Bt-teh.ru

БТ Тех
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

БЫТОВЫЕ СТАБИЛИЗАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ

БЫТОВЫЕ СТАБИЛИЗАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ

Бытовые стабилизаторы напряжения – устройства, которые поддерживают на выходе постоянный уровень напряжения при значительных изменениях входного напряжения, а также при колебаниях нагрузки электроприёмников.

  • поддержка дома стандартного уровня напряжения (при длительном отклонении напряжения внешней электросети);
  • стабилизация мгновенных перепадов напряжения, защита от перенапряжений и токов короткого замыкания;
  • фильтрация электрических помех.

Бытовые стабилизаторы напряжения для дома относятся к устройствам переменного тока и различаются:

  • Однофазные – стабилизаторы, регулирующие напряжение сети до значения 220 Вольт.
  • Трёхфазные – для подключения приборов к сети 380 Вольт. Рекомендуются для стабилизации напряжения на устройствах большой мощности – от 8 кВт. Могут состоять из 3-х однофазных стабилизаторов, собранных под общим корпусом или раздельно.

По способу стабилизации.

В зависимости от способа стабилизации напряжения различают различные виды стабилизаторов.

ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ СТАБИЛИЗАТОРЫ

Основа конструкции этого бытового стабилизатора – автотрансформатор. Регулировка напряжения происходит автоматически: токосъёмный узел перемещается по обмотке автотрансформатора, тем самым изменяя коэффициент трансформации. Так выходное напряжение поддерживается в пределах стандартного значения.

  • наиболее подходящий режим питания для бытовых приборов;
  • высокая точность стабилизации (допустимые отклонения от стандартного значения – 2-3-%);
  • плавность регулировки;
  • исключение собственных влияний, искажающих синусоидальную форму напряжения;
  • относительно тихая работа перемещающегося токосъёмного узла.
  • невозможность использования при повышенной влажности, запыленности, отрицательных температурах;
  • относительно низкие пределы регулировки;
  • низкая скорость регулировки;
  • износ движущихся частей;
  • необходимость периодической профилактики, предупреждающей заклинивание подвижного токосъёмного элемента, уход за щёточными узлами.

Ферромагнитные стабилизаторы.

  • большой вес и габариты;
  • высокий уровень шума;
  • малые пределы регулировки;
  • искажение синусоидальной формы напряжения;
  • генерация в сеть электрических помех;
  • ограниченные пределы нагрузочной способности (минимальная нагрузка – не менее 20% от номинала, а перегрузка не допускается).

СТАБИЛИЗАТОРЫ ДВОЙНОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ

Среди всего семейства стабилизаторов сетевого напряжения наилучшими параметрами обладают стабилизаторы двойного преобразования, иначе называемые, инверторные стабилизаторы. Работа такой системы принципиально отличается от всех остальных устройств.

Входное напряжение сначала выпрямляется, а затем поступает на транзисторный преобразователь. Отсюда и название подобного класса устройств. Кроме выпрямителя и преобразователя, в состав стабилизатора входят входной и выходной фильтр. Связано это с тем, что при работе преобразователя образуются помехи, способные распространяться по питающей сети.

Во входной цепи стабилизатора обязательно присутствует корректор коэффициента мощности.

Электролитические конденсаторы выпрямителя образуют значительную емкостную нагрузку на питающую сеть, что приводит к сдвигу фаз между током и напряжением и неравномерной нагрузке нулевого провода трехфазной сети (все сети переменного тока, кроме последнего участка возле потребителя делаются трехфазными с одним нулевым проводом).

И, наконец, имеется управляющее устройство, построенное на микроконтроллере. Его функции состоят в организации контроля входного и выходного напряжения, потребляемого тока, частоты, защита от перегрузок.

  • самая высокая среди всех стабилизаторов точность установки выходного напряжения;
  • стабильность частоты выходного напряжения, не зависящая от входного;
  • широкий диапазон входного напряжения (110-300 В);
  • высокая надежность вследствие отсутствия механических элементов;
  • низкий нагрев в результате использования специальных MOSFET или IGBT транзисторов.

Стабильность частоты выходного напряжения обеспечивается кварцевой стабилизацией частоты управляющей схемы. Недостаток, пожалуй, только один – высокая стоимость, ввиду большого количества электронных компонентов и, как следствие, трудности в случае ремонта.

