Схема стабилизатора регулируемого напряжения: РЕГУЛИРУЕМЫЙ СТАБИЛИЗАТОР НА ВЫСОКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ

Содержание

СХЕМА СТАБИЛИЗАТОРА НАПРЯЖЕНИЯ

СХЕМА СТАБИЛИЗАТОРА НАПРЯЖЕНИЯ

С появлением микросхемных стабилизаторов, стало довольно легко получить стабильное напряжение блока питания, стандартного выходного значения. Но при конструировании радиосхем и просто в быту, часто нужно получить какое-либо нестандартное напряжение и тем более если ток выхода более двух ампер — тут уже КРЕНка не подходит, что можете видеть в таблице их параметров:

_________________________________________________________________________________
Наименование Аналог PDF Imax, A Uвых, В Прим.
Параллельные стабилизаторы (регулируемый прецизионный стабилитрон):
КР142ЕН19 TL431 2% 0,1 2,5…30
К1156ЕР5 TL431 1% 0,1 2,5…36
Стабилизаторы с фиксированным напряжением:
К1278ЕН1.5 2% 0,8…5 1,5 В Low Drop
К1278ЕН1.8 2% 0,8…5 1,8 В Low Drop

К1278ЕН2.5 2% 0,8…5 2,5В Low Drop
К142ЕН26 LT1086 3 2,5 В Low Drop
К142ЕН25 LT1086 3 2,9 В Low Drop

К1277ЕН3 4% 0,1 3 В Low Drop
КР1170ЕН3 LM2931 5% 0,1 3 В Low Drop
КР1158ЕН3 (А-Г) 2% 0,15. ..1,2 3 В Low Drop
К1277ЕН3.3 4% 0,1 3,3 В Low Drop
КР1158ЕН3.3 (А-Г) 2% 0,15…1,2 3,3 В Low Drop
К142ЕН24 LT1086 3 3,3 В Low Drop
К1278ЕН3.3 2% 0,8…5 3,3 В Low Drop

КР1170ЕН4 LM2931 5% 0,1 4 В Low Drop
КР142ЕН17 (А) 5% 0,04 4,5В Low Drop

КР142ЕН17 (Б) 5% 0,04 5В Low Drop
К1277ЕН5 MC78L05 4% 0,1 5В Low Drop
КР1170ЕН5 LM2931 5% 0,1 5В Low Drop
КР1157ЕН5 (А-Г) MC78L05 4% 0,25 5В
КР1158ЕН5 (А-Г) L4805 2% 0,15…1,2 5В Low Drop
К1156ЕН1 LM2925 4% 0,5 5В Low Drop
+RESET
КР142ЕН5 (А,В) MC7805 2%,4% 3 5В
К1278ЕН5 2% 0,8…5 5В Low Drop

КР1157ЕН6 MC78L06 4% 0,1 6В
КР1170ЕН6 LM2931 5% 0,1 6В Low Drop
КР1158ЕН6 (А-Г) 2% 0,15…1,2 6В Low Drop
КР142ЕН5 (Б,Г) MC7806 2%,4% 3 6В

КР1157ЕН8 MC78L08 4% 0,1 8В
КР1170ЕН8 LM2931 5% 0,1 8В Low Drop

КР1157ЕН9 MC78L09 2%,4% 0,1 9В
КР1170ЕН9 LM2931 5% 0,1 9В Low Drop
КР1158ЕН9 (А-Г) L4892 2% 0,15…1,2 9В Low Drop
КР142ЕН8 (А,Г) MC7809 3%,4% 1,5 9В

КР1170ЕН12 LM2931 5% 0,1 12В Low Drop
КР1157ЕН12 MC78L12 2%,4% 0,25 12В
КР1158ЕН12 (А-Г) L4812 2% 0,15. ..1,2 12В Low Drop
КР142ЕН8 (Б,Д) MC7812 3%,4% 1,5 12В

КР1157ЕН15 MC78L15 2%,4% 0,25 15В
КР1158ЕН15 (А-Г) 2% 0,15…1,2 15В Low Drop
КР142ЕН8 (В,Е) MC7815 3%,4% 1,5 15В
КР142ЕН15 (А-Е) 4% 0,1 +15/-15 двуполярн
К142ЕН6 (А-Е) 2%,6% 0,2 +15/-15 двуполярн

КР1157ЕН18 MC78L18 2%,4% 0,25 18В
КР142ЕН9 (А,Г) MC7818 2%,3% 1,5 20В
КР1157ЕН24 MC78L24 2%,4% 0,25 24В
КР142ЕН9 (Б,Д) MC7824 2%,3% 1,5 24В
КР1157ЕН27 2%,4% 0,1 27В
КР142ЕН8 (В,Е) 2%,3% 1,5 27В
Регулируемые стабилизаторы напряжения:
КР142ЕН15 (А-Е) 0,1 +/- 8…23 двуполярн
К142ЕН6 (А-Е) 0,2 +/- 5…25 двуполярн
КР1157ЕН1 0,1 1,2…37
КР142ЕН1 (А-Г) 0,15 3…12
КР142ЕН2 (А-Г) 0,15 12…30
КР142ЕН14 0,15 2…37
К1156ЕН5 (Д) LM2931 0,5 1,25…20 Low Drop
К142ЕН3 (А-Г) 1 3…30
К142ЕН4 (А-Г) 1 3…30
КР142ЕН10 LM337 1 -(3…30) отрицат
КР142ЕН12 (А,Б) LM317T 1,5 1,2…37
КР142ЕН18 (А,Б) LM337 1,5 -(1,2…26) отрицат
142ЕН11 LM337 1,5 -(1,3. ..30) отрицат
К1278ЕР1 0,8…5 1,25…12 Low Drop
КР142ЕН22 (А,Б) LT1084 5,5 1,2…34 Low Drop
КР1151ЕН1 LM196 10 1,2…17,5
Импульсные:
К142ЕП1 0,25

_______________________________________________________________

Как видите, для питания усилителя или аппарата электролиза, или мощного зарядного устройства (типа импульсного восстановителя аккумуляторов из этой статьи) найти нужную микросхему непросто.

Предлагаемая схема стабилизатора напряжения, может быть названа «универсальная КРЕНка», так как с ней при подборе номиналов резисторов и транзисторов я получаю диапазон напряжений от 5 до 50 В и ток до 20 А.

Схема стабилизатора напряжения имеет защиту от КЗ выхода и главное, мощный регулирующий транзистор крепится непосредственно к корпусу (минусу) без всяких изоляторов и прокладок, согласитесь это очень удобно!

Вот фото моего источника питания 36 В 10 А:

Вопросы по схеме стабилизатора напряжения пишем на ФОРУМ

схема, регулируемый, импульсный, конструкция и назначение

Содержание статьи:

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.

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:

Транзисторы № 1 и № 1 включены по принципу стандартного токового зеркала.
Транзистор № 3 фиксирует потенциал коллектора элемента № 1 на удвоенный параметр падения диодного напряжения.
Оно будет меньше, чем напряжение питания, что подавляет эффект Эрли.
Коллектор транзистора № 1 задействуется для установления режима схемы.
Ток на выходе зависит от транзистора № 2.
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:

Припаять проводники к среднему и крайнему выводу резистора.
Перевести мультиметр в режим сопротивления.
Замерить параметры резистора – они должны равняться 500 Ом.
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:

Выбор схемы под L7805 из даташита.
Вырезать из текстолита нужный по размеру кусок.
Наметить дорожки, делая насечки отверткой.
Припаять элементы так, чтобы вход был слева, а выход – справа.
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:

Подбор по справочнику стабилитрона. Ориентируются на напряжение стабилизации: Д814В.
Поиск среднего тока I по таблице. Он равен 5 мА.
Вычисление подающего напряжения как разности стабильного напряжения входа и выхода: UR1 = Uвx — Uвых, или 25-9=16 В.
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.
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.

Сетевой стабилизатор напряжения | Микросхема

Поводом для публикации статьи про сетевые стабилизаторы напряжения послужил комментарий одного из наших уважаемых радиолюбителей в заметке про мощные стабилизаторы напряжения, обеспечивающие ток нагрузки до 3 ампер.

Здесь рассмотрим именно сетевые стабилизаторы напряжения бытового назначения, т.е. которые обеспечивают на выходе стандартное для многих стран (хотя далеко не всегда оно таковое – прим. AndReas) потребительское напряжение 220 вольт. Так вот, при девиации сетевого напряжения на входе такого стабилизатора они призваны приводить его к номиналу 220 вольт на выходе. Таким образом, обеспечивается стабильное и бесперебойное питание бытовых приборов или оргтехники, что способствует значительному продлению срока эксплуатации бытовой техники.

Не буду загружать вас, уважаемые радиолюбители, теоретическим материалом, поскольку здесь и так все ясно. Схем различных сетевых стабилизаторов напряжения масса. Большинство из них также уже содержат фильтры от ВЧ помех и прочие «навороты». Но фирмы при покупке у них готового сетевого стабилизатора напряжения всегда «до кучи» пытаются «навалить» «левого», уже ненужного товара, например, сетевые фильтры. А цена на данные устройства порой доходит до абсурда.

Для начала небольшая ремарка. Если вы зашли на эту страничку, чтобы просто найти подходящий стабилизатор для себя, то можете поискать, например, здесь. Некоторые модели вполне заслуживают внимания.

Поскольку речь в комментарии зашла про сетевые стабилизаторы напряжения торговой марки Defender, то остановлюсь на них чуточку подробнее. Если изучить номенклатуру предлагаемых ими стабилизаторов, то в описании практически каждого устройства написано одно и то же назначение, а именно: предназначен для защиты электропитания бытовой аудио- и видеотехники, компьютеров, периферии и другой электронной аппаратуры от длительного повышения или понижения напряжения в сети, импульсных помех, а также для защиты от высокого напряжения.

Лично я для компьютера и другой маломощной цифровой электроники, вместо каких бы то ни было сетевых стабилизаторов, использую источник бесперебойного питания (или инвертор или преобразователь — кому как нравится). Вот это крайне полезное устройство во всех отношениях. Оно и от девиации напряжения спасает (кстати, в некоторые современные модели таких инверторов уже встроены стабилизаторы), и от его совершенного падения до нуля, да и от помех защищает.

А сетевые стабилизаторы напряжения не то чтобы необходимы, но рекомендованы приборам с электродвигателями и низкочастотными трансформаторами. А действительно необходимы они этим самым приборам за городом, на даче, т.е. там, где на выделенной вам электролинии напряжение много меньше даже 180 вольт.

Ну да ладно, лирику в сторону, продолжаем по существу. Как мне стало известно, в сетевых стабилизаторах напряжения Defender AVR применяется автотрансформаторная схема с цифровым управлением, а раньше использовалась схема с аналоговым управлением. Пример схемы с аналоговым управлением:

Более про бытовые стабилизаторы Defender никаких данных, к сожалению, найти не удалось. Вообще подобные фирмы неохотно раскрывают, так сказать, коммерческую тайну. Хотя, было бы что скрывать, если подобных разработок полно в общем доступе (прим. авт. AndReas). Но мы подготовили ещё несколько схем сетевых преобразователей напряжения. Не думаю, что все производители подобных устройств могут предложить что-то кардинально новое. Все их, так называемые, разработки основаны на общедоступных схемотехнических решениях. Вот один из них:

Сетевой стабилизатор напряжения, схема которого представлена чуть выше, включает последовательно с нагрузкой одну, две или три дополнительных обмотки трансформатора при девиации сетевого напряжения. Если сетевое напряжение ниже необходимого, то дополнительные обмотки включаются синфазно с сетью, и напряжение на нагрузке становится больше сетевого. Если напряжение сети становится выше нормы, то обмотки включаются в противофазе с сетевым напряжением, приводя к уменьшению напряжения на нагрузке. Трансформатор на схеме обозначен Т1, а дополнительные обмотки римскими цифрами IV, V, VI. Компараторы DA3…DA8 настроены на срабатывание в зависимости от уровней сетевого напряжения 250 В, 240 В, 230 В, 210 В, 200 В и 190 вольт соответственно. Если напряжение сети превышает указанные уровни, то на выходах (вывод 9) тех компараторов, для которых выполняется указанное условие, действует напряжение высокого логического уровня (логической 1), составляющее около 12 В. Таким образом, разница уровней срабатывания компараторов составляет 10 В, или примерно 5 % сетевого напряжения. Уровни срабатывания компараторов DA5 и DA6 отличаются на 20 вольт. Это соответствует зоне регулирования 220 В ± 5%. Следует заметить, что государственными стандартами установлено допустимое сетевое напряжение от 187 В до 242 В. Данный же стабилизатор, как видно, обеспечивает более высокую точность поддержания величины сетевого напряжения. Это можно отразить так:

Вместо указанных на схеме компараторов можно применить микросхему К1401СА1. В качестве стабилизаторов применены КР142ЕН8Б. Диодные мостики VD1 и VD2 можно заменить на КЦ402…КЦ405, КЦ409, КЦ410, КЦ412. VD4…VD7 – любые с допустимым обратным напряжением более 15 В и прямым током более 100 мА. Оксидные конденсаторы — К50-16, К50-29 или К50-35; остальные— КМ-6, К10-17, К73-17. Реле К1 — К5 — зарубежного производства Bestar BS-902CS. Реле этого типа имеют обмотку сопротивлением 150 Ом, рассчитанную на рабочее напряжение 12 В, и контактную группу переключающего типа, рассчитанную на коммутацию напряжения 240 В при токе 15 А. Трансформатор Т1 выполнен на магнитопроводе ШЛ50х40. Обмотка I намотана проводом ПЭВ-2 0,9 и содержит 300 витков; обмотка II —21 виток провода ПЭВ-2 0,45; обмотка III — 14 витков провода ПЭВ-2 0.45; обмотки IV, V, VI содержат по 14 витков провода ПБД 2.64. Удобно использовать стандартный трансформатор типа ОСМ1-0.63, у которого все обмотки, кроме первичной (она содержит 300 витков), удалены, а вторичные обмотки намотаны в соответствии с приведенными выше данными. При изготовлении трансформатора одноименные выводы обмоток I, IV, V, VI следует пометить (на схеме обозначены точками). Номинальная мощность такого трансформатора составляет 630 Вт. К данному сетевому стабилизатору напряжения можно подключить нагрузку до 3 киловатт. Если точность поддержания выходного напряжения нужна ниже, то число вторичных обмоток трансформатора Т2 можно снизить до двух, а их напряжение увеличить с 10 вольт до 15 вольт. При этом число компараторов также уменьшится, а пороги их срабатывания следует установить соответственно напряжениям вторичных обмоток Т2.

Настройка этого сетевого стабилизатора следующая:

Самыми простыми в схемотехническом отношении являются электромеханические сетевые стабилизаторы напряжения. Основными компонентами такого типа приборов являются автотрансформатор и электродвигатель, например, РД-09 со встроенным редуктором, который вращает движок автотрансформатора.

Все очень просто. Контроль сетевого напряжения осуществляет электронная схема, которая при его девиации подает сигналы электродвигателю на вращение ротора по часовой или против часовой стрелки. Вращаясь, ротор перемещает движок автотрансформатора, обеспечивая тем самым стабильное выходное напряжение. Вот несколько схем электромеханических сетевых стабилизаторов:

Ещё одной разновидностью сетевых стабилизаторов напряжения являются релейные. Они обеспечивают более высокую выходную мощность вплоть до нескольких киловатт. Мощность нагрузки даже может превосходить мощность самого трансформатора. При выборе мощности трансформатора учитывается минимально возможное напряжение в электрической сети. Если, например, минимальное напряжение сети не менее 180 вольт, то от трансформатора требуется вольтодобавка 40 вольт, т.е. в 5,5 раз меньше сетевого напряжения. Во столько же раз выходная мощность всего стабилизатора будет больше мощности силового трансформатора. Количество ступеней регулирования напряжения обычно не превышает 3…6, что обеспечивает достаточную точность поддержания выходного напряжения. Вот некоторые схемы стабилизаторов релейного типа:

Дополнительно можете ознакомиться со следующими схемами, описанием работы и конструкциями сетевых стабилизаторов напряжения:

Скачать схему сетевого стабилизатора на 6 киловатт

Скачать схему сетевого стабилизатора с микроконтроллерным управлением

Обсуждайте в социальных сетях и микроблогах

Метки: полезно собрать

Радиолюбителей интересуют электрические схемы:

Стабилизатор сетевого напряжения
Мощный стабилизатор напряжения

LM317 Принципиальная схема регулятора переменного напряжения

Когда нам требуется постоянное и определенное значение напряжения без колебаний, мы используем регулятор напряжения IC. Они обеспечивают фиксированное регулируемое питание. У нас есть регуляторы напряжения серии 78XX (7805, 7806, 7812 и т. Д.) Для положительного источника питания и 79XX для отрицательного источника питания. Но что, если нужно изменить напряжение источника питания, так что здесь у нас есть микросхема регулятора переменного напряжения LM317. В этом руководстве мы покажем вам, как получить регулируемое напряжение от микросхемы LM317.С помощью небольшой схемы, присоединенной к LM317, мы можем получить переменное напряжение до 37 В с максимальным током 1,5 А. Выходное напряжение изменяется путем изменения резистора, подключенного к регулируемому выводу LM317.

Необходимые компоненты

LM317 регулятор напряжения IC
Резистор (240 Ом)
Конденсатор (1 мкФ и 0,1 мкФ)
Потенциометр (10к)
Аккумулятор (9 В)

Принципиальная схема

LM317 Регулятор напряжения IC

Это регулируемый трехконтактный стабилизатор напряжения IC с высоким значением выходного тока, равным 1. 5А. Микросхема LM317 помогает в ограничении тока, защите от тепловой перегрузки и безопасной рабочей зоне. Он также может обеспечивать плавающий режим для приложений высокого напряжения. Если мы отключим регулируемую клемму, LM317 все равно будет полезен в защите от перегрузки. У него типичная линия и регулировка нагрузки 0,1%. Это также бессвинцовый прибор.

Его рабочая температура и температура хранения находится в диапазоне от -55 до 150 ° C, а максимальный выходной ток составляет 2,2 А. Мы можем обеспечить входное напряжение в диапазоне от 3 до 40 В постоянного тока, а i т может дать выходное напряжение 1.От 25 В до 37 В , которые мы можем варьировать в зависимости от потребности, используя два внешних резистора на регулируемом контакте LM317. Эти два резистора работают как схема делителя напряжения, используемая для увеличения или уменьшения выходного напряжения. Проверьте здесь схему зарядного устройства 12 В, используя LM317

Схема контактов LM317

Конфигурация контактов

ПИН.	PIN Имя	PIN Описание
1	Настроить	Мы можем отрегулировать Vout через этот вывод, подключившись к цепи резисторного делителя.
2	Выход	Вывод выходного напряжения (Vout)
3	Вход	Вывод входного напряжения (Vin)

Расчет напряжения для LM317

Во-первых, вы должны решить, какой результат вы хотите. Как LM317, имеющий выходное напряжение , диапазон 1.От 25 В до 37 В постоянного тока. Мы можем регулировать выходное напряжение с помощью двух внешних резисторов, подключенных через регулируемый вывод IC. Если мы говорим о входном напряжении , оно может находиться в диапазоне от 3 до 40 В постоянного тока.

«Выход будет зависеть только от внешнего резистора, но входное напряжение всегда должно быть больше (минимум 3 В) необходимого выходного напряжения». Обычно рекомендуемое значение резистора R1 составляет 240 Ом (но не фиксировано, вы также можете изменить его в соответствии с вашими требованиями), мы можем изменить резистор R2.

Вы можете напрямую найти значение выходного напряжения или резистора R2, используя формулу ниже:

  Vout = 1,25 {1 + (R ₂ / R ₁)} 
  R ₂ = R ₁ {(Vout / 1,25) - 1}

Вы можете напрямую использовать калькулятор LM317 для быстрого расчета резистора R2 и выходного напряжения.

Давайте возьмем пример, значение R1 будет рекомендуемым значением 240 Ом, а R2, которое мы принимаем, равным 300 Ом, поэтому какое будет выходное напряжение:

Vout = 1.25 * {1+ (300/240)} = 2,8125v

Вы можете посмотреть живое демонстрационное видео ниже.

Работа цепи регулятора напряжения LM317

Схема регулятора напряжения очень проста. Конденсатор C1 используется для фильтрации входного постоянного напряжения и далее подается на вывод Vin микросхемы стабилизатора напряжения LM317. Регулируемый вывод соединен с двумя внешними резисторами и соединен с выводом Vout микросхемы. Конденсатор C2 используется для фильтрации выходного напряжения, полученного с вывода Vout.А затем выходное напряжение поступает на конденсатор C2. Посмотрите полное рабочее видео ниже.

Регулируемые блоки питания

Изучив этот раздел, вы должны уметь:
Понимать работу регуляторов напряжения серии.
• Регулятор простой серии.
• Обратная связь и усиление ошибок.
• Защита от сверхтока (ограничение тока).
• Защита от перенапряжения.

Регуляторы напряжения серии Simple

Рис. 2.2.1 Регулятор Simple Series

На рис. 2.2.1 R _S и D _Z образуют простой регулятор SHUNT, как описано в модуле источника питания 2.1. В этой схеме однако, они используются для обеспечения стабильного опорного напряжения V _Z в основе TR1. Напряжение эмиттера Tr1 обычно будет примерно на 0,7 В ниже, чем напряжение базы, и поэтому V _OUT будет иметь более низкое напряжение, чем напряжение базы.

V _ВЫХ = V _Z — V _BE

Если выходное напряжение V _OUT падает из-за повышенного потребления тока нагрузкой, это приведет к увеличению V _BE и, как следствие, ток через транзистор (от коллектора к эмиттеру) увеличится. Это обеспечит дополнительный ток, необходимый для нагрузки, и, таким образом, регулирует выходное напряжение V _OUT.

Если V _OUT имеет тенденцию повышаться из-за снижения потребления тока нагрузкой, то это уменьшит V _BE, поскольку напряжение эмиттера растет, а базовое напряжение остается стабильным благодаря D _Z. Это уменьшение V _BE будет приводить к выключению транзистора, уменьшая ток и снова регулируя выходное напряжение V _OUT.

Этот регулирующий эффект происходит из-за того, что базовый потенциал Tr1 поддерживается стабильным с помощью D _Z, так что любое изменение напряжения эмиттера, вызванное изменяющимся током, вызывает изменение V _BE, изменяя проводимость транзистора Tr1, что обычно будет силовым транзистором. Это действие противодействует изменению тока нагрузки.Однако с помощью этой простой схемы регулирование не является идеальным, и изменения в выходной мощности действительно происходят по следующим причинам.

Рис. 2.2.2 Рабочая область стабилитрона

1. Любое увеличение тока нагрузки (I _L) вызывает небольшое увеличение тока базы на коэффициент I _L / hfe. Это, в свою очередь, вызывает увеличение V _BE, и поскольку выходное напряжение V _OUT = V _Z — V _BE, любое увеличение V _BE имеет тенденцию к снижению выходного напряжения. Величина этого падения составляет около 0,25 В для изменения выходного тока с 10 мА до 1 А.

2. Поскольку ток базы увеличивается с нагрузкой, ток через стабилитрон D _Z будет уменьшаться по мере увеличения тока, потребляемого базой Tr1. Поскольку характеристика диода имеет наклон во всем рабочем диапазоне, как показано на рис. 2.2.2, большое изменение тока стабилитрона (ΔI) вызовет очень небольшое изменение напряжения стабилитрона (δV). Это, в свою очередь, немного повлияет на V _BE и выходное напряжение.

3. По причинам 1 и 2, указанным выше, любое изменение нагрузки приведет к неидеальному регулированию, поэтому любое изменение на выходе немного изменит нагрузку на входной цепи. По мере того как вход обычно берут из источника ун-регулируемых, входное напряжение будет легко влиять небольшие изменения в токе нагрузки, в качестве входного напряжения также питания для опорного напряжения V _Z любое изменение в выходном токе, с помощью влияя на входное напряжение, может оказывать заметное влияние на выходное напряжение, немного снижая эффективность регулирования.

Каждый из вышеперечисленных эффектов невелик, но в сумме они дают общий эффект, заметный, когда предложение работает в условиях спроса. Тем не менее, эта недорогая схема достаточно эффективна для многих приложений и более эффективна, чем шунтирующий стабилизатор. Кроме того, при использовании подходящего силового транзистора последовательный стабилизатор можно использовать для более высоких токов нагрузки, чем шунтирующая конструкция.

Рис. 2.2.3 Серийный регулятор с усилителем обратной связи и ошибки

Обратная связь и усиление ошибки.

Для улучшения простого последовательного регулятора к основной последовательной схеме можно добавить цепь обратной связи и усилитель ошибки.

На рис. 2.2.3 представлена структурная схема последовательного регулятора с усилением погрешности. В этой системе опорного напряжения V _Z сравнивается с напряжением обратной связи V _F, который представляет собой часть фактического выходного напряжения. Разница между двумя входами создает напряжение ошибки, которое используется для изменения проводимости элемента управления, корректируя любую ошибку в выходном напряжении.

Принципиальная схема

.

Принципиальная схема этой системы представлена на рис. 2.2.4. Tr1 — это последовательный элемент управления. Обычно это силовой транзистор, установленный на массивном радиаторе, чтобы обеспечить необходимое рассеивание мощности.

Стабильная опорное напряжение обеспечивается R4 и D1 от ООН регулируемого входного напряжения. Tr2 — это усилитель ошибки, и его коэффициент усиления устанавливается величиной резистора нагрузки R3. Tr2 сравнивает долю выходного напряжения V _F, подаваемого обратно от делителя выходного потенциала R1 / R2, со стабильным опорным напряжением V _Z на стабилитроне D _Z.

Рис. 2.2.4 Принципиальная схема для рис. 2.2.3

Выходное напряжение V _OUT на рис. 2.2.4 можно выразить как:

V _OUT = (V _Z + V _BE2) + (V _OUT — V _F)

Где:

В _Z — напряжение на D _Z

В _BE2 — напряжение база / эмиттер Tr2

В _F — напряжение обратной связи, полученное от ползунка VR1

Следовательно:

(V _Z + V _BE2) — это напряжение на R2 и нижней части VRI

(V _OUT — V _F) — это напряжение на R1 и верхней части VRI

Если напряжение обратной связи V _F изменить регулировкой потенциометра VR1, разница между V _F и V _Z изменится.Это вызовет изменение ошибки управления напряжением Tr1 и изменение выходного напряжения V _OUT. Таким образом, VR1 обеспечивает переменное выходное напряжение, которое после установки остается стабильным при этой настройке.

Регулирующее действие схемы определяется напряжением на переходе база / эмиттер Tr2, то есть разницей между V _F и V _Z.

Если V _OUT имеет тенденцию к увеличению, то V _F — V _Z также увеличивается.Это увеличивает ток коллектора Tr2 и, следовательно, увеличивает п.д. через R3, уменьшая базовое напряжение и, следовательно, напряжение база / эмиттер Tr1, уменьшая проводимость Tr1, таким образом уменьшая ток, протекающий к нагрузке.

Выходное напряжение V _OUT уменьшается таким образом до тех пор, пока не будет достигнут баланс, поскольку часть обратной связи (V _F) V _OUT также уменьшается. Общий эффект заключается в том, что выходной сигнал поддерживается на уровне, который зависит от пропорции обратной связи, установленной переменным резистором (частью R1 / R2).

Если выходное напряжение имеет тенденцию к снижению, то V _F тоже. Напряжение база / эмиттер Tr2 уменьшается из-за стабильного V _Z на эмиттере. Tr2 проводит меньше, и ток через R3 падает, уменьшая p.d. через это. Напряжение базы Tr1 повышается, и увеличивается проводимость управляющего транзистора. Это увеличивает выходной ток и V _OUT до тех пор, пока V _F снова не будет на правильном уровне.

Цепи защиты

Защита от перегрузки по току (ограничение тока)

Рис.2.2.5 Регулятор серии

с защитой от сверхтока

На рис. 2.2.5 показано, как можно защитить последовательный стабилизатор от чрезмерного тока, потребляемого нагрузкой. Это предотвратит повреждение источника питания в случае слишком большого тока, потребляемого на выходе, или даже полного короткого замыкания на выходных клеммах.

Добавлены два компонента, Tr3 и R5. Резистор R5 имеет очень низкое значение (обычно менее 1 Ом).

Когда ток нагрузки поднимается выше заданного значения, небольшое напряжение, развиваемое на R5, станет достаточным (около 0.7v), чтобы включить Tr3. Поскольку Tr3 подключен к переходу база / эмиттер основного управляющего транзистора Tr1, действие включения Tr3 будет уменьшать напряжение база / эмиттер Tr1 на величину, зависящую от величины избыточного тока. Выходному току не позволено превысить заданное значение, даже если на выходных клеммах произойдет полное короткое замыкание. В этом случае напряжение базы / эмиттера Tr1 будет снижено практически до нуля вольт, предотвращая ток Tr1. В этих условиях выходное напряжение будет падать до нуля, пока сохраняется состояние перегрузки по току, но питание не будет повреждено.

Рис. 2.2.6 Регулятор серии с защитой от перегрузки по току и перенапряжения

Защита от перенапряжения.

При использовании регулируемых источников входное напряжение постоянного тока регулятора часто значительно выше требуемого выходного напряжения. Поэтому в случае отказа блока питания стабилизированное выходное напряжение может внезапно подняться до уровня, который может повредить другие компоненты. По этой причине в стабилизированные источники питания часто входит защита от перенапряжения.Цепь, показанная на рис. 2.2.6, иногда называют «ломовой» цепью, потому что, когда она работает, она вызывает полное короткое замыкание на выходе, аналогичный эффекту падения металлического лома на положительный вывод и вывод заземления!

Работа цепи лома.

На рис. 2.2.6 стабилитрон D _Z 2 имеет напряжение пробоя немного меньше максимально допустимого значения для V _OUT. Остальная часть V _OUT разработана для R6, VR2 и R7.

VR2 — это потенциометр, так что напряжение может сниматься с цепи резистора для правильного смещения диода D1. У этого диода катод удерживается на 0 В с помощью R8, а VR2 настроен так, чтобы D1 был просто вне проводимости, то есть его анодное напряжение примерно на 0,5 В выше, чем его катодное напряжение.

Теперь, если V _OUT увеличивается, напряжение на R6, VR2 и R7 вырастет на ту же величину, поскольку напряжение на D _Z 2 останется прежним. Следовательно, будет существенное повышение напряжения на ползунке R7, которое заставит D1 проводить ток, подавая импульс тока на затвор тиристора Th2, заставляя его «загораться» и сильно проводить, пока V _OUT не упадет практически до 0v.R9 включен для ограничения результирующего тока, протекающего через тиристор, до безопасного уровня.

Большой ток, протекающий при возгорании Th2, теперь приведет к включению схемы ограничителя тока, как описано ранее. Это безопасно отключит питание до тех пор, пока не исчезнет перегрузка по току, вызванная Th2, что, конечно, произойдет, как только V _OUT достигнет 0 В, но если перенапряжение все еще будет присутствовать, когда Th2 выключится и V _OUT повысится опять же, схема повторно запустится, в результате чего напряжение на нагрузке будет постоянно меняться от нормального значения до нуля; безобидный, но явный симптом проблемы перенапряжения.

Стабилизатор напряжения

на транзисторе

Стабилизатор напряжения с транзистором обычно состоит из биполярного переходного транзистора (bjt) с возможностью обработки большого тока в конфигурации эмиттерного повторителя, управляемого стабилитроном и резистором.
делитель потенциала (ДП) сеть. Сначала мы используем стабилитрон и резистор на входной шине, чтобы создать PD, обеспечивающий регулируемый выход.
Этот выход PD затем управляет базовым переходом транзистора, поэтому его выход
также регулируется.Преимущество использования транзистора с эмиттерным повторителем состоит в том, что он обеспечивает большую мощность, чем мог бы один стабилитрон.

Эти типы цепей обычно используются в
кассетные магнитофоны для подачи стабилизированного напряжения на двигатель постоянного тока. Таким образом, по мере разряда батарей двигатель получает одинаковое напряжение, тем самым поддерживая постоянную скорость.

Для типа транзистора необходимо обращать внимание на его способность выдерживать ток и значение h _FE.Многие транзисторы общего назначения могут выдерживать токи до 1 А, и они полезны, если все, что вам нужно, составляет 500 мА или меньше.

Если транзистор h _FE был 50, и вам нужно было обеспечить выходной ток 500 мА
к устройству, то мы должны помнить следующую формулу из теории транзисторов
класс.

ч _FE = I _ВЫХ / I _B

Следовательно, при перестановке получаем

I _B = I _ВЫХ / ч _FE

I _B = 0.5/50

I _B = 0,010 A

Ток, проходящий через резистор R, разделяется между стабилитроном и базовым переходом, поэтому применяется следующая идентичность.

I _R = I _Z + I _B

Из документации на стабилитрон мы находим, что нам необходимо, чтобы через стабилитрон проходил не менее 10 мА (или 0,010 А), чтобы поддерживать его в области пробоя, поэтому мы можем рассчитать I _R следующим образом.

I _R = 0,01 + 0,01

I _R = 0,02 А

Если мы использовали стабилитрон с напряжением 6,8 В, а напряжение питания должно было быть 10 В, то падение напряжения на резисторе R составит 3,2 В, потому что мы вычитаем два напряжения, так как это частичный разряд.

Теперь, когда у нас есть напряжение на резисторе R и ток, протекающий через него, остается просто использовать закон Ома для вычисления его значения.

R = V / I

R = 3.2 / 0,02

R = 160 Ом

Требования к питанию

Когда выходной ток схемы равен нулю (когда мы снимаем нагрузку), весь ток
(0,02 А) пройдет через резистор R и стабилитрон. Поскольку нам известны напряжения на обоих элементах PD и ток, протекающий через них, мы можем рассчитать их требования к мощности.

Мощность = ток × Напряжение

Требуемая мощность стабилитрона = 0,02 × 6,8

Требуемая мощность стабилитрона = 0.136 Вт

Требуемая мощность резистора

= 0,02 × 3,2

Требуемая мощность резистора

= 0,064 Вт

Как вы можете видеть, требования к мощности стабилитрона очень малы, потому что нам нужен очень небольшой ток от PD, идущий к базе bjt, а bjt управляет мощностью через нагрузку.