Стабилизатор тока: Схемы стабилизаторов тока для светодиодов на транзисторах и микросхемах

Содержание

Нужен стабилизатор тока? Используйте стабилизатор напряжения!

Добавлено 9 ноября 2020 в 03:11

В данной статье показано, как линейные стабилизаторы напряжения могут быть полезны и в приложениях стабилизации тока.

Линейные стабилизаторы напряжения, также (несколько неточно) называемые LDO, являются одними из наиболее распространенных электронных компонентов. Например, LM7805 приобрел почти легендарный статус и непременно был бы включен в зал славы интегральных микросхем, если бы такой зал существовал. В примечании к применению от Texas Instruments хорошо сказано: микросхемы линейных стабилизаторов «настолько просты в использовании», что они настолько «надежны» и «недороги», что обычно являются одними из самых дешевых компонентов в проекте.

Действительно, линейные стабилизаторы удобны, эффективны и универсальны. И на самом деле они могут быть даже более универсальными, чем вы думаете. Схемы линейных стабилизаторов построены на использовании отрицательной обратной связи, как показано на следующей диаграмме, взятой из того же примечания к применению:

Рисунок 1 – Схема линейного стабилизатора напряжения

Отрицательная обратная связь – очень полезная вещь, особенно в сочетании с источником фиксированного тока, как в случае со стабилизатором напряжения LT3085 от Linear Tech. На следующей диаграмме показана внутренняя структура этого устройства.

Рисунок 2 – Схема взята из технического описания LT3085

В предыдущей статье (исследование преобразователя напряжения в ток) мы исследовали использование отрицательной обратной связи в преобразователях напряжения в ток, которые могут точно контролировать яркость светодиода. Если вы знакомы с этими методами, для вас не будет сюрпризом, что для получения стабилизированного тока мы можем использовать стабилизатор напряжения, такой как LT3085.

В данной статье мы рассмотрим простой светодиодный драйвер на базе LT3085.

Линейный стабилизатор против операционного усилителя

Прежде чем мы проанализируем саму схему, мы должны обсудить преимущества подхода с линейным стабилизатором для получения стабилизированного тока. Методы с операционным усилителем, представленные в предыдущих статьях, несомненно, эффективны, так зачем возиться с новым методом?

Вот некоторые моменты, которые следует учитывать:

  • Большинство операционных усилителей не рассчитано на высокий выходной ток, поэтому схема на основе линейного стабилизатора позволяет избежать ограничений по выходному току типовых операционных усилителей.
  • Микросхема стабилизатора имеют защиту от перегрева.
  • Линейные стабилизаторы обеспечивают бо́льшую устойчивость к большим входным напряжениям и высокой рассеиваемой мощности.
  • Возможно, вы сможете найти один компонент, который подойдет практически для всех ваших требований по стабилизации напряжения и получения тока. Моим наименее любимым аспектом проектирования схем/печатных плат является создание запасов новых компонентов, поэтому я стараюсь использовать детали, которые могут пригодиться для будущих проектов.

LT3085 как стабилизатор напряжения

Давайте вкратце рассмотрим работу стабилизации напряжения LT3085. Эта информация поможет нам понять реализацию источника тока.

Ниже типовая конфигурация стабилизатора напряжения:

Рисунок 3 – Схема взята из технического описания LT3085

Источник тока (10 мкА) создает напряжение на Rнастр. Это напряжение появляется на неинвертирующем входе усилителя. Действие отрицательной обратной связи гарантирует, что напряжение на инвертирующем входе равно напряжению на неинвертирующем входе; другими словами, выходное напряжение равно напряжению на Rнастр. Выходной конденсатор необходим для обеспечения стабильности, а транзистор, подключенный к выходу усилителя, будет выглядеть очень знакомым, если вы читали мою статью «Как буферизовать выход операционного усилителя для получения более высокого тока».

От напряжения к току

Назначение стабилизатора напряжения – обеспечить неизменное выходное напряжение независимо от сопротивления нагрузки. Другими словами, идеальный стабилизатор будет выдавать напряжение, которое (например) равно 3,3 В при подключении к нагрузке 100 кОм и ровно 3,3 В при подключении к нагрузке 5 Ом. Что, конечно, меняется, так это ток нагрузки, который полностью определяется сопротивлением нагрузки (потому что напряжение на нагрузке не изменяется).

Что же произойдет, если мы дадим идеальному стабилизатору напряжения фиксированное сопротивление нагрузки? Если напряжение нагрузки не меняется и сопротивление нагрузки не меняется, и если закон Ома всё еще действует, то ток тоже не изменится.

Вуаля: источник тока.

На следующей диаграмме показано, как использовать LT3085 для решения задач, связанных с управлением светодиодами.

Рисунок 4 – Схема взята из технического описания LT3085

Вот как это работает:

  • Внутренний источник тока посылает 10 мкА через R1, генерируя напряжение, которое будет равно выходному напряжению (т.е. напряжению на R2).
  • Это выходное напряжение постоянно (потому что сопротивление R1 и значение силы тока внутреннего источника тока постоянны).
  • Это постоянное выходное напряжение будет создавать неизменный ток через R2, потому что сопротивление R2 постоянно.
  • Инвертирующий вход усилителя не выдает ток, поэтому почти весь ток R2 идет от положительного источника питания через транзистор, подключенный к выходу усилителя. (Я говорю «почти», потому что ток эмиттера биполярного транзистора представляет собой сумму тока базы и тока коллектора, но ток базы намного меньше тока коллектора.)
  • Светодиод включен последовательно с коллектором биполярного транзистора, и поэтому ток через светодиод фиксирован и (почти) равен току, протекающему через R2.

Ток через светодиод можно изменить, изменив значение R1 или R2; как показано в следующем уравнении, ток через светодиод – это просто значение силы тока внутреннего источника тока, умноженное на отношение R1 к R2.

\[I_{LED}=\frac{((10 \ мкА)\times R1)}{R2}=10 \ мкА \times \frac{R1}{R2}\]

Я бы назвал это довольно удобной схемой: процесс проектирования чрезвычайно прост, и требуется лишь несколько компонентов. Если вы замените один из резисторов потенциометром, результатом станет высокоточный светодиодный драйвер с регулируемым током с широким диапазоном входных напряжений и защитой от перегрева, который может обеспечивать ток до 500 мА.

И, конечно, эта схема не ограничивается светодиодами; вы могли бы так же легко использовать ее, скажем, с резистивным нагревательным элементом. Это позволит вам, несмотря на колебания напряжения питания, генерировать постоянное тепло (потому что P = I2R).

Заключение

Мы обсудили простой, но высокопроизводительный источник тока на базе микросхемы стабилизатора напряжения от Linear Tech. Я предполагаю, что аналогичные схемы на стабилизаторах доступны и у других производителей.

Мне нравится всегда включать моделирование SPICE в статьи, но в данном случае это казалось действительно ненужным. Однако прежде чем я написал статью, я проверил, что в LTspice действительно есть компонент LT3085 (в папке «[PowerProducts]«). Поэтому, если вы захотите исследовать эту схему дальше, то сможете легко это сделать.

Оригинал статьи:

  • Robert Keim. Need a Current Regulator? Use a Voltage Regulator!

Теги

LED / СветодиодLED драйвер / Светодиодный драйверЛинейный стабилизаторСтабилизатор напряженияСтабилизатор токаСтабилизация токаСхемотехника

схема, регулируемый, импульсный, конструкция и назначение

Яркость светодиодных источников зависит от протекающего тока, а он в свою очередь – от напряжения питания. В условиях колебания нагрузки возникает пульсация светильников. Для ее предотвращения используется специальный драйвер – стабилизатор тока. При поломках элемент можно сделать самостоятельно.

Содержание

  1. Конструкция и принцип работы
  2. Разновидности токовых стабилизаторов
  3. Резисторные стабилизаторы
  4. Транзисторные устройства
  5. Стабилизаторы тока на полевике
  6. Линейные устройства
  7. Феррорезонансное устройство
  8. Особенности схемы токового зеркала
  9. Стабилизатор компенсационного напряжения
  10. Устройства на микросхемах
  11. Импульсные стабилизаторы
  12. Как сделать стабилизатор тока для светодиодов самостоятельно
  13. На основе драйверов
  14. Стабилизатор для автомобильной подсветки
  15. Нюансы расчета стабилизатора тока

Конструкция и принцип работы

Стабилизатор обеспечивает постоянство тока при его отклонении

Стабилизатор обеспечивает постоянство показателей рабочего тока LED-диодов при его отклонении от нормы. Он предотвращает перегрев и выгорание светодиодов, поддерживает постоянство потока при перепадах напряжения или разрядке АКБ.

Простейшее устройство состоит из трансформатора, выпрямительного моста, соединенного с резисторами и конденсаторами. Действие стабилизатора основывается на следующих принципах:

  • подача тока на трансформатор и изменение его предельной частоты до частоты электросети – 50 Гц;
  • регулировка напряжения на повышение и понижение с последующим выравниванием частоты до 30 Гц.

В процессе преобразования также задействуются выпрямители высоковольтного типа. Они определяют полярность. Стабилизация электрического тока осуществляется при помощи конденсаторов. Для снижения помех применяются резисторы.

Разновидности токовых стабилизаторов

Светодиод загорается при достижении порогового значения тока. Для маломощных устройств этот показатель равняется 20 мА, для сверхъярких – от 350 мА. Разброс порогового напряжения объясняет наличие различных видов стабилизаторов.

Резисторные стабилизаторы

Стабилизатор КРЕН

Для регулируемого стабилизатора параметров тока для маломощных светодиодов применяется схема КРЕН. Она предусматривает наличие элементов КР142ЕН12 либо LM317. Процесс выравнивания осуществляется при силе тока 1,5 А и напряжении на входе 40 В. В условиях нормального теплового режима резисторы рассеивают мощность до 10 т. Собственное энергопотребление составляет около 8 мА.

Узел LM317 удерживает на главном резисторе постоянную величину напряжения, регулируемую подстроечным элементом. Основной, или токораздающий элемент может стабилизировать ток, пропущенный через него. По этой причине стабилизаторы на КРЕН применяются для зарядки аккумуляторов.

Величина в 8 мА не изменяется даже при колебаниях тока и напряжения на входе.

Транзисторные устройства

Схема транзисторного стабилизатора напряжения

Регулятор на транзисторах предусматривает использование одного или двух элементов. Несмотря на простоту схемы при колебаниях напряжения не всегда бывает стабильный ток нагрузки. При его увеличении на одном транзисторе повышается напряжение резистора до 0,5-0,6 В. после этого начинает работать второй транзистор. В момент его открытия первый элемент закрывается, а сила и величина тока, проходящие через него, понижается.

Второй транзистор должен быть биполярным.

Две схемы для транзисторов разной проводимости, в которых стабилитроны заменены двумя обычными диодами VD1, VD2

Для реализации схемы с заменой стабилитронов на диоды применяются:

  • диоды VD1 и VD2;
  • резистор R1;
  • резистор R2.

Подача тока через светодиодный элемент задается резистором R2. Для выхода на линейный участок ВАХ-диодов с привязкой к току базового транзистора используется резистор R1. Чтобы транзистор сохранял устойчивость, напряжение питания не должно быть меньше суммарного напряжения диодов + 2-2,5 В.

Для получения тока 30 мА через 3 последовательно подключенных диода с напряжением 3,1 В по прямой производится запитка 12 В. Резисторное сопротивление должно равняться 20 Ом при мощности рассеивания 18 мВт.

Схема нормализует режим работы элементов, снижает токовые пульсации.

Схема с советскими транзисторами. Допустимое напряжение советских КТ940 или КТ969 – до 300 В, что подходит, если источник света – мощный SMD-элемент. Параметры тока задаются резистором. Напряжение стабилитрона составляет при этом 5,1 В, а мощность – 0,5 В.

Минус схемы – падение напряжения при повышении силы тока. Его можно устранить, заменив биполярный транзистор на MOSFET с низкими параметрами сопротивления. Мощный диод заменяется элементом IRF7210 на 12 А или IRLML6402 на 3,7 А.

Стабилизаторы тока на полевике

Стабилизатор напряжения на полевом транзисторе

Полевой элемент отличается закороченным истоком и затвором, а также встроенным каналом. При использовании полевика (IRLZ 24) с 3-мя выводами на вход подается напряжение 50 В, на выходе получается 15,7 В.

Для подачи напряжения задействуется потенциал заземления. Параметры тока на выходе зависят от начального тока стока, и не привязываются к истоку.

Линейные устройства

Стабилизатор, или делитель постоянного показателя тока принимает нестабильное напряжение. На выходе линейный прибор его выравнивает. Он функционирует по принципу постоянного изменения параметров сопротивления для выравнивания питания на выходе.

К преимуществам эксплуатации относятся минимальное число деталей, отсутствие помех. Недостатком является малый КПД при разнице питания на входе и выходе.

Феррорезонансное устройство

Стабилизатор для переменного тока устаревшей модели, схема которого представлена конденсатором и двумя катушками – с ненасыщенным и насыщенным сердечником. К насыщенному (индуктивному) сердечнику подается напряжение постоянного типа, не зависимое от параметров тока. Это облегчает подбор данных для второй катушки и емкостный диапазон стабилизации питания.

Устройство работает по принципу качелей, которые сразу сложно остановить или раскачать сильнее. Подача напряжения происходит по инерции, поэтому возможны падения нагрузки или разрыв цепи питания.

Особенности схемы токового зеркала

Классическая схема токового зеркала

Токовое зеркало, или отражатель выстраивается на паре транзисторов согласованного типа, т. е. с одинаковыми параметрами. Для их производства используется один светодиодный кристалл полупроводника.

Схема токового зеркала по уравнению Эберса-Молла. Принцип работы заключается в том, что транзисторные базы объединяются, а эмиттеры подкидываются на одну шину питания. В итоге параметры переходного напряжения сцепки «база – транзистор-эмиттер» равны.

Преимущества схемы заключаются в равном диапазоне устойчивости и отсутствии падения напряжение на резисторе-эмиттере. Параметры легче задаются при помощи тока. Недостаток заключается в эффекте Эрли – привязке напряжения на выходе к коллекторному и его колебания.

Схема токового зеркала Уилсона. Токовое зеркало может стабилизировать постоянную величину выходного тока и реализуется так:

  1. Транзисторы № 1 и № 1 включены по принципу стандартного токового зеркала.
  2. Транзистор № 3 фиксирует потенциал коллектора элемента № 1 на удвоенный параметр падения диодного напряжения.
  3. Оно будет меньше, чем напряжение питания, что подавляет эффект Эрли.
  4. Коллектор транзистора № 1 задействуется для установления режима схемы.
  5. Ток на выходе зависит от транзистора № 2.
  6. Транзистор № 3 трансформирует выходной ток в нагрузку с переменным напряжением.

Транзистор № 3 можно не согласовывать с остальными.

Стабилизатор компенсационного напряжения

Компенсационный стабилизатор напряжения

Выпрямитель работает по принципу обратной связи цепи для напряжения. Полное или частичное напряжение приравнивает к опоре. В результате стабилизатор генерирует параметры напряжения ошибки, устраняя колебания яркости для светодиодов. Прибор состоит из следующих элементов:

  • Регулирующий элемент или транзистор, который совместно с сопротивлением нагрузки образует делитель напряжения. Эмиттерный показатель транзистора должен превышать ток нагрузки в 1,2 раза.
  • Усилитель – управляет РЭ, выполняется на базе транзистора №2. Маломощный элемент согласуется с мощным по составному принципу.
  • Источник напряжения опоры – в схеме задействуется стабилизатор параметрического типа. Он выравнивает напряжение стабилитрона и резистора.
  • Дополнительные источники.
  • Конденсаторы – для сглаживания пульсаций, устранения паразитного возбуждения.

Стабилизаторы компенсационного напряжения работают по принципу увеличения входного напряжения с дальнейшим возрастанием токов. Закрытие первого транзистора увеличивает сопротивление и напряжение зоны коллектор-эмиттер. После подачи нагрузки оно выравнивается до номинала.

Устройства на микросхемах

Микросхема 142ЕН5

Для стабилизующих приборов применяется микросхема 142ЕН5 или LМ317. Она позволяет выровнять напряжение, принимая по цепи обратной связи сигнал от датчика, подключенного к сети тока нагрузки.

В качестве датчика задействует сопротивление, при котором регулятор может поддерживать постоянное напряжение и ток нагрузки. Сопротивление датчика будет меньше сопротивления по нагрузке. Схему задействуют для зарядных устройств, по ней же проектируется ЛЕД-лампа.

Импульсные стабилизаторы

Импульсный прибор отличается высоким КПД и при минимальных параметрах входного напряжения создают высокое напряжение потребителей. Для сборки используется микросхема МАХ 771.

Регулировать силу тока будут один или два преобразователя. Делитель выпрямительного типа выравнивает магнитное поле, понижая допустимую частоту напряжения. Для подачи тока на обмотку светодиодный элемент передает сигнал транзисторам. Стабилизация на выходе осуществляется посредством вторичной обмотки.

Как сделать стабилизатор тока для светодиодов самостоятельно

Изготовление стабилизатора для светодиодов своими руками осуществляется несколькими способами. Новичку целесообразно работать с простыми схемами.

На основе драйверов

Понадобится выбрать микросхему, которую трудно выжечь – LM317. Она будет выполнять роль стабилизатора. Второй элемент – переменный резистор с сопротивлением в 0,5 кОм с тремя выводами и ручкой регулировки.

Сборка осуществляется по следующему алгоритму:

  1. Припаять проводники к среднему и крайнему выводу резистора.
  2. Перевести мультиметр в режим сопротивления.
  3. Замерить параметры резистора – они должны равняться 500 Ом.
  4. Проверить соединения на целостность и собрать цепь.

На выходе получится модуль с мощностью 1,5 А. Для увеличения тока до 10 А можно добавить полевик.

Стабилизатор для автомобильной подсветки

Стабилизатор L7812

Для работы потребуется линейный прибор в виде микросхемы L7812, две клеммы, конденсатор 100n (1-2 шт.), текстолитовый материал и трубка с термоусадкой. Изготовление производится пошагово:

  1. Выбор схемы под L7805 из даташита.
  2. Вырезать из текстолита нужный по размеру кусок.
  3. Наметить дорожки, делая насечки отверткой.
  4. Припаять элементы так, чтобы вход был слева, а выход – справа.
  5. Сделать корпус из термотрубки.

Стабилизирующее устройство выдерживает до 1,5 А нагрузки, монтируется на радиатор.

В качестве радиатора задействуется кузов машины за счет соединения центрального вывода корпуса с минусом.

Нюансы расчета стабилизатора тока

Расчет стабилизатора производится на основании напряжения стабилизации U и тока (среднего) I. К примеру, напряжение входного делителя составляет 25 В, на выходе нужно получить 9 В. Вычисления предусматривают:

  1. Подбор по справочнику стабилитрона. Ориентируются на напряжение стабилизации: Д814В.
  2. Поиск среднего тока I по таблице. Он равен 5 мА.
  3. Вычисление подающего напряжения как разности стабильного напряжения входа и выхода: UR1 = Uвx — Uвых, или 25-9=16 В.
  4. Деление полученного значение по закону Ома на ток стабилизации по формуле R1 = UR1 / Iст, или 16/0,005=3200 Ом, или 3,2 кОм. Номинал элемента будет 3,3 кОм.
  5. Вычисление максимальной мощности по формуле РR1 = UR1 * Iст, или 16х0,005=0,08.

Через резистор проходит ток стабилитрона и выходной, поэтому его мощность должна быть в 2 раза больше (0,16 кВт). На основании таблицы данному номиналу соответствует 0,25 кВт.

Самостоятельная сборка стабилизатора для светодиодных устройств возможна только при знании схемы. Начинающим мастерам рекомендовано использовать простые алгоритмы. Рассчитать элемент по мощности можно на основании формул из школьного курса физики.

Стабилизатор тока Для оптимального использования

Стабилизация тока

Стабилизаторы тока — это различные типы стабилизаторов, которые помогают снизить напряжение при возникновении событий.

Стабилизаторы тока больше соответствуют потребности в коротком сроке службы, и поэтому они с большей вероятностью купят стабилизатор напряжения, соответствующий требованию в отношении короткого срока службы. Следовательно, с регулятором напряжения с более низким током важно иметь стабилизатор напряжения, который в нем нуждается.

Этот стабилизатор тока может сохранять напряжение до 12 в диапазоне от 5 до 12 В.

Стабилизаторы тока обеспечивают различные стабилизаторы и стабилизаторы с такими стабилизаторами напряжения, которые снижают входное напряжение по сравнению с обычными стабилизаторами. С другой стороны, эти стабилизаторы преобразуют напряжения в стабилизаторы переменного тока или стабилизаторы постоянного тока.

Стабилизаторы тока имеют более низкое напряжение и могут использоваться для соответствующего изменения напряжения. Как и стабилизаторы, различные стабилизаторы напряжения обеспечивают более низкое напряжение, более высокое напряжение и более экологичны.

Что такое стабилизатор тока

?

Стабилизаторы Cur обычно используются в регулируемых токах различной величины. Независимо от функции стабилизатора тока , обычно используются стабилизаторы тока .

Обычно стабилизаторы напряжения kes предназначены для преобразования электричества в трансформатор. Следовательно, со стабилизатором напряжения kes или стабилизаторами напряжения Kes они предназначены для преобразования электричества в стабилизатор. Вот некоторые из наиболее часто используемых стабилизатор тока s, стабилизаторы напряжения kes или стабилизаторы напряжения kes, поскольку они используются для преобразования электричества в стабилизатор. Стабилизаторы напряжения Kes, также известные как стабилизаторы напряжения kes или просто стабилизаторы напряжения Kes, предназначены для преобразования электроэнергии в регулятор напряжения. Они так же важны, как стабилизатор мощности, стабилизаторы напряжения kes или стабилизаторы напряжения kes, поскольку они используются для преобразования электричества в стабилизатор напряжения. Имея.

Стабилизаторы Curtage предлагают различные функции, такие как регулятор напряжения, стабилизаторы напряжения или стабилизаторы напряжения предлагают различные варианты.

Стабилизаторы аккумуляторов

, также известные как стабилизаторы аккумуляторов, предназначены для уменьшения потерь энергии и создания тока с энергоэффективностью электроснабжения. Стабилизатор известен как стабилизатор напряжения с высоким спросом, также известный как стабилизатор напряжения.

Стабилизатор тока тока используется для поддержания низкого напряжения тока, хорошо применяется в любых других условиях. и среди них есть много типов токостабилизаторов на рынке, таких как AC 9Стабилизатор тока 0009 , стабилизатор тока постоянного тока или любой другой тип стабилизатора тока на рынке — отличный выбор для тех, у кого низкий диапазон напряжения. Вот некоторые из стабилизаторов тока, предлагаемых на рынке, большие, и их можно использовать для изменения напряжения или любых других изменений тока. Источник, Alibaba.com, предлагает на рынке широкий выбор стабилизаторов тока, и его можно использовать для других целей, чтобы изменять напряжение в соответствии с различными требованиями к напряжению. Среди этих актуальных стабилизаторов и повербанков на рынке, для крупных и масштабных операций.

стабилизатор тока s

Стабилизатор тока также известен как регулятор низкого напряжения, но его можно настроить для поддержания тока ниже 240В (30В). Источник для Alibaba.com, с регулятором низкого напряжения, а также другими типами стабилизаторов, такими как стабилизаторы напряжения, стабилизаторы напряжения или стабилизатор тока , необходимы для поддержания устройства ниже регулятора низкого напряжения, и он может быть использован для поддержания различных электронных условий хорошо.

Стабилизатор тока Cur доступны на Alibaba.com с различной мощностью. В настоящее время стабилизаторы тока подходят для любого тока, и цена может варьироваться в зависимости от функции продукта. Найдите большой стабилизатор тока с для подачи тока и большой источник электроэнергии для большого разнообразия.

Найдите стабилизатор тока на Alibaba.com. Стабилизатор тока доступен по отличной цене. Они предлагают расчет низкого тока для низкого напряжения и расчет низкого тока для переменного тока, ступени и напряжения.

Что такое стабилизатор напряжения — зачем он нужен, как он работает, типы и области применения

Применение стабилизаторов напряжения стало необходимостью в каждом доме. В настоящее время доступны различные типы стабилизаторов напряжения с различной функциональностью и работой. Последние достижения в области технологий, такие как микропроцессорные микросхемы и силовые электронные устройства, изменили наше представление о стабилизаторе напряжения. Теперь они полностью автоматические, интеллектуальные и оснащены множеством дополнительных функций. Они также обладают сверхбыстрой реакцией на колебания напряжения и позволяют своим пользователям дистанционно регулировать требования к напряжению, включая функцию запуска/остановки для выхода.

Что такое стабилизатор напряжения?

Стабилизатор напряжения представляет собой электрическое устройство, которое используется для обеспечения постоянного выходного напряжения нагрузки на его выходных клеммах независимо от любых изменений/колебаний на входе, т. е. входящего питания.

Основное назначение стабилизатора напряжения — защита электрических/электронных устройств (например, кондиционера, холодильника, телевизора и т. д.) от возможного повреждения из-за скачков/колебаний напряжения, перенапряжения и пониженного напряжения.

Рис.1 – Различные типы стабилизаторов напряжения

Стабилизатор напряжения также известен как АРН (автоматический регулятор напряжения). Использование стабилизатора напряжения не ограничивается только домашним/офисным оборудованием, которое получает электропитание извне. Даже корабли, у которых есть собственная внутренняя система электропитания в виде дизельных генераторов переменного тока, в значительной степени зависят от этих АРН для обеспечения безопасности своего оборудования.

На рынке представлены различные типы стабилизаторов напряжения. Как аналоговые, так и цифровые автоматические стабилизаторы напряжения доступны от очень многих производителей. Благодаря растущей конкуренции и повышению осведомленности об устройствах безопасности. Эти стабилизаторы напряжения могут быть однофазными (выход 220-230 вольт) или трехфазными (выход 380/400 вольт) в зависимости от типа применения. Регулировка желаемого стабилизированного выхода осуществляется методом понижения и повышения, выполняемым его внутренней схемой. Трехфазные стабилизаторы напряжения доступны в двух разных моделях: модели со сбалансированной нагрузкой и модели с несимметричной нагрузкой.

Они также доступны в различных номиналах и диапазонах KVA. Стабилизатор напряжения нормального диапазона может обеспечить стабилизированное выходное напряжение 200–240 вольт с повышающим напряжением 20–35 вольт при входном напряжении в диапазоне от 180 до 270 вольт. Принимая во внимание, что стабилизатор напряжения с широким диапазоном может обеспечить стабилизированное выходное напряжение 190–240 вольт с повышающим понижающим преобразователем на 50–55 вольт при входном напряжении в диапазоне от 140 до 300 вольт.

Они также доступны для широкого спектра применений, таких как специальный стабилизатор напряжения для небольших устройств, таких как телевизор, холодильник, микроволновая печь, до одного огромного устройства для всей бытовой техники.

В дополнение к своей основной функции стабилизации, стабилизаторы текущего напряжения имеют множество полезных дополнительных функций, таких как защита от перегрузки, переключение при нулевом напряжении, защита от изменения частоты, отображение отключения напряжения, возможность запуска и остановки выхода, ручной/автоматический запуск, отключение напряжения и т.д.

Стабилизаторы напряжения являются очень энергоэффективными устройствами (с КПД 95-98%). Они потребляют очень мало энергии, которая обычно составляет от 2 до 5% от максимальной нагрузки.

Зачем нужны стабилизаторы напряжения? — Его важность

Все электрические/электронные устройства спроектированы и изготовлены для работы с максимальной эффективностью при стандартном напряжении питания, известном как номинальное рабочее напряжение. В зависимости от разработанного безопасного рабочего предела рабочий диапазон (с оптимальным КПД) электрического/электронного устройства может быть ограничен до ± 5 %, ± 10 % или более.

Из-за многих проблем входное напряжение, которое мы получаем, всегда имеет тенденцию колебаться, что приводит к постоянно меняющемуся входному напряжению. Это переменное напряжение является основным фактором, способствующим снижению эффективности устройства, а также увеличению частоты его отказов.

Рис. 2 – Проблемы, связанные с колебаниями напряжения

Помните, что для электрического/электронного устройства нет ничего более важного, чем отфильтрованное, защищенное и стабильное питание. Правильная и стабилизированная подача напряжения очень необходима для того, чтобы устройство выполняло свои функции наиболее оптимальным образом. Это стабилизатор напряжения, который гарантирует, что устройство получит желаемое и стабилизированное напряжение независимо от того, насколько велики колебания. Таким образом, стабилизатор напряжения является очень эффективным решением для тех, кто хочет получить оптимальную производительность и защитить свои устройства от этих непредсказуемых колебаний напряжения, скачков напряжения и помех, присутствующих в сети.

Как и ИБП, стабилизаторы напряжения также являются средством защиты электрического и электронного оборудования. Колебания напряжения очень распространены независимо от того, где вы живете. Могут быть различные причины колебаний напряжения, такие как электрические неисправности, неисправная проводка, молния, короткие замыкания и т. д. Эти колебания могут быть в форме перенапряжения или пониженного напряжения.

Последствия постоянного/периодического перенапряжения для бытовой техники

  • Это может привести к необратимому повреждению подключенного устройства.
  • Может повредить изоляцию обмотки.
  • Может привести к ненужному прерыванию нагрузки
  • Может привести к перегреву кабеля или устройства.
  • Может сократить срок службы устройства.

Последствия постоянного/периодического понижения напряжения на бытовую технику

  • Может привести к неисправности оборудования.
  • Это может привести к снижению эффективности устройства.
  • В некоторых случаях устройству может потребоваться дополнительное время для выполнения той же функции.
  • Может снизить производительность устройства.
  • Это может привести к тому, что устройство будет потреблять большие токи, что может привести к дальнейшему перегреву

Как работает стабилизатор напряжения? – Принцип работы функции понижения и повышения

Основная работа стабилизатора напряжения заключается в выполнении двух необходимых функций, т. е. функции понижения и повышения. Функция Buck and Boost — это не что иное, как регулирование постоянного напряжения в условиях перенапряжения и пониженного напряжения. Эта функция Buck and Boost может выполняться вручную с помощью селекторных переключателей или автоматически с помощью дополнительных электронных схем.

Рис. 3 – Основная функция стабилизатора напряжения

В условиях повышенного напряжения функция Buck выполняет необходимое снижение интенсивности напряжения. Точно так же в условиях пониженного напряжения функция Boost увеличивает интенсивность напряжения. Идея обеих функций в целом состоит в том, чтобы поддерживать одинаковое выходное напряжение.

Стабилизация напряжения включает добавление или вычитание напряжения из основного источника питания. Для выполнения этой функции стабилизаторы напряжения используют трансформатор, который подключается к переключающим реле в различных необходимых конфигурациях. Немногие из стабилизаторов напряжения используют трансформатор с различными ответвлениями на обмотке для обеспечения различных корректировок напряжения, в то время как некоторые стабилизаторы напряжения (например, сервостабилизаторы напряжения) содержат автотрансформатор для обеспечения желаемого диапазона коррекции.

Как работают функции Buck и Boost в стабилизаторе напряжения

Для лучшего понимания обеих концепций мы разделим их на отдельные функции.

Функция понижения напряжения в стабилизаторе напряжения

Рис. 4 – Принципиальная схема функции понижения напряжения в стабилизаторе напряжения

На приведенном выше рисунке показано подключение трансформатора в функции «Понижения». В функции Buck полярность вторичной обмотки трансформатора подключается таким образом, что приложенное к нагрузке напряжение является результатом вычитания напряжения первичной и вторичной обмотки.

Рис. 5 – Вычитание напряжения в понижающей функции стабилизатора напряжения

В стабилизаторе напряжения имеется схема переключения. Всякий раз, когда обнаруживается перенапряжение в первичном источнике питания, подключение нагрузки вручную/автоматически переключается в режим «понижающего» режима с помощью переключателей/реле.

Функция форсирования в стабилизаторе напряжения

Рис. 6 – Принципиальная схема функции форсирования в стабилизаторе напряжения

На приведенном выше рисунке показано подключение трансформатора в режиме «Boost». В функции Boost полярность вторичной обмотки трансформатора подключается таким образом, что приложенное к нагрузке напряжение является результатом сложения напряжения первичной и вторичной обмотки.

Рис. 7 – Добавление напряжения в функцию форсирования стабилизатора напряжения

Как автоматически работает конфигурация Buck and Boost?

Вот пример стабилизатора напряжения 02 Stage. Этот стабилизатор напряжения использует реле 02 (реле 1 и реле 2) для обеспечения стабилизированного питания переменного тока нагрузки в условиях повышенного и пониженного напряжения.

Рис. 8 – Принципиальная схема функции автоматического понижения и повышения напряжения в стабилизаторе напряжения

На принципиальной схеме 02-ступенчатого стабилизатора напряжения (изображенного выше) реле 1 и реле 2 используются для обеспечения конфигураций понижения и повышения во время различных обстоятельств колебания напряжения, т. е. перенапряжения и пониженного напряжения. Например, предположим, что вход переменного тока составляет 230 вольт переменного тока, а требуемый выход также является постоянным 230 вольт переменного тока. Теперь, если у вас есть +/- 25 вольт Buck & Boost стабилизация, это означает, что ваш стабилизатор напряжения может обеспечить вам постоянное желаемое напряжение (230 вольт) между 205 вольт (пониженное напряжение) и 255 вольт (повышенное напряжение) входного источника переменного тока. .

В стабилизаторах напряжения, использующих трансформаторы с ответвлениями, точки ответвления выбираются на основе требуемой величины напряжения, которое должно быть понижено или повышено. В этом случае у нас есть разные диапазоны напряжения для выбора. Принимая во внимание, что в стабилизаторах напряжения, в которых используются автотрансформаторы, серводвигатели вместе со скользящими контактами используются для получения необходимого уровня напряжения, которое должно быть понижено или повышено. Скользящий контакт необходим, поскольку автотрансформаторы имеют только одну обмотку.

Различные типы стабилизаторов напряжения

Первоначально на рынке появились стабилизаторы напряжения с ручным управлением/переключателем. В стабилизаторах этого типа используются электромеханические реле для выбора нужного напряжения. С развитием технологий появились дополнительные электронные схемы, а стабилизаторы напряжения стали автоматическими. Затем появился стабилизатор напряжения на основе сервопривода, который способен непрерывно стабилизировать напряжение без какого-либо ручного вмешательства. Теперь также доступны стабилизаторы напряжения на основе ИС/микроконтроллеров, которые также могут выполнять дополнительные функции.

Стабилизаторы напряжения можно разделить на три типа. Это:

  • Стабилизаторы напряжения релейного типа
  • Стабилизаторы напряжения на основе сервопривода
  • Статические стабилизаторы напряжения

Стабилизаторы напряжения релейного типа

В стабилизаторах напряжения релейного типа напряжение регулируется переключающими реле. Реле используются для подключения вторичных трансформаторов в различных конфигурациях для реализации функции Buck & Boost.

Как работает стабилизатор напряжения релейного типа?

Рис. 9 – Внутренний вид стабилизатора напряжения релейного типа

На рисунке выше показано, как стабилизатор напряжения релейного типа выглядит изнутри. Он имеет трансформатор с ответвлениями, реле и электронную плату. Печатная плата содержит схему выпрямителя, усилитель, блок микроконтроллера и другие вспомогательные компоненты.

Электронная плата выполняет сравнение выходного напряжения с опорным источником напряжения. Как только он обнаруживает какое-либо повышение или понижение входного напряжения сверх опорного значения, он переключает соответствующее реле для подключения требуемого ответвления для функции Buck/Boost.

Стабилизаторы напряжения релейного типа обычно стабилизируют входные колебания ±15% с выходной точностью от ±5% до ±10%.

Использование/преимущества стабилизаторов напряжения релейного типа

Этот стабилизатор в основном используется для приборов/оборудования малой мощности в жилых/коммерческих/промышленных целях.

  • Они стоят дешевле.
  • Компактные.
Ограничения стабилизаторов напряжения релейного типа
  • Их реакция на колебания напряжения немного медленнее по сравнению со стабилизаторами напряжения других типов
  • Менее долговечны
  • Менее надежны
  • Не выдерживают скачков напряжения, т.к. их предел устойчивости к колебаниям меньше.
  • При стабилизации напряжения переход цепи питания может привести к незначительным перебоям в подаче электроэнергии.

Стабилизаторы напряжения с сервоприводом

В стабилизаторах напряжения с сервоприводом регулирование напряжения осуществляется с помощью серводвигателя. Они также известны как сервостабилизаторы. Это замкнутые системы.

Как работает стабилизатор напряжения на основе сервопривода?

В системе с замкнутым контуром гарантируется отрицательная обратная связь (также известная как подача ошибок) на выходе, чтобы система могла гарантировать достижение желаемого результата. Это делается путем сравнения выходного и входного сигналов. Если в случае, если требуемый выходной сигнал выше/ниже требуемого значения, то регулятор источника входного сигнала получит сигнал ошибки (Выходное значение — Входное значение). Затем этот регулятор снова генерирует сигнал (положительный или отрицательный в зависимости от достигнутого выходного значения) и подает его на приводы, чтобы привести выход к точному значению.

Благодаря свойству замкнутого контура сервоприводные стабилизаторы напряжения используются для приборов/оборудования, которые очень чувствительны и нуждаются в точном входном питании (±01%) для выполнения предусмотренных функций.

Рис. 10 – Внутренний вид стабилизатора напряжения на основе сервопривода

На приведенном выше рисунке показано, как стабилизатор напряжения на основе сервопривода выглядит изнутри. Он имеет серводвигатель, автотрансформатор, понижающий и повышающий трансформатор (с ответвлениями), двигатель, электронную плату и другие вспомогательные компоненты.

В стабилизаторе напряжения на основе сервопривода один конец первичной обмотки понижающего и повышающего трансформатора (с ответвлениями) соединяется с фиксированным отводом автотрансформатора, а другой конец первичной обмотки соединяется с подвижным рычагом. которым управляет серводвигатель. Один конец вторичной обмотки понижающего и повышающего трансформатора подключен к входному источнику питания, а другой конец подключен к выходу стабилизатора напряжения.

Рис. 11- Принципиальная схема стабилизатора напряжения на основе сервопривода

Электронная плата выполняет сравнение выходного напряжения с источником опорного напряжения. Как только он обнаруживает какое-либо повышение или понижение входного напряжения сверх заданного значения, он запускает двигатель, который дополнительно перемещает плечо на автотрансформаторе.

При перемещении рычага автотрансформатора входное напряжение на первичной обмотке понижающего и повышающего трансформатора изменится на требуемое выходное напряжение. Серводвигатель будет продолжать вращаться до тех пор, пока разница между значением опорного напряжения и выходным сигналом стабилизатора не станет равной нулю. Этот полный процесс происходит за миллисекунды. Современные стабилизаторы напряжения на основе сервоприводов поставляются со схемой управления на основе микроконтроллера/микропроцессора, чтобы обеспечить интеллектуальное управление пользователями.

Различные типы стабилизаторов напряжения с сервоприводом

Различные типы стабилизаторов напряжения с сервоприводом: –

Однофазные стабилизаторы напряжения с сервоприводом

серводвигатель, подключенный к переменному трансформатору.

Трехфазные балансные стабилизаторы напряжения с сервоприводом

В трехфазных балансных стабилизаторах напряжения с сервоприводом стабилизация напряжения достигается с помощью серводвигателя, подключенного к 03 автотрансформаторам и общей цепи управления. Выход автотрансформаторов варьируется для достижения стабилизации.

Трехфазные несимметричные стабилизаторы напряжения с сервоприводом

В трехфазных несимметричных стабилизаторах напряжения с сервоприводом стабилизация напряжения достигается с помощью серводвигателя, подключенного к 03 автотрансформаторам и 03 независимым схемам управления (по одной на каждую автотрансформатор).

Рис. 12 – Внутренний вид трехфазных несимметричных стабилизаторов напряжения с сервоприводом

Использование/преимущества стабилизатора напряжения с сервоприводом
  • Быстро реагируют на колебания напряжения.
  • Обладают высокой точностью стабилизации напряжения.
  • Они очень надежны
  • Они могут выдерживать скачки напряжения.
Ограничения стабилизатора напряжения на основе сервопривода
  • Требуют периодического обслуживания.
  • Для устранения ошибки серводвигатель необходимо выровнять. Выравнивание серводвигателя требует умелых рук.

Статические стабилизаторы напряжения

Рис. 13 – Статические стабилизаторы напряжения

Статический выпрямитель напряжения не имеет движущихся частей, как в случае стабилизаторов напряжения на основе сервоприводов. Он использует схему силового электронного преобразователя для стабилизации напряжения. Эти статические стабилизаторы напряжения имеют очень высокую точность, а стабилизация напряжения находится в пределах ±1%.

Статический стабилизатор напряжения содержит понижающий и повышающий трансформатор, силовой преобразователь на биполярных транзисторах с изолированным затвором (IGBT), микроконтроллер, микропроцессор и другие важные компоненты.

Рис. 14 – Статический стабилизатор напряжения, вид изнутри

Как работает статический стабилизатор напряжения?

Микроконтроллер/микропроцессор управляет силовым преобразователем IGBT для создания требуемого уровня напряжения с использованием метода широтно-импульсной модуляции. В методе «широтно-импульсной модуляции» преобразователи мощности с режимом переключения используют силовой полупроводниковый переключатель (например, полевой МОП-транзистор) для управления трансформатором для получения желаемого выходного напряжения. Затем это генерируемое напряжение подается на первичную обмотку трансформатора Buck & Boost. Преобразователь мощности IGBT также управляет фазой напряжения. Он может генерировать напряжение, которое может быть в фазе или на 180 градусов не в фазе с входным источником питания, что, в свою очередь, позволяет ему контролировать, должно ли напряжение добавляться или вычитаться в зависимости от повышения или падения уровня входного питания.

Рис. 15 – Принципиальная схема статического стабилизатора напряжения

Как только микропроцессор обнаруживает падение уровня напряжения, он посылает сигнал широтно-импульсной модуляции на преобразователь мощности IGBT. Преобразователь мощности IGBT соответственно генерирует напряжение, аналогичное разности напряжений, на которую уменьшилось входное питание. Это генерируемое напряжение находится в фазе с входным источником питания. Затем это напряжение подается на первичную обмотку понижающего и повышающего трансформатора. Поскольку вторичная обмотка понижающего и повышающего трансформатора подключена к входному источнику питания, напряжение, индуцируемое во вторичной обмотке, будет добавлено к входному источнику питания. И так стабилизированное повышенное напряжение потом будет подаваться на нагрузку.

Аналогичным образом, как только микропроцессор обнаруживает повышение уровня напряжения, он посылает сигнал широтно-импульсной модуляции на преобразователь мощности IGBT. Преобразователь мощности IGBT соответственно генерирует напряжение, аналогичное разности напряжений, на которую уменьшилось входное питание. Но на этот раз генерируемое напряжение будет на 180 градусов не совпадать по фазе с входным источником питания. Затем это напряжение подается на первичную обмотку понижающего и повышающего трансформатора. Поскольку вторичная обмотка понижающего и повышающего трансформатора подключена к входному источнику питания, напряжение, которое было наведено во вторичной обмотке, теперь будет вычтено из входного источника питания. Таким образом, на нагрузку будет подаваться стабилизированное пониженное напряжение.

Использование/преимущества статических стабилизаторов напряжения
  • Они очень компактны по размеру.
  • Очень быстро реагируют на колебания напряжения.
  • Обладают очень высокой точностью стабилизации напряжения.
  • Поскольку нет движущихся частей, он почти не требует обслуживания.
  • Они очень надежны.
  • Их эффективность очень высока.
Ограничения статического стабилизатора напряжения

Дорогостоящие по сравнению с аналогами

В чем разница между стабилизатором напряжения и регулятором напряжения?

Ну… оба звучат одинаково. Оба они выполняют одну и ту же функцию стабилизации напряжения. Однако то, как они это делают, приносит разницу. Основное функциональное различие между стабилизатором напряжения и регулятором напряжения заключается в следующем:

Стабилизатор напряжения представляет собой устройство, которое обеспечивает постоянное напряжение на выходе без каких-либо изменений входного напряжения. Принимая во внимание, что регулятор напряжения

представляет собой устройство, которое обеспечивает постоянное напряжение на выходе без каких-либо изменений тока нагрузки.

Как выбрать лучший стабилизатор напряжения для дома? Руководство по покупке

При покупке стабилизатора напряжения необходимо учитывать различные факторы. В противном случае вы можете столкнуться со стабилизатором напряжения, который может работать хуже или хуже. Чрезмерная производительность не повредит, но это будет стоить вам дополнительных денег. Так почему бы не выбрать такой стабилизатор напряжения, который удовлетворит ваши требования и сэкономит ваш карман.

Различные факторы, играющие важную роль при выборе стабилизатора напряжения

Различные факторы, которые играют жизненно важную роль и требуют рассмотрения перед выбором стабилизатора напряжения: –

  • Требуемая мощность устройства (или группы устройств)
  • Тип устройства
  • Уровень колебаний напряжения в вашем районе
  • Тип стабилизатора напряжения
  • Рабочий диапазон стабилизатора напряжения, который вам нужен
  • Отсечка повышенного/пониженного напряжения
  • Тип схемы стабилизации/управления
  • Тип крепления для вашего стабилизатора напряжения

Пошаговое руководство по выбору/покупке стабилизатора напряжения для вашего дома

Ниже приведены основные шаги, которые вы должны выполнить, чтобы выбрать лучший выпрямитель напряжения для вашего дома: –

  • Проверить номинальная мощность прибора, для которого вам нужен стабилизатор напряжения.