светодиодными. Светодиоды не имеют пусковых токов, но большинство светильников, реализованных на их базе, снабжены конденсаторами, включение которых вызывает резкое увеличение потребляемого тока.
При выборе стабилизатора для защиты крупной светотехнической системы следует учесть, что значение мощности, возникающее при запуске такой системы, может многократно превышать номинальное.
Прибавляем запас по мощности
Правильно выбранный стабилизатор должен иметь выходную мощность, превышающую мощность, необходимую для электропитания нагрузки. Разница между мощностью стабилизатора и фактическим энергопотреблением нагрузки называется запасом мощности.
Рекомендуемый запас составляет 30% от величины энергопотребления нагрузки. Данное значение позволит:
- подключить к устройству в процессе эксплуатации дополнительные приборы, мощность которых не учитывалась при изначальном расчёте нагрузки;
- избежать перегрузки в случае сильного падения напряжения в электросети.
Дадим разъяснение по второму пункту. Дело в том, что мощность стабилизатора при выходе питающего напряжения из определённых пределов (рабочего диапазона) уменьшается. В частности, при 135 В в сети, стабилизатор вместо заявленных 500 ВА выдаст только 400 ВА и, соответственно, не сможет запитать предельную к его номиналу нагрузку.
Для некоторого оборудования рекомендуется заложить запас мощности свыше 30%. Это, например, кондиционеры или IT-техника. В первом случае, данное решение объясняйся ростом потребляемой кондиционером мощности в процессе эксплуатации устройства (вызвано неизбежным загрязнением фильтрующей сетки). Во втором случае – тенденцией к постоянному увеличению мощностей телекоммуникационного оборудования.
Подбираем модель стабилизатора
Для определения подходящей по мощности модели необходимо сверить мощностной ряд предлагаемых производителем стабилизаторов с энергопотреблением нагрузки – ближайшее в большую сторону значение в мощностном ряду и будет необходимой мощностью стабилизатора.
Обратите внимание!
Выбор стабилизатора со значением мощности, ближайшим к энергопотреблению нагрузки в меньшую сторону, либо снизит заложенный ранее запас по мощности, либо в худшем случае приведёт к приобретению стабилизатора с несоответствующими нагрузке выходными параметрами.
Обратите внимание!
Для трехфазного стабилизатора нагрузка на каждую фазу должна составлять не более 1/3 от номинальной. Например, трехфазный стабилизатор с номиналом 6000 ВА запитает трехфазную нагрузку в 4200 ВА (мощность потребляемая от одной фазы составит 1400 ВА), но подключение к отдельной фазе этого стабилизатора нагрузки в 2500 ВА вызовет перегрузку, так как максимально допустимое значение по одной фазе составляет: 6000/3=2000 ВА.
Пример подбора стабилизатора по мощности
Стабилизатор приобретается для одновременной защиты трех однофазных потребителей. Не будем акцентировать внимание на конкретном виде устройств, назовем их просто: потребитель 1, потребитель 2 и потребитель 3.
Согласно заводским паспортам:
- номинальная мощность потребителя 1 составляет 600 Вт, потребителя 2 – 130 Вт, потребителя 3 – 700 Вт;
- коэффициент мощности потребителей 1 и 2 равен 0,7, потребителя 3 – 0,95.
Определяем мощность нагрузки. Пусть потребитель 1 относится к категории оборудования, характеризующегося наличием высоких пусковых токов. При расчёте используем не его номинальную мощность, а максимальную – пусковую, равную согласно технической документации 1800 Вт. Используя вышеуказанную формулу, переведём мощность каждого потребителя из Вт в ВА:
- 1800 / 0,7 = 2571,4 ВА – для потребителя 1;
- 130 / 0,7 = 185,7 ВА – для потребителя 2;
- 700 / 0,95 = 736,8 ВА – для потребителя 3.
Теперь определим суммарную потребляемую мощность планируемой нагрузки в Вт и ВА:
- 1800 + 130 + 700 = 2630 Вт;
- 2571,4 + 185,7 + 736,8 = 3493,9 ВА.
Дальнейший выбор стабилизатора будем проводить, учитывая, что полная мощность нагрузки на устройство составит 3493,9 ВА, а активная – 2630 Вт (обратите внимание на разницу значений в Вт и ВА).
Далее определяем запас мощности. Примем рекомендованную величину запаса мощности в 30% от энергопотребления нагрузки – для получения численного значения необходимого запаса умножим на 0,3 ранее рассчитанные суммарные мощности планируемой нагрузки:
- 2630 х 0,3 = 789 Вт – запас активной мощности;
- 34,939 х 0,3 = 1048,17 ВА – запас полной мощности.
Следовательно мощность нагрузки с учётом запаса составит:
- 2630 + 789 = 3419 Вт;
- 3493,9 + 1048,17 = 4542,07 ВА.
Теперь выберем модели однофазного стабилизатора с необходимой мощностью для электропитания нашей нагрузки (с учетом запаса), используя стандартный мощностной ряд однофазных инверторных стабилизаторов производства ГК «Штиль»:
| Полная мощность, ВА | Активная мощность, Вт |
| 350 | 300 |
| 550 | 400 |
| 1000 | 750 |
| 1500 | 1125 |
| 2500 | 2000 |
| 3500 | 2500 |
| 6000 | 5400 |
| 8000 | 7200 |
| 10000 | 8000 |
| 15000 | 13500 |
| 20000 | 16000 |
Ближайшая с большей стороны к расчётным значениям мощность – 6000 ВА и 5400 Вт, следовательно, именно такой стабилизатор подходит для подключения потребителя 1, потребителя 2 и потребителя 3.
Если взять модель с мощностью, ближайшей к расчетному значению в меньшую сторону (3500 ВА/ 2500 В), то стабилизатор окажется перегружен, так как выходная активная мощность устройства окажется меньше потребляемой активной мощности нагрузки: 2500 Вт <2630 Вт.
Предположим, что потребителя 1, потребителя 2 и потребителя 3 необходимо подключить не к однофазному, а к трехфазному стабилизатору. Стандартный мощностной ряд ГК «Штиль» для подобных устройств следующий:
| Полная мощность, ВА | Активная мощность, Вт |
| 6000 | 5400 |
| 10000 | 8000 |
| 15000 | 13500 |
| 20000 | 16000 |
Нагрузку со значением полной мощности в 4542,07 ВА и активной – в 3419 Вт, возможно подключить к одной фазе трехфазного стабилизатора с выходной мощностью 15000 ВА / 13500 Вт, в котором отдельная фаза выдаст максимально – 5000 ВА / 4500 Вт.
Выбрать менее мощную модель стабилизатора позволит распределение нагрузки, то есть подключение каждого потребителя к отдельной фазе. Наибольшая нагрузка будет на фазе, питающей потребитель 1, энергопотребление которого – 1800 Вт / 2571,4 ВА.
Рассчитаем необходимый потребителю 1 запас мощности (примем рекомендованное значение запаса в 30%):
- 1800 х 0,3 = 540 Вт – запас активной мощности;
- 2571,4 х 0,3 = 771,4 ВА – запас полной мощности;
- 1800 + 540 = 2340 Вт – активная мощность потребителя 1 с учётом запаса;
- 2571,4 + 771,4 = 3342,8 ВА – полная мощность потребителя 1 с учётом запаса.
Значит, максимально возможная нагрузка на одну фазу стабилизатора при условии подключения трех потребителей к различным фазам может составить: 3342,8 ВА / 2340 Вт.
Выберем модель стабилизатора с выходной мощностью 10000 ВА / 8000 Вт, в которой допустимая нагрузка на одну фазу приблизительно равна 3333 ВА / 2666 Вт. В данном случае допустимо выбрать стабилизатор с полной мощностью чуть меньшей, чем расчётная – фактически это снизит запас по мощности для потребителя 1 на 1-2%.
Обратите внимание!
Существуют стабилизаторы топологии «3 в 1», то есть с трехфазным входом и однофазным выходом. Подобная схема позволяет равномерно нагрузить трехфазную сеть при подключении однофазной нагрузки.
Подробнее с модельным рядом инверторных стабилизаторов «Штиль» можно ознакомиться, перейдя по ссылке:
Cтабилизаторы напряжения «Штиль» инверторного типа.
Подводим итог
Во избежание ошибок при определении мощности стабилизатора и траты денег на прибор, который в итоге окажется бесполезным, необходимо:
- использовать при расчёте мощности нагрузки значение мощности, потреб
критерии подбора, принцип работы, плюсы и минусы
Содержание
Устройство и принцип действия электронного стабилизатора
Электронный стабилизатор обычно состоит из следующих компонентов:
- измерителей входного и выходного напряжения;
- управляющей микросхемы, которая анализирует данные от измерителей и при необходимости включает процесс преобразования напряжения;
- трансформатора с возможностью переключения обмоток для регулировки напряжения;
- блока электронных ключей (тиристоров или симисторов), который управляет переключением обмоток.
Принцип действия электронного стабилизатора может быть описан следующим образом:
при изменении напряжения в питающей сети фиксируется разница между фактическим и номинальным его значением. Управляющий микропроцессор подает сигнал на включение определенного силового ключа, коммутирующего именно ту секцию обмотки трансформатора, коэффициент трансформации которой обеспечит наиболее приближенное к номиналу значение выходного напряжения.
Принцип действия электронных стабилизаторов во многом схож с работой устройств релейного типа. Если в последних коммутация необходимых обмоток автотрансформатора осуществляется при помощи электромеханических реле, то в электронных устройствах вместо них используются отличающиеся гораздо более высоким быстродействием силовые полупроводниковые ключи – тиристоры или симисторы.
Также конструкция электронного стабилизатора предусматривает работу в режиме «байпас» – когда сетевое напряжение находится в пределах нормы, электричество направляется в обход трансформатора и непосредственно подается потребителю.
Таким образом, питание электроприборов через электронный стабилизатор напряжения осуществляется следующим образом:
- Если параметры электротока соответствуют нормативным, он проходит через байпас, не нагружая основные цепи стабилизатора.
- Если происходит падение или возрастание напряжения, измеритель на входе стабилизатора фиксирует это изменение.
- Управляющая микросхема стабилизатора отдает соответствующую команду и срабатывает блок электронных ключей.
- В цепь включаются обмотки трансформатора, которые осуществляют преобразование напряжений до нужного уровня.
В чем разница между симисторным и тиристорным стабилизатором?
Электронные стабилизаторы могут строиться на основе тиристоров или симисторов.
| Принцип работы тиристора | Принцип работы симистора |
|
Тиристор представляет собой полупроводниковый элемент, который позволяет управлять прохождением тока. Он пропускает ток только в одном направлении и имеет два состояния – «открыто» или «закрыто». Им можно управлять с помощью подачи импульса на один из входов. В стабилизаторе тиристор используется для подключения обмотки трансформатора. |
Симистор функционирует сходным c тиристором образом. Его название представляет собой сокращение от слов «симметричный тиристор». Главное отличие от тиристора заключается в том, что симистор пропускает ток в двух направлениях. Поэтому в симисторном стабилизаторе при тех же параметрах можно использовать в два раза меньше электронных компонентов. Это делает его более компактным и надежным. |
Достоинства и недостатки электронных стабилизаторов
Ниже представлены основные достоинства и недостатки электронных стабилизаторов по сравнению с релейными приборами. Они обусловлены, в первую очередь, строением и особенностями метода преобразования напряжения электронных стабилизаторов.
| Достоинства | Недостатки |
|
|
Сферы применения электронных стабилизаторов напряжения
Такие преимущества электронных стабилизаторов перед релейными устройствами, как более высокая скорость и точность регулирования напряжения, бесшумность в работе, надежность и длительность ресурса работы, благодаря отсутствию механических элементов коммутации, обеспечивают их широкое применение в домашних условиях для защиты бытовой нагрузки, не имеющей в своем составе электромоторов, например, телевизионной и кухонной техники, а также приборов освещения.
Серьезным ограничением области применения электронных стабилизаторов является отличие формы выходного напряжения от синусоидальной, а также недостаточно высокая точность стабилизации.
Крайне не рекомендуется подключать высокоточное чувствительное оборудование к электронным стабилизаторам. Например, определенные проблемы могут возникнуть при работе c:
- устройствами, в составе которых есть электродвигатель (насосами, системами отопления) – выходное напряжение стабилизатора, имеющее неправильную форму кривой, может привести к выходу двигателя из строя;
- профессиональным аудио- и видеооборудованием – помехи, создаваемые при ступенчатом переключении, отрицательно скажутся на качестве картинки и звука;
- компьютерной техникой – точности, которую дает ступенчатая регулировка напряжения, может оказаться недостаточно.
Таким образом, полностью обеспечить электропитание загородного дома или коттеджа с помощью электронного стабилизатора не получится, поскольку через него нельзя будет запитать часть чувствительного оборудования с электродвигателями, например, насосы системы водоснабжения.
Критерии выбора электронного стабилизатора
При выборе электронного стабилизатора следует руководствоваться следующими техническими характеристиками устройства.
| Характеристика | Описание |
| Мощность стабилизатора |
Одна из важнейших характеристик устройства независимо от его типа, которая определяется в соответствии с суммарной мощностью потребления подключаемой нагрузки. Для активной нагрузки мощность стабилизатора рекомендуется выбирать с небольшим резервом в 20-30%, для нагрузок с высокой реактивной составляющей запас по мощности рекомендуется взять большим. |
| Скорость стабилизации | Не менее важный параметр стабилизатора. Время коррекции практически одинаково у всех моделей этого типа. По скорости стабилизации электронные стабилизаторы безусловно являются лидерами среди устройств, использующих для преобразования напряжения автотрансформатор. |
| Точность стабилизации | Показатели данной характеристики во многом определяются количеством дискретных ступеней регулирования – установленных полупроводниковых ключей (мощных тиристоров или симисторов). Чем их в схеме больше, тем меньше проявляется ступенчатость регулирования и на выходе устройство будет способно выдавать напряжение со значением, более приближенным к номинальному. |
| Диапазон входного напряжения | Нижним и верхним его порогами определяются минимальное и максимальное напряжения питающей сети, при которых устройство сможет работать, сохраняя заявленную точность стабилизации, а также защитное срабатывание – отключение стабилизатора при выходе значений входного напряжения за пределы рабочего диапазона. |
| Рабочая температура | В стабилизаторах электронного типа отсутствуют механически коммутируемые контакты, поэтому устройства неплохо переносят резкие перепады температур окружающей среды. Выбор устройства необходимо делать в соответствии этой характеристики с условиями эксплуатации. |
| Исполнения корпуса |
Требуемое исполнение зависит от площади, геометрии помещения, близости расположения отопительных и нагревательных приборов. По типу корпуса стабилизаторы можно разделить на:
|
| Средства мониторинга | Довольно востребованными опциями является возможность мониторинга состояния сети и параметров работы стабилизатора, реализованного выводом данных на ЖК-дисплей или светодиодов индикации. При необходимости организации удаленного мониторинга и управления следует учитывать наличие коммуникационных интерфейсов и используемых соответствующих протоколов передачи данных. |
Инверторный стабилизатор напряжения как альтернатива электронным
В связи с описанными выше недостатками электронные стабилизаторы постепенно уходят в прошлое. Они стоят дороже, чем релейные приборы, но при этом все равно не обеспечивают достаточной точности и качества выходного напряжения. В качестве альтернативы для бытового применения многие все чаще используют инверторные стабилизаторы. Они построены на основе более современного метода преобразования, который позволяет избавиться от недостатков, свойственных устройствам на симисторах и тиристорах. В инверторном стабилизаторе напряжение, поступающее на вход, преобразуется в постоянное, а затем снова в переменное, но уже с нужными параметрами. Благодаря этому обеспечивается форма идеальной синусоиды и достигается высокая точность стабилизации (2%).
Инверторные стабилизаторы работают практически бесшумно и имеют полный набор защит – от перегрузок, перегрева, коротких замыканий, аварий в сети. Они являются оптимальным вариантом, если нужно обеспечить питание дорогостоящих устройств, чувствительных к перебоям в электропитании – компьютерной техники, систем отопления, котлов с электронным управлением, систем безопасности загородного дома.
Купив инверторный стабилизатор, вы сможете обеспечить надежную подачу электроэнергии на все электроприборы, которые используются в доме – от мелкой бытовой техники до систем водоснабжения и отопления. Технические особенности инверторного стабилизатора делают его сферу применения намного шире, чем у электронных моделей.
Что такое регулятор напряжения? | EAGLE
Регуляторы, монтаж:
Регулятор напряжения и как он защищает вашу схему
Будь то ваш автомобиль, ноутбук или смартфон, каждое электронное устройство нуждается в некоторой защите от скачков напряжения. В наши дни, когда устройства упаковываются плотнее, чем когда-либо, с такими чувствительными компонентами, как микропроцессоры и интегральные схемы (ИС), даже малейшее изменение напряжения может нанести ущерб вашей тщательно спроектированной схеме. Итак, что может сделать чувствительный компонент, когда он требует защиты? Ему нужен регулятор, чтобы поддерживать стабильное и плавное напряжение от входа к выходу.
Краткий обзор регуляторов напряжения
В мире электронных компонентов стабилизатор напряжения — один из наиболее широко используемых, но что делает эта ИС? Он обеспечивает схему с предсказуемым и фиксированным выходным напряжением в любое время, независимо от входного напряжения.
LM7805 — один из самых популярных линейных регуляторов напряжения. (Источник изображения)
Как регулятор напряжения решает эту задачу, в конечном счете, зависит от разработчика.Некоторое напряжение можно контролировать с помощью более простого стабилитрона, в то время как для других приложений требуется продвинутая топология линейных или импульсных стабилизаторов. В конце концов, у каждого регулятора напряжения есть основная и вторичная цель:
Первичный: Для создания постоянного выходного напряжения цепи в ответ на изменения условий входного напряжения. У вас может быть 9 В на входе, но если вы хотите только 5 В на выходе, вам нужно будет понизить его (Бак) с помощью регулятора напряжения.
Вторичный : Регуляторы напряжения также служат для экранирования и защиты вашей электронной схемы от любого потенциального повреждения.Меньше всего вам нужно сжечь микроконтроллер, потому что он не может справиться с скачком напряжения.
Когда дело доходит до добавления регулятора напряжения в вашу схему, вы обычно работаете с одним из двух типов — линейными регуляторами напряжения или импульсными регуляторами напряжения. Давайте посмотрим, как они работают.
Линейные регуляторы напряжения
Этот тип регулятора действует как делитель напряжения в вашей цепи и представляет собой тип регулятора, обычно используемый при разработке маломощных и недорогих приложений.С линейным стабилизатором вы получите преимущество силового транзистора (BJT или MOSFET), который играет роль переменного резистора, повышая и понижая выходное напряжение вашей схемы при изменении входного питания.
Независимо от того, какая нагрузка находится в вашей цепи, линейный стабилизатор напряжения всегда будет идти в ногу, чтобы обеспечить вам постоянное стабильное выходное напряжение. Например, 3-контактный линейный стабилизатор напряжения, такой как LM7805, обеспечивает стабильный выходной сигнал 5 В на 1 А, если входное напряжение не превышает 36 В.
LM705 подключен последовательно для обеспечения стабильного выходного напряжения. (Источник изображения)
Обратной стороной этого типа регулятора в конечном итоге является его принцип работы. Поскольку он ведет себя как резистор для стабилизации напряжения, он в конечном итоге тратит тонну энергии на преобразование тока сопротивления в тепло. Вот почему линейные регуляторы напряжения идеально подходят для приложений, в которых требования к мощности невысоки, а разница между входным и выходным напряжениями минимальна.Давайте сравним две разные ситуации регулирования напряжения, чтобы увидеть, как складывается линейный регулятор:
С входным источником 10 В, который понижается до 5 В с помощью LM7805, вы в конечном итоге потратите 5 Вт и получите только 50% эффективности от ваших усилий.
Возьмите тот же регулятор LM7805 и подайте на него входное напряжение 7 В, пониженное до 5 В, и в итоге вы потратите только 2 Вт и получите КПД 71%.
Как видите, чем ниже начальная потребляемая мощность, тем эффективнее может быть линейный стабилизатор напряжения.При работе с этими регуляторами в вашей собственной схеме вы обычно столкнетесь с двумя вариациями: последовательным или шунтирующим.
Стабилизатор напряжения серииВ этом обычном стабилизаторе последовательно с нагрузкой установлен транзистор с стабилитроном. Здесь регулятор использует в качестве переменного элемента (в данном случае транзистор), плавно увеличивая или уменьшая сопротивление в зависимости от переменного входного напряжения, чтобы обеспечить стабильное и стабильное выходное напряжение.
Простая схема последовательного регулятора напряжения, обеспечивающая регулируемый выход постоянного тока.(Источник изображения)
Шунтирующий регулятор напряжения
Это приложение работает аналогично последовательному регулятору напряжения, но не подключено последовательно. Все избыточное напряжение по-прежнему отправляется на землю через тот же процесс переменного сопротивления, что снова приводит к потере энергии. Чаще всего шунтирующие регуляторы используются в:
- Прецизионные ограничители тока
- Контроль напряжения
- Источники питания с регулируемым напряжением
- Усилители ошибок
- Цепи источника и потребителя тока
- Импульсные источники питания с низким выходным напряжением
Шунтирующий регулятор напряжения не подключен последовательно, но по-прежнему посылает избыточный ток на землю.(Источник изображения)
В целом, если вы работаете с маломощным и недорогим приложением, в котором эффективность преобразования энергии не является основным приоритетом, то линейный стабилизатор напряжения будет вашим выбором. Вот некоторые окончательные преимущества и недостатки, о которых следует помнить перед выбором линейного регулятора для вашего следующего проекта:
| Преимущества | Недостатки |
|
|
|
|
|
|
Импульсные регуляторы напряжения
Импульсные регуляторыидеально подходят, когда у вас большая разница между входным и выходным напряжениями.По сравнению с линейными регуляторами напряжения переключение выигрывает в эффективности преобразования энергии. Однако вся эта дополнительная эффективность также делает вашу схему более сложной.
Вы обнаружите, что импульсные стабилизаторы имеют совершенно иную внутреннюю схему, в которой для регулирования напряжения используется управляемый переключатель. Вот почему он называется импульсным регулятором.
Как работает импульсный регулятор? Вместо того, чтобы постоянно сопротивляться входному напряжению и посылать его на землю в качестве приемника, импульсные регуляторы вместо этого накапливают, а затем доставляют заряд меньшими частями к выходному напряжению на основе обратной связи.Подавая выходное напряжение обратно в переключатель, регулятор постоянно проверяет, нужно ли ему увеличивать или уменьшать синхронизацию порций напряжения для вывода.
Переключение регуляторов становится немного сложнее. (Источник изображения)
Импульсный стабилизатор поддерживает свой уровень заряда с помощью транзистора, который включается, когда для его накопителя требуется больше энергии, и выключается, когда он достигает желаемого выходного напряжения. Это помогает обеспечить гораздо более энергоэффективный метод управления уровнями выходного напряжения с помощью некой системы, похожей на плотину, которая не просто сопротивляется потоку входного напряжения, но вместо этого реагирует на изменения напряжения и включение / выключение как необходимо.
Однако у этого процесса включения / выключения есть свои недостатки. Чем быстрее ваш импульсный стабилизатор переключается, тем больше времени он потратит на переход из проводящего в непроводящее состояние, что приводит к общему снижению эффективности преобразования. Вы также получите намного больше шума в вашей цепи с импульсным стабилизатором, чем с линейным регулятором напряжения.
Однако, в отличие от линейных регуляторов напряжения, импульсные регуляторы намного более разнообразны в своих доступных применениях.Эти регуляторы не просто понижают или повышают ваше напряжение, но также могут инвертировать его. Вот три метода, которыми известны импульсные регуляторы напряжения:
Boosting (Повышающий)
Этот метод обеспечивает более высокое регулируемое выходное напряжение за счет увеличения входного напряжения.
Эта схема увеличивает входное напряжение 5 В до 12 В на выходе. (Источник изображения)
Bucking (понижающий)
Этот метод обеспечивает более низкое регулируемое выходное напряжение на основе переменного входного напряжения, аналогично тому, как работает линейный регулятор.
Эта схема понижает вход 8-40 В, до 5 В на выходе. (Источник изображения)
Повышающий / понижающий (инвертор)
Этот метод представляет собой своего рода гибрид, предоставляющий разработчику возможность повышать, понижать или инвертировать выходное напряжение по мере необходимости.
В целом, если вы работаете со сложной конструкцией, в которой важна эффективность преобразования мощности, а разница между входным и выходным напряжениями велика, то вам подойдет импульсный стабилизатор.Вот некоторые последние преимущества и недостатки, о которых следует помнить, прежде чем выбирать этот регулятор для вашего следующего проекта:
| Преимущества | Недостатки |
|
|
|
|
|
|
Оставаясь простым — стабилитрон
Многим разработчикам может не понадобиться иметь дело со сложными линейными или импульсными регуляторами напряжения. В этих ситуациях мы можем полагаться на еще более простое решение для регулирования напряжения с помощью стабилитрона. Один только этот компонент может в некоторых случаях обеспечить все необходимое регулирование напряжения без каких-либо специальных деталей.
Стабилитрон выполняет свою работу, шунтируя все избыточное напряжение выше его порогового значения на землю.Однако вся эта простота имеет ограниченные возможности, и вы обычно будете использовать стабилитроны только в качестве стабилизаторов напряжения для приложений с очень низким энергопотреблением.
Какой регулятор вам нужен?
Все конструкции уникальны, и нет ни одного универсального регулятора, который удовлетворит потребности каждого инженера. Лучше оценивать каждый новый проект в индивидуальном порядке и задавать себе следующие вопросы:
- Требует ли ваша конструкция требования к низкому выходному шуму и низким электромагнитным помехам? Если это так, то линейные регуляторы и — это то, что вам нужно.
- Требует ли ваша конструкция максимально быстрого реагирования на помехи на входе и выходе? Линейные регуляторы снова выигрывают.
- Есть ли у вашего проекта строгие ограничения по стоимости, и вам нужно учитывать каждый доллар? Линейные регуляторы — это экономичный выбор.
- Ваша конструкция работает на уровне мощности выше нескольких ватт? В этой ситуации импульсные регуляторы дешевле, поскольку не требуют радиатора.
- Требуется ли для вашей конструкции высокий КПД преобразования мощности? Импульсные регуляторы — это лучший выбор, предлагающий КПД 85% + для повышающих и понижающих приложений.
- Ваше устройство работает только от источника постоянного тока, и вам нужно увеличить выходное напряжение? Регуляторы переключения справятся с этим.
Все еще не уверены, какого риэлтора выбрать? Вот некоторые другие детали, которые следует учитывать в разделе Как выбрать лучший стабилизатор напряжения для моей схемы? от Power Electronics.
Регуляторы, монтаж вверх
Какое бы устройство вы ни создавали, ему потребуется серьезная защита от скачков напряжения.Стабилизаторы напряжения — идеальный инструмент для этой задачи, способный обеспечить стабильное выходное напряжение, чтобы ваша схема работала должным образом. Выбор регулятора напряжения зависит в конечном итоге от требований вашей конструкции. Работаете с малопотребляющим и недорогим приложением, где преобразование энергоэффективности не имеет значения? Возможно, вам подойдут линейные регуляторы. Или, может быть, вы работаете над более сложной конструкцией, требующей повышения и понижения напряжения по мере необходимости. Если это так, подумайте о переключении регуляторов.Какой бы регулятор вы ни выбрали, вы защитите свою электрическую цепь от опасностей, связанных с этими напряжениями в дикой природе.
Знаете ли вы, что Autodesk EAGLE включает в себя массу бесплатных библиотек регуляторов напряжения, готовых для использования в вашем следующем проекте? Попробуйте Autodesk EAGLE бесплатно сегодня!
.Как выбрать Ссылки Опорное напряжение
Почему напряжение?
Это аналоговый мир. Все электронные устройства должны каким-то образом взаимодействовать с «реальным» миром, будь то автомобиль, микроволновая печь или мобильный телефон. Для этого электроника должна иметь возможность сопоставлять реальные измерения (скорость, давление, длина, температура) с измеримой величиной в мире электроники (напряжением). Конечно, чтобы измерить напряжение, вам понадобится эталон, по которому можно будет измерить. Этот стандарт является эталоном напряжения.Вопрос для любого дизайнера системы не нуждается ли он опорное напряжение, а, какой из них?
СсылкаНапряжение просто, что-цепь или элемент цепи, что обеспечивает известный потенциал для тех пор, пока схема требует его. Это могут быть минуты, часы или годы. Если продукту требуется информация о мире, такая как напряжение или ток батареи, энергопотребление, размер или характеристики сигнала, или идентификация неисправности, то рассматриваемый сигнал необходимо сравнить со стандартом.Каждый компаратор, АЦП, ЦАП, или схема обнаружения должна быть опорным напряжением для того, чтобы выполнить свою работу (рисунок 1). Сравнивая интересующий сигнал с известным значением, любой сигнал может быть точно определен количественно.
Рисунок 1. Типичное использование опорного напряжения для АЦП
Справочные спецификации
ссылок напряжения во многих формах и предлагают различные функции, но в конце концов, точности и стабильности являются наиболее важными функциями опорного напряжения,, поскольку основные целью ссылки является предоставление известного выходного напряжения.Отклонение от этого известного значения является ошибкой. Опорное напряжение характеристика, как правило, предсказывает неопределенность ссылки при определенных условиях с использованием следующих определений.
| Температурный коэффициент | Начальная точность | I S | Архитектура | В ВЫХ | Шум напряжения * | Долгосрочный дрейф | Пакет | |
| LT1031 | 5 частей на миллион / ° C | 0.05% | 1,2 мА | Зенер закопанный | 10 В | 0,6 частей на миллион | 15 частей на миллион / кЧ | H |
| LT1019 | 5 частей на миллион / ° C | 0,05% | 650 мкА | Ширина запрещенной зоны | 2,5 В, 4,5 В, 5 В, 10 В | 2,5 частей на миллион | СО-8, ПДИП | |
| LT1027 | 5 частей на миллион / ° C | 0.05% | 2,2 мА | Зенер закопанный | 5 В | 0,6 частей на миллион | 20 частей на миллион / месяц | СО-8, ПДИП |
| LT1021 | 5 частей на миллион / ° C | 0,05% | 800 мкА | Зенер закопанный | 5В, 7В, 10В | 0,6 частей на миллион | 15 частей на миллион / кЧ | СО-8, PDIP, H |
| LTC6652 | 5 частей на миллион / ° C | 0.05% | 350 мкА | Ширина запрещенной зоны | 1,25 В, 2,048 В, 2,5 В, 3 В, 3,3 В, 4,096 В, 5 В | 2,1 частей на миллион | 60 частей на миллион / √kHr | MSOP |
| LT1236 | 5 частей на миллион / ° C | 0,05% | 800 мкА | Зенер закопанный | 5В, 10В | 0,6 частей на миллион | 20 частей на миллион / кЧ | СО-8, ПДИП |
| LT1461 | 3 частей на миллион / ° C | 0.04% | 35 мкА | Ширина запрещенной зоны | 2,5 В, 3 В, 3,3 В, 4,096 В, 5 В | 8 частей на миллион | 60 частей на миллион / √kHr | СО-8 |
| LT1009 | 15 частей на миллион / ° C | 0,2% | 1,2 мА | Ширина запрещенной зоны | 2,5 В | 20 частей на миллион / кЧ | МСОП-8, СО-8, З | |
| LT1389 | 20 частей на миллион / ° C | 0.05% | 700 нА | Ширина запрещенной зоны | 1,25 В, 2,5 В, 4,096 В, 5 В | 20 частей на миллион | СО-8 | |
| LT1634 | 10 частей на миллион / ° C | 0,05% | 7 мкА | Ширина запрещенной зоны | 1,25 В, 2,5 В, 4,096 В, 5 В | 6 частей на миллион | СО-8, МСОП-8, З | |
| LT1029 | 20 частей на миллион / ° C | 0.20% | 700 мкА | Ширина запрещенной зоны | 5 В | 20 частей на миллион / кЧ | Z | |
| LM399 | 1 ppm / ° C | 2% | 15 мА | Зенер закопанный | 7V | 1 часть на миллион | 8 частей на миллион / √kHr | H |
| LTZ1000 | 0.05 частей на миллион / ° C | 4% | Зенер закопанный | 7,2 В | 0,17 частей на миллион | 2 мкВ / √кЧ | H | |
| * 0,1–10 Гц, размах | ||||||||
Начальная точность
Отклонение выходного напряжения, измеренное при заданной температуре, обычно 25 ° C. Хотя начальное выходное напряжение может варьироваться от блока к блоку, если оно постоянно для данного блока, его можно легко откалибровать.
Температурный дрейф
Эта спецификация является наиболее широко используется для оценки опорного напряжения производительности, как это показано изменение выходного напряжения при изменении температуры. Температурный дрейф вызван дефектами и нелинейностями в элементах схемы и в результате часто бывает нелинейным.
Для многих деталей дрейф температуры TC, указанный в ppm / ° C, является основным источником ошибок. Для деталей с постоянным дрейфом возможна калибровка. Распространенное заблуждение относительно дрейфа температуры состоит в том, что он линейный.Это приводит к таким предположениям, как «дрейф детали в меньшем температурном диапазоне будет меньше». Часто бывает наоборот. TC обычно указывается с помощью «блочного метода», чтобы дать представление о вероятной ошибке во всем диапазоне рабочих температур. Это расчетное значение, основанное только на минимальном и максимальном значениях напряжения, и не учитывает температуры, при которых возникают эти экстремумы.
Для опорных значений напряжения, которые очень линейны в указанном диапазоне температур или для тех, которые не настроены тщательно, можно предположить, что наихудшая ошибка пропорциональна диапазону температур.Это связано с тем, что максимальное и минимальное выходные напряжения, скорее всего, будут обнаружены при максимальной и минимальной рабочих температурах. Однако для очень тщательно настроенных эталонов, часто идентифицируемых по очень низкому температурному дрейфу, нелинейный характер эталона может преобладать.
Например, эталонное значение, указанное как 100 ppm / ° C, имеет тенденцию выглядеть совершенно линейным в любом диапазоне температур, поскольку дрейф из-за несовпадения компонентов полностью скрывает присущую нелинейность. Напротив, температурный дрейф эталона, заданного как 5ppm / ° C, будет определяться нелинейностями.
Это легко увидеть на графике зависимости выходного напряжения от температуры на Рисунке 2. Обратите внимание, что здесь представлены две возможные температурные характеристики. Некомпенсированная запрещенная зона выглядит как парабола с минимумом на экстремумах температуры и максимумом в середине. Запрещенная зона с температурной компенсацией, такая как показанный здесь LT1019, выглядит как S-образная кривая с наибольшим наклоном около центра температурного диапазона. В последнем случае нелинейность усугубляется, так что совокупная неопределенность по температуре уменьшается.
Рисунок 2. Напряжение характеристики эталонной температуры
Наилучшее использование спецификации температурного дрейфа — вычисление максимальной общей погрешности в указанном диапазоне температур. Обычно не рекомендуется рассчитывать погрешности в неуказанных диапазонах температур, если характеристики температурного дрейфа не изучены.
Долгосрочная стабильность
Это мера тенденции опорного напряжения меняется с течением времени, независимо от других переменных.Начальные сдвиги в значительной степени вызваны изменениями механического напряжения, обычно из-за разницы в скоростях расширения выводной рамы, штампа и пресс-формы. Этот стрессовый эффект обычно имеет большой начальный сдвиг, который быстро уменьшается со временем. Начальный дрейф также включает в себя изменение электрических характеристик элементов схемы, в том числе установление характеристик устройства на атомарном уровне. Более длительные сдвиги вызваны электрическими изменениями в элементах схемы, которые часто называют «старением».Этот дрейф имеет тенденцию происходить с меньшей скоростью по сравнению с начальным дрейфом и со временем снижаться. Поэтому часто указывается как дрейф / √kHr. Эталоны напряжения обычно изнашиваются быстрее при более высоких температурах.
Температурный гистерезис
Эта часто игнорируемая спецификация также может быть основным источником ошибок. Он носит механический характер и является результатом изменения напряжения штампа из-за термоциклирования. Гистерезис можно наблюдать как изменение выходного напряжения при заданной температуре после большого температурного цикла.Он не зависит от температурного коэффициента и временного дрейфа и снижает эффективность начальной калибровки напряжения.
Большинство эталонов имеют тенденцию изменяться в районе номинального выходного напряжения во время последующих температурных циклов, поэтому тепловой гистерезис обычно ограничивается предсказуемым максимальным значением. У каждого производителя свой метод определения этого параметра, поэтому типовые значения могут вводить в заблуждение. Данные распределения, представленные в таблицах данных, таких как LT1790 и LTC6652, гораздо более полезны при оценке погрешности выходного напряжения.
Другие характеристики
Дополнительные спецификации, которые могут быть важны в зависимости от требований приложения, включают:
- Шум напряжения
- Линия регулирования / PSRR
- Регулировка нагрузки
- Падение напряжения
- Диапазон поставок
- Ток питания
Справочные типы
Два основных типа опорного напряжения являются шунта и серии. В таблице 2 приведен список серий линейных устройств и опорных напряжений шунта.
| Тип | Часть | Описание |
| Серия | LT1019 | Прецизионная ширина запрещенной зоны |
| LT1021 | Прецизионный малошумящий стабилитрон | |
| LT1027 | Precision 5V Скрытый стабилитрон | |
| LT1031 | Precision с низким уровнем шума / малым дрейфом, 10 В, стабилитрон | |
| LT1236 | Прецизионный малошумящий стабилитрон | |
| LT1258 | Micropower LDO Ширина запрещенной зоны | |
| LT1460 | Micropower Прецизионная ширина запрещенной зоны | |
| LT1461 | Micropower Сверхточная ширина запрещенной зоны | |
| LT1790 | Микромощность, малое выпадение ширины запрещенной зоны | |
| LT1798 | Micropower LDO Ширина запрещенной зоны | |
| LT6650 | Микромощность 400 мВ / регулируемая ширина запрещенной зоны | |
| LTC6652 | Precision Low Noise LDO Bandgap | |
| Шунт | LM129 | Точность 6.9В похороненный стабилитрон |
| LM185 | Micropower 1.2V / 2.5V стабилитрон | |
| LM399 | Precision 7V Стабилитрон с подогревом | |
| LT1004 | Micropower 1,2 В / 2,5 В, ширина запрещенной зоны | |
| LT1009 | Прецизионная полоса пропускания 2,5 В | |
| LT1029 | 5V Полоса пропускания | |
| LT1034 | Micropower Dual (1.Ширина запрещенной зоны 2 В / стабилитрон 7 В) | |
| LT1389 | Прецизионная ширина запрещенной зоны Nanopower | |
| LT1634 | Micropower Прецизионная ширина запрещенной зоны | |
| LTZ1000 | Сверхточный стабилитрон с подогревом |
Каталожный номер шунта
Ссылка шунт представляет собой тип 2-терминал, как правило, предназначены для работы в заданном диапазоне токов. Хотя большинство шунтов имеют ширину запрещенной зоны и имеют разное напряжение, их можно представить себе, и они так же просты в использовании, как стабилитроны.
наиболее распространенные цепи связи один вывод ссылки на землю, а другой терминал к резистору. Оставшийся вывод резистора подключается к источнику питания. По сути, это становится трехконтактной схемой. Общий опорный / резистор терминал выход. Резистор должен быть выбран таким образом, чтобы минимальный и максимальный токи через опорный ток находились в пределах указанного диапазона во всем диапазоне питания и диапазоне тока нагрузки. Эти эталоны довольно легко спроектировать при условии, что напряжение питания и ток нагрузки не сильно различаются.Если один из них или оба могут существенно измениться, то резистор должен быть выбран с учетом этого отклонения, часто заставляя схему рассеивать значительно больше мощности, чем требуется для номинального случая. В этом смысле его можно рассматривать как усилитель класса А.
Преимущества шунтирующих эталонов включают простую конструкцию, небольшие размеры и хорошую стабильность в широком диапазоне токов и нагрузок. Кроме того, они легко спроектированы как источники отрицательного напряжения и могут использоваться с очень высокими напряжениями питания, поскольку внешний резистор удерживает большую часть потенциала, или с очень низкими напряжениями, так как выходное напряжение может быть всего на несколько милливольт ниже поставка.Linear Technology предлагает шунтирующие изделия, включая LT1004, LT1009, LT1389, LT1634, LM399 и LTZ1000. Типичная шунтирующая цепь представлена на рисунке 3.
опорное напряжениеРисунок 3. Шунт
Каталожные номера серии Ссылки серии— это три (или более) оконечных устройства. Они больше похожи на регуляторы с малым падением напряжения (LDO), поэтому обладают многими из тех же преимуществ. В частности, они потребляют относительно фиксированную величину тока питания в широком диапазоне напряжений питания и проводят ток нагрузки только тогда, когда этого требует нагрузка.Это делает их идеальными для цепей с большими перепадами напряжения питания или тока нагрузки. Они особенно полезны в цепях с очень большими токами нагрузки, поскольку между опорным сигналом и источником питания нет последовательного резистора.
Продукты серии, доступные от Linear Technology, включают LT1460, LT1790, LT1461, LT1021, LT1236, LT1027, LTC6652, LT6660 и многие другие. Такие продукты, как LT1021 и LT1019 может работать либо в качестве шунта или опорного напряжения серии. Ссылка последовательная схема показана на фиг.4.
опорное напряжениеРисунок 4. Серия
Контрольные схемы
Есть много способов создания опорного напряжения IC. У каждого есть свои преимущества и недостатки.
Ссылки на стабилитрон
Скрытый эталонный стабилитрон — это относительно простая конструкция. Стабилитрон (или лавинный) диод имеет предсказуемое обратное напряжение, которое довольно стабильно по температуре и очень постоянно во времени. Эти диоды часто очень низкий уровень шума и очень стабильны в течение долгого времени, если проводится в небольшом диапазоне температур, что делает их полезными в тех случаях, когда изменения опорного напряжения должно быть как можно меньше.
Эту стабильность можно объяснить относительно небольшим количеством компонентов и площадью кристалла по сравнению с другими типами эталонных схем, а также тщательной конструкцией стабилитрона. Однако обычно наблюдаются относительно высокие отклонения начального напряжения и температурного дрейфа. Могут быть добавлены дополнительные схемы, чтобы компенсировать эти недостатки или обеспечить диапазон выходных напряжений. И шунтирующие, и последовательные ссылки используют стабилитроны.
Устройства, такие как LT1021, LT1236 и LT1027, используют внутренние источники тока и усилители для регулирования напряжения и тока стабилитрона для повышения стабильности, а также для обеспечения различных выходных напряжений, таких как 5 В, 7 В и 10 В.Эта дополнительная схема делает стабилитрон более совместимым с широким спектром прикладных схем, но требует некоторого дополнительного запаса питания и может вызвать дополнительную ошибку.
В качестве альтернативы, LM399 и LTZ1000 используют внутренние нагревательные элементы и дополнительные транзисторы для стабилизации температурного дрейфа стабилитрона, обеспечивая наилучшее сочетание температурной и временной стабильности. Кроме того, эти продукты на основе стабилитронов обладают чрезвычайно низким уровнем шума, обеспечивая наилучшую производительность.LTZ1000 демонстрирует температурный дрейф 0,05 ppm / ° C, долговременную стабильность 2 мкВ / √kHr и шум 1,2 мкВ P-P . Для некоторой перспективы, в лабораторном приборе общая погрешность эталонного напряжения LTZ1000 из-за шума и температуры будет всего около 1,7 ppm плюс часть 1 ppm в месяц из-за старения.
Ссылки на запрещенную зону
Хотя стабилитроны можно использовать для получения эталонов с очень высокими характеристиками, им не хватает гибкости. В частности, они требуют напряжения питания выше 7 В и предлагают относительно небольшое выходное напряжение.Напротив, эталонные значения ширины запрещенной зоны могут давать широкий спектр выходных напряжений с небольшим запасом по питанию — часто менее 100 мВ. Эталоны ширины запрещенной зоны могут быть разработаны для обеспечения очень точного начального выходного напряжения и низкого температурного дрейфа, что устраняет необходимость в трудоемкой калибровке в приложении.
Работа с запрещенной зоной основана на основных характеристиках транзисторов с биполярным переходом. На рисунке 5 показана упрощенная версия схемы LT1004 с базовой запрещенной зоной. Можно показать, что несовпадающая пара транзисторов с биполярным переходом имеет разницу в V BE , которая пропорциональна температуре.Эта разница может быть использована для создания тока, который линейно возрастает с температурой. Когда этот ток проходит через резистор и транзистор, изменение температуры базового эмиттера транзистора отменяет изменение напряжения на резисторе, если он имеет правильный размер. Хотя это подавление не является полностью линейным, его можно компенсировать с помощью дополнительных схем, чтобы получить очень низкий температурный дрейф.
Рис. 5. Схема с запрещенной зоной рассчитана на теоретически нулевой температурный коэффициент.
Математика позади основного зонного опорного напряжения интересен тем, что он сочетает в себе известные температурные коэффициенты с уникальными соотношением резисторов для получения опорного напряжения с теоретически нулевой температурный дрейф. На рисунке 5 показаны два транзистора, масштабированные таким образом, что площадь эмиттера Q10 в 10 раз больше, чем у Q11, в то время как Q12 и Q13 поддерживают равные токи коллектора. Это создает известное напряжение между базами двух транзисторов:
где k — постоянная Больцмана в Дж / кельвин (1.38 × 10 -23 ), T — температура в кельвинах (273 + T (° C)), а q — заряд электрона в кулонах (1,6×10 -19 ). При 25 ° C kT / q имеет значение 25,7 мВ с положительным температурным коэффициентом 86 мкВ / ° C. ∆V BE — это напряжение, умноженное на ln (10), или 2,3, для напряжения 25 ° C приблизительно 60 мВ с температурой 0,2 мВ / ° C.
При подаче этого напряжения на резистор 50 кОм, подключенный между базами, создается ток, пропорциональный температуре. Этот ток смещает диод Q14 с напряжением 575 мВ при 25 ° C и –2.Температурный коэффициент 2 мВ / ° C. Резисторы используются для создания падения напряжения с положительным tempcos, которые добавляются к напряжению В14 диода, создав тем самый потенциал опорного напряжения приблизительно 1.235V с теоретически 0mV ° / коэффициентом температурного С. Эти падения напряжения показаны на рисунке 5. Баланс схемы обеспечивает токи смещения и выходную мощность.
Линейная технологияпроизводит широкий спектр эталонов ширины запрещенной зоны, включая LT1460, небольшой и недорогой прецизионный эталон серии, LT1389, шунтирующий эталон сверхмалой мощности, а также LT1461 и LTC6652, которые представляют собой эталоны с очень высокой точностью и низким дрейфом.Доступные выходные напряжения включают 1,2 В, 1,25 В, 2,048 В, 2,5 В, 3,0 В, 3,3 В, 4,096 В, 4,5 В, 5 В и 10 В. Эти эталонные напряжения могут быть предоставлены в широком диапазоне источников питания и условий нагрузки с минимальными затратами напряжения и тока. Продукты могут быть очень точными, как в случае с LT1461, LT1019, LTC6652 и LT1790; очень маленький, как у LT1790 и LT1460 (SOT23), или LT6660 в корпусе DFN 2 мм × 2 мм; или с очень низким энергопотреблением, например LT1389, которому требуется всего 800 нА. Хотя эталоны Зенера часто имеют лучшие характеристики с точки зрения шума и долговременной стабильности, новые эталоны ширины запрещенной зоны, такие как LTC6652, с размахом шума 2 ppm (0.От 1 Гц до 10 Гц) сокращают разрыв.
Ссылки на частичную запрещенную зону
Это ссылки, основанные на температурных характеристиках биполярных транзисторов, но с выходным напряжением, которое может составлять всего несколько милливольт. Они полезны для цепей с очень низким напряжением, особенно в приложениях компаратора, где пороговое значение должно быть меньше обычного напряжения запрещенной зоны (приблизительно 1,2 В).
На рис. 6 показана основная схема от LM10, которая объединяет элементы, которые пропорциональны и обратно пропорциональны температуре аналогично нормальному эталону ширины запрещенной зоны, чтобы получить постоянное эталонное напряжение 200 мВ.Дробная запрещенная зона обычно использует ∆V BE для генерирования тока, пропорционального температуре, и V BE для генерации тока, который обратно пропорционален. Они объединены в соответствующем соотношении в резисторном элементе для создания не зависящего от температуры напряжения. Размер резистора может варьироваться для изменения опорного напряжения, не влияя на температурную характеристику. Это отличается от традиционной схемы с запрещенной зоной тем, что схема с дробной запрещенной зоной объединяет токи, в то время как традиционные схемы имеют тенденцию объединять напряжения, обычно напряжение база-эмиттер и I • R с противоположным TC.
цепи опорныхРисунок 6. 200
Дробные запрещенные зоны, подобные схеме LM10, также частично основаны на вычитании. LT6650 имеет опорный сигнал 400 мВ этого типа в сочетании с усилителем. Это позволяет опорное напряжение, чтобы быть изменено путем изменения коэффициента усиления усилителя, и дает буферизованный вывод. Любое выходное напряжение от 0,4 В до нескольких милливольт ниже напряжения питания может быть создано с помощью этой простой схемы. В более интегрированном решении, то LT6700 (рисунок 7) и LT6703 сочетают ссылку 400mV с компараторами, и могут быть использован в качестве мониторов напряжения или оконных компараторов.Справочник 400mV позволяет осуществлять мониторинг малых входных сигналов, что снижает сложность схем монитора и позволяет осуществлять мониторинг элементов схемы, работающие на очень низкие поставках, а также. Для больших пороговых значений можно добавить простой резистивный делитель (рис. 8). Каждый из этих продуктов доступен в компактном корпусе (SOT23), потребляет малую мощность (менее 10 мкА) и работает в широком диапазоне напряжений (от 1,4 В до 18 В). Кроме того, LT6700 доступен в корпусе DFN 2 мм × 3 мм, а LT6703 доступен в корпусе DFN 2 мм × 2 мм.
Рис. 7. LT6700 позволяет сравнивать с порогами до 400 мВ.
Рис. 8. Более высокие пороги устанавливаются путем деления входного напряжения.
Выбор артикула
Итак, теперь, имея все эти возможности, как выбрать правильный эталон для вашего приложения? Вот несколько советов, которые могут сузить диапазон вариантов:
- Напряжение питания очень высокое? Выберите шунт.
- Напряжение питания или ток нагрузки сильно различаются? Выберите серию.
- Требуется высокая энергоэффективность? Выберите серию.
- Определите свой реальный диапазон температур. Linear Technology обеспечивает гарантированные характеристики и работу в различных диапазонах температур, включая от 0 ° C до 70 ° C, от -40 ° C до 85 ° C и от -40 ° C до 125 ° C.
- Будьте реалистичны относительно требуемой точности. Важно понимать точность, требуемую приложением. Это поможет определить важные характеристики.Принимая во внимание требование, умножьте температурный дрейф на указанный диапазон температур. Добавьте начальную погрешность, тепловой гистерезис и долговременный дрейф в течение предполагаемого срока службы продукта. Удалите все параметры, которые будут откалиброваны на заводе или периодически откалиброваны. Это дает представление о полной точности. Для наиболее требовательных приложений также могут быть добавлены шум, ошибки регулирования линии и регулирования нагрузки. Например, эталон с начальной погрешностью 0,1% (1000 ppm), температурным дрейфом 25 ppm / ° C от -40 ° C до 85 ° C, тепловым гистерезисом 200 ppm, размахом шума 2 ppm и временным дрейфом 50 ppm / √kHr будет иметь общую неопределенность более 4300 частей на миллион на момент построения схемы.Эта погрешность увеличивается на 50 частей на миллион в первые 1000 часов, когда цепь находится под напряжением. Начальную точность можно откалибровать, уменьшив ошибку до 3300 частей на миллион + 50 частей на миллион • √ (т / 1000 часов).
- Каков реальный диапазон поставок? Какое максимальное ожидаемое напряжение питания? Будут ли возникать условия неисправности, такие как сброс нагрузки батареи или всплески индуктивного питания при горячей замене, которые эталонная ИС должна выдерживать? Это может значительно сократить количество жизнеспособных вариантов.
- Сколько энергии может потреблять эталонный образец? Эталоны обычно делятся на несколько категорий: более 1 мА, ~ 500 мкА, <300 мкА, <50 мкА, <10 мкА, <1 мкА.
- Какой ток нагрузки? Будет ли нагрузка потреблять значительный ток или производить ток, который должен потреблять эталон? Многие источники могут обеспечивать только малые токи нагрузки, а немногие могут поглощать значительный ток. Спецификация регулирования нагрузки — хорошее руководство.
- Сколько у вас места? Справочные материалы поставляются в самых разных упаковках, включая металлические банки, пластиковые упаковки (DIP, SOIC, SOT) и очень маленькие упаковки, включая LT6660 в DFN 2 мм × 2 мм.Существует широко распространенное мнение, что ссылки в упаковках большего размера имеют меньше ошибок из-за механических нагрузок, чем упаковки меньшего размера. Хотя верно то, что некоторые ссылки могут дать лучшую производительность в больших пакетах, есть свидетельства, свидетельствующие о том, что разница в производительности мало связана непосредственно с размером пакета. Более вероятно, что из-за того, что меньшие по размеру кристаллы используются для продуктов, которые предлагаются в меньших корпусах, необходимо сделать некоторые компромиссы производительности, чтобы установить схему на кристалле. Обычно метод установки пакета имеет более значительную разницу в производительности, чем фактический пакет — пристальное внимание к способам и местоположению установки может максимизировать производительность.Кроме того, устройства с меньшей площадью основания могут демонстрировать меньшую нагрузку при изгибе печатной платы по сравнению с устройствами с большей площадью основания. Это подробно описано в заявке на ноту AN82, «Понимание и применение источников опорного напряжения,» доступны Linear Technology.
Заключение
Linear Technology предлагает широкий выбор эталонов напряжения. К ним относятся как последовательные, так и шунтирующие опоры, разработанные с использованием стабилитронов, запрещенных зон и других типов. Имеются справочные материалы для различных классов производительности и температуры и почти для всех мыслимых типов корпусов.Продукция варьируется от самой высокой точности до небольших и недорогих альтернатив. Обладая обширным арсеналом эталонов напряжения, эталоны напряжения Linear Technology удовлетворяют потребности практически любого приложения.
Смотрите также приложение к сведению Linear Technology, AN82 «Понимание и применение источников опорного напряжения,» доступен для скачивания здесь.
.Как запустить проект
Обзор
Это руководство расскажет о различных способах реализации электронных проектов. В нем будут подробно описаны параметры напряжения и тока, которые вы, возможно, захотите сделать. Также будут учтены дополнительные соображения, если ваш проект является мобильным / удаленным или, другими словами, вы не собираетесь сидеть рядом с розеткой.
Если это действительно ваш первый электронный проект, у вас есть возможность прочитать это руководство или придерживаться рекомендуемых материалов для проекта или платы разработки по вашему выбору.Комплект SparkFun Inventor’s Kit содержит USB-кабель, необходимый для питания, и отлично подходит для всех проектов в комплекте, а также для многих более сложных проектов. Если вы чувствуете себя подавленным, лучше всего начать с этого комплекта.
Рекомендуемая литература
Вот соответствующие руководства, которые вы можете проверить перед чтением этого:
Способы реализации проекта
Вот некоторые из наиболее распространенных методов, используемых для поддержки проекта:
- Питание от USB
- Настольный источник питания переменного тока
- Настенный адаптер переменного тока в постоянный (например, компьютер или ноутбук)
- Аккумуляторы
Четыре распространенных способа электроснабжения вашего проекта
Какой вариант мне выбрать для поддержки моего проекта?
Ответ на этот вопрос во многом зависит от конкретных требований вашего проекта.
Питание от USB
Если вы начинаете с SparkFun Inventor’s Kit или другой базовой платы для разработки, вам, скорее всего, понадобится только USB-кабель. Arduino Uno — это пример, для которого требуется только кабель USB A — B для подачи питания на работу схем из комплекта. Вот несколько USB-кабелей из нашего каталога для питания вашего проекта от USB-порта.
Кабель USB от A до B — 6 футов
В наличии CAB-00512Это стандартная проблема USB 2.0 кабель. Это наиболее распространенный периферийный кабель типа «папа / папа» от А до В, обычный…
1Кабель USB micro-B — 6 футов
В наличии CAB-10215USB 2.0 типа A на 5-контактный микро-USB.Это новый разъем меньшего размера для USB-устройств. Разъемы Micro USB примерно вдвое дешевле…
13Настольный источник питания переменного тока
Если вы занимаетесь строительными проектами и регулярно тестируете схемы, настоятельно рекомендуется приобрести настольный источник питания переменного тока. Это позволит вам установить напряжение на определенное значение в зависимости от того, что вам нужно для вашего проекта.Это также дает вам некоторую защиту, поскольку вы можете установить максимально допустимый ток. Затем, если в вашем проекте произойдет короткое замыкание, питание стенда отключится, надеюсь, что предотвратит повреждение некоторых компонентов в вашем проекте.
Вот несколько настольных источников питания переменного тока из нашего каталога.
Настенные адаптеры переменного тока в постоянный
Особый источник питания переменного тока в постоянный часто используется после проверки цепи. Этот вариант также хорош, если вы часто используете одну и ту же доску разработки снова и снова в своих проектах.Эти настенные адаптеры обычно имеют заданное выходное напряжение и ток, поэтому важно убедиться, что выбранный вами адаптер имеет правильные характеристики для проекта, который вы будете использовать, и не превышать эти характеристики. Вот несколько настенных адаптеров из каталога, которые предлагают несколько усилителей.
Для более актуальных проектов, ознакомьтесь с некоторыми из этих источников питания в нашем каталоге. Просто убедитесь, что в списке рекомендованных продуктов на странице продукта вы найдете кабель, подходящий для вашего региона.
Батареи
Если вы хотите, чтобы ваш проект был мобильным или базировался в удаленном месте, вдали от места, где вы можете получать настенное питание переменного тока из сети, батареи — это то, что вам нужно. Батарейки бывают самых разных, поэтому обязательно ознакомьтесь с последующими частями этого руководства, чтобы вы могли точно определить, что выбрать. Обычные варианты включают щелочные аккумуляторы NiMH AA и литий-полимерные. Вот несколько батареек из каталога.
Литий-ионный аккумулятор — 2 Ач
В наличии PRT-13855Это очень тонкие и чрезвычайно легкие батареи на основе литий-ионной химии.Каждая ячейка выдает номинальное напряжение 3,7 В при 200…
. 6Щелочная батарея 9 В
В наличии PRT-10218Это ваши стандартные щелочные батареи на 9 вольт от Rayovac. Даже не думайте пытаться перезарядить их.Используйте их с…
1Если вашему проекту требуется определенное напряжение или немного больше тока от батареи, попробуйте добавить повышающий преобразователь или импульсный стабилизатор. Вы можете снимать переменное напряжение с батареи и выдавать заданное напряжение 5 В. В зависимости от платы и компонентов, используемых в вашем проекте, вы потенциально можете выводить 9 В или 10 В в зависимости от конфигурации.Вам просто нужно убедиться, что вы получили необходимые компоненты для построения вашей схемы, чтобы выходное напряжение превышало 5 В. Вот несколько конвертеров из нашего каталога.
LiPower — повышающий преобразователь
В наличии PRT-10255Плата LiPower основана на невероятно универсальном повышающем преобразователе TPS61200.Плата сконфигурирована для использования с Li…
5Рекомендации по напряжению / току
Сколько напряжения мне нужно для Project X?
Это во многом зависит от схемы, поэтому на этот вопрос нет простого ответа. Однако большинство плат для разработки микропроцессоров, таких как Arduino Uno, имеют на борту регулятор напряжения.Это позволяет нам подавать напряжение в указанном диапазоне выше регулируемого. Многие микропроцессоры и ИС на платах разработки работают от 3,3 В или 5 В, но имеют регуляторы напряжения, которые могут работать от 6 до 12 В.
Питание поступает от источника питания и затем регулируется регулятором напряжения, так что каждая микросхема получает постоянное напряжение, даже если потребляемый ток может колебаться в разное время. Здесь, в SparkFun, мы используем блоки питания 9 В для многих наших продуктов, которые работают в режиме 3.Диапазон от 3 до 5 В. Однако, чтобы проверить, какое напряжение является безопасным, рекомендуется проверить техническое описание регулятора напряжения на плате разработки, чтобы узнать, какой диапазон напряжения рекомендуется производителем.
Сколько тока мне нужно для Project X?
Этот вопрос также зависит от макетной платы и микропроцессора, которые вы используете, а также от того, какие схемы вы планируете подключать к ним. Если ваш блок питания не может дать вам количество энергии, необходимое для проекта, схема может начать работать странным и непредсказуемым образом.Это также известно как потемнение.
Как и в случае с напряжением, рекомендуется проверить таблицы данных и оценить, что может понадобиться различным частям схемы. Также лучше округлить и предположить, что вашей цепи потребуется больше тока, чем для обеспечения достаточного тока. Если ваша схема включает элементы, требующие большого количества тока, такие как двигатели или большое количество светодиодов, вам может потребоваться большой источник питания или даже отдельные источники питания для микропроцессора и дополнительных двигателей.В противном случае падение мощности может привести к перезагрузке микропроцессора, недостаточному крутящему моменту двигателя или неполному загоранию светодиодных индикаторов. Опять же, всегда в ваших интересах получить блок питания, рассчитанный на более высокий ток, и не использовать дополнительные по сравнению с блоком, который не может обеспечить достаточно.
Светильники со светодиодными лентами, соединенными ромбовидной цепьюНе знаете, насколько актуален ваш проект?
После того, как вы некоторое время поиграете со схемами, будет легче оценить количество тока, которое требуется вашему проекту.Тем не менее, распространенные способы выяснить это экспериментально — это либо использовать настольный источник питания переменного тока постоянного тока, который имеет считывание тока, либо использовать цифровой мультиметр для измерения тока, идущего в вашу схему во время ее работы. Это даст вам общее представление о том, какой блок питания выбрать для вашего проекта.
Если вы не знаете, как измерить ток с помощью мультиметра, см. Наше руководство по мультиметру.
Мы настоятельно рекомендуем иметь цифровой мультиметр в вашем электронном ящике.Он отлично подходит для измерения силы тока или напряжения.
Подключения
Как подключить аккумулятор или источник питания к цепи?
Есть много способов подключить источник питания к вашему проекту.
Общие способы подключения питания к вашей цепи
Настольные переменные блоки питанияобычно подключаются к цепям напрямую с помощью банановых разъемов или проводов. Они также похожи на разъемы на кабелях щупов мультиметра.
Кабели с крючками от банана к микросхеме
В наличии CAB-00506Это различные кабели с выводами для подключения к мультиметрам, источникам питания, осциллографам, генераторам функций и т. Д. Кабели…
6Кабели из банана в банан
В наличии CAB-00507Это различные кабели с выводами для подключения к мультиметрам, источникам питания, осциллографам, генераторам функций и т. Д.Кабели…
2Многие проекты сначала создаются на макетной плате с использованием проводов в качестве прототипа, прежде чем они станут конечным продуктом. Существует множество способов питания вашей макетной платы, многие из которых включают те же разъемы, которые упоминаются здесь.
Как только проект проходит стадию прототипирования, он обычно попадает на печатную плату. Если вы планируете сделать схему один или два раза, можно перенести схему на макетную плату и подключить схему вручную для защиты проекта.Если вы планируете создавать схему более нескольких раз, вы можете рассмотреть возможность ее проектирования с помощью программного обеспечения САПР (например, Eagle), чтобы сэкономить время на монтажную схему проекта или если вы планируете уменьшить размер всей схемы.
Одним из наиболее распространенных разъемов питания, используемых на готовой печатной плате, как в бытовой, так и в хобби-электронике, является цилиндрический разъем, также известный как цилиндрический разъем. Они могут различаться по размеру, но все они работают одинаково и обеспечивают простой и надежный способ поддержки вашего проекта.В зависимости от вашего дизайна вы также можете получать питание от USB-порта компьютера или сетевого адаптера.
Разъем SparkFun USB-C
В наличии BOB-15100SparkFun USB-C Breakout обеспечивает в 3 раза больше энергии, чем предыдущая плата USB, при этом отключая каждый контакт на соединении…
4 .