Содержание
VAPE | Регуляторы напряжения
навигация:
Технология
> Регуляторы напряжения
Регуляторы напряжения, далее регуляторы
Описание функции регулятора напряжения
Регулятор напряжения представляет собой электрический прибор, который регулирует электрическое напряжение, вырабатываемое генератором переменного тока или генератором постоянного тока в интервале от 14 до 14,4 В при номинальном напряжении сети 12 В и от 7 до 7,2 В при номинальном напряжении сети 6 В.
Регулируемое в указанном интервале напряжение обеспечивает правильную работу батареи и защиту приборов от разрушения. Предпосылкой правильной работы является недопущение возможности перегрузки электрической мощности регулятора. Например: Регулятор имеет максимальную электрическую мощность 200 Вт. Это значит, что мощность генератора переменного тока должна быть P alt <= 200 Вт. Далее, суммарное электропотребление приборов в сети транспортного средства не должно превышать 200 Вт.
При перегрузке может наступить разрушение регулятора, либо разряд и разрушение батареи.
Регулятор напряжения переменного тока обеспечивает среднее значение напряжения в указанном интервале. Это означает, что, например, измеряемое осциллоскопом напряжение меняется периодически на большую величину, чем номинальное напряжение. Например, от +- 20 до 30 В. Это среднее значение гарантирует, что приборы типа электрических лампочек не разрушатся. Однако действует такое правило, по которому сумма электропотребления приборов должна быть Ps[Вт] <= Preg[Вт]. То есть, регулятор необходимо выбирать согласно номинальному напряжению [В] и макс. электропотреблению [Вт].
Выпрямитель
Это система мощных диодов, подключённых по схеме моста (двухходовая) или серии (одноходовая). Выпрямляет переменный электрический ток из генератора переменного тока. На выходе из выпрямителя ток уже пульсирующий постоянный, пульсация которого уменьшается подключённой батареей.
Классификация регуляторов
- По количеству узлов в одном корпусе
- только регулятор напряжения
- регулятор напряжения вместе с выпрямителем электрического тока
- комбинированный регулятор для напряжения переменного тока и напряжения постоянного тока с выпрямителем
- По номинальному напряжению в сети транспортного средства и изменению напряжения
- номинальное напряжение 6 или 12 В
- напряжение переменного тока или напряжение постоянного тока
- По электрической мощности (нагрузке) регулятора
- По числу фаз на 1-фазные и 3-фазные
- По типу регулируемого генератора постоянного тока – для генераторов с независимым возбуждением и генераторов с постоянными магнитами.
Важное предостережение! При подключении регулятора к электросети не допускается менять полюса + и – батареи. Регулятор может разрушиться.
регулятор постоянного тока для управления светодиодами NSI50350
26 марта 2012
Для достижения нужных характеристик необходимо обеспечить светодиодам, входящим в состав светодиодного светильника, определенный режим работы. Так как диод является прежде всего токовым прибором, то задание режима работы целесообразно осуществлять заданием тока через прибор с помощью схем источников тока. Одними из требований к источникам тока является компактность, минимально необходимое количество внешних элементов, малое собственное энергопотребление, низкий уровень электромагнитных шумов.
Возможны два подхода к построению источников тока: на основе импульсного преобразователя, и на основе линейных стабилизаторов тока.
Новинкой, предлагаемой ON Semiconductor в области стабилизаторов тока, является серия экономичных преобразователей NSI50350.
Линейные стабилизаторы тока NSI50350
Линейные стабилизаторы тока (constant current regulator — CCR) NSI50350 являются простым, экономичным и достаточно надежным решением для регулирования тока светодиодов [1,2]. Они ориентированы, прежде всего, на применение в системах освещения на базе одноваттных светодиодов.
Сфера коммерческих приложений этих стабилизаторов — всевозможные устройства отображения информации: бегущие текстовые строки, подсветка дисплеев, замена неновых ламп в вывесках и т.д. Здесь же — подсветка зданий, интерьера помещений, применение в системах ландшафтного дизайна.
Другим применением стабилизаторов могут быть системы подсветки в автомобиле [3] и зарядные устройства для аккумуляторов и аккумуляторных батарей различных типов [4].
Основные характеристики NSI50350
В основе линейных регуляторов лежит технология транзистора с самосмещением (Self-Biased Transistor — SBT). NSI50350 способны стабилизировать ток в широком диапазоне напряжений. Для защиты светодиодов светильника и всего прибора в целом от перегрева NSI50350 имеют отрицательный температурный коэффициент — при возрастании температуры ток стабилизации падает. Таким образом, реализована простая, но достаточно эффективная защита светодиодов от экстремальных режимов работы. CCR начинают работать практически немедленно после включения, и при напряжении анод-катод всего 0,5 В обеспечивают стабилизацию тока 20% от номинального значения.
При работе NSI50350 не требуют внешних компонентов, что позволяет применять их для стабилизации тока в цепи как при включении между источником питания и нагрузкой (верхнее включение), так и между нагрузкой и общим проводом (нижнее включение).
Высокое предельное напряжение «анод-катод» позволяет применять данные стабилизаторы в широком спектре промышленных или коммерческих задач. Так, стабилизаторы серии NSI50350 способны выдерживать кратковременные импульсы напряжения до 50 В в том случае, если температура прибора не превышает 175°С [1,2].
Приборы серии NSI50350 доступны в двух типах компактных корпусов, немного отличающихся размером и допустимой рассеиваемой мощностью — NSI50350AST3G в корпусе SMC и NSI50350ADT4G в корпусе DPAK. В первом случае прибор способен рассеивать до 5,8 Вт, во втором случае — до 11 Вт. Номинальный ток стабилизации обеспечивается в диапазоне напряжений «анод-катод» от 5 до 50 В (рисунок 1).
Рис. 1. Вольт-амперная характеристика стабилизаторов тока NSI50350
При низкой температуре -40°С выходной ток будет несколько больше номинального — примерно 370…400 мА, а при повышенной температуре 85°С, наоборот, будет ниже — порядка 300 мА Температурный коэффициент лежит в пределах от -0,7 мА/°С до -0,85 мА/°С (рисунок 2).
Рис. 2. Изменения вольт-амперной характеристики стабилизаторов тока NSI50350 в зависимости от температуры
Количество последовательно подключенных светодиодов в питаемой цепочке ограничивается только падением напряжения на стабилизаторе — напряжение источника питания за вычетом суммы падений напряжений на диодах (на одном диоде падение напряжения, как правило, составляет 3,1…3,5 В).
Типовые способы включения
В зависимости от желания разработчика или специфики приложения стабилизаторы тока NSI50350 могут быть установлены в верхнем или нижнем включении (рисунок 3).
Рис. 3. Включение стабилизаторов тока NSI50350 в цепь питания светодиодных светильников
Для питания более мощных светодиодов несколько стабилизаторов NSI50350 могут быть включены параллельно (рисунок 4).
Таким образом, NSI50350 могут быть использованы для питания светодиодов с номинальным током и 700, и 1000 мА.
Рис. 4. Параллельное включение NSI50350
Замечательной чертой NSI50350 является возможность применения их в светильниках, питающихся напрямую от сетей переменного тока [5,6]. Для осуществления данной возможности достаточно использовать двухполупериодный выпрямитель, простой сглаживающий фильтр, цепочку последовательно соединенных светодиодов (для сети 220 В количество диодов будет порядка 80, а для сети 110 В — 38) и стабилизатор тока (рисунок 5).
Рис. 5. Базовая конфигурация для работы с переменным питающим напряжением
Падение напряжения на регуляторе (разность между выходным напряжением после сглаживающего фильтра и суммы падений напряжения на диодах цепочки) для NSI50350 должно лежать в пределах от 7 до 50 В.
В идеальном случае для минимизации пульсаций тока расчет следует проводить для минимального напряжения на выходе фильтра — с учетом пульсаций напряжения. На практике в случае питания от переменного тока целесообразно выбирать падение напряжения порядка 15…25 В. С одной стороны, это даст стабильность параметров при возможных пульсациях напряжения на выходе фильтра при изменениях температуры. С другой стороны — не будет приводить к лишнему рассеиванию мощности — для приборов NSI50350AST3G максимальная рассеиваемая мощность составляет 5,8 Вт, для NSI50350ADT4G — 11 Вт.
Диммирование
Управление светильником, запитываемым при помощи стабилизатора тока, реализуется просто — достаточно поместить силовой ключ последовательно источнику тока. Здесь, опять же, сохраняется возможность адаптировать решение под требования конкретного приложения — силовой ключ может быть как верхним, так и нижним (рисунок 6).
Рис.
6. Управление светодиодным светильником с источником тока
Для плавной регулировки яркости освещения применяется ШИМ. Для светодиодов максимальная типовая частота переключения составляет порядка 10 МГц (время включения/выключения ~100 нс). Частота ШИМ при этом будет варьироваться от 100 Гц до 100 кГц. Частота ниже 100 Гц не рекомендуется по причине заметного на глаз мерцания. Частоты 5…20 кГц необходимо использовать достаточно осторожно, так как при определенных условиях возможна генерация звуковых колебаний. Также желательно не использовать при ШИМ циклы менее 1:10 — эта мера, совместно с фильтрами помех, позволит снизить уровень электромагнитных шумов. Фактически, для полноценной регулировки яркости будет необходимо варьировать не только длительность импульсов, но и частоту их следования.
Заключение
Линейные стабилизаторы тока NSI50350 являются компактным, простым, но эффективным решением для построения систем светодиодного освещения.
Благодаря простой схеме включения и широкому диапазону рабочих температур они широко применяются во многих светодиодных осветительных системах, включая системы отображения информации, декоративной и архитектурной подсветки, а также автомобильного освещения.
Литература
1. NSI50350AST3G Constant Current Regulator & LED Driver//http://www.onsemi.com/pub/Collateral/NSI50350AS-D.PDF
2. NSI50350ADT4G Constant Current Regulator & LED Driver//http://www.onsemi.com/pub/Collateral/NSI50350AD-D.PDF
3. Automotive Applications The Use of Discrete Constant Current Regulators (CCR) For CHMSL Lighting//http://www.onsemi.com/pub/Collateral/AND8349-D.PDF
4. Simple Battery Charger using a CCR//http://www.onsemi.com/pub/Collateral/AND9031-D.PDF
5. Using ON Semiconductor Constant Current Regulator (CCR) Devices in AC Applications//http://www.
onsemi.com/pub/Collateral/AND8433-D.PDF
6. Capacitive Drop Drive Topology with a Constant Current Regulator to Drive LEDs//http://www.onsemi.com/pub/Collateral/AND8492-D.PDF.
Получение технической информации, заказ образцов, поставка — e-mail: [email protected]
•••
Понижающие (понижающие) регуляторы | TI.com
Имея более 1000 уникальных устройств, вы можете выбрать наиболее полный в отрасли портфель высокоэффективных понижающих (понижающих) импульсных регуляторов постоянного тока. Это обширное семейство продуктов включает в себя все типы понижающих импульсных регуляторов, начиная от гибкости микросхемы контроллера и заканчивая высокоинтегрированным и простым понижающим силовым модулем. От 1 В до 100 В на входе и от 50 мА до 420 А на выходе — вы можете рассчитывать на то, что у нас есть понижающий регулятор напряжения, соответствующий требованиям вашей системы.
Новые продукты
параметрический фильтр
Посмотреть все продукты
ТПС53685
НОВЫЙ
ТПС53685
АКТИВНЫЙ
Восьмифазный понижающий цифровой многофазный контроллер с SVI3 и PMBus для платформы AMD
Прибл.
цена (USD) 1ку | 4.787
ТПСМ365Р6
НОВЫЙ
ТПСМ365Р6
АКТИВНЫЙ
Вход от 3 В до 65 В, выход от 1 В до 13 В, силовой модуль синхронного понижающего преобразователя 0,6 А
Прибл. цена (USD) 1ку | 2,6
LMR51450
НОВЫЙ
LMR51450
АКТИВНЫЙ
Синхронный понижающий преобразователь 36 В, 5 А
Прибл. цена (USD) 1ку | 1,36
ТПС536К5
НОВЫЙ
ТПС536К5
АКТИВНЫЙ
12-фазный понижающий цифровой многофазный контроллер с SVI3 и PMBus для платформы AMD
Прибл. цена (USD) 1ку | 7,7
TPSM33625
НОВЫЙ
TPSM33625
АКТИВНЫЙ
Вход от 3 до 36 В, выход от 1 до 15 В, модуль синхронного понижающего питания 2,5 А
Прибл. цена (USD) 1ку | 2,5
ТПС62871-К1
НОВЫЙ
ТПС62871-К1
АКТИВНЫЙ
Автомобильный вход 2,7–6 В, 9 А, стекируемый, синхронный понижающий преобразователь
Прибл. цена (USD) 1ку | 1,6
Ресурсы для проектирования и разработки
Инструмент для проектирования
WEBENCH® Power Designer
WEBENCH® Power Designer создает индивидуальные схемы электропитания в соответствии с вашими требованиями.
Среда предоставляет вам комплексные возможности проектирования источников питания, которые экономят ваше время на всех этапах процесса проектирования.
Инструмент моделирования
PSpice® for TI инструмент проектирования и моделирования
PSpice® for TI — это среда проектирования и моделирования, помогающая оценить функциональность аналоговых схем. В этом полнофункциональном пакете для проектирования и моделирования используется модуль аналогового анализа от Cadence®. Доступный бесплатно PSpice для TI включает в себя одну из крупнейших библиотек моделей в (…)
Инструмент для проектирования
Инструмент Power Stage Designer™ для наиболее часто используемых импульсных источников питания
Power Stage Designer TM — это инструмент на основе JAVA (требуется JAVA 8 или OpenJDK 8), который помогает инженерам ускорить разработку своих источников питания путем расчета напряжений и токов 20 топологий в соответствии с данными пользователя.
Кроме того, Power Stage Designer содержит инструмент построения графика Боде и (…)
Понижающе-повышающие и инвертирующие регуляторы | TI.com
Максимальная мощность без расхода заряда аккумулятора. Наши понижающе-повышающие, инвертирующие и разделенные продукты упрощают конструкцию источников питания благодаря встроенным компонентам, которые помогают уменьшить общий размер решения, свести к минимуму потери мощности и продлить срок службы батарей для широкого спектра электронных устройств. Выберите из нашего широкого ассортимента продукты с низким током покоя, высокой плотностью мощности и низким уровнем электромагнитных помех.
Технические ресурсы
Указания по применению
Замечания по применению
Как добиться низкого уровня электромагнитных помех с помощью повышающе-понижающего преобразователя TPS55288
Получите анализ основной причины электромагнитных помех и рекомендации по проектированию, которые помогут вам минимизировать электромагнитные помехи, включая советы по компоновке и проектированию на уровне схемы.
документ-pdfAcrobat
ПДФ
Примечание по применению
Примечание по применению
LM5176 Распределение мощности между двумя параллельными повышающе-понижающими преобразователями с четырьмя переключателями
В этом отчете по применению представлено экономичное решение для достижения сбалансированного распределения нагрузки между двумя параллельно работающими преобразователями с погрешностью 1 % без ущерба для общей производительности.
документ-pdfAcrobat
ПДФ
Техническая статья
Техническая статья
Подсказка № 4 по компоновке повышающе-понижающего устройства с четырьмя переключателями: разводка путей привода затвора и обратного пути регулятор. Прочтите эту статью, чтобы узнать об оптимальной маршрутизации затвора и обратных путей.
Ресурсы для проектирования и разработки
Инструмент для проектирования
WEBENCH® Power Designer
WEBENCH® Power Designer создает индивидуальные схемы электропитания в соответствии с вашими требованиями. Среда предоставляет вам комплексные возможности проектирования источников питания, которые экономят ваше время на всех этапах процесса проектирования.
Инструмент моделирования
PSpice® for TI инструмент проектирования и моделирования
PSpice® for TI — это среда проектирования и моделирования, помогающая оценить функциональность аналоговых схем. В этом полнофункциональном пакете для проектирования и моделирования используется модуль аналогового анализа от Cadence®.