Содержание
Как сделать регулируемый блок питания с индикацией напряжения и тока своими руками на модуле DC-DC. « ЭлектроХобби
Достаточно универсальным и широко применимым является источник питания, у которого имеется возможность плавной регулировки напряжения. Да к тому же если у него стоит цифровой индикатор, отображающий выходное постоянное напряжение и силу тока, что потребляет нагрузка во время работы, это вовсе замечательно! Такой блок питания можно купить, но с этими функциями он будет стоить относительно дорого. А можно и собрать самому из готовых компонентов и электронных модулей. В итоге такой лабораторный, регулируемый блок питания может обойтись вам достаточно дешево.
Что содержит в себе трансформаторный блок питания с регуляцией напряжения. Это понижающий трансформатор соответствующей мощности, диодный выпрямительный мостик, фильтрующий конденсатор электролит, электронный модуль регулировки напряжения и модуль измеритель-индикатор, отображающий постоянное напряжение и силу тока (цифровой вольтметр, амперметр).
Все эти функциональные части схемы блока питания нужно поместить в подходящий по размерам корпус. Также припаять входные и выходные провода к самой схеме, выводя их наружу.
Нужно сначала определится с мощностью нашего лабораторного блока питания с регуляцией напряжения. Напомню, что электрическая мощность равна напряжение умноженное на ток. К примеру, нам нужен источник питания с максимальным выходным напряжением 25 вольт и максимальным током 2 ампера. После перемножения (25*2) получаем 50 ватт. Добавляем небольшой запас по мощности процентов 20. В итоге получаем мощность трансформатора, которая равна 70 ваттам. Зная ее уже подыскиваем соответствующий понижающий трансформатор.
На вход трансформатора мы подаем 220 вольт переменного тока, а на его выходе (вторичной обмотке) получаем 25 вольт. Для того чтобы получить постоянное напряжение нужен выпрямительный диодный мост. Его мы покупаем либо готовым, или паяем сами из 4х соответствующих диодов. Диоды (готовый диодный мост) должны быть рассчитаны на ток более 2 ампер (поскольку мы ранее определились с максимальной силой тока на выходе).
Вполне подойдут диоды на 4 ампера (с запасом). Ну, и обратное напряжение этих диодов, моста должно быть более 25 вольт.
Уже на выходе выпрямительного моста мы будем иметь постоянное напряжение, но оно будет скачкообразным. Чтобы сгладить эти скачки нужен фильтрующий конденсатор электролит. В нашем случае вполне подойдет кондер на напряжение 35 вольт с емкостью 5000 микрофарад. Учтите, что такие электролитические конденсаторы имеют полярность. Их нужно строго припаивать плюс к плюсу, а минус к минусу. В противном случае они могут попросту у вас взорваться.
Это мы получили простейший блок питания, который выдает на выходе постоянное напряжение около 29 вольт. Почему 29, а не 25? Потому что существует такой эффект — скачкообразное постоянное напряжение после моста при подключенном к нему конденсатором увеличивается так процентов на 18. Так что, либо у нас получится блок питания с максимальным напряжением 29 вольт, либо мы берем трансформатор, у которого вторичная обмотка имеет напряжение около 21,5 вольта, чтобы получить свои 25 вольт.
Чтобы этот простой блок питания сделать регулируемым нам понадобится регулятор напряжения. Его можно спаять и самому, схему легко найти в интернете, а можно купить готовый модуль, как сделал это я. Этот электронный модуль регуляции постоянного напряжения стоит достаточно дешево. Приобрести его можно где угодно (радиорынок, посылкой из Китая, интернет магазин).
К примеру, мой модуль рассчитан на силу тока в 2 ампера. Пределы регуляции напряжения от 0,7 до 28 вольт. Имеет защиту от короткого замыкания, перегрузки. Плавная регулировка напряжения осуществляется подстроечным резистором, что стоит на самой плате. Имеет небольшие размеры. Этот модуль припаиваем к нашему блоку питания. Выход блока питания подаем на вход модуля регуляции напряжения (на самой плате имеются надписи, где вход, а где выход).
Ну и еще один полезный модуль нужно будет припаять к нашему лабораторному источнику питания. А именно измеритель индикатор постоянного тока и напряжения (цифровой вольтметр и амперметр).
Его я также заказывал посылкой из Китая. Стоит он относительно дешево. На его табло сразу отображаются и сила тока и напряжение. Он достаточно точен 99%. Имеет сзади на своей плате подстроечные резисторы, которыми осуществляется коррекция измеряемых величин. Данный измерительный модуль имеет небольшие, компактные размеры. Легко становится в любой корпус, с подходящими размерами.
В итоге, осталось припаять провода входа питания и выхода. Вот и все, наш лабораторный, регулируемый блок питания с защитой от короткого замыкания и перегрузки готов к использованию.
P.S. Данный блок питания обходится достаточно дешево. Особенно если некоторые части снимать с ненужной электротехники (понижающий трансформатор, выпрямительный диодный мостик, фильтрующий конденсатор, сам корпус и провода). Цифровой измерительный модуль вольтметра и амперметра стоит около 3 баксов, а схема регулятора напряжения около 2 баксов. В итоге получается действительно вполне качественный, надежный источник постоянного питания с регулировкой выходного напряжения.
Так что советую его собирать своими руками.
Делаем регулятор тока для сварочного аппарата своими руками
Одна из главных составляющих по-настоящему качественного шва — это правильная и точная настройка сварочного тока в соответствии с поставленной задачей. Опытным сварщикам часто приходится работать с металлом разной толщины, и порой стандартной регулировки min/max недостаточно для полноценной работы. В таких случаях возникает необходимость многоступенчатой регулировки тока, с точностью до ампера. Эту проблему можно легко решить путем включения в цепь дополнительного прибора — регулятора тока.
Ток можно регулировать по вторичке (вторичной обмотке) и по первичке (первичной обмотке). При этом каждый из способов настройки трансформатора для сварки имеет свои особенности, которые важно учитывать. В этой статье мы расскажем, как осуществляется регулировка тока в сварочных аппаратах, приведем схемы регуляторов для сварочного полуавтомата, поможем грамотно выбрать регулятор сварочного тока по первичной обмотке для сварочного трансформатора.
Способы регулировки тока
Существуют множество способов регулировки тока, и выше мы писали о вторичной и первичной обмотке. На самом деле, это очень грубая классификация, поскольку регулировка еще делится на несколько составляющих. Мы не сможем разобрать все составляющие в рамках этой статьи, поэтому остановимся на наиболее популярных.
Один из самых часто применяемых методов регулировки тока — это добавление баластника на выходе вторичной обмотки. Это надежный и долговечный способ, баластник можно легко сделать своими руками и использовать в работе без дополнительных приборов. Зачастую баластники используют исключительно для уменьшения силы тока.
В этой статье мы подробно описывали принцип работы и особенности использования баластника для сварочного полуавтомата. Там вы найдете подробную инструкцию, как изготовить прибор в домашних условиях и как использовать его в своей работе.
Несмотря на множество достоинств, метод регулировки тока по вторичной обмотке при использовании в связке с трансформатором для сварки может быть не очень удобен, особенно для начинающих сварщиков.
Прежде всего, баластник довольно громоздкий и его размер может достигать метра в длину. Еще прибор часто находится под ногами и при этом сильно нагревается, а это грубое нарушение техники безопасности.
Если вы не готовы мириться с этими недостатками, то рекомендуем обратить внимание на метод, когда производится регулировка сварочного тока по первичной обмотке. Для этих целей зачастую используются электронные приборы, которые можно легко сделать своими руками. Такой прибор будет беспроблемно регулировать ток по первичке и не доставит сварщику неудобств при эксплуатации.
Электронный регулятор станет незаменимым помощником дачника, который вынужден проводить сварку в условиях нестабильного напряжения. Часто домам просто не положено использование электроприборов более 3-5 кВт, а это очень ограничивает в работе. С помощью регулятора можно настроить свой аппарат таким образом, чтобы он мог бесперебойно работать даже с учетом низкого напряжения. Также такой прибор пригодится мастерам, которым необходимо постоянно перемещаться с места на место во время работы.
Ведь регулятор не нужно таскать за собой, как баластник, и он никогда не станет причиной травм.
Теперь мы расскажем о том, как самому изготовить электронный регулятор из тиристоров.
Параметры аппаратов
Основными параметрами являются выходные ток и напряжение, а так же динамическая характеристика.
Выходной ток и напряжение
Основным параметром аппарата для сварки является выходной ток. От него зависит диаметр электродов и толщина металла. В индивидуальных аппаратах он достигает 200А. Поскольку выходное напряжение имеет значение только при зажигании дуги, в современных инверторных устройствах для уменьшения потребляемой мощности и габаритов выпрямителя этот параметр максимально снижен, а поджиг дуги обеспечивается дополнительными встроенными устройствами.
Выходное напряжение в однопостовых аппаратах составляет 45-65В. В больших аппаратах, рассчитанных на одновременную работу нескольких сварщиков, выходное напряжение может достигать 110В.
Динамическая характеристика
При изменении расстояния от конца электрода до детали меняется длина дуги и ее сопротивление.
Поэтому не менее важной является динамическая, или вольт амперная характеристика – зависимость тока от длины дуги:
Крутопадающая, или мягкая. При росте тока в устройстве с такой характеристикой падает напряжение, что ограничивает его рост. Это обеспечивает более стабильную дугу при изменении расстояния до детали. В самодельных аппаратах небольшой мощности мягкая характеристика обеспечивается внутренним устройством – первичная и вторичная обмотки намотаны на разных частях магнитопровода. За счет особенностей конструкции без добавочных сопротивлений они могли работать с электродами определенного, для каждого аппарата своего, диаметра. В устройствах большей мощности динамическую характеристику смягчают балластные сопротивления. Эти методы могут совмещаться.
Пологопадающая, или жесткая характеристика. При жесткой характеристике напряжение не меняется, а ток, соответственно меняется при изменении длины дуги. Такие параметры имеют большие много постовые аппараты или автоматические устройства, поддерживающие постоянное расстояние между электродом и деталью.
Схема тиристорного регулятора
Выше вы можете видеть схему простейшего регулятор на 2 тиристорах с минимумов недефицитных деталей. Вы также можете сделать регулятор на симисторе, но наша практика показала, что тиристорный регулятор мощности долговечнее и работает более стабильно. Схема для сборки очень простая и по ней вы сможете довольно быстро собрать регулятор, имея минимальные навыки пайки.