Следует иметь ввиду, что длительная работа стабилизатора при минимальном значении входного напряжения и нагрузке, близкой к максимальной, может привести к выходу его из строя. Связано это с тем, что чем меньше входное напряжение, тем более продолжительное время ключевые транзисторы будут находиться в открытом состоянии.

Также, при максимальной мощности, снижается нижний порог входного напряжения. Дело в том, что емкость конденсаторов выпрямителя ограниченна и, при большой нагрузке, запасенной энергии может не хватить для нормальной работы. В результате на выходе стабилизатора будет наблюдаться просадка напряжения, что вызовет срабатывание защиты.

В настоящее время широко применяются стабилизаторы ступенчатого действия. Регулировка напряжения в таких стабилизаторах обеспечивается переключением обмоток специального трансформатора с помощью электронных или релейных ключей. Этим изменяется коэффициент трансформации и поддерживается требуемый уровень выходного напряжения. Действием ключей управляет процессор.

  • большое быстродействие;
  • отсутствие движущихся частей;
  • высокий КПД;
  • тихая работа;
  • возможность использования в условиях повышенной влажности и при отрицательных температурах.
  • низкая точность регулировки – 2-8%;
  • сравнительно большой вес и габариты;
  • низкая перегрузочная способность – при значительных нагрузках или коротких замыканиях ключи выходят из строя;
  • высокая цена.

РЕЛЕЙНЫЕ И ТИРИСТОРНЫЕ СТАБИЛИЗАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ

Наиболее простыми среди большинства стабилизаторов считаются релейные. Основой в них является автотрансформатор с несколькими дополнительными обмотками. Кроме трансформатора, в сему входят электромагнитные реле и управляющая схема.

В зависимости от измеренного значения подключается та или иная дополнительная обмотка или несколько обмоток одновременно. Подключение обмоток осуществляется при помощи электромагнитных реле. Из этого следует, что выходное напряжение изменяется ступенчато, то есть релейный стабилизатор не является таковым по сути.

Однако диапазон изменения выходного напряжения составляет обычно не более 5 В, по сравнению со входным, что является вполне приемлемым для большинства случаев.

  • простота;
  • низкая стоимость;
  • широкий диапазон изменения входного напряжения (ограничивается только количеством обмоток автотрансформатора);
  • отсутствие искажений формы напряжения.
  • ступенчатость стабилизации выходного напряжения;
  • низкая надежность.

Надежность релейного стабилизатора в большой зависит от надежности реле. Реле это механическое устройство. Кроме того, коммутация больших токов приводит к обгоранию контактов и выходу реле из строя.

Для устранение такого недостатка приходится дополнять схему управления элементами, которые допускают переключение контактов только во время перехода питающего напряжения через нулевое значение. Полностью избежать переключений реле под нагрузкой нельзя, так как скорость переключения контактов имеет конечное значение.

Тиристорные (симисторные) стабилизаторы

Тиристорные стабилизаторы по принципу работы аналогичны релейным, за исключением того, что вместо электромагнитных реле, обмотки автотрансформатора коммутируются при помощи полупроводниковых элементов, тиристоров или симисторов.

Применение таких полупроводниковых силовых элементов помогло избавиться от самого существенного недостатка релейных стабилизаторов – обгорания контактов и, как следствие, низкой надежности работы.

Точно также, как и в релейных, в тиристорных стабилизаторах ключи переключаются в момент перехода сетевого напряжения через ноль. Только здесь это сделано по другой причине. Переключение тиристоров под нагрузкой вызывает искажения формы проходящего тока и высокие электромагнитные помехи.

  • более высокая цена;
  • искажения формы выходного напряжения.

© 2012-2021 г. Все права защищены.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

Стабилизаторы напряжения

Это устройства для автоматического поддержания напряжения на уровне 220 В при его высоких или низких значениях в питающей электросети. Защищают от его резких и значительных скачков и перепадов, фильтруют входные помехи и обеспечивают качественное электропитание приборов и оборудования в пределах их паспортных характеристик, тем самым повышая надёжность их эксплуатации и продлевая срок службы.

Выпускаются однофазные (220 В) и трёхфазные (380 В) стабилизаторы напряжения. Они подразделяются на несколько типов в зависимости от принципа работы, рабочих и эксплуатационных характеристик. Единственный их недостаток — они не могут питать электроприборы как при слишком глубоких провалах (менее 80-90 вольт) и перенапряжения (более 310-320 вольт) электросети, так и при отключениях электричества.

Типы, устройство и принцип работы

Феррорезонансные стабилизаторы напряжения. Были разработаны в середине 60 годов прошлого века, их принцип работы основано на использовании явления магнитного насыщения ферромагнитных сердечников трансформаторов или дросселей. Применялись такие устройства для регулировки напряжения питания бытовой техники (телевизор, радиоприёмник, холодильник и т.п.).

Читать еще:  Регулировка скорости вращения вентилятора gigabyte

Феррорезонансный стабилизатор напряжения

Феррорезонансный стабилизатор напряжения

Их преимущество заключается в высокой точности 1-3% и быстрой (для того времени) скорости регулирования. Недостаток — повышенный уровень шума и зависимость качества стабилизации от величины нагрузки. Современные устройства лишены этих недостатков, но стоимость их равна или выше стоимости ИБП (Источника Бесперебойного Питания) на такую же мощность, вследствие чего они широкого распространения в качестве бытовых не получили.

Электромеханические стабилизаторы напряжения. В 60-80-е годы прошлого века для регулирования напряжения применялись автотрансформаторы с ручной корректировкой (ЛАТР), вследствие чего приходилось постоянно следить за вольтметром (стрелочный или светящаяся линейка) и, при необходимости, вручную крутить ползунок с токосъёмными щётками. В настоящее время принцип работы автоматизирован с помощью электродвигателя с редуктором (сервопривода).

Электромеханический стабилизатор напряжения

Электромеханический стабилизатор напряжения

Единственные достоинства электромеханических стабилизаторов напряжения — низкая цена и хорошая точность регулировки 2-3%. Недостатков много — низкая скорость регулирования из-за инерционности двигателя и повышенный уровень шума: шумит электродвигатель и редуктор, и практически постоянно, т.к. отслеживаются изменения с шагом 2-4 вольта. Плюс к этому, добавляется повышенный износ механический частей и недолгий общий ресурс работы устройства в целом, что подтверждается сроком гарантии всего в 1 год. Также при резком увеличении значений сети часто кратковременно отключается нагрузка, т.к. стабилизатор не успевает погасить этот скачок, и напряжение на ней превышает максимально допустимое значение.

Вследствие всего вышесказанного получили распространение как дешёвые стабилизаторы для питания недорогой домашней электротехники.

Электронные стабилизаторы напряжения. Наиболее широкий класс устройств ступенчатого регулирования, обеспечивающих исключительное постоянство электропитания нагрузки с заданной точностью в широких пределах изменения входной сети. Принцип работы основан на автоматическом переключении секций автотрансформатора с помощью силовых ключей (реле, тиристоры, симисторы).

Структурная схема электронного трансформаторного стабилизатора напряжения

Структурная схема электронного трансформаторного стабилизатора напряжения

К их достоинствам можно отнести: высокое быстродействие, очень широкий входной диапазон, отсутствие искажения формы напряжения, высокий КПД, низкий уровень шума (только от вентиляторов охлаждения). Точность стабилизации определяется количеством ступеней регулирования и, в зависимости от модели, может составлять от 5 до 0.5%, а некоторые модели даже имеют возможность коррекции в пределах 210-230 вольт для лучшей адаптации к импортному оборудованию. Необходимо особо отметить высокую надёжность 3-х фазных конфигураций, где каждую фазу в отдельности регулирует независимый однофазный блок.

Электронный трансформаторный стабилизатор напряжения

Электронный трансформаторный стабилизатор напряжения

Несмотря на высокую стоимость, электронные стабилизаторы напряжения — это оптимальное соотношение цена/качество, и они заслуженно нашли наибольшее распространение на рынке высококачественных электроприборов.

Инверторные стабилизаторы напряжения. Самый молодой тип регуляторов, начал выпускаться во второй половине 10-х годов нашего столетия. Как и ИБП (источник бесперебойного питания), принцип работы основан на двойном преобразовании сетевого напряжения: сначала оно выпрямляется а затем заново преобразуется в переменное.

Структурная схема электронного инверторного стабилизатора напряжения

Структурная схема электронного инверторного стабилизатора напряжения

Их достоинства, в общем, такие же, как и у электронных стабилизаторов, но есть два существенных положительных отличия. Во-первых, они не содержат трансформаторов и поэтому имеют небольшой вес и габариты, а во-вторых, они ещё стабилизируют и частоту тока! К недостаткам можно отнести то, что в трёхфазных моделях при неполадках в любом контуре регулирования фазы два остальных тоже отключаются.

Электронные инверторные стабилизаторы напряжения

Электронные инверторные стабилизаторы напряжения

В общем, у инверторных стабилизаторов напряжения есть определённое будущее и существенный сектор применения

Основные характеристики

Мощность, отдаваемая в нагрузку, у качественных стабилизаторов эта характеристика постоянна и составляет 100% во всём рабочем диапазоне входного напряжения; в дешёвых моделях она будет падать пропорционально его снижению и может достигать 50-60% от номинала при значениях в сети 150-170 вольт. Запас по мощности должен составлять 25-30% от максимальной подключенной нагрузки.

  • рабочий — когда отклонения питающей электросети находятся в допустимых пределах, при которых на выходе обеспечивается заявленная величина стабилизации, например 220±5%;
  • предельный — когда стабилизатор переходит в режим компенсации сетевого напряжения, при котором его значения на выходе могут отличаться от номинала 220 В в большую или меньшую стороны до 15-18%. При превышении предельного диапазона, он обесточит нагрузку, сам при этом оставаясь подключенным к сети для её контроля, и при её возвращении обратно в рабочий, самостоятельно опять подаст напряжение в подключенные приборы.

Точность стабилизации выходного напряжения гарантируется только в рабочем входном диапазоне и может составлять 0,5-7% в зависимости от модели стабилизатора.

Перегрузочная способность — это устойчивость к кратковременным перегрузкам от электроприборов, имеющих высокие пусковые токи (например, электродвигатель погружного насоса, холодильника и т.п.).

Защита от перегрузки и короткого замыкания на выходе. В случае перегрузки стабилизатора напряжения, когда с него начинает сниматься мощность значительно превышающая номинальную в течение определённого периода времени (от 0,1 сек. до 1 мин. или немного более), срабатывает система защиты (время срабатывания зависит от величины перегрузки), которая отключит стабилизатор и тем самым предотвратит его поломку. Если в нём заложен функционал однократного повторного включения, то он снова включится в работу спустя некоторое время. Если при повторном включении перегрузка не устранилась, то он отключится окончательно, и уже потребуется вмешательство человека для выявления и устранения причин перегрузки или короткого замыкания.

Выходной контактор. В случае аварии стабилизатора или резкого импульсного скачка входного напряжения, он мгновенно отключит электроприборы и предотвратит их перегорание.

  • возможно установить западный стандарт 230В для импортных электроприборов, без подобной функции возможны сбои в их работе;
  • для ламп накаливания можно установить 210 вольт, что значительно увеличит срок их службы, световой же поток останется в пределах, заявленных производителем.

Автоматическое включение стабилизатора при возврате входного напряжения в рабочий диапазон. Т.к. стабилизатор отключает нагрузку в случае выхода параметров электросети за предельные значения, он должен также автоматически и подключать её, если входное напряжение вернулось в рабочие пределы, иначе придётся это делать вручную.

Наличие на входе и выходе стабилизатора напряжения фильтров подавления импульсных помех. Это полезная функция, которая защитит электроприборы от помех в радиочастотном диапазоне.

Климатическое исполнение. Большинства выпускаемых стабилизаторов напряжения имеют защиту IP20 и предназначены для установки в помещениях с температурой окружающей среды +5…+35°С, с относительной влажностью воздуха 35-90%, с атмосферой, не содержащей пыли, водяных брызг и т.д. Если температура будет опускаться ниже 0°С, потребуется установка в шкаф с подогревом. Начиная с 2012 года ведущие производители начали выпуск стабилизаторов со специальной климатической обработкой внутренних узлов, рассчитанных на температуру эксплуатации от -40 до +40°С.

Гарантийный и реальный срок службы. Ведущие производители дают 5-6 летнюю гарантию на свои стабилизаторы напряжения, а общий срок их службы с неизменностью рабочих характеристик составляет не менее 12-13 лет.

Стабилизатор напряжения с регулировкой — подробное описание

Простому обывателю при вводе запроса по стабилизаторам в поисковике сразу бросятся в глаза хвалебные или ругательные отзывы о производителях, куча брендов зарубежных стран. А также то, как в активных обсуждениях на многочисленных форумах опытные сподвижники продукции, представляясь в образе обычного пользователя, пытаются давать доверчивым читателям «правильные» советы к приобретению дорогого и ненужного им товара.

Такой массовой неразберихе соответствует жестокая конкуренция, не терпящая в бизнесе просиживания штанов с ожиданием завальных заказов, и активный поиск мечущихся в выборе теоретически неподкованных клиентов. У последних сразу же возникает мысль, что все регуляторы однотипные, и лишь отличаются по стоимости, габаритам и внешнему дизайну устройства. Однако картина в корне обманчива.

Читать еще:  Регулировка температуры отопления в мкд

Основными различиями в стабилизаторах являются:

  • функциональная начинка;
  • рабочий диапазон,
  • качество,
  • тип исполнения.

Об одной функциональной особенности и пойдёт речь в этой статье.

Что такое стабилизатор напряжения с регулировкой?

Полвека назад для регулировки напряжения использовались автотрансформаторы с ручным управлением. Нужно было неустанно отслеживать показатели на стрелочном циферблате либо светящейся линейке прибора, и, по мере необходимости, самостоятельно выставлять номинальное значение. Сегодня такую коррекцию стабилизаторы с плавной регулировкой осуществляют абсолютно автоматически. Мы к этому еще вернёмся, а пока вспомним о простейших аналогах и том, с чего всё начиналось.

ЛАТРы и последующая их эволюция

Помните, в советские времена широко использовались лабораторные стенды с автотрансформаторами – ЛАТРами с ручной регулировкой? Основным применением их было – лабораторные задания в рамках школьного курса по физике и вузовской телемеханики, где требовалось получить на выходе точную величину нестандартных параметров. Из категории экспериментальных ЛАТРы незаметно перекочевали в образ бытовой техники.

Одно время их можно было видеть при телевизорах, в настоящее же время их использование стало очень многообразным – от разных технологических процессов (в птицеводстве, ремонтных мастерских, стоматологии и т. п.) до устройств на 110 В. На ЛАТРе довольно просто устанавливается и не такой показатель сети.

Существуют ЛАТРы с рабочими пределами 0–250 В, и, более того, до 300 В. Чем больше порог, тем больше дополнительной мощности у прибора, позволяющей с низких значений подниматься до высоких нагрузок. Нужно понимать, что лабораторному автотрансформатору вручную задаётся такой режим, который нужен. Тем самым устанавливается дополнительный диапазон входного напряжения – так называемая дельта.

К примеру, до удалённой розетки из-за сетевого падения доходят только 200 В. При установке ЛАТРа, поворотом ручки управления можно получить на выходе 220 В. «Дельта» в этом случае будет равна 20 В. При дальнейшем падении напряжения до 180 В, ЛАТР добавит лишь выставленную «дельту» в 20 В, и на выходе можно будет получить не более, чем 180+20=200 В.

Для удобства и наблюдения аппараты позже стали выпускаться с жидкокристаллическим дисплеем, позволяющим регулировать технические показатели прибора уже с более высокой точностью. Теперь, если требуется плавная стабилизация напряжения в 220 В, рекомендуется применение таких устройств, как:

  • стабилизатор с регулировкой выходного напряжения;
  • стабилизатор с регулировкой выходного тока.

Приборы с такими названиями нередко встречаются в электрических схемах. Возникают вопросы: какая разница между ними и как они работают?

Экскурс в теорию

Напряжение сети, предназначенное для электропитания, может иметь значительные колебания, ухудшающие работу различной техники. В сетях переменного тока встречаются перепады двух видов: краткосрочные и многочасовые. И те и другие изменения негативно сказываются на работе техники. Есть устройства, которые вообще не способны работать без стабилизации параметров, к ним относятся лампы бегущей волны, электронные вольтметры, осциллографы и т. д.

Стабилизаторы с регулировкой напряжения – это аппараты с функцией поддерживания напряжения на нагрузке с нужной точностью при изменении сопротивления нагрузки и параметров сети в заданном диапазоне.

Стабилизаторы с регулировкой тока при тех же изменениях поддерживают в нагрузке с необходимой точностью величину заданного тока. Стабилизаторы одновременно с главными своими функциями осуществляют также сглаживание пульсаций.

Основные параметры

Качеством работы регуляторов в основном служат такие технические показатели, как:

  • Стабилизирующий коэффициент, вытекающий из отношения изменений напряжения на входе и выходе
  • Показатель нестабильности
  • Внутреннее сопротивление
  • Коэффициент выравнивания всплесков

Коэффициент полезного действия определяется для всех типов стабилизаторов по отношению входной и выходной активных мощностей равен

Функции приборов

Диапазон входного напряжения

Наряду с точностью стабилизации, является важнейшей его характеристикой. Этот диапазон делится на две категории:

  • рабочий с обеспечением заявленной величины стабилизации, к примеру, 220±5%;
  • предельный с сохранением работоспособности при напряжении на выходе, отличающемся от заявленного значения в большей или меньшей степени до 15-18%.

При выходе параметров за рамки предельного, устройство отключает питание, оставаясь в сети для контроля и возможности введения техники вновь в работу при возвращении сети электроснабжения в заданный диапазон.

Системный контроль параметров

В случае выхода корректора из строя или резкого подъёма входного напряжения такая система отключает приборы от нормализатора и предотвращает их выход из строя.

Регулировка выходного напряжения

Некоторые модели имеют возможность регулирования выходного напряжения в пределах 210–230 В, что помогает решить одновременно несколько задач:

  • возможность установить на выходе стабилизатора западные стандарты напряжения 230 В для импортного электрооборудования. Без такой функции стабилизатор постоянно будет выходить за заданный для подобных приборов нижний диапазон напряжения, что может вызвать сбой в их работе;
  • для ламп накаливания лучшим решением будет установка напряжения примерно 210 В, что существенно продлит срок их службы. На силу светового потока ламп это никак не повлияет – пределы останутся такими же, какие заявлены изготовителем.

Еще раз кратко об отличиях

Известны три вида стабилизаторов с регулировкой выходного напряжения: понижающие, повышающие и всеядные. Наиболее интересными являются последние. Независимо от входного, на выходе можно получить необходимое значение напряжения.

Всеядный импульсник как будто не замечает, какое напряжение на входе – ниже или выше требуемого. Аппарат автоматически переключает режимы с повышением или понижением напряжения и удерживает заданное значение на выходе. Помимо этого, такое устройство почти не нагревается.

Пока всё понятно. А как быть со стабилизатором с регулировкой выходного тока? Не станем открывать Америку, если скажем, что такой аппарат нормализует ток. Внешне это устройство напоминает импульсный стабилизатор. Если в паспорте прибора указано значение выходного тока, то именно такой ток и будет. Выходное же напряжение можно изменять в зависимости от нужного значения для потребителя.

Не углубляясь слишком в теорию, просто заметим, что напряжение не требуется регулировать, аппарат сам сделает все исходя из нужд потребителя. С отличиями вроде бы разобрались.

Часто при подключении нагрузки стоит задача, выполнить контроль именно значения тока. Стабилизатором с регулировкой тока, чтобы такая техника не сгорела, ограничивается ток. Следует понимать, что у регуляторов устанавливается пороговое значение тока. После определённого предела приборы начнут нагреваться, и придётся покупать более мощное устройство. Понятно, что при росте тепловыделения, КПД уменьшается.

А насколько это всё нужно-то?

Выбор между регуляторами определяется тем, какой требуется инструмент для облегчения работы или решения определенного круга задач.

Стабилизаторы с регулировкой тока, в отличие от устройств с регулировкой напряжения, нормализуют выходной ток, при этом корректируя напряжение на выходе так, чтобы ток для нагрузки в любой момент оставался одинаковый. Именно в этом заключается основное отличие аппаратов. Путать их между собой не следует, чтобы это не привело к выходу из строя техники.

Линейные стабилизаторы напряжения на транзисторах и интегральных
микросхемах.

Для поддержания стабильной работы и сохранения заявленных параметров электрооборудования его питание в большинстве случаев должно осуществляться постоянным и неподконтрольным никаким внешним воздействиям напряжением. Как правило, эта функция возлагается на устройства, называемые стабилизатором напряжения.
Стабилизатор напряжения — это преобразователь электрической энергии, предназначенный для поддержания уровня выходного напряжения в заданных пределах при изменениях следующих величин: входного напряжения, сопротивления нагрузки, а также в идеале — температуры и иных внешних воздействий.

Читать еще:  Не вижу синхронизацию в айтюнс

Ещё не так давно подобные узлы строились на стабилитронах и транзисторах, однако с появлением специализированных микросхем, необходимость в самостоятельном конструировании подобных схем скоротечно отпочковалась, ввиду очевидной простоты реализации стабилизаторов, выполненных на интегральных микросхемах. А зря!

Там, где значения коэффициента стабилизации Кст допустимо исчислять десятками, а не сотнями-тысячами, простейший параметрический стабилизатор не только имеет право на существование, но и выигрывает у своих интегральных собратьев по такому важному параметру, как чистота выходного напряжения и отсутствие импульсных помех в момент резкого изменения тока нагрузки.
Давайте рассмотрим такие простейшие устройства стабилизаторов напряжения.

Рис.1 а) Простейшая схема б) С эмиттерным повторителем в) С регулируемым вых. напряжением

Схема стабилизатора напряжения, приведённая на Рис.1 а), используется в основном с устройствами, через которые не протекает существенных токов. От номинала резистора Rст зависит величина тока Iвх, протекающего как через стабилитрон, так и через нагрузку. Величина этого тока рассчитывается по формуле: Rст = (Uвх — Uст)/ Iвх ,
а Iвх должен удовлетворять условию Iвх ≥ Iн. макс + Iст. мин , где Iн. макс — максимальный ток в нагрузке при заданном выходном напряжении, а Iст. мин — минимальный ток стабилизации стабилитрона, указанный в характеристиках полупроводника. В стабилитронах отечественных производителей параметр Iст. мин , как правило, задан в явном виде, у зарубежных может быть не указан вообще. Куда податься бедному еврею? Я бы рекомендовал в этом случае ориентироваться на значение тока из datasheet-ов «Izk» (значение при котором стабилитрон обладает максимальным импедансом) и увеличить эту величину в 2. 3 раза. Хотя, по большому счёту, оптимальным (с точки зрения достижения максимальных параметров) током для стабилитрона является тестовый ток, при котором измеряются основные характеристики полупроводника.

Для наиболее эффективного выполнения своих задач стабилитрону довольно важно, чтобы мощность нагрузки не превышала мощности, рассеиваемой на полупроводнике. Поэтому если возникает потребность стабилизации напряжения в нагрузках, потребляющих значительную мощность, используется дополнительный усилитель тока — эмиттерный повторитель (Рис.1 б)). В этом случае нагрузкой для стабилитрона является входное сопротивление повторителя Rвх ≈ Rн x (1 + β) , т.е. ток нагрузки можно увеличить в β раз. Тут важно учитывать падение напряжения на эмиттерном переходе транзистора, в связи с чем напряжение на выходе стабилизатора будет на 0,6. 0,7 В (на 1,2. 1,4 В для составного транзистора) меньше напряжения стабилизации стабилитрона .

Установив параллельно стабилитрону переменный резистор (Рис.1 в)), возникает возможность изменять напряжение стабилизации в нагрузке от нуля почти до максимального значения напряжения стабилизации стабилитрона (за вычетом падения напряжения Uбэ на переходе транзистора). Естественно, что ток, протекающий через переменник, также необходимо учитывать, задаваясь его значением — не меньшим, чем входной ток эмиттерного повторителя.
Сдобрим пройденный материал калькулятором.

ТАБЛИЦА РАСЧЁТА ЭЛЕМЕНТОВ ЛИНЕЙНОГО СТАБИЛИЗАТОРА НАПРЯЖЕНИЯ

Схемы компенсационных линейных стабилизаторов являются основой большинства интегральных микросхем, выполняющих функцию стабилизации напряжений и токов, и в простейшем виде могут быть выполнены на стабилитроне и паре транзисторов (Рис.2).

Рис.2 Схемы компенсационных линейных стабилизаторов напряжения

Здесь стабилитрон является источником опорного напряжения, а транзистор Т2 — устройством сравнения выходного напряжения, поступающего через резистивный делитель на его базу, с опорным значением напряжения на его эмиттере. Повысилось выходное напряжение, а вместе с ним напряжение на базе Т2, транзистор приоткрывается и притягивает напряжение на базе регулирующего транзистора Т1 к минусовой (земляной) шине, тем самым, уменьшая напряжение на его эмиттере, а соответственно и на выходе схемы. Снизилось выходное напряжение — всё то же самое, только наоборот. Компенсационные стабилизаторы на транзисторах имеют более высокий коэффициент стабилизации по сравнению с устройствами, представленными на Рис.1, но в связи наличием обратной связи имеют и свои недостатки.
В связи с этим подробно останавливаться на них мы не будем, а перейдём сразу к интегральным стабилизаторам, имеющим похожий принцип действия, но значительно более сложным по структуре, обладающих более высокими характеристиками и при этом — очень простых и удобных в реализации.

Существует два типа подобных интегральных микросхем: регулируемые стабилизаторы напряжения и стабилизаторы с фиксированным значением выходного напряжения. Во втором случае схема стабилизатора приобретает неприлично примитивный вид, незаслуживающий какого-то серьёзного обсуждения.
В случае же стабилизаторов с регулируемым выходным напряжением, схема всё ещё остаётся достаточно простой, но требует некоторых умственных манипуляций, связанных с расчётом резистивного делителя для получения требуемого выходного напряжения.

Типовая схема включения большинства регулируемых микросхем приведена на Рис.3.

Формула для расчёта выходного напряжения имеет вид Vout = Vref x (1+R2/R1) + Iadj x R2 ,
причём номинал сопротивления R1, как правило, задаётся производителем микросхемы для достижения наилучших параметров выходных характеристик.

Отдельные бойцы для снижения пульсаций ставят дополнительные электролиты значительных величин параллельно резистору R2. Оно, конечно, бойцы эти герои, но зачем же стулья ломать?
Любое резкое увеличение тока нагрузки, приводящее к снижению выходного напряжения, не сможет моментально отработаться схемой автоматической регулировки из-за задержки в цепи обратной связи, обусловленной данным конденсатором, а это в значительной степени снизит быстродействие устройства.
И если для статических нагрузок параметр быстродействия стабилизатора по барабану, то для динамических (к примеру, таких как УНЧ) — очень даже немаловажен. Поэтому — либо эти электролиты вообще не нужны, либо (если их настоятельно рекомендует Datasheet) ставить конденсаторы небольших номиналов в строгом соответствии с рекомендациями производителя.

Для начала — справочная таблица с основными техническими характеристиками наиболее часто используемых интегральных стабилизаторов с регулировкой выходного напряжения.

Приведённая ниже таблица позволяет рассчитать номиналы резисторов делителя некоторых популярных типов микросхем регулируемых стабилизаторов, представленных разными производителями.

ТАБЛИЦА РАСЧЁТА ЭЛЕМЕНТОВ МИКРОСХЕМ — СТАБИЛИЗАТОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ

Если не хотите, чтобы вдруг «раздался мощный пук» — послеживайте за полярностью включения конденсатора С2. Она должна совпадать с полярностью входного (выходного) напряжения.

Отдельно хочу остановиться на МИКРОМОЩНЫХ СТАБИЛИЗАТОРАХ С МАЛЫМ СОБСТВЕННЫМ ПОТРЕБЛЕНИЕМ.

Такого рода стабилизаторы окажутся совсем не лишними в хозяйстве, так как смогут обеспечить такой важнейший показатель радиоэлектронной аппаратуры с автономным питанием, как экономичность входящих в её состав узлов.

Здесь выбор интегральных микросхем заметно беднее, а цены, как правило, заметно ощутимей, чем на аналоги со стандартным потреблением, поэтому начну я с простой, но проверенной временем схемы на дискретных элементах.

Чем хорош КТ315 в данном включении?
На обратно смещённом переходе КТ315 при напряжении 6 — 7,5В, в зависимости от экземпляра транзистора, возникает электрический (не побоюсь этого слова) пробой, что позволяет использовать его в качестве стабилитрона на эту-же самую величину напряжения пробоя. При этом транзистор в таком включении, в отличие от многих промышленных стабилитронов, хорошо работает и при малых токах стабилизации, порядка 100 мкА.

Из относительно гуманных по цене интегральных стабилизаторов с малым собственным потреблением, могу порекомендовать LP2950, LP2951, LM2931, LM2936 и им подобные.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector