Мощный регулятор переменного тока и напряжения своими руками: Регулятор напряжения 220 В своими руками: схемы и способы сборки

Мощный регулятор сетевого напряжения 220В

 

В последнее время в нашем быту все чаще применяются электронные устройства для плавной регулировки сетевого напряжения. С помощью таких приборов управляют яркостью свечения ламп, температурой электронагревательных приборов, частотой вращения электродвигателей.

Подавляющее большинство регуляторов напряжения, собранных на тиристорах, обладают существенными недостатками, ограничивающими их возможности. Во-первых, они вносят достаточно заметные помехи в электрическую сеть, что нередко отрицательно сказывается на работе телевизоров, радиоприемников, магнитофонов. Во-вторых, их можно применять только для управления нагрузкой с активным сопротивлением — электролампой или нагревательным элементом, и нельзя использовать совместно с нагрузкой индуктивного характера — электродвигателем, трансформатором.

Между тем все эти проблемы легко решить, собрав электронное устройство, в котором роль регулирующего элемента выполнял бы не тиристор, а мощный транзистор.

Принципиальная схема

Транзисторный регулятор напряжения (рис. 9.6) содержит минимум радиоэлементов, не вносит помех в электрическую сеть и работает на нагрузку как с активным, так и индуктивным сопротивлением. Его можно использовать для регулировки яркости свечения люстры или настольной лампы, температуры нагрева паяльника или электроплитки, скорости вращения электродвигателя вентилятора или дрели, напряжения на обмотке трансформатора. Устройство имеет следующие параметры: диапазон регулировки напряжения — от 0 до 218 В; максимальная мощность нагрузки при использовании в регулирующей цепи одного транзистора — не более 100 Вт.

Регулирующий элемент прибора — транзистор VT1. Диодный мост VD1…VD4 выпрямляет сетевое напряжение так, что к коллектору VT1 всегда приложено положительное напряжение. Трансформатор Т1 понижает напряжение 220 В до 5…8 В, которое выпрямляется диодным блоком VD6 и сглаживается конденсатором С1.

Рис. Принципиальная схема мощного регулятора сетевого напряжения 220В.

Переменный резистор R1 служит для регулировки величины управляющего напряжения, а резистор R2 ограничивает ток базы транзистора. Диод VD5 защищает VT1 от попадания на его базу напряжения отрицательной полярности. Устройство подсоединяется к сети вилкой ХР1. Розетка XS1 служит для подключения нагрузки.

Регулятор действует следующим образом. После включения питания тумблером S1 сетевое напряжение поступает одновременно на диоды VD1, VD2 и первичную обмотку трансформатора Т1.

При этом выпрямитель, состоящий из диодного моста VD6, конденсатора С1 и переменного резистора R1, формирует управляющее напряжение, которое поступает на базу транзистора и открывает его. Если в момент включения регулятора в сети оказалось напряжение отрицательной полярности, ток нагрузки протекает по цепи VD2 — эмиттер-коллектор VT1, VD3. Если полярность сетевого напряжения положительная, ток протекает по цепи VD1 — коллектор-эмиттер VT1, VD4.

Значение тока нагрузки зависит от величины управляющего напряжения на базе VT1. Вращая движок R1 и изменяя значение управляющего напряжения, управляют величиной тока коллектора VT1. Этот ток, а следовательно, и ток, протекающий в нагрузке, будет тем больше, чем выше уровень управляющего напряжения, и наоборот.

При крайнем правом по схеме положении движка переменного резистора транзистор окажется полностью открыт и «доза» электроэнергии, потребляемая нагрузкой, будет соответствовать номинальной величине. Если движок R1 переместить в крайнее левое положение, VT1 окажется запертым и ток через нагрузку не потечет.

Управляя транзистором, мы фактически регулируем амплитуду переменного напряжения и тока, действующих в нагрузке. Транзистор при этом работает в непрерывном режиме, благодаря чему такой регулятор лишен недостатков, свойственных тирис-торным устройствам.

Конструкция и детали

Теперь перейдем к конструкции прибора. Диодные мостики, конденсатор, резистор R2 и диод VD6 устанавливаются на монтажной плате размером 55×35 мм, выполненной из фольгированного ге-тинакса или текстолита толщиной 1. ..2 мм (рис. 9.7).

В устройстве можно использовать следующие детали. Транзистор — КТ812А(Б), КТ824А(Б), КТ828А(Б), КТ834А(Б,В), КТ840А(Б), КТ847А или КТ856А. Диодные мосты: VD1…VD4 — КЦ410В или КЦ412В, VD6 — КЦ405 или КЦ407 с любым буквенным индексом; диод VD5 — серии Д7, Д226 или Д237.

Переменный резистор — типа СП, СПО, ППБ мощностью не менее 2 Вт, постоянный — ВС, МЛТ, ОМЛТ, С2-23. Оксидный конденсатор — К50-6, К50-16. Сетевой трансформатор — ТВЗ-1-6 от ламповых телевизоров, ТС-25, ТС-27 — от телевизора «Юность» или любой другой маломощный с напряжением вторичной обмотки 5…8 В.

Предохранитель рассчитан на максимальный ток 1 А. Тумблер — ТЗ-С или любой другой сетевой. ХР1 — стандартная сетевая вилка, XS1 — розетка.

Все элементы регулятора размещаются в пластмассовом корпусе с габаритами 150x100x80 мм. На верхней панели корпуса устанавливаются тумблер и переменный резистор, снабженный декоративной ручкой. Розетка для подключения нагрузки и гнездо предохранителя крепятся на одной из боковых стенок корпуса.

С той же стороны сделано отверстие для сетевого шнура. На дне корпуса установлены транзистор, трансформатор и монтажная плата. Транзистор необходимо снабдить радиатором с площадью рассеяния не менее 200 см2 и толщиной 3…5 мм.

Рис. Печаная плата мощного регулятора сетевого напряжения 220В.

Регулятор не нуждается в налаживании. При правильном монтаже и исправных деталях он начинает работать сразу после включения в сеть.

Рекомендации

Теперь несколько рекомендаций тем, кто захочет усовершенствовать устройство. Изменения в основном касаются увеличения выходной мощности регулятора. Так, например, при использовании транзистора КТ856 мощность, потребляемая нагрузкой от сети, может составлять 150 Вт, для КТ834 — 200 Вт, а для КТ847 — 250 Вт.

Если необходимо еще больше увеличить выходную мощность прибора, в качестве регулирующего элемента можно применить несколько параллельно включенных транзисторов, соединив их соответствующие выводы.

Вероятно, в этом случае регулятор придется снабдить небольшим вентилятором для более интенсивного воздушного охлаждения полупроводниковых приборов. Кроме того, диодный мост VD1…VD4 потребуется заменить на четыре более мощных диода, рассчитанных на рабочее напряжение не менее 600 В и величину тока в соответствии с потребляемой нагрузкой.

Для этой цели подойдут приборы серий Д231…Д234, Д242, Д243, Д245 ..Д248. Необходимо будет также заменить VD5 на более мощный диод, рассчитанный на ток до I А. Также больший ток должен выдерживать предохранитель.

Источник: None.

Регулятор напряжения 220в своими руками в Новотроицке

Каталог

Регулятор напряжения 220В своими руками

в магазин

Регулятор напряжения ST-BTA41-A АС0-220 В, 4000 (2000) Вт 220в своими руками

в магазин

Регулятор мощности ТЭН AC 10000Вт с LED дисплеем, 220В GT-10000W, напряжения своими руками

2646

3900

в магазин

напряжения Диммер до 300 Вт, пиковая 500 Вт регулятор напряжения, 220В своими руками

220

300

в магазин

напряжения Симисторный регулятор мощности 5000Вт 220В (диммер 5 кВт) своими руками

1317

2000

в магазин

Регулятор напряжения 220В с выносным резистором своими руками

в магазин

Регулятор мощности и напряжения переменного тока (2000Вт, 220В) Симисторный регулятор, Тиристорный Диммер 220в своими руками

336

550

в магазин

Регулятор напряжения AVR / АВР для генератора Huter, Fubag, Carver, Champion (до 5,5 кВт, 220В, 6 проводов) 220в своими руками

в магазин

Регулятор напряжения 4кВт 4000W/АС0-220V 220в своими руками

в магазин

Регулятор напряжения (AVR, АВР) для генератора 5,5-8 кВт, 220В, 6 проводов 220в своими руками

2488

3300

в магазин

Регулятор напряжения AVR / АВР для генератора Huter, Fubag, Carver, Champion (до 5,5 кВт, 220В, 6 проводов) 220в своими руками

в магазин

Регулятор напряжения переменного тока 10-220В, 18А, 4000 Ватт 220в своими руками

в магазин

Регулятор напряжения ACMC 60-1 (до 6 кВт, 220 В) 220в своими руками

в магазин

Регулятор мощности и напряжения 220В 5000Вт переменного тока Диммер своими руками

в магазин

Регулятор напряжения, мощности, диммер 1500 Вт, 1,5 кВт, 220 В, регулятор скорости Регулятор напряже

Подробнее

Регулятор мощности, напряжения ACMC 100-1 до 10000 Вт (10кВт), 220в, диммер 220в своими руками

в магазин

Регулятор напряжения ACMC 60-1 (6000 Вт), 220в, без дисплея, диммер 220в своими руками

в магазин

Диммер, регулятор напряжения 220В, переменного тока 2000Вт, 2кВт 220в своими руками

377

600

в магазин

Регулятор напряжения 6 кВт 220в своими руками

в магазин

Регулятор напряжения переменного тока 10-220В, 18А, 4000 Ватт 220в своими руками

599

1299

в магазин

Регулятор напряжения, мощности до 1000 Вт, 1 кВт, пиковая до 2000 Вт, 2 кВт, 220В, регулятор оборотов напряжения 220в своими руками

219

330

в магазин

5 лучших решений по снижению напряжения для экономии ваших электрических нагрузок

30 декабря 2021 г.

Расчетное время: 11 минут

Вы когда-нибудь замечали, как мигает свет в вашем помещении, даже если он новый?

Ваши двигатели, как обычно, нуждаются в большем количестве обслуживания и замены?

 

Это также пятый специалист, к которому вы обращались по поводу вашего оборудования, но ваше оборудование было заменено месяц назад, и оно совершенно новое.

 

Вы проверили свои электрические схемы и конструкцию – как ни странно, с вашей проводкой все в порядке. Вам знакомо?

 

В этом случае возможно сильное падение напряжения. Сильные перепады напряжения возникают, когда напряжение в конце участка кабеля ниже, чем в начале.

 

Поскольку провода любой длины и размера имеют сопротивление, прохождение тока через сопротивление прямой цепи (постоянного тока) вызовет падение напряжения. Сопротивление и реактивное сопротивление будут увеличиваться по мере увеличения длины провода, поэтому падение напряжения является проблемой в местах с длинными кабелями, например, в больших зданиях или на фермах.

 

Чрезмерное падение напряжения, если с ним не обращаться осторожно, приведет к низкому напряжению питания вашего оборудования, что приведет к неправильной работе или прекращению работы вашего оборудования, что приведет к его повреждению. Падение напряжения также приводит к нагреву соединения с высоким сопротивлением, что может привести к пожару.

 

Несмотря на то, что существует множество решений для устранения перепадов напряжения, может быть сложно найти то, которое наилучшим образом соответствует нагрузкам вашего оборудования. Если не обращаться должным образом, ваше оборудование пострадает, что будет стоить вам много времени и денег.

 

Если вы читаете это сейчас, скорее всего, вы все еще пытаетесь решить, какие решения могут решить ваши проблемы с падением напряжения. Но не волнуйтесь, мы здесь, чтобы помочь.

 

Будьте готовы попрощаться с перепадами напряжения, поскольку мы представляем вам 5 типов решений, которые вы можете использовать для своих операционных нужд. Мы рекомендуем вам потратить время на изучение этого списка, прежде чем принять решение.

Давайте погрузимся!

Компенсатор падения напряжения

Известные тем, что они используются в длинных электрических кабелях, компенсаторы падения напряжения можно найти на полях для гольфа, а также в радиовещании и телекоммуникациях.

Так как же компенсаторы падения напряжения преодолевают падение напряжения? С компенсаторами падения напряжения, установленными на конце кабеля, где падение напряжения является самым высоким, он будет контролировать и регулировать напряжение, чтобы гарантировать, что ваше выходное напряжение постоянно поддерживается на уровне менее 1% от номинальных значений напряжения — в соответствии с британскими правилами для электротехники. Установка не более 4%.

Другими словами, вы обезопасите себя от неприятностей, если будете делать электропроводку самостоятельно, если местные власти проведут проверку вашего проекта.

 

Вы также сэкономите деньги на кабелях, поскольку компенсаторы падения напряжения позволяют уменьшить размер и количество силовых кабелей, необходимых для преодоления значений падения напряжения. Установки с силовыми кабелями меньшего сечения также становятся более удобными и экономичными.

 

Компенсаторы падения напряжения идеально подходят для вас, если ваш проект состоит из длинных кабелей и вы хотите сэкономить на замене кабелей, чтобы компенсировать падение напряжения.

Компенсаторы падения напряжения бывают двух типов: однофазные серии CVC и трехфазные серии CVC-3P.

 

Чтобы узнать больше, просто нажмите  здесь !

Трансформатор переменного тока

Если ваша деятельность заключается в проверке качества или управлении цепями ламп, работающими двигателями и другим электрическим оборудованием с различным напряжением, то лучшим выбором для выполнения работы являются регулируемые трансформаторы.

 

Регулируемые трансформаторы помогают контролировать электрическое напряжение – если напряжение в сети переменного тока неправильное, поворот переменного трансформатора помогает скорректировать напряжение с помощью его скользящей щетки. Получая напряжение переменного тока, отличное от нормального 120/240 В, в большинстве операций это помогает вам тестировать ваши устройства при разных напряжениях и разных двигателях, а также другое электрооборудование при разных напряжениях.

Результат? Меньше выгораний, другими словами, вы сможете продлить и максимизировать срок службы вашего оборудования и двигателей, что позволит вам пользоваться преимуществами гораздо меньших затрат на техническое обслуживание.

 

Несмотря на то, что регулируемые трансформаторы имеют жесткое расположение катушки и внутренних компонентов, они обеспечивают низкий рабочий крутящий момент, поэтому выходное напряжение можно регулировать в диапазоне нуля или выше линейного напряжения, в зависимости от ваших операций.

 

Использование регулируемого трансформатора помогает не только регулировать напряжение, но и контролировать температуру нагревателя или духовки, чтобы обеспечить более равномерный нагрев и предотвратить перегорание оборудования.

Чтобы узнать больше о переменных трансформаторах, перейдите по ссылке здесь !

Система статических источников бесперебойного питания (ИБП)

В связи с растущими тенденциями, такими как цифровизация и большие данные, которые оказывают серьезное влияние на потоки глобального бизнеса, возрастает потребность в оборудовании для защиты электропитания, которое помогает поддерживать постоянный поток питание для рабочих площадок, центров обработки данных и медицинских учреждений, чтобы оставаться в рабочем состоянии.

 

Миллионы долларов могут быть потеряны за каждый час простоя технологических систем, поэтому для предотвращения таких катастроф, связанных с отключением электроэнергии, существуют такие устройства защиты электропитания.

 

Если вы ищете решение, которое поможет вам сэкономить миллионы долларов, когда речь идет о вашем производстве, а также о ваших эксплуатационных расходах, не ищите ничего, кроме инвестиций в статические системы ИБП.

Статические системы ИБП

помогают создать мост между сетью и генератором, чтобы обеспечить плавный переход от одного источника питания к другому, сокращая время простоя, обеспечивая непрерывное питание для ваших операций даже в случае отключения. Хотя есть несколько вариантов на выбор, важно отметить различия в статических системах ИБП.

 

Существует два основных типа статических систем ИБП: автономные (линейно-интерактивные) и онлайн, двойное преобразование статические системы ИБП.

АВТОНОМНЫЕ (ЛИНЕЙНО-ИНТЕРАКТИВНЫЕ) СИСТЕМЫ ИБП

Изображение предоставлено: ИБП Riello

Автономная (линейно-интерактивная) статическая система ИБП обеспечивает самый базовый уровень защиты электропитания. При наличии основного источника питания на выходе ИБП имеется встроенный фильтр электромагнитных/радиочастотных помех, который защищает нагрузку от скачков напряжения и переходных процессов, устанавливая пиковые напряжения на предопределенные уровни.

 

Если основной источник питания выходит из строя или колеблется за пределами рабочего диапазона ИБП, реле подключает нагрузку к выходу инвертора, что приводит к времени переключения 4-8 мс. При нормальной работе как выходное напряжение, так и частота будут отслеживать входное напряжение и частоту.

 

Обратите внимание, что автономные статические ИБП предназначены только для защиты небольших некритических приложений мощностью менее 1 кВА от кратковременного отключения питания.

ОНЛАЙН СИСТЕМЫ ИБП С ДВОЙНЫМ ПРЕОБРАЗОВАНИЕМ

Изображение предоставлено: FS Community

Онлайн-системы ИБП — это выбор для критически важных приложений, таких как чувствительное электронное оборудование, поскольку они обеспечивают «бесперебойное» переключение в случае любого сбоя основного источника питания.

 

Онлайн-система ИБП использует метод «двойного преобразования» (как следует из названия), при котором входной переменный ток преобразуется в постоянный через аккумуляторную батарею (или группы батарей), а затем преобразуется в 230 В для питания электрооборудования.

 

В онлайн-системе ИБП входной переменный ток заряжает аккумуляторную батарею, которая питает выходной инвертор, поэтому сбой входного переменного тока не активирует автоматический переключатель. Другими словами, выпрямитель отключится от цепи, а батарея будет поддерживать постоянную мощность.

 

При восстановлении питания выпрямитель возобновит работу с нагрузкой и зарядит аккумуляторы, хотя зарядный ток будет ограничен, чтобы предотвратить перегрев аккумуляторов выпрямителем.

Они надежны в большинстве операций с электричеством, поскольку защищают наиболее важное оборудование каждый час, каждый день.

Кондиционер линии электропередач

Активные стабилизаторы напряжения, известные как кондиционеры линии электропередачи, представляют собой устройство, используемое для защиты чувствительных нагрузок путем сглаживания колебаний напряжения, таких как пики, переходные процессы и электрические помехи. Кондиционеры линии электропередач могут быть электронными или трансформаторными.

 

Кондиционеры для линий электропередач также используются для преодоления провалов напряжения, поддержания безотказной работы, производительности и защиты от разрушительных электрических помех.

 

Если ваша работа состоит из радиоприемников, офисов, электроинструментов и кондиционеров, самым безопасным вариантом будет кондиционер линии электропередач.

Предназначенные для повышения качества электроэнергии для оборудования электрической нагрузки, кондиционеры линии электропередач также обеспечивают напряжение до надлежащего уровня, что позволяет оборудованию нагрузки функционировать должным образом.

 

Несмотря на то, что термин «кондиционер линии электропередач» часто используется неправильно, вы должны попытаться понять проблемы с электроснабжением, с которыми вы сталкиваетесь. Если ваше оборудование испытывает менее распространенные электрические помехи, лучшим выбором будет «кондиционер линии электропередач».

 

Однако, если вы испытываете колебания и скачки напряжения, автоматический регулятор напряжения (АРН) будет подходящим решением для ваших операций, о котором мы поговорим в следующем пункте.

Автоматический регулятор напряжения (АРН)

Автоматические регуляторы напряжения (АРН) — это решения, позволяющие постоянно поддерживать уровень напряжения для электрооборудования, требующего стабильного и надежного электропитания.

Если регулирование напряжения не может быть достигнуто даже путем изменения размера проводника или источника, то вам пора приобрести АРН. АРН помогают регулировать колебания и аномалии напряжения, чтобы ваше оборудование получало постоянное и надежное питание.

По схеме сервоэлектронного автоматического регулятора напряжения (АРН) мы поймем принцип работы АРН. Отмечено, что выходное напряжение также поступает от повышающе-понижающего трансформатора. С повышающе-понижающим трансформатором машина будет получать стабильное напряжение после коррекции от моторизованного регулируемого трансформатора.

Когда сервоэлектронная конструкция АРН получает нерегулируемое входное напряжение, микропроцессоры в электрических цепях запускают драйвер двигателя, активируя серводвигатель. Затем вал серводвигателя перемещается по обмоткам трансформатора, автоматически регулируя значение напряжения до заданного предела почти мгновенно. Затем регулируемое напряжение будет подаваться через вторичную обмотку повышающе-понижающего трансформатора, а затем подаваться на используемые механизмы или приборы.

 

При трехфазном питании серводвигатель АРН соединен с 3 автотрансформаторами для процесса коррекции напряжения.

 

Несмотря на то, что универсального решения для преодоления перепадов напряжения не существует, лучше всего определить свои операции, а также электрические схемы, чтобы вы лучше понимали, какое решение по напряжению лучше всего подходит. твои нужды.

 

Теперь, когда у вас есть хорошие знания о том, какие решения напряжения помогут решить проблемы с падением напряжения, вы готовы создать плавную и эффективную электрическую систему.

 

Следите за новостями нашего блога, так как мы покажем вам различные типы AVR, которые вы можете использовать для своих нужд!

 

Хотите узнать, как национальные операторы энергосистем легко опережают падение напряжения с максимальной экономической эффективностью ?

 

Узнайте больше в этом блоге здесь.

Линейный регулируемый источник питания в сравнении с импульсным источником питания | ОРЕЛ

Бытовым электронным устройствам, особенно имеющим интегральные схемы, требуется надежный источник постоянного напряжения, который может обеспечивать питание в любое время без каких-либо сбоев. В этом блоге мы рассмотрим две топологии конструкции источников питания, которые следует рассмотреть для вашего следующего проекта: линейные регулируемые и импульсные источники питания. Выбранный вами источник питания в конечном итоге зависит от ваших требований к эффективности, занимаемому месту, регулированию мощности, переходному времени отклика и стоимости.

Линейный регулируемый источник питания

Линейные регуляторы

были предпочтительными источниками питания до 1970-х годов для преобразования переменного тока (AC) в устойчивый постоянный ток (DC) для электронных устройств. Несмотря на то, что сегодня этот тип источника питания не используется так широко, он по-прежнему является лучшим выбором для приложений, требующих минимального уровня шума и пульсаций.

Они могут быть громоздкими, но линейные стабилизированные источники питания бесшумны. (Источник изображения)

Как они работают

Основным компонентом, обеспечивающим работу линейного регулятора, является стальной или железный трансформатор. Этот трансформатор выполняет две функции:

  • Он действует как барьер, отделяющий вход переменного тока высокого напряжения от входа постоянного тока низкого напряжения, который также отфильтровывает любые помехи, попадающие в выходное напряжение.
  • Он снижает входное напряжение переменного тока со 115 В/230 В примерно до 30 В, которое затем можно преобразовать в постоянное напряжение постоянного тока.

Переменное напряжение сначала понижается трансформатором, а затем выпрямляется несколькими диодами. Затем оно сглаживается до низкого постоянного напряжения парой больших электролитических конденсаторов. Это низкое постоянное напряжение затем регулируется как постоянное выходное напряжение с использованием транзистора или интегральной схемы.

Вот блок питания с линейным стабилизатором. (Источник изображения)

Регулятор напряжения в линейном блоке питания работает как переменный резистор. Это позволяет изменять значение выходного сопротивления в соответствии с требованиями к выходной мощности. Поскольку регулятор напряжения постоянно сопротивляется току для поддержания напряжения, он также действует как рассеивающее устройство. Это означает, что полезная мощность постоянно теряется в виде тепла для поддержания постоянного уровня напряжения.

Трансформатор уже является крупным компонентом на печатной плате (PCB). Из-за постоянной мощности и тепловыделения блоку питания с линейным регулятором потребуется радиатор. Только эти два компонента делают устройство очень тяжелым и громоздким по сравнению с небольшим форм-фактором импульсного источника питания.

Предпочтительные приложения

Линейные регуляторы

известны своей низкой эффективностью и большими размерами, но они обеспечивают бесшумное выходное напряжение. Это делает их идеальными для любого устройства, требующего высокой частоты и низкого уровня шума, например:

  • Цепи управления
  • Малошумящие усилители
  • Сигнальные процессоры
  • Автоматизированное и лабораторное испытательное оборудование
  • Датчики и схемы сбора данных

Преимущества и недостатки

Источники питания с линейной стабилизацией

могут быть громоздкими и неэффективными, но их низкий уровень шума идеально подходит для приложений, чувствительных к шуму. Некоторые преимущества и недостатки, которые следует учитывать для этой топологии, включают:

Преимущества

  • Простое приложение . Линейные регуляторы могут быть реализованы в виде целого пакета и добавлены в схему только с двумя дополнительными фильтрующими конденсаторами. Это позволяет инженерам любого уровня подготовки с легкостью планировать и проектировать их с нуля.
  • Низкая стоимость . Если вашему устройству требуется выходная мощность менее 10 Вт, то затраты на компоненты и производство намного ниже по сравнению с импульсными источниками питания.
  • Низкий уровень шума/пульсаций . Линейные стабилизаторы имеют очень низкую пульсацию выходного напряжения и широкую полосу пропускания. Это делает их идеальными для любых чувствительных к шуму приложений, включая устройства связи и радио.

Недостатки

  • Ограниченная гибкость . Линейные регуляторы можно использовать только для понижения напряжения. Для источника питания переменного/постоянного тока трансформатор с выпрямлением и фильтрацией необходимо будет разместить перед линейным источником питания, что увеличит общие затраты и усилия.
  • Ограниченный выход . Источники питания с линейной стабилизацией обеспечивают только одно выходное напряжение. Если вам нужно больше, вам нужно будет добавить отдельный линейный регулятор напряжения на требуемый выход.
  • Низкая эффективность . Среднее линейное регулируемое устройство достигает КПД 30-60% за счет рассеивания тепла. Это также требует добавления радиатора, который увеличивает размер и вес устройства.

В наше время энергоэффективных устройств низкий рейтинг эффективности линейного регулируемого источника питания может стать причиной сделки. Обычный блок питания с линейной стабилизацией будет работать с КПД около 60% при выходном напряжении 24 В. Когда вы рассматриваете входную мощность 100 Вт, вы видите 40 Вт потерянной мощности.

Прежде чем рассматривать возможность использования источника питания с линейной стабилизацией, мы настоятельно рекомендуем учитывать потери мощности, которые вы получите на пути от входа к выходу. Вы можете быстро оценить эффективность линейного регулятора по следующей формуле:

Импульсный источник питания (SMPS)

Импульсные источники питания были представлены в 1970-х годах и быстро стали самым популярным способом питания электронных устройств постоянным током. Что делает их такими замечательными? По сравнению с линейными регуляторами выделяются их высокая эффективность и производительность.

Типичный адаптер переменного тока включает блок питания с режимом переключения. (Источник изображения)

Как они работают

Импульсный источник питания регулирует выходное напряжение с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Этот процесс создает высокочастотный шум, но обеспечивает высокую эффективность при небольшом форм-факторе. При подключении к сети переменного тока 115 В или 230 В переменного тока сначала выпрямляются и сглаживаются набором диодов и конденсаторов, что обеспечивает высокое постоянное напряжение. Это высокое постоянное напряжение затем понижается с помощью небольшого ферритового трансформатора и набора транзисторов. Процесс понижения по-прежнему сохраняет высокую частоту переключения между 200 кГц и 500 кГц.

Низкое постоянное напряжение, наконец, преобразуется в постоянный постоянный ток с помощью другого набора диодов, конденсаторов и катушек индуктивности. Любая регулировка, необходимая для поддержания постоянного выходного напряжения, выполняется путем регулировки ширины импульса высокочастотного сигнала. Этот процесс регулирования работает через цепь обратной связи, которая постоянно отслеживает выходное напряжение и при необходимости регулирует коэффициент включения/выключения ШИМ-сигнала.

Вот импульсный блок питания с гораздо большим количеством деталей, чем с линейным регулированием. (Источник изображения)

Предпочтительные приложения

Вы чаще всего найдете импульсные блоки питания, используемые в приложениях, где важны срок службы батареи и температура, например:

  • Электролиз, переработка отходов или применение топливных элементов
  • Двигатели постоянного тока, игровые автоматы, авиация и судостроение
  • Научно-исследовательское, производственное и испытательное оборудование
  • Зарядка аккумуляторов для литий-ионных аккумуляторов, используемых в авиации и транспортных средствах
  • Процессы гальваники, анодирования и гальванопластики

Преимущества и недостатки

Импульсные источники питания могут иметь более высокий КПД, чем линейные регуляторы, но их шум делает их плохим выбором для приложений радиосвязи и связи. Некоторые преимущества и недостатки, которые следует учитывать для этой топологии, включают:

Преимущества

  • Малый форм-фактор . Понижающий трансформатор в SMPS работает на высокой частоте, что, в свою очередь, уменьшает его объем и вес. Это позволяет импульсному источнику питания иметь гораздо меньший форм-фактор, чем линейный стабилизатор.
  • Высокая эффективность . Регулирование напряжения в импульсном источнике питания осуществляется без отвода избыточного количества тепла. Эффективность SMPS может достигать 85%-90%.
  • Гибкие приложения . Дополнительные обмотки могут быть добавлены к импульсному источнику питания, чтобы обеспечить более одного выходного напряжения. Импульсный источник питания с трансформаторной изоляцией также может обеспечивать выходное напряжение, которое не зависит от входного напряжения.

Недостатки

  • Сложная конструкция . По сравнению с линейными регуляторами планирование и проектирование импульсных источников питания обычно предназначено для специалистов по энергетике. Это не лучший источник питания для выбора, если вы планируете разработать свой собственный без тщательного изучения или опыта.
  • Высокочастотный шум . Переключение МОП-транзистора в импульсном источнике питания приводит к появлению высокочастотных помех в выходном напряжении. Это часто требует использования радиочастотного экранирования и фильтров электромагнитных помех в устройствах, чувствительных к шуму.
  • Более высокая стоимость . Для более низкой выходной мощности 10 Вт или менее дешевле использовать блок питания с линейной стабилизацией.

Импульсные блоки питания никуда не денутся и являются предпочтительным источником питания для приложений, не чувствительных к шуму. Сюда входят такие устройства, как зарядные устройства для мобильных телефонов, двигатели постоянного тока и многое другое.

Сравнение линейного регулятора

и SMPS

Теперь мы рассмотрим окончательное сравнение между линейными регулируемыми и импульсными источниками питания при их параллельном сравнении. Некоторые из наиболее важных требований, которые необходимо учитывать, включая размер/вес, диапазон входного напряжения, рейтинг эффективности и уровень шума среди других факторов. Вот как это происходит:

Как спроектировать свой собственный В этом блоге нет возможности объяснить, как спроектировать линейный регулируемый или импульсный источник питания. Тем не менее, есть несколько руководств, которыми мы хотели бы поделиться. Имейте в виду, что проектирование SMPS требует высокого уровня сложности и не рекомендуется для новичков в области проектирования электроники. Руководства по проектированию линейных регулируемых источников питания

  • Учебное пособие Джона Эррингтона по проектированию блоков питания
  • Университет Невады, Лас-Вегас, проект линейного источника питания
  • Инструкция по проектированию регулируемого линейного источника питания постоянного тока

Руководства по проектированию импульсных источников питания

  • 7 важных шагов при проектировании импульсного источника питания
  • Справочное руководство полуимпульсного источника питания ON
  • Учебники по электронике Импульсный источник питания

Power OnБольшинство электронных устройств в наши дни должны преобразовывать сеть переменного тока в стабильное выходное напряжение постоянного тока. Для этой цели следует рассмотреть две топологии: линейные регулируемые и импульсные источники питания. Линейное регулирование идеально подходит для приложений, требующих низкого уровня шума, в то время как импульсные источники питания лучше подходят для портативных устройств, где важно время автономной работы и эффективность. При принятии решения о том, какую топологию выбрать, всегда учитывайте требуемый рейтинг эффективности, форм-фактор, выходную стабилизацию и требования к шуму. Готовы спроектировать свой первый линейный регулируемый или импульсный источник питания? Попробуйте Autodesk EAGLE бесплатно уже сегодня!

Источники питания с линейным регулированием Импульсные источники питания
Размер Линейный источник питания 50 Вт, обычно 3 x 5 x 5,5 дюйма Импульсный источник питания 50 Вт, обычно 3 x 5 x 1 дюйм
Вес Линейный блок питания 50 Вт — 4 фунта Импульсный источник питания 50 Вт – 0,62 фунта
Диапазон входного напряжения 105 – 125 В переменного тока и/или

210–250 В переменного тока

90–132 В переменного тока или 180–264 В переменного тока без PFC

90–264 В переменного тока с PFC

Эффективность Обычно 40–60 % Обычно 70–85 %
ЭМИ Низкий Высокий
Утечка Низкий Высокий
Схема Умеренная сложность, можно использовать с направляющими Высокая сложность, требуются специальные знания
Регулирование нагрузки от 0,005% до 0,2% от 0,05% до 0,5%
Регулирование линии от 0,005 % до 0,05 % от 0,05% до 0,2%
Количество деталей Низкий, требуется только регулятор и фильтрация ввода/вывода Высокий, требуется переключатель, снаббер, трансформатор, конденсаторы, цепь обратной связи и т.

Top