Принцип действия данного регулятора тоже прост. У нас есть цепь первичной обмотки, в которую подключается регулятор. Регулятор состоит из транзисторов VS1 и VS2 (для каждой полуволны). RC-цепочка определяет момент, когда откроются тиристоры, вместе с тем меняется сопротивление R7. В результате мы получаем возможность изменять ток по первичке трансформатора, после чего ток меняется и во вторичке.
Обратите внимание! Настройка регулятора осуществляется под напряжением, об этом не стоит забывать. Чтобы избежать фатальных ошибок и не получить травму нужно обязательно изолировать все радиоэлементы.
В принципе, вы можете использовать транзисторы старого образца. Это отличный способ сэкономить, поскольку такие транзисторы можно без проблем найти в старом радиоприемнике или на барахолке. Но учтите, что такие транзисторы должны использоваться на рабочем напряжении не менее 400 В. Если вы посчитаете нужным, можете поставить динисторы вместо транзисторов и резисторов, показанных на схеме. Мы динисторы не использовали, поскольку в данном варианте они работают не очень стабильно. В целом, эта схема регулятора сварочного тока на тиристорах неплохо зарекомендовала себя и на ее основе было изготовлено множество регуляторов, которые стабильно работают и хорошо выполняют свою функцию.
Также вы могли видеть в магазинах регулятор контактной сварки РКС-801 и регулятор контактной сварки РКС-15-1. Мы не рекомендуем изготавливать их самостоятельно, поскольку это займет много времени и несильно сэкономит вам деньги, но если есть такое желание, то можете изготовить РКС-801. Ниже вы видите схему регулятора и схему его подключения к сварочнику.
Откройте картинки в новом окне, чтобы лучше видеть текст.
Стабилизация напряжения бытовой сети
Стремления обеспечить стабилизированное напряжение бытовой сети – явление очевидное. Такой подход обеспечивает сохранность эксплуатируемой техники, зачастую дорогостоящей, постоянно необходимой в хозяйстве. Да и в целом, фактор стабилизации – это залог повышенной безопасности эксплуатации электрических сетей.
Для бытовых целей чаще всего приобретают стабилизатор для газового котла, автоматика которого требует подключения к электропитанию, для холодильника, насосного оборудования, сплит систем и подобных потребителей.
Промышленная конструкция стабилизатора сетевого напряжения, которую несложно приобрести на рынке. Ассортимент подобного оборудования огромен, но всегда остаётся возможность сделать собственную конструкцию
Решить подобную задачу можно разными способами, самый простой из которых – купить мощный стабилизатор напряжения, изготовленный промышленным способом.
Предложений стабилизаторов напряжения на коммерческом рынке масса. Однако нередко возможности приобретения ограничиваются стоимостью устройств или другими моментами. Соответственно, альтернативой покупке становится сборка стабилизатора напряжения своими руками из доступных электронных компонентов.
При условии обладания соответствующими навыками и знаниями электромонтажа, теории электротехники (электроники), разводки схем и пайки элементов самодельный стабилизатор напряжения можно реализовать и успешно применять на практике. Такие примеры есть.
Примерно так может выглядеть оборудование стабилизации, изготовленное своими руками из доступных и недорогих радиодеталей. Шасси и корпус можно подобрать от старого промышленного оборудования (например, от осциллографа)
Измерение сварочного тока
После того как вы изготовили и настроили регулятор, его можно использовать в работе. Для этого вам нужен еще один прибор, который будет измерять сварочный ток. К сожалению, не получится использовать бытовые амперметры, поскольку они не способны работать с полуавтоматами мощностью более 200 ампер.
Поэтому рекомендуем использовать токоизмерительные клещи. Это относительно недорогой и точный способ узнать значение тока, управление клещами понятное и простое.
Так называемые «клещи» в верхней части прибора охватывают провод и измеряют ток. На корпусе прибора находится переключатель пределов измерения тока. В зависимости от модели и цены разные производители изготавливают токоизмерительные клещи, способные работать в диапазоне от 100 до 500 ампер. Выберите прибор, характеристики которого совпадают с вашим сварочным аппаратом.
Токоизмерительные клещи — это отличный выбор, если нужно оперативно измерить значение тока, при этом не влияя на цепь и не подключая в нее дополнительные элементы. Но есть один недостаток: клещи абсолютно бесполезны при измерении значения постоянного тока. Дело в том, что постоянный ток не создает переменное электромагнитное поле, поэтому прибор просто не видит его. Но в работе с переменным током такой прибор оправдывает все ожидания.
Есть другой способ измерения тока, он более радикальный.
Можно добавить в цепь вашего сварочного полуавтомата промышленный амперметр, способный измерять большие значения тока. Еще можно просто временно добавлять амперметр в разрыв цепи сварочных проводов. Слева вы можете видеть схему такого амперметра, по которой можете его собрать.
Это дешевый и эффективный способ измерения тока, но использование амперметра в сварочных аппаратах тоже имеет свои особенности. В цепь добавляется не сам амперметр, а его резистор или шунт, при этом стрелочный индикатор должен параллельно подключаться к резистору или шунту. Если не соблюдать эту последовательность, прибор в лучшем случае просто не будет работать.
Эксплуатация балластного соединения
Показатель балластного сопротивления регулирующего аппарата находится на уровне 0,001 Ом. Он подбирается путём эксперимента. Непосредственно для получения сопротивления, преимущественно используется сопротивление проволоки больших мощностей, их применяют в троллейбусах или на подъёмниках.
Уменьшить сварочное напряжение высокой частоты, можно даже используя стальную пружину для двери.
Такое сопротивление включается стационарно или по-другому, чтобы в будущем была возможность с легкостью отрегулировать показатели. Один край этого сопротивления подключается к выходу конструкции трансформатора, другой обеспечивается специальным инструментом для зажима, который сможет перекидываться по всей длине спирали, что позволит выбрать нужную силу напряжения. Основная часть резисторов с использованием проволоки большой мощности, производится в виде открытой спирали. Она монтируется на конструкцию в длину полметра. Таким образом, спираль делается также из проволоки ТЭНа. Когда резисторы, изготовленные из магнитного сплава скооперировать со спиралью или любой деталью из стали, в процессе работы прохождения тока с высокими показателями, она начнёт заметно дрожать. Такой зависимостью спираль обладает только до того момента, пока она не растянется.
Регуляторы напряжения – источники питания
Источники питания
В идеале на выходе большинства источников питания должно быть постоянное напряжение.
К сожалению, этого трудно добиться. Есть два фактора, которые могут
привести к изменению выходного напряжения. Во-первых, напряжение сети переменного тока непостоянно.
Так называемое 120-вольтовое переменное напряжение (используемое в Соединенных Штатах) может варьироваться примерно от
114 вольт на 126 вольт. Это означает, что пиковое напряжение переменного тока, до которого
отклик выпрямителя может варьироваться от 161 до 178 вольт.
Одно только сетевое напряжение переменного тока может вызвать 10-процентное изменение напряжения.
Выходное напряжение постоянного тока. Второй фактор, который может изменить выходное напряжение постоянного тока
изменение сопротивления нагрузки. В сложном электронном оборудовании нагрузка
может изменяться при включении и выключении цепей. В телевизионном приемнике
нагрузка на тот или иной блок питания может зависеть от яркости экрана,
настройки управления или даже выбранный канал.
Эти изменения сопротивления нагрузки имеют тенденцию изменять приложенное постоянное напряжение.
потому что источник питания имеет фиксированное внутреннее сопротивление. Если сопротивление нагрузки
уменьшается, внутреннее сопротивление источника питания
больше падает напряжение. Это приводит к уменьшению напряжения на нагрузке.
Многие схемы рассчитаны на работу с определенным напряжением питания. Когда
при изменении напряжения питания работа схемы может быть неблагоприятной
затронутый. Следовательно, некоторые типы оборудования должны иметь блоки питания,
выдавать одинаковое выходное напряжение независимо от изменения нагрузки
сопротивление или изменения сетевого напряжения переменного тока. Это постоянное выходное напряжение может
быть достигнуто путем добавления цепи, называемой регулятор напряжения на
выход фильтра. Существует много различных типов
регуляторов, используемых сегодня, и обсуждать их все было бы за пределами
охват этого раздела.
Регулирование нагрузки
Обычно используемый показатель качества для источника питания — это его
процентов от положения .
Качественная оценка дает нам представление о том, как
выходное напряжение сильно меняется в зависимости от нагрузки
значения сопротивления. Процент регулирования помогает в определении
необходимый тип регулирования нагрузки. Процент регулирования определяется
уравнение:
Это уравнение сравнивает изменение выходного напряжения при двух нагрузках.
крайние значения напряжения при полной нагрузке ( В fL ). За
Например, предположим, что источник питания выдает 12 вольт, когда нагрузка
ток равен нулю ( В нЛ ). Если выходное напряжение падает до 10 вольт
когда протекает ток полной нагрузки, то процент регулирования составляет:
В идеале выходное напряжение не должно изменяться во всем рабочем диапазоне.
То есть блок питания на 12 вольт должен выдавать 12 вольт на холостом ходу, при полной нагрузке,
и во всех точках между ними. В этом случае
процент регулирования составит:
Таким образом, регулирование нагрузки с нулевым процентом является идеальной ситуацией.
Это означает, что
выходное напряжение постоянно при любых условиях нагрузки. В то время как вы должны стремиться
для регулирования нагрузки с нулевым процентом в практических схемах вы должны довольствоваться
нечто менее идеальное. Тем не менее, используя регулятор напряжения, вы можете удерживать
процент регулирования до очень низкого значения.
Основные типы
Существует два основных типа регуляторов напряжения. Основные регуляторы напряжения
классифицируется как серия или шунт , в зависимости от расположения
или положение регулирующего элемента(ов) по отношению к
сопротивление нагрузки цепи.
Шунтирующий регулятор
Шунтовой регулятор, будучи одним из простейших полупроводниковых регуляторов,
обычно наименее эффективен. Может использоваться для обеспечения регулируемого выхода
где нагрузка относительно постоянна, напряжение от низкого до среднего, а
выходной ток высокий. Шунтовой регулятор использует принцип делителя напряжения.
получить регулировку выходного напряжения.
На рисунке ниже показан шунтовой регулятор в уменьшенном виде.
Он называется регулятором шунтирующего типа.
потому что регулирующее устройство подключено параллельно сопротивлению нагрузки.
Постоянный резистор R s включен последовательно с параллельной комбинацией
нагрузочный резистор, R L , и переменный резистор, R reg ,
и образует делитель напряжения на входной цепи.
Шунтирующий регулятор напряжения.
Краткое описание работы базового шунтирующего регулятора поможет объяснить
способ, которым достигается регулирование выходного напряжения.
Весь ток, протекающий в полной цепи, проходит через последовательно
резистор, R с . Величина этого тока и, следовательно, значение
падение напряжения на R с регулируется переменным сопротивлением
Р рег . Напряжение на R с равно
разница между большим напряжением источника постоянного тока и выходным напряжением на
сопротивление нагрузки R L .
Разность напряжений на R с составляет
изменяется под действием сопротивления R reg , по мере необходимости, для компенсации
для изменения схемы и поддержания постоянного выходного напряжения на нагрузке
по желаемому значению.
Если входное напряжение в цепи регулятора уменьшается, напряжение на
нагрузочный резистор, R L и переменное сопротивление, R reg ,
имеет тенденцию к снижению. Чтобы противодействовать этому снижению, сопротивление
R reg увеличен, что уменьшает общий ток
через R s и тем самым падение напряжения на нем. Таким образом, уменьшая
разность напряжений R с для компенсации снижения
входного напряжения, выходное напряжение остается постоянным на своем номинальном значении.
И наоборот, если входное напряжение увеличивается, напряжение на Р Л
и R reg имеет тенденцию к увеличению.
Чтобы противодействовать повышению сопротивления
р рег уменьшен. Это приводит к большему току через
R s и, таким образом, увеличение напряжения на нем.
Увеличение разностного напряжения компенсирует увеличение
входное напряжение, и снова выходное напряжение остается постоянным на регулируемом значении.
Шунтовой регулятор должен выдерживать полное выходное напряжение.
источника постоянного тока; однако он не должен нести полный ток нагрузки, если только
необходимо регулировать от холостого хода до состояния полной нагрузки.
Поскольку добавочный резистор R s , используется с шунтовым регулятором, имеет
относительно высокая рассеиваемая мощность, общий КПД этого типа
регулятор может быть меньше, чем у других типов. Одно из преимуществ шунта
Регулятор обеспечивает встроенную защиту от перегрузки и короткого замыкания.
Последовательный резистор R s находится между источником постоянного тока и нагрузкой;
и, таким образом, короткое замыкание или перегрузка просто уменьшают выходное напряжение
из цепи регулятора.
Обратите внимание, что в условиях холостого хода, однако,
Шунтирующее регулирующее устройство должно рассеивать полную мощность; следовательно, шунт
Регулятор чаще всего используется в приложениях с постоянной нагрузкой.
Из общего обсуждения, приведенного в предыдущих абзацах, можно
видно, что шунтирующий регулятор напряжения по сути является схемой делителя напряжения,
при неизменном выходном напряжении на нагрузке,
независимо от входного напряжения или изменения тока нагрузки. Контрольное действие
необходимо варьировать сопротивление R reg и, следовательно,
развивать переменное падение напряжения, полностью автоматический. Этот основной принцип
регулирования напряжения используется в транзисторных, шунтирующих напряжениях
регуляторы, которые будут описаны далее в этом разделе.
Регулятор серии
Последовательный регулятор, как следует из названия, помещает регулирующее устройство в
серия с нагрузкой; регулирование происходит в результате изменения напряжения
разработанные для всей серии устройств.
Последовательный регулятор предпочтительнее для высоких
приложения с напряжением и средним выходным током, где нагрузка может быть подвержена
к значительным вариациям. Для большинства критически важных полупроводниковых приложений требуется
что регулируемый источник напряжения использует последовательный регулятор; и как
В результате существует множество конфигураций схемы регулятора. Эти цепи
конфигурации варьируются от одного приложения к другому, в зависимости от
Регулировка должна поддерживаться в заданном диапазоне температур.
Последовательный регулятор можно сравнить с переменным резистором, включенным последовательно.
с источником постоянного тока и нагрузкой, образуя таким образом делитель напряжения.
Действие переменного сопротивления последовательного регулирующего устройства поддерживает
выходное напряжение на сопротивлении нагрузки при постоянном значении.
Простая схема последовательного регулятора напряжения показана на рисунке ниже, чтобы помочь объяснить
это принцип регулирования напряжения.
Переменный резистор, R с , находится в
серия с сопротивлением нагрузки, Р Л ; Таким образом, два сопротивления в
последовательно образуют делитель напряжения на входном напряжении. Ток нагрузки проходит
через R s и создает на нем напряжение. Напряжение развивалось
через R с зависит от значения сопротивления R с и
ток нагрузки через него. Так как входное напряжение в цепи регулятора
всегда больше, чем желаемое выходное напряжение, напряжение, развиваемое на
добавочный резистор R s изменяется для получения желаемого значения выхода
через сопротивление нагрузки R L .
Регулятор напряжения серии
.
Если входное напряжение в цепи регулятора уменьшается, напряжение на
нагрузочный резистор R L и переменный резистор R s также уменьшается.
Чтобы противодействовать этому снижению напряжения, сопротивление переменного резистора
R s уменьшается, так что на
R s , а напряжение на нагрузочном резисторе возвращается к прежнему
ценность.
И наоборот, если входное напряжение в цепи регулятора увеличивается,
напряжение на нагрузочном резисторе R L также увеличивается. Противодействовать
это увеличение напряжения, сопротивление R с увеличивается так, что
происходит большее падение напряжения на
R s , а напряжение на нагрузке возвращается к прежнему значению.
Из анализа предыдущих абзацев становится очевидным, что
Последовательный (как и шунтовой) регулятор напряжения по существу является
схема делителя напряжения с выходным напряжением, создаваемым на нагрузке
по существу постоянный, независимо от входного напряжения или тока нагрузки
вариации. Управляющее воздействие, необходимое для изменения последовательного регулирования
устройства и, следовательно, для получения соответствующего переменного напряжения
через R s полностью автоматический.
Регулятор стабилитрона шунтирующего типа
Зенеровский диод, шунтирующий регулятор используется в качестве регулятора напряжения, где
нагрузка относительно постоянна.
Эта схема часто используется в более
сложные схемы регулятора в качестве источника опорного напряжения и в качестве предрегулятора
в транзисторных последовательных регуляторах.
Характеристики
- В качестве шунтирующего регулирующего устройства используется диод Зенера.
- Регулируемое выходное напряжение на нагрузку почти постоянно, несмотря на изменения
изменения входного напряжения или тока нагрузки. - Применяется принцип делителя напряжения с использованием постоянного резистора и
Стабилитрон последовательно; регулируемая нагрузка берется через диод. - Изменение базовой схемы позволяет регулировать положительное или отрицательное напряжение.
Регулятор на стабилитроне является простейшей формой шунтирующего регулятора.
Схема регулятора состоит из постоянного резистора, последовательно соединенного со стабилитроном.
Регулируемое выходное напряжение формируется на диоде; следовательно, нагрузка
подключается через диод.
Схема регулятора развивает определенный выходной сигнал
напряжение, которое зависит от характеристик конкретного стабилитрона.
Простые стабилизаторы на стабилитронах.
Зенеровский диод представляет собой PN-переход, модифицированный при его изготовлении.
для получения определенного уровня напряжения пробоя; он работает с относительно
близкий допуск по напряжению в значительном диапазоне обратного тока. Зенер
диод подвержен изменению сопротивления с изменением температуры диода.
Работа цепи
На приведенном выше рисунке схемы «А» и «В» иллюстрируют использование стабилитрона.
в базовой схеме стабилизатора напряжения. Резистор р 1 есть
последовательный резистор; полупроводник D 1 — стабилитрон.
Схема в «А» обеспечивает регулирование положительного входного напряжения, а
схема в «Б» обеспечивает регулирование отрицательного входного напряжения.
Последовательный резистор R 1 нужен только для стабилизации нагрузки; Это
компенсирует любую разницу между рабочим напряжением диода и нестабилизированным
входное напряжение.
Значение последовательного резистора зависит от комбинированного
токи стабилитрона и нагрузки. Последовательный резистор обычно
выбирают с учетом следующих факторов: минимальное значение входного напряжения
(нерегулируемый), максимальное значение тока нагрузки, минимальное значение стабилитрона
ток диода и (зная характеристики диода) значение
максимальное напряжение, которое должно быть развито на стабилитроне и его параллельном
сопротивление нагрузки. Как только значение последовательного резистора р 1 есть
можно определить максимальную мощность рассеивания на диоде
учитывая максимальное значение входного напряжения (нерегулируемое), минимальное
значение тока нагрузки и минимальное значение напряжения, развиваемого на
диод (используя значение последовательного сопротивления
устанавливается за р 1 ). Для стабильной работы необходимо
Стабилитрон должен работать так, чтобы его обратный ток находился в пределах его минимального значения.
и максимальные номиналы для указанного напряжения.
Важно отметить, что
в условиях холостого хода стабилитрон должен рассеивать полную выходную мощность.
Если входное напряжение в цепи регулятора уменьшается, напряжение
на стабилитроне появляется уменьшение, D 1 , и сразу
ток через диод уменьшается. Таким образом, полный ток через серию
резистор R 1 уменьшается, и напряжение, развиваемое на
R 1 пропорционально уменьшается,
так что для всех практических целей выходное напряжение на нагрузке
сопротивление (и стабилитрона) остается прежним. И наоборот, если вход
напряжение на цепи регулятора увеличивается, появляется повышение напряжения
через стабилитрон, и сразу ток через диод
увеличивается. Таким образом, полный ток через последовательный резистор Р 1
увеличивается, и напряжение, развиваемое на R 1
пропорционально возрастает, так что для
для всех практических целей выходное напряжение на сопротивлении нагрузки (и
Стабилитрон) остается прежним.
Если ток, потребляемый сопротивлением нагрузки, уменьшается или увеличивается,
общий ток, потребляемый от источника ввода, не изменяется. Вместо,
происходит соответствующее изменение тока через стабилитрон и
ток, потребляемый от источника, остается постоянным, так что выходное напряжение
сопротивление нагрузки остается постоянным.
Серийно-транзисторный регулятор
На рисунке ниже показаны упрощенные чертежи последовательно-транзисторного регулятора.
На этом рисунке схема «А» показывает регулятор для положительного напряжения питания,
а на схеме «В» показан регулятор для отрицательного напряжения питания.
Обратите внимание, что этот регулятор имеет транзистор ( Q 1 ) вместо
переменный резистор (потенциометр) находится в
Регулятор базовой серии. Полярность
Регулируемый источник питания определяет тип используемого транзистора.
Поскольку через этот транзистор проходит весь ток нагрузки, иногда
называется «пропускным транзистором». Другие компоненты, из которых состоят цепи,
токоограничивающий резистор R 1 и стабилитрон
Д 1 .
Серийно-транзисторные регуляторы.
Положительный регулятор в «А» использует транзистор NPN в качестве регулятора.
Коллектор регулирующего транзистора подключен к нерегулируемому.
источник питания. Для правильного смещения на транзисторе NPN положительный потенциал должен
применяться к коллектору. Основание должно быть отрицательным по отношению к
коллектор (или менее положительный). Излучатель должен быть самым отрицательным (или наименее
положительный) потенциал на транзисторе. Постоянный (опорный) потенциал равен
поддерживается на базе с помощью стабилитрона. В результате транзистор имеет
прямое смещение, эмиттер к базе, и обратное смещение, коллектор к базе. Реверс
применяемые полярности к PNP-транзистору на схеме «B» на рисунке
выше будет применяться правильная полярность для правильного смещения на этом транзисторе.
Чтобы понять регулирующее действие, подумайте о транзисторе как о замене
резистор R с показан на
Регулятор базовой серии.
С прямым смещением
приложенный к переходу эмиттер-база, транзистор проводит, вызывая часть
нерегулируемое напряжение питания, которое должно развиваться от коллектора к эмиттеру
через транзистор. Остальное нестабилизированное напряжение питания равно
развивается при нагрузке. Напряжение, развиваемое на нагрузке, равно
регулируемое напряжение. Чтобы изменить проводящее сопротивление транзистора,
необходимо изменить прямое смещение. Увеличение прямого смещения вызывает
увеличение проводимости и, следовательно, уменьшение сопротивления проводимости.
Уменьшение прямого смещения вызывает увеличение проводящего сопротивления.
Поскольку базовый потенциал поддерживается постоянным стабилитроном, единственный
изменение смещения может быть вызвано попыткой изменить потенциал нагрузки,
или регулируемый потенциал питания на эмиттере.
Таким образом, изменение смещения в прямом направлении дает тот же результат, что и поворот
ручка потенциометра в регуляторе базовой серии.
Чтобы проиллюстрировать это, рассмотрим увеличение тока нагрузки.
Это увеличение
вызвано уменьшением сопротивления нагрузки (как при переключении в другой
параллельный путь для тока). Напряжение нагрузки имеет тенденцию к уменьшению с нагрузкой
сопротивление. Это рассматривается как изменение прямого смещения на регуляторе.
транзистор. Поскольку напряжение на эмиттере уменьшается, прямое смещение равно
вырос. В результате транзистор (последовательно с нагрузкой) проводит
новый более высокий ток нагрузки и проводимость
сопротивление транзистора уменьшается. Снижение сопротивления вызывает
меньшее напряжение питания должно быть развито на транзисторе, оставляя
почти такое же напряжение, доступное для нагрузки, которое было до
изменение нагрузки.
Теперь рассмотрим увеличение нерегулируемого напряжения питания. Это было показано
по характеристикам транзистора в предыдущих уроках видно, что изменение коллектора
напряжение мало влияет на ток коллектора. Регулируемое напряжение, как
в результате отсутствия изменения тока через коллектор (следовательно, через
транзистор) не будет изменяться.
Транзистор, используемый в качестве регулятора, должен выдерживать нагрузку.
тока безопасно. Как правило, силовой транзистор используется из-за необходимости
чтобы справиться с большими токами нагрузки. Если один транзистор не выдержит
весь ток, транзисторы могут быть размещены параллельно.
Типы и функции интегральной схемы регулятора напряжения
Регулятор напряжения представляет собой электронную схему, обычно присутствующую в устройстве. Это одна из наиболее часто используемых схем в устройстве. Кроме того, регулятор напряжения имеет решающее значение для работы некоторых цифровых электронных устройств. Примером устройств, в которых используется интегральная схема регулятора напряжения, является микроконтроллер.
Регуляторы напряжения доступны в различных типах. Однако мы сосредоточимся на интегральной схеме регулятора напряжения. Микросхема 7805 является хорошим примером стабилизатора напряжения на основе микросхемы. Этот стабилизатор напряжения на основе ИС регулирует напряжение на уровне 5 вольт.
Что такое интегральная схема регулятора напряжения?
Интегральная схема регулятора напряжения представляет собой тип микросхемы, функция которой заключается в контроле и управлении нерегулируемым входным напряжением и обеспечении постоянного регулируемого выходного напряжения. Кроме того, существуют различные способы классификации интегральных схем регулятора напряжения. Обычный тип классификации — регулятор напряжения с 3 клеммами и регулятор напряжения с несколькими клеммами.
Другой метод классификации состоит в том, чтобы идентифицировать их как импульсный регулятор напряжения и линейный регулятор напряжения. Кроме того, регуляторы напряжения можно разделить на регулируемые регуляторы напряжения, импульсные регуляторы и регуляторы фиксированного напряжения.
Кроме того, интегральная схема регулятора напряжения обеспечивает фиксированное выходное напряжение независимо от изменения входного напряжения или напряжения. Регуляторы напряжения на основе ИС обычно доступны в различных типах корпусов ИС, которые представляют собой четырехъядерные плоские корпуса (QFP) и двухрядные корпуса (DIP).
Типы интегральных схем регуляторов напряжения
Интегральные схемы регуляторов напряжения доступны в трех типах. Сюда входят импульсные регуляторы напряжения на ИС, микросхемы преобразователей постоянного тока и линейные регуляторы напряжения на ИС.
ИС импульсного регулятора напряжения
Импульсный регулятор напряжения ИС отличается конструкцией, работой и конструкцией. Этот тип регулятора напряжения управляет временем переключения схемы обратной связи для регулирования выходного напряжения. Кроме того, импульсный стабилизатор напряжения на ИС может накапливать энергию в трансформаторе или катушке индуктивности. Затем этот регулятор использует накопительное устройство для передачи энергии от входа к выходу.
Кроме того, импульсный регулятор может быть повышающим преобразователем, понижающим преобразователем или комбинацией того и другого. Следовательно, это делает импульсный регулятор напряжения на ИС более универсальным, чем другие регуляторы напряжения. Интегральная схема импульсного регулятора напряжения имеет улучшенные тепловые характеристики и обладает высокой эффективностью. Кроме того, этот регулятор может предложить поддержку более широких приложений VIN/VOUT.
Микросхемы преобразователя постоянного тока
Это еще один тип интегральной схемы регулятора напряжения. Микросхемы преобразователя постоянного тока обеспечивают регулируемое выходное напряжение постоянного тока из нерегулируемого входного напряжения.
Линейный регулятор напряжения IC
Интегральная схема этого типа регулятора напряжения включает активный проходной элемент для минимизации выходного напряжения при регулируемом выходном напряжении. Кроме того, выходное напряжение линейного стабилизатора напряжения на ИС обычно меньше входного напряжения. Однако этот тип регулятора является экономичным и простым в проектировании.
Основные параметры интегральной схемы регулятора напряжения
Существуют основные параметры, влияющие на работу регулятора напряжения. Параметры включают выходной ток, входное напряжение и выходное напряжение. Также эти параметры определяют, соответствует ли топология VR IC пользователя.
Существуют и другие параметры, такие как частота коммутации, напряжение обратной связи и тепловое сопротивление. Эти параметры могут иметь значение в зависимости от приложения. Ток покоя имеет решающее значение, когда режимы ожидания имеют решающее значение.
Другим важным параметром, на который следует обратить внимание, является напряжение обратной связи. Это связано с тем, что этот параметр определяет наименьшее выходное напряжение, которое может поддерживать стабилизатор. Кроме того, идеально учитывать опорные параметры напряжения.
Как выбрать идеальный регулятор напряжения
При выборе разработчику необходимо понимать основные параметры надлежащего регулятора напряжения. Эти важные параметры включают системные приоритеты, VOUT и другие функции, такие как включение управления или индикация исправности питания.
Вы можете использовать таблицу параметрического поиска, чтобы выбрать лучшее устройство после того, как учтете эти параметры. Кроме того, таблица параметрического поиска является важным инструментом, который предлагает различные пакеты и функции, которые могут соответствовать требуемым параметрам приложения.
Каждое устройство MPS поставляется с техническим описанием, в котором содержится подробная информация о необходимых внешних компонентах. Кроме того, в нем содержится подробная информация о том, как рассчитать значения необходимых внешних деталей для достижения высокоэффективной конструкции. Кроме того, таблица данных помогает рассчитать значения компонентов, таких как сопротивление обратной связи, выходная индуктивность и выходная емкость. Кроме того, могут помочь инструменты моделирования, такие как справочные заметки по применению и конструктор DC/DC.
Преимущества интегральной схемы регулятора напряжения
Регулятор напряжения на ИС обладает некоторыми преимуществами, которые делают его идеальным вариантом для некоторых приложений.
- Универсальный регулятор напряжения на ИС
- Кроме того, его можно легко изготовить с такими функциями, как повышение напряжения, встроенная защита, внутренняя защита и многое другое.
- Схема источника питания регулятора напряжения на ИС проста и быстра
- Он очень прост в использовании и удобен для местного регулирования
- Кроме того, этот регулятор имеет компактные размеры
- Он легко доступен и очень экономичен
- IC регулятор напряжения имеет быструю переходную характеристику
Ограничения интегральной схемы регулятора напряжения
Один из основных недостатков для линейных регуляторов IC заключается в том, что в некоторых случаях они рассеивают большую мощность. Крайне важно изучить расчетную рассеиваемую мощность этого регулятора при использовании в некоторых приложениях. Это связано с тем, что интегрирование больших входных напряжений может привести к рассеиванию высокой мощности, что может привести к перегреву компонентов.
Кроме того, линейные стабилизаторы напряжения на ИС могут выполнять только понижающее преобразование, в отличие от импульсных стабилизаторов на ИС, которые обеспечивают повышающе-понижающее и повышающее преобразование. Кроме того, импульсные регуляторы очень эффективны. Однако эти регуляторы имеют некоторые недостатки. Они менее рентабельны и более сложны, чем линейные регуляторы IC. Кроме того, они создают больше шума, если внешние компоненты не выбраны тщательно. В некоторых приложениях шум может быть очень важным. Однако шум может повлиять на производительность и работу схемы в других приложениях.
Часто задаваемые вопросы
Какова функция регулятора напряжения на ИС?
ИС регулятора напряжения поддерживает постоянное выходное напряжение постоянного тока независимо от изменений напряжения.