Как выглядит стабилизатор напряжения: Стабилизаторы напряжения

Содержание

Стабилизатор напряжения | Описание работы, схема подключения.

Стабилизатор напряжения – важнейший радиоэлемент современных радиоэлектронных устройств. Он обеспечивает постоянное напряжение на выходе цепи, которое почти не зависит от нагрузки.

Стабилизаторы семейства LM

В нашей статье мы  рассмотрим стабилизаторы напряжения семейства LM78ХХ. Серия 78ХХ выпускается в металлических корпусах  ТО-3 (слева)  и в пластмассовых корпусах ТО-220 (справа). Такие стабилизаторы имеют три вывода: вход, земля (общий) и вывод.

Вместо “ХХ” изготовители указывают напряжение стабилизации, которое нам будет выдавать этот стабилизатор. Например, стабилизатор 7805 на выходе будет выдавать 5 Вольт, 7812 соответственно 12 Вольт, а 7815 – 15 Вольт. Все очень просто.

Схема подключения

А вот и схема подключения таких стабилизаторов. Эта схема подходит ко всем стабилизаторам семейства 78ХХ.

На схеме мы видим два конденсатора, которые запаиваются с каждой стороны. Это минимальные значения конденсаторов, можно, и даже желательно поставить большего номинала. Это требуется для уменьшения пульсаций как  по входу, так и по выходу. Кто забыл, что такое пульсации, можно заглянуть в статью как получить из переменного напряжения постоянное.

Характеристики стабилизаторов

Какое же напряжение подавать, чтобы стабилизатор работал как надо? Для этого ищем даташит на стабилизаторы и внимательно изучаем. Нас интересуют вот эти характеристики:

Output voltage – выходное напряжение

Input voltage – входное  напряжение

Ищем наш 7805. Он выдает нам выходное напряжение 5 Вольт. Желательным входным напряжением производители отметили напряжение в 10 Вольт. Но, бывает так, что выходное стабилизированное напряжение иногда бывает или чуть занижено, или чуть завышено.

Для электронных безделушек доли вольт не ощущаются, но для прецизионной (точной) аппаратуры лучше все таки собирать свои схемы. Здесь мы видим, что стабилизатор 7805 может нам выдать одно из напряжений диапазона 4,75 – 5,25 Вольт, но при этом должны соблюдаться условия (conditions), что ток на выходе в нагрузке не будет превышать 1 Ампера. Нестабилизированное постоянное напряжение может “колыхаться” в диапазоне от 7,5  и до 20 Вольт, при это на выходе будет всегда 5 Вольт.

Рассеиваемая мощность на стабилизаторе может достигать до 15 Ватт – это приличное значение для такой маленькой радиодетали. Поэтому, если нагрузка на выходе такого стабилизатора будет кушать приличный ток, думаю, стоит подумать об  охлаждении стабилизатора. Для этого ее надо посадить через пасту КПТ на радиатор. Чем больше ток на выходе стабилизатора, тем больше по габаритам должен быть радиатор. Было бы вообще идеально, если бы радиатор еще обдувался вентилятором.

Работа стабилизатора на практике

Давайте рассмотрим нашего подопечного, а именно, стабилизатор LM7805. Как вы уже поняли, на выходе мы должны получить 5 Вольт стабилизированного напряжения.

Соберем его по схеме 

Берем нашу Макетную плату  и быстренько собираем выше предложенную схемку подключения. Два желтеньких  – это конденсаторы, хотя их ставить необязательно.

Итак,  провода 1,2 – сюда мы загоняем нестабилизированное входное постоянное напряжение, снимаем 5 Вольт с проводов 3 и 2.

[quads id=1]

На Блоке питания мы ставим напряжение в диапазоне 7,5 Вольт и  до 20 Вольт. В данном случае я поставил напряжение 8,52 Вольта.

И что же у нас получилось на выходе данного стабилизатора? 5,04 Вольта! Вот такое значение мы получим на выходе этого стабилизатора, если будем подавать напряжение в диапазоне от 7,5 и до 20 Вольт. Работает великолепно!

Давайте проверим еще один наш стабилизатор. Думаю, Вы уже догадались, на сколько он вольт.

Собираем его по схеме выше и замеряем входное напряжение. По даташиту можно подавать на него входное напряжение  от 14,5 и до 27 Вольт. Задаем 15 Вольт с копейками.

А вот и напряжение на выходе. Блин, каких то 0,3 Вольта не хватает для 12 Вольт. Для радиоаппаратуры, работающей от 12 Вольт это не критично.

Как сделать блок питания на 5, 9,12  Вольт

Как же сделать простой и высокостабильный источник питания на 5, на 9 или даже на 12 Вольт?  Да очень просто. Для этого Вам нужно прочитать вот эту статейку и поставить на выход стабилизатор на радиаторе! И все! Схема будет приблизительно вот такая для блока питания 5 Вольт:

Два электролитических конденсатора для  для устранения пульсаций и высокостабильный блок питания на 5 вольт к вашим услугам! Чтобы получить блок питания на большее напряжение, нам нужно также на выходе трансформатора тоже получить большее напряжение. Стремитесь, чтобы на конденсаторе С1 напряжение было не меньше, чем в даташите на описываемый  стабилизатор.

Для того, чтобы стабилизатор напряжения не перегревался, подавайте на вход минимальное напряжение, указанное в даташите. Например, для стабилизатора 7805 это напряжение равно 7,5 Вольт,  а для стабилизатора 7812 желательным входным напряжением можно считать напряжение в 14,5 Вольт. Это связано с тем, разницу напряжения, а следовательно и мощность, стабилизатор будет рассеивать на себе.

Как вы помните, формула мощности P=IU, где U – напряжение, а  I – сила тока. Следовательно, чем больше входное напряжение стабилизатора, тем больше мощность, потребляемая им. А излишняя мощность – это и есть нагрев. В результате нагрева такой стабилизатор может перегреться и войти в состояние защиты, при котором дальнейшая работа стабилизатора прекращается или вовсе сгореть.

Заключение

Все большему числу электронных  устройств требуется качественное стабильное питание без всяких скачков напряжения. Сбой того или иного модуля электронной аппаратуры может привести к неожиданным и не очень приятным последствиям.  Используйте же  на здоровье достижения электроники, и не парьтесь по поводу питания своих электронных безделушек.

Где купить стабилизатор напряжения

Купить дешево эти интегральные стабилизаторы можно сразу целым набором на Алиэкспрессе по этой ссылке. Здесь есть абсолютно любые значения даже для отрицательного напряжения.


А в видео можете посмотреть как сделать самый простой стабилизатор на LM 317:

как и какой выбрать стабилизатор для частного дома?

Итак, Вы решили купить стабилизатор напряжения для дачи или дома, но пока не знаете, какой выбрать? Эта статья Вам поможет.

На самом деле, всё очень просто. Вам необходимо определиться с:

  • количеством фаз,
  • пределом входного напряжения,
  • типом стабилизатора,
  • его мощностью
  • и с дополнительными особенностями (наличие дисплея, необходимых защит и способом монтажа).

Вначале, посмотрите короткий видео-обзор стабилизаторов Ресанта. Быть может, все вопросы сразу отпадут.

Количество фаз

Тут всё просто. Если у Вас к дому или даче подведено однофазное напряжение (220В), то выбираете однофазный стабилизатор, а если подведено 3-х фазное напряжение (380В), и потребители используют именно 3-х фазное, то покупаете трехфазный стабилизатор.

Конечно, в основном всем нужны модели на 220 Вольт.

Пределы входного напряжения

Необходимо знать какое возможно отклонение напряжения в Вашей электросети. Это можно определить опытным путем – неоднократными замерами напряжения, особенно в часы пиковых и минимальных нагрузок. Но возможные скачки напряжения таким способом, конечно, сложно учесть.

Для сетей, в которых по большей части пониженное напряжение используют так называемые стабилизаторы пониженного напряжения (к примеру, серия СПН у стабилизаторов Ресанта).

Тип стабилизатора напряжения

Не будем вдаваться в технические тонкости и описание принципов работы каждого. Укажем только, что самые популярные, это релейные (электронные) и электромеханические.

Релейные

Преимущества: быстродействие, широкий диапазон рабочего напряжения, высокая перегрузочная способность, высокий КПД, правильная синусоида на выходе, практически не шумят, имеют высокую надежность и практически не требуют обслуживания, и отличаются низкой ценой.

Недостатки: ступенчатость регулировки напряжения (точность стабилизации в среднем 8%).

Релейные стабилизаторы следует выбирать, если у Вас дома частые скачки напряжения. Они подходят для защиты любых бытовых аппаратов, а особенно важна защита от частых скачков напряжения для электроники (телевизор, компьютер и т.п.)

Электромеханические

Достоинства: высокая точность регулировки (±2%), широкий диапазон рабочего напряжения, высокая перегрузочная способность.

Недостатки: низкое быстродействие, необходимость частого обслуживания (из-за наличия щетки и движущихся частей), а также ограничение по рабочей температуре (выше -5 °C) и влажности. Так же электромеханические стабилизаторы не подходят для установки рядом с газовым оборудованием.

Электромеханические стабилизаторы следует выбирать, если у Вас дома обычно либо постоянно низкое, либо постоянно высокое напряжение в сети.

Мощность стабилизатора

Рассчитываем суммарную мощность, потребляемую всеми электроприборами в доме, которые могут работать одновременно.

Мощность отдельных аппаратов можно узнать из их инструкции или шильдика на корпусе. Либо, примерную мощность в ВА можно посмотреть в таблице ниже:

При расчете мощности приборов с реактивной нагрузкой (техника с электродвигателями - насосы, холодильники, пылесосы, минимойки и т.п.) следует учесть, что при включении они потребляют в 3-4 раза больше мощности (к примеру, при включении мойки Karcher K 5 Compact мощность может подскакивать до 6 кВт). В итоге, либо нужно следить за тем, чтобы такие потребители не запускались одновременно, либо следует заложить максимально возможную мощность при подборе стабилизатора.

Подсчитав общую максимальную мощность, прибавьте к ней еще 20% в качестве резерва для обеспечения нормальной работы стабилизатора.

На последнем этапе необходимо учесть, что у всех стабилизаторов происходит падение выходной мощности при серьёзных отклонениях входного напряжения. Таблица примерных коэффициентов падения мощности в зависимости от входного напряжения:

Напряжение на входе 130 150 170 190 200 220 230 250 270
Коэффициент 1.77 1.55 1.35 1.20 1.15 1.05 1.10 1.35 1.55

Учтите это, если напряжение в Вашей сети сильно отклоняется от нормы.

Часто бывает разумнее и дешевле установить не один общий стабилизатор напряжения на весь дом или дачу, а по одному стабилизатору на каждый участок сети. К примеру, один на освещение (если использовать светодиодные лампы, то обычно хватает стабилизатора всего на 500 Вт), один на подключение садовой техники на улице, и ещё один для бытовой техники дома.

Дополнительные особенности

Тип установки

Стабилизаторы бывают напольные и настенные. Для частного дома часто удобнее настенный вариант.

Контроль

Стабилизаторы часто оборудуются цифровыми многофункциональными дисплеями, либо механическими вольтметрами. Иногда полезно взглянуть, правильно ли работает Ваш стабилизатор.

Защитные системы

Следует учесть наличие защиты от перегрева и короткого замыкания, контрольные реле выключения при резком скачке входного напряжения, таймер задержки включения после отключения и т.п.

Байпас

Байпас - это очень удобная функция, позволяющая без фактического отсоединения стабилизатора обойти его, подав на выход напряжение напрямую со входа. Это полезно тогда, когда в стабилизации нет необходимости, либо стабилизатор не исправен.

Если у Вас ещё остались вопросы - смело звоните нам по телефону, указанному в верхней части сайта!

Cтабилизатор переменного напряжения — как выбрать?

Перейти на страницу "Модели | Описание | Цены"

1. Нужен ли Вам стабилизатор напряжения

Функция любого стабилизатора - защита оборудования от плохого переменного напряжения. По украинским стандартам (ГОСТ 13109-87) максимальное отклонения напряжения в электросетях допускается в пределах ±10% от 220В. Но даже эти, явно завышенные нормы, наши энергетики постоянно нарушают. Поэтому наиболее типичный отечественный стабилизатор регулирует входное напряжение в диапазоне 150В-260В.

Если у Вас из-за низкого напряжения останавливается (не запускается) стиральная машина, выключается холодильник,"рябит" телевизор и т.п. - то без стабилизатора переменного напряжения не обойтись. В принципе, любой бытовой прибор, содержащий в себе электронику, нуждается в стабильном напряжении: и чем больше в приборе электроники - тем капризней устройство к перепадам напряжения. Например, мало кто знает, что так называемые экономные лампы напичканы электроникой.

На заметку.Украина нормативно уже перешла к европейским стандартам в части электроэнергетики. В частности, для рядового потребителя это касается напряжения в бытовой сети, которую должен предоставлять поставщик, а именно: начиная с 2014г. папряжение в бытовой сети должно быть 230В плюс/минус 10%. Вам как потребителю вероятно будет интересно, знает ли об этом торговец или производитель стабилизатора.

Электропитание газовых котлов без стабилизаторов вообще не возможно (эта тема освещена в статье "ИБП котла").

Если приведенных выше случаев у Вас нет, но Вы все равно сомневаетесь в наличии нормального напряжения - тогда вооружитесь самым простым тестером, за $3-$5, и сделайте контрольные замеры. Не переживайте, если ранее никогда в руках не держали тестер. Пользоваться им так же просто, как и утюгом - любой торговец Вам расскажет и покажет. Замеры желательно делать на протяжении нескольких дней (рабочие и выходные) и в разное время суток (утром, днем и вечером). Ниже приведена таблица, которая поможет Вам определиться в необходимости приобретения стабилизатора по показаниям тестера.

Результаты замеров Решение
Если за время измерений напряжение в фазах не выходило за пределы 205 .. 235 вольт Установка стабилизаторов напряжения оправдана только для питания особо ответственных и дорогостоящих электроприборов.
Напряжение выходит за пределы 205 ... 235 вольт, происходят его резкие изменения, заметны мигания источников света, но его значения в фазах остается в диапазоне 195 ... 245 вольт Установка стабилизаторов напряжения крайне желательна для всех электроприемников, а для источников света обязательна.
Напряжение ниже 195 или выше 245 вольт; в течение суток уровень напряжения может меняться от минимального значения до максимального Без стабилизаторов напряжения пользоваться электроприборами нельзя!!!

На заметку. Также полезно знать, что даже "нормальное" по нашим меркам напряжение в 198В или 242В реально сокращает срок службы бытовых приборов примерно на 5-10% (чем больше электроники в устройстве - тем больше износ). А вот напряжение, которое выходит за указанные пределы - приводит к повышенному износу оборудования уже в разы. По причине пониженного напряжения наш потребитель наиболее часто сталкивается с поломкой холодильника, т.к. он задействован круглосуточно. К сожалению, не редкий случай, когда при постоянно низком напряжении в 160В-190В холодильник выходит из строя уже через год эксплуатации. Таким образом, если Вы сторонник эксплуатации бытовой техники до ее полного износа, то с помощью стабилизатора Вы существенно продлите жизнь Ваших устройств.

2. Цена стабилизатора

Если Вы решились на покупку, то наверняка вторым по важности вопросом будет цена. Здесь немного проще: либо покупаем дорогой стабилизатор украинского, а возможно и европейского производителя, либо "китайца". Не будем категорично утверждать об отсутствии на украинском рынке изделий из средней ценовой категории. Нам, во всяком случае, о таковых ничего не известно. А широко рекламируемые прибалтийские или российские торговые марки типа Ресанта, Luxeon, Щит и т.д. - это 100% Китай. Не верите - попросите сертификат. Да и цена на них не отличается от цен на другие марки, собранные в Китае. Все "китайцы" стоят приблизительно одинаково: за стабилизатор на 1кВа просят обычно от 30 до 60 долларов. Украинские аналоги в 2-2,5 дороже.

Так чем же отличаются китайские стабилизаторы от более дорогих. И можно ли вообще покупать "китайца". Сразу успокоим - покупать китайские стабилизаторы можно. Техника вполне работоспособная, главное - не перепутать кВА (киловольт-ампер) с кВт (киловатт), о чем будет ниже. Если говорить о принципиальных отличиях "китайца" и "нормального" стабилизатора, то, образно говоря, это как "запорожец" и "мерседес". И тот и другой автомобиль в принципе ездят, но комфорт и надежность разные. Большинство стабилизаторов из Китая изготовлены по устаревшим технологиям и из недолговечных комплектующих. Конечный результат всех технических различий между "дешевым" китайским и дорогим стабилизатором - это срок службы самого стабилизатора и Вашей бытовой техники. Применительно к холодильнику это выглядит так: при напряжении в сети 190В и ниже Ваш холодильник прослужит год - полтора, с дешевым стабилизатором - лет 5-7, а с дорогим стабилизатором проработает столько - сколько ему положено. Приведенные цифры, конечно, весьма приблизительны, и зависят от многих факторов, но их соотношение в целом такое.

    Если кому-то интересно описание различий с сугубо технической точки зрения, то кратко они следующие:

    1. китайские стабилизаторы, как правило, сервоприводные или релейные. Время реакции на изменение входного напряжения - до 1 секунды. В принципе, для большинства бытовых приборов 1 секунда - это вполне допустимая безопасная величина. У отечественных стабилизаторов электронное управление и скорость реакции на порядок выше - 0,02 сек. Это особо важно для медицинского оборудования, аудиотехники Hi-Fi и некоторых др.;

    2. технология измерения и управления напряжением в китайских стабилизаторах значительно уступает нашей технике. В некоторых случаях расхождения в показаниях между дешевым и электронным стабилизатором могут достигать 10-20В, что уже многовато. Кстати, это один из факторов, по причине которого срок службы бытовой техники на китайском стабилизаторе меньше, чем на хорошем электронном;

    3. размеры дешевых стабилизаторов примерно в 1,5-3 раза больше своих электронных аналогов, что никак не порадует хозяина малогабаритной квартиры. А шум клацающих реле или "елозящего" бегунка-токоприемника может напрягать чувствительный слух. Дорогие же стабилизаторы значительно тише, а в случае применения тороидальных трансформаторов и ступенчатого управления - почти бесшумны.

    4. в целом надежность китайской техники безусловно на порядок ниже нашей. Хотя справедливости ради скажем, что случаев гарантийного ремонта даже у китайцев не очень много: по нашей оценке - не более 1%, а по оценкам отечественных производителей - 10-15%. У некоторых наших клиентов китайские стабилизаторы работают уже 5 лет и без поломок. Но тут, конечно, как повезет.

    5. пожалуй, единственный случай, когда дешевый китайский стабилизатор будет технически непригоден - это когда у Вас в жилище за вечер до десятка видимых бросков напряжения. Скачки Вы можете увидеть по тому, как часто мигают Ваши лампочки. Дело в том, что для любого электрооборудования плохо не только стабильно низкое или стабильно высокое напряжение, но и скачки напряжения. В данном случае Вам придется подыскивать более дорогую модель с многоступенчатым переключением (количество ступеней не менее 36 и шагом регулирования не более 2,5 В), или тиристорные с плавной регулировкой (к сожалению, немного шумные как для квартиры и мало подходят для оборудования с двигателями).

    Немного коснемся основных характеристик стабилизаторов, чтобы "особо знающие" продавцы не забили Вашу голову терминами типа симисторный или тиристорный, шаг переключения, ступенчатый и т.п. Главное, что Вы должны знать при выборе стабилизатора - это требуемая мощность. Если посчитаете меньше - стабилизатор будет часто отключаться, а китайский может и сгореть, посчитаете больше - переплатите. Просуммировать мощность всей Вашей домашней техники в принципе не составит труда. Понятно, что брать стабилизатор на всю суммарную мощность не целесообразно: практически не бывает ситуаций, при которых вся бытовая техника работает одновременно. И вот здесь Вас ждут подводные камни. По стандартам мощность стабилизатора указывается полная - в кВА (киловольт - ампер), а не в привычных нам кВт (киловатах). Не будем вдаваться в теорию, лучше скажем, что на практике один кВА примерно равен 0,7 кВт. Так что подбирайте требуемую мощность стабилизатора с учетом вышесказанного. Кстати, мощность большинства электрооборудования, а не только стабилизаторов, указывается в кВА. Хорошо запомните 1кВА - это примерно 0,7кВт.

    Все остальное: сервоприводный стабилизатор или электронный, какой шаг погрешности или какая скорость сработки и т.п.,- для нормальной работы оборудования не существенно. Если Вы не собираетесь эксплуатировать навороченную звукозаписывающую аппаратуру или очень чувствительное медицинское оборудование - то можно не "заморачиваться" с видами стабилизаторов и значениями различных показателей.

    3. Почему стабилизатор не помогает ?

    Для владельцев домов так называемого "частного сектора". К сожалению, установка стабилизатора в частном секторе не всегда дает желаемый результат. Все дело в старых изношенных кабельных линиях и трансформаторных подстанциях. Если в городах трансформаторные подстанции ставились с хорошим запасом и на очень большое количество семей, то в частном секторе мощность трансформатора выбиралась, как правило, впритык к планируемой нагрузке. В настоящее время большинство владельцев частных домов серьезно расширяют свои площади и в разы увеличивают потребление электроэнергии. При этом о трансформаторе и подводящих кабельных линиях зачастую "забывают". Трансформатор - это, конечно, главное условие хорошего электропитания. Но не забывайте и о кабельных линиях. Тем, кто сталкивался, хорошо известно, что на протяжении 2000-х годов каждый хозяин "лепил" то, что считал нужным. Достаточно часто можно встретить на кабельных линиях соединение из проводов с разным сечением, скрутки не обслуживаются годами (а иногда имеются скрутки из меди с алюминием!), вместо кабеля из цветного металла может быть вставлен кусок стального каната или катанки и т.д. и т.п. В результате - напряжение в старых обжитых местах частного сектора почти везде стабильно низкое. И в такой ситуации ничего, кроме установки новых распределительных сетей не поможет: нужен новый вводной кабель и более мощный трансформатор. В нашей практике был случай, когда владелец небольшой гостиницы в г. Киеве (в частном секторе) приобрел три стабилизатора по 15кВт каждый. В результате, он серьезно "подсадил" свою трансформаторную подстанцию. Его соседи остались практически без света (при 120-140В даже лампы накала почти не светят), а у хозяина гостиницы еле-еле удалось достичь 190В. Ситуация очень похожа на колодец: когда кто-то качает мощным насосом, а другие имеют воду на донышке. Если бы речь шла о маленьком стабилизаторе в 2 кВт, то такой проблемы не возникло бы.

    Конечно, рядовому потребителю практически невозможно узнать, как повлияет его стабилизатор на общую сеть. Но можно с уверенностью сказать, что если один трансформатор обслуживает порядка ста домов (имеется в виду частный сектор), а напряжение в сети стабильно не превышает 190В - то стабилизатор на 15-20 кВт будет серьезно ухудшать электропитание соседей. А если все жильцы этих 100 домов поставят стабилизаторы - то сгорит подстанция. В данном случае вопрос нужно решать радикально с поставщиком электроэнергии. В конце концов, мы все платим за электроэнергию - так пусть получатель наших денег и занимается такими проблемами. Тем более, что Украина производит электроэнергии больше, чем сама потребляет. Если говорить о родном для нас г. Киеве, то наши Покупатели рассказывают, что после жалоб в Киевэнерго проблема зачастую решается. К сожалению, не радикально, а только на какое-то время - путем переброски фаз. Но все-таки.

    Все. Вот, пожалуй, тот минимум знаний, который Вам пригодится при покупке стабилизатора. Остальное можно не читать, поскольку далее речь пойдет о технической стороне. Но если Вы предпочитаете разобраться в нужном вопросе максимально глубоко,

    то здесь кратко описаны типы и основные характеристики стабилизаторов

    4. Типы стабилизаторов

    1. Феррорезонансные стабилизаторы напряжения. Известные многим советские стабилизаторы переменного напряжения для телевизора собирались именно по этой схеме. Построены на основе использования эффекта феррорезонанса напряжения в контуре трансформатор - конденсатор, обеспечивающего непрерывное регулирование выходного напряжения в определенных пределах изменения нагрузки. В настоящее время находят ограниченное применение из-за ряда недостатков, среди которых - появление в сети дополнительных гармоник, громоздкости и высокой цены. Хорошо подходят для промышленного оборудования без точной электроники. Справочно: старые советские стабилизаторы для телевизора конечно надежные, но маломощные и не годятся для стиральных машин, кондиционеров и дугой энергоемкой техники (их можно использовать на телевизоры, современные бытовые холодильники и т.п.- не забывайте смотреть на мощность подключаемого оборудования).

    2. Электромеханические (сервоприводные). Переключение осуществляется "бегунком" (токосъемником), который крутится на вторичной катушке с помощью электродвигателя. Принцип - аналогичный широко известному автолатеру. Из практики - несколько надежней релейных стабилизаторов (хотя по теории должно быть наоборот). Позволяет непрерывно и плавно регулировать выходное напряжение без искажения синусоидальной формы. Недостаток - наличие трущихся деталей и медленная реакция на изменение напряжения (до 1 секунды). Достоинства - плавная регулировка и относительно низкая стоимость.

    3. Cо ступенчатым регулированием - наиболее широкий класс устройств, обеспечивающих поддержание выходного напряжения с определенной точностью. Принцип стабилизации основан на автоматическом переключении обмоток трансформатора с помощью силовых ключей, а именно: реле, тиристор, симистор:

      • Стабилизаторы напряжения с релейным переключением. Из практики - это наименее долговечный (за счет применения самых дешевых реле) и самый дешевый тип стабилизатора. Для достижения наименьшего габарита количество реле обычно рассчитывается таким образом, чтобы точность стабилизации была в пределах 10В-20В (т.е. предельно возможные по нашим стандартам). Скорость переключения несколько выше, чем у электромеханических. Наименее удачный тип стабилизатора, который рекомендуем применять только в случаях, когда "все равно украдут так чтоб не жалко". Именно этот тип стабилизаторов массово попадает в ремонт и на свалки.


      • Электронные стабилизаторы переменного напряжения. Переключение осуществляется полупроводниками: тиристорами или симисторами. Достаточно спорный вопрос, что надежней и лучше: тиристор или симистор. Сильно много факторов (технология, производитель запчастей, качество сборки и т.п.) влияют на работу стабилизатора, помимо названых полупроводников. Не вдаваясь в теорию, можно сказать, что тиристорная схема, в отличие от симисторной, обеспечивает плавную регулировку выходного напряжения, что, конечно же, лучше для потребителя. Электронные стабилизаторы имеют меньшие габариты и у них самая высокая скорость переключения - до 0,2сек. Стабилизаторы на полупроводниках (и китайского производства в том числе) стоят в 2-3 раза дороже своих релейных и электромеханических аналогов. Но и надежность в работе, и качество выходного напряжения на порядок выше. Так что в данном случае более высокая цена справедлива.

    4. Стабилизаторы инверторного типа или он-лайновые системы двойного преобразования. В этих приборах переменный ток преобразуется в постоянный с помощью выпрямителя. Затем постоянный ток снова преобразуется в переменный, как в бытовой электросети: т.е. 220В с частотой 50Гц. За счет такого двойного преобразования стабилизатор исправляет не только плохое напряжение, но и плохую синусоиду и частоту входного тока (чего не делают другие типы стабилизаторов). Фактически, иверторный стабилизатор выдает идеальные параметры исходящего напряжения при любом качестве тока в электросети. Рекомендуются для питания точных приборов: медицинское оборудование, звукозаписывающая аппаратура и т.п. Недостаток устройств - малые мощности (из украинского производства - максимум 2кВА, а китайские - до 10кВА) и относительно высокая стоимость: по сравнению с аналогичными по мощности стабилизаторами дороже в 2-3 раза.

    5. Основные характеристики стабилизаторов переменного напряжения

    1. Мощность. Самый главный показатель стабилизатора и, к сожалению, наименее доступный в понимании для рядового потребителя. На сегодня большинство производителей (а зарубежные так все) указывают мощность стабилизатора в кВА (киловольт-ампер), а не в кВт (киловатт). Рядовой потребитель не знает разницы между этими двумя единицами измерения и часто кВА принимает за привычный кВт. Кстати, это касается не только стабилизаторов - практически на всем импортном оборудовании мощность указывается в кВА. Недобросовестный продавец может промолчать или, что еще хуже, не знать сам. А разница существенная. В теории, перевод кВА в кВт надо делать по формуле в зависимости от типа нагрузки. А для практики, Вам достаточно знать, что 1кВА - это примерно 0,7кВт. При таком расчете у Вас будет либо соответствие, либо небольшой запас по мощности. Второй момент: некоторые производители указывают номинальную мощность стабилизатора для напряжения в 220В, а не для всего диапазона входного напряжения (например: 160В-250В). Т.е., если у вас входное напряжение, предположим, стабильно 170В, то стабилизатор с номиналом в 2кВт будет реально давать на выходе только около 1,5кВт. См. таблицу ниже.

      Напряжение в сети, В 115 130 145 160 175 190 205 220 235 250
      К 1,92 1,69 1,52 1,38 1,26 1,16 1,07 1,00 1,07 1,16
      К - поправочный коэффициент. Например, если Ваша совокупная нагрузка 5кВт, а входное напряжение 175В, то номинал стабилизатора должен быть не менее 6,3 кВт ( 5кВт х 1,26)
      Третье. Украинские производители собирают стабилизаторы, как правило, с 2-3 кратным запасом на кратковременные нагрузки. У стабилизаторов же китайской сборки такого запаса нет. Вместе с тем, даже привычная нам лампа накала при запуске потребляет тока в 3 раз больше своего номинала. А двигатели (например, в стиральной машине мощность двигателя около 300Вт) при запуске потребляют 8-12 своих номиналов. Таким образом, если китайские и украинские стабилизаторы привести к одинаковой мощности, то разница в цене будет не такой существенной, как покажется на первый взгляд. Уважаемый читатель, возможно, уже начал путаться. Но, к сожалению, какого-то единого стандарта по указанию параметров стабилизатора пока нет. Так что хотите - разбирайтесь, не хотите - берите стабилизатор с большим запасом.
    2. Погрешность стабилизации. Означает - насколько выходное напряжение отличается от нормы в 220В. Максимально возможная погрешность по нашим стандартам не должна быть более 10%, т.е. напряжение на выходе может быть от 198В до 242В. Большинство стабилизаторов имеет погрешность в пределах 5-7%. Безусловно, чем меньше погрешность, тем лучше для бытовых приборов. Минимально возможная погрешность из известных нам стабилизаторов - это ±2В.

    3. Шаг переключения Практически не имеет значения для нормальной работы оборудования. Но важно знать, что при шаге переключения менее 2,5В (что эквивалентно 36 ступеням) человеческий глаз не видит колебаний сети, как пример: "моргание" лампочек накала. Если шаг будет больше, то к сожалению, броски напряжения у ламп накала Вы заметите. Для люминесцентного освещения вполне достаточно стабилизатора с 12 ступенями.

    4. Ступенчатая или плавная регулировки. Ступенчатая регулировка означает, что выходное напряжение изменяется "рывками". Так, если шаг стабилизации 10В - то это означает, что напряжение на выходе может резко меняться в размере до 10В. В случае плавной регулировки изменение напряжения на выходе происходит постепенно в течение какого-то времени: у сервоприводных - в течение 1секунды, а у тиристорных - в течение 0,02секунд. Безусловно, плавное изменение напряжения более приемлемо для бытовых приборов чем скачкообразное;

    5. Пределы стабилизации напряжения. Означает пределы входного напряжения, при которых стабилизатор выдаст необходимое напряжение. Верхний порог, при котором стабилизатор будет работать согласно паспортным данным, обычно устанавливают в пределах 245-270В. Нижний порог обычно находится на уровне 130-160В. Если напряжение в вашей сети меньше, чем нижний предел, то стабилизатор все равно будет работать, но выдавать напряжение будет ниже, чем записано в паспорте. Если входное напряжение выше предельного паспортного значения - стабилизатор должен отключится. Большинство украинских производителей под заказ изготовят для Вас стабилизатор с практически любыми параметрами: от нижнего напряжения в 90В до верхнего в 400В.

    6. Скорость сработки. Любому стабилизатору необходимо время для определения текущего напряжения, формирование команды на переключение и непосредственно на само переключение. Самый медленный тип стабилизатора - это электромеханический: скорость сработки до 1 секунды. Релейные чуть быстрее - обычно в пределах 0,5секунд. Самые быстрые - электронные - до 0,02сек. У стабилизаторов с инверторным преобразованием типа on-line вообще нет понятия скорость сработки - они выдают нормальное напряжение постоянно. Для любого бытового прибора скорость сработки стабилизатора даже до 1 секунды вполне безопасно. Но если Ваши сети настолько плохи, что стабилизатор осуществляет свыше 10 переключений в час, то желательно устанавливать стабилизаторы с плавной регулировкой: сервомеханические или тиристорные.

    7. Встроенная защита. Практически у всех стабилизаторов есть защита от перегрузки. Это обычные автоматические выключатели. Очевидно, что если автомат отключит питание при перегрузке, то включить питание можно будет только вручную. Кроме этого, производители могут устанавливать защиту на минимальное входное напряжение (обычно 110В) и на максимальное значение (обычно 270В). При указанных напряжениях стабилизатор будет автоматически выключаться, что обеспечивает дополнительную защиту от перегрузок. Также полезна функция "by pass" - это когда при нормальном напряжении в сети ток идет напрямую, минуя стабилизатор. Тем самым продлевается срок службы стабилизатора и уменьшаются расходы на электроэнергию. В настоящее время большинство стабилизаторов имеют такую функцию. Для тиристорных/симисторных стабилизаторов наличие принудительного охлаждения силовых ключей обязательно, поскольку небольшие габариты электронных стабилизаторов не позволяют разместить там охлаждающий радиатор достаточных размеров.

    8. Температура эксплуатации Добиться возможности эксплуатации стабилизаторов при температурах ниже 0ºС совсем не дешево. Во-первых, вся комплектация: транзисторы, симисторы и т.п. электроника, - должна быть морозостойкой. Во-вторых, большие перепады температуры вызывают, как известно, конденсат. Поэтому все платы и контакты должны быть должным образом изолированы от попадания влаги, что также не дешево. Стандартно электронные компонетны работают при температурах до -15ºС, но, учитывая морозы наших широт, для возможности наружной эксплуатации всего изделия нужны более дорогие комплектующие. И хотя отечественные стабилизаторы вполне нормально работают при температурах до -10ºС -15ºС, большинство производителей на всякий случай указывают температуру эксплуатации своих изделия выше 0ºС.

Стабилизатор напряжения - что это, какие бывают и в чем их отличия?

Сейчас в магазинах можно увидеть множество стабилизаторов разных типов. Каждый тип стабилизатора имеет свой способ стабилизации напряжения. Каждый из способов стабилизации напряжения имеет свои достоинства и свои недостатки. Если классифицировать стабилизаторы напряжения по способу стабилизации, получиться следующая таблица:

Стабилизаторы напряжения бывают

Ступенчатые корректоры напряжения Электромеханические стабилизаторы Редкие или устаревшие типы стабилизаторов
1. Стабилизаторы напряжения на механических реле
2. Стабилизаторы напряжения на твердотопливных реле (тиристорах)
3. Электромеханические стабилизаторы с электроприводом 4. Феррорезонансные стабилизаторы
5. Стабилизаторы с двойным преобразованием
6. Компенсационные стабилизаторы напряжения

Ступенчатые корректоры напряжения» являются на сегодняшний день самым распространенным типом стабилизаторов. Поэтому мы достаточно подробно опишем их принцип работы.
Внутри стабилизатора находиться трансформатор. Для простоты понимания трансформатор можно представить в виде стопки железных пластинок, вокруг которых намотаны несколько мотков проволоки.
 
Принцип стабилизации напряжения очень прост. Он основан на эффекте «электромагнитной индукции». Для нас важно понять, что одним из проявлений этого эффекта будет следующая ситуация:
  • Например, на первичной обмотке трансформатора 10 витков проволоки, к этим виткам подключено напряжение из городской сети в 220 вольт.
  • Если на вторичной обмотке в это время будет тоже 10 витков проволоки, то напряжение, которое будет выходить из трансформатора, будет тоже 220 вольт.
  • Если на вторичной обмотке в это время будет только 5 витков проволоки, то напряжение, которое будет выходить из трансформатора, будет уже 110 вольт.
То есть, возникает полезный эффект, который заключается в том, что если менять количество витков на вторичной обмотке, то можно менять напряжение, которое проходит через стабилизатор.

Зависимость изменений напряжения от изменения количества витков можно представить следующим образом:

Напряжение в городской сети, которое входит трансформатор Количество витков на первичной обмотке Действие
(подключаем
или отключаем обмотки)
Количество витков на вторичной обмотке Напряжение, которое выходит из трансформатора
220 вольт 10 Ничего не меняем 10 220 вольт
220 вольт 10 Отключаем 2 обмотки 8 176 вольт
220 вольт 10 Подключаем 2 обмотки 12 264 вольта

На самом деле, и первичная и вторичная обмотка трансформатора состоят из сотен витков. Стабилизатор, подключая и отключая обмотки, может легко стабилизировать напряжение до нормы. Упрощая, можно сказать, что если к вторичной обмотке добавить 3 витка, это увеличит напряжение на 1 вольт, если убрать 3 витка - уменьшит напряжение на 1 вольт.

Пример:

Допустим, напряжение в сети упало до 200 вольт, чтобы оно стало нормальным (220 вольт), стабилизатору надо добавить еще 20 вольт, что означает, что нужно к вторичной обмотке добавить ещё (3 х 20) = 60 витков.
Допустим, напряжение в сети повысилось до 250 вольт, чтобы оно стало нормальным (220 вольт), стабилизатору надо убавить его на 30 вольт, что означает, что от вторичной обмотки нужно убрать ещё (30 х 3) = 90 витков.

Теперь стало понятно, как трансформатор стабилизирует напряжение, он просто подключает и отключает обмотки на трансформаторе.

Но как происходит это подключение и отключение?
Это происходит благодаря специальному устройству, которое называется «реле». Это простое устройство выполняет только одну функцию: оно как «выключатель» замыкает, или размыкает электрическую цепь. Разница между «реле» и обычным «выключателем» в том, что реле можно управлять.

В упрощенном виде процесс управления можно представить так:
Послала плата управления стабилизатора «сигнал» реле, реле включилось, и замкнуло обмотку. Послала плата управления ещё один «сигнал» реле, реле выключилось и разомкнуло обмотку.

Теперь мы вплотную подошли, к ответу на вопрос, почему же этот тип стабилизаторов называется «ступенчатым корректором». Для начала вспомним, что допустимым напряжением по Российским и Международным стандартам является напряжение в интервале от 200 до 240 вольт. То есть, для нормальной и безопасной работы бытовых приборов напряжение ровно в 220 вольт не требуется. Исходя из этого норматива, был спроектирован такой вид стабилизаторов как «ступенчатые корректоры напряжения».

Большинство стабилизаторов данного типа имеют «шаг» в 15 вольт. Это означает, что если напряжение понизиться, например, более чем на 15 вольт, то есть, в сети было напряжение 220 вольт и вдруг упало до 205. Тогда стабилизатор подключит ещё одну обмотку, которая будет состоять из (3 витка х 15 вольт) = 45 витков, в этом случае напряжение, которое будет выходить из стабилизатора, станет 220 вольт. Если напряжение в сети опять упадет с 205 вольт уже до 190 вольт, тогда стабилизатор подключит ещё одну обмотку, ещё дополнительно 45 витков, тогда напряжение из стабилизатора опять станет 220 вольт и так далее. Соответственно, если напряжение в сети было 220 вольт, а стало 235 вольт, тогда стабилизатор отключит обмотку, и, тем самым, уменьшит напряжение до нормы.

Многие стабилизаторы имеют интервал входящих напряжений от 160 до 260 вольт. Это означает, если в вашей городской сети в вашей розетке будет напряжение от 160 до 260 вольт, тогда стабилизатор, пропуская напряжение через себя (через трансформатор), обязан скорректировать его до нормы, при этом нормой будет считаться напряжение от 200 до 240 вольт.
В реальности это будет выглядеть так. Допустим, напряжение в вашей розетке по причинам перегруженности по вечерам (все приходят домой с работы включают бытовые электроприборы и свет) будет понижаться с 220 до 176 вольт.

Стабилизатор «выравнивает» напряжение только после того как оно опуститься ниже определенного значения. В данном случае этим значением является 208 вольт. Как только напряжение опускается ниже нормы, стабилизатор подключает обмотку и выравнивает напряжение. Поэтому этот тип стабилизаторов получил название ступенчатый корректор.

Сразу возникает вопрос, а почему нельзя сделать много отдельных обмоток, и много реле, чтобы напряжение, которое выходит из стабилизатора, было всегда около 220 вольт, и не опускалось до 208? Сделать можно, но возникают следующие трудности:

1) Если сделать больше 5 отдельных обмоток, тогда при включении стабилизатора будет раздаваться очень сильный дребезжащий звук, который будет очень сильно нервировать. Причина этого явления в том, что многие обмотки, как правило, при включении не задействованы, они вносят дисбаланс в магнитное поле трансформатора.

2) Если сделать много реле, потребуется гораздо более сложная плата управления и много дополнительных реле, которые удорожат стабилизатор на столько, что цена для стабилизатора такой же мощности вырастет в 1.5 -2 раза, а какой смысл удорожать, если напряжение и так находиться в пределах нормы.

3) Существует зависимость, что чем ниже входящее напряжение, тем больше увеличивается ток. Об этом будет подробнее рассказано дальше, в данном случае это означает, что при пониженных напряжениях в сети (ниже 180 вольт), чем ближе выходящее напряжение из стабилизатора будет к значению 220 вольт, тем больше будет ток. Чем больше ток, тем мощнее требуется трансформатор.

При прочих равных условиях, потребуется на 25 % более мощный трансформатор, а это в свою очередь ещё больше удорожит стабилизатор.

Все типы стабилизаторов, относящиеся к ступенчатым корректорам, работают по этому принципу. В свою очередь, этот тип стабилизаторов подразделяется на два больших подвида, а именно.

Стабилизаторы на механических реле, и на твердотельных реле (тиристорах). Хотя обычные механические реле и тиристоры совершенно разные устройства, функция, выполняемая ими в стабилизаторах, у них абсолютно одинакова. Эта функция, как вы уже знаете, подключать и отключать обмотки, то есть, и механическое реле (электромагнитное) и твердотельное реле (тиристор) по команде, полученной от платы управления стабилизатором, либо размыкают, либо замыкают обмотки трансформатора между собой. Важно понять, несмотря на то, что принципы работы у них абсолютно разные, на работу стабилизатора это никак не влияет. Если говорить о бытовых стабилизаторах для дома (мощностью до 10 киловатт), принципиально тиристоры имеют только одно неоспоримое преимущество перед механическими реле, а именно, тиристоры в отличие от механических реле работают абсолютно бесшумно, в остальном «высоко технологичность» тиристоров для потребителя никак не проявляется. Остальные плюсы и минусы механических и твердотельных реле (только в контексте использования их в стабилизаторах) можно увидеть в следующей таблице.
 

Механическое реле (электромагнитное)

+

  1. Относительно низкая стоимость самих реле.
  2. Возможность использовать простую недорогую и надежную аналоговую плату управления (без микроконтроллеров), благодаря которой стабилизатор может выдерживать десятки перепадов напряжения подряд, при этом он будет стабилизировать напряжение.
  3. Сбалансированная скорость переключения реле (10 миллисекунд), позволяет переключать обмотки со скоростью достаточной, чтобы напряжение не пропало, и одновременно не позволяет им замкнуть более двух обмоток одновременно, если это произойдет, будет короткое замыкание.
  4. Не вносят помех в момент переключения.

-

  1. Максимальная мощность стабилизатора 10 кв. Это связанно с тем, что самое мощное из существующих реле пригодное для использования в стабилизаторах, не может выдерживать больше 10 кв. (около 12 000 вольт-ампер)
  2. Шум (щелчки) в момент переключения реле.
  3. Ресурс работы 10 тыс. циклов включения выключения (около 2 лет работы)
  4. Из-за возникновения дугового разряда при переключении реле их нельзя использовать во взрывоопасной среде.
Твердотопливное реле (тиристор)

+

  1. Ресурс работы более 1 млрд. срабатываний.
  2. Отсутствие шума при работе
  3. Отсутствие дугового разряда при размыкании. (Применение во взрывоопасной среде. Например, на заправке).
  4. Относительно малое энергопотребление.
  5. Возможность изготавливать стабилизаторы напряжения до 500 киловатт.

-

  1. Высокое быстродействие (время переключения близкое к нулю), применительно к стабилизаторам является проблемой, потому что скоростисрабатывания почти мгновенны, возникает большой риск, что тиристоры замкнут несколько обмоток одновременно, в результате чего сгорит либо самстабилизатор, либо то что в него включено. Чтобы этого не произошло нужна сложная и дорогая микропроцессорная плата управления, которая искусственно «тормозит» и синхронизирует работу тиристоров. Поэтому фактическая скорость срабатывания в стабилизаторах тиристоров обычно сопоставима или ниже чем скорость срабатывания механических реле.
  2. Микроконтроллерное управление (работой управляет микроконтроллер, можно представить как очень упрощенный вид процессора, стоящего в вашем компьютере ), в стабилизаторах имеет большой минус.
По мимо того, что такая плата будет относительно дорогой. Самой большой проблемой будет то, что такая плата при скачках напряжения будет «подвисать», так как, например, подвисает компьютер. Ведь микропроцессор, чтобы переключить тиристор, должен узнать какое сейчас напряжение в сети. 4-5 перепадов напряжения подряд, приводят либо к включению защиты, которая выключает стабилизатор, либо, если эта защита не сработает, плата управления стабилизатором просто сгорит, или в ней собьются настройки синхронизации и тогда сгорят тиристоры. Аналоговая плата управления практически нечувствительна к перепадам напряжения. После срабатывания защиты стабилизатор можно перезапустить только вручную (заново выключить и включить стабилизатор), что достаточно неудобно.

Микроконтроллерное управление, в случае использования тиристоров является необходимостью и слабым местом стабилизатора, так как оно, к сожалению, несет с собой сопутствующие проблемы. Так происходит, потому что никакой другой прибор, кроме стабилизаторов напряжения не предназначен для постоянной работы в сети с постоянными колебаниями (не постоянном напряжении, а именно, колебаниями) напряжения от 120 до 280 вольт.

Сильное удорожание тиристорных стабилизаторов возникает не из-за того что напряжение становиться «качественнее», оно такое же как и у всех ступенчатых корректоров плавает в определенном диапазоне, а из-за того, что тиристоры сами по себе очень дороги, и ещё требуют дорогую и сложную плату управления с использованием очень качественных комплектующих. Из этого вывод, что использование тиристорных стабилизаторов, имеет смысл в трех случаях:

1) Требуемая мощность более 10 киловатт
2) Необходимо использовать стабилизатор во взрывоопасной среде
3) Требуется абсолютная тишина.

Поскольку, первый и второй пункт как правило в быту (дома) не требуется, то как мы уже и говорили, остается только плюс «тишины». Плюс, за который придется заплатить в 2.5 - 3 раза больше, по сравнения со стоимостью аналогичного по мощности стабилизатора на обычных электромагнитных реле.
Как отмечалось, срок службы тиристоров в сотни раз превосходит срок службы реле, но, к сожалению, у других элементов платы управления стабилизатором, как и у трансформатора, срок службы намного скромнее.
Тиристорные стабилизаторы твердо занимают рыночную нишу, в стабилизаторах мощностью от 10 до 100 киловатт, так как не имеют в этом диапазоне прямых аналогов. Для такой мощности тиристорный стабилизатор будет лучшим по соотношению цена – качество.

Стоит отметить, что общим «минусом» всех ступенчатых корректоров, является то, что в момент переключения реле (или тиристоров) происходит небольшой перепад напряжения в 10 - 15 вольт, при этом ваши лампочки накаливания будут слегка менять интенсивность свечения. Обычно это не заметно, но если такое обнаружиться, это является особенностью конструкции (ступенчатой коррекции), а не браком.

«Электромеханические стабилизаторы» - большой класс стабилизаторов, в свое время очень широко распространенных на рынке, но в последние годы очень сильно потесненные «ступенчатыми корректорами», которые в обиходе и для удобства обычно называют «релейными».
Принцип их работы такой же, как и у «релейных», то есть стабилизатор, чтобы скорректировать напряжение меняет количество обмоток, но делает он это весьма специфическим образом:
 


Принцип работы очень прост, плата управления (аналоговая) проверяет какое в данный момент напряжение попадает в стабилизатор. Затем, если оно выходит за пределы допустимого, дает команду электродвигателю, электродвигатель в свою очередь в зависимости от команды двигает угольный контакт (щетку) в нужную сторону.
Если нужно понизить напряжение (допустим, оно у вас в сети 240 вольт) – контакт перемещается влево, уменьшая количество обмоток, тем самым снижая напряжение. Если нужно повысить напряжение (допустим, оно у вас в сети 160 вольт) – контакт перемещается вправо, увеличивая количество обмоток, тем самым повышая напряжение, которые выходит из стабилизатора. Этот тип стабилизаторов напряжения имеет следующие плюсы и минусы.

+ПЛЮСЫ:

  • Возможность изготавливать стабилизаторы практически без ограничений по мощности, то есть, теоретически можно изготовить сколь угодно мощный стабилизатор, что ценно для промышленного использования (но совершенно не ценно для использования в быту).
  • Очень высокая точность напряжения, которое выходит из стабилизатора,nbsp;максимальное отклонение от 220 вольт, обычно не превышает +\- 5 вольт.
  • Возможность настраивать уровень напряжения, которое выходит из стабилизатора, обычно есть переключатель, которым можно выставить нужное напряжение, например, 110 вольт или 220 вольт. Или для импортной техники 230 или 240 вольт.
  • Высокая надежность электронных компонентов стабилизатора, так как они очень простые и надежные по конструкции.
-МИНУСЫ:
  • Удорожание на 20 – 25 % по сравнению со стабилизаторами на механических реле, связанное с тем, что по конструкции требуется гораздо более мощный трансформатор, чем потребовался бы на «релейный стабилизатор» такой же мощности.
  • Наличие механических частей (электродвигателя и трущихся частей), угольного контакта, приводит к относительно быстрому износу прибора (первые поломки могут начаться после полугода использования, зачастую, это не брак, а особенности конструкции). Двигатель (особенно если он китайского производства) начинает заклинивать от частых скачков напряжения, а, следовательно, частых перемещений щетки. Стирается угольный контакт, что в лучшем случае приводит к сильному искрения, а в худшем - к короткому замыканию. Эти стабилизаторы для безопасного использования необходимо регулярно (раз в полгода минимум) обслуживать, осматривать состояние механических (трущихся) частей и чистить от пыли.
  • Движения «щетки» при работе (поворотам вправо \ влево по катушке) зачастую сопровождаются неприятным звуком.
  • Очень низкая скорость быстродействия (при резких изменениях напряжения сети стабилизатор не успевает срабатывать), и очень низкое/высокое напряжение кратковременно подается на вашу бытовую технику.
Это связанно с тем, что максимальная скорость перемещения контакт 40 вольт \ секунда. Это означает, что если в вашей сети было, например, 160 вольт, а вдруг стало 220 (где-то отключили мощный потребитель энергии), то у вас, пока щетка «доедет» до нужной обмотки, стабилизатор будет выдавать напряжение до 280 - 300 вольт, в течение примерно двух секунд. Если не дай бог ваш сосед из частного дома напротив или в гараже подключенного к сети дома «балуется» сварочный аппаратом (или есть постоянные большие перепады напряжения) тогда, ваш механический стабилизатор принесет больше вреда, чем пользы. Так как на нем не стоит защита от высоковольтных скачков. (А на 90 % механических стабилизаторов она, почему-то, не стоит. Не путать с защитой от повышенного напряжения, это другое.) Тогда, в случае мгновенного перепада со 160 до 220 вольт, ваш стабилизатор на пару секунд добавит (220 – 160) = 60 вольт сверху (всего станет 280 вольт), этого может быть достаточно, чтобы почти гарантированно «убить» всю бытовую технику в доме. Качественный механический стабилизатор должен в таком случае отключиться на время, чтобы такое повышенное напряжение не попало в ваши приборы.
  • Механический стабилизатор очень не желательно использовать с электродвигателями (особенно мощными), так как при включении таких двигателей на несколько секунд возникает такое явление как пусковые токи, которые приводят к тому, что на 1-2 секунды нагрузка на стабилизатор вырастает примерно в два раза. Что может привезти к разрушению угольного контакта и короткому замыканию.
Как резюме, механические стабилизаторы для бытового применения имеет смысл использовать в случаях:
  1. Если у вас нет больших и регулярных перепадов напряжения, например, у вас в городской сети постоянно пониженное напряжение около 170 – 180 вольт, или постоянно повышенное более 240, тогда использование механического стабилизатора будет оптимальным. Так как напряжение, которое он будет выдавать, будет наиболее качественным (близким к 220 вольтам).
  2. Если вам хочется, чтобы лампочки никогда «не моргали», механический стабилизатор будет также лучшим решением, так как регулировка (подключение и отключение витков) происходит очень плавно.
«Феррорезонансные стабилизаторы».
Были разработаны в середине 60 годов прошлого века. В то время бытовые феррорезонансные стабилизаторы получили очень широкое распространение в СССР. Обычно через них подключали телевизоры, имевшие на тот момент очень несовершенные блоки питания, которые часто не справлялись даже с небольшими колебаниями напряжения.
Феррорезонансный стабилизатор это очень простое устройство, которое состоит из двух и более катушек проволоки, намотанных на металлические стержни, (по сути это те же трансформаторы) и одного или нескольких больших конденсаторов, и работает на основе принципа феррорезонанса. Стержни должны быть разделены и должны находиться на определенном расстоянии друг от друга.
Феррорезонанс - это явление, при котором возникает резонанс (усиленное колебание электромагнитного поля) между трансформаторами.

Полезный эффект этого явления состоит в том, что в такой конструкции стабилизатора напряжение, попадающее на трансформатор «А» из вашей сети, практически не влияет на напряжение, которое становится в трансформаторе «Б», из которого напряжение попадает в ваши приборы, при этом напряжение на трансформаторе «Б» практически не отклоняется от заданной величины.
 


+ПЛЮСЫ:
  • Высокая точность выходного напряжения, отклонение не более 1-3%.
  • Высокая скорость регулирования, практически мгновенная.
  • Высочайшая надежность, поскольку внутри прибора нет электронных компонентов.
  • Срок работы более 20 лет.
-МИНУСЫ:
  • Повышенный уровень шума.
  • Зависимость качества стабилизации от величины нагрузки.
  • Низкий коэффициент полезного действия
  • Очень большие габариты
  • Очень высокая цена, по сравнению с любыми другими типами стабилизаторов.
Подобный тип стабилизатор до сих пор используется в аэропортах, метро, больницах, стратегических объектах, поскольку является самым надежным из существующих в мире стабилизаторов напряжения. Использование данного типа стабилизаторов гарантирует стабильную работу, а кроме того самое высокое качество напряжение.

«Стабилизаторы напряжения с двойным преобразованием» - по объективным причинам очень мало распространенный тип стабилизаторов напряжения не только в России, но и в мире.
Свое название этот прибор получил из-за своего принципа работы, а именно, потому, что прибор стабилизирует напряжение методом двойного преобразования электрического тока. Все знают, или во всяком случае слышали, что электрический ток бывает постоянный и переменный.

Если вы забыли, что такое электрический ток, можете посмотреть в начале нашей статьи. Самое главное это вспомнить, что ток по сути - это поток (как поток воды) электронов.

Переменным током называют такой ток, который периодически изменяется по величине, частоте и направлению. В нашей обычной розетке дома переменный ток, в высоковольтных электрических сетях тоже переменный ток.

Постоянным током называют такой ток, который никак не изменяется. Такой ток есть в обычных батарейках, в аккумуляторе вашей машины. Практически все электронные приборы (электронные схемы) работают на постоянном токе. Поэтому во всех устройствах есть блоки питания - внешние или внутренние, (например, как у вашего ноутбука или сотового телефона), которые как раз и преобразуют переменный ток в постоянный.

Два принципиальных отличия переменного и постоянного Ответы на, безусловно, интересные вопросы, почему же электроны движутся именно от «минуса» к «плюсу» и зачем люди используют два вида тока, можно найти в любом школьном учебнике физики.
Теперь, когда стало понятно, что же такое постоянный и переменный ток, рассмотрим принцип работы стабилизатора напряжения с двойным предобразованием.
Хотя в интернете можно найти много сложных схем подобных стабилизаторов, в большинстве своем трудных для понимания. Тем не менее, принцип работы таких стабилизаторов очень прост.

Схема работы стабилизатора с системой двойного преобразования:
 


По сути, переменный ток, попадая в стабилизатор, преобразуется в постоянный. В момент преобразования можно легко регулировать напряжение переменного тока. То есть, если напряжение в сети будет меняться от 160 до 240 вольт, то после преобразования в выпрямители, напряжение будет постойной величиной, допустим, напряжение станет 220 вольт, но уже постоянного тока.
Для многих приборов и бытовой техники постоянный ток не подходит, например, не подходит для электродвигателей и ламп накаливания. Они попросту сгорят, если подать на них постоянный ток. Поэтому, постоянный ток перед тем, как он выйдет из стабилизатора и попадет в ваши приборы надо преобразовать в переменный ток. Для этого используется устройство под названием инвертор, которое преобразует постоянный ток в переменный. (Про инверторы более подробно будет написано в других статьях).
В результате, на выходе из стабилизатора мы получаем напряжение, которое почти равно 220 вольтам переменного тока, то есть, такое, какое и было в городской сети.

+ПЛЮСЫ:

  • Высокая точность выходного напряжения, отклонение не более 1%.
  • Высокая скорость регулирования
-МИНУСЫ:
  • Очень высокая цена, сопоставимая с ценой феррорезонансных стабилизаторов. Это связанно с тем, что самой проблемной деталью такого стабилизатора является инвертор. Устройство очень сложное и очень дорогое, предназначенное для работы очень ограниченное время, от получаса до пары суток. А стабилизатор напряжения, должен работать непрерывно - годы. Так как в процессе преобразования постоянного тока в переменный, инвертор (а конкретно транзисторы в нем) очень сильно перегревается, если прибор не отключится, он просто сгорит. Чтобы этого не произошло, для использования в стабилизаторах инвертор надо делать с очень большим запасом по мощности, а также ставить мощную систему охлаждения. В результате чего получается очень сложное и крайне ненадежное устройство.
  • Максимальная мощность ограниченна 5 киловаттами, можно сделать больше, но цена будет такая, что проще будет купить автономный генератор и запас солярки на 3 года вперед.
  • Прибор очень сильно греется, поэтому требует постоянной работы охлаждающих систем. В случае их выхода их поломки прибор очень быстро выйдет из строя.
  • Крайне низкая надежность, сопоставимая с электромеханическими стабилизаторами. Так как в приборе очень много электронных компонентов, очень сложная система управления. В этом приборе огромная нагрузка на детали, которая требует очень качественных и очень дорогих комплектующих.
  • Зачастую, хоть это и отрицается или замалчивается производителями, данный тип стабилизатора существенно искажает форму синусоиды переменного тока, в результате чего получается нечто среднее между нормальным «волной» переменного тока и ровной линией постоянного. Такой ток быстро выводит из строя электродвигатели или любую другую аппаратуру или бытовую технику, рассчитанную на переменный ток. В очень дорогих моделях форма синусоиды наиболее приближенна к оригинальной, но, естественно, не является полностью идентичной.
Данный тип стабилизаторов используется, как правило, для защиты очень дорогой профессиональной музыкальной аппаратуры и дорогого медицинского оборудования. Из-за цены и прочих проблем обычно не используется в быту.

«Компенсационные стабилизаторы напряжения» производятся, как правило, большой мощности - от 75 киловатт и выше (до 2000 киловатт). И используются для промышленности. В очень редких случаях люди покупают их для использования в коттеджах.
Этот тип стабилизатора можно отнести к дальним родственникам механических стабилизаторов, о которых рассказывалось ранее, но в отличие от них имеет несколько иное конструктивное исполнение, а самое главное избавлен от одного очень важно недостатка.

Вы помните, что одним из самых больших недостатков механических стабилизаторов является их быстродействие, то есть, если напряжение быстро изменится, за то время, пока «щетка» доедет до нужной обмотки, стабилизатор будет выдавать либо очень высокое, либо очень низкое напряжение. Компенсационный стабилизатор лишен этого недостатка. В его конструкции предусмотрен ещё один дополнительный трансформатор и емкости, которые в то время, пока «щетка» доезжает до нужной обмотки, на какое-то время сглаживает или компенсирует перепад напряжения. Поэтому этот тип стабилизатора и получил название «компенсационный».
Этот тип стабилизаторов имеет все плюсы и минусы электромеханических стабилизаторов, кроме одного большего минуса, а именно, минуса «скорости стабилизации».

Как выбрать стабилизатор напряжения (2018) | Стабилизаторы напряжения | Блог

Вместо привычного с детства числа 220 в маркировке современных электроприборов все чаще попадается 230. С недавних пор именно 230 В является стандартным напряжением в России и многих других странах. Впрочем, для большинства электроприборов разницы между 230 и 220 В нет никакой. Стандартом допускаются отклонения напряжения сети на ±10%, т.е. от 207 до 253 В. Производители бытовой техники ориентируются именно на эти показатели.

Однако в реальности напряжение в этих рамках удерживается не всегда. В новых микрорайонах, в деревнях и поселках часто к старой подстанции, рассчитанной на определенную нагрузку, подключается много новых потребителей. Это приводит к падению напряжения до 190 В и даже ниже, что бывает хорошо заметно по горящим в полнакала лампочкам. К сожалению, снижением яркости лампочек проблема не исчерпывается. Возрастают токи в обмотках электродвигателей насосов, холодильников, стиральных машин, посудомоек и пр. Это может привести к выходу двигателя из строя.

Бывает в сети и повышенное напряжение, также довольно частое в загородных домах – иногда подстанции намеренно подстраиваются на выдачу повышенного напряжения, чтобы на удаленных потребителях оно поднялось до нормального. При этом на потребителях, близких к подстанции, оно может быть около 250 В. Если при этом еще и нулевой провод окажется не заземлен, то из-за перекоса фаз напряжение может подняться еще выше – до 260 В и даже больше. Ну и не так уж редки случаи, когда электрики случайно подключают в щитке вместо нулевого провода – еще одну фазу, выдавая потребителям 400 В вместо 230. Повышенное напряжение вредно всем потребителям без исключения, поскольку ведет к увеличению выделения тепла, перегреву деталей, выходу их из строя и даже воспламенению.

Можно защитить все электроприборы в доме, установив во входном щитке реле напряжения, но это не решит проблему полностью – при выходе напряжения за установленные рамки оно просто обесточит потребителей. Чтобы защититься от длительных просадок или повышений напряжения, следует ставить стабилизатор.

Конечно, можно поставить мощный стабилизатор на входе в дом и защитить всю технику скопом, но это будет стоить весьма недешево. Тем более что особой надобности в этом и нет – различные электроприборы по-разному реагируют на повышенное или пониженное напряжение. Вполне возможно, что не всей вашей технике нужна защита стабилизатором.

Защита электроприборов

Холодильники, морозильники и кондиционеры требуют защиты в первую очередь – пониженное напряжение в сети может стать причиной поломки компрессора и дорогостоящего ремонта.

Но еще одна особенность этой техники в том, что многие модели могут выйти из строя при быстром выключении-включении. Дело в том, что при выключении компрессора давление в системе выравнивается в течение некоторого времени (1-3 минуты). Если запустить компрессор раньше, его двигатель будет работать с повышенной нагрузкой (или вообще не сможет запуститься), что может привести к поломке. Современные холодильники и кондиционеры большей частью имеют встроенное реле задержки, но если у вас есть сомнения, или в руководстве указано, что перед повторным пуском следует выждать некоторое время, то стабилизатор обязательно должен иметь функцию задержки запуска минимум на 1 минуту.

Насосы, как погружные, так и поверхностные также требуют защиты от пониженного/повышенного напряжения и им тоже нужна задержка запуска. При пуске двигатель насоса в течение 1-2 секунд потребляет ток, в несколько раз превышающий номинальный. При этом обмотка двигателя нагревается. При обычном пуске излишки тепла снимаются прокачиваемой водой, но если напряжение в сети пропадает и появляется, то пусковые токи длятся дольше, а двигатель не успевает раскрутиться и прокачать воду. Контактирующая с насосом вода перегревается вплоть до закипания, что приводит к поломке насоса и перегоранию обмоток двигателя. Поэтому стабилизатор, защищающий насосы, должен также иметь задержку запуска в 5-10 секунд.

СВЧ-печь не выйдет из строя при падении напряжения, но эффективность её при этом снизится многократно. Если отвезенная на дачу «микроволновка» перестала греть, не спешите везти её в ремонт – возможно, дело в низком напряжении сети. Стабилизатор легко устранит эту проблему.

Электроника (компьютеры, современные телевизоры, аудиотехника), оснащенная импульсными блоками питания, пониженного напряжения не боится. Обычно это указывается в руководстве или прямо на блоке питания: «INPUT: 100-240 V». Так что, если ваша проблема состоит в пониженном напряжении, стабилизатор такой технике не нужен. Другое дело, если оно повышенное – при длительном воздействии напряжения от 240 В и выше, нагрузка (как тепловая, так и электрическая) на электронику БП сильно возрастает, что довольно быстро приводит к выходу его из строя.

Энергосберегающие лампы (как люминесцентные, так и светодиодные) к пониженному напряжению довольно лояльны, а вот повышенного не любят. Если всплески напряжения в вашей сети не редкость, то их лучше защитить стабилизатором. Тем более что потребляют они немного, и одного недорогого стабилизатора мощностью в 300-500 ВА хватит на освещение частного дома.

Нагревательным приборам, лампам накаливания, электрочайникам, утюгам и прочей подобной технике падения напряжения вообще не опасны – у них просто снизится эффективность. Повышенное напряжение может ускорить их износ, но в целом, напряжение, на 10-20% превышающее номинал, для большинства подобных приборов неопасно. Эти приборы можно включать в «проблемную» сеть без стабилизатора. Правда, это не относится ко многим современным моделям, оснащенным сложными электронными устройствами управления.

Определившись с тем, какие приборы следует защитить, следует определиться с характеристиками стабилизатора.

Характеристики стабилизаторов

Тип стабилизатора напряжения

Релейные стабилизаторы напряжения представляют собой трансформатор с несколькими отводами входной или выходной обмотки, коммутируемыми силовыми реле.

При нормальном входном напряжении трансформатор работает как разделительный – не повышая и не понижая напряжение. При выходе входного напряжения за установленные границы, электроника включает соответствующее реле, превращая трансформатор в понижающий или повышающий.

Преимущества релейных стабилизаторов:

– Низкая цена.

– Высокая перегрузочная способность – даже самые простые модели выдерживают 200% перегрузки в течение нескольких секунд. Модели же с мощными силовыми реле, рассчитанные на высокие пусковые токи, выдерживают непродолжительные десятикратные перегрузки.

– Малое время переключения – напряжение полностью стабилизируется через 20-100 мс после выхода его за нормальные границы.

Недостатки:

– Ступенчатость регулирования. Трансформатор имеет ограниченное число отводов на обмотке, поэтому изменять напряжение может только ступенчато – по 5, 10, а на недорогих моделях – по 20 вольт на одну ступень регулирования. В целом это для техники неопасно, но на граничных напряжениях частые переключения реле, сопровождающиеся мерцанием ламп накаливания, могут раздражать.

– Шумность. Реле при переключении щелкает довольно громко.

– Износ контактов реле. Основной недостаток этого вида стабилизаторов – опасность прогара или пригара контактов реле. Если в первом случае напряжение на выходе стабилизатора просто пропадет, то второй вариант намного неприятнее. Если пригар случится во время пониженного входного напряжения, то при возврате напряжения в норму, реле останется включенным. Трансформатор продолжит работать, как повышающий и напряжение на выходе станет повышенным! Спокойный за свою электротехнику владелец стабилизатора даже не будет подозревать, что именно в этот момент он сжигает её высоким напряжением. Поэтому не стоит выбирать релейный стабилизатор, если в сети случаются частые перепады напряжения – чем чаще реле срабатывает, тем быстрее снижается его ресурс.

Электромеханические (сервоприводные) стабилизаторы напряжения представляют собой тороидальный трансформатор с передвигающимся над внешней обмоткой токосъемником, контактирующим с обмоткой с помощью угольной щетки. При падении или превышении входного напряжения сервопривод перемещает токосъемник, нормализуя выходное.

Преимущества электромеханических стабилизаторов:

– Высокая перегрузочная способность – 200% перегрузки в течение 4-х секунд.

– Плавность регулирования.

– Высокая точность регулирования.

– Низкий уровень шума при регулировании.

Недостатки:

– Большое время переключения – токосъемник движется по обмоткам довольно медленно. Чем больше перепад напряжения, тем медленнее стабилизатор его отрабатывает. Это может привести к появлению импульсных помех на выходе стабилизатора, вызывающих сбои в работе электротехники.

– Износ токосъемника. Токосъемник желательно периодически смазывать графитовой смазкой. Но даже своевременная смазка не предотвращает полностью износа трущихся деталей.

– Высокая цена.

Инверторный стабилизатор сделан на основе инвертора – ток сначала выпрямляется, потом, с помощью инвертора, вновь преобразуется в переменный.

Это позволяет достичь высокой точности регулирования и позволяет добиться полного отсутствия возмущений на выходе. Благодаря отсутствию движущихся контактов, у них низкий уровень шума, ресурс выше и опасности пригара контактов они лишены.

Недостатки инверторных стабилизаторов:

– Недорогие инверторы дают на выходе не чистую синусоиду, а ступенчатую. Некоторые электронные приборы (измерительные приборы, газовые котлы, аудио- и видеотехника) могут начать сбоить или вообще откажутся работать с такой синусоидой.

– Низкая перегрузочная способность. Допускается перегрузка 25-50% от номинала, в течение 1-4 секунд. Для защиты приборов, имеющих высокий пусковой ток, стабилизатор такого типа потребуется брать с большим запасом по мощности.

– Высокая чувствительность к мощным импульсным помехам. Впрочем, в бытовых сетях такие помехи - явление маловероятное.

Ступенчатые электронные стабилизаторы конструктивно схожи с релейными, однако коммутирование обмоток в них производится не с помощью реле, а с помощью мощных полупроводниковых приборов.

Это позволяет добиться высочайшей скорости регулирования (5-40 мс на переключение) при достаточно низкой цене. Эти стабилизаторы тоже не имеют движущихся контактов, бесшумны и обладают высоким ресурсом.

Но свои недостатки есть и у этого вида стабилизаторов:

– Низкая перегрузочная способность. Допускается перегрузка 20-40% от номинала, и то весьма непродолжительное время.

– Ступенчатость регулирования.

– Высокая чувствительность к мощным импульсным помехам. Если в сети нередки сильные кратковременные всплески напряжения, прослужит такой стабилизатор недолго.

Необходимая полная выходная мощность стабилизатора рассчитывается исходя из мощностей всех подключенных к нему электроприборов. При подсчете полной мощности следует иметь в виду, что та мощность (в Ваттах), которая приводится в паспорте на электроприбор – это его активная мощность, т.е., выделяющаяся в виде тепла или света.

Нагревательные приборы и лампы накаливания имеют полную мощность, равную активной. Но некоторые потребители, содержащие в себе электродвигатели или трансформаторы, создают вдобавок к активной еще и реактивную нагрузку. Для определения их полной мощности следует активную мощность поделить на коэффициент мощности (cos(φ)), обычно указанный в паспорте на электроприбор. Если найти это значение не удается, можно воспользоваться таблицей:

Полные мощности всех потребителей следует сложить и добавить к получившейся сумме 30% - дело в том, что мощность стабилизатора приводится для напряжения 220В. При выходе напряжения за пределы нормального, мощность стабилизатора падает на 20-30%. Именно это падение и следует компенсировать.

Но это еще не все – теперь полную мощность каждого потребителя следует помножить на пусковой коэффициент, также взяв его из паспорта или из таблицы. Сумма получившихся чисел (не забываем про 30%) – это пусковая мощность, и перегрузочная способность стабилизатора должна её обеспечивать.

Например, нам следует защитить холодильник мощностью 150 Вт, погружной насос мощностью 500 Вт и линию освещения со светодиодными лампочками суммарной мощностью 500 Вт. Необходимая полная мощность в ВА будет равна:

  • 150/0,8=187,5
  • 500/0,7=714,3
  • 500/0,95=526,3

Суммируем полученные данные и прибавляем 30%. Итого 1857 ВА.

Пусковая мощность будет равна:

  • 187,5*3=562,5
  • 714,3*7=5000
  • 526,3*1,5=790

Также суммируем, прибавляем 30%, получается 8258 ВА. Таким образом, нам нужен стабилизатор на 3000 ВА, способный выдержать перегрузку в три раза больше (релейный с усиленными реле), либо стабилизатор на 4500 ВА, способный выдержать в два раза больше перегрузки (релейный или электромеханический), либо электронный (ступенчатый или инверторный) на 9000 ВА.

Если такой подбор выглядит слишком сложным, то можно просто сложить активные мощности электроприборов (в Ваттах) и подобрать стабилизатор также по активной выходной мощности. Но такой подбор будет грубее: во-первых, этот метод не учитывает индивидуальных особенностей электроприборов, во-вторых, все производители по-разному рассчитывают зависимость полной и активной мощностей. И здесь также следует быть уверенным, что перегрузочная способность стабилизатора поможет ему выдержать пусковую мощность потребителей.

Разъем для подключения нагрузки может быть в виде клемм, либо в виде розеток. Если стабилизатор планируется использовать для защиты какой-либо линии электропитания (например, осветительной) предпочтительнее разъем в виде клемм.

Если же защищать планируется отдельных потребителей, то удобнее подключать их напрямую в евророзетки (СЕЕ 7), обратите внимание, чтобы количество розеток соответствовало количеству потребителей.

Некоторые стабилизаторы оснащены компьютерными розетками IEC 320 C13 – как правило, эти стабилизаторы предназначены для защиты персональных компьютеров и учитывают низкий коэффициент мощности этого вида техники.

Задержка запуска, как указывалось выше, может потребоваться для защиты некоторых видов техники, не приемлющих частых включений-выключений: холодильников, кондиционеров, насосов и пр.

Варианты выбора стабилизаторов

Для защиты отдельного маломощного потребителя – газового котла или циркуляционного насоса – будет достаточно стабилизатора полной мощностью до 1000 ВА.

Для защиты электроприборов, наиболее сильно подверженных влиянию пониженного или повышенного напряжения, будет достаточно стабилизатора в 3000-6000 ВА.

С защитой всех домашних электроприборов справится мощный стабилизатор.

Для защиты компьютера и периферии удобно использовать специализированный стабилизатор с компьютерными розетками.

Релейные и электромеханические стабилизаторы обладают высокой перегрузочной способностью и хорошо подходят для защиты электроприборов с высокими пусковыми токами.

Автоматический стабилизатор напряжения Ресанта С2000 63/6/34

Автоматический стабилизатор напряжения Ресанта C2000 предназначен для автоматического поддержания напряжения, обеспечивает эффективное электропитание любой техники, защищая от возможных повреждений и сбоев. Модель разработана для защиты техники от аварийных перебоев электроэнергии, для работы в домашних условиях, в загородном доме,в офисе и небольших промышленных комплексах. Прибор реализует уверенную производительность бытовых устройств в условиях нестабильного напряжения.

Особенности модели:

  • Регулирование выходного напряжения;
  • Высокая скорость производительности;
  • Установленный вольтметр контролирует выходное напряжение;
  • Автоматическое отключение нагрузки в условиях выхода за диапазон выходного напряжения и при коротком замыкании.

Принцип работы

Стабилизатор работает по следующей схеме автоматика осуществляет замер напряжения, сравнивает его с требуемым значением и коммутирует с соответствующим отводом автотрансформатора при помощи реле.

Общие сервисные функции стабилизатора

  • Регулировка выходного напряжения в широком диапазоне, дискретным способом без искажения формы сигнала.
  • Широкий диапазон входных напряжений 140-260 В.
  • Высокое быстродействие.
  • Автоматическое отключение нагрузки при превышении предельных значений выходного напряжения (максимального и минимального).
  • Автоматическое отключение нагрузки при коротком замыкании.
  • Автоматическое подключение нагрузки при восстановлении выходного напряжения в пределах рабочего диапазона.

Стабилизатор Ресанта C 2000 имеет мощность 1,95 кВт, данной мощности хватает, чтобы питать отдельные потребители, или несколько потребителей, но суммарное потребление не должно превышать установленный мощностной номинал. Диапазон входных напряжений стабилизатора 140-260 Вольт, но при понижении входного напряжения ниже 190 Вольт начинается потеря выходной мощности, при минимальном входном напряжении 140 Вольт выходная мощность сократиться на 50% и составит 975 Вт.
Рекомендуем выбирать модель стабилизатора напряжения с небольшим запасом по мощности, который позволит создать резерв для подключения нового оборудования.

При длительных превышениях допустимых значений входного напряжения система защиты отключит выходное напряжение, а сам стабилизатор уйдет в режим защиты. При перегреве стабилизатора так же произойдёт аварийное отключение выходного напряжения. Максимальное температурное значение обмотки трансформатора может достигать 70 °С, нагрев трансформатора напрямую зависит от температуры окружающей среды. Стабилизатор так же защищён от короткого замыкания при помощи предохранителя.

Полезная информация о стабилизаторах | Cтабилизаторы напряжения

Как подбрать стабилизатора напряжения для дома

 

Подбор стабилизатора напрямую зависит от суммы всех мощностей имеющихся электроприборов, одновременное использование которых допустимо, а также от нижней границы напряжения в сети.

Обратите внимание, в большинстве случаев все насосы, работающие на асинхронных двигателях, и основанная на них техника, к примеру, холодильник, расходуют мощность, почти в 1,5 раза превышая собственную номинальную. А причиной этому является отображение лишь полезной мощности, не включая потери (cos fi = 0,6 – 0,7).

Такие устройства отличаются чрезвычайно высокими пусковыми токами. Они могут значительно превышать номинальный.

Гарантированное правильное выполнение функций стабилизатора с ними, обеспечит такой вариант, как накапливание мощности в 1,5-2 раза. К примеру, к насосу в 1 КВт подойдёт стабилизатор, показатели которого равны не меньше 1,5 КВт.

Один из самых сложных случаев – это холодильник, десятилетнего производства и более. Раньше не было никаких общепризнанных стандартов по степени шума или предоставлению низких пусковых токов. Например, в холодильниках со 100 Вт допускается пусковая мощность 1,5 КВт и выше. Также отсутствовали какие-либо ограничения на паразитные выбросы энергии, которая накапливается в индуктивности компрессора (мотора) назад в сеть. Нормальное взаимодействие холодильников такого типа и стабилизаторов напряжения на симисторных ключах практически невозможно. Современные модели холодильников отличаются небольшой степенью шума и вертикальным компрессором. Отлично синхронизируются с ними стабилизаторы напряжения таких серий, как NORMA и STANDARD.

Хотелось бы выделить СВЧ-печь. Её магнетрону также необходим запас мощности в 1,5 раза относительно предельной мощности стабилизатора напряжения. Например, печь в 1 КВт взаимодействует со стабилизатором, обладающего предельной ёмкостью в 1,5 КВт и выше.

Таблица показателей средней потребляемой мощности приборов

Наименования электроприборов Мощность, Вт
Телевизор 60
Моноблок 80
Проигрыватель DVD 40
Видеомагнитофон 40
Видеоплейер 40
Видеокамера 11
Акустическая система до 100
Караоке 50
Буфер до 150
Ресивер до 1000
Система ДК 100
Музыкальный центр 50
Тюнер 10
Усилитель 400
Аудиомагнитофон 40
Электрогазовая плита до 4000
Электрическая плита до 10000
Морозильная камера 200
Холодильник до 200
Посудомоечная машина 2000
Стиральная машина 2300
Поверхность электрическая до 6000
Поверхность электрогазовая 2000
Духовка 2000
Эл.водонагреватель до 1500
Воздухоочиститель (вытяжка) 300
Конвектор 2000
Тепловентилятор 2000
Электрический радиатор 2500
Электрический камин 2500
Кондиционер до 1500
Вентилятор 100
Вафельница 2000
Кофеварка до 2000
Кофеварка-эспрессо до 2000
Кофемолка 180
Сендвичница 2000
Тостер 2000
Эл.чайник 2000
Фритюрница 1000
Блендер 600
Кухонный комбайн до 1000
Миксер 400
Мясорубка до 1000
Соковыжималка 500
Печь СВЧ 2500
Пылесос до 2000
Сушилка для рук 1500
Утюг 1500
Прибор для укладки волос 500
Фен 1500
Щипцы для завивки 35
Швейная машина 135
Компьютер 135

Основы электроники: регулятор напряжения

Создание регулятора напряжения

Теория предыстории: как работает регулятор напряжения?


Название говорит само за себя: регулятор напряжения. Аккумулятор в вашем автомобиле, который заряжается от генератора, розетка в вашем доме, которая обеспечивает все необходимое вам электричество, сотовый телефон , который вы, вероятно, будете держать под рукой каждую минуту дня, все они требуют определенного напряжения, чтобы функция. Колеблющиеся выходы, выходящие за пределы ± 2 В, могут вызвать неэффективную работу и, возможно, даже повредить ваши зарядные устройства.Существует множество причин, по которым могут возникать колебания напряжения: состояние электросети, включение и выключение других устройств, время суток, факторы окружающей среды и т. Д. Из-за необходимости постоянного постоянного напряжения введите регулятор напряжения.

Стабилизатор напряжения - это интегральная схема (ИС), которая обеспечивает постоянное фиксированное выходное напряжение независимо от изменения нагрузки или входного напряжения. Это можно сделать разными способами, в зависимости от топологии схемы внутри, но для того, чтобы этот проект оставался базовым, мы в основном сосредоточимся на линейном регуляторе.Линейный регулятор напряжения работает, автоматически регулируя сопротивление через контур обратной связи, учитывая изменения как нагрузки, так и входа, при этом сохраняя постоянное выходное напряжение.

Микросхема стабилизатора напряжения в корпусе ТО-220 С другой стороны, импульсные регуляторы
, такие как понижающий (понижающий), повышающий (повышающий) и понижательно-повышающий (повышающий / понижающий), требуют большего количества компонентов, а также повышенной сложности как различные компоненты повлияют на результат. Импульсные регуляторы намного более эффективны с точки зрения преобразования энергии, где эффективность играет большую роль, но линейные регуляторы очень хорошо работают как регуляторы напряжения в низковольтных приложениях.

В зависимости от приложения, стабилизатору напряжения может также потребоваться больше внимания для улучшения других параметров, таких как пульсирующее напряжение на выходе, переходная характеристика нагрузки, падение напряжения и выходной шум. Такие приложения, как аудиопроекты, более чувствительны к шуму и помехам, поэтому потребуется дополнительная фильтрация, особенно в импульсных регуляторах, где пульсации на выходе могут быть значительными. Большую часть информации, включая схемы, можно найти в техническом описании микросхемы стабилизатора напряжения, с которой вы работаете, в разделе «Примечания по применению».


Указания по применению для регулятора 7805T
Afrotechmods также имеет информативное видео о работе с популярным регулятором напряжения LM317T для получения регулируемого выхода.


Проект

Комплект регулятора напряжения макетной платы - отличный набор для пайки для любого новичка. Он выдает чистое 5 В постоянного тока с максимальным выходным током 500 мА. Он способен принимать диапазон входного напряжения от 6 до 18 В постоянного тока и имеет контакты, размер которых идеально подходит для любой стандартной макетной платы с 0.Расстояние 1 дюйм.

В комплект входит:

(1) Печатная плата
(1) Выключатель питания
(1) Разъем питания постоянного тока 2,1 мм
(1) Электролитический конденсатор 10 мкФ
(1) Монолитный конденсатор 0,1 мкФ
(1) Резистор 1 кОм
(1) Красный источник питания светодиодный индикатор
(1) Разъемы контактов
(1) Руководство пользователя

Вам понадобятся:
• Паяльник
• Припой
• Фрезы
• Блок питания настенного адаптера 6-18В (Mean Well GS06U-3PIJ)


Комплект стабилизатора напряжения макетной платы Solarbotics 34020
Направление:

1.Резистор и конденсатор 0,1 мкФ:
Удалите ленту и согните выводы резистора, затем вставьте его в положение, обозначенное R1. Припаяйте его с другой стороны и отрежьте лишние выводы. Сделайте то же самое для конденсатора 0,1 мкФ в позиции C2. Неважно, как эти детали установлены - они не поляризованные .

2. Регулятор напряжения и цилиндрический домкрат:
Припаяйте регулятор напряжения в положение V-REG. Убедитесь, что сторона табуляции выровнена с жирной линией на символе - обратное направление не сработает! Затем обрежьте лишние провода.Защелкните цилиндрический домкрат в положение B1 и припаяйте его на место.

Шаг 1 Шаг 2
3. Конденсатор 10 мкФ и индикатор питания:
Установите электролитический конденсатор 10 мкФ в положение C1. Позиционирование имеет решающее значение. Убедитесь, что более длинный провод входит в площадку, отмеченную (+). Убедитесь, что он находится в правильном положении, проверив, что полоса на стороне конденсатора находится ближе всего к этикетке PWR. Сделайте то же самое со светодиодом; более длинный вывод входит в круглую площадку.Вы можете подтвердить, что светодиод находится в правильном положении, заметив небольшую выемку на светодиоде, расположенную на стороне символа светодиода с линией (рядом с квадратной площадкой).

4. Контакты выключателя питания и макетной платы:
Выключатель питания просто устанавливается в положение PWR. С выводами на макетной плате посложнее - они идут снизу, и их сложнее удерживать при пайке. Тщательно припаяйте их как можно ровнее вручную или, если вы уверены, вставьте длинную сторону контактов в макет так, чтобы они совпадали с отверстиями в печатной плате, затем припаяйте их, пока макетная плата удерживает все на одном уровне.

Шаг 3 Шаг 4
5. Настройка шин питания:
ЭТО ВАЖНО.
Если вы забудете это сделать, ваша доска не будет работать! Выберите, на какой стороне макета вы хотите установить плату (в этом примере мы используем левую сторону). Обратите внимание на полярность направляющих макетной платы «+» внизу и «-» вверху. Найдите, какой набор контактных площадок на плате соответствует этому расположению, и нанесите каплю припоя на маленькие полумесяцы.

Если вы планируете переключать полярность питания на направляющих, вы можете установить номер детали SWT7 на контактные площадки между контактными площадками. Не оставляйте капли на подушечках, если вы это сделаете. Обратите внимание, что это не рекомендуемая модификация.

Подайте питание на плату от любого источника постоянного тока диаметром 2,1 мм с номинальным напряжением 6–18 В - не превышайте максимальное значение 35 В постоянного тока! Регулятор мощности нагревается при питании от более 12 В (это нормально). Если вы не хотите использовать его на макетной плате, используйте контактные площадки с маркировкой «+ -» на конце, ближайшем к гнезду цилиндра, для регулируемой выходной мощности 5 В.


Шаг 5
SWT7 Навесной

Вопросы для обсуждения


1.Какое влияние на выход цепи окажут тепло и шум?
2. Как конденсаторы помогают отфильтровывать помехи?
3. Каковы преимущества и недостатки линейных и импульсных регуляторов?

Общие сведения о том, как работает регулятор напряжения

Регулятор напряжения генерирует фиксированное выходное напряжение заданной величины, которое остается постоянным независимо от изменений его входного напряжения или условий нагрузки. Есть два типа регуляторов напряжения: линейные и импульсные.

В линейном регуляторе используется активное (BJT или MOSFET) устройство прохода (последовательное или шунтирующее), управляемое дифференциальным усилителем с высоким коэффициентом усиления. Он сравнивает выходное напряжение с точным опорным напряжением и регулирует проходное устройство для поддержания постоянного выходного напряжения.

Импульсный стабилизатор преобразует входное постоянное напряжение в коммутируемое напряжение, подаваемое на силовой MOSFET или BJT-переключатель. Отфильтрованное выходное напряжение переключателя мощности подается обратно в схему, которая управляет временем включения и выключения переключателя питания, так что выходное напряжение остается постоянным независимо от изменений входного напряжения или тока нагрузки.

Какие бывают топологии импульсных регуляторов?

Существует три распространенных топологии: понижающий (понижающий), повышающий (повышающий) и понижающий-повышающий (повышающий / понижающий). Другие топологии включают обратноходовые, SEPIC, Cuk, двухтактные, прямые, полномостовые и полумостовые топологии.

Как влияет на конструкцию регулятора частоты коммутации?

Более высокие частоты переключения означают, что в регуляторе напряжения можно использовать катушки индуктивности и конденсаторы меньшего размера. Это также означает более высокие коммутационные потери и больший шум в цепи.

Какие потери происходят с импульсным регулятором?

Потери возникают из-за мощности, необходимой для включения и выключения полевого МОП-транзистора, которые связаны с драйвером затвора полевого МОП-транзистора. Кроме того, потери мощности полевого МОП-транзистора возникают из-за того, что переключение из состояния проводимости в состояние непроводимости занимает конечное время. Потери также связаны с энергией, необходимой для заряда и разряда емкости затвора MOSFET между пороговым напряжением и напряжением затвора.

Каковы обычные области применения линейных и импульсных регуляторов?

Рассеиваемая мощность линейного регулятора прямо пропорциональна его выходному току для данного входного и выходного напряжения, поэтому типичный КПД может составлять 50% или даже ниже.Используя оптимальные компоненты, импульсный регулятор может достичь КПД в диапазоне 90%. Однако выходной шум линейного регулятора намного ниже, чем импульсный стабилизатор с такими же требованиями к выходному напряжению и току. Обычно импульсный регулятор может управлять более высокими токовыми нагрузками, чем линейный регулятор.

Как импульсный регулятор управляет своим выходом?

Импульсным регуляторам требуется средство для изменения выходного напряжения в ответ на изменения входного и выходного напряжения.Один из подходов - использовать ШИМ, который управляет входом в соответствующий выключатель питания, который контролирует его время включения и выключения (рабочий цикл). Во время работы отфильтрованное выходное напряжение регулятора подается обратно на ШИМ-контроллер для управления рабочим циклом. Если отфильтрованный выходной сигнал имеет тенденцию к изменению, обратная связь, подаваемая на ШИМ-контроллер, изменяет рабочий цикл для поддержания постоянного выходного напряжения.

Какие проектные характеристики важны для ИС регулятора напряжения?

Среди основных параметров - входное напряжение, выходное напряжение и выходной ток.В зависимости от приложения могут быть важны другие параметры, такие как пульсирующее напряжение на выходе, переходная характеристика нагрузки, выходной шум и КПД. Важными параметрами для линейного регулятора являются падение напряжения, PSRR (коэффициент отклонения источника питания) и выходной шум.

использованная литература

Загрузить средства проектирования управления питанием

8 признаков неисправного регулятора напряжения (и стоимость замены в 2021 г.)

Последнее обновление 29 апреля 2020 г.

В автомобиле под капотом много энергии.Мы не говорим строго о лошадиных силах, а скорее о выходной энергии в целом. Энергия, необходимая автомобилю, обеспечивается топливом и аккумулятором.

Ищете хорошее онлайн-руководство по ремонту? Щелкните здесь, чтобы увидеть 5 лучших вариантов.

Для работы двигателя требуется много мощности. Для небольших систем в автомобиле вам не понадобится такая большая мощность.

Некоторые электрические системы в вашем автомобиле могут перегореть при воздействии сырого тока, и здесь в игру вступает регулятор напряжения генератора.Это помогает уменьшить эту мощность, чтобы она не повредила критически важные системы.

Это похоже на зарядку вашего iPhone непосредственно от трансформатора энергии. Теоретически ваш телефон будет заряжаться, но, к сожалению, ваш телефон не выдержит столкновения. Он не предназначен для работы с таким напряжением.

Связано: причины отсутствия зарядки генератора переменного тока

Как работает регулятор напряжения генератора?

На рынке представлено несколько различных типов регуляторов.Однако все они выполняют одну и ту же функцию. Они преобразуют постоянный ток в фиксированный, который не повредит другие системы автомобиля.

Давайте посмотрим на различные компоненты, составляющие систему, чтобы лучше понять функцию регулирования.

Детали автомобильной системы зарядки

Аккумулятор

Аккумулятор - это резервуар для хранения энергии. Он находится в режиме ожидания для таких функций, как запуск автомобиля и обеспечение питания при низком уровне энергоснабжения.

Однако если бы вы полагались исключительно на аккумулятор, ваша машина не проработала бы долго без подзарядки.

Связано: симптомы неисправного автомобильного аккумулятора

Генератор

Вот почему у нас есть генератор. Генератор - это компонент, который производит эту мощность. Пока вы едете, генератор вырабатывает энергию для питания системы, а избыточная энергия используется для подзарядки аккумулятора.

Регулятор напряжения

Регулятор напряжения обеспечивает поддержание постоянного максимального напряжения в цепи.Следовательно, он может подтолкнуть генератор к увеличению производства или побудить его снизить выработку энергии.

Идея состоит в том, чтобы создать постоянный поток тока, который может обеспечить постоянное питание автомобиля. Избыточная мощность не тратится зря, потому что заряжает аккумулятор.

8 основных симптомов неисправности регулятора напряжения

Хорошая новость заключается в том, что отказ регулятора напряжения - одна из тех проблем, которые развиваются со временем. Кроме того, это достаточно легко поставить диагноз. Существуют различные методы устранения неполадок, которые помогут вам диагностировать эту проблему.

Вот восемь общих признаков, на которые следует обращать внимание:

# 1 - Выход высокого напряжения

Типичный автомобильный аккумулятор должен выдавать около 12,6 В в разомкнутой цепи (автомобиль не работает). После запуска автомобиля напряжение в большинстве автомобилей должно быть примерно на 2 вольта выше.

Если выходное напряжение составляет 16 В или более, скорее всего, у вас неисправный регулятор напряжения. Слишком высокое напряжение может привести к повреждению различных электрических компонентов.Чаще всего преждевременно перегорают лампы в фарах или задних фонарях.

# 2 - Случайные провалы питания

Если у вас плохой регулятор, это может привести к неправильной работе многих компонентов, таких как топливный насос, система зажигания или другие детали, требующие минимального напряжения.

Вы можете столкнуться с разбрызгиванием двигателя, резким холостым ходом или просто отсутствием ускорения, когда вам это нужно. Это может показаться неважным, но это важно, потому что показывает, что мощность регулируется неправильно.

# 3 - Комбинация приборов не работает

Как и другие электрические компоненты, комбинация приборов требует определенного напряжения для отображения всей необходимой информации во время вождения. Плохой регулятор напряжения может привести к тому, что он просто не будет работать или будет работать хаотично.

Вероятно, вы вообще не сможете завести машину, но даже если бы вы могли, было бы неразумно делать это, не зная, с какой скоростью вы едете, сколько топлива у вас осталось и т. Д. критическая информация.

# 4 - Затемнение или мерцание света

Обычно вы замечаете это по фарам, но это может повлиять на внутреннее освещение и даже на стереосистему. Это снова указывает на ток, который не контролируется должным образом.

Этот симптом существует для проблем, связанных с аккумулятором, но также может означать, что виноват регулятор напряжения.

# 5 - Дальний свет не работает

Одна из систем, на которую может негативно повлиять слишком большое или слишком маленькое напряжение, - это ваши фары.Фары дальнего света особенно нуждаются в достаточной мощности для работы. Лучи, которые не загораются должным образом, указывают на проблему.

# 6 - Коррозия

Распространение коррозии на клеммы и верхнюю часть батареи может быть, помимо прочего, признаком неисправности регулятора напряжения.

# 7 - Батарея разряжена

Это может быть связано с множеством других причин, в том числе из-за того, что вы забыли выключить свет, проблема с генератором или просто старая батарея, которую необходимо заменить.Но это также могло быть из-за плохого управления током из-за плохого регулятора напряжения.

См. Также: Различия между разряженной батареей и неисправным генератором

# 8 - Загорается индикатор «Проверьте двигатель или индикатор батареи»

Причин может быть несколько, но всегда рекомендуется сканировать на предмет диагностики коды неисправностей (проверьте индикатор двигателя) или запустите быструю проверку напряжения (индикатор батареи горит) с помощью мультиметра, чтобы узнать, является ли это причиной проблемы.

Стоимость замены регулятора напряжения

Новый регулятор напряжения генератора будет стоить вам от 40 до 140 долларов за детали, в значительной степени в зависимости от марки / модели автомобиля и от того, используются ли запчасти OEM или послепродажные.

Стоимость запчастей звучит не так уж плохо, но, поскольку большинство регуляторов напряжения размещено внутри генератора, придется заплатить от 140 до 240 долларов за рабочую силу. Скорее всего, вы заплатите больше, если пойдете в дилерский центр, и меньше, если регулятор будет установлен снаружи генератора, где до него легче добраться.

В целом, полная стоимость замены регулятора напряжения в большинстве случаев составляет от 180 до 380 долларов. Если есть какие-либо электрические повреждения или перегоревшие провода из-за неисправности регулятора, общая цена будет больше.

Поскольку затраты на рабочую силу составляют большую часть затрат, вы можете подумать о простой замене всего блока генератора переменного тока, если вы приближаетесь к 100 000 миль или около того.

Хотя современные генераторы могут служить в течение всего срока службы автомобиля, они часто выходят из строя раньше. Замена генератора избавит вас от необходимости снова платить огромную оплату труда в ближайшем будущем.

Где находится регулятор напряжения?

Расположение зависит от марки и модели автомобиля. Он будет либо внутри, либо рядом с корпусом генератора.Ford - один из брендов, который устанавливает его рядом с генератором переменного тока.

Те, которые установлены рядом с генератором, нуждаются в дополнительной опоре в виде ремня безопасности. Преимущество такого внешнего вида в том, что к нему легче получить доступ. Когда регулятор установлен внутри корпуса генератора, вам нужно сначала снять его, чтобы получить к нему доступ.

Стоит ли водить машину с неисправным регулятором?

Вождение с неисправным регулятором - это риск. Тебе может повезти.Вы также можете взорвать некоторые дорогие компоненты в своем автомобиле.

Мы не думаем, что рисковать стоит. Вместо этого мы рекомендуем как можно скорее доставить машину к механику.

Что такое регулятор напряжения

01.07.2020 | Автор Maker.io Staff

Все электронные устройства предназначены для работы с заданной номинальной мощностью, т. Е. Напряжением и током. В то время как потребление тока является динамическим и зависит от нагрузки устройства, напряжение питания является фиксированным и идеально постоянным для правильного функционирования устройства.Регулятор напряжения отвечает за поддержание этого идеального напряжения, необходимого для устройства. Ваш ноутбук, настенное зарядное устройство и кофеварка оснащены регуляторами напряжения.

В этом блоге мы более подробно рассмотрим концепцию регулятора напряжения и его различные типы, а также подробно остановимся на общих микросхемах стабилизаторов напряжения и их общих применениях!

Что такое регулятор напряжения?

Блок питания электронного устройства преобразует входящую мощность в желаемый тип (AC-DC или DC-AC) и желаемые характеристики напряжения / тока.Стабилизатор напряжения - это компонент блока питания, который обеспечивает стабильную подачу постоянного напряжения во всех рабочих условиях. Он регулирует напряжение при колебаниях мощности и колебаниях нагрузки. Он может регулировать как переменное, так и постоянное напряжение.

SMPS и настенное зарядное устройство - оба имеют встроенный регулятор напряжения (Источник изображения: TDK Lambda (слева) и Triad Magnetics (справа))

Регулятор напряжения обычно принимает более высокое входное напряжение и излучает более низкое, более стабильное выходное напряжение.Их вторичное использование также заключается в защите схемы от скачков напряжения, которые потенциально могут повредить / поджарить их.

Различные типы регуляторов напряжения

Регуляторы напряжения, используемые в низковольтных электронных устройствах, обычно представляют собой интегральные схемы. Центры распределения электроэнергии, обеспечивающие электропитание переменного тока бытовым и промышленным потребителям, используют более сложные и механически большие регуляторы напряжения, которые поддерживают номинальное напряжение 110 В (стандарты бытовой техники США) независимо от потребностей потребления в данной местности.

Исходя из физической конструкции, регуляторы напряжения можно встретить в интегральных схемах, электромеханических устройствах или твердотельных автоматических регуляторах. Наиболее распространенные классификации активных регуляторов напряжения (которые используют усилительные компоненты, такие как транзисторы или операционные усилители) - это линейные и импульсные регуляторы.

Линейные регуляторы - это простые транзисторные устройства, обычно упакованные в виде ИС. В их внутренней схеме используются дифференциальные усилители для управления выходным напряжением относительно опорного напряжения.Линейные регуляторы напряжения могут иметь фиксированный выход или иметь регулируемое управление. Обычно им требуется входной ток, сопоставимый с выходным током.

Импульсные регуляторы переключают последовательное устройство ВКЛ / ВЫКЛ на высокой частоте, изменяя рабочий цикл напряжения, передаваемого на выходе. Их общие топологии - это понижающая, повышающая и понижающая-повышающая. Понижающие преобразователи более эффективны при понижении напряжения и по-прежнему способны повышать выходной ток. Повышающие преобразователи, такие как TPS6125 от Texas Instruments (TI), могут повышать выходное напряжение до уровня, превышающего входное.

Понижающий-повышающий преобразователь Adafruit со встроенным TPS63060 от TI и схемой импульсного регулятора (источник изображения: Adafruit Industries (слева) и DigiKey SchemeIt (справа))

Интегральные схемы линейного регулятора напряжения

Наиболее распространенный линейный стабилизатор постоянного напряжения Регулятор , используемый в электронных схемах, - это серии 78XX и 79XX для положительного и отрицательного выходного напряжения соответственно. XX обозначает выходное напряжение в диапазоне от 2.От 5 В до 35 В и может поддерживать ток до 2 А. Доступны в корпусах для поверхностного монтажа, ТО-3 и ТО-220. У них есть три соединительных контакта, вход, общий GND и выходной контакт. Модули регулятора напряжения также доступны в продаже.

Другая упаковка для семейства 7805 IC.

STMicroelectronics LM7805 дает напряжение +5 В на выходе и клемме GND, в то время как TI LM7912 дает -12 В. Отрицательные напряжения являются лишь относительной точкой отсчета по отношению к клемме GND.

Линейные регуляторы напряжения - это недорогие и простые в использовании ИС с очень низким уровнем электромагнитных помех и быстрым откликом на колебания напряжения. Хотя они полезны для простых приложений, у их использования есть несколько недостатков.

  • ИС 78XX и 79XX могут обеспечивать постоянное и номинальное выходное напряжение только в том случае, если входное напряжение не менее 2,5 В или больше выходного. Например, вы не можете получить выход 9 В от микросхемы LM7809, если она питается от литий-ионной батареи 9 В.
  • Падение напряжения происходит из-за того, что эти ИС, по сути, ведут себя как псевдорезисторы и выделяют дополнительную входную мощность батареи в виде тепла. Это неэффективно, и тепло необходимо отводить с помощью радиаторов или вентиляторов. Высоковольтные сильноточные ИС нуждаются в больших радиаторах или постоянном использовании вентилятора для обеспечения стабильного температурного диапазона. Высокое входное напряжение для низких выходов, например, вход 24 В для LM7805, имеет очень низкий КПД - 20%.

TI’s LM317 - это линейный регулируемый регулятор напряжения постоянного тока , который позволяет изменять выходное напряжение на основе принципа внешнего делителя напряжения R1 / R2 с использованием резисторов.Он прост в использовании и требует двух резисторов, как показано на рисунке. Он может обеспечивать ток до 1,5 А в диапазоне положительного напряжения от 1,25 В до 37 В. Другие варианты семейства LM317 IC, LM317L и LM317M, обеспечивают ток 100 мА и 500 мА соответственно.

Схема семейства микросхем

LM317 (Источник изображения: Техническое описание продукции Texas Instruments)

Применение регуляторов напряжения

  • Положительные и отрицательные регуляторы напряжения могут использоваться вместе для питания датчиков, операционных усилителей и других электронных модулей, которым требуются оба напряжения.
  • Все распространенные платы разработки микроконтроллеров, такие как платы Arduino и Raspberry Pi, могут получать питание от выхода LM7805 на вывод 5 В. Платы Arduino также имеют встроенный стабилизатор напряжения с малым падением напряжения, такой как NCP1117S от On Semiconductor, для регулирования мощности, поступающей от цилиндрического разъема или Vin.

LM7805 с внешним питанием Arduino (Источник изображения: Maker.io)

Регуляторы напряжения - один из важнейших компонентов электронной схемы.Они несут ответственность за его безопасное и стабильное функционирование. Стабилизаторы сверхвысокого напряжения используют схемы силовой электроники с высокой номинальной мощностью в промышленных установках на тяжелой технике.

Как правильно выбрать регулятор (ы) напряжения для вашей конструкции

В этой статье показано, как выбрать лучший тип стабилизатора напряжения для вашего конкретного электронного продукта.

Вероятно, более 90% продуктов требуют регулятора напряжения того или иного типа, что делает их одними из наиболее часто используемых электрических компонентов.

Если у вас нет возможности работать напрямую от напряжения батареи или внешнего адаптера постоянного / переменного тока, требуется стабилизатор напряжения. Скорее всего, потребуется несколько регуляторов напряжения.

Эта статья - ваше руководство по выбору регулятора (ов) напряжения для вашей конструкции. Мы расскажем обо всем, от определения того, какой тип регулятора напряжения вам нужен, до выбора того, который соответствует вашим конкретным требованиям.

Выбор необходимого регулятора

Первым шагом в выборе правильного регулятора напряжения является определение входного напряжения, выходного напряжения и максимального тока нагрузки.

Хотя существует множество других спецификаций, эти три помогут вам начать работу и помогут сузить круг необходимого вам регулятора.

Регуляторы напряжения

можно разделить на две широкие классификации:

  • Понижающий : Выходное напряжение ниже входного
  • Повышающий : выдает напряжение, превышающее входное

Знание входного и выходного напряжений поможет вам легко решить, к какой группе относится ваш регулятор.

Регуляторы напряжения, которым требуется выходное напряжение меньше входного, являются наиболее распространенным типом регуляторов напряжения. Например, вы вводите 5 В и выдает 3,3 В, или вы вводите 12 В и выдает 5 В.

Вам необходимо рассмотреть два типа регуляторов:

  • Линейные регуляторы : простые, дешевые и бесшумные, но могут иметь низкую энергоэффективность. Линейные регуляторы способны только понижать напряжение.
  • Импульсные регуляторы : Высокая энергоэффективность, но более сложная и дорогая, с большим шумом на выходе.Импульсные регуляторы могут использоваться как для понижения, так и для повышения напряжения.

Если вам требуется выходное напряжение ниже входного, начните с линейного регулятора, а не импульсного регулятора.

Рисунок 1. Линейный регулятор использует транзистор и контур управления с обратной связью для регулирования выходного напряжения. Линейный регулятор может производить только выходное напряжение ниже входного.

Линейные регуляторы намного дешевле и проще в использовании, чем импульсные регуляторы, поэтому они, как правило, должны быть вашим первым выбором.

Единственный случай, когда вы не хотите использовать линейный стабилизатор, - это если рассеиваемая мощность слишком велика или вам нужно повысить напряжение.

Определение рассеиваемой мощности

Хотя линейные регуляторы дешевы и просты в использовании, основным недостатком является то, что они могут тратить много энергии. Это может вызвать чрезмерный разряд батареи, перегрев или повреждение продукта.

Если у вас есть аккумулятор, мощность которого расходуется на тепло, аккумулятор разряжается быстрее.Если это не аккумулятор, но он по-прежнему выделяет значительное количество тепла, это может вызвать другие проблемы с вашей конструкцией.

Фактически, при определенных условиях линейный регулятор может выделять столько тепла, что фактически разрушает себя. Очевидно, вы этого не хотите.

При использовании линейного регулятора начните с определения того, сколько мощности будет рассеиваться регулятором.

Для линейных регуляторов используйте уравнение:

Мощность = (Входное напряжение - Выходное напряжение) x Ток (Уравнение 1)

Можно предположить, что выходной ток (также называемый током нагрузки) примерно такой же, как входной ток для линейных регуляторов.

На самом деле, входной ток равен выходному току плюс ток покоя, который потребляет линейный регулятор для выполнения функции регулирования.

Однако для большинства регуляторов ток покоя чрезвычайно мал по сравнению с током нагрузки, поэтому достаточно предположить, что выходной ток равен входному.

Как видно из уравнения 1, если у вас большой перепад напряжения (Vin - Vout) на регуляторе и / или большой ток нагрузки, то ваш регулятор будет рассеивать большое количество энергии.

Например, если на входе 12 В, а на выходе 3,3 В, разность напряжений будет рассчитана как 12 В - 3,3 В = 8,7 В.

Если ток нагрузки составляет 1 ампер, это означает, что регулятор должен рассеивать 8,7 Вт мощности. Это огромная потеря мощности, с которой не справится любой линейный регулятор.

Если, с другой стороны, у вас есть высокий перепад напряжения, но вы используете ток нагрузки всего в несколько миллиампер, тогда мощность будет небольшой.

Например, в приведенном выше случае, если вы теперь используете ток нагрузки только 100 мА, рассеиваемая мощность упадет до 0,87 Вт, что гораздо более приемлемо для большинства линейных регуляторов.

При выборе линейного регулятора недостаточно просто убедиться, что входное напряжение, выходное напряжение и ток нагрузки соответствуют спецификациям регулятора.

Например, у вас есть линейный регулятор, рассчитанный на 15 В и ток 1 А. Вы думаете: «Хорошо, если это так, я могу подать на вход 12 В, взять 3.3 В на выходе и запустить его при 1 А, не так ли? "

Неправильно! Вы должны убедиться, что линейный регулятор может выдерживать даже такое количество мощности. Способ сделать это - определить, насколько нагревается регулятор, в зависимости от мощности, которую он должен рассеять.

Для этого сначала вычислите, сколько мощности будет рассеивать линейный регулятор, используя уравнение 1 выше.

Во-вторых, посмотрите в таблице данных регулятора в разделе «тепловые характеристики» параметр под названием «Theta-JA», выраженный в единицах ° C / Вт (° C на ватт).

Theta-JA указывает количество градусов, на которое микросхема будет нагреваться выше температуры окружающего воздуха, на каждый ватт мощности, которую он должен рассеять.

Просто умножьте рассчитанную рассеиваемую мощность на Theta-JA, и вы узнаете, насколько сильно линейный регулятор будет нагреваться при такой мощности:

Мощность x Theta-JA = Температура выше окружающей (Уравнение 2)

Допустим, ваш регулятор соответствует спецификации Theta-JA 50 ° C на ватт.Это означает, что если ваш продукт рассеивает:

  • 1 ватт, он нагреется до 50 ° C.
  • 2 Вт нагреется до 100 ° С.
  • ½ ватта нагреется до 25 ° C.

Важно отметить, что рассчитанная выше температура представляет собой разницу температур выше температуры окружающего воздуха.

Допустим, вы подсчитали, что при ваших условиях питания регулятор будет рассеивать 2 Вт мощности. Вы умножаете это на Theta-JA, и вы определяете, что он нагреется до 100 ° C.

Здесь важно не забыть добавить температуру окружающего воздуха. Комнатная температура обычно составляет 25 ° C. Следовательно, вы должны добавить 25 ° C к 100 ° C. Теперь у вас температура 125 ° C.

125 ° C - это максимальная температура, на которую рассчитано большинство электронных компонентов, поэтому вы никогда не захотите намеренно превышать 125 ° C.

Обычно вы не повредите свой продукт, пока не достигнете температуры примерно от 170 ° C до 200 ° C. К счастью, у большинства регуляторов также есть тепловое отключение, которое срабатывает при температуре около 150 ° C, поэтому они отключатся до того, как вызовут какие-либо повреждения.

Однако некоторые регуляторы не имеют теплового отключения, поэтому вы можете повредить их, если они рассеивают слишком много энергии.

В любом случае, вы не хотите, чтобы ваш продукт постоянно перегревался и ему приходилось отключаться, чтобы остыть.

Также следует учитывать, что температура воздуха не всегда может быть 25 ° C.

Допустим, ваш регулятор все еще нагревается до 100 ° C при нагрузке, но теперь температура окружающей среды составляет 50 ° C (например, в закрытой машине в жаркий летний день).

Теперь у вас 50 ° C плюс 100 ° C и температура до 150 ° C при загрузке. Вы превысили указанную максимальную температуру и находитесь на грани срабатывания теплового отключения.

Очевидно, этого следует избегать. Эксплуатация регулятора таким образом, чтобы он регулярно превышал заданную температуру 125 ° C, может не вызвать немедленного повреждения, но может сократить срок службы компонента.

Регуляторы с малым падением напряжения (LDO)

В некоторых случаях линейные регуляторы могут быть чрезвычайно эффективными, потребляя очень мало энергии.Это происходит, когда они работают с очень низким перепадом входного напряжения к выходному напряжению.

Например, если Vin - Vout составляет всего 300 мВ, то даже при токе нагрузки 3 А рассеиваемая мощность составляет всего 0,9 Вт, что является достаточно низкой мощностью, чтобы выдерживать нагрузку большинством регуляторов.

Минимальный дифференциал Vin-Vout, с которым может работать линейный регулятор, называется падением напряжения. Если разница между Vin и Vout падает ниже напряжения отключения, то регулятор находится в режиме отключения.

Регулятор в режиме отпускания просто выглядит как небольшой резистор от входа к выходу. Это означает, что выход, по сути, просто соответствует входному питанию, и на самом деле никакое регулирование не выполняется.

В большинстве случаев вы не хотите использовать линейный регулятор в режиме отключения. Это никоим образом не повредит чему-либо, но вы потеряете многие преимущества регулятора.

Например, если у вас много шума на входе, он обычно будет отфильтрован линейным регулятором.Однако эта фильтрация не будет происходить в режиме отключения, поэтому весь шум входного источника питания проходит прямо через выходное напряжение.

Причина, по которой стабилизаторы с малым падением напряжения так полезны, заключается в том, что они позволяют управлять регулятором с очень малой рассеиваемой мощностью. Это связано с тем, что линейный регулятор наиболее эффективен, когда разница между Vin и Vout небольшая.

Многие старые линейные регуляторы имели очень высокое падение напряжения. Например, популярные стабилизаторы серии 7800 имеют паспортное напряжение 2 В.Это означает, что входное напряжение должно быть как минимум на 2 В выше выходного напряжения.

Рисунок 2 - Старые трехконтактные линейные регуляторы требуют большего перепада напряжения Vin-Vout и, следовательно, расходуют больше энергии, чем более новые регуляторы LDO.

Хотя 2 В - это не так уж и много, если вы пропускаете через этот регулятор ток в 1 ампер и у вас есть разница в 2 В, то это 2 Вт энергии, теряемой зря.

Регуляторы LDO нового поколения могут иметь очень низкое падение напряжения менее 200 мВ при полной нагрузке.

LDO, работающий только с перепадом напряжения 200 мВ, может пропускать в 10 раз больше тока при той же рассеиваемой мощности, что и линейный стабилизатор, работающий с перепадом напряжения 2 В. Таким образом, 1 ампер тока с дифференциалом Vin-Vout 200 мВ соответствует лишь 0,2 Вт рассеиваемой мощности.

Краткое описание линейных регуляторов

Линейные регуляторы полезны, если:

  • Разница между входным и выходным напряжением мала
  • У вас низкий ток нагрузки
  • Требуется исключительно чистое выходное напряжение
  • Дизайн должен быть максимально простым и дешевым

Как мы обсудим дальше, импульсные стабилизаторы создают много шума на выходе и могут создавать нечеткое выходное напряжение.

Это может быть приемлемо для некоторых приложений, но во многих случаях требуется очень чистое напряжение питания. Например, при генерации напряжения питания для аналого-цифрового преобразователя или какой-либо звуковой схемы.

Таким образом, линейные регуляторы не только проще в использовании, но и обеспечивают гораздо более чистое выходное напряжение по сравнению с импульсными регуляторами, без пульсаций, всплесков или шума любого типа.

Таким образом, если рассеиваемая мощность не слишком велика или вам не требуется повышающий регулятор, линейный регулятор будет вашим лучшим вариантом.

Импульсные регуляторы

Импульсные регуляторы намного сложнее для понимания, чем линейные регуляторы. Линейный регулятор основан на силовом транзисторе, который регулирует величину тока, разрешенного для подачи на выход.

ПРИМЕЧАНИЕ: Обязательно загрузите бесплатное руководство в формате PDF. 15 шагов для разработки нового электронного оборудования .

Если система управления линейного регулятора определяет, что выходное напряжение ниже, чем должно быть, то от входа к выходу может проходить больший ток.И наоборот, если обнаруживается, что выходное напряжение выше, чем должно быть, регулятор позволит меньшему току течь от входа к выходу, действуя таким образом, чтобы снизить выходное напряжение.

С другой стороны, импульсные регуляторы используют катушки индуктивности и конденсаторы для временного хранения энергии перед передачей ее на выход.

В этом уроке я проектирую печатную плату, используя простой линейный регулятор, а в этом более глубоком курсе я проектирую индивидуальную плату, используя более сложный импульсный стабилизатор.

Существует два основных типа импульсных регуляторов: повышающий и понижающий.

Понижающий импульсный стабилизатор также называется понижающим стабилизатором и, как линейный регулятор, выдает выходное напряжение ниже входного.

Рис. 3. Понижающий импульсный стабилизатор использует катушку индуктивности в качестве временного накопителя энергии для эффективного создания выходного напряжения ниже входного.

Если вы начали планировать использование линейного регулятора (понижающего), но определили, что рассеиваемая мощность слишком велика, тогда вам следует использовать понижающий импульсный стабилизатор.

В то время как повышающий импульсный стабилизатор создает выходное напряжение, превышающее входное, и называется повышающим регулятором.

Импульсные регуляторы очень эффективны даже при очень высоких разностях входа и выхода.

КПД равен выходной мощности, деленной на входную. Это соотношение того, какая часть мощности от входа поступает на выход.

КПД = Pout / Pin = (Vout x Iout) / (Vin x Iin) (Уравнение 3)

Уравнение эффективности такое же для линейного регулятора.Однако, поскольку выходной ток равен входному току для линейного регулятора, уравнение 3 упрощается до простого:

КПД (линейный регулятор) = Vout / Vin (Уравнение 4)

Например, предположим, что у вас на входе 24 В, а на выходе необходимо 3 В при токе нагрузки 1 А. Если бы это был линейный регулятор, он работал бы с чрезвычайно низким КПД, и почти вся мощность рассеивалась бы в виде тепла.

КПД линейного регулятора будет только 3 В / 24 В = 12.5%. Это означает, что только 12,5% мощности от входа поступает на выход. Остальные 87,5% передаваемой мощности теряются в виде тепла!

С другой стороны, импульсные регуляторы обычно имеют КПД 90% или больше независимо от разницы между входным и выходным напряжениями. Для импульсного регулятора около 90% мощности передается на выход и только 10% тратится впустую.

Только когда Vin и Vout близки друг к другу, линейный регулятор может сравниться по эффективности с импульсным регулятором.

Например, если у вас входное напряжение 3,6 В (напряжение литий-полимерной батареи), а на выходе выдается 3,3 В, то линейный регулятор будет иметь КПД 3,3 В / 3,6 В = 91,7%.

Повышающие регуляторы напряжения

В большинстве случаев выходное напряжение будет ниже входного. В этом случае следует использовать линейный регулятор или понижающий импульсный стабилизатор, как обсуждалось.

Однако есть и другие случаи, когда вам может потребоваться выходное напряжение выше входного.Например, если у вас аккумулятор 3,6 В и вам нужно питание 5 В.

Рис. 4. В повышающем импульсном стабилизаторе катушка индуктивности используется в качестве временного накопительного элемента для эффективного создания выходного напряжения, превышающего входное.

Многие новички в электронике удивляются, узнав, что можно генерировать более высокое напряжение из более низкого напряжения. Для выполнения этой функции необходим импульсный регулятор, называемый повышающим регулятором.

В отличие от линейных регуляторов выходной ток импульсного регулятора не равен входному току. Вместо этого вы должны смотреть на входную мощность, выходную мощность и эффективность.

Рассчитаем входной ток для повышающего регулятора. Предположим, что входное напряжение составляет 3 В, выходное напряжение составляет 5 В, выходной ток составляет 1 А, а энергоэффективность составляет 90% (как указано в таблице данных).

Чтобы выяснить это, нам нужно использовать небольшую базовую алгебру для уравнения 3, чтобы найти входную мощность:

Pin = Pout / КПД (Уравнение 5)

Мы знаем, что эффективность составляет 90% (или 0.90), и мы знаем, что выходная мощность составляет 5 В x 1 А = 5 Вт. Мы можем рассчитать, что входная мощность составляет 5 Вт / 0,9 = 5,56 Вт.

Поскольку входная мощность составляет 5,56 Вт, а выходная мощность 5 Вт, это означает, что регулятор рассеивает только 0,56 Вт.

Далее, поскольку мы знаем, что мощность равна напряжению, умноженному на ток, это означает, что входной ток равен:

Входной ток = 5,56 Вт / Vin = 5,56 Вт / 3 В = 1,85 A (Уравнение 6)

Для повышающего регулятора входной ток всегда будет выше, чем выходной ток.С другой стороны, входной ток понижающего регулятора всегда будет меньше выходного тока.

Регуляторы понижающего давления

Допустим, вы получаете питание от двух последовательно соединенных батареек AA. При полной зарядке две батареи AA могут выдавать около 3,2 В, но когда они почти полностью разряжены, они выдают только 2,4 В.

В этом случае напряжение вашего источника питания может находиться в диапазоне от 2,4 В до 3,2 В.

Теперь предположим, что вам нужно выходное напряжение ровно 3 В независимо от состояния батарей.Когда батареи полностью заряжены (выходное напряжение 3,2 В), вам необходимо понизить напряжение батареи с 3,2 В до 3 В.

Однако, когда батареи близки к разряду (выходное напряжение 2,4 В), вам необходимо увеличить напряжение батареи с 2,4 В до 3 В.

В этом сценарии вы должны использовать так называемый повышающий-понижающий импульсный стабилизатор, который представляет собой просто комбинацию повышающего и понижающего регуляторов.

Вы можете использовать отдельный понижающий регулятор, за которым следует повышающий регулятор (или наоборот), чтобы решить эту проблему.Но обычно лучше использовать одинарный понижающе-повышающий регулятор.

Импульсный регулятор + линейные регуляторы

Помните о трех преимуществах линейных регуляторов: дешевизне, простоте и чистоте выходного напряжения.

Может быть много случаев, когда вы хотите использовать линейный стабилизатор, потому что вам нужно чистое выходное напряжение, но вы не можете, потому что они тратят слишком много энергии.

В этой ситуации вы можете использовать импульсный регулятор, за которым следует линейный регулятор.

Допустим, у вас есть входное напряжение от литий-полимерной батареи, равное 3.6 В, но вам понадобится источник питания clean 5 В.

Для этого вы должны использовать повышающий регулятор, чтобы поднять напряжение до значения чуть выше целевого выходного напряжения. Например, вы можете использовать повышающий регулятор для повышения напряжения с 3,6 В до 5,5 В.

Затем вы следуете этому с помощью линейного регулятора, который берет 5,5 В и понижает его до 5 В, а также очищает шум и пульсации для получения чистого сигнала.

Это очень распространенный метод получения КПД импульсного регулятора и бесшумного выходного напряжения линейного регулятора.

Если вы выбрали эту опцию и специально пытаетесь отфильтровать коммутируемый шум, обязательно обратите внимание на коэффициент подавления источника питания (PSRR) линейного регулятора.

PSSR данного линейного регулятора изменяется в зависимости от частоты. Следовательно, PSSR обычно представляется в виде графика, который показывает, как линейный регулятор подавляет любые пульсации на входном питании на различных частотах.

Рисунок 5 - Коэффициент подавления помех от источника питания (PSRR) в зависимости от частоты для TPS799 от Texas Instruments.

Чтобы использовать этот график, посмотрите на частоту переключения вашего импульсного стабилизатора (или любых других источников шума в вашей цепи). Затем посмотрите на PSSR линейного регулятора на этой конкретной частоте.

Затем вы можете рассчитать, какая часть шума импульсного регулятора будет удалена линейным регулятором.

Сводка

Чтобы выбрать регулятор напряжения для вашей системы, начните с предположения, что линейный регулятор может использоваться, если входное напряжение выше, чем выходное.

Только если при этом расходуется слишком много энергии, используйте понижающий импульсный стабилизатор.

Если вам нужно выходное напряжение выше, чем входное, используйте импульсный импульсный стабилизатор.

Если у вас есть ситуация, когда входное напряжение может быть выше или ниже выходного напряжения, вам нужен импульсный стабилизатор.

Наконец, если вам нужен чистый выход, но нужна энергоэффективность импульсного регулятора, используйте импульсный регулятор, а затем линейный регулятор для очистки напряжения питания.

Наконец, не забудьте загрузить бесплатный PDF : Ultimate Guide to Develop and Sell Your New Electronic Hardware Product . Вы также будете получать мой еженедельный информационный бюллетень, в котором я делюсь премиальным контентом, недоступным в моем блоге.

Другой контент, который может вам понравиться:

4.8 5 голосов

Рейтинг статьи

Признаки неисправного регулятора напряжения | Gold Eagle Co.

Регулятор напряжения в вашем автомобиле отвечает за поддержание правильного количества электроэнергии, постоянно поступающей к определенным частям вашего автомобиля.Это означает, что если регулятор напряжения сломан, компоненты вашей электрической системы могут работать только с перебоями или вообще не работать. Это довольно большая проблема, поскольку вам определенно нужно, чтобы фары и аккумулятор вашего автомобиля были надежными, если вы хотите добраться куда угодно! Поэтому, если вы пытаетесь привести свой автомобиль в исправное состояние, проверка этой важной детали - это только начало. Вот как определить неисправность регулятора напряжения.

Неисправный регулятор напряжения Признак № 1: Батарея разряжена

Есть много причин, по которым аккумулятор вашего автомобиля может разрядиться, и одна из них - сломанный регулятор напряжения.Это связано с тем, что, когда эта деталь перегорит, аккумулятор больше не будет заряжаться, а это означает, что он в конечном итоге умрет. Перезарядка аккумулятора позволит автомобилю завестись, но вы обнаружите, что аккумулятор разрядится раньше, чем вы могли ожидать, если регулятор напряжения не работает должным образом. Так что, если аккумулятор продолжает разряжаться, вероятно, пора отнести машину в ремонтную мастерскую для замены регулятора напряжения.

Признак неисправного регулятора напряжения № 2: Тусклый свет

Еще один способ узнать, что регулятор напряжения неисправен, - это когда фары в машине продолжают тускнеть или мерцать.В конце концов, регулятор напряжения должен поддерживать поток энергии к источникам света, поэтому неудивительно, что эти огни перестают работать правильно, когда эта часть выходит из строя. Эта проблема может распространяться на фары, освещение приборной панели и даже на звуковую систему. По сути, если кажется, что эти компоненты выходят из строя или вообще не включаются, может быть виноват ваш регулятор напряжения.

Признак неисправного регулятора напряжения № 3: вы замечаете проблемы с двигателем

Плохой регулятор напряжения может даже повлиять на двигатель вашего автомобиля.Например, когда эта автомобильная запчасть перестает работать должным образом, вы можете время от времени замечать, как двигатель вашего автомобиля глохнет или глохнет. У него также могут быть проблемы с ускорением во время движения. Если вы заметили эту проблему, возможно, вам стоит заменить регулятор напряжения, чтобы вы могли добиться плавного ускорения, к которому привыкли.

Признак неисправности регулятора напряжения № 4: Не работает комбинация приборов

Регулятор напряжения автомобиля должен обеспечивать питание комбинации приборов.Так что, если вы заметили, что ваш не работает, скорее всего, из-за неисправности регулятора напряжения. Возможно, вы все еще сможете завести автомобиль, но вам будет не хватать большой информации, например, о том, с какой скоростью вы едете, поскольку спидометр не будет работать. По этой причине лучше не водить машину, пока не замените регулятор напряжения.

Признак неисправности регулятора напряжения № 5: Показания регулятора напряжения неточны

Если вы подозреваете, что регулятор напряжения не работает, вы можете проверить его, чтобы убедиться, что показания точны.Если после тестирования регулятора напряжения вы заметили, что цифры на манометре меняются беспорядочно, вероятно, вам потребуется замена этой детали. К счастью, когда вы его получите, эта и любые другие связанные с этим проблемы должны быть решены, и вы снова получите автомобиль, на который можете положиться.

Конечно, даже если вы заметите один или два из этих симптомов, это еще не значит, что ваш регулятор напряжения неисправен. Это может быть другая проблема, которая представляет собой аналогичные симптомы, поэтому изучите другие возможности - например, признаки неисправности вашего генератора переменного тока - а также, если вы хотите разобраться в сути проблемы.

Конструкция и принцип действия классических автомобильных регуляторов напряжения

АВТО ТЕОРИЯ

Регуляторы напряжения

Как вы, возможно, помните из статьи прошлого месяца о функциях генераторов в вашем классическом автомобиле, нет никаких средств для внутреннего контроля мощности одного из них. Другими словами, чем быстрее он вращается, тем больше напряжения поступает в электрическую систему автомобиля. Если бы это не контролировалось, генератор повредил бы батарею и сгорел бы фары автомобиля.Кроме того, если генератор не был отключен от схемы автомобиля, когда он не работает, аккумулятор разрядился бы через его корпус.



Вот где появляется РЕГУЛЯТОР (обычно называемый регулятором напряжения, но это только один компонент системы). За прошедшие десятилетия регуляторы претерпели множество конструктивных усовершенствований, но наиболее часто используемый электромеханический регулятор - это три блока управления в один тип коробки. Давайте посмотрим, как это работает ...

Реле отключения

Это устройство, которое иногда называют выключателем, представляет собой магнитный выключатель.Он подключает генератор к цепи батареи (и, следовательно, остальной части автомобиля), когда напряжение генератора достигает желаемого значения. Он отключает генератор, когда он замедляется или останавливается.

Реле имеет железный сердечник, намагниченный для опускания шарнирного якоря. Когда якорь опускается, набор точек контакта замыкается, и цепь замыкается. Когда магнитное поле нарушается (например, когда генератор замедляется или останавливается), пружина тянет якорь вверх, нарушая точки контакта.



Очевидным видом отказа являются контактные точки. Когда они открываются и закрываются, возникает небольшая искра, которая в конечном итоге разъедает материал на концах, пока они либо не «свариваются» вместе, либо не приобретут такое высокое сопротивление, что не будут проводить ток в закрытом состоянии. В первом случае батарея разряжается через генератор за ночь, а во втором случае система не заряжается.

Регулятор напряжения

Другой набор контактных точек с железным сердечником используется для постоянного регулирования максимального и минимального напряжения.В этой схеме также есть шунтирующая цепь (шунт перенаправляет электрический поток), которая заземляется через резистор и расположена прямо перед (электрически) точками. Когда точки замкнуты, цепь возбуждения идет "легким" путем к земле, но когда точки разомкнуты, цепь возбуждения должна проходить через резистор, чтобы добраться до земли.

Катушка возбуждения генератора подключена к одной из точек контакта регулятора напряжения. Другая точка ведет прямо к земле.

Когда генератор работает (батарея разряжена или работает несколько устройств), его напряжение может оставаться ниже того, на которое установлено управление.Поскольку ток будет слишком слабым, чтобы тянуть якорь вниз, поле генератора будет уходить на землю через точки. Однако, если система полностью заряжена, напряжение генератора будет увеличиваться до тех пор, пока не достигнет максимального предела, и ток, протекающий через шунтирующую катушку, будет достаточно высоким, чтобы опустить якорь и разделить точки.

Этот цикл повторяется снова и снова в реальном времени. Точки открываются и закрываются примерно от 50 до 200 раз в секунду, поддерживая постоянное напряжение в системе.

Регулятор тока

Даже если напряжение генератора регулируется, его ток может стать слишком большим. Это приведет к перегреву генератора, поэтому для предотвращения преждевременного отказа встроен регулятор тока.

Внешне похожий на железный сердечник регулятора напряжения, сердечник регулятора тока намотан несколькими витками толстого провода и соединен последовательно с якорем генератора.



Во время работы ток увеличивается до предварительно определенного значения установки.В это время ток, протекающий через обмотки из толстого провода, заставит сердечник опускать якорь, открывая точки регулятора тока. Чтобы замкнуть цепь, цепь возбуждения должна пройти через резистор. Это снижает текущий выход, указывает на закрытие, вывод увеличивается, указывает на открытие, вывод вниз, указывает на закрытие и т. Д. Следовательно, точки колеблются при открытии и закрытии так же, как и точки регулятора напряжения, много раз в секунду.

Хорошие и плохие новости

Поскольку регуляторы напряжения являются механическими, их легко устранить.Если вы изучите функцию каждой из трех частей и то, как они взаимосвязаны, станет очевидно, какая часть неисправна, в зависимости от симптомов. Это означает, что любой, кто понимает, как все работает, может легко устранить проблемы. Это хорошие новости.

Плохая новость заключается в том, что зазоры между точками и давление пружины определяют пределы напряжения / тока, и их чрезвычайно трудно отрегулировать. Иногда это можно сделать на автомобиле с помощью вольтметра, но обычно лучше заменить весь блок регулятора, когда какая-то его часть выходит из строя.Заводская сборка регуляторов требовала относительно сложных измерительных приборов. Регулировка их «наощупь» - дело удачи и часто может привести к повреждению.

В целом, хорошая новость заключается в том, что регуляторы недороги и их относительно легко найти. Замена - всегда хорошая идея.

А как насчет регуляторов генератора?

Регулятор того же типа изначально использовался в автомобилях с генераторами переменного тока, и они работают примерно так же. Однако, поскольку в некоторых автомобилях использовались амперметры, в регуляторе тока не было необходимости.Поэтому для включения обмоток статора генератора был использован «единичный» регулятор. Это был просто регулятор без секции регулятора тока.

Вскоре после этого автомобильные компании перешли на транзисторные регуляторы напряжения. Используя стабилитроны, транзисторы, резисторы, конденсатор и термистор, эти регуляторы поддерживают надлежащее напряжение и ток в системе. Их схемы работают со скоростью 2000 раз в секунду, и они чрезвычайно надежны.С другой стороны, эти регуляторы непросто ремонтировать. Их можно выбросить и заменить.

Многие «твердотельные» регуляторы устанавливаются внутри генератора и не подлежат обслуживанию, кроме возможности устанавливать пределы напряжения. Это нормально, потому что они работают очень хорошо в течение длительного времени. Чтобы проверить их работу, просто измерьте напряжение аккумулятора при выключенном двигателе, а затем при работающем. Во время работы вы должны увидеть что-то между 13 и 15 вольт. Отсутствие изменения напряжения означает, что либо регулятор, либо генератор переменного тока не работают, в то время как более высокое напряжение означает, что регулятор «не регулируется должным образом».«

А как насчет перехода с генераторов на генераторы переменного тока?

Ну, это двусторонний вопрос. Мы считаем, что такие переоборудование необходимо производить, если при ремонте или капитальном обновлении автомобиля были установлены дополнительные электрические устройства. Кондиционер, электрические вентиляторы охлаждения и т. Д. Потребляют много тока, с которым не справляются старые генераторы. Генераторы обеспечивают в три раза больший ток и весят намного меньше, чем их старые аналоги.

С другой стороны, переход на генератор переменного тока повлияет на внешний вид автомобиля.Это, конечно, личный выбор, но его стоит задуматься. Очень скоро мы напишем статью о конверсии.

data-matched-content-ui-type = "image_card_stacked" data-matched-content-rows-num = "3" data-matched-content-columns-num = "1" data-ad-format = "autorelaxed">

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *