Мощный регулятор напряжения: Как сделать простой и мощный регулятор постоянного тока

Как сделать простой и мощный регулятор постоянного тока

Очень простой и мощный регулятор без ШИМ и микросхем можно собрать своими руками на транзисторах. Данное устройство подойдет для регулировки постоянного тока до 20 Ампер при напряжении до 55 Вольт. Такую схему можно с успехом использовать в зарядниках, регуляторах нитей накала и тп.

Детали:

• Транзистор IRF3205 — 4 шт. — http://alii.pub/68qqw8
• Транзистор IRFZ44N — http://alii.pub/5ct567
• Стабилизатор L7812CV — http://alii.pub/68qr7p
• Резисторы 10 кОм, 22 кОм — http://alii.pub/5h6ouv
• Переменный резистор 10 кОм — 2 шт. — http://alii.pub/5o27v2
• Вентилятор DC 12 В 0,07 А — http://alii.pub/68qraf
• Терморезистор NTC10K — http://alii.pub/68qqvn

Изготовление простого регулятора постоянного тока

Схема строится на основе 4-х N-канальных силовых КМОП-транзисторов HEXFET с обратным диодом, имеющих низкое сопротивление в активном состоянии и высокое быстродействие при переключении.

В нее можно установить lm317, IRF3205N либо IRF1405N (если позволяют финансы). Эти полевики имеют большую мощность рассеивания и повышенную рабочую температуру перехода (до 175 градусов Цельсия), поэтому для нормальной работы устройства необходимо заранее позаботиться о хорошем радиаторе.

Найдя подходящую пластину для охлаждения, крепим на ней «мосфеты» (можно использовать термопасту). Для удобства дальнейшей сборки лучше разместить их поблизости друг от друга.

Далее на истоках транзисторов подпаиваем буферные нагрузки. Для этого можно использовать готовые резисторы по 11 Вт 0,1 Ом или самостоятельно намотать катушки толстым проводом, как показано на картинке.

Другие концы нагрузок соединяем между собой общей шиной.

Аналогично соединяем отдельными шинами стоки и затворы полевиков. При этом между истоком и затвором первого транзистора помещаем резистор на 22 кОм. На край радиаторной подложки выводим два провода: один красный от стоков транзисторов (подключается напрямую), второй синий от их затворов (подключается через резистор 10 кОм и потенциометр WL 10 K). Их можно приклеить к радиатору суперклеем.

Шину от стоков подпаиваем на левую ножку (вход) переменного резистора, от затворов через сопротивление – на центральную (выход). Провод с его правой ножки соединяем с синим отводом. Сам потенциометр также можно приклеить к радиатору, но изолируя его корпус от пластины.

Теперь крепим к радиатору стабилизатор напряжения на 12 В (L7812CV) и еще один полевой транзистор (IRFZ44N). Оба компонента тщательно изолируем от подложки (лучше несколько прокладок!).

На полевик подпаиваем подстроечный резистор на 10 кОм (W103). Его вторую и третью ножку крепим к затвору транзистора, первую – к истоку.

Между затвором и стоком IRFZ44N ставим терморезистор 10 кОм. Потом его можно «уложить на корпус одного из «мосфетов».

Синюю шину соединяем с «землей» (в данном случае средней ножкой) стабилизатора L7812CV и истоком IRFZ44N. Красную шину подпаиваем ко входу L7812CV. Далее берем кулер на 12 В (к примеру, DC 12 V 0,07 A) и подключаем его красный провод к выходу стабилизатора L7812CV, черный – к стоку IRFZ44N.

Подав на красную и синюю шины питание (12-25 В) убеждаемся, что вентилятор работает, причем скорость его вращения регулируется резистором W103.

Крепим вентилятор к краю основания радиатора, а между синей шиной и шиной истоков IRF3205N включаем «нагрузку» (пять, соединенных параллельно, автомобильных лампочек на 12 В / 21 Вт).

Подав на красную и синюю шины питание 22 В видим, что лампочки загорелись. Регулировать их яркость можно потенциометром.

При увеличении мощности включается вентилятор. Когда 12 В уменьшается до положения короткого замыкания, вентилятор останавливается.

Чтобы не горели полевики при длительной работе устройства, можно добавить резистор 330-500 Ом между потенциометром и отрицательной линией. Также можно поставить простенькую защиту на реле от короткого замыкания.

Смотрите видео

Как сделать регулировку яркости в светодиодной лампе — https://sdelaysam-svoimirukami.ru/8491-kak-sdelat-regulirovku-jarkosti-v-svetodiodnoj-lampe.html

Мощный регулятор сетевого напряжения 220В

 

В последнее время в нашем быту все чаще применяются электронные устройства для плавной регулировки сетевого напряжения. С помощью таких приборов управляют яркостью свечения ламп, температурой электронагревательных приборов, частотой вращения электродвигателей.

Подавляющее большинство регуляторов напряжения, собранных на тиристорах, обладают существенными недостатками, ограничивающими их возможности. Во-первых, они вносят достаточно заметные помехи в электрическую сеть, что нередко отрицательно сказывается на работе телевизоров, радиоприемников, магнитофонов. Во-вторых, их можно применять только для управления нагрузкой с активным сопротивлением — электролампой или нагревательным элементом, и нельзя использовать совместно с нагрузкой индуктивного характера — электродвигателем, трансформатором.

Между тем все эти проблемы легко решить, собрав электронное устройство, в котором роль регулирующего элемента выполнял бы не тиристор, а мощный транзистор.

Принципиальная схема

Транзисторный регулятор напряжения (рис. 9.6) содержит минимум радиоэлементов, не вносит помех в электрическую сеть и работает на нагрузку как с активным, так и индуктивным сопротивлением. Его можно использовать для регулировки яркости свечения люстры или настольной лампы, температуры нагрева паяльника или электроплитки, скорости вращения электродвигателя вентилятора или дрели, напряжения на обмотке трансформатора. Устройство имеет следующие параметры: диапазон регулировки напряжения — от 0 до 218 В; максимальная мощность нагрузки при использовании в регулирующей цепи одного транзистора — не более 100 Вт.

Регулирующий элемент прибора — транзистор VT1. Диодный мост VD1…VD4 выпрямляет сетевое напряжение так, что к коллектору VT1 всегда приложено положительное напряжение. Трансформатор Т1 понижает напряжение 220 В до 5…8 В, которое выпрямляется диодным блоком VD6 и сглаживается конденсатором С1.

Рис. Принципиальная схема мощного регулятора сетевого напряжения 220В.

Переменный резистор R1 служит для регулировки величины управляющего напряжения, а резистор R2 ограничивает ток базы транзистора. Диод VD5 защищает VT1 от попадания на его базу напряжения отрицательной полярности. Устройство подсоединяется к сети вилкой ХР1. Розетка XS1 служит для подключения нагрузки.

Регулятор действует следующим образом. После включения питания тумблером S1 сетевое напряжение поступает одновременно на диоды VD1, VD2 и первичную обмотку трансформатора Т1.

При этом выпрямитель, состоящий из диодного моста VD6, конденсатора С1 и переменного резистора R1, формирует управляющее напряжение, которое поступает на базу транзистора и открывает его. Если в момент включения регулятора в сети оказалось напряжение отрицательной полярности, ток нагрузки протекает по цепи VD2 — эмиттер-коллектор VT1, VD3. Если полярность сетевого напряжения положительная, ток протекает по цепи VD1 — коллектор-эмиттер VT1, VD4.

Значение тока нагрузки зависит от величины управляющего напряжения на базе VT1. Вращая движок R1 и изменяя значение управляющего напряжения, управляют величиной тока коллектора VT1. Этот ток, а следовательно, и ток, протекающий в нагрузке, будет тем больше, чем выше уровень управляющего напряжения, и наоборот.

При крайнем правом по схеме положении движка переменного резистора транзистор окажется полностью открыт и «доза» электроэнергии, потребляемая нагрузкой, будет соответствовать номинальной величине. Если движок R1 переместить в крайнее левое положение, VT1 окажется запертым и ток через нагрузку не потечет.

Управляя транзистором, мы фактически регулируем амплитуду переменного напряжения и тока, действующих в нагрузке. Транзистор при этом работает в непрерывном режиме, благодаря чему такой регулятор лишен недостатков, свойственных тирис-торным устройствам.

Конструкция и детали

Теперь перейдем к конструкции прибора. Диодные мостики, конденсатор, резистор R2 и диод VD6 устанавливаются на монтажной плате размером 55×35 мм, выполненной из фольгированного ге-тинакса или текстолита толщиной 1…2 мм (рис. 9.7).

В устройстве можно использовать следующие детали. Транзистор — КТ812А(Б), КТ824А(Б), КТ828А(Б), КТ834А(Б,В), КТ840А(Б), КТ847А или КТ856А. Диодные мосты: VD1. ..VD4 — КЦ410В или КЦ412В, VD6 — КЦ405 или КЦ407 с любым буквенным индексом; диод VD5 — серии Д7, Д226 или Д237.

Переменный резистор — типа СП, СПО, ППБ мощностью не менее 2 Вт, постоянный — ВС, МЛТ, ОМЛТ, С2-23. Оксидный конденсатор — К50-6, К50-16. Сетевой трансформатор — ТВЗ-1-6 от ламповых телевизоров, ТС-25, ТС-27 — от телевизора «Юность» или любой другой маломощный с напряжением вторичной обмотки 5…8 В.

Предохранитель рассчитан на максимальный ток 1 А. Тумблер — ТЗ-С или любой другой сетевой. ХР1 — стандартная сетевая вилка, XS1 — розетка.

Все элементы регулятора размещаются в пластмассовом корпусе с габаритами 150x100x80 мм. На верхней панели корпуса устанавливаются тумблер и переменный резистор, снабженный декоративной ручкой. Розетка для подключения нагрузки и гнездо предохранителя крепятся на одной из боковых стенок корпуса.

С той же стороны сделано отверстие для сетевого шнура. На дне корпуса установлены транзистор, трансформатор и монтажная плата. Транзистор необходимо снабдить радиатором с площадью рассеяния не менее 200 см2 и толщиной 3. ..5 мм.

Рис. Печаная плата мощного регулятора сетевого напряжения 220В.

Регулятор не нуждается в налаживании. При правильном монтаже и исправных деталях он начинает работать сразу после включения в сеть.

Рекомендации

Теперь несколько рекомендаций тем, кто захочет усовершенствовать устройство. Изменения в основном касаются увеличения выходной мощности регулятора. Так, например, при использовании транзистора КТ856 мощность, потребляемая нагрузкой от сети, может составлять 150 Вт, для КТ834 — 200 Вт, а для КТ847 — 250 Вт.

Если необходимо еще больше увеличить выходную мощность прибора, в качестве регулирующего элемента можно применить несколько параллельно включенных транзисторов, соединив их соответствующие выводы.

Вероятно, в этом случае регулятор придется снабдить небольшим вентилятором для более интенсивного воздушного охлаждения полупроводниковых приборов. Кроме того, диодный мост VD1…VD4 потребуется заменить на четыре более мощных диода, рассчитанных на рабочее напряжение не менее 600 В и величину тока в соответствии с потребляемой нагрузкой.

Для этой цели подойдут приборы серий Д231…Д234, Д242, Д243, Д245 ..Д248. Необходимо будет также заменить VD5 на более мощный диод, рассчитанный на ток до I А. Также больший ток должен выдерживать предохранитель.

Источник: None.

10 лучших линейных регуляторов напряжения – Блог SnapEDA

В электронике линейные регуляторы напряжения обычно используются для стабилизации напряжения. Независимо от входного напряжения или условий нагрузки, они будут обеспечивать фиксированное выходное напряжение, тем самым защищая устройства от колебаний выходного сигнала, которые могут привести к неэффективной работе или даже к повреждению.

При проектировании источника питания для приложения, требующего небольшой разницы между его входным и выходным напряжениями, разработчики оборудования должны рассмотреть линейные стабилизаторы напряжения.

Простота и стоимость являются основными преимуществами использования линейных стабилизаторов перед импульсными регуляторами напряжения. Кроме того, отсутствие шума переключения делает линейные регуляторы особенно полезными для аудио- и видеосвязи, медицинских устройств и других приложений, чувствительных к шуму.

С другой стороны, линейные регуляторы напряжения выделяют тепло, а их эффективность довольно низкая, варьируясь от 30% до 60%. Именно поэтому они используются в основном для маломощных устройств и небольших перепадов между входным и выходным напряжениями.

По сравнению с линейными стабилизаторами, импульсные стабилизаторы напряжения (также известные как импульсные стабилизаторы) имеют более высокий КПД и выделяют гораздо меньше тепла, но также являются более дорогими и сложными.

При выборе между различными регуляторами напряжения для вашего приложения следует учитывать несколько факторов, в том числе их максимальное входное напряжение, разницу между входным и выходным напряжением, номинальный ток, номинальную температуру и выходной шум.

Большинство линейных регуляторов напряжения в нашем списке Top 10 имеют защиту от перегрузки по току и тепловую защиту. Большинство из них также имеют максимальное входное напряжение в диапазоне от 5,5 В до 40 В и выходное напряжение в диапазоне от 3,3 В до 15 В. Наиболее популярными поставщиками регуляторов напряжения на SnapEDA являются Diodes Inc, Richtek USA Inc, Microchip, STMicroelectronics и Texas Instruments.

А теперь давайте взглянем на 10 лучших линейных регуляторов напряжения на SnapEDA!

#10 — LP2985-33DBVR от Texas Instruments

Этот стабилизатор с малым падением напряжения имеет максимальное входное напряжение 16 В, выходное напряжение 3,3 В, выходной ток 150 мА, падение напряжения 280 мВ и диапазон температур перехода от -40°C до 125°C.
Средняя цена среди дистрибьюторов: 0,60 доллара США

Скачать Symbol & Footprint

#9 — L7805ACD2T от STMicroelectronics

Этот положительный регулятор имеет максимальное входное напряжение 35 В, выходное напряжение 5 В, выходной ток 1,5 А, падение напряжения 2 В и диапазон температур перехода от 0°C до 125°C.

Средняя цена среди дистрибьюторов: нет данных

Загрузить Символ и посадочное место

#8 — L7805CV-DG от STMicroelectronics , падение напряжения 2 В и диапазон температур перехода от 0 °C до 125 °C.

Средняя цена среди дистрибьюторов: 0,52 доллара США. Диапазон температур перехода от -40°C до 125°C.

Средняя цена у дистрибьюторов: 2,02 доллара США

Скачать Symbol & Footprint

#6 — L7805CV от STMicroelectronics

Этот положительный регулятор имеет максимальное входное напряжение 35 В, выходное напряжение 5 В, максимальный выходной ток 1,5 А, падение напряжения 2 В и диапазон температур перехода от 0°C до 125°C.

Средняя цена среди дистрибьюторов: 0,41 доллара США

Загрузить Symbol & Footprint

#5 — LD1117S33CTR от STMicroelectronics Падение напряжения 1 В и диапазон температур перехода от -40°C до 125°C.

Средняя цена среди дистрибьюторов: 0,36 доллара США

Загрузить Символ и посадочное место

#4 — AP2112K-3.

3TRG1 производства Diodes Inc. выходной ток, падение напряжения 0,4 В и диапазон температур перехода от -40°C до 85°C.

Средняя цена у дистрибьюторов: 0,24 доллара США

Скачать Symbol & Footprint

#3 — RT9193-33GB by Richtek USA Inc.

Этот стабилизатор с малым падением напряжения имеет максимальное входное напряжение 5,5 В, выходное напряжение 3,3 В, максимальный выходной ток 300 мА, падение напряжения 0,3 В и диапазон температур перехода от -40°C до 125°C. .

Средняя цена среди дистрибьюторов: 0,50 доллара США

Загрузить Символ и посадочное место

#2 — MIC29302WU от Microchip максимальное падение напряжения и диапазон температур перехода от -40°C до 125°C.

Средняя цена между дистрибьюторами: N/A

Скачать символ и следы

, а верхний линейный регулятор напряжения на SNAPEDA-

#1- LM11117.

3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.3.

Этот стабилизатор с малым падением напряжения имеет максимальное входное напряжение 15 В, выходное напряжение 3,3 В, максимальный выходной ток 800 мА, падение напряжения 1,2 и диапазон температур перехода от 0°C до 125°C.

Средняя цена среди дистрибьюторов: н/д

Загрузка символов и посадочных мест

* Эти данные были собраны с помощью аналитики SnapEDA путем просмотра загрузок из нашей библиотеки моделей деталей (символы, посадочные места и 3D-модели). Миллионы деталей ежегодно оцениваются в SnapEDA, однако, если детали нет в нашей базе данных, она не будет отображаться в этом списке. Мы постоянно расширяем охват и будем периодически обновлять этот список!

Как выбрать лучший стабилизатор напряжения для моей схемы?

ВОПРОС: В настоящее время на рынке представлено так много различных регуляторов напряжения. Как выбрать тот, который подойдет для моей схемы?

ОТВЕТ: Ух ты, это сложный, но хороший вопрос. Я постараюсь ответить на него лаконично. Показатели качества обычно используются для таких решений, поскольку они обеспечивают количественное сравнение. Если пренебречь стоимостью на данный момент, следует рассмотреть семь значимых показателей качества.

ФИКСИРОВАННАЯ ИЛИ РЕГУЛИРУЕМАЯ
Регуляторы напряжения доступны с фиксированным или регулируемым выходным напряжением. Если вам не нужно подстраивать выходное напряжение или настраивать его на нестандартное напряжение, тогда стабилизатор с фиксированным напряжением будет использовать меньше деталей, и поэтому часто является лучшим выбором.

ДИСПЛЕЙ НАПРЯЖЕНИЯ — ЛИНЕЙНЫЙ РЕГУЛЯТОР ИЛИ (U)LDO
Многие инженеры считают, что это одно и то же. Они не. Для линейного регулятора обычно требуется разница между входным и выходным напряжениями не менее 3 вольт. Для регуляторов с малым падением напряжения обычно требуется менее 1 В, а для ULDO требуется гораздо меньше, а некоторые даже всего 35 мВ.

МАКСИМАЛЬНЫЙ ВЫХОДНОЙ ТОК
Номинальный выходной ток регулятора следует выбирать достаточно близко к максимальному требуемому току в цепи. Слабо нагруженные регуляторы часто имеют проблемы со стабильностью http://powerelectronics.com/power-management/no-load-specification-impacts-power-supply-performance. Кроме того, чтобы схема ограничения тока в регуляторе была полезной, мы не хотим выбирать слишком высокие номинальные характеристики устройства, потому что ток короткого замыкания также будет слишком высоким для защиты цепи.

ТОЧНОСТЬ НАПРЯЖЕНИЯ
Конечно, регулятор напряжения нужен для того, чтобы сделать напряжение более точным, но достаточно точным. Это зависит от схемы. Если вы используете стабилизатор, например, для питания цифровых ИС или операционных усилителей, требование регулирования часто не вызывает большого беспокойства, и 5% вполне допустимо. Если регулятор напряжения также используется в качестве опорного напряжения, точность будет более важной. Обратите внимание, что регуляторы и эталоны ОЧЕНЬ РАЗНЫЕ и на самом деле не взаимозаменяемы, но многие недорогие аналого-цифровые преобразователи используют VDD также в качестве эталона аналого-цифрового преобразователя.

PSRR
В прошлом показатели PSRR регуляторов LDO и ULDO были низкими по сравнению с линейными регуляторами. В этом отношении технология быстро совершенствуется, и многие LDO и ULDO обеспечивают превосходные характеристики PSRR. Конечно, производительность PSRR следует измерять на интересующей частоте. Большинство устройств рассчитаны на частоту 120 Гц, и это связано с тем, что в прошлом мы использовали трансформаторные выпрямители для создания входного напряжения для линейных регуляторов, а трансформаторные выпрямители имели пульсации с частотой, вдвое превышающей частоту сети переменного тока. В настоящее время большинство линейных регуляторов подключаются к импульсным источникам питания, поэтому необходимо учитывать гармоники частоты переключения и любые другие источники шума на входе регулятора. Лучшим показателем качества, вероятно, является произведение PSRR и частоты, очень похожее на усиление полосы пропускания в операционном усилителе. PSS может сильно различаться между регуляторами напряжения, как показано на рисунке 1.9.0003

Рис. 1. PSRR LM317 и специального линейного регулятора. В этом случае на типичных частотах переключения разница составляет почти 40 дБ.

ВЫХОДНОЙ ШУМ

В отличие от источников опорного напряжения, линейные стабилизаторы и LDO часто имеют ложные отклики, которые будут мешать работе чувствительных схем, таких как часы АЦП и МШУ. Это одно из наиболее важных требований, которое, как правило, не уточняется, поэтому планируйте измерение нескольких устройств после того, как вы немного сузите выбор. На рис. 2 показан джиттер тактового сигнала АЦП с шумовыми помехами. Эти шпоры возникают из-за шума регулятора, а также пульсаций импульсного источника питания, подаваемых на часы.

Рис. 2. Измерение джиттера АЦП, показывающее «шпоры» из-за шума регулятора напряжения.

Рис. 3. Синяя кривая — паразитный выходной сигнал регулятора напряжения LM317 на частоте приблизительно 1 кГц и всех его гармониках. Зеленая кривая — это изготовленный на заказ высокопроизводительный линейный стабилизатор напряжения (НЕ LDO), а желтая кривая — опорное напряжение для сравнения.

СТАБИЛЬНОСТЬ

В типовых спецификациях мало что говорится об устойчивости контура управления, но стабильность определяет характеристики замкнутого контура регулятора, поэтому низкая стабильность означает плохую работу. Многие регуляторы предоставляют диаграмму, показывающую диапазон значений ESR для разных конденсаторов, но, как правило, количественная оценка стабильности отсутствует, поэтому планируйте измерение выходного шума на нескольких устройствах после того, как вы немного сузите выбор. На рис. 4 показано выходное сопротивление двух регуляторов напряжения. LM317 имеет плохую стабильность, определяемую острым пиком формы сигнала, в то время как пользовательский регулятор очень стабилен, без острого пика. Плохая стабильность также снижает PSRR, как показано на рис. 5. Типичные приложения, которые я вижу в промышленности, находятся в диапазоне от 15 до 25 градусов, что близко к наихудшей кривой на этом рисунке.

Рис. 4. Выходное сопротивление двух стабилизаторов, используемых для питания тактового генератора АЦП.

Рис. 5. Зависимость PSRR от запаса по фазе. Плохая стабильность значительно снижает PSRR, поэтому запланируйте ее измерение.

ВЫХОДНОЙ ИМПЕДАНС

На рис. 6 показано измерение джиттера тактового сигнала АЦП, питаемого от каждого из регуляторов, на рис. 4. Обратите внимание, что пик импеданса на рис. 4 можно увидеть в джиттере тактового сигнала на рис. 6. Целью является плоский импеданс и минимально возможные конденсаторы. Это связано с физическим пространством, а также с соображениями стоимости, поэтому устройство с более низким выходным импедансом является лучшим выбором, но вам также нужно быть осторожным с ESR, чтобы поддерживать его стабильность.