Понизить напряжение резистором: Как понизить напряжение через резистор

Содержание

Как понизить напряжение через резистор

Расчёт сопротивления для понижения напряжения : 6 комментариев

А где калькулятор?

Добрый день, Фазинур. По идее, в статье у вас должна отображаться автоматическая таблица для расчётов — это и есть калькулятор. Если не отображается — попробуйте с другого устройства или браузера посмотреть…

Спасибо большое, Александр! Не силён в электротехнике, очень помогло! Добавлю в закладки!

Очень рад, что пригодилась статья ) Я вот тоже не силён особо в электротехнике — начально любительский уровень )

В этой статье мы рассмотрим резистор и его взаимодействие с напряжением и током, проходящим через него. Вы узнаете, как рассчитать резистор с помощью специальных формул. В статье также показано, как специальные резисторы могут быть использованы в качестве датчика света и температуры.

Представление об электричестве

Новичок должен быть в состоянии представить себе электрический ток. Даже если вы поняли, что электричество состоит из электронов, движущихся по проводнику, это все еще очень трудно четко представить себе. Вот почему я предлагаю эту простую аналогию с водной системой, которую любой желающий может легко представить себе и понять, не вникая в законы.

Обратите внимание, как электрический ток похож на поток воды из полного резервуара (высокого напряжения) в пустой(низкое напряжение). В этой простой аналогии воды с электрическим током, клапан аналогичен токоограничительному резистору.
Из этой аналогии можно вывести некоторые правила, которые вы должны запомнить навсегда:
– Сколько тока втекает в узел, столько из него и вытекает
– Для того чтобы протекал ток, на концах проводника должны быть разные потенциалы.
– Количество воды в двух сосудах можно сравнить с зарядом батареи. Когда уровень воды в разных сосудах станет одинаковым, она перестанет течь, и при разряде аккумулятора, разницы между электродами не будет и ток перестанет течь.
– Электрический ток будет увеличиваться при уменьшении сопротивления, как и скорость потока воды будет увеличиваться с уменьшением сопротивления клапана.

Я мог бы написать гораздо больше умозаключений на основе этой простой аналогии, но они описаны в законе Ома ниже.

Резистор

Резисторы могут быть использованы для контроля и ограничения тока, следовательно, основным параметром резистора является его сопротивление, которое измеряется в Омах. Не следует забывать о мощности резистора, которая измеряется в ваттах (Вт), и показывает, какое количество энергии резистор может рассеять без перегрева и выгорания. Важно также отметить, что резисторы используются не только для ограничения тока, они также могут быть использованы в качестве делителя напряжения для получения низкого напряжения из большего. Некоторые датчики основаны на том, что сопротивление варьируется в зависимости от освещённости, температуры или механического воздействия, об этом подробно написано в конце статьи.

Закон Ома

Понятно, что эти 3 формулы выведены из основной формулы закона Ома, но их надо выучить для понимания более сложных формул и схем. Вы должны быть в состоянии понять и представить себе смысл любой из этих формул. Например, во второй формуле показано, что увеличение напряжения без изменения сопротивления приведет к росту тока. Тем не менее, увеличение тока не увеличит напряжение (хотя это математически верно), потому что напряжение – это разность потенциалов, которая будет создавать электрический ток, а не наоборот (см. аналогию с 2 емкостями для воды). Формула 3 может использоваться для вычисления сопротивления токоограничивающего резистора при известном напряжении и токе. Это лишь примеры, показывающие важность этого правила. Вы сами узнаете, как использовать их после прочтения статьи.

Последовательное и параллельное соединение резисторов

Понимание последствий параллельного или последовательного подключения резисторов очень важно и поможет вам понять и упростить схемы с помощью этих простых формул для последовательного и параллельного сопротивления:

В этом примере схемы, R1 и R2 соединены параллельно, и могут быть заменены одним резистором R3 в соответствии с формулой:

В случае с 2-мя параллельно соединёнными резисторами, формулу можно записать так:

Кроме того, что эту формулу можно использовать для упрощения схем, она может быть использована для создания номиналов резисторов, которых у вас нет.
Отметим также, что значение R3 будет всегда меньше, чем у 2 других эквивалентных резисторов, так как добавление параллельных резисторов обеспечивает дополнительные пути

электрическому току, снижая общее сопротивление цепи.

Последовательно соединённые резисторы могут быть заменены одним резистором, значение которого будет равно сумме этих двух, в связи с тем, что это соединение обеспечивает дополнительное сопротивление тока. Таким образом, эквивалентное сопротивление R3 очень просто вычисляется: R3=R1+R2

В интернете есть удобные он-лайн калькуляторы для расчета последовательного и параллельного соединения резисторов.

Токоограничивающий резистор

Самая основная роль токоограничивающих резисторов – это контроль тока, который будет протекать через устройство или проводник. Для понимания их работы, давайте сначала разберём простую схему, где лампа непосредственно подключена к 9В батареи. Лампа, как и любое другое устройство, которое потребляет электроэнергию для выполнения определенной задачи (например, светоизлучение) имеет внутреннее сопротивление, которое определяет его текущее потребление. Таким образом, отныне, любое устройство может быть заменено на эквивалентное сопротивление.

Теперь, когда лампа будет рассматриваться как резистор, мы можем использовать закон Ома для расчета тока, проходящего через него. Закон Ома гласит, что ток, проходящий через резистор равен разности напряжений на нем, поделенное на сопротивление резистора: I=V/R или точнее так:

I=(V1-V2)/R
где (V1-V2) является разностью напряжений до и после резистора.

Теперь обратите внимание на рисунок выше, где добавлен токоограничительный резистор. Он будет ограничивать ток идущий к лампе, как это следует из названия. Вы можете контролировать, количество тока протекающего через лампу, просто выбрав правильное значение R1. Большой резистор будет сильно снижать ток, а небольшой резистор менее сильно (так же, как в нашей аналогии с водой).

Математически это запишется так:

Из формулы следует, что ток уменьшится, если значение R1 увеличится. Таким образом, дополнительное сопротивление может быть использовано для ограничения тока. Однако важно отметить, что это приводит к нагреву резистора, и вы должны правильно рассчитать его мощность, о чем будет написано дальше.

Вы можете воспользоваться он-лайн калькулятором для расчета токоограничительного резистора светодиода.

Резисторы как делитель напряжения

Как следует из названия, резисторы могут быть использованы в качестве делителя напряжения, другими словами, они могут быть использованы для уменьшения напряжения путем деления его. Формула:

Если оба резистора имеют одинаковое значение (R1=R2=R), то формулу можно записать так:

Другой распространенный тип делителя, когда один резистор подключен к земле (0В), как показано на рисунке 6B.
Заменив Vb на 0 в формуле 6А, получаем:

Узловой анализ

Теперь, когда вы начинаете работать с электронными схемами, важно уметь их анализировать и рассчитывать все необходимые напряжения, токи и сопротивления. Есть много способов для изучения электронных схем, и одним из наиболее распространенных методов является узловой, где вы просто применяете набор правил, и рассчитываете шаг за шагом все необходимые переменные.

Упрощенные правила узлового анализа

Определение узла

Узел – это любая точка соединения в цепи. Точки, которые связаны друг с другом, без других компонентов между ними рассматриваются как единый узел. Таким образом, бесконечное число проводников в одну точку считаются одним узлом. Все точки, которые сгруппированы в один узел, имеют одинаковые напряжения.

Определение ветви

Ветвь представляет собой набор из 1 и более компонентов, соединенных последовательно, и все компоненты, которые подсоединены последовательно к этой цепи, рассматриваются как одна ветвь.

Все напряжения обычно измеряются относительно земли напряжение на которой всегда равно 0 вольт.

Ток всегда течет от узла с более высоким напряжением на узел с более низким.

Напряжение на узле может быть высчитано из напряжения около узла, с помощью формулы:
V1-V2=I1*(R1)
Перенесем:
V2=V1-(I1*R1)
Где V2 является искомым напряжением, V1 является опорным напряжением, которое известно, I1 ток, протекающий от узла 1 к узлу 2 и R1 представляет собой сопротивление между 2 узлами.

Точно так же, как и в законе Ома, ток ответвления можно определить, если напряжение 2х соседних узлах и сопротивление известно:

I 1=(V1-V2)/R1

Текущий входящий ток узла равен текущему выходящему току, таким образом, это можно записать так: I 1+ I3=I2

Важно, чтобы вы были в состоянии понимать смысл этих простых формул. Например, на рисунке выше, ток протекает от V1 до V2, и, следовательно, напряжение V2 должно быть меньше, чем V1.
Используя соответствующие правила в нужный момент, вы сможете быстро и легко проанализировать схему и понять её. Это умение достигается практикой и опытом.

Расчет необходимой мощности резистора

При покупке резистора вам могут задать вопрос: "Резисторы какой мощности вы хотите?" или могут просто дать 0.25Вт резисторы, поскольку они являются наиболее популярными.
Пока вы работаете с сопротивлением больше 220 Ом, и ваш блок питания обеспечивает 9В или меньше, можно работать с 0.125Вт или 0.25Вт резисторами. Но если напряжение более 10В или значение сопротивления менее 220 Ом, вы должны рассчитать мощность резистора, или он может сгореть и испортить прибор. Чтобы вычислить необходимую мощность резистора, вы должны знать напряжение через резистор (V) и ток, протекающий через него (I):

P=I*V
где ток измеряется в амперах (А), напряжение в вольтах (В) и Р – рассеиваемая мощность в ваттах (Вт)

На фото предоставлены резисторы различной мощности, в основном они отличаются размером.

Разновидности резисторов

Резисторы могут быть разными, начиная от простых переменных резисторов (потенциометров) до реагирующих на температуру, свет и давление. Некоторые из них будут обсуждаться в этом разделе.

Переменный резистор (потенциометр)

На рисунке выше показано схематическое изображение переменного резистора. Он часто упоминается как потенциометр, потому что он может быть использован в качестве делителя напряжения.

Они различаются по размеру и форме, но все работают одинаково. Выводы справа и слева эквивалентны фиксированной точке (например, Va и Vb на рисунке выше слева), а средний вывод является подвижной частью потенциометра, а также используется для изменения соотношения сопротивления на левом и правом выводах. Следовательно, потенциометр относится к делителям напряжения, которым можно выставить любое напряжение от Va к Vb.

Кроме того, переменный резистор может быть использован как тока ограничивающий путем соединения выводов Vout и Vb, как на рисунке выше (справа). Представьте себе, как ток будет течь через сопротивление от левого вывода к правому, пока не достигнет подвижной части, и пойдет по ней, при этом, на вторую часть пойдет очень мало тока. Таким образом, вы можете использовать потенциометр для регулировки тока любых электронных компонентов, например лампы.

LDR (светочувствительные резисторы) и термисторы

Есть много датчиков основанных на резисторах, которые реагируют на свет, температуру или давление. Большинство из них включаются как часть делителя напряжения, которое изменяется в зависимости от сопротивления резисторов, изменяющегося под воздействием внешних факторов.


Терморезисторы


Фоторезистор (LDR)

Как вы можете видеть на рисунке 11A, фоторезисторы различаются по размеру, но все они являются резисторами, сопротивление которых уменьшается под воздействием света и увеличивается в темноте. К сожалению, фоторезисторы достаточно медленно реагируют на изменение уровня освещённости, имеют достаточно низкую точность, но очень просты в использовании и популярны. Как правило, сопротивление фоторезисторов может варьироваться от 50 Ом при солнце, до более чем 10МОм в абсолютной темноте.

Как мы уже говорили, изменение сопротивления изменяет напряжение с делителя. Выходное напряжение можно рассчитать по формуле:

Если предположить, что сопротивление LDR изменяется от 10 МОм до 50 Ом, то Vout будет соответственно от 0.005В до 4.975В.

Термистор похож на фоторезистор, тем не менее, термисторы имею гораздо больше типов, чем фоторезисторы, например, термистор может быть либо с отрицательным температурным коэффициентом (NTC), сопротивление которого уменьшается с повышением температуры, или положительным температурным коэффициентом (PTC), сопротивление которого будет увеличиваться с повышением температуры. Сейчас термисторы реагируют на изменение параметров среды очень быстро и точно.

Схемотехническое обозначение резисторов

Про определение номинала резистора используя цветовую маркировку можно почитать здесь.

В этой статье мы рассмотрим резистор и его взаимодействие с напряжением и током, проходящим через него. Вы узнаете, как рассчитать резистор с помощью специальных формул. В статье также показано, как специальные резисторы могут быть использованы в качестве датчика света и температуры.

Представление об электричестве

Новичок должен быть в состоянии представить себе электрический ток. Даже если вы поняли, что электричество состоит из электронов, движущихся по проводнику, это все еще очень трудно четко представить себе. Вот почему я предлагаю эту простую аналогию с водной системой, которую любой желающий может легко представить себе и понять, не вникая в законы.

Обратите внимание, как электрический ток похож на поток воды из полного резервуара (высокого напряжения) в пустой(низкое напряжение). В этой простой аналогии воды с электрическим током, клапан аналогичен токоограничительному резистору.
Из этой аналогии можно вывести некоторые правила, которые вы должны запомнить навсегда:
– Сколько тока втекает в узел, столько из него и вытекает
– Для того чтобы протекал ток, на концах проводника должны быть разные потенциалы.
– Количество воды в двух сосудах можно сравнить с зарядом батареи. Когда уровень воды в разных сосудах станет одинаковым, она перестанет течь, и при разряде аккумулятора, разницы между электродами не будет и ток перестанет течь.
– Электрический ток будет увеличиваться при уменьшении сопротивления, как и скорость потока воды будет увеличиваться с уменьшением сопротивления клапана.

Я мог бы написать гораздо больше умозаключений на основе этой простой аналогии, но они описаны в законе Ома ниже.

Резистор

Резисторы могут быть использованы для контроля и ограничения тока, следовательно, основным параметром резистора является его сопротивление, которое измеряется в Омах. Не следует забывать о мощности резистора, которая измеряется в ваттах (Вт), и показывает, какое количество энергии резистор может рассеять без перегрева и выгорания. Важно также отметить, что резисторы используются не только для ограничения тока, они также могут быть использованы в качестве делителя напряжения для получения низкого напряжения из большего. Некоторые датчики основаны на том, что сопротивление варьируется в зависимости от освещённости, температуры или механического воздействия, об этом подробно написано в конце статьи.

Закон Ома

Понятно, что эти 3 формулы выведены из основной формулы закона Ома, но их надо выучить для понимания более сложных формул и схем. Вы должны быть в состоянии понять и представить себе смысл любой из этих формул. Например, во второй формуле показано, что увеличение напряжения без изменения сопротивления приведет к росту тока. Тем не менее, увеличение тока не увеличит напряжение (хотя это математически верно), потому что напряжение – это разность потенциалов, которая будет создавать электрический ток, а не наоборот (см. аналогию с 2 емкостями для воды). Формула 3 может использоваться для вычисления сопротивления токоограничивающего резистора при известном напряжении и токе. Это лишь примеры, показывающие важность этого правила. Вы сами узнаете, как использовать их после прочтения статьи.

Последовательное и параллельное соединение резисторов

Понимание последствий параллельного или последовательного подключения резисторов очень важно и поможет вам понять и упростить схемы с помощью этих простых формул для последовательного и параллельного сопротивления:

В этом примере схемы, R1 и R2 соединены параллельно, и могут быть заменены одним резистором R3 в соответствии с формулой:

В случае с 2-мя параллельно соединёнными резисторами, формулу можно записать так:

Кроме того, что эту формулу можно использовать для упрощения схем, она может быть использована для создания номиналов резисторов, которых у вас нет.
Отметим также, что значение R3 будет всегда меньше, чем у 2 других эквивалентных резисторов, так как добавление параллельных резисторов обеспечивает дополнительные пути
электрическому току, снижая общее сопротивление цепи.

Последовательно соединённые резисторы могут быть заменены одним резистором, значение которого будет равно сумме этих двух, в связи с тем, что это соединение обеспечивает дополнительное сопротивление тока. Таким образом, эквивалентное сопротивление R3 очень просто вычисляется: R3=R1+R2

В интернете есть удобные он-лайн калькуляторы для расчета последовательного и параллельного соединения резисторов.

Токоограничивающий резистор

Самая основная роль токоограничивающих резисторов – это контроль тока, который будет протекать через устройство или проводник. Для понимания их работы, давайте сначала разберём простую схему, где лампа непосредственно подключена к 9В батареи. Лампа, как и любое другое устройство, которое потребляет электроэнергию для выполнения определенной задачи (например, светоизлучение) имеет внутреннее сопротивление, которое определяет его текущее потребление. Таким образом, отныне, любое устройство может быть заменено на эквивалентное сопротивление.

Теперь, когда лампа будет рассматриваться как резистор, мы можем использовать закон Ома для расчета тока, проходящего через него. Закон Ома гласит, что ток, проходящий через резистор равен разности напряжений на нем, поделенное на сопротивление резистора: I=V/R или точнее так:
I=(V1-V2)/R
где (V1-V2) является разностью напряжений до и после резистора.

Теперь обратите внимание на рисунок выше, где добавлен токоограничительный резистор. Он будет ограничивать ток идущий к лампе, как это следует из названия. Вы можете контролировать, количество тока протекающего через лампу, просто выбрав правильное значение R1. Большой резистор будет сильно снижать ток, а небольшой резистор менее сильно (так же, как в нашей аналогии с водой).

Математически это запишется так:

Из формулы следует, что ток уменьшится, если значение R1 увеличится. Таким образом, дополнительное сопротивление может быть использовано для ограничения тока. Однако важно отметить, что это приводит к нагреву резистора, и вы должны правильно рассчитать его мощность, о чем будет написано дальше.

Вы можете воспользоваться он-лайн калькулятором для расчета токоограничительного резистора светодиода.

Резисторы как делитель напряжения

Как следует из названия, резисторы могут быть использованы в качестве делителя напряжения, другими словами, они могут быть использованы для уменьшения напряжения путем деления его. Формула:

Если оба резистора имеют одинаковое значение (R1=R2=R), то формулу можно записать так:

Другой распространенный тип делителя, когда один резистор подключен к земле (0В), как показано на рисунке 6B.
Заменив Vb на 0 в формуле 6А, получаем:

Узловой анализ

Теперь, когда вы начинаете работать с электронными схемами, важно уметь их анализировать и рассчитывать все необходимые напряжения, токи и сопротивления. Есть много способов для изучения электронных схем, и одним из наиболее распространенных методов является узловой, где вы просто применяете набор правил, и рассчитываете шаг за шагом все необходимые переменные.

Упрощенные правила узлового анализа

Определение узла

Узел – это любая точка соединения в цепи. Точки, которые связаны друг с другом, без других компонентов между ними рассматриваются как единый узел. Таким образом, бесконечное число проводников в одну точку считаются одним узлом. Все точки, которые сгруппированы в один узел, имеют одинаковые напряжения.

Определение ветви

Ветвь представляет собой набор из 1 и более компонентов, соединенных последовательно, и все компоненты, которые подсоединены последовательно к этой цепи, рассматриваются как одна ветвь.

Все напряжения обычно измеряются относительно земли напряжение на которой всегда равно 0 вольт.

Ток всегда течет от узла с более высоким напряжением на узел с более низким.

Напряжение на узле может быть высчитано из напряжения около узла, с помощью формулы:
V1-V2=I1*(R1)
Перенесем:
V2=V1-(I1*R1)
Где V2 является искомым напряжением, V1 является опорным напряжением, которое известно, I1 ток, протекающий от узла 1 к узлу 2 и R1 представляет собой сопротивление между 2 узлами.

Точно так же, как и в законе Ома, ток ответвления можно определить, если напряжение 2х соседних узлах и сопротивление известно:
I 1=(V1-V2)/R1

Текущий входящий ток узла равен текущему выходящему току, таким образом, это можно записать так: I 1+ I3=I2

Важно, чтобы вы были в состоянии понимать смысл этих простых формул. Например, на рисунке выше, ток протекает от V1 до V2, и, следовательно, напряжение V2 должно быть меньше, чем V1.
Используя соответствующие правила в нужный момент, вы сможете быстро и легко проанализировать схему и понять её. Это умение достигается практикой и опытом.

Расчет необходимой мощности резистора

При покупке резистора вам могут задать вопрос: "Резисторы какой мощности вы хотите?" или могут просто дать 0.25Вт резисторы, поскольку они являются наиболее популярными.
Пока вы работаете с сопротивлением больше 220 Ом, и ваш блок питания обеспечивает 9В или меньше, можно работать с 0.125Вт или 0.25Вт резисторами. Но если напряжение более 10В или значение сопротивления менее 220 Ом, вы должны рассчитать мощность резистора, или он может сгореть и испортить прибор. Чтобы вычислить необходимую мощность резистора, вы должны знать напряжение через резистор (V) и ток, протекающий через него (I):
P=I*V
где ток измеряется в амперах (А), напряжение в вольтах (В) и Р – рассеиваемая мощность в ваттах (Вт)

На фото предоставлены резисторы различной мощности, в основном они отличаются размером.

Разновидности резисторов

Резисторы могут быть разными, начиная от простых переменных резисторов (потенциометров) до реагирующих на температуру, свет и давление. Некоторые из них будут обсуждаться в этом разделе.

Переменный резистор (потенциометр)

На рисунке выше показано схематическое изображение переменного резистора. Он часто упоминается как потенциометр, потому что он может быть использован в качестве делителя напряжения.

Они различаются по размеру и форме, но все работают одинаково. Выводы справа и слева эквивалентны фиксированной точке (например, Va и Vb на рисунке выше слева), а средний вывод является подвижной частью потенциометра, а также используется для изменения соотношения сопротивления на левом и правом выводах. Следовательно, потенциометр относится к делителям напряжения, которым можно выставить любое напряжение от Va к Vb.
Кроме того, переменный резистор может быть использован как тока ограничивающий путем соединения выводов Vout и Vb, как на рисунке выше (справа). Представьте себе, как ток будет течь через сопротивление от левого вывода к правому, пока не достигнет подвижной части, и пойдет по ней, при этом, на вторую часть пойдет очень мало тока. Таким образом, вы можете использовать потенциометр для регулировки тока любых электронных компонентов, например лампы.

LDR (светочувствительные резисторы) и термисторы

Есть много датчиков основанных на резисторах, которые реагируют на свет, температуру или давление. Большинство из них включаются как часть делителя напряжения, которое изменяется в зависимости от сопротивления резисторов, изменяющегося под воздействием внешних факторов.


Терморезисторы


Фоторезистор (LDR)

Как вы можете видеть на рисунке 11A, фоторезисторы различаются по размеру, но все они являются резисторами, сопротивление которых уменьшается под воздействием света и увеличивается в темноте. К сожалению, фоторезисторы достаточно медленно реагируют на изменение уровня освещённости, имеют достаточно низкую точность, но очень просты в использовании и популярны. Как правило, сопротивление фоторезисторов может варьироваться от 50 Ом при солнце, до более чем 10МОм в абсолютной темноте.

Как мы уже говорили, изменение сопротивления изменяет напряжение с делителя. Выходное напряжение можно рассчитать по формуле:

Если предположить, что сопротивление LDR изменяется от 10 МОм до 50 Ом, то Vout будет соответственно от 0.005В до 4.975В.

Термистор похож на фоторезистор, тем не менее, термисторы имею гораздо больше типов, чем фоторезисторы, например, термистор может быть либо с отрицательным температурным коэффициентом (NTC), сопротивление которого уменьшается с повышением температуры, или положительным температурным коэффициентом (PTC), сопротивление которого будет увеличиваться с повышением температуры. Сейчас термисторы реагируют на изменение параметров среды очень быстро и точно.

Схемотехническое обозначение резисторов

Про определение номинала резистора используя цветовую маркировку можно почитать здесь.

Как понизить напряжение - Мои статьи - Каталог статей

Как понизить напряжение сопротивлением?

Сопротивление ограничивает ток и при его протекании падает напряжение на сопротивление (токоограничивающий резистор). Такой способ позволяет понизить напряжение для питания маломощных устройств с токами потребления в десятки, максимум сотни миллиампер.

Примером такого питания можно выделить включение светодиода в сеть постоянного тока 12 (например, бортовая сеть автомобиля до 14.7 Вольт). Тогда, если светодиод рассчитан на питание от 3.3 В, током в 20 мА, нужен резистор R:

R=(14.7-3.3)/0.02)= 570 Ом

Но резисторы отличаются по максимальной рассеиваемой мощности:

P=(14.7-3.3)*0.02=0.228 Вт

Ближайший по номиналу в большую сторону - резистор на 0.25 Вт.

Именно рассеиваемая мощность и накладывает ограничение на такой способ питания, обычно мощность резисторов не превышает 5-10 Вт. Получается, что если нужно погасить большое напряжение или запитать таким образом нагрузку мощнее, придется ставить несколько резисторов т.к. мощности одного не хватит и ее можно распределить между несколькими.

Способ снижения напряжения резистором работает и в цепях постоянного тока и в цепях переменного тока.

Недостаток - выходное напряжение ничем нестабилизировано и при увеличении и снижении тока оно изменяется пропорционально номиналу резистора.

Как понизить переменное напряжение дросселем или конденсатором?

Если речь вести только о переменном токе, то можно использовать реактивное сопротивление. Реактивное сопротивление есть только в цепях переменного тока, это связно с особенностями накопления энергии в конденсаторах и катушках индуктивности и законами коммутации.

Дроссель и конденсатор в переменном токе могут быть использованы в роли балластного сопротивления.

Реактивное сопротивление дросселя (и любого индуктивного элемента) зависит от частоты переменного тока (для бытовой электросети 50 Гц) и индуктивности, оно рассчитывается по формуле:

где ω – угловая частота в рад/с, L-индуктивность, 2пи – необходимо для перевода угловой частоты в обычную, f – частота напряжения в Гц.

Реактивное сопротивление конденсатора зависит от его емкости (чем меньше С, тем больше сопротивление) и частоты тока в цепи (чем больше частота, тем меньше сопротивление). Его можно рассчитать так:

Пример использования индуктивного сопротивление - это питание люминесцентных ламп освещения, ДРЛ ламп и ДНаТ. Дроссель ограничивает ток через лампу, в ЛЛ и ДНаТ лампах он используется в паре со стартером или импульсным зажигающем устройством (пусковое реле) для формирования всплеска высокого напряжения включающего лампу. Это связано с природой и принципом работы таких светильников.

А конденсатор используют для питания маломощных устройств, его устанавливают последовательно с питаемой цепью. Такой блок питания называется "бестрансфоматорный блок питания с балластным (гасящим) конденсатором".

Очень часто встречают в качестве ограничителя тока заряда аккумуляторов (например, свинцовых) в носимых фонарях и маломощных радиоприемниках. Недостатки такой схемы очевидны - нет контроля уровня заряда аккумулятора, их выкипание, недозаряд, нестабильность напряжения.

Как понизить и стабилизировать напряжение постоянного тока

Чтобы добиться стабильного выходного напряжения можно использовать параметрические и линейные стабилизаторы. Часто их делают на отечественных микросхемах типа КРЕН или зарубежных типа L78xx, L79xx.

Линейный преобразователь LM317 позволяет стабилизировать любое значение напряжения, он регулируемый до 37В, вы можете сделать простейший регулируемый блок питания на его основе.

Если нужно незначительно снизить напряжение и стабилизировать его описанные ИМС не подойдут. Чтобы они работали должна быть разница порядка 2В и более. Для этого созданы LDO(low dropout)-стабилизаторы. Их отличие заключается в том, что для стабилизации выходного напряжение нужно, чтобы входное его превышало на величину от 1В. Пример такого стабилизатора AMS1117, выпускается в версиях от 1.2 до 5В, чаще всего используют версии на 5 и 3.3В, например в платах Arduino и многом другом.

Конструкция всех вышеописанных линейных понижающих стабилизаторов последовательного типа имеет существенный недостаток – низкий КПД. Чем больше разница между входным и выходным напряжением – тем он ниже. Он просто «сжигает» лишнее напряжение, переводя его в тепло, а потери энергии равны:

Pпотерь = (Uвх-Uвых)*I

Компания AMTECH выпускает ШИМ аналоги преобразователей типа L78xx, они работают по принципу широтно-импульсной модуляции и их КПД равен всегда более 90%.

Они просто включают и выключают напряжение с частотой до 300 кГц (пульсации минимальны). А действующее напряжение стабилизируется на нужном уровне. А схема включения аналогичная линейным аналогам.

Как повысить постоянное напряжение?

Для повышения напряжения производят импульсные преобразователи напряжения. Они могут быть включены и по схеме повышения (boost), и понижения (buck), и по повышающе-понижающей (buck-boost) схеме. Давайте рассмотрим несколько представителей:

1. Плата на базе микросхемы XL6009

2. Плата на базе LM2577, работает на повышение и понижение выходного напряжения.

3. Плата преобразователь на FP6291, подходит для сборки 5 V источника питания, например powerbank. С помощью корректировке номиналов резисторов может перестраиваться на другие напряжения, как и любые другие подобные преобразователь – нужно корректировать цепи обратной связи.

4. Плата на базе MT3608

Здесь всё подписано на плате – площадки для пайки входного – IN и выходного – OUT напряжения. Платы могут иметь регулировку выходного напряжения, а в некоторых случая и ограничения тока, что позволяет сделать простой и эффективный лабораторный блок питания. Большинство преобразователей, как линейных, так и импульсных имеют защиту от КЗ.

 

 

 

Как повысить переменное напряжение?

Для корректировки переменного напряжения используют два основных способа:

1. Автотрансформатор;

2. Трансформатор.

Автотрансформатор – это дроссель с одной обмоткой. Обмотка имеет отвод от определенного количества витков, так подключаясь между одним из концов обмотки и отводом, на концах обмотки вы получаете повышенное напряжение во столько раз, во сколько соотносится общее количество витков и количество витков до отвода.

Промышленностью выпускаются ЛАТРы – лабораторные автотрансформаторы, специальные электромеханические устройства для регулировки напряжения. Очень широко применение они нашли в разработке электронных устройств и ремонте источников питания. Регулировка достигается за счет скользящего щеточного контакта, к которому подключается питаемое устройство.

Недостатком таких устройств является отсутствие гальванической развязки. Это значит, что на выходных клеммах может запросто оказаться высокое напряжение, отсюда опасность поражения электрическим током.

Трансформатор – это классический способ изменения величины напряжения. Здесь есть гальваническая развязка от сети, что повышает безопасность таких установок. Величина напряжения на вторичной обмотке зависит от напряжений на первичной обмотки и коэффициента трансформации.

Uвт=Uперв*Kтр

Kтр=N1/N2

Отдельный вид – это импульсные трансформаторы. Они работают на высоких частотах в десятки и сотни кГц. Используются в подавляющем большинстве импульсных блоках питания, например:

  • Зарядное устройство вашего смартфона;

  • Блок питания ноутбука;

  • Блок питания компьютера.

За счет работы на большой частоте снижаются массогабаритные показатели, они в разы меньше чем у сетевых (50/60 Гц) трансформаторов, количество витков на обмотках и, как следствие, цена. Переход на импульсные блоки питания позволил уменьшить габариты и вес всей современной электроники, снизить её потребление за счет увеличения кпд (в импульсных схемах 70-98%).

 

 

 

В магазинах часто встречаются электронные траснформаторы, на их вход подаётся сетевое напряжение 220В, а на выходе например 12 В переменное высокочастотное, для использования в нагрузке которая питается от постоянного тока нужно дополнительно устанавливать на выход диодный мост и высокоскоростных диодов.

Внутри находится импульсный трансформатор, транзисторные ключи, драйвер, или автогенераторная схема, как изображена ниже.

Достоинства – простота схемы, гальваническая развязка и малые размеры.

Недостатки – большинство моделей, что встречаются в продаже, имеют обратную связь по току, это значит что без нагрузки с минимальной мощностью (указано в спецификациях конкретного прибора) он просто не включится. Отдельные экземпляры оборудованы уже ОС по напряжению и работают на холостом ходу без проблем.

 

Резисторы, ток и напряжение

Как получить 12В из подручных средств

Самый простой способ получить напряжение 12В – это соединить последовательно 8 пальчиковых батареек по 1,5 В.

Или использовать готовую 12В батарейку с маркировкой 23АЕ или 27А, такие используются в пультах дистанционного управления. В ней внутри подборка из маленьких «таблеток», которые вы видите на фото.

Мы рассмотрели набор вариантов для получения 12В в домашних условиях. Каждый из них имеет свои плюсы и минусы, различную степень эффективности, надежности и КПД. Какой вариант лучше использовать, вы должны выбрать самостоятельно исходя из возможностей и потребностей.

Также стоит отметить, что мы не рассмотрели один из вариантов. Получить 12 вольт можно и от блока питания для компьютера формата ATX. Для его запуска без ПК нужно замкнуть зеленый провод на любой из черных. 12 вольт находятся на желтом проводе. Обычно мощность 12В линии несколько сотен Ватт и ток в десятки Ампер.

Теперь вы знаете, как получить 12 Вольт из 220 или других доступных значений. Напоследок рекомендуем просмотреть полезное видео по теме:

Наверняка вы не знаете:

  • Как выпаивать радиодетали из плат
  • Как проверить диодный мост
  • Как определить емкость конденсатора
  • Маркировка резисторов по мощности и сопротивлению

Опубликовано:
08.05.2018
Обновлено: 08.05.2018

Как уменьшить вольтаж трансформатора

Как уменьшить вольтаж на трансформаторе.

Привет коллеги!

В этой статье я расскажу вам, как из трансформатора с выходом 32 В, сделать трансформатор с выходом 12 В. Иными словами — уменьшить вольтаж трансформатора.

Для примера, возьму транс от китайского ч/б телевизора «Jinlipu».

Я думаю, очень многие встречались с ним или подобным.

Итак, для начала нам нужно определить первичную и вторичные обмотки. Чтобы это сделать, нужен обычный омметр. Замеряем сопротивление на выводах трансформатора.

На первичной обмотке сопротивление больше, чем на вторичной и составляет, обычно, не менее 85 Ом.После того, как мы определили эти обмотки, можно приступать к разбору трансформатора. Нужно отделить друг от друга Ш-образные пластины.

Для этого нам понадобятся некоторые инструменты, а именно: круглогубцы, плоскогубцы, маленькая отвёрточка для «подцепа» пластин, кусачки, нож.

Чтобы вытащить самую первую пластинку, придётся потрудиться, но потом остальные пойдут, как «по маслу»

Работать нужно очень осторожно, так как легко можно порезаться о пластины

Конкретно на этом трансформаторе нам известно, что на выходе у него 32 В.

В случае, когда мы этого не знаем, нужно перед разбором обязательно замерить напряжение, чтобы в дальнейшем мы смогли вычислить, сколько витков идёт на 1 В.

 После того, как пластины были извлечены, нужно снять с обмоток пластмассовый корпус. Делаем это смело, так как на работу трансформатора это никак не повлияет.

Затем находим на вторичной обмотке доступный для размотки контакт и кусачками «откусываем» его от места спайки. Далее начинаем разматывать обмотку, при этом обязательно считаем количество витков. Чтобы проволока не мешала, её можно наматывать на линейку или что-то подобное.

Так как на этом трансформаторе на вторичной обмотке 3 вывода (два крайних и один средний), то логично предположить, что напряжение на среднем выводе равняется 16В, ровно половина от 32В. Разматываем обмотку до среднего контакта, т.е. до половины, и подсчитываем количество витков, которое мы размотали.

(Если у трансформатора два вывода на вторичной обмотке, то разматываем «на глаз» до половины, считаем витки при этом, затем отрезаем размотанную проволоку, зачищаем её конец, припаиваем назад к контакту и собираем трансформатор, делая всё то же, что при разборке, только в обратном порядке.

Количество витков, которое вы размотали, равняется 105. Значит 105 витков приходится на 17В (35В-18В=17В). Отсюда следует, что на 1В приходится примерно 6,1 витков (105/17=6,176). Теперь, чтобы нам убавить напряжение ещё на 6В (18В-12В=6В), вам нужно размотать примерно 36,6 витков (6,1*6=36,6). Можно округлить эту цифру до 37.

Для этого вам нужно опять разобрать трансформатор и проделать эту «процедуру».). В нашем случае, дойдя до половины обмотки, у нас получилось 106 витков. Значит эти 106 витков приходятся на 16В. Вычисляем сколько витков приходится на 1В (106/16=6,625) и отматываем ещё примерно 26,5 витков (16В-12В=4В; 4В*6,625витков=26,5 витков).

Затем «откусываем» отмотанную проволоку, зачищаем от лака её конец, залуживаем и припаиваем к контакту на трансформаторе, от которого он был «откусан».

Остаётся замерить напряжение, которое у нас получилось:

Поздравляю вас, коллеги, всё получилось отлично!

В следующей статье я расскажу, как из этого трансформатора сделать блок питания постоянного тока на 12В.

Гасящий конденсатор вместо резистора

Иногда возникает задача понизить переменное напряжение сети 220 вольт до некоторого заданного значения, причем применение понижающего трансформатора (в таком случае) не всегда бывает целесообразным.

Скажем, низкочастотный понижающий трансформатор, выполненный традиционно на трансформаторном железе, способный преобразовать мощность 200 Ватт, весит больше килограмма, не говоря о высокой стоимости.

Следовательно в некоторых случаях можно применить гасящий резистор, который ограничит ток, однако при этом на самом гасящем резисторе выделится мощность в виде тепла, а это не всегда является приемлемым.

Например, если нужно запитать 200 Ваттную лампу только на половину ее наминала, потребовалось бы рассеять мощность в 100 Ватт на гасящем резисторе, а это крайне сомнительное решение.

Весьма удобной альтернативой, для данного примера, может служить применение гасящего конденсатора, емкостью около14мкф, (такой можно собрать из трех металлопленочных типа К73-17 по 4,7мкф, рассчитанных на 250в, а лучше – на 400в) это позволит получить нужный ток без необходимости рассеивать значительную мощность в виде тепла.

Рассмотрим физическую сторону этого решения. Как известно, конденсатор, включенный в цепь переменного тока, является реактивным элементом, обладающим емкостным сопротивлением, связанным с частотой переменного тока в цепи, а также с собственной емкостью.

Чем больше емкость конденсатора и чем выше частота переменного напряжения в цепи, тем больший ток проходит через конденсатор, значит емкостное сопротивление конденсатора обратно пропорционально его емкости, а также частоте переменного тока, в цепи, куда он включен.

Это видно и из формулы для емкостного сопротивления конденсатора:
Если в цепь переменного тока включены последовательно резистор (активная нагрузка) и конденсатор, то их общее сопротивление можно найти по формуле:

А посколькуито

Итак, зная напряжение на нагрузке, силу тока нагрузки и напряжение на гасящем конденсаторе, можно определить емкость гасящего конденсатора, который нужно включить последовательно нагрузке для получения требуемых параметров питания:
Рассмотрим пример: требуется запитать лампу накаливания мощностью 100 Ватт, рассчитанную на напряжение 110 вольт от розетки 220 вольт. В первую очередь найдем значение рабочего тока лампы:

Получим значение тока лампы равное 0,91 А. Теперь можно найти требуемое значение емкости гасящего конденсатора, она будет равна 15,2 мкФ.

Следует отметить, что этот расчет верен для чисто активной нагрузки, когда имеет место эффективное значение. При использовании же выпрямителя, необходимо учесть, что эффективное значение тока будет немного меньше в силу действия пульсаций. Также следует помнить, что в качестве гасящих конденсаторов, полярные конденсаторы применять ни в коем случае нельзя.

Лучшее сочетание вакуумных и          полупроводниковых характеристик — однотактный гибридный усилитель звука.

          Мы не создаём иллюзий,          Мы делаем звук живым!

Два простых способа снизить напряжение на электролампах

Если надоело постоянно менять перегоревшие лампы, воспользуйтесь одним из приведенных советов. Но во всех случаях успех достигается за счет существенного снижения напряжения.

В дневное и особенно в ночное время напряжение в сети нередко достигает 230-240В что приводит к ускоренному выгоранию нитей накала электроламп.

Подсчитано,что повышение напряжения всего лишь на 4% по сравнению с номинальным(то есть с 220 до 228В) сокращает срок службы электроламп на 40%, а при повышенном «питании» в 6% этот срок снижается более чем наполовину. 

В то же время уменьшение напряжения на лампах всего на 8%(до 200-202В) увеличивает «стаж» их работы в 3,5 раза, при 195В он возрастает почти в 5 раз

Разумеется с понижением напряжения, снижается и яркость свечения, но во многих случаях, в частности в служебных помещениях, и в местах общего пользования, это обстоятельство не так уж и важно

Как же снизить напряжение на электролампах? Существуют два простых способа.

Первый-включают последовательно две лампы (рис 1). А какую же лампу взять в качестве дополнительной?. Можно такую же, как и основная. Но тогда обе лампы будут светить слабо.

Лучше всего подбирать лампу так, чтобы мощности ламп отличались в 1,5-2 раза, например 40 и 75 Вт, 60 и 100 Вт и.т.д.

Тогда лампа меньшей мошности будет светиться достаточно ярко, а более мощная слабее, выполняя роль своеобразного балласта, гасящего избыточное напряжение (рис.2.).

На первый взгляд выигрыша нет-ведь приходится использовать сразу две лампы вместо одной. Но вот что показывает простейший расчет; падение напряжения на лампах при последовательном соединении распределяется обратно пропорционально их мощности.

Поэтому при напряжении в сети 220В (возьмем пару ламп на 40 и 75 Вт) на 40- ваттной лампе напряжение будет около 145В, а на её 75-ваттной «партнерше»-чуть больше 75В.

Так как долговечность зависит от величины напряжения, понятно, что менять придется в основном лампу меньшей мощности. Да и та, как показывает практика, в худшем случае служит не менее года.

В обычных условиях за это же время приходится менять от 5 до 8 ламп (имеется в виду ежесуточная работа в течении 12 часов). Как видите, экономия весьма ощутима.

Другой способ-последовательное включение лампы и полупроводникового диода. Благодаря малым размерам его можно установить в конусе выключателя между клеммой и одним из подводящих проводов. При этом варианте происходит едва заметное мерцание ламп (за счет однополупериодического выпрямления переменного тока), а среднее значение напряжения на них составляет около 155В.Теперь о выборе типа диода. Он должен иметь определенный запас по допустимому току и быть рассчитан на напряжение не ниже 400В. Из миниатюрных диодов этому требованию отвечают серии КД150 и КД209. Однако диоды марки КД105 следует применять с лампами, у которых мощность не превышает 40Вт, а диоды КД209 (с любым буквенным индексом)-для совместной работы с 75-ватными осветительными приборами. Разумеется использовать можно и более мощные диоды других типов, но тогда их придется устанавливать вне выключателя. Правильно подобранный диод служит практически неограниченное время. Теперь разберем ещё один вопрос. Как быть тем, если в доме общий выключатель на весь подъезд? В этом случае устанавливают один диод большой мощности. Его крепят на металлическом уголке, привинчивают шурупами к стене рядом с выключателем, и закрывают кожухом с веньтиляционными отверстиями. Рекомендуемые типы диодов: КД202М, Н,Р или С, КД203, Д232-Д234, Д246-248 с любым буквенным индексом. При выборе типа диода помните, что его максимально допустимый  рабочий ток (указан в паспорте полупроводникового прибора) на 20-25% должен превышать суммарный  ток, потребляемый одновременно всеми  лампами, относящимися к данному выключателю. Если диод допускает ток всех лампочек (его нетрудно посчитать разделив общую мощность всех ламп на напряжение сети 220В ) не должен превышать 4А.

Как повышают и понижают напряжение?

Повышение и понижение напряжения осуществляют с помощью трансформаторов.

Трансформатор состоит из двух катушек изолированного провода, намотанных на общий стальной сердечник (рис. 16.4).

На одну катушку (называемую первичной обмоткой) подают переменный ток одного напряжения, а с другой катушки (вторичной обмотки) снимают переменный ток другого напряжения.

Рис. 16.4. Повышающий и понижающий трансформаторы.

Оно сосредоточено в основном внутри стального сердечника, поэтому обе обмотки пронизываются одним и тем же переменным магнитным потоком.

Поэтому вследствие явления электромагнитной индукции в каждом витке каждой обмотки возникает одна и та же ЭДС индукции.

Суммарная ЭДС в каждой из катушек равна сумме ЭДС во всех ее витках, так как витки соединены друг с другом последовательно. Поэтому отношение напряженийина вторичной и первичной обмотках равно отношению числа витков в них:Например, если во вторичной обмотке в 10 раз больше витков, чем в первичной, напряжение во вторичной обмотке будет в 10 раз больше, чем в первичной.

Если напряжение во вторичной обмотке трансформатора больше, чем в первичной, его называют повышающим, а если меньше, то понижающим.

Основными потребителями электроэнергии являются производство и транспорт. На бытовые нужды приходится не более 5-10% всей производимой электроэнергии.

Рис. 16.5. Основные этапы производства, передачи и потребления электроэнергии.

Статьи энциклопедии

Понижаем постоянное напряжение

При конструировании электроники часто возникает необходимость понижения напряжения имеющегося блока питания. Мы также рассмотрим несколько типовых ситуаций.

Если вы работаете с микроконтроллерами – могли заметить, что некоторые из них работают от 3 Вольт. Найти соответствующие блоки питания бывает непросто, поэтому можно использовать зарядное устройство для телефона. Тогда вам нужно понизить его выход с 5 до 3 Вольт (3,3В). Это можно сделать, если опустить выходное напряжение блока питания путём замены стабилитрона в цепи обратной связи. Вы можете добиться любого напряжения как повышенного, так и пониженного – установив стабилитрон нужного номинала. Определить его можно методом подбора, на схеме ниже он выделен красным эллипсом.

А на плате он выглядит следующим образом:

На следующем видео автор демонстрирует такую переделку, только не на понижение, а на повышение выходных параметров.

На зарядных устройствах более совершенной конструкции используется регулируемый стабилитрон TL431, тогда регулировка возможна заменой резистора или соотношением пары резисторов, в зависимости от схемотехники. На схеме ниже они обозначены красным.

Кроме замены стабилитрона на плате ЗУ, можно опустить напряжение с помощью резистора и стабилитрона – это называется параметрический стабилизатор.

Еще один вариант – установить в разрыв цепи цепочку из диодов. На каждом кремниевом диоде упадёт около 0,6-0,7 Вольт. Так опустить напряжение до нужного уровня можно, набрав нужное количество диодов.

Часто возникает необходимость подключить устройство к бортовой сети автомобиля, оно колеблется от 12 до 14,3-14,7 Вольт. Чтобы понизить напряжение постоянного тока с 12 до 9 Вольт можно использовать линейный стабилизатор типа L7809, а, чтобы опустить с 12 до 5 Вольт – используйте L7805. Или их аналоги ams1117-5.0 или ams1117-9.0 или amsr-7805-nz и подобные на любое нужное напряжение. Схема подключения таких стабилизаторов изображена ниже.

Напоследок рекомендуем просмотреть видео, на которых наглядно рассмотрены способы понижения напряжения:

Вот и все наиболее рациональные варианты, позволяющие понизить напряжение постоянного и переменного тока. Надеемся, предоставленная информация была для вас полезной и интересной!

Какое напряжение после резистора. Делитель напряжения на резисторах. Формула расчета, онлайн калькулятор

Есть другой способ снижения напряжения на нагрузке, но только для цепей постоянного тока. Про смотри здесь.

Вместо дополнительного резистора используют цепочку из последовательно включенных, в прямом направлении, диодов.

Весь смысл состоит в том, что при протекании тока через диод на нем падает «прямое напряжение» равное, в зависимости от типа диода, мощности и тока протекающего через него — от 0,5 до 1,2 Волта.

На германиевом диоде падает напряжение 0,5 — 0,7 В, на кремниевом от 0,6 до 1,2 Вольта. Исходя из того, на сколько вольт нужно понизить напряжение на нагрузке, включают соответствующее количество диодов.

Чтобы понизить напряжение на 6 В необходимо приблизительно включить: 6 В: 1,0 = 6 штук кремниевых диодов, 6 В: 0,6 = 10 штук германиевых диодов. Наиболее популярны и доступны кремниевые диоды.

Выше приведенная схема с диодами, более громоздка в исполнении, чем с простым резистором. Но, выходное напряжение, в схеме с диодами, более стабильно и слабо зависит от нагрузки. В чем разница между этими двумя способами снижения выходного напряжения?

На Рис 1 — добавочное сопротивление — резистор (проволочное сопротивление), Рис 2 — добавочное сопротивление — диод.

У резистора (проволочного сопротивления) линейная зависимость между током, проходящем через него и падением напряжения на нем. Во сколько раз увеличится ток, во столько же раз увеличится и падение напряжения на резисторе.

Из примера 1: если мы к лампочке подключим параллельно еще одну, то ток в цепи увеличится, с учетом общего сопротивления двух лампочек до 0,66 А. Падение напряжения на добавочном резисторе будет: 12 Ом *0,66 А = 7,92 В. На лампочках останется: 12 В — 7,92 В = 4,08 В. Они будут гореть в пол накала.


Совсем другая картина будет если вместо резистора будет цепочка диодов.

Зависимость между током протекающем через диод и падающем на нем напряжении нелинейная. Ток может увеличиться в несколько раз, падение напряжения на диоде увеличится всего на несколько десятых вольта.

Т.е. чем больше ток диода, тем (сравнительно с резистором) меньше увеличивается его сопротивление. Падение напряжения на диодах мало зависит от тока в цепи.

Диоды в такой цепи выполняют роль стабилизатора напряжения. Диоды необходимо подбирать по максимальному току в цепи. Максимально допустимый ток диодов должен быть больше, чем ток в рассчитываемой цепи.

Падения напряжения на некоторых диодах при токе 0,5 А даны в таблице.

В цепях переменного тока, в качестве добавочного сопротивления можно использовать конденсатор, индуктивность, динистор или тиристор (с добавлением схемы управления).

Для человека, который знаком с электрооборудованием на уровне простого пользователя (знает, где и как включить/выключить), многие используемые электриками термины кажутся какой-то бессмыслицей. Например, чего только стоит «падение напряжения» или «сборка схемы». Куда и что падает? Кто разобрал схему на детали? На самом же деле, физический смысл происходящих процессов, скрывающийся за большинством этих слов, вполне доступен для понимания даже со школьными знаниями физики.

Чтобы объяснить, что такое падение напряжения, необходимо вспомнить, какие вообще напряжения бывают в (имеется в виду глобальная классификация). Их всего два вида. Первый - это напряжение который подключен к рассматриваемому контуру. Оно может также называться приложенным ко всей цепи. А второй вид - это именно падение напряжения. Может быть рассмотрено как в отношении всего контура, так и любого отдельно взятого элемента.

На практике это выглядит следующим образом. Например, если взять обычную вкрутить ее в патрон, а провода от него подключить в домашнюю сетевую розетку, то приложенное к цепи (источник питания - проводники - нагрузка) напряжение составит 220 Вольт. Но стоит нам с помощью вольтметра замерять его значение на лампе, как станет очевидно, что оно немного меньше, чем 220. Так произошло потому, что возникло падение напряжения на которым обладает лампа.

Пожалуй, нет человека, который не слышал бы о законе Ома. В общем случае формулировка его выглядит так:

где R - активное сопротивление цепи или ее элемента, измеряется в Омах; U - электрическое напряжение, в Вольтах; и, наконец, I - ток в Амперах. Как видно, все три величины непосредственно связаны между собой. Поэтому, зная любые две, можно довольно просто вычислить третью. Конечно, в каждом конкретном случае придется учесть род тока (переменный или постоянный) и некоторые другие уточняющие характеристики, но основа - вышеуказанная формула.

Электрическая энергия - это, фактически, движение по проводнику отрицательно заряженных частиц (электронов). В нашем примере спираль лампы обладает высоким сопротивлением, то есть замедляет перемещающиеся электроны. Благодаря этому возникает видимое свечение, но общая энергия потока частиц снижается. Как видно из формулы, с уменьшением тока уменьшается и напряжение. Именно поэтому результаты замеров у розетки и на лампе различаются. Эта разница и является падением напряжения. Данная величина всегда учитывается, чтобы предотвратить слишком большое снижение на элементах в конце схемы.

Падение напряжения на резисторе зависит от его и силы протекающего по нему тока. Также косвенное влияние оказывают температура и характеристики тока. Если в рассматриваемую цепь включить амперметр, то падение можно определить умножением значения тока на сопротивление лампы.

Но далеко не всегда удается вот так просто с помощью простейшей формулы и измерительного прибора выполнить расчет падения напряжения. В случае параллельно подключенных сопротивлений нахождение величины усложняется. На приходится дополнительно учитывать реактивную составляющую.

Рассмотрим пример с двумя параллельно включенными резисторами R1 и R2. Известно сопротивление провода R3 и источника питания R0. Также дано значение ЭДС - E.

Приводим параллельные ветки к одному числу. Для этой ситуации применяется формула:

R = (R1*R2) / (R1+R2)

Определяем сопротивление всей цепи через сумму R4 = R+R3.

Рассчитываем ток:

Остается узнать значение падение напряжения на выбраном элементе:

Здесь множитель "R5" может быть любым R - от 1 до 4, в зависимости от того, какой именно элемент схемы нужно рассчитать.

Итак, резистор … Базовый элемент построения электрической цепи.

Работа резистора заключается в ограничении тока , протекающего по цепи. НЕ в превращении тока в тепло, а именно в ограничении тока . То есть, без резистора по цепи течет большой ток , встроили резистор – ток уменьшился. В этом заключается его работа, совершая которую данный элемент электрической цепи выделяет тепло.

Пример с лампочкой

Рассмотрим работу резистора на примере лампочки на схеме ниже. Имеем источник питания, лампочку, амперметр, измеряющий ток , проходящий через цепь. И Резистор . Когда резистор в цепи отсутствует, через лампочку по цепи побежит большой ток , например, 0,75А. Лампочка горит ярко. Встроили в цепь резистор — у тока появился труднопреодолимый барьер, протекающий по цепи ток снизился до 0,2А. Лампочка горит менее ярко. Стоит отметить, что яркость, с которой горит лампочка, зависит так же и от напряжения на ней. Чем выше напряжение — тем ярче.

Кроме того, на резисторе происходит падение напряжения . Барьер не только задерживает ток , но и «съедает» часть напряжения, приложенного источником питания к цепи. Рассмотрим это падение на рисунке ниже. Имеем источник питания на 12 вольт. На всякий случай амперметр, два вольтметра про запас, лампочку и резистор . Включаем цепь без резистора (слева). Напряжение на лампочке 12 вольт. Подключаем резистор — часть напряжения упала на нем. Вольтметр(снизу на схеме справа) показывает 5В. На лампочку остались остальные 12В-5В=7В. Вольтметр на лампочке показал 7В.


Разумеется, оба примера являются абстрактными, неточными в плане чисел и рассчитаны на объяснение сути процесса, происходящего в резисторе .

Основная характеристика резистора — сопротивление . Единица измерения сопротивления - Ом (Ohm, Ω). Чем больше сопротивление , тем больший ток он способен ограничить, тем больше тепла он выделяет, тем больше напряжения падает на нем.

Основной закон всего электричества. Связывает между собой Напряжение(V), Силу тока (I) и Сопротивление(R).

Интерпретировать эти символы на человеческий язык можно по-разному. Главное — уметь применить для каждой конкретной цепи. Давайте используем Закон Ома для нашей цепи с резистором и лампочкой, рассмотренной выше, и рассчитаем сопротивление резистора , при котором ток от источника питания на 12В ограничится до 0,2. При этом считаем сопротивление лампочки равным 0.

V=I*R => R=V/I => R= 12В / 0,2А => R=60Ом

Итак. Если встроить в цепь с источником питания и лампочкой, сопротивление которой равно 0, резистор номиналом 60 Ом, тогда ток, протекающий по цепи , будет составлять 0,2А.

Микропрогер, знай и помни! Параметр мощности резистора является одним из наиболее важных при построении схем для реальных устройств.

Мощность электрического тока на каком-либо участке цепи равна произведению силы тока, протекающую по этому участку на напряжение на этом участке цепи. P=I*U. Единица измерения 1Вт.

При протекании тока через резистор совершается работа по ограничению электрического тока . При совершении работы выделяется тепло. Резистор рассеивает это тепло в окружающую среду. Но если резистор будет совершать слишком большую работу, выделять слишком много тепла — он перестанет успевать рассеивать вырабатывающееся внутри него тепло, очень сильно нагреется и сгорит. Что произойдет в результате этого казуса, зависит от твоего личного коэффициента удачи.

Характеристика мощности резистора — это максимальная мощность тока, которую он способен выдержать и не перегреться.

Рассчитаем мощность резистора для нашей цепи с лампочкой. Итак. Имеем ток , проходящий по цепи(а значит и через резистор ), равный 0,2А. Падение напряжения на резисторе равно 5В (не 12В, не 7В, а именно 5 — те самые 5, которые вольтметр показывает на резисторе ). Это значит, что мощность тока через резистор равна P=I*V=0,2А*5В=1Вт. Делаем вывод: резистор для нашей цепи должен иметь максимальную мощность не менее(а лучше более) 1Вт. Иначе он перегреется и выйдет из строя.

Соединение резисторов

Резисторы в цепях электрического тока имеют последовательное и параллельное соединение .

При последовательном соединении общее сопротивление резисторов является суммой сопротивлений каждого резистора в соединении:


При параллельном соединении общее сопротивление резисторов рассчитывается по формуле:


Остались вопросы? Напишите комментарий. Мы ответим и поможем разобраться =)

В электротехнике принято считать, что простая цепь – это цепь, которая сводится к цепи с одним источником и одним эквивалентным сопротивлением. Свернуть цепь можно с помощью эквивалентных преобразований последовательного, параллельного и смешанного соединений. Исключением служат цепи, содержащие более сложные соединения звездой и треугольником. Расчет цепей постоянного тока производится с помощью закона Ома и Кирхгофа.

Пример 1

Два резистора подключены к источнику постоянного напряжения 50 В, с внутренним сопротивлением r = 0,5 Ом. Сопротивления резисторов R 1 = 20 и R 2 = 32 Ом. Определить ток в цепи и напряжения на резисторах.

Так как резисторы подключены последовательно, эквивалентное сопротивление будет равно их сумме. Зная его, воспользуемся законом Ома для полной цепи, чтобы найти ток в цепи.

Теперь зная ток в цепи, можно определить падения напряжений на каждом из резисторов.

Проверить правильность решения можно несколькими способами. Например, с помощью закона Кирхгофа, который гласит, что сумма ЭДС в контуре равна сумме напряжений в нем.

Но с помощью закона Кирхгофа удобно проверять простые цепи, имеющие один контур. Более удобным способом проверки является баланс мощностей .

В цепи должен соблюдаться баланс мощностей, то есть энергия отданная источниками должна быть равна энергии полученной приемниками.

Мощность источника определяется как произведение ЭДС на ток, а мощность полученная приемником как произведение падения напряжения на ток.

Преимущество проверки балансом мощностей в том, что не нужно составлять сложных громоздких уравнений на основании законов Кирхгофа, достаточно знать ЭДС, напряжения и токи в цепи.

Пример 2

Общий ток цепи, содержащей два соединенных параллельно резистора R 1 =70 Ом и R 2 =90 Ом, равен 500 мА. Определить токи в каждом из резисторов.

Два последовательно соединенных резистора ничто иное, как делитель тока . Определить токи, протекающие через каждый резистор можно с помощью формулы делителя, при этом напряжение в цепи нам не нужно знать, потребуется лишь общий ток и сопротивления резисторов.

Токи в резисторах

В данном случае удобно проверить задачу с помощью первого закона Кирхгофа, согласно которому сумма токов сходящихся, в узле равна нулю.

Если вы не помните формулу делителя тока, то можно решить задачу другим способом. Для этого необходимо найти напряжение в цепи, которое будет общим для обоих резисторов, так как соединение параллельное. Для того чтобы его найти, нужно сначала

Гасящий конденсатор вместо гасящего резистора

Иногда возникает задача понизить переменное напряжение сети 220 вольт до некоторого заданного значения, причем применение понижающего трансформатора (в таком случае) не всегда бывает целесообразным.

Скажем, низкочастотный понижающий трансформатор, выполненный традиционно на трансформаторном железе, способный преобразовать мощность 200 Ватт, весит больше килограмма, не говоря о высокой стоимости. Следовательно в некоторых случаях можно применить гасящий резистор, который ограничит ток, однако при этом на самом гасящем резисторе выделится мощность в виде тепла, а это не всегда является приемлемым.

Например, если нужно запитать 200 Ваттную лампу только на половину ее наминала, потребовалось бы рассеять мощность в 100 Ватт на гасящем резисторе, а это крайне сомнительное решение.

Весьма удобной альтернативой, для данного примера, может служить применение гасящего конденсатора, емкостью около14мкф, (такой можно собрать из трех металлопленочных типа К73-17 по 4,7мкф, рассчитанных на 250в, а лучше – на 400в) это позволит получить нужный ток без необходимости рассеивать значительную мощность в виде тепла.

Рассмотрим физическую сторону этого решения. Как известно, конденсатор, включенный в цепь переменного тока, является реактивным элементом, обладающим емкостным сопротивлением, связанным с частотой переменного тока в цепи, а также с собственной емкостью.

Чем больше емкость конденсатора и чем выше частота переменного напряжения в цепи, тем больший ток проходит через конденсатор, значит емкостное сопротивление конденсатора обратно пропорционально его емкости, а также частоте переменного тока, в цепи, куда он включен.

Это видно и из формулы для емкостного сопротивления конденсатора:

Если в цепь переменного тока включены последовательно резистор (активная нагрузка) и конденсатор, то их общее сопротивление можно найти по формуле:

А поскольку и то

Итак, зная напряжение на нагрузке, силу тока нагрузки и напряжение на гасящем конденсаторе, можно определить емкость гасящего конденсатора, который нужно включить последовательно нагрузке для получения требуемых параметров питания:

Рассмотрим пример: требуется запитать лампу накаливания мощностью 100 Ватт, рассчитанную на напряжение 110 вольт от розетки 220 вольт. В первую очередь найдем значение рабочего тока лампы:

Получим значение тока лампы равное 0,91 А. Теперь можно найти требуемое значение емкости гасящего конденсатора, она будет равна 15,2 мкФ.

Следует отметить, что этот расчет верен для чисто активной нагрузки, когда имеет место эффективное значение. При использовании же выпрямителя, необходимо учесть, что эффективное значение тока будет немного меньше в силу действия пульсаций. Также следует помнить, что в качестве гасящих конденсаторов, полярные конденсаторы применять ни в коем случае нельзя.

Лучшее сочетание вакуумных и          полупроводниковых характеристик - однотактный гибридный усилитель звука.

          Мы не создаём иллюзий,
          Мы делаем звук живым!

Как понизить напряжение блока питания ноутбука

Дата: 30.01.2016 // 0 Комментариев

Изготавливать самодельное зарядное для аккумулятора автомобиля не всегда проще и выгоднее. Даже используя самый простые схемы необходимо думать о покупке трансформатора или о самостоятельной его перемотке, решать, из чего изготовить корпус и т.д. Гораздо проще переделать уже готовый блок питания на зарядное устройство. Большой популярностью среди автолюбителей пользуется переделка блока питания ATX, но ничего не мешает использовать подобный подход и смастерить зарядное устройство из блока питания ноутбука. Сегодня мы расскажем, как можно переделать блок питания ноутбука в зарядное устройство. И так, поехали!

Зарядное устройство из блока питания ноутбука

Напрямую сразу подключать блок питания ноутбука клеммам АКБ нельзя. Напряжение на выходе составляет около 19 В, а сила тока около 6 А. Силы тока для зарядки 60 А/ч аккумулятора достаточно, а что делать напряжением? Тут есть варианты.

Зарядное устройство из блока питания ноутбука может быть реализовано двумя абсолютно разными путями.

  • Без переделки блока питания. Необходимо последовательно с автомобильным АКБ подключить мощную лампочку от фары. Такая лампочка в данном случае будет служить токоограничителем. Решение очень простое и доступное.
  • С переделкой блока питания. Тут необходимо снизить напряжение блока питания ноутбука для нормальной зарядки до 1414,5 В.

Мы пойдем более интересным путем и в вкратце расскажем, как легко можно понизить напряжение блока питания ноутбука. Подопытным блоком станет универсальная зарядка к ноутбуку под название Great Wall.

Первым делом разбираем корпус, стараемся сильно его не растрепать, нам еще им пользоваться.

Как видим, блок выдает напряжение — 19 В.

Плата построена на TEA1751+TEA1761.

Для лучшего понимания дела на одном из китайских сайтов была схема ну очень похожего блока.

Отличие лишь в номиналах некоторых деталей.

Для снижения напряжение на выходе ищем резистор, который соединяет шестую ножку TEA1761 и плюс с выхода блока питания (на фото отмечен красным).

На схеме этот резистор состоит из двух (они тоже обведены красной линией).

Для удобства приводим назначение и расположение ножек из datasheet TEA1761.

Выпаиваем этот резистор и измеряем его сопротивление – 18 кОм.

Достаем из закромов переменный или подстроечный резистор на 22 кОм и настраиваем его на 18 кОм. Впаиваем его на место предыдущего.

Постепенно снижая сопротивление добиваемся показания 14 — 14,5 В на выходе блока питания.

Получив необходимое напряжение можно его отпаять от платы и измерить текущее сопротивление – оно составило 12,37 кОм.

После всего нужно подобрать постоянный резистор, с как можно близким к этому значению номиналом. У нас это будет пара 10 кОм и 2,6 кОм. Увы, в SMD исполнение ничего подобного не нашлось, пришлось кончики резисторов посадить в термокембрик.

Паяем данные резисторы.

Тестируем работу блока – 14,25 В на выходе. Напряжение для зарядки автомобильного АКБ в самый раз.

Собираем блок питания и подключаем крокодилы на конце шнура. (Необходимо тщательно проверять полярность на выходе шнура, в некоторых блоках питания «-» — это центральный провод, а «+» — оплетка).

Зарядное устройство из блока питания ноутбука работает как положено, ток в середине процесса зарядки составляет около 2-3 А. При падении тока зарядки до 0,5-0.2 А, процесс зарядки можно считать оконченным.

Для удобства зарядное можно снабдить амперметром, прикрученным на корпус, или контрольным светодиодом, который будет сигнализировать об окончании заряда. Как дополнительную меру предосторожности можно посоветовать использовать хоть какую-то защиту от переполюсовок.

Очередь просмотра

Очередь

  • Удалить все
  • Отключить

YouTube Premium

Хотите сохраните это видео?

Пожаловаться на видео?

Выполните вход, чтобы сообщить о неприемлемом контенте.

Понравилось?

Не понравилось?

Текст видео

Ребят, если есть желание, подписывайтесь на мой инстаграм, там выкладываю спойлеры к новым видео на канале, ну и много интересных штуковин, которые разрабатываю
https://www.instagram.com/happy_proger/

Для тех кому интересно, что за микроскоп и блок питания:
Микроскоп http://ali.pub/qaj3l
Блок питания со стабилизацией по току и напряжению http://ali.pub/cl3qk

В этом видео расскажу, как повысить или убавить напряжение зарядки ноутбука.

Всем доброго дня! Хочу поделится опытом переделки зарядного устройства ноутбука HP в зарядное для 12В АКБ.
Попросил меня друг собрать ему компактное зарядное устройство (3А хватало max) и тут на глаза попался нерабочий зарядник от HP который он же мне и отдал. БП перестал работать после падения. Разбираю — непропай (заводской брак похоже, внутри валялся резистор, на месте где он должен быть припоя почти нет, запаял его — бп заработал).
Приступаем к анализу схемы(фото ДО не делал).

Контроллер SG6842, во вторичке сдвоенный операционник TSM103 со встроенным ИОН. На одном операционнике который с шим(ножки 1,2,3) собрана схема ОС для SG6842. Подбираем номинал резистора в делителе и получаем на выходе 14.5В(резистор в кембрике, смд не нашел подходящего номинала). Второй операционник (ножки 5,6,7) используется как компаратор напряжения с шунта и какого-то опорного(задается переменным резистором что на плате, но покрутить его не получилось так как залит клеем а ломать не хотелось). Информация о токе не используется в управлении источником а передается по 3му проводу в ноутбук(зачем это делали не знаю, не ставил задачей разобраться). Я использовал эту часть для реализации ограничения тока. Получилось 3.3- 3.35, что меня вполне устроило.
Далее схема защиты. Когда-то читая апноут(уже не помню чей) наткнулся на интересную схему и вот выдалась возможность попробовать:

На роль силового ключа нашелся VNP14nv04(другого на тот момент не оказалось) — интеллектуальный ключ с ограничением тока и защитой от перегрева. Так как у него имеют приличные токи затвора(по меркам полевого транзистора) пришлось подшунтировать светодиод чтобы не тлел когда не надо)), если использовать обычный полевик то нужды в этом нет. Схему собрал навесным монтажом и запихал в термоусадку.

Собираем в корпус и тесты на столе с резистивной нагрузкой — за час температура стабилизировалась на уровне 50 градусов. Изначально в зарядном была реализована температурная защита, ее оставил, но на какой отметке она сработает — не в курсе.
Снял небольшое видео с кратким описанием и первым включением на акб. Была пятница, торопился закончить до конца рабочего дня…

После того как ничего не взорвалось можно собирать в корпус и отдавать на испытания.

Данный пост не является готовым устройством к повторению, но может кого-то подтолкнет к действию)

Как понизить напряжение с 12 до 5 вольт. Как понизить постоянное и переменное напряжение — обзор способов

Напряжение 12 Вольт используется для питания большого количества электроприборов: приемники и магнитолы, усилители, ноутбуки, шуруповерты, светодиодные ленты и прочее. Часто они работают от аккумуляторов или от блоков питания, но когда те или другие выходят из строя перед пользователем возникает вопрос: «Как получить 12 Вольт переменного тока»? Об этом мы расскажем далее, предоставив обзор наиболее рациональных способов.

Получаем 12 Вольт из 220

Наиболее часто стоит задача получить 12 вольт из бытовой электросети 220В. Это можно сделать несколькими способами:

  1. Понизить напряжение без трансформатора.
  2. Использовать сетевой трансформатор 50 Гц.
  3. Использовать импульсный блок питания, возможно в паре с импульсным или линейным преобразователем.

Понижение напряжения без трансформатора

Преобразовать напряжение из 220 Вольт в 12 без трансформатора можно 3-мя способами:

  1. Понизить напряжение с помощью балластного конденсатора. Универсальный способ используется для питания маломощной электроники, например светодиодных ламп, и для заряда небольших аккумуляторов, как в фонариках. Недостатком является низкий косинус Фи у схемы и невысокая надежность, но это не мешает её повсеместно использовать в дешевых электроприборах.
  2. Понизить напряжение (ограничить ток) с помощью резистора. Способ не очень хороший, но имеет право на существование, подойдет, чтобы запитать какую-то очень слабую нагрузку, типа светодиода. Его основной недостаток – это выделение большого количества активной мощности в виде тепла на резисторе.
  3. Использовать автотрансформатор или дроссель с подобной логикой намотки.

Гасящий конденсатор

Прежде чем приступить к рассмотрению этой схемы предварительно стоит сказать об условиях, которые вы должны соблюдать:

  • Блок питания не универсальный, поэтому его рассчитывают и используют только для работы с одним заведомо известным прибором.
  • Все внешние элементы блока питания, например регуляторы, если вы будете использовать дополнительные компоненты для схемы, должны быть изолированы, а на металлических ручках потенциометров надеты пластиковые колпачки. Не касайтесь платы блока питания и проводов для подключения выходного напряжения, если к ним не подключена нагрузка или если в схеме не установлен стабилитрон или стабилизатор для низкого постоянного напряжения.

Тем не менее, такая схема вряд ли вас убьёт, но удар электрическим током получить можно.

Схема изображена на рисунке ниже:

R1 – нужен для разрядки гасящего конденсатора, C1 – основной элемент, гасящий конденсатор, R2 – ограничивает токи при включении схемы, VD1 – диодный мост, VD2 – стабилитрон на нужное напряжение, для 12 вольт подойдут: Д814Д, КС207В, 1N4742A. Можно использовать и линейный преобразователь.

Или усиленный вариант первой схемы:

Номинал гасящего конденсатора рассчитывают по формуле:

С(мкФ) = 3200*I(нагрузки)/√(Uвход²-Uвыход²)

С(мкФ) = 3200*I(нагрузки)/√Uвход

Но можно и воспользоваться калькуляторами, они есть в онлайн или в виде программы для ПК, например как вариант от Гончарука Вадима, можете поискать в интернете.

Конденсаторы должны быть такими – пленочными:

Или такие:

Остальные перечисленные способы рассматривать не имеет смысла, т.к. понижение напряжения с 220 до 12 Вольт с помощью резистора не эффективно ввиду большого тепловыделения (размеры и мощность резистора будут соответствующие), а мотать дроссель с отводом от определенного витка чтобы получить 12 вольт нецелесообразно ввиду трудозатрат и габаритов.

Блок питания на сетевом трансформаторе

Классическая и надежная схема, идеально подходит для питания усилителей звука, например колонок и магнитол. При условии установки нормального фильтрующего конденсатора, который обеспечит требуемый уровень пульсаций.

В дополнение можно установить стабилизатор на 12 вольт, типа КРЕН или L7812 или любой другой для нужного напряжения. Без него выходное напряжение будет изменяться соответственно скачкам напряжения в сети и будет равно:

Uвых=Uвх*Ктр

Ктр – коэффициент трансформации.

Здесь стоит отметить, что выходное напряжение после диодного моста должно быть на 2-3 вольта больше, чем выходное напряжение БП – 12В, но не более 30В, оно ограничено техническими характеристиками стабилизатора, и КПД зависит от разницы напряжений между входом и выходом.

Трансформатор должен выдавать 12-15В переменного тока. Стоит отметить, что выпрямленное и сглаженное напряжение будет в 1,41 раз больше входного. Оно будет близко к амплитудному значению входной синусоиды.

Также хочется добавить схему регулируемого БП на LM317. С его помощью вы можете получить любое напряжение от 1,1 В до величины выпрямленного напряжения с трансформатора.

12 Вольт из 24 Вольт или другого повышенного постоянного напряжения

Чтобы понизить напряжение постоянного тока из 24 Вольт в 12 Вольт можно использовать линейный или импульсный стабилизатор. Такая необходимость может возникнуть, если нужно запитать 12 В нагрузку от бортовой сети автобуса или грузовика напряжением в 24 В. Кроме того вы получите стабилизированное напряжение в сети автомобиля, которое часто изменяется. Даже в авто и мотоциклах с бортовой сетью в 12 В оно достигает 14,7 В при работающем двигателе. Поэтому эту схему можно использовать и для питания светодиодных лент и светодиодов на транспортных средствах.

Схема с линейным стабилизатором упоминалась в предыдущем пункте.

К ней можно подключить нагрузку током до 1-1,5А. Чтобы усилить ток, можно использовать проходной транзистор, но выходное напряжение может немного снизится – на 0,5В.

Подобным образом можно использовать LDO-стабилизаторы, это такие же линейные стабилизаторы напряжения, но с низким падением напряжения, типа AMS-1117-12v.

Или импульсные аналоги типа AMSR-7812Z, AMSR1-7812-NZ.

Схемы подключения аналогичны L7812 и КРЕНкам. Также эти варианты подойдут и для понижения напряжения от блока питания от ноутбука.

Эффективнее использовать импульсные понижающие преобразователи напряжения, например на базе ИМС LM2596. На плате подписаны контактные площадки In (вход +) и (- Out выход) соответственно. В продаже можно найти версию с фиксированным выходным напряжением и с регулируемым, как на фото сверху в правой части вы видите многооборотный потенциометр синего цвета.

12 Вольт из 5 Вольт или другого пониженного напряжения

Вы можете получить 12В из 5В, например, от USB-порта или зарядного устройства для мобильного телефона, также можно использовать и с популярными сейчас литиевыми аккумуляторами с напряжением 3,7-4,2В.

Если речь вести о блоках питания, можно и вмешаться во внутреннюю схему, править источник опорного напряжения, но для этого нужно иметь определенные знания в электронике. Но можно сделать проще и получить 12В с помощью повышающего преобразователя, например на базе ИМС XL6009. В продаже имеются варианты с фиксированным выходом 12В либо регулируемые с регулировкой в диапазоне от 3,2 до 30В. Выходной ток – 3А.

Он продаётся на готовой плате, и на ней есть пометки с назначением выводов – вход и выход. Еще вариант — использовать MT3608 LM2977, повышает до 24В и выдерживает выходной ток до 2А. Также на фото отчетливо видны подписи к контактным площадкам.

Как получить 12В из подручных средств

Самый простой способ получить напряжение 12В – это соединить последовательно 8 пальчиковых батареек по 1,5 В.

Или использовать готовую 12В батарейку с маркировкой 23АЕ или 27А, такие используются в пультах дистанционного управления. В ней внутри подборка из маленьких «таблеток», которые вы видите на фото.

Мы рассмотрели набор вариантов для получения 12В в домашних условиях. Каждый из них имеет свои плюсы и минусы, различную степень эффективности, надежности и КПД. Какой вариант лучше использовать, вы должны выбрать самостоятельно исходя из возможностей и потребностей.

Также стоит отметить, что мы не рассмотрели один из вариантов. Получить 12 вольт можно и от блока питания для компьютера формата ATX. Для его запуска без ПК нужно замкнуть зеленый провод на любой из черных. 12 вольт находятся на желтом проводе. Обычно мощность 12В линии несколько сотен Ватт и ток в десятки Ампер.

Теперь вы знаете, как получить 12 Вольт из 220 или других доступных значений. Напоследок рекомендуем просмотреть полезное видео

Повышающий DC-DC преобразователь 5-12 вольт, проще всего собрать на LM2577, которая обеспечивает выход 12V, используя входной сигнал 5V и максимальный ток нагрузки 800 мА. М\С LM2577 - это повышающий прямоходовый импульсный преобразователь. Она доступна в трех различных версиях выходного напряжения: 12 В, 15 В и регулируемая. Вот подробная документация .

Схема на ней требует минимального количества внешних компонентов, а также такие регуляторы экономически эффективным и простые в использовании. Другие особенности: встроенный генератор на фиксированной частоте 52 кГц, который не требует никаких внешних компонентов, мягкий режим запуска для снижения пускового тока и режим регулирования по току для улучшения отклонении входного напряжения и выходной переменной нагрузки.

Характеристики преобразователя на LM2577

  • Входное напряжение 5 В постоянного тока
  • Выходное 12 В постоянного тока
  • Нагрузочный ток 800 мА
  • Функция плавного пуска
  • Отключение при перегреве

Здесь применена регулируемая микросхема LM2577-adj . Для получения других выходных напряжений надо изменить величину резистора обратной связи R2 и R3. Выходное напряжение рассчитывается по формуле:

V Out = 1.23V (1+R2/R3)

В общем LM2577 стоит недорого, дроссель в этой схеме унифицированный - на 100 мкГн и предельный ток 1 А. Благодаря импульсной работе каких-то больших радиаторов для охлаждения не требуется - так что эту схему преобразователя можно смело рекомендовать для повторения. Особенно она пригодится в случаях, когда из USB выхода надо получить 12 вольт.

DC-DC преобразователь 12>3 Вольт, был создан для запитки маломощных плееров с питанием от двух пальчиковых батареек. Поскольку плееры были предназначены для работы в автомобиле, а бортовая сеть автомобиля доставляет 12 Вольт, то каким-то образом нужно было понизить напряжения до номинала 3-4 Вольт.

При заведенном двигателе автомобиля, напряжение бортовой сети повышается до 14 Вольт, это тоже нужно принять во внимание.

Недолго думая, решил изготовить самый простой понижающий преобразователь, если представленное устройство вообще можно назвать преобразователем. Конструкция DC-DC преобразователя довольно проста и основана на явлении спада напряжения, которое проходит через кристалл полупроводникового диода. Как известно, проходя через полупроводниковый диод, номинал постоянного напряжения спадает в районе 0,7 Вольт. Поэтому, чтобы получить нужный спад напряжения, были использованы 12 дешевых полупроводниковых диода серии IN4007. Это обычные выпрямительные диоды с током 1 Ампер и с обратным напряжением порядка 1000 Вольт, желательно использовать именно эти диоды, поскольку они являются самым доступным и дешевым вариантом. Ни в коем случае не стоит использовать диоды с барьером Шоттки , на них спад напряжения слишком мал, следовательно, для наших целей они не подходят.


После диодов желательно поставить конденсатор (электролит 100-470мкФ) для сглаживания пульсаций и помех.

Выходное напряжение нашего «DC-DC преобразователя» составляет 3,3-3,7 Вольт, выходной ток (максимальный) до 1 Ампер. В ходе работы диоды должны чуток перегреваться, но это вполне нормально.


Весь монтаж можно выполнить на обычной макетной плате или же навесным образом, но не стоит забывать, что вибрации могут разрушить места припоев, поэтому в случае использования навесного варианта, диоды желательно приклеить друг к другу с помощью термоклея.


Аналогичным способом можно понизить напряжение бортовой сети автомобиля до 5 Вольт, для зарядки портативной цифровой электроники — планшетных компьютеров, навигаторов, GPS приемников и мобильных телефонов.

Нужно знать, как понизить напряжение в цепи, чтобы не повредить электрические приборы. Всем известно, что к домам подходит два провода - ноль и фаза. Это называется однофазной крайне редко используется в частном секторе и многоквартирных домах. Необходимости в ней просто нет, так как вся бытовая техника питается от сети переменного однофазного тока. Но вот в самой технике требуется делать преобразования - понижать переменное напряжение, преобразовывать его в постоянное, изменять амплитуду и прочие характеристики. Именно эти моменты и нужно рассмотреть.

Снижение напряжения с помощью трансформаторов

Самый простой способ - это использовать трансформатор пониженного напряжения, который совершает преобразования. Первичная обмотка содержит большее число витков, чем вторичная. Если есть необходимость снизить напряжение вдвое или втрое, вторичную обмотку можно и не использовать. Первичная обмотка трансформатора используется в качестве индуктивного делителя (если от нее имеются отводы). В бытовой технике используются трансформаторы, со вторичных обмоток которых снимается напряжение 5, 12 или 24 Вольта.

Это наиболее часто используемые значения в современной бытовой технике. 20-30 лет назад большая часть техники питалась напряжением в 9 Вольт. А ламповые телевизоры и усилители требовали наличия постоянного напряжения 150-250 В и переменного для нитей накала 6,3 (некоторые лампы питались от 12,6 В). Поэтому вторичная обмотка трансформаторов содержала такое же количество витков, как и первичная. В современной технике все чаще используются инверторные блоки питания (как на компьютерных БП), в их конструкцию входит трансформатор повышающего типа, он имеет очень маленькие габариты.

Делитель напряжения на индуктивностях

Индуктивность - это катушка, намотанная медным (как правило) проводом на металлическом или ферромагнитном сердечнике. Трансформатор - это один из видов индуктивности. Если от середины первичной обмотки сделать отвод, то между ним и крайними выводами будет равное напряжение. И оно будет равно половине напряжения питания. Но это в том случае, если сам трансформатор рассчитан на работу именно с таким питающим напряжением.

Но можно использовать несколько катушек (для примера можно взять две), соединить их последовательно и включить в сеть переменного тока. Зная значения индуктивностей, несложно произвести расчет падения на каждой из них:

  1. U(L1) = U1 * (L1 / (L1 + L2)).
  2. U(L2) = U1 * (L2 / (L1 + L2)).

В этих формулах L1 и L2 - индуктивности первой и второй катушек, U1 - напряжение питающей сети в Вольтах, U(L1) и U(L2) - падение напряжения на первой и второй индуктивностях соответственно. Схема такого делителя широко применяется в цепях измерительных устройств.

Делитель на конденсаторах

Очень популярная схема, используется для снижения значения питающей сети переменного тока. Применять ее в цепях постоянного тока нельзя, так как конденсатор, по теореме Кирхгофа, в цепи постоянного тока - это разрыв. Другими словами, ток по нему протекать не будет. Но зато при работе в цепи переменного тока конденсатор обладает реактивным сопротивлением, которое и способно погасить напряжение. Схема делителя похожа на ту, которая была описана выше, но вместо индуктивностей используются конденсаторы. Расчет производится по следующим формулам:

  1. Реактивное сопротивление конденсатора: Х(С) = 1 / (2 * 3,14 *f * C).
  2. Падение напряжения на С1: U(C1) = (C2 * U) / (C1 + C2).
  3. Падение напряжения на С2: U(C1) = (C1 * U) / (C1 + C2).

Здесь С1 и С2 - емкости конденсаторов, U - напряжение в питающей сети, f - частота тока.

Делитель на резисторах

Схема во многом похожа на предыдущие, но используются постоянные резисторы. Методика расчета такого делителя немного отличается от приведенных выше. Использоваться схема может как в цепях переменного, так и постоянного тока. Можно сказать, что она универсальная. С ее помощью можно собрать понижающий преобразователь напряжения. Расчет падения на каждом резисторе производится по следующим формулам:

  1. U(R1) = (R1 * U) / (R1 + R2).
  2. U(R2) = (R2 * U) / (R1 + R2).

Нужно отметить один нюанс: величина сопротивления нагрузки должна быть на 1-2 порядка меньше, чем у делительных резисторов. В противном случае точность расчета будет очень грубая.

Практическая схема блока питания: трансформатор

Для выбора питающего трансформатора вам потребуется знать несколько основных данных:

  1. Мощность потребителей, которые нужно подключать.
  2. Значение напряжения питающей сети.
  3. Значение необходимого напряжения во вторичной обмотке.

S = 1,2 * √P1.

А мощность Р1 = Р2 / КПД. Коэффициент полезного действия трансформатора никогда не будет более 0,8 (или 80%). Поэтому при расчете берется максимальное значение - 0,8.

Мощность во вторичной обмотке:

Р2 = U2 * I2.

Эти данные известны по умолчанию, поэтому произвести расчет не составит труда. Вот как понизить напряжение до 12 вольт, используя трансформатор. Но это не все: бытовая техника питается постоянным током, а на выходе вторичной обмотки - переменный. Потребуется совершить еще несколько преобразований.

Схема блока питания: выпрямитель и фильтр

Далее идет преобразование переменного тока в постоянный. Для этого используются полупроводниковые диоды или сборки. Самый простой тип выпрямителя состоит из одного диода. Называется он однополупериодный. Но максимальное распространение получила мостовая схема, которая позволяет не просто выпрямить переменный ток, но и избавиться максимально от пульсаций. Но такая схема преобразователя все равно неполная, так как от переменной составляющей одними полупроводниковыми диодами не избавиться. А понижающие трансформаторы способны преобразовать переменное напряжение в такое же по частоте, но с меньшим значением.

Электролитические конденсаторы используются в блоках питания в качестве фильтров. По теореме Кирхгофа, такой конденсатор в цепи переменного тока является проводником, а при работе с постоянным - разрывом. Поэтому постоянная составляющая будет протекать беспрепятственно, а переменная замкнется сама на себя, следовательно, не пройдет дальше этого фильтра. Простота и надежность - это именно то, что характеризует такие фильтры. Также могут применяться сопротивления и индуктивности для сглаживания пульсаций. Подобные конструкции используются даже в автомобильных генераторах.

Стабилизация напряжения

Вы узнали, как понизить напряжение до нужного уровня. Теперь его нужно стабилизировать. Для этого используются специальные приборы - стабилитроны, которые изготовлены из полупроводниковых компонентов. Они устанавливаются на выходе блока питания постоянного тока. Принцип работы заключается в том, что полупроводник способен пропустить определенное напряжение, излишек преобразуется в тепло и отдается посредством радиатора в атмосферу. Другими словами, если на выходе БП 15 вольт, а установлен стабилизатор на 12 В, то он пропустит именно столько, сколько нужно. А разница в 3 В пойдет на нагрев элемента (закон сохранения энергии действует).

Заключение

Совершенно другая конструкция - это стабилизатор напряжения понижающий, он делает несколько преобразований. Сначала напряжение сети преобразуется в постоянное с большой частотой (до 50 000 Гц). Оно стабилизируется и подается на импульсный трансформатор. Далее происходит обратное преобразование до рабочего напряжения (сетевого или меньшего по значению). Благодаря использованию электронных ключей (тиристоров) постоянное напряжение преобразуется в переменное с необходимой частотой (в сетях нашей страны - 50 Гц).

Как снизить напряжение в 12-вольтовой системе до 4-х вольт

Два способа снизить напряжение в 12-вольтовой системе до 4 вольт - это использовать делители напряжения или стабилитроны.

Делители напряжения состоят из последовательно соединенных резисторов. Входное напряжение делится на выходное, что зависит от номинала используемых резисторов. Они подчиняются закону Ома, согласно которому напряжение пропорционально току, а сопротивление является константой пропорциональности.

Стабилитроны - это диоды, которые работают как источники постоянного тока при обратном смещении или обратном смещении в цепях.Они должны использоваться с токоограничивающим резистором, чтобы соответствовать требованиям производителя по питанию.

Делитель напряжения

    Изучите закон Ома для резисторов, включенных последовательно. Они используются как делители напряжения. Уравнение для очень простого с двумя резисторами: Vout = Vin * (R2 / (R1 + R2)), где желаемое выходное напряжение измеряется на R2.

    Создайте делитель напряжения, который даст 4 вольта. Присоедините положительный полюс 12-вольтового источника к одной стороне 660-омного резистора, то есть R1.Подключите его свободный конец к одной стороне резистора на 330 Ом, то есть R2. Подключите оставшуюся клемму R2 к отрицательной клемме источника питания.

    Установите мультиметр в режим постоянного напряжения. Измерьте выходное напряжение на R2. В качестве альтернативы, измерьте выходной сигнал между двумя резисторами, подключив провод и поместив один щуп на него, а другой - на провод на земле. На выходе должно быть примерно 4 вольта.

Стабилитрон

    Просмотрите спецификации, формулы сопротивления и мощности для диода 1N4731A.Он выдает стабильное 4,3 вольта и имеет номинальную мощность 1 ватт. Он также имеет максимальный ток Izm 1 Вт / 4,3 В = 233 мА. Максимальный ток стабилитрона при использовании резистора 330 Ом составляет (Vin - Vout) / R = 12 В - 4,3 В / 330 Ом = 23 мА. Это находится в пределах Изм, а также в пределах номинальной мощности диода, поскольку P = IV = 23 мА * 4,3 В = 100 мВт.

    Постройте цепь из последовательно соединенных стабилитроном и резистором 330 Ом. Присоедините положительный полюс 12-вольтового источника питания к одной стороне резистора. Подключите другой конец резистора к стороне с обратным смещением стабилитрона, которая обозначена меткой.Подключите оставшуюся клемму диода к отрицательной клемме 12-вольтового источника.

    Измерьте напряжение на диоде, приложив провод мультиметра к каждой клемме. Он должен показывать примерно 4,3 вольта.

    • Стабилитрон должен иметь обратное смещение, иначе он будет вести себя как обычный кремниевый диод.

      Полупроводники - чувствительные устройства. Убедитесь, что не превышаете номинальные значения мощности, тока и температуры, указанные производителем.

      Всегда соблюдайте осторожность при построении электрических цепей, чтобы не получить ожогов и не повредить оборудование.

Токоограничивающий резистор для светодиода и нагрузки

Сегодня мой сын научился использовать светодиод для батареи 3В. Как мы знаем, светодиоды имеют напряжение около 1,8 В, как обычно, правильный свет, а не тепло, а потребляемая мощность составляет примерно от 10 мА до 20 мА. Как использовать его с источником питания напряжением 3 В или более.

Резистор понижения тока или напряжения

Лучший способ, настолько простой и дешевый - это резистор понижения напряжения. Он подходит для более низкой токовой нагрузки.И текущая стабильная схема использования. Например, светодиоды, фонарики, реле и прочее.


Он измеряет напряжение двух последовательно соединенных батарей AA 1,5 В

Он использует макетную плату и держатель батареи. Тогда он сможет прочитать про 3В.

Затем он подключает 3-миллиметровый светодиод к клемме 3-вольтовой батареи и измеряет напряжение, около 2,7 вольт

Светодиод получает слишком большой ток


Мы не должны использовать высокое напряжение, это может убить светодиод.

На изображении напряжение на батарее 3В. Затем светодиод горит ярко, а температура слишком высокая.

Использование резистора ограничения тока

В настоящее время на светодиодах было напряжение выше, чем это было бы невыносимо. Нам нужно снизить напряжение. До уровня примерно 1,8 В.

Какой у них популярный способ уменьшить ток? Срабатывает ограничивающий резистор тока. Мы будем использовать его в последовательной цепи со светодиодом.

Сколько сопротивление-R1?
На принципиальной схеме они представляют собой последовательную цепь.


Мы можем найти сопротивление R1, используя треугольник закона Ома.

R = V / I

Нам нужно сопротивление (R). Нам нужно заранее знать напряжение (В) и ток (I).

1. Теперь мы знаем ток. (IR1)
По принципу схемы

Ток, протекающий через все устройства, одинаков.

IR1 = ILED

Когда светодиод использует ток примерно 20 мА.

Значит, ток тоже 20 мА.

2. Напряжение резистора (VR1) - это то, что нужно искать!

Когда резистор и светодиод включены последовательно. Затем параллельно или поперек батареи 3 В.

Таким образом, VR1 в сочетании с VLED - напряжение светодиода - равняется батарее 3V.

Когда мы знаем, что напряжение светодиода 1,8 В, значит, напряжение резистора равно?
= 3 В - 1,8 В
= 1,2 В

Следовательно:
Сопротивление R1 = 1,2 В / 2 мА
= 60 Ом

Но это значение можно купить во всех магазинах.
Так что мы используем 56 Ом лучше .

Мы можем резюмировать простую формулу:

R1 = (Vin-VLED) / ILED. или
R1 = (Vin - Vload) / Iload

Смотрите на блок-схему. Ясно лучше.

Какая мощность резистора ограничения тока

Мой ребенок спросил, на сколько нам следует использовать размер резистора?

Из закона Ома: P = V x I
V = напряжение резистора = 1,2 В
I = ILED = 20 мА = 0,02 A

P = 1.2 В x 0,02 А
= 0,024 Вт

Итак, мы можем использовать резистор 0,25 Вт.

Затем он использует ElectroDroid на мобильном телефоне, чтобы найти цветовой код резистора.
Затем нарисуйте и раскрасьте его на ноутбуке как Рисунок 5

, а затем мы вставляем резистор на 56 Ом в макетную плату и снова измеряем напряжение на светодиоде. Это снижает напряжение до 1,8 В, и светодиод работает нормально.

Как преобразовать напряжение 12 В в реле 6 В

Я хотел бы показать вам еще один пример.Предположим, вам нужно использовать реле на 6 В.

Это реле 6В 80 Ом, однополюсное реле.

Но нужно использовать с аккумулятором 12 В. Это так нехорошо.

т.к. использует большой ток. Так как сопротивление катушки составляет 80 Ом. При использовании аккумулятора 12 В. Реле имеет слишком много токов, протекающих через катушку. Это около 0,15 А (150 мА). От
I = 12 В / 80 Ом
= 0,15 А

Батарея быстро разряжается.
И главное! Катушка реле слишком горячая.

У нас есть много способов снизить напряжение.Но использование резистора - недорогой способ.

По схеме аналогична указанной выше. Мы используем катушку реле вместо светодиода.


С помощью резистора уменьшите напряжение на реле.

Диод-D1 защищает другие части от импульса высокого напряжения, который генерируется в катушке реле, когда реле выключено.

Нахождение резистора-R1

Так как резистор-R1 = (Vin - Vload) / Iload
Vin = батарея 12 В
Vload = напряжение катушки реле = 6 В

Iload - это ток, протекающий через катушку реле.Но сейчас мы этого не знаем. Поскольку он показывает сопротивление катушки, 80 Ом.

По закону сопротивления
I = V / R

V = 6 В, R = 80 Ом
R = 6/80

= 0,075 A или 75 мА.

Итак, Iload составляет 0,075A

Снова введите его в формулу выше.
R1 = (12В - 6В) / 0,075А
= 80 Ом Но такого сопротивления в обычном магазине не найти.
Итак, мы должны использовать 82 Ом.

Далее нам нужно использовать резистор подходящей мощности.

P = V x I

V = 6V
I = ток реле = 0.075A

Значит мощность резистора.
= 6 В x 0,075 А
= 0,45 Вт
Мы можем использовать резистор 82 Ом 0,5 Вт .

Примечание: Сейчас мой сын плохо разбирается в электронике. Но ему нравилось играть с электроникой.

ПОЛУЧИТЬ ОБНОВЛЕНИЕ ПО ЭЛЕКТРОННОЙ ПОЧТЕ

Я всегда стараюсь сделать Electronics Learning Easy .

Сопротивление и резисторы | Безграничная физика

Закон Ома

Закон

Ома гласит, что ток пропорционален напряжению; схемы являются омическими, если они подчиняются соотношению V = IR.

Цели обучения

Контрастная форма вольт-амперных графиков для омических и неомических цепей

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Напряжение управляет током, а сопротивление препятствует ему.
  • Закон
  • Ома относится к пропорциональному соотношению между напряжением и током. Это также относится к конкретному уравнению V = IR, которое справедливо при рассмотрении схем, содержащих простые резисторы (сопротивление которых не зависит от напряжения и тока).
  • Цепи или компоненты, которые подчиняются соотношению V = IR, известны как омические и имеют линейные зависимости тока от напряжения, проходящие через начало координат.
  • Существуют неомические компоненты и цепи; их графики I-V не являются линейными и / или не проходят через начало координат.
Ключевые термины
  • простая схема : Схема с одним источником напряжения и одним резистором.
  • омический : То, что подчиняется закону Ома.

Закон Ома

Что движет током? Мы можем думать о различных устройствах, таких как батареи, генераторы, розетки и т. Д., Которые необходимы для поддержания тока. Все такие устройства создают разность потенциалов и условно называются источниками напряжения. Когда источник напряжения подключен к проводнику, он прикладывает разность потенциалов V, которая создает электрическое поле. Электрическое поле, в свою очередь, воздействует на заряды, вызывая ток. Ток, протекающий через большинство веществ, прямо пропорционален приложенному к нему напряжению V.Немецкий физик Георг Симон Ом (1787-1854) был первым, кто экспериментально продемонстрировал, что ток в металлической проволоке прямо пропорционален приложенному напряжению: [латекс] \ text {I} \ propto \ text {V} [/ latex ].

Это важное соотношение известно как закон Ома. Его можно рассматривать как причинно-следственную связь, в которой напряжение является причиной, а ток - следствием. Это эмпирический закон, подобный закону трения - явление, наблюдаемое экспериментально. Такая линейная зависимость возникает не всегда.Напомним, что в то время как напряжение управляет током, сопротивление ему препятствует. Столкновения движущихся зарядов с атомами и молекулами вещества передают энергию веществу и ограничивают ток. Следовательно, ток обратно пропорционален сопротивлению: [latex] \ text {I} \ propto \ frac {1} {\ text {R}} [/ latex].

Простая схема : Простая электрическая цепь, в которой замкнутый путь для прохождения тока обеспечивается проводниками (обычно металлическими), соединяющими нагрузку с выводами батареи, представленной красными параллельными линиями.Зигзагообразный символ представляет собой единственный резистор и включает любое сопротивление в соединениях с источником напряжения.

Единицей измерения сопротивления является Ом, где 1 Ом = 1 В / А. Мы можем объединить два приведенных выше соотношения, чтобы получить I = V / R. Это соотношение также называется законом Ома. В этой форме закон Ома действительно определяет сопротивление определенных материалов. Закон Ома (как и закон Гука) не универсален. Многие вещества, для которых действует закон Ома, называются омическими. К ним относятся хорошие проводники, такие как медь и алюминий, и некоторые плохие проводники при определенных обстоятельствах.Омические материалы имеют сопротивление R, которое не зависит от напряжения V и тока I. Объект с простым сопротивлением называется резистором, даже если его сопротивление невелико.

Падение напряжения : Падение напряжения на резисторе в простой цепи равно выходному напряжению батареи.

Дополнительное понимание можно получить, решив I = V / R для V, что дает V = IR. Это выражение для V можно интерпретировать как падение напряжения на резисторе, вызванное протеканием тока I.Для обозначения этого напряжения часто используется фраза «падение ИК-излучения». Если напряжение измеряется в различных точках цепи, будет видно, что оно увеличивается на источнике напряжения и уменьшается на резисторе. Напряжение аналогично давлению жидкости. Источник напряжения подобен насосу, создающему перепад давления, вызывающему ток - поток заряда. Резистор похож на трубу, которая снижает давление и ограничивает поток из-за своего сопротивления. Здесь сохранение энергии имеет важные последствия. Источник напряжения подает энергию (вызывая электрическое поле и ток), а резистор преобразует ее в другую форму (например, тепловую энергию).В простой схеме (с одним простым резистором) напряжение, подаваемое источником, равно падению напряжения на резисторе, поскольку E = qΔV, и через каждую из них протекает одинаковое q. Таким образом, энергия, подаваемая источником напряжения, и энергия, преобразуемая резистором, равны.

В истинно омическом устройстве одно и то же значение сопротивления будет вычислено из R = V / I независимо от значения приложенного напряжения V. То есть отношение V / I является постоянным, и когда ток отображается как В зависимости от напряжения кривая является линейной (прямая линия).Если напряжение принудительно устанавливается равным некоторому значению V, тогда это напряжение V, деленное на измеренный ток I, будет равно R. Или, если ток принудительно установлен до некоторого значения I, тогда измеренное напряжение V, деленное на этот ток I, также будет R. Мы визуализируем график I против V как прямая линия. Однако есть компоненты электрических цепей, которые не подчиняются закону Ома; то есть их взаимосвязь между током и напряжением (их ВАХ) нелинейная (или неомическая). Примером может служить диод с p-n переходом.

Кривые вольт-амперной характеристики : ВАХ четырех устройств: двух резисторов, диода и батареи.Два резистора подчиняются закону Ома: график представляет собой прямую линию, проходящую через начало координат. Два других устройства не подчиняются закону Ома.

Закон Ома : Краткий обзор закона Ома.

Температура и сверхпроводимость

Сверхпроводимость - это явление нулевого электрического сопротивления и вытеснения магнитных полей в некоторых материалах при температуре ниже критической.

Цели обучения

Описать поведение сверхпроводника при температуре ниже критической и в слабом внешнем магнитном поле

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Сверхпроводимость - это сверхпроводимость. Сверхпроводимость - это термодинамическая фаза, обладающая определенными отличительными свойствами, которые в значительной степени не зависят от микроскопических деталей.
  • В сверхпроводящих материалах характеристики сверхпроводимости проявляются при понижении температуры ниже критической. Возникновение сверхпроводимости сопровождается резкими изменениями различных физических свойств.
  • Когда сверхпроводник помещается в слабое внешнее магнитное поле H и охлаждается ниже температуры перехода, магнитное поле выбрасывается.
  • Сверхпроводники могут поддерживать ток без приложенного напряжения.
Ключевые термины
  • высокотемпературные сверхпроводники : материалы, которые ведут себя как сверхпроводники при необычно высоких температурах (выше примерно 30 K).
  • критическая температура : В сверхпроводящих материалах характеристики сверхпроводимости проявляются при этой температуре (и сохраняются ниже).
  • сверхпроводимость : Свойство материала, при котором он не оказывает сопротивления прохождению электрического тока.

Сверхпроводимость - это явление точно нулевого электрического сопротивления и выброса магнитных полей, возникающее в некоторых материалах при охлаждении ниже критической температуры.Он был обнаружен Хайке Камерлинг-Оннес (на фото) 8 апреля 1911 года в Лейдене.

Хайке Камерлинг-Оннес : Хайке Камерлинг-Оннес (1853-1926).

Большинство физических свойств сверхпроводников варьируются от материала к материалу, например теплоемкость и критическая температура, критическое поле и критическая плотность тока, при которых сверхпроводимость разрушается. С другой стороны, существует класс свойств, не зависящих от основного материала.Например, все сверхпроводники имеют точно нулевое удельное сопротивление по отношению к низким приложенным токам, когда нет магнитного поля или если приложенное поле не превышает критического значения. Существование этих «универсальных» свойств подразумевает, что сверхпроводимость является термодинамической фазой и, таким образом, обладает определенными отличительными свойствами, которые в значительной степени не зависят от микроскопических деталей.

В сверхпроводящих материалах характеристики сверхпроводимости проявляются, когда температура T понижается ниже критической температуры T c .Возникновение сверхпроводимости сопровождается резкими изменениями различных физических свойств - отличительным признаком фазового перехода. Например, электронная теплоемкость пропорциональна температуре в нормальном (несверхпроводящем) режиме. При сверхпроводящем переходе он испытывает прерывистый скачок и после этого перестает быть линейным, как показано на.

.

Когда сверхпроводник помещается в слабое внешнее магнитное поле H и охлаждается ниже температуры перехода, магнитное поле выбрасывается.Эффект Мейснера не вызывает полного выброса поля. Скорее, поле проникает в сверхпроводник на очень малое расстояние (характеризуемое параметром λ), называемое лондонской глубиной проникновения. Он экспоненциально спадает до нуля в объеме материала. Эффект Мейснера - определяющая характеристика сверхпроводимости. Для большинства сверхпроводников лондонская глубина проникновения составляет порядка 100 нм.

Сверхпроводящий фазовый переход : Поведение теплоемкости (cv, синий) и удельного сопротивления (ρ, зеленый) при сверхпроводящем фазовом переходе.

Сверхпроводники также способны поддерживать ток без какого-либо приложенного напряжения - свойство, используемое в сверхпроводящих электромагнитах, таких как те, что используются в аппаратах МРТ. Эксперименты показали, что токи в сверхпроводящих катушках могут сохраняться годами без какого-либо измеримого ухудшения. Экспериментальные данные указывают на то, что в настоящее время продолжительность жизни составляет не менее 100 000 лет. Теоретические оценки времени жизни постоянного тока могут превышать расчетное время жизни Вселенной, в зависимости от геометрии провода и температуры.

Значение этой критической температуры варьируется от материала к материалу. Обычно обычные сверхпроводники имеют критические температуры в диапазоне от примерно 20 К до менее 1 К. Твердая ртуть, например, имеет критическую температуру 4,2 К. По состоянию на 2009 год самая высокая критическая температура, найденная для обычного сверхпроводника, составляет 39 К. для магния. диборид (MgB 2 ), хотя экзотические свойства этого материала вызывают некоторые сомнения в правильности его классификации как «обычного» сверхпроводника.Высокотемпературные сверхпроводники могут иметь гораздо более высокие критические температуры. Например, YBa 2 Cu 3 O 7 , один из первых открытых купратных сверхпроводников, имеет критическую температуру 92 К; Были обнаружены купраты на основе ртути с критическими температурами, превышающими 130 К. Следует отметить, что химический состав и кристаллическая структура сверхпроводящих материалов могут быть довольно сложными, как показано в.

.

Элементарная ячейка сверхпроводника YBaCuO : Элементарная ячейка сверхпроводника YBaCuO.Атомы обозначены разными цветами.

Сопротивление и удельное сопротивление

Сопротивление и удельное сопротивление описывают степень, в которой объект или материал препятствуют прохождению электрического тока.

Цели обучения

Определить свойства материала, которые описываются сопротивлением и удельным сопротивлением

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Сопротивление объекта (т. Е. Резистора) зависит от его формы и материала, из которого он состоит.
  • Удельное сопротивление ρ является внутренним свойством материала и прямо пропорционально общему сопротивлению R, внешней величине, которая зависит от длины и площади поперечного сечения резистора.
  • Удельное сопротивление различных материалов сильно различается. Точно так же резисторы могут иметь разные порядки величины.
  • Резисторы расположены последовательно или параллельно. Эквивалентное сопротивление цепи последовательно включенных резисторов является суммой всех сопротивлений.Сопротивление, обратное эквивалентному сопротивлению цепи параллельно включенных резисторов, является суммой обратных сопротивлений каждого резистора.
Ключевые термины
  • Эквивалентное сопротивление серии : Сопротивление сети резисторов, расположенных таким образом, что напряжение в сети является суммой напряжений на каждом резисторе. В этом случае эквивалентное сопротивление - это сумма сопротивлений всех резисторов в сети.
  • параллельное эквивалентное сопротивление : сопротивление сети, при котором на каждый резистор действует одинаковая разность потенциалов (напряжение), поэтому токи, проходящие через них, складываются.В этом случае сопротивление, обратное эквивалентному сопротивлению, равно сумме обратных сопротивлений всех резисторов в сети.
  • удельное сопротивление : Обычно сопротивление материала электрическому току; в частности, степень сопротивления материала потоку электричества.

Сопротивление и удельное сопротивление

Сопротивление - это электрическое свойство, препятствующее прохождению тока. Ток, протекающий через провод (или резистор), подобен воде, протекающей по трубе, а падение напряжения на проводе подобно перепаду давления, которое проталкивает воду по трубе.Сопротивление пропорционально тому, сколько давления требуется для достижения заданного потока, в то время как проводимость пропорциональна тому, сколько потока возникает при заданном давлении. Проводимость и сопротивление взаимны. Сопротивление объекта зависит от его формы и материала, из которого он состоит. Цилиндрический резистор легко анализировать, и таким образом мы можем получить представление о сопротивлении более сложных форм. Как и следовало ожидать, электрическое сопротивление цилиндра R прямо пропорционально его длине L, подобно сопротивлению трубы потоку жидкости.Чем длиннее цилиндр, тем больше зарядов соударяется с его атомами. Чем больше диаметр цилиндра, тем больше тока он может пропускать (опять же, аналогично потоку жидкости по трубе). Фактически, R обратно пропорционально площади поперечного сечения цилиндра A.

Цилиндрический резистор : однородный цилиндр длиной L и площадью поперечного сечения A. Его сопротивление потоку тока аналогично сопротивлению, оказываемому трубой потоку жидкости. Чем длиннее цилиндр, тем больше его сопротивление.Чем больше площадь его поперечного сечения A, тем меньше его сопротивление.

Как уже упоминалось, для данной формы сопротивление зависит от материала, из которого состоит объект. Различные материалы обладают разным сопротивлением потоку заряда. Мы определяем удельное сопротивление вещества ρ так, чтобы сопротивление объекта R было прямо пропорционально ρ. Удельное сопротивление ρ - это внутреннее свойство материала , независимо от его формы или размера. Напротив, сопротивление R - это внешнее свойство, которое действительно зависит от размера и формы резистора.(Аналогичная внутренняя / внешняя связь существует между теплоемкостью C и удельной теплоемкостью c). Напомним, что объект, сопротивление которого пропорционально напряжению и току, называется резистором.

Типичный резистор : Типовой резистор с осевыми выводами.

Что определяет удельное сопротивление? Удельное сопротивление разных материалов сильно различается. Например, проводимость тефлона примерно в 1030 раз ниже, чем проводимость меди. Почему такая разница? Грубо говоря, металл имеет большое количество «делокализованных» электронов, которые не застревают в каком-либо одном месте, но могут свободно перемещаться на большие расстояния, тогда как в изоляторе (например, тефлоне) каждый электрон прочно связан с одним атомом и требуется большая сила, чтобы оторвать его.Точно так же резисторы могут иметь разные порядки величины. Некоторые керамические изоляторы, например те, которые используются для поддержки линий электропередач, имеют сопротивление 10 12 Ом или более. Сопротивление сухого человека может составлять 10 5 Ом, в то время как сопротивление человеческого сердца составляет примерно 10 3 Ом. Кусок медного провода большого диаметра длиной в метр может иметь сопротивление 10 −5 Ом, а сверхпроводники вообще не имеют сопротивления (они неомичны). Разность потенциалов (напряжение), наблюдаемая в сети, является суммой этих напряжений, поэтому общее сопротивление (последовательное эквивалентное сопротивление) можно найти как сумму этих сопротивлений:

[латекс] \ text {R} _ {\ text {eq}} = \ text {R} _ {1} + \ text {R} _ {2} + \ cdots + \ text {R} _ {\ text {N}} [/ латекс].

В качестве особого случая сопротивление N резисторов, соединенных последовательно, каждый из которых имеет одинаковое сопротивление R, определяется как NR. Каждый резистор в параллельной конфигурации подвержен одной и той же разности потенциалов (напряжению), однако протекающие через них токи складываются . Таким образом, можно вычислить эквивалентное сопротивление (Req) сети:

[латекс] \ frac {1} {\ text {R} _ {\ text {eq}}} = \ frac {1} {\ text {R} _ {1}} + \ frac {1} {\ text {R} _ {2}} + \ cdots + \ frac {1} {\ text {R} _ {\ text {N}}} [/ latex].

Параллельное эквивалентное сопротивление может быть представлено в уравнениях двумя вертикальными линиями «||» (как в геометрии) как упрощенное обозначение.Иногда вместо «||» используются две косые черты «//», если на клавиатуре или шрифте отсутствует символ вертикальной линии. Для случая, когда два резистора включены параллельно, это можно рассчитать по формуле:

[латекс] \ text {R} _ {\ text {eq}} = \ text {R} _ {1} \ parallel \ text {R} _ {2} = \ frac {\ text {R} _ {1 } \ text {R} _ {2}} {\ text {R} _ {1} + \ text {R} _ {2}} [/ latex].

В качестве особого случая сопротивление N резисторов, соединенных параллельно, каждый из которых имеет одинаковое сопротивление R, определяется как R / N. Сеть резисторов, которая представляет собой комбинацию параллельного и последовательного соединения, может быть разбита на более мелкие части, которые являются одним или другим, например, как показано на.

Сеть резисторов : В этой комбинированной схеме цепь может быть разбита на последовательный компонент и параллельный компонент.

Однако некоторые сложные сети резисторов не могут быть решены таким образом. Это требует более сложного анализа схем. Одним из практических применений этих соотношений является то, что нестандартное значение сопротивления обычно может быть синтезировано путем соединения ряда стандартных значений последовательно или параллельно. Это также можно использовать для получения сопротивления с более высокой номинальной мощностью, чем у отдельных используемых резисторов.В частном случае N идентичных резисторов, все подключенных последовательно или все подключенных параллельно, номинальная мощность отдельных резисторов умножается на N.

Сопротивление, резисторы и удельное сопротивление : краткий обзор сопротивления, резисторов и удельного сопротивления.

Зависимость сопротивления от температуры

Удельное сопротивление и сопротивление зависят от температуры, причем зависимость линейна для малых изменений температуры и нелинейна для больших.

Цели обучения

Сравнить температурные зависимости удельного сопротивления и сопротивления для больших и малых изменений температуры

Основные выводы

Ключевые моменты
  • При изменении температуры на 100ºC или менее удельное сопротивление (ρ) изменяется с изменением температуры ΔT как: [latex] \ text {p} = \ text {p} _ {0} (1 + \ alpha \ Delta \ text {T }) [/ latex] где ρ 0 - исходное удельное сопротивление, а α - температурный коэффициент удельного сопротивления.
  • При больших изменениях температуры наблюдается нелинейное изменение удельного сопротивления с температурой.
  • Сопротивление объекта демонстрирует такую ​​же температурную зависимость, как и удельное сопротивление, поскольку сопротивление прямо пропорционально удельному сопротивлению.
Ключевые термины
  • удельное сопротивление : Обычно сопротивление материала электрическому току; в частности, степень сопротивления материала потоку электричества.
  • температурный коэффициент удельного сопротивления : эмпирическая величина, обозначаемая α, которая описывает изменение сопротивления или удельного сопротивления материала в зависимости от температуры.
  • полупроводник : Вещество с электрическими свойствами, промежуточными между хорошим проводником и хорошим изолятором.

Удельное сопротивление всех материалов зависит от температуры. Некоторые материалы могут стать сверхпроводниками (нулевое сопротивление) при очень низких температурах (см.). И наоборот, удельное сопротивление проводников увеличивается с повышением температуры. Поскольку атомы колеблются быстрее и на больших расстояниях при более высоких температурах, электроны, движущиеся через металл, например, создают больше столкновений, эффективно увеличивая удельное сопротивление.При относительно небольших изменениях температуры (около 100 ° C или меньше) удельное сопротивление ρ изменяется с изменением температуры ΔT, как выражено в следующем уравнении:

Сопротивление образца ртути : Сопротивление образца ртути равно нулю при очень низких температурах - это сверхпроводник примерно до 4,2 К. Выше этой критической температуры его сопротивление делает внезапный скачок, а затем увеличивается почти линейно. с температурой.

[латекс] \ text {p} = \ text {p} _ {0} (1 + \ alpha \ Delta \ text {T}) [/ latex]

, где ρ 0 - исходное удельное сопротивление, а α - температурный коэффициент удельного сопротивления.Для более значительных изменений температуры α может изменяться, или для нахождения ρ может потребоваться нелинейное уравнение. По этой причине обычно указывается суффикс для температуры, при которой измерялось вещество (например, α 15 ), и соотношение сохраняется только в диапазоне температур вокруг эталона. Обратите внимание, что α положителен для металлов, что означает, что их удельное сопротивление увеличивается с температурой. Температурный коэффициент обычно составляет от + 3 × 10 −3 K −1 до + 6 × 10 −3 K −1 для металлов, близких к комнатной температуре.Некоторые сплавы были разработаны специально, чтобы иметь небольшую температурную зависимость. Например, манганин (состоящий из меди, марганца и никеля) имеет α, близкое к нулю, поэтому его удельное сопротивление незначительно меняется с температурой. Это полезно, например, для создания не зависящего от температуры эталона сопротивления.

Отметим также, что α отрицательна для полупроводников, что означает, что их удельное сопротивление уменьшается с повышением температуры. Они становятся лучшими проводниками при более высоких температурах, потому что повышенное тепловое перемешивание увеличивает количество свободных зарядов, доступных для переноса тока.Это свойство уменьшения ρ с температурой также связано с типом и количеством примесей, присутствующих в полупроводниках.

Сопротивление объекта также зависит от температуры, поскольку R 0 прямо пропорционально ρ. Для цилиндра мы знаем, что R = ρL / A, поэтому, если L и A не сильно изменяются с температурой, R будет иметь ту же температурную зависимость, что и ρ. (Исследование коэффициентов линейного расширения показывает, что они примерно на два порядка меньше типичных температурных коэффициентов удельного сопротивления, и поэтому влияние температуры на L и A примерно на два порядка меньше, чем на ρ.) Таким образом,

[латекс] \ text {R} = \ text {R} _ {0} (1 + \ alpha \ Delta \ text {T}) [/ latex]

- это температурная зависимость сопротивления объекта, где R 0 - исходное сопротивление, а R - сопротивление после изменения температуры T. Многие термометры основаны на влиянии температуры на сопротивление (см.). Одним из наиболее распространенных является термистор, полупроводниковый кристалл с сильной температурной зависимостью, сопротивление которого измеряется для определения его температуры.Устройство небольшое, поэтому быстро приходит в тепловое равновесие с той частью человека, к которой прикасается.

Термометры : Эти знакомые термометры основаны на автоматическом измерении сопротивления термистора в зависимости от температуры.

Снижает ли напряжение одиночный резистор? - Mvorganizing.org

Снижает ли напряжение одиночный резистор?

Ответ - и то, и другое. Другими словами - для простой последовательной схемы - сложение всех резисторов позволяет закону Ома определять ток.Этот ток будет одинаковым везде в цепи.

Какой резистор мне нужен, чтобы понизить 12В до 5В?

PL Поместите два резистора последовательно со вторым номиналом резистора (5/7) первого номинала резистора. Поместите резисторы между 12В и землей, и тогда вы получите 5В в точке между ними. Это очень грубый способ сделать это. Он не регулируется, поэтому выходное напряжение будет зависеть от входного напряжения.

Как уменьшить резистор с 12В до 9В?

Чтобы уменьшить цепь с 12 В до 9 В, включите в цепь последовательно два резистора.Найдите разницу между двумя напряжениями (12 В - 9 В = 3 В), чтобы определить общее необходимое сопротивление.

Как уменьшить напряжение с 12В до 5В с помощью резистора?

Чтобы разделить напряжение пополам, все, что вам нужно сделать, это подключить последовательно любые 2 резистора равного номинала, а затем установить перемычку между резисторами. В этой точке, где размещается перемычка, напряжение будет составлять половину значения напряжения, подаваемого в цепь. 5 В теперь составляет 2,5 В. VCC делится пополам.

Как уменьшить напряжение с 9В до 5В с помощью резистора?

Преобразователь

9В в 5В с использованием делителя напряжения: вы можете подключить два светодиода последовательно к выходу резистора R2, если вы используете батарею 9В в качестве входа. Необходимые компоненты: одна батарея 9 В, резистор 1,5 кОм, резистор 1,2 кОм, несколько разноцветных соединительных проводов. Это простая конфигурация делителя напряжения.

Как уменьшить 9 вольт до 3 вольт?

Чтобы снизить напряжение батареи 9 В до 3,3 В, используйте стабилитрон, например 1N746 или 1N4728A.Выберите подходящий, исходя из того, сколько мощности он может рассеять. 1N4728A имеет номинальную мощность 3,3 В и 1 Вт. Он может обеспечивать в среднем стабильное напряжение 3,3 В на цепь или другой компонент.

Как преобразовать 12В в 5В?

Преобразователь 12В в 5В с использованием делителя напряжения: вы можете подключить два светодиода последовательно через резистор R2, принимая вход от свинцово-кислотной батареи 12В или адаптера 12В в качестве входа. Необходимые компоненты: одна батарея 12 В, резистор 1,8 кОм, резистор 1,3 кОм, соединительные провода.Эта схема представляет собой схему делителя напряжения.

Могу ли я использовать 12 В для 5 В?

Устройство скорее всего сгорит. Кроме того, в зависимости от устройства и мощности источника питания 12 В, подключение источника питания 12 В к устройству с максимальным напряжением 5 В может привести к опасности - возгоранию, взрыву и т. Д. В большинстве случаев оно может быть повреждено.

Как получить 6 вольт от 12-вольтовой батареи?

Можно понизить напряжение с 12 до 6 вольт, включив в схему пару резисторов сопротивлением 10 000 Ом.Отрежьте два отрезка провода и снимите с каждого провода изоляцию толщиной 1/2 дюйма с каждого конца.

Можно ли поставить аккумулятор на 12 вольт в систему на 6 вольт?

Батарея на 12 В - это батарея на 12 В, вы не можете использовать ее при 6 В. Так не получается. Каждая из 3-х ячеек в батарее на 6 В вырабатывает чуть больше 2 вольт, точно так же, как каждая из 6 ячеек в батарее 12 В производит немного больше 2 вольт.

Как уменьшить напряжение аккумулятора?

Умножьте случайно выбранное сопротивление на сопротивление нагрузки.Поделите произведение на сумму. Результатом является эффективное сопротивление, которое вместе создают эти два значения. Разделите напряжение аккумулятора на новое более низкое напряжение, которое вы хотите произвести.

Можно ли поставить аккумулятор на 12 вольт в силовые колеса на 6 вольт?

Нет, вы не можете заряжать обе батареи одновременно, просто подключив зарядное устройство на 6 В, поскольку теперь у вас есть система на 12 В. Вы отсоединяете батареи и подключаете каждую батарею на 6 В независимо к зарядному устройству на 6 В. Эти сращивания пули можно использовать.

Что произойдет, если вставить аккумулятор 12 В в колесо питания на 6 В?

Короткий ответ - нет.Если автомобиль рассчитан на аккумулятор на 6 В, использование аккумулятора на 12 В приведет к повреждению двигателя.

Как сделать мой 12В быстрее?

Наш лучший вариант - поставить две батареи вместо одной. В данном случае это будут две батареи по 6 вольт, которые в сумме составляют до 12 вольт. Теперь не нужно быть гением, чтобы понять, что если аккумулятор удвоить, двигатель будет вращаться в два раза быстрее, что приведет к тому, что автомобили с мощностью 12 В будут двигаться с такой же скоростью.

Какие колеса лучше на 6 или 12 вольт?

Детские электромобили

6V предназначены для использования в помещениях, так как двигатель не будет достаточно мощным, чтобы справиться с неровными поверхностями и грязью.Автомобили на 12 В лучше работают на открытом воздухе, но для оптимальной работы все же требуется относительно ровная поверхность. Автомобили с более высоким напряжением будут быстрее и лучше справляться с неровными поверхностями.

Как определить, какая у вас система: 6 или 12 вольт?

Проверить конденсатор в распределителе. Это также может быть отмечено. Если у вас батарея на 6 вольт, попробуйте завести ее с нее. Если предполагается, что он будет составлять 12 вольт, он будет проворачиваться очень медленно или вообще не будет.

2 батареи по 6 вольт лучше, чем 2 батареи по 12 вольт?

Если вы сравниваете двойную схему на 6 В и двойную схему на 12 В с глубоким циклом в обоих случаях и примерно одинаковой емкости и одинакового качества на обоих наборах, то ответ будет отрицательным.

Можно ли параллельно поставить 3 батареи?

Re: Подключение (3) батарей параллельно Если соединения между батареями в порядке, не будет никакой разницы, будут ли некоторые батареи другого размера с параллельной конфигурацией. Все получат одинаковый уровень заряда.

Две батареи лучше одной?

Если соединить две батареи вместе, они должны быть одного типа. Если они оба на 12 В, но имеют разные характеристики AMP, вы можете повредить одну из двух батарей.Вам необходимо подключить две батареи параллельно, чтобы поддерживать напряжение на уровне 12 вольт. .

На сколько хватит 2 батарейки по 12 Вольт?

2-3 дня

Нагрузочный резистор

- обзор

18.2.1 Высоковольтные PIN-диоды (ступенчатые восстанавливающие диоды SRD)

На рис. 18.3A показана упрощенная структура типичного кремниевого высоковольтного диода большой мощности с носителями прямого смещения на рис. 18.3A [10]. Этот тип диодов имеет сильно легированный анод P + и подложку N + , разделенные слаболегированным эпитаксиальным слоем N - (или почти собственным, I), называемым дрейфовой областью [11].Область дрейфа, обычно не встречающаяся в маломощных диодах, должна содержать толстый обедненный слой высоковольтного PIN-диода с обратным смещением, определяющий номинальное напряжение обратного пробоя (или удержания) диода (сквозные диоды) .

Рис. 18.3. (A) ПИН-диод с прямым смещением, (B) P + PN - N + Структура SOS-диода и типичный профиль легирования, и (C) поведение обратной блокировки SOS-диода.

Включение PIN-диодов требует удаления обедненного слоя (восстановление прямого напряжения, поскольку перед включением диод смещен в обратном направлении).Удаление накопленного заряда истощения требует определенного тока и времени. В прямой проводимости преобладает инжекция дырок высокого уровня (модуляция проводимости) в дрейфовой области, которая становится виртуальной P-областью. Инжектированный неосновной заряд является положительным, если диод является проводящим, а прямой ток обеспечивает неосновные носители со скоростью, с которой они рекомбинируют. Напряжение в состоянии на относительно высокое, электрическое поле распространяется через область дрейфа. Это электрическое поле необходимо для транспортировки носителей заряда из области P в N.

Чтобы выключить PIN-диод, накопленные избыточные носители, в основном в области дрейфа, должны быть разряжены до обратного смещения диода, при этом неосновной заряд становится отрицательным (обратное восстановление). При подаче обратного напряжения U R прямой ток уменьшится (рис. 18.3C) со скоростью

(18.2) diFdt≈IRRtrr

станет отрицательным, чтобы вывести избыточные носители из области дрейфа и зарядите обедняющую емкость C eqoff , которая относительно мала из-за широкой области дрейфа.При постоянном обратном напряжении U R , приложенном к индуктивным цепям (индуктивность L S ), скорость нарастания обратного тока диода, считающаяся постоянной, составляет

(18,3) didt≈URLS

, достигая значения I RR

(18,4) IRR = trrURLS

во время обратного восстановления t rr

(18,5) trr = LSIRRUR

- плата за обратное восстановление Q RR. 18.6) QRR = IRRtrr2

В колебательных цепях LC (рис. 18.4) PIN-диод может иметь обратное смещение из-за отрицательного быстрорастущего напряжения с высоким пиковым значением В RM , которое может быть более трех раз. выше приложенного постоянного напряжения U (рис. 18.3С).

Рис. 18.4. Генерация импульсов SOS с использованием магнитного накопителя энергии.

При высоких обратных напряжениях энергия импульса должна быть ограничена, чтобы избежать ударного ионизационного тока, разрушающего диод в результате лавинного пробоя и чрезмерного рассеивания мощности.Поэтому PIN-диоды следует использовать с очень короткими импульсами, обостряя их и увеличивая амплитуду напряжения подаваемых импульсов.

Полупроводниковые размыкающие переключатели (SOS), также известные как ступенчатые восстанавливающие диоды (SRD), диоды заряда или мгновенные диоды, представляют собой модифицированные высоковольтные диоды с выводами, использующие структуру P + PN - N + с постепенно легируемой структурой. Слой P (рис. 18.3Б) [12]. Неосновные носители, инжектированные диодом, не должны иметь времени для рекомбинации и не должны диффундировать слишком далеко от перехода, прежде чем они будут удалены под действием обратного смещения с обратным током.Время жизни неосновных носителей SOS-диода определяет длительность импульса. Таким образом, диоды SOS оптимизированы для относительно медленного обратного восстановления ( Λt rr ≈ 50–100 нс), но резкого восстановления (очень быстрое затухание обратного тока) (1 - Λ ) t rr ≈ 5 нс (Рис. 18.3C).

Характеристики SOS-диода зависят не только от прямого тока накачки (плотность тока и очень короткое время для предотвращения насыщения), но также от профиля легирования структуры P + PN - N + и времени жизни носителей.Обратное восстановление SOS-диодов (например, их открытие) должно отличаться от PIN-диодов, поскольку прерывание тока должно происходить в основном в более узком слое, легированном P, а не в дрейфовом слое. SOS-диод может переключать большие токи (kA) за наносекундное время открытия с автоматическим равномерным распределением обратного напряжения (kV) в последовательно соединенных SOS-диодах во время спада тока. Последовательные стеки до тысячи SOS могут быть развернуты для получения рабочих напряжений, близких к уровню мегавольт, пиковых токов в несколько кА, пиковой мощности ГВт и средней мощности в десятки киловатт.

В упрощенной схеме для работы SOS (рис. 18.4) предполагается, что прямоугольный предымпульс с амплитудой U и длительностью импульса T U генерируется и подается на SOS последовательно с индуктором L S для зарядки конденсатора C R .

Во время положительной части предымпульса, периода прямой накачки, SOS-диод смещен в прямом направлении, и почти синусоидальный ток катушки индуктивности увеличивается, чтобы накапливать энергию в резонансной цепи L S C R и избыточные носители в диоде.

Предположим, что L S C R с резистором нулевой последовательности r S ( r S → 0), тогда этот LC недостаточно демпфирован ( ζ <1), индуктор ток задан как

(18,7) iL = Ime − ζωRtsinωR1 − ζ2t + ϕζ = rS2ZR≈0; ZR = LSCR; ωR = 1LSCR

I m Значения и ϕ получены из начальных условий iL0 = 0, vCR0⇒vL0 = U. Следовательно,

(18,8) iL = UZR1 − ζ2e − ζωRtsinωR1 − ζ2t

, где Z R - характеристический импеданс

(18.9) ZR = LS / CR

резонансного резервуара L S C R с частотой колебаний ω R , настроен для обеспечения зарядки во время T U :

(18.10) ωR = LSCR − 1 = πTU

Зарядка должна происходить только в течение половины цикла колебаний; таким образом, T U = (2 π / ω R ) / 2.

Пренебрегая потерями ( L S C R коэффициент демпфирования резонансного резервуара почти равен нулю), паразитными эффектами и падениями напряжения на диоде, прямой ток диода получается из

(18.11) iL = UZRsinωRt

с пиковым значением

(18,12) IF≈U / ZR

Так как r S ≈ 0, на конденсаторе C R напряжение равно

(18,13) vCR = 1CR ∫0tUZRsinωRtdt + vCR0 = U1 − cosωRt

При t = T U = π / ω R , конденсатор C R будет заряжаться почти до 9,14 VCR≈2U

Пренебрегая постоянной времени затухания рекомбинации, прямой накопленный заряд диода составляет почти

(18.15) QF≈2IFωR≈2UωRZR≈2UCR

Во время интервала синусоидальных отрицательных колебаний диод все еще проводит ток, предымпульсное напряжение почти равно нулю, а ток катушки индуктивности становится отрицательным. Момент обратного восстановления (размыкание) диода SOS происходит примерно при C R пиковый ток разряда

(18,16) IRR≈2UZR≈2IF

является зарядом обратного восстановления

(18,17) QRR≈IRRωR

почти равно впрыскиваемому вперед заряду. Таким образом, ток обратного восстановления почти в два раза больше пикового прямого тока I RR ≈ 2 U / Z R ≈ 2 I F , составляя

(18.18) ZR = 2UIRR

Предполагая резкое восстановление диода и предполагая сохранение энергии, импульсное напряжение v p зависит от нагрузочного конденсатора C Z и резистора R Z ; для недемпфированных L S C Z || R Z параллельных цепей, ( ξ <1) задано как

(18,19) vp = Vme − ξωZtsinωz1 − ξ2t + ϕξ = Zz2Rz; Zz = LSCz; ωz = 1LSCz

9 R 9034, где нагрузка Z
параллельно с Z Z , так как ZZ = LS / CZ характеристический импеданс второго порядка L S C Z || R Z параллельная цепь с коэффициентом демпфирования ξ≈ZZ / 2RZ и незатухающей резонансной частотой ωZ≈LSCZ − 1, управляемая начальным током I RR индуктора L S .

Значения V m и ϕ получаются из начальных условий v p (0) = 0 и i Ls (0) = I RR . Следовательно,

(18.20) vp = IRRZz1 − ξ2e − ξωZtsinωz1 − ξ2t

Максимальное напряжение v pmax = V RM происходит при t = 902 9019 t пиковое значение (18.21) tpeak = tan − 11 / ξ2−1ωz1 − ξ2VRM = vpmax = IRRZze − ξtan − 11 / ξ2−11 − ξ2

Уравнение V RM , приведенное выше, можно использовать для определения необходимого I RR , а затем, используя уравнение.(18.18) значение Z R .

Для почти оптимальной передачи энергии нагрузочному резистору R Z следует использовать значение демпфирования немного ниже критического значения, так как импульс v p имеет примерно синусоидальную форму. Сети или линии формирования импульсов могут быть использованы для его компенсации [12].

Из приведенных выше уравнений, предполагая коэффициент демпфирования 0,7 < ξ <0,9, проектный диодный импульсный генератор SOS следует этапам:

(18.22) 1ξ≈0,8 малосцилляций⇒Zz = 2ξRz2ZR = 2UZzvPmaxe − ξtan − 11 / ξ2−11 − ξ23ωR = πTU4CR = 1ωRZR5LS = ZRωR6CZ = LSZZ2

При условии, что срок службы SOS-диода достаточно большой, при этом срок службы диода SOS является подходящим. для почти сохранения заряда, резкое обратное восстановление и ноль при напряжении в состоянии (относительно значений U ). Часто C Z должен учитывать внутреннюю емкость SOS-диода или непрерывающееся восстановление диода.

Упрощенная конструкция, годная почти для 0.75 < ξ <1, приводит к немного более высоким импульсным напряжениям В RM . Рассмотрим

(18,23) VRM≈IRRRZ || ZZforCR≫CZ

Для получения почти критической демпфированной нагрузки (0,7 < ξ <0,9) она должна быть

(18,24) 1,4RZ

Тогда из требуемого V RM и I RR значение Z R составит

(18,25) ZR≈2URZ || ZZVRM

и

ωR =

πTU Тогда резонансный резервуар имеет значения

(18.26) LS≈ZRωR

и

(18,27) CR≈1ωRZR

Из L S и Z Z , конденсатор параллельной нагрузки C Z , добавленная или паразитная емкость SOS C eqoff , должно быть

(18,28) CZ≈LSZZ2

Для требуемого В RM в нагрузочном резисторе R Z и конденсатор C Z должен выдерживать

-

прямой ток I F ,

-

время откачки T U ,

напряжение -
902 902 902 902

-

ток обратного восстановления I RR ,

-

заряд обратного восстановления Q RR .

Высокие пиковые напряжения В RM и сравнительно низкие значения I RR требуют очень низких значений параллельной емкости нагрузки (паразитной) C Z или более высоких значений I РР .

Пример 18.1

Определите параметры схемы на рис. 18.4, чтобы получить 30 нс импульс 1 МВ в резисторе R Z = 1 кОм (пик 1 МВт), подключенный параллельно с конденсатором C Z , от предымпульс, имеющий U = 300 кВ и длительность импульса T U .

Решение

Предполагая сохранение вольт × секунду при равном токе, длина предымпульса должна быть

TU≈30 × 10-9 × 106/300 × 103≈100 нс

Тогда из приведенных выше уравнений получается

ωR = π / TU = π / 100 × 10−9≈3,14 × 107рад / с

Если принять ξ = 0,75, то

ZZ≈2ξRZ≈1,5RZ≈1,5 кОм

ZR = 2UZzvPmaxe− ξtan − 11 / ξ2−11 − ξ2≈396 Ом

LS≈ZR / ωR≈360 / 3,14 × 107≈12,6 мкГн

CR≈1 / ZRωR≈1 / 360 × 3,14 × 107≈81 пФ

и

CZ≈LS / ZZ2≈12.6 × 10-6 / 3962≈5,6 пФ

Это низкое значение, учитывая эквивалентную обедненную емкость SOS-диода (или ассоциации диодов) C eqoff , не говоря уже о паразитных емкостях. SOS-диод должен выдерживать

IF≈U / ZR≈300 × 103 / 396≈758A

IRR≈2IF≈1,52 кА

vpmax = IRRZze − ξtan − 11 / ξ2−11 − ξ2≈VRM≈IRRRZ || ZZ ≈1520 × 600≈106 В

QRR≈IRR / ωR≈1520 / 3,14 × 107≈50 мкКл

Среднее время жизни избыточного носителя (дырок) (обратная величине затухания рекомбинации) должно быть выше 1 мкс, а время обратного восстановления диода должно быть

trr≈π / 2ωR≈πLSCR / 2≈50ns

, то есть почти половина времени прямой накачки.

Поскольку затухающая резонансная частота равна

ωZd = ωZ1 − ξ2

, длительность импульса (время установления) близка к

Tp = π / ωZ1 − ξ2 = πLSCZ / 1 − ξ2≈34 нс

Это около требуемых 30 нс , как это видно на рис. 18.5. Конструкции для более высоких значений C Z требуют коэффициентов демпфирования ξ до 0,5, которые увеличивают номинальные значения SOS-диодов ( I F , I RR и Q RR ), но допускают удвоение емкости C Z .

Рис. 18.5. SOS v p импульс, генерируемый с использованием накопителя магнитной энергии. (A) Верхний график показывает формы сигналов U , v CR , v AK и v p в вольт и (B) формы сигналов i D и i L в амперах на нижнем графике.

Этот генератор импульсов SOS умножает амплитуду поступающего предымпульса на коэффициент, немного превышающий 3.

Учитывая нынешние возможности SOS-диодов (около 1 кА и 1 кВ), для этого импульсного модулятора на 1 МВ потребуется

1.

матрица из нескольких тысяч SOS-диодов, расположенных в серии из нескольких параллельно включенных диодов;

2.

масляная изоляция и охлаждение с теплоотводом вода / воздух;

3.

Особое внимание уделяется минимизации паразитных индуктивностей и емкостей.

Другие устройства SOS используют уникальные методы диффузии для достижения сверхбыстрого времени переключения, такие как устройство восстановления ступенчатого дрейфа (DSRD), диод обратного восстановления (IRD) и устройство задержки ионизации (DID).Каждое устройство способно генерировать импульсы от 1 до 10 кВ со временем нарастания от 100 пс до 1 нс.

Кремниевый лавинный точилка (SAS) на основе PIN-диода - это устройство для заточки, которое сокращает время нарастания импульса. Обычно он работает с обратным смещением, с медленным временем нарастания и коротким обратным импульсом, подаваемым на SAS, чтобы вызвать его лавину. Когда происходит лавинный пробой дрейфового слоя ПАВ, к нагрузке прикладывается импульс с очень коротким временем нарастания. Лавинный пробой не разрушает SAS, если входной импульс достаточно короткий.

Резисторы и светодиоды: схемы резисторов с низковольтными светодиодами

Опубликовано

Лаура Хьюз

Arrow Electronics

Лаура Хьюз (Laura Hughes) - инженер-электрик с опытом работы в области светодиодного освещения и проектирования источников питания, а также является известным мастером-мастером.Она ... Подробнее

Использование резистора для ограничения тока светодиода очень похоже на заделку шланга радиатора в машине изолентой. Это быстрое и грязное решение, которое должно сработать и, честно говоря, вероятно, будет работать довольно долго, но это заставит вас хлопнуть капотом и отступить, если вы увидите исправление на том, что собирались покупать и использовать в течение многих лет.

Светодиод с токоограничивающим резистором

Светодиоды

- это устройства постоянного тока с предсказуемым прямым падением напряжения в зависимости от величины тока, протекающего через них.Эти кривые ток-напряжение (I-V) доступны в технических данных для конкретных светодиодов. Если вы хотите подключить зеленый светодиод с прямым напряжением 3 В от источника питания 5 В, вам нужно что-то в этой цепи, чтобы поглотить дополнительные 2 В. Если вы не поглотите это дополнительное напряжение, переход светодиода будет пытаться потреблять достаточно тока, чтобы увеличить это напряжение до 5 В и сгореть. Самый простой способ поглотить дополнительную мощность в цепи - использовать простой резистор. Вам нужно знать, какой светодиод предназначен для определения резистора с помощью V = IR, но математика очень проста, как только вы определите параметры своей системы.Если вы хотите управлять этим светодиодом 3 В при 10 мА, вам необходимо потреблять 2 В при 10 мА в резисторе. 2 В = 10 мА * R. Решение для R дает значение резистора 200 Ом, обычное значение, которое у вас, вероятно, уже есть где-то в комплекте.

Посмотреть похожие продукты

Светодиодный биннинг и вариация резистора

Этот метод идеально подходит для светодиода исправного энергопотребления или любой ситуации, когда используется один светодиод с низким энергопотреблением.Если сделать это со светодиодами параллельно, начнутся испытания. Значения светодиодов и резисторов указаны в диапазоне, а не в абсолютных величинах. Дешевые резисторы с обычным сопротивлением, которые вы, вероятно, использовали бы в конструкции, обычно составляют +/- 10%, что означает, что резистор на 100 Ом действительно может иметь любое значение от 90 до 110 Ом. Прямое напряжение данного светодиода также является диапазоном. Светодиоды сортируются в группы, называемые «ячейками», в зависимости от их конкретного цвета и измерений напряжения после производства. В зависимости от того, насколько плотно вы собираете свои светодиоды (более плотная сборка дороже), вы можете увидеть разницу в полвольта от одного светодиода к другому.

Посмотреть похожие продукты

Ни одного из этих отклонений недостаточно, чтобы вызвать проблемы в ситуации с одним светодиодом. Если сравнивать не с чем, наши глаза не заметят, что лишние несколько миллиампер проходят через одинокий индикаторный светодиод. Однако наши глаза абсолютно точно заметят изменения яркости в осветительном приборе с несколькими светодиодами или цепочками светодиодов, включенными параллельно. Поставьте ряд светодиодов с более низким напряжением рядом со светодиодом с более высоким напряжением, и вы обязательно заметите разницу.Нет ничего невозможного в том, чтобы получить высокоточные резисторы и подключить правильный резистор к каждой отдельной нити светодиодов, но это непрактично ни в каком масштабе и будет дорогостоящим и отнимет много времени.

Посмотреть похожие продукты

Устройства постоянного тока: ограничения низкого напряжения

Именно здесь дизайнеры обращаются к устройствам регулирования тока.Когда из-за ограничений по напряжению несколько нитей необходимо проложить параллельно, лучшим решением часто является размещение небольшого устройства постоянного тока последовательно с каждой цепочкой, чтобы гарантировать, что все жилы работают одинаково. Этот метод также позволяет избежать условий тепловой гонки, как обсуждалось в предыдущей статье. Эти устройства могут быть размером с силовой резистор и дешевле, чем высокоточные резисторы.

Посмотреть похожие продукты

Теги статей

Как добавить диод для снижения напряжения

Диод проводит электричество в одном направлении, от его положительного вывода (анода) к его отрицательному выводу (катоду).Диод не будет полностью проводить электричество, пока напряжение на нем не достигнет определенного значения, называемого «прямым напряжением». Для большинства кремниевых диодов с малым сигналом это значение составляет примерно 0,7 В. Напряжение, приложенное к диоду, будет уменьшено на величину, равную прямому напряжению. Это называется «прямое падение напряжения». Прямые падения напряжения на подключенных диодах складываются. Например, падение напряжения на двух последовательно соединенных диодах равно сумме их прямых напряжений - примерно 1.4 вольта для кремниевых диодов.

Подключите цепь последовательного диода

Подключите анод одного из диодов к полосе питания в верхней части макета.

Вставьте катод диода - обозначенный темной полосой на корпусе диода - в основную часть макета.

Подключите анод второго диода к катоду первого диода.

Подключите один вывод резистора к катоду второго диода.

Подключите другой вывод резистора к полосе заземления в нижней части макетной платы.

Измерьте падение прямого напряжения на диоде

Подсоедините отрицательную клемму (черный провод) держателя батареи к полосе заземления.

Подсоедините положительный полюс (красный провод) держателя аккумулятора к полосе питания.

Поместите четыре свежие батареи в батарейный отсек.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *