Sfera-perm.ru

Сфера Пермь
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Входной ток линейного стабилизатора напряжения

Введение в теорию линейных стабилизаторов

Линейный стабилизатор является исходной формой стабилизирующих источников питания. Для понижения уровня входного напряжения до стабилизированного выходного в нем используется переменная проводимость активного электронного элемента. При этом линейный стабилизатор теряет много энергии в виде тепла и потому нагревается.

Линейные источники питания занимают значительную нишу в приложениях, где невысокий КПД таких источников не играет особой роли. К таким приложениям относится стационарное наземное оборудование, для которого принудительное воздушное охлаждение — не проблема. Сюда же относятся приборы, в которых измеритель настолько чувствителен к электрическому шуму, что требует электрически «тихого» источника питания. Среди таких приборов можно назвать аудио- и видеоусилители, радиоприемники и т.п. Линейные стабилизаторы популярны также в качестве локальных, встроенных в плату стабилизаторов. В данном случае плате требуется лишь несколько ватт, поэтому еще несколько ватт, ушедших в тепло, могут быть нейтрализованы с помощью простого радиатора. Если требуется диэлектрическая изоляция от входного источника переменного тока, то она обеспечивается трансформатором переменного тока или магистральной системой электроснабжения.

Обычно линейные стабилизаторы особенно полезны для приложений источников питания, требующих не более 10 Вт выходной мощности. При выходной мощности более 10 Вт обязательный теплоотвод становится столь громоздким и дорогостоящим, что более привлекательными становятся импульсные источники питания.

Принцип работы линейного стабилизатора

Все источники питания — будь то линейные или более сложные импульсные — работают по одному и тому же базовому принципу. Все источники питания имеют в своей основе замкнутый контур отрицательной обратной связи. Единственное назначение этого контура — удерживать постоянное значение выходного напряжения. На рис. 2.1 показаны главные составляющие последовательного линейного стабилизатора.

Рис. 2.1. Базовый линейный стабилизатор

Линейные стабилизаторы бывают только понижающими. Это означает, что входное напряжение источника должно быть выше, чем требуемое выходное напряжение. Существует два типа линейных стабилизаторов: параллельные (shunt) и последовательные (series-pass). Параллельный стабилизатор (стабилизатор с параллельным включением регулирующего элемента) — это стабилизатор напряжения, подключенный параллельно нагрузке. Источник нерегулируемого тока соединен с источником более высокого напряжения, параллельный стабилизатор принимает выходной ток для поддержания постоянного напряжения на нагрузке с учетом переменного входного напряжения и тока нагрузки. Распространенным примером такого стабилизатора является стабилизатор на стабилитроне. Последовательный линейный стабилизатор более эффективен, чем параллельный, и в качестве последовательно включенного регулирующего элемента использует активный полупроводник между входным источником и нагрузкой.

Последовательно включенный проходной элемент работает в линейном режиме. Это означает, что он не проектировался для работы в полностью включенном (ON) или полностью выключенном (OFF) режиме, а работает в «частично включенном» режиме. Контур отрицательной обратной связи определяет степень электропроводности, которую должен принимать проходной элемент для обеспечения требуемого уровня выходного напряжения.

Основой контура отрицательной обратной связи является операционный усилитель с большим коэффициентом усиления, называемый усилителем напряжения ошибки. Его назначение— постоянно сравнивать разницу между высокостабильным опорным напряжением и выходным напряжением. Если эта разница составляет хотя бы милливольты, то выполняется корректировка электропроводности проходного элемента. Стабильное опорное напряжение подается на неинверсный вход операционного усилителя и обычно ниже, чем выходное напряжение. Выходное напряжение делится до уровня опорного и подается на инверсный вход операционного усилителя. Таким образом, при номинальном выходном напряжении центральная точка делителя выходного напряжения идентична опорному напряжению.

Усиление усилителя отклонения обеспечивает напряжение, соответствующее сильно увеличенной разнице между опорным и выходным напряжениями (напряжение ошибки). Напряжение ошибки непосредственно управляет электропроводностью проходного элемента, поддерживая тем самым номинальное выходное напряжение. С увеличением нагрузки выходное напряжение падает, что приводит к повышению выходной мощности усилителя, а это обеспечивает больший ток к нагрузке. Аналогично, при уменьшении нагрузки выходное напряжение будет расти, на что усилитель ошибки ответит снижением тока через проходной элемент на нагрузку.

Скорость, с которой усилитель ошибки отвечает на любые изменения на выходе, и насколько точно поддерживается требуемый уровень выходного напряжения, зависит от компенсации контура обратной связи усилителя ошибки. Компенсация обратной связи управляется размещением элементов внутри делителя напряжения и между отрицательным входом и выходом усилителя ошибки. Его конструкция диктует, насколько выполняется усиление при постоянном токе, что, в свою очередь, определяет точность выходного напряжения. Он также определяет степень усиления при повышенной частоте и полосе пропускания, что в свою очередь определяет время, затрачиваемое на реакцию на изменения выходной нагрузки, или продолжительность переходных процессов.

Как видите, принцип действия линейного стабилизатора очень прост. Точно такая же цепь присутствует во всех стабилизаторах, включая более сложные импульсные стабилизаторы. Контур обратной связи по напряжению выполняет конечную функцию источника питания: поддерживает уровень выходного напряжения.

Компенсационные стабилизаторы напряжения постоянного

Тока

Высокие коэффициент стабилизации и качество выходного напряжения можно получить только с помощью стабилизатора компенсационного типа. Это устройство с обратной связью. Его структурная схема приведена на рис.4.14.

Читайте так же:
Зарядное устройство для автомобильных аккумуляторов стабилизатор тока

Рисунок 4.14 – Структурная схема компенсационного стабилизатора

На рисунке обозначено:

РЭ — регулирующий элемент (транзистор);

ИЭ – измерительный элемент;

УЭ – усилительный элемент (усилитель постоянного тока –УПТ).

При изменении входного напряжения или тока нагрузки ИЭ измеряет выходное напряжение, сравнивает его с эталонным и вырабатывает сигнал рассогласования (ошибки), который усиливается УЭ и управляет РЭ так, что бы свести ошибку к нулю. Избыточное входное напряжение гасится на РЭ и рассеивается в виде тепла. Принципиальная схема стабилизатора, соответствующая структурной схеме (рис.4.14) показана на рис.4.15.

Рисунок 4.15 – Принципиальная схема компенсационного стабилизатора напряжения (КСН)

РЭ выполнен на транзисторе VT1, включенным по схеме ОК с нагрузкой RH ; ИЭ выполнен в виде моста, левое плечо которого составляет эталонный источник – R4 VD1, а правое плечо – следящий делитель R2 R3. В диагональ моста включен участок э – б усилительного транзистора VT2 (УЭ), выполненного по схеме ОЭ с нагрузкой R1. В состоянии покоя мост сбалансирован, напряжение в диагонали моста равно нулю, транзисторы VT1 и VT2 находятся в активном режиме.

Схема работает следующим образом: если UВХ возросло, то это увеличение передаётся на базу VT1, он приоткрывается и возрастает напряжение на нагрузке RH, возрастает ток следящего делителя и падение напряжения на R3. Потенциал эмиттера VT2 фиксирован стабилитроном и повышение потенциала базы приводит к приоткрыванию транзистора VT2 , напряжение на его коллекторе снижается, значит уменьшается потенциал базы VT 1, а это вход эмиттерного повторителя, следовательно, уменьшится и напряжение на нагрузке RH. Аналогично схема работает при изменении тока нагрузки. Например, схема находится в состоянии покоя, мост сбалансирован. Пусть ток нагрузки увеличился, увеличилось падение напряжения на регулирующем элементе VT1, уменьшилось напряжение на нагрузке RH и на следящем делителе R2 , R3. Уменьшился потенциал на базе VT2, который призакрывается, возрастает потенциал его коллектора т.е. потенциал базы VT 1, а это вход эмиттерного повторителя, следовательно, увеличится и напряжение на нагрузке RH. Баланс измерительного моста восстанавливается.

Если КСН представить как систему автоматического регулирования (рис.4.16) с коэффициентами передачи звеньев по напряжению , то их произведение называется петлевым усилением, т.е.

. (4.15)

Рисунок 4.16 – Схема замещения КСН

Для приращений сигналов справедливы следующие рассуждения и выводы. Если цепь ОС разорвать, то изменения выходного напряжения

. (4.16)

Поэтому, для достижения высокой стабильности должен быть возможно меньше. Это является важной предпосылкой для построения стабилизатора. Если замкнуть цепь ОС, то процесс регулирования можно представить следующей системой уравнений:

(4.17)

Знак минус в первом уравнении говорит о том, что обратная связь – отрицательная.

Решим систему относительно :

(4.18)

Выражение (4.18) называется основным уравнением стабилизатора в установившемся режиме. Очевидно, что для малого изменения выходного напряжения петлевое усиление должно быть возможно большим, но ; , поэтому необходимо иметь . Увеличение , его стремление к единице определяется приближением к . Наоборот, чем ниже , тем меньше и, если , то и цепь обратной связи разрывается. Поэтому нельзя выбирать слишком малым или близким к нулю. Для повышения можно зашунтировать конденсатором , или вместо резистора поставить стабилитрон ( так называемый, второй эталон — ), тогда , а и его регулировка невозможна.

Петлевое усиление можно поднять путём замены транзистора VT2 операционным усилителем, а резистора R1 – токостабилизирующим двухполюсником (см. разд. 4.2.1, рис. 4.8).

Коэффициент сглаживания пульсаций может отличаться от коэффициента стабилизации по напряжению. Если верхнее плечо делителя ( ) зашунтировать конденсатором, тогда КД для постоянной составляющей и частоты пульсаций различны, отличаются и петлевые усиления. Кроме того, частота пульсаций может оказаться за полосой пропускания усилителя цепи обратной связи и опять петлевые усиления будут разные.

Очевидно, что в рассмотренной схеме выходное напряжение больше напряжения эталонного источника. Стабилизатор с выходным напряжением меньше эталонного выполняют по схеме рис.4.17.

Рисунок 4.17 – Схема низковольтного КСН

Делитель следит не за выходным напряжением (UВЫХ), а за суммой . поэтому

(4.19)

VD1 подключен к дополнительному источнику . Главное, что бы здесь обеспечивался нормальный режим работы VT2.

КСН – схемы с обратными связями и при определённых условиях они могут возбуждаться, т. е становиться генераторами колебаний. В этом значительную роль играют флуктуации входного напряжения (и тока нагрузки) а также инерционные свойства усилительных каскадов. Обычно выход КСН шунтируют конденсатором СН, что повышает нагрузочную способность при работе на импульсную нагрузку и повышает устойчивость. Ограничение полосы пропускания усилителя цепи ОС также повышает устойчивость, но и снижает частотный диапазон дестабилизирующих воздействий, отрабатываемых стабилизатором. Включение корректирующих конденсаторов СД , С У , С Б показано на рис.4.18. Совокупность корректирующих конденсаторов СД , С У , С Б и СН позволяет всегда обеспечить устойчивость одноконтурных стабилизаторов с высокими статическими параметрами. Увеличение ёмкостей конденсаторов приводит к уменьшению полосы пропускания и ухудшению динамики стабилизатора.

Рисунок 4.18 – Включение корректирующих конденсаторов в схеме КСН

Читайте так же:
Стабилизатор напряжения для генератора переменного тока

Частотные свойства устойчивого стабилизатора наиболее ярко проявляются при изменении тока нагрузки, поскольку выходное сопротивление стабилизатора является функцией частоты, а ток нагрузки, особенно при импульсном характере нагрузки, занимает полосу частот от 0 до . Зависимость модуля выходного сопротивления стабилизатора от частоты приведена на рис. 4.19.

Рисунок 4.19 – Частотная зависимость модуля выходного сопротивления КСН

Зависимость имеет четыре характерные области. Область I определяется частотными свойствами источника питания стабилизатора. Если фильтр выпрямителя обладает резонансными свойствами на частоте fф, то на этой частоте возрастает выходное сопротивление выпрямителя, что вызывает неустойчивую работу стабилизатора. Область II ограничивается частотой f (полоса пропускания стабилизатора). Это область нормальной работы. Область III – область частот, в которой проявляются резонансные свойства стабилизатора в целом. Область VI определяется частотными свойствами конденсатора СН. В областях частот III и VI стабилизатор не отрабатывает дестабилизирующих воздействий.

Обычно полоса пропускания непрерывных (линейных) стабилизаторов составляет сотни Гц…единицы кГц.

Все, рассмотренные нами схемотехнические решения, нашли применение в интегральных стабилизаторах серии К142 (К142ЕН1, К142ЕН2,…). Некоторые из них позволяют регулировать выходное напряжение и наращивать ток нагрузки, другие имеют фиксированные напряжения и токи.

Стабилизаторы тока

Стабилизаторы тока отличаются от стабилизаторов напряжения тем, что сигнал в цепь обратной связи поступает от датчика тока, включенного в цепь тока нагрузки. В простейшем стабилизаторе тока (токостабилизирующий двухполюсник, рис.4.8) датчиком тока является резистор RЭ, который должен иметь малые уходы в температуре и при старении. Для получения высокой стабильности используют компенсационные схемы стабилизаторов (рис.4.20).

Рисунок 4.20 – Компенсационный стабилизатор тока

Датчиком тока является резистор R2 и на нём стабилизатор поддерживает неизменным напряжение а, следовательно, ток в нагрузке. Сопротивление датчика тока много меньше сопротивления нагрузки. Обычно, падение напряжения на датчике находится в пределах 50…100 мВ при номинальном токе нагрузки, что достаточно для нормальной работы усилителя цепи обратной связи (операционного усилителя). Датчики тока называют шунтами и выпускают на токи от единиц до сотен ампер.

Дата добавления: 2017-09-01 ; просмотров: 2029 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Стабилизатор напряжения трехфазный

Под трехфазным стабилизатором напряжения понимается электронное устройство, подключаемое к промышленным сетям 380 Вольт переменного тока. Его основное назначение – поддержание напряжения по каждой из фаз в пределах 5% от номинальной величины, нивелируя возможные перепады в питающей линии.

Стабилизатор на 3 фазы

Типовой стабилизатор напряжения трехфазный (СНТ) представляет собой комплекс из независимых однофазных устройств, объединенных единым схемным решением.

Виды и конструкция

Рассматриваемые здесь устройства стабилизации могут иметь самые различные исполнения, отличающиеся как по мощности, так и по диапазону регулирования, а также по своим конструктивным особенностям. Типовые модели этих агрегатов выпускаются с расчётными рабочими мощностями порядка 10-15 кВт для бытового варианта и от 15 до 100 кВт для промышленного применения.

Промышленный образец стабилизатора

По пределам регулировки выходного напряжения все известные образцы СНТ делятся на модели с обычным и расширенным диапазоном. Относительно конструкции этих приборов необходимо отметить следующее:

  • Каждый отдельный модуль стабилизатора 3 фазного выполняется на базе самостоятельного трансформатора, дополненного узлом управления на специальном контроллере;
  • Все три канала стабилизации по своим техническим характеристикам абсолютно идентичны;
  • В домашних условиях такие устройства имеет смысл применять лишь при необходимости разгрузки отдельных фаз, каждая из которых представляет собой раздельную линию питания.

В промышленных сетях стабилизатор напряжения 380 вольт, рассчитанный на мощность от 15 кВт и выше, как правило, используется для запитывания трёхфазных систем типа мощных нагревателей и электродвигателей.

Принцип работы

Простейшие системы стабилизации в трехфазных цепях работают по классическому принципу регулировки выходного напряжения в зависимости от его колебаний на входе. Как и в обычных (линейных) стабилизирующих устройствах, в них используется приём коррекции потенциала во вторичной обмотке в соответствии с его входными изменениями.

Вторичная катушка трансформатора устроена таким образом, что с её частично оголённых витков напряжение снимается путём перемещения специального ползункового механизма. То есть при отсутствии сильных перепадов на входе вторичная обмотка выдает номинальное значение параметра на выходе устройства. При его изменении на какую-то величину контроллер преобразует это отклонение в сигнал, поступающий на устройство, ответственное за перемещения съёмного механизма по виткам выходной катушки.

Важно! Ползунок регулирующего привода при этом устанавливается в положение, позволяющее компенсировать входные изменения.

Типовой трехфазный стабилизатор обычно выполнятся в двух модификациях. Одна из них предполагает регулировку выходного напряжения в непрерывном режиме, а другая – ступенчато (то есть с небольшими интервалами между фиксированными значениями).

Методы стабилизации

В соответствии со схемным решением, посредством которого реализуется такая регулировка, все устройства этого класса подразделяются на электромеханические, релейные и феррорезонансные.

Первые из них работают по принципу непрерывного регулирования, осуществляемого с помощью серверного двигателя, перемещающего съёмный контакт вдоль витков вторичной обмотки. Достоинством этих систем является высокая точность установки напряжения (по сравнению со всеми другими системами).

Читайте так же:
L7812cv стабилизатор тока схема

К существенным недостаткам такого стабилизатора можно отнести:

  • Скорость регулировки в этом случае не превышает 15-ти Вольт в секунду;
  • Работа агрегата сопровождается значительными по уровню шумами;
  • В процессе управления наблюдается сильное искрообразование.

Дополнительная информация. Низкая скорость выставления выходного параметра объясняется большой инерционностью процесса регулирования.

Релейные системы названы так потому, что в них в качестве элементов, коммутирующих дополнительные витки в обмотке, используются обычные реле. Их быстродействие несколько выше, чем у электромеханических, но при работе они также создают много шума, проявляющегося в виде характерных щелчков.

В устройствах ферромагнитного типа за счёт особого режима работы магнитопровода напряжение во вторичной обмотке практически не изменяется (даже при условии его колебаний на входе). Основной недостаток таких систем – очень низкий коэффициент передачи мощности, которая в большей мере расходуется на обслуживание индуктивной нагрузки.

Помимо этого, для выдерживания значительных по величине токов габариты линейного дросселя получаются очень громоздкими.

Характеристики стабилизаторов напряжения

Прежде чем выбрать подходящее для заданных целей стабилизирующее устройство, следует внимательно изучить его основные параметры.

Во-первых, это полная мощность данного агрегата, зависящая от максимального тока, который смогут пропустить его обмотки. Она определяется величиной нагрузки в каждой конкретной потребительской линии и обычно выбирается с небольшим запасом. Кроме того, мощностные характеристики зависят от колебаний входного напряжения (смотрите рисунок ниже).

Показатель мощности СНТ

Во-вторых, это диапазон допустимых колебаний напряжения на входе устройства, определяемый разницей между максимальным и минимальным значениями. При изучении этого параметра следует исходить из того, что чем шире его границы, тем качество стабилизации хуже.

Следующей по порядку идёт погрешность выставления выходного уровня СНТ, измеряемая в процентах от номинала. По этому параметру все устройства делятся на приборы средней категории (до 7%) и высокоточные. Первая группа отличается не очень высокой стоимостью и чаще всего используется для работы с бытовыми потребителями. При выборе стабилизатора для специальной дорогостоящей аппаратуры предпочтение отдаётся второму варианту.

Далее рассматривается быстродействие регулятора по выходу, от которого зависит скорость выставления (стабилизации) нужного параметра. Этот показатель критичен в тех случаях, когда от быстроты переключения зависят жизнь человека (при питании ответственной больничной аппаратуры) или работа бесперебойных производств.

Очень важно при выборе подходящего устройства наличие встроенной в него системы защиты от перегрузок, которая может осуществляться по целому ряду параметров, а именно:

  • По уровню входного напряжения;
  • По току в нагрузке (перегруз);
  • По рассеиваемой устройством мощности;
  • По короткому замыканию в линиях СНТ.

Защитная система должна отключать прибор от линии в случае угрозы его функциональности, обеспечивая сохранность всего устройства в целом.

Не следует упускать из внимания и такой важный фактор, как наличие в агрегате тепловой защиты, надёжно предохраняющей стабилизатор от перегрева. В качестве такой защиты чаще всего используется блок вентиляторов, включающийся в работу при превышении температурой внутри корпуса какой-то предельной отметки.

Обратите внимание! В некоторых моделях СНТ при этом происходит блокировка работы прибора с полным отключением его от потребителя.

Далее следует изучить климатическое исполнение выбираемого устройства, указывающее на те условия, в которых оно способно нормально функционировать. Добавим к этому такой важный параметр, как его шумность (или уровень шума, измеряемый в децибелах). Наиболее шумными считаются ферромагнитные системы, а самыми «тихими» – релейные СНТ.

Когда выбирается трехфазный стабилизатор

Обычно при подключении частного дома к питающей трёхфазной сети каждая из фаз образует отдельную линию (за исключением случая питания электродвигателя на фрезерном станке, например). Пользователю в этом случае приходится решать вопрос о том, выбрать ли общий трёхфазный стабилизатор на всю входную линию или же использовать отдельные устройства на каждом из ответвлений.

При первом взгляде на эту проблему может показаться, что существенных отличий у представленных вариантов нет, поскольку после объединения отдельных устройств в одном корпусе можно получить трёхфазную систему. Но, оказывается, что различие имеется и проявляется оно в том, что встроенная в СНТ система защиты отключает все фазы сразу, а не по отдельности.

Поэтому, чтобы не оставить без электричества весь дом, предпочтительнее на каждую из фазных линий устанавливать свой одиночный стабилизатор. Но если в частном хозяйстве имеются трёхфазные потребители (электродвигатели), на ответвлении линии, предназначенной для их питания, следует установить СНТ.

В заключение отметим, что перед их монтажом в домашних условиях необходимо заранее побеспокоиться о вызове специалиста. Любая попытка самостоятельного подключения высоковольтного агрегата к частной питающей сети может закончиться плачевными последствиями.

Видео

Регулятор напряжения на LT1083 (7 Ампер)

LT1083 – это пожалуй самый мощный линейный интегральный регулятор (регулируемый стабилизатор) напряжения постоянного тока. Он способен отдавать в нагрузку ток до 7А и питать различные электронные устройства стабилизированным напряжением от 1,25В до 30В.

Схема регулятора напряжения, представленная ниже.

Читайте так же:
Схема интегрального стабилизатора с током

Схема практически является копией китайского конструктора.

Хотелось бы отметить что, как и у всех линейных регуляторов, максимальный выходной ток зависит от разницы напряжений между входом и выходом. Это обусловлено максимальной рассеиваемой мощностью, для LT1083 она составляет 60Вт. Таким образом, изучив техническое описание (Datasheet) на микросхему LT1083 становится ясно, что предельный ток при разнице 5В составляет 9,5А а при разнице 25В всего 1А.

Максимальное входное напряжение регулятора LT1083

Тщательно изучив техническое описание, я так и не нашел информацию по максимальному значению на входе. В описании есть только разница между входным и выходным напряжением (она составляет 30÷35В).

В некоторых источниках в сети есть информация, что неважно, какое значение подается на вход, главное чтобы разница не превышала допустимый порог. Я решил провести эксперимент, предварительно установив на выходе 30В, после чего подавал на вход 52В (разница 22В). Нагрузку я не устанавливал. LT1083 у меня в корпусе TO-220. Микросхема вышла из строя меньше чем за минуту. Опыт повторял дважды, но результат тот же. Может регулятор был поддельный, так как в моем Datasheet нет регулятора LT1083 в корпусе TO-220, а может все же есть ограничения по входному значению регулятора.

Исходя из печальных опытов, я рекомендую для стабилизированного регулятора напряжения LT1083 не превышать входное значение больше чем 30В.

Минимальное и максимальное выходное напряжение LT1083

Регулировка выходного напряжения начинается от 1,25В, так как LT1083 в себе содержит источник образцового напряжения с таким же значением (1,25В). В принципе все линейные интегральные регулируемые стабилизаторы имеют этот недостаток, из-за которого нет возможности выполнить регулировку от нуля. Нижний порог регулировки у них равен значению источника образцового напряжения.

Максимальное выходное напряжение будет равно разнице между входным напряжением и источником образцового напряжения (Uout_max=Uin-1,25В).

Компоненты схемы

Резистор R3 мощностью 2Вт.

Подстроечный резистор R2 многооборотный типа 3296W.

Диоды выпрямительного моста VD1-VD4 должны быть рассчитаны на ток 10А.

Все электролитические конденсаторы должны быть рассчитаны на 50В.

Трансформатор должен иметь одну вторичную обмотку до

24В (максимум), рассчитанную на 7-10А.

Светодиод диаметром 3мм с током потребления 20мА.

Предохранитель FU1 самовосстанавливающийся на 7А. Можно вместо него установить перемычку, а предохранитель вывести на корпус с применением держателя.

Охлаждение

Во время работы регулятора необходимо отводить тепло от фланца микросхемы LT1083. Количество выделяемого тепла пропорционально разности напряжений и току нагрузки.

Я рекомендую применять LT1083 в корпусе TO-247, так как его фланец позволяет легче и быстрее отводить тепло за счет большей площади поверхности.

В моем городе не продают данный регулятор в корпусе TO-247, поэтому я применил в корпусе TO-220.

Площадь радиатора подбирается экспериментально. Можно исходить из расчета 10÷20см 2 на 1Вт. То есть, если на микросхеме будет рассеиваться мощность до 30Вт, то площадь радиатора берем 300÷600см 2 .

Не смотрите на китайские наборы подобных регуляторов, китайцы всегда экономят, тем более на теплоотводах.

Печатная плата

Ниже по ссылке можно скачать архив с двумя печатными платами регуляторов на LT1083. Отличаются платы типом резистора R2. В одном варианте это подстроечный резистор, а во втором варианте переменный резистор.

При монтаже диодов VD1-VD4 рекомендую оставить длинные выводы, для более эффективной отдачи тепла.

Принцип и особенности работы стабилизатора напряжения

Стабилизатор напряжения – это оборудование, основное предназначение которого пропускать через себя напряжение и устранять скачки и перепады. Выходное напряжение имеет уже необходимые для электроприборов параметры. Давайте более детально поговорим, как же функционирует стабилизатор напряжения и для чего его нужно использовать?

Стабилизировать напряжение в электросети необходимо, если напряжение поступает от источника не стабильно, с колебаниями. После прохождения через стабилизатор, напряжение становится безопасным и пригодным к потреблению всеми электроприборами и соответствует всем нормам, стандартам. Если есть необходимость, то можно систему стабилизации построить таким образом, что напряжение на выходе будет иметь полярность, противоположную той, что на входе.

Линейные

Линейный стабилизатор – устройство, которое потребляет непостоянное напряжение. На выходе из устройства мы имеем ровное стабильное напряжение, которое соответствует всем необходимым требованиям и стандартам. Функционирует прибор по такому принципу – прибор изменяет сопротивление напряжения и сохраняет в выходном напряжении систематический вольтаж.

Основные достоинства таких стабилизаторов:

1. Очень удобный корпус с достаточно маленьким числом частиц;
2. В процессе функционирования нет сбоев.

К основным недостаткам можно отнести:

1. При больших амплитудах входного и выходного напряжения линейные стабилизаторы напряжения имеют достаточно низкий уровень КПД, потому что практически вся мощность преобразуется в тепло и отсеивается регулятором сопротивления. Именно поэтому и возникает необходимость в использовании механизма для контроля на радиаторе.

Параметрический со стабилитроном, параллельный

Схема стабилизатора, где элемент, который контролирует работу располагается параллельно ветви нагрузки, подсоединяются газоразрядные и полупроводниковые стабилитроны.

Читайте так же:
317 как стабилизатор тока

Стабилитрон способен пропускать лишь ток, который превышает от 3 до 10 раз ток в RL. Именно этот фактор оказывает влияние на механизм, выравнивающий напряжение в устройствах со слабой силой тока. В основном, применяют его как дополнительный компонент для преобразования тока с более сложным устройством.

Последовательный с биполярным транзистором

1. Описанный ранее параллельный параметрический стабилизатор на стабилитроне;
2. Биполярный транзистор, увеличивающий ток и его постоянный коэффициент. Так же он еще имеет название «эмиттерный повторитель».

Выходное напряжение определяется по такой формуле: Uout = Uz — Ube. Где Uz – напряжение, производимое стабилизатором напряжения. На данное напряжение практически не оказывает влияние ток, который идет через стабилитрон. Ube – амплитуда в вольтаже выходного и стабилизируемого стабилитроном. Она практически не поддается влиянию тока, который поступает на p-n переход. Такое различие можно объяснить разной природой вещества: кремний имеет значение Ube – 0,6 В, германий – 0,25 В. Благодаря сравнительной независимости этих элементов, выходное напряжение достаточно устойчиво.

Напряжение увеличивается за счет того, что проделывает достаточно долгий путь через трехслойный транзистор. Если одного транзистора не достаточно, чтобы удовлетворить нужды потребителей электроэнергии, то целесообразнее взять несколько транзисторов и увеличить ток до получения необходимых показателей.

Последовательный компенсационный на операционном усилителе

Компенсационный – т.е. имеющий обратную связь. Такие стабилизаторы имеют выходное напряжение, соответствующее ожидаемому результату. Разница между напряжениями нужна лишь с целью определения и передачи показателей механизмам, которые контролируют вольтаж.

С резистора R2 убирают частично выходное напряжение Uout, которое можно сравнить со спорным напряжением Uz на стабилитроне. На схеме он обозначается D1. Данную разницу перенаправляют на операционный усилитель, он же U1 на схеме, и потом уже передают транзистору, который является управляющим.

Полноценная работа возможна лишь во время петлевого сдвига фаз, который возможен при 180°+n*360°. Потому что часть выходного напряжения поступает на усилитель и он, в свою очередь, двигает фазу на развернутый угол. Если транзистор включить согласно схеме вместо усилителя тока, сдвиг фаз не произойдет. Однако, в таких условиях петлевой сдвиг равен 180о.

Импульсный

Электроэнергия с нестабильными показателями с помощью коротких импульсов передается в накопительный механизм стабилизатора, роль которого выполняет индуктивная катушка либо конденсатор. Накопленное электричество выходит в качестве нагрузки с иными параметрами.

Можно выделить два типа стабилизации напряжения:

1. С помощью работы с длительными импульсами и паузами между ними. Этот этап работы называется принципом широтно-импульсной модуляции;
2. С помощью сравнения выходного напряжения, которое имеет минимальные и максимальные показатели.

Если эти показатели выше максимально допустимых, то накопитель прекращает выполнять свою непосредственную функцию – накапливать электроэнергию и начинает разряжаться. В таком случае выходное напряжение падает до минимума. При таких условиях накопитель снова начинает выполнять свою функцию. Этот процесс получил название — принцип двухпозиционного управления.

Импульсный выравниватель тока могут преобразовать напряжение до необходимых показателей.

Выделяют такие разновидности:

• Понижающий – когда выходное напряжение ниже, чем входное, но имеет такую же полярность;
• Повышающий — когда выходное напряжение выше, чем входное, но имеет такую же полярность;
• Понижающе-повышающий – выходное напряжение может быть как выше, так и ниже входного, однако, иметь такую же полярность. Оборудование необходимо использовать, когда входное и выходное U сильно разнится, однако входное напряжение может иметь отклонения в разные стороны;
• Инвертирующий – выходное напряжение выше либо ниже входного. Полярность входного и выходного напряжения может быть разной.

Основные достоинства:

— энергопотери практически равны нулю.

Основные недостатки:

— выходное напряжение имеет импульсные помехи.

Стабилизаторы переменного напряжения

Основное предназначение стабилизатора переменного входного напряжения, не влияет, какие показатели оно имеет на входе. Выходное напряжение должно иметь идеальную синусоиду, даже если наблюдаются скачки либо обрывы на линии.

Существуют такие виды стабилизаторов:

1. Накопительные;
2. Корректирующие.

Стабилизаторы-накопители

Данные приборы изначально копят в себе электричество, которое получают от сторонних источников. После этого электроэнергия начинает генерироваться, обретает постоянные характеристики и выходит.

Система «двигатель – генератор»

Основное предназначение стабилизатора – превращение электроэнергии в кинетическую при помощи электрического двигателя. После этого генератор превращает ее обратно в обычную электроэнергию, при этом ток имеет постоянные параметры.

Клюевой элемент системы – это маховик, в котором накапливается кинетическая энергия и происходит стабилизация напряжения. Маховик имеет плотное соединение с двигающимися частями двигателя и генератором. Маховик имеет достаточно большие габариты и высокий уровень инерции и сохраняет скорость, на которую оказывает влияние лишь частота фаз. Исходя из того, что маховик вращается на постоянной скорости и с постоянным напряжением.

Феррорезонансный

Прибор содержит такие составляющие:

1. Индуктивная катушка с насыщенным сердечником;
2. Катушка индуктивности с ненасыщенным сердечником (внутри есть магнитный зазор);
3. Конденсатор.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector