Регулятор мощности постоянного тока: cxema.org — Регулятор напряжения для постоянного тока — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Содержание

cxema.org — Регулятор напряжения для постоянного тока

Недавно потребовалось собрать регулятор оборотов электродвигателя, который питается от постоянного тока 180-200 вольт с мощностью 500 Ватт. Долго рыл свои архивы, потом обратился к гуглу, похоже ничего подобного никто никогда не делал . Был вариант использовать трансформаторную развязку с двумя вторичными обмотками 220 Вольт, притом на первичной цепи установить диммер и все дела. С другой стороны транс на 500 ватт с двумя обмотками на 220 Вольт редкий, да еще и габариты и стоимость… Был вариант перемотать транс от бесперебойника, но разобрать, перемотать…. просто лень. Поэтому было решено дополнить схему диммера диодным мостом. В итоге получился довольно хороший регулятор мощности для нагрузок, которые питаются постоянного тока, думаю у многих возникала эта проблема.

В качестве моста был задействован готовый диодный выпрямитель на 4 Ампер, сполна хватит для запитки 500 ваттного движка. Симистор использовал DB3, можно и отечественный Kh202А, хотя он раза в 5 больше импортного сородича.

В общем все заработало с первого раза без каких-либо проблем. К устройству можно подключать нагрузки до 800 ватт, дальше нужно менять мост на более мощный, ну а симистор думаю продержится, если нужно питать более мощные нагрузки, то нужно заменить мост и симистор.

При выборе моста учитывайте, что он выпрямляет сетевое напряжение, следовательно мост нужен с обратным напряжением 400-1000 Вольт, а если нет моста, не беда — всегда его можно сделать из 4-х выпрямительных диодов, но обязательно смотреть на параметры диодов (ток/напряжение).

Переменным резистором регулируем выходное напряжение , все резисторы 0,25 или 0,5 ватт.

Но увы не удалось скинуть минимальное выходное напряжение нашей схемы ниже 50 Вольт, максимальное 200 Вольт.

ОСТОРОЖНО!

Схема не имеет гальванической развязки с сетью и на выходе опасное для жизни напряжение! Во время первого запуска схемы обязательно в разрыв одному из сетевых проводов подключить лампу накаливания 40-60 Вт (220 Вольт).

Видео с работой

С уважением — АКА КАСЬЯН

RDC2-0024a, Одноканальный ШИМ регулятор мощности, Электронные войска

Описание

Модуль предназначен для плавной регулировки напряжения постоянного тока. Регулировка производится потенциометром, расположенном на плате. В отличии от обычных ШИМ регуляторов напряжения в модуле RDC2-0024 кроме изменения скважности импульсов также можно менять частоту импульсов, причем в очень широких пределах — от 300 Гц до 96 кГц. Это может пригодится для полного уменьшения влияния помех в зоне работы регулятора, например в бортовой сети автомобиля или для плавного, без мерцания регулирования мощных светодиодных прожекторов. А может в ваших лабораторных экспериментах, например с двигателями постоянного тока.

Широкий диапазон регулируемых напряжений (до 100В) позволяет использовать регулятор в большей линейке стандартных бортовых напряжений (12В, 24В, 48В …)
Особенно перспективным будет использование модуля в качестве регулятора яркости мощных LED лент, светодиодных ламп и прожекторов. Напряжение питания последних обычно составляет от 30 до 60В.

Характеристики:

Напряжение питания: 5 – 40 В
Максимальный ток: 5,6 A
Количество каналов ШИМ: 1
Изменение длительности импульса: 0…100 %
Шаг регулировки длительности импульса: 1 %
Частота ШИМ-сигнала: 24 значения от 300 Гц до 96 кГц

Сохранение настроек в энергонезависимой памяти: да
Установленные силовые ключи: 1
Независимое питание нагрузки каждого канала: да
Для управления внешним силовым ключом доступен логический сигнал ШИМ: напряжение 3,3 В. XP3 максимальный выходной ток 3 мА

Схема

Назначение разъемов и подключение нагрузок

Устройство не является генератором, оно регулятор. Микроконтроллер управляет затвором транзистора, открытый сток выведен для подключения нагрузки.
Например, нужно управлять яркостью лампы накаливания. Максимальная яркость (100%) при напряжении 24 В. Подключаем лампу по схеме, подавая на Vload 24 В. Выставляем резистором на индикаторе значение 50 — значит на лампе напряжение 50% от 24 В, т.е. 12 В, она светится с яркостью 50 %. Кнопкой устанавливается частота ШИМ-сигнала регулирования.
У модуля раздельная подача напряжение для самого модуля и для нагрузки, которое регулируется: контакты +Vin, GND — для питания самого модуля; контакты Vload, Rn, GND — для подключения нагрузки.

Это открытый проект! Лицензия, под которой он распространяется – Creative Commons — Attribution — Share Alike license.

Технические параметры

Количество каналов	1
Максимальный ток,А	5.6
Максимальное напряжение,В	200
Вид напряжения	DC
Регулирующий элемент	n-channel mosfet
Вес, г	35.4

Техническая документация

Видео

2:11

Схема регулятора напряжения постоянного тока

8 основных схем регуляторов своими руками. Топ-6 марок регуляторов из Китая. 2 схемы. 4 Самых задаваемых вопроса про регуляторы напряжения.+ ТЕСТ для самоконтроля

Регулятор напряжения – это специализированный электротехнический прибор, предназначенный для плавного изменения или настройки напряжения, питающего электрическое устройство.

Важно помнить! Приборы этого типа предназначены для изменения и настройки питающего напряжения, а не тока. Ток регулируется полезной нагрузкой!

4 вопроса по теме регуляторов напряжения

Для чего нужен регулятор:

а) Изменение напряжения на выходе из прибора.

б) Разрывание цепи электрического тока

От чего зависит мощность регулятора:

а) От входного источника тока и от исполнительного органа

б) От размеров потребителя

Основные детали прибора, собираемые своими руками:

а) Стабилитрон и диод

б) Симистор и тиристор

Для чего нужны регуляторы 0-5 вольт:

а) Питать стабилизированным напряжением микросхемы

б) Ограничивать токопотребление электрических ламп

Ответы.

2 Самые распространенные схемы РН 0-220 вольт своими руками

Схема №1.

Самый простой и удобный в эксплуатации регулятор напряжения — это регулятор на тиристорах, включенных встречно. Это создаст выходной сигнал синусоидального вида требуемой величины.

СНиП 3.05.06-85

Входное напряжение величиной до 220в, через предохранитель поступает на нагрузку, а по второму проводнику, через кнопку включения синусоидальная полуволна попадает на катод и анод тиристоров VS1 и VS2. А через переменный резистор R2 производится регулировка выходного сигнала. Два диода VD1 и VD2, оставляют после себя только положительную полуволну, поступающую на управляющий электрод одного из тиристоров, что приводит к его открытию.

Важно! Чем выше токовый сигнал на ключе тиристора, тем сильнее он откроется, то есть тем больший ток сможет пропустить через себя.

Для контроля входного питания предусмотрена индикаторная лампочка, а для настройки выходного – вольтметр.

Схема №2.

Отличительная особенность этой схемы — замена двух тиристоров одним симистором. Это упрощает схему, делает ее компактней и проще в изготовлении.

В схеме, также присутствует предохранитель и кнопка включения, и регулировочный резистор R3, а управляет он базой симистора, это один из немногих полупроводниковых приборов с возможностью работать с переменным током. Ток, проходя через резистор R3, приобретает определенное значение, оно и будет управлять степенью открытия симистора. После этого оно выпрямляется на диодном мосту VD1 и через ограничивающий резистор попадает на ключевой электрод симистора VS2. Остальные элементы схемы, такие как конденсаторы С1,С2,С3 и С4 служат для гашения пульсаций входного сигнала и его фильтрации от посторонних шумов и частот нерегламентированной частоты.

Как избежать 3 частых ошибок при работе с симистором.

Буква, после кодового обозначения симистора говорит о его предельном рабочем напряжении: А – 100В, Б – 200В, В – 300В, Г – 400В. Поэтому не стоит брать прибор с буквой А и Б для регулировки 0-220 вольт — такой симистор выйдет из строя.
Симистор как и любой другой полупроводниковый прибор сильно нагревается при работе, следует рассмотреть вариант установки радиатора или активной системы охлаждения.
При использовании симистора в цепях нагрузок с большим потреблением тока, необходимо четко подбирать прибор под заявленную цель. Например, люстра, в которой установлено 5 лампочек по 100 ватт каждая будет потреблять суммарно ток величиной 2 ампера. Выбирая по каталогу необходимо смотреть на максимальный рабочий ток прибора. Так симистор МАС97А6 рассчитан всего на 0,4 ампера и не выдержит такой нагрузки, а МАС228А8 способен пропустить до 8 А и подойдет для этой нагрузки.

3 Основных момента при изготовлении мощного РН и тока своими руками

Прибор управляет нагрузкой до 3000 ватт. Построен он на использовании мощного симистора, а затвором или ключом его управляет динистор.

Динистор – это тоже, что и симистор, только без управляющего вывода. Если симистор открывается и начинает пропускать через себя ток, когда на его базе возникает управляющее напряжение и остается открытым пока оно не пропадет, то динистор откроется, если между его анодом и катодом появится разность потенциалов выше барьера открытия. Он будет оставаться незапертым, пока между электродами не упадет ток ниже уровня запирания.

СНиП 3.05.06-85

Как только на управляющий электрод попадет положительный потенциал, он откроется и пропустит переменный ток, и чем сильнее будет этот сигнал, тем выше будет напряжение между его выводами, а значит и на нагрузке. Что бы регулировать степень открытия используется цепь развязки, состоящая из динистора VS1 и резисторов R3 и R4. Эта цепь устанавливает предельный ток на ключе симистора, а конденсаторы сглаживают пульсации на входном сигнале.

2 основных принципа при изготовлении РН 0-5 вольт

Для преобразования входного высокого потенциала в низкий постоянный используют специальные микросхемы серии LM.
Питание микросхем производится только постоянным током.

Рассмотрим эти принципы подробнее и разберем типовую схему регулятора.

Микросхемы серии LM предназначены для понижения высокого постоянного напряжения до низких значений. Для этого в корпусе прибора имеется 3 вывода:

Первый вывод – входной сигнал.
Второй вывод – выходной сигнал.
Третий вывод – управляющий электрод.

Принцип работы прибора очень прост – входное высокое напряжение положительной величины, поступает на входной выход и затем преобразуется внутри микросхемы. Степень трансформации будет зависеть от силы и величины сигнала на управляющей «ножке». В соответствии с задающим импульсом на выходе будет создаваться положительное напряжение от 0 вольт до предельного для данной серии.

СНиП 3.05.06-85

Входное напряжение, величиной не выше 28 вольт и обязательно выпрямленное подается на схему. Взять его можно с вторичной обмотки силового трансформатора или с регулятора, работающего с высоким напряжением. После этого положительный потенциал поступает на вывод микросхемы 3. Конденсатор С1 сглаживает пульсацию входного сигнала. Переменный резистор R1 величиной 5000 ом задает выходной сигнал. Чем выше ток, который он пропускает через себя, тем выше больше открывается микросхема. Выходное напряжение 0-5 вольт снимается с выхода 2 и через сглаживающий конденсатор С2 попадает на нагрузку. Чем выше емкость конденсатор, тем ровнее оно на выходе.

Регулятор напряжения 0 — 220в

Топ 4 стабилизирующие микросхемы 0-5 вольт:

КР1157 – отечественная микросхема, с пределом по входному сигналу до 25 вольт и током нагрузки не выше 0.1 ампер.
142ЕН5А – микросхема с максимальным выходным током 3 ампера, на вход подается не выше 15 вольт.
TS7805CZ – прибор с допустимыми токами до 1.5 ампер и повышенным входным напряжением до 40 вольт.
L4960 – импульсная микросхема с максимальным током нагрузки до 2.5 А. Входной вольтаж не должен превышать 40 вольт.

РН на 2 транзисторах

Данный вид применяется в схемах особо мощных регуляторов. В этом случае ток на нагрузку также передается через симистор, но управление ключевым выводом происходит через каскад транзисторов. Это реализуется так: переменным резистором регулируется ток, который поступает на базу первого маломощного транзистора, а тот через коллектор-эмиторный переход управляет базой второго мощного транзистора и уже он открывает и закрывает симистор. Это реализует принцип очень плавного управления огромными токами на нагрузке.

СНиП 3.05.06-85

Ответы на 4 самых частых вопроса по регуляторам:

Какое допустимое отклонение выходного напряжения? Для заводских приборов крупных фирм, отклонение не будет превышать +-5%
От чего зависит мощность регулятора? Выходная мощность напрямую зависит от источника питания и от симистора, который коммутирует цепь.
Для чего нужны регуляторы 0-5 вольт? Эти приборы чаще всего используют для питания микросхем и различных монтажных плат.
Зачем нужен бытовой регулятор 0-220 вольт? Они применяются для плавного включения и выключения бытовых электроприборов.

4 Схемы РН своими руками и схема подключения

Коротко рассмотрим каждую из схем, особенности, преимущества.

Схема 1.

Очень простая схема для подключения и плавной регулировки паяльника. Используется, чтобы предотвратить разгорание и перегрев жала паяльника. В схеме используется мощный симистор, которым управляет цепочка тиристор-переменный резистор.

СНиП 3.05.06-85

Схема 2.

Схема основанная на использовании микросхемы фазового регулирования типа 1182ПМ1. Она управляет степенью открытия симистора, который управляет нагрузкой. Применяются для плавного регулирования степени светимости лампочек накаливания.

СНиП 3.05.06-85

Схема 3.

Простейшая схема регулирования накалом жала паяльника. Выполнена по очень компактной схеме с использованием легкодоступных компонентов. Управляет нагрузкой один тиристор, степень включения которого регулирует переменный резистор. Также присутствует диод, для защиты от обратного напряжения.

СНиП 3.05.06-85

Схема 4.

Схема, предназначенная для управления уровнем освещения в комнате. Может регулировать степень накала лампочки. Выполнена на основе одного тиристора, который управляется диммером. Поворотом ручки резистора, изменяется воздействие на ключевой вывод тиристора, что изменяет его пропускную способность по электрическому току.

СНиП 3.05.06-85

В наше время товары из Китая стали довольно популярной темой, от общей тенденции не отстают и китайские регуляторы напряжения. Рассмотрим самые популярные китайские модели и сравним их основные характеристики.

Название	Мощность	Напряжение стабилизации	Цена	Вес	Стоимость одного ватта
Module ME	4000 Вт	0-220 В	6.68$	167 г	0.167$
SCR Регулятор	10 000 Вт	0-220 В	12.42$	254 г	0.124$
SCR Регулятор II	5 000 Вт	0-220 В	9.76$	187 г	0.195$
WayGat 4	4 000 Вт	0-220 В	4.68$	122 г	0.097$
Cnikesin	6 000 Вт	0-220 В	11.07$	155 г	0.185$
Great Wall	2 000 Вт	0-220 В	1.59$	87 г	0.080$

Существует возможность выбрать любой регулятор именно под свои требования и необходимости. В среднем один ватт полезной мощности стоит менее 20 центов, и это очень выгодная цена. Но все же, стоит обращать внимание на качество деталей и сборки, для товаров из Китая она по-прежнему остается очень низким.

Основной функцией регулятора тока является регулировка мощности нагрузки, при подключении к постоянному току напряжением от 10 до 75V и потреблении максимального тока не более 150А. Объектом подключения регулятора тока может быть прожектор, подключенный от автомобильной бортовой сети, электродвигатель постоянного тока или прочие.

Регулятор мощности постоянного тока.

В основе работы регулятора тока лежит принцип широтно-импульсной модуляции. Его основным элементом является мультивибратор с регулировкой скважности импульсов, буферного и выходного каскадов.

Сам мультивибратор выполнен на элементах D1.1 и D1.2. Он имеет регулируемую скважность импульсов на выходе. Частота импульсов мультивибратора приблизительно равна 100 Гц. Скважность импульсов регулируется в достаточно широком диапазоне. Так, в среднем положении переменного резистора R1 на выходе из него получите симметричные прямоугольные импульсы. Такое положение переменного резистора позволяет получать мощность отдаваемую в нагрузку на среднем уровне. Это объясняется тем, что полевой транзистор VT1 в течение контрольного участка времени будет одинаковое количество времени открыт и закрыт. Вращение ручки переменного резистора по сторонам приводит к изменению соотношения продолжительности открытого и закрытого состояния транзистора. Таким образом, это приводит к тому, что чем дольше открытое состояние, тем больше мощность в нагрузке и наоборот, более длительное закрытое состояние приводит к тому, что мощность, которая отдается в нагрузку уменьшается.

Мощный полевой транзистор IRFP260N служит для коммутации нагрузки. При этом он имеет относительно большую емкость затвора. Сопротивление затвора этого полевого транзистора практически бесконечно, поскольку он имеет большую емкость. Резкие изменения напряжения заметно проявляются на затворе, так как ток зарядки и разрядки затвора достаточно существенен. В случаях если в определенных устройствах процесс включение / выключение нагрузки происходит достаточно редко, то в цепь затвора можно подключить токоограничительный резистор. В то же время его не можно устанавливать импульсных схемах. В импульсных схемах увеличивается мощность выхода мультивибратора с помощью создания буферного каскада из четырех инверторов микросхемы К561ЛН2 (D1.3-D1.6).

Питание микросхемы происходит от параметрического стабилизатора VD3-R3-R4. Если предполагается работать с напряжением не более 20-25V можно КС512 заменить менее мощным стабилитроном, например, Д814Д, а вместе резисторов R3 и R4 установить один резистор имеющий сопротивление 1-2 кОм и мощность 0,125W.

Транзистор IRFP260N можно заменить на IRFP2907 (при этом выходной ток может быть до 200А), IRFP150N, IRFP3710.
Диоды 1N4148 также заменяются на КД522, КД521.
Стабилитрон КС512 заменяем любым стабилитроном на 10-15V средней или большой мощности.

Многие современные приборы имеют возможность регулировать свои параметры, в том числе значения тока и напряжения. За счет этого можно настроить любое устройство в соответствии с конкретными условиями эксплуатации. Для этих целей существует регулятор тока, выпускаемый в различных конфигурациях и конструкциях. Процесс регулировки может происходить как с постоянным, так и с переменным током.

Основными рабочими элементами регуляторов служат тиристоры, а также различные типы конденсаторов и резисторов. В высоковольтных устройствах дополнительно используются магнитные усилители. Модуляторы обеспечивают плавность регулировок, а специальные фильтры способствуют сглаживанию помех в цепи. В результате, электрический ток на выходе приобретает более высокую стабильность, чем на входе.

Регулятор тока и напряжения

Регуляторы постоянного и переменного тока имеют свои особенности и отличаются основными параметрами и характеристиками. Например, регулятор напряжения постоянного тока имеет более высокую проводимость, при минимальных потерях тепла. Основой прибора является тиристор диодного типа, обеспечивающий высокую подачу импульса за счет ускоренного преобразования напряжения. Резисторы, используемые в цепи, должны выдерживать значение сопротивления до 8 Ом. За счет этого снижаются тепловые потери, предохраняя модулятор от быстрого перегрева.

Регулятор постоянного тока может нормально функционировать при максимальной температуре 40 0 С. Этот фактор следует обязательно учитывать в процессе эксплуатации. Полевые транзисторы располагаются следом за тиристорами, поскольку они пропускают ток лишь в одном направлении. За счет этого отрицательное сопротивление будет сохраняться на уровне, не превышающем 8 Ом.

Основным отличием регулятора переменного тока является использование в его конструкции тиристоров исключительно триодного типа. Однако полевые транзисторы применяются такие же, как и в регуляторах постоянного тока. Конденсаторы, установленные в цепь, выполняют лишь стабилизирующие функции. Фильтры высокой частоты встречаются очень редко. Все проблемы, связанные с высокими температурами, решаются установкой импульсных преобразователей, расположенных следом за модуляторами. В регуляторах переменного тока, мощность которых не превышает 5 В, применяются фильтры с низкой частотой. Управление по катоду в таких приборах выполняется путем подавления входного напряжения.

Во время регулировок в сети должна быть обеспечена плавная стабилизация тока. При высоких нагрузках схема дополняется стабилитронами обратного направления. Для их соединения между собой используются транзисторы и дроссель. Таким образом, регулятор тока на транзисторе выполняет преобразование тока быстро и без потерь.

Следует отдельно остановиться на регуляторах тока, предназначенных для активных нагрузок. В схемах этих устройств используются тиристоры триодного типа, способные пропускать сигналы в обоих направлениях. Ток анода в цепи снижается в тот период, когда понижается и предельная частота данного устройства. Частота может колебаться в пределах, установленных для каждого прибора. От этого будет зависеть и максимальное выходное напряжение. Для обеспечения такого режима используются резисторы полевого типа и обычные конденсаторы, способные выдерживать сопротивление до 9 Ом.

Очень часто в таких регуляторах применяются импульсные стабилитроны, способные преодолевать высокую амплитуду электромагнитных колебаний. Иначе, в результате быстрого роста температуры транзисторов, они сразу же придут в нерабочее состояние.

Схема регулятора напряжения и тока

Прежде чем рассматривать схему регулятора напряжения, необходимо хотя-бы в общих чертах ознакомиться с принципом его работы. В качестве примера можно взять тиристорный регулятор напряжения, широко распространенный во многих схемах.

Основной деталью таких устройств, как регулятор сварочного тока является тиристор, который считается одним из мощных полупроводниковых устройств. Лучше всего он подходит для преобразователей энергии с высокой мощностью. Управление этим прибором имеет свою специфику: он открывается импульсом тока, а закрывается при падении тока почти до нулевой отметки, то есть ниже тока удержания. В связи с этим, тиристоры преимущественно используются для работы с переменным током.

Регулировать переменное напряжение с помощью тиристоров можно разными способами. Один из них основан на пропуске или запрете целых периодов или полупериодов на выход регулятора. В другом случае тиристор включается не в начале полупериода напряжения, а с небольшой задержкой. В это время напряжение на выходе будет нулевым, соответственно мощность не будет передаваться на выход. Во второй части полупериода тиристором уже будет проводиться ток и на выходе регулятора появится напряжение.

Время задержки известно еще и как угол открытия тиристора. Если он имеет нулевое значение, все входное напряжение будет попадать на выход, а падение напряжения на открытом тиристоре будет потеряно. Когда угол начинает увеличиваться, под действием тиристорного регулятора выходное напряжение будет снижаться. Следовательно, если угол, равен 90 электрическим градусам, на выходе будет лишь половина входного напряжения, если же угол составляет 180 градусов – выходное напряжение будет нулевым.

Принципы фазового регулирования позволяют создать не только регулятор тока и напряжения для зарядного устройства, но и схемы стабилизации, регулирования, а также плавного пуска. В последнем случае напряжение повышается постепенно, от нулевой отметки до максимального значения.

На основе физических свойств тиристоров была создана классическая схема регулятора тока. В случае применения охладителей для диодов и тиристора, полученный регулятор сможет отдавать в нагрузку до 10 А. Таким образом, при напряжении 220 вольт появляется возможность регулировки напряжения на нагрузке, мощностью 2,2 кВт.

Подобные устройства состоят всего из двух силовых компонентов – тиристора и диодного моста, рассчитанных на ток 10 А и напряжение 400 В. Диодный мост осуществляет превращение переменного напряжения в однополярное пульсирующее напряжение. Фазовая регулировка полупериодов выполняется с помощью тиристора.

Для параметрического стабилизатора, ограничивающего напряжение, используется два резистора и стабилитрон. Это напряжение подается на систему управления и составляет 15 вольт. Резисторы включаются последовательно, увеличивая тем самым пробивное напряжение и рассеиваемую мощность. На основании самых простых деталей можно легко изготовить самодельные регуляторы тока, схема которых будет довольно простой. В качестве конкретного примера стоит подробнее рассмотреть тиристорный регулятор сварочного тока.

Схема тиристорного регулятора сварочного тока

Принципы дуговой сварки известны всем, кто сталкивался со сварочными работами. Для получения сварочного соединения, требуется создать электрическую дугу. Она возникает в том момент, когда напряжение подается между сварочным электродом и свариваемым материалом. Под действием тока дуги металл расплавляется, образуя между торцами своеобразную расплавленную ванну. Когда шов остывает, обе металлические детали оказываются крепко соединенными между собой.

В нашей стране частота переменного тока составляет 50 Гц, фазное напряжение питания – 220 В. В каждом сварочном трансформаторе имеется две обмотки – первичная и вторичная. Напряжение вторичной обмотки трансформатора или вторичное напряжение составляет 70 В.

Сварка может проводиться в ручном или автоматическом режиме. В домашних условиях, когда создан регулятор тока и напряжения своими руками, сварочные работы выполняются ручным способом. Автоматическая сварка используется в промышленном производстве при больших объемах работ.

Ручная сварка имеет ряд параметров, подлежащих изменениям и регулировкам. Прежде всего, это касается силы сварочного тока и напряжения дуги. Кроме того, может изменяться скорость электрода, его марка и диаметр, а также количество проходов, требующихся на один шов. В связи с этим, большое значение имеет правильный выбор параметров и поддержание их оптимальных значений в течение всего сварочного процесса. Только таким образом можно обеспечить качественное сварное соединение.

Изменение силы тока при сварке может выполняться различными способами. Наиболее простой из них заключается в установке пассивных элементов во вторичной цепи. В этом случае используется последовательное включение в сварочную цепь резистора или дросселя. В результате, сила тока и напряжение дуги изменяется за счет сопротивления и вызванного им падения напряжения. Дополнительные резисторы позволяют смягчить вольтамперные характеристики источника питания. Они изготавливаются из нихромовой проволоки диаметром 5-10 мм. Данный способ чаще всего используется, когда требуется изготовить регулятор тока. Однако такая конструкция обладает небольшим диапазоном регулировок и сложностями перестройки параметров.

Следующий способ регулировок связан с переключением количества витков трансформаторных обмоток. За счет этого происходит изменение коэффициента трансформации. Данные регуляторы просты в изготовлении и эксплуатации, достаточно всего лишь сделать отводы при намотке витков. Для коммутации применяется переключатель, способный выдерживать большие значения тока и напряжения.

Нередко регулировки осуществляются путем изменения магнитного потока трансформатора. Этот способ также применяется, когда необходимо сделать регулятор тока своими руками. В этом случае для регулировки используется подвижность обмоток, изменение зазора или ввод магнитного шунта.

Регулятор мощности 12в

Регулятор мощности 12 вольт 50 А

Устройство предназначено для регулирования напряжения (мощности) яркости ламп накаливания и обогревателей мощностью до 500 Вт с силой тока до 50 А. При необходимости применении мощных ламп или тенов, регулятор позволит установить необходимую освещенность или уровень нагрева тенов или оборотов электродвигателя постоянного тока. Предлагаемый регулятор можно использовать в качестве
регулятора мощности для подогревателя автомобильных сидений, фар, зеркал, освещения салона, светодиодной подсветки. Также в качестве регулируемого блока питания или регулятора подогрева двигателей, и плавного пуска для электродвигателей (для этого требуется разрывать питание перед платой)
Размеры печатной платы 40х35 мм.
Технические характеристики регулятора мощности:
напряжение питания: 6…24;В
максимальный ток нагрузки, 40 А
КПД, не менее, %    99;
диапазон регулировки, %   0…100;
рабочая частота ШИМ, Гц 500;
ток потребления, не более, мА      1,5.
Требует радиатор охлаждения для полевого транзистора, в комплект не входит.
Схема принципиальная регулятора напряжения от 0 до 12 вольт:

RF3205 — мощный N-канальный МОП-транзистор (MOSFET) с обратным диодом.

характеристиками, диаграммами и графиками работы полевого транзистора IRF3205 Вы можете получить скачав файл ниже:

Основные характеристики IRF3205:

Максимальный ток стока	110А (75A**)
Максимальное напряжение сток-исток	55V
Сопротивление сток-исток (откр.)	0,008 om
Максимальная мощность рассеивания	200W
Допустимое напряжение на затворе	+-20V
Пороговое напряжение на затворе	+2..+4V
Ток утечки затвора
Ток утечки стока (закр.)
Время включения/выключения	14/50nS
Корпус	TO-220
Диапазон рабочих температур	-55..+175^oC

* Параметры полевого транзистора IRF3205 указаны при температуре корпуса +25^oC

** Ток ограниченный параметрами корпуса

Как регулировать мощность переменного тока / Хабр

Решил как-то отец собрать для дачи некое устройство, в котором, по его заверению, можно будет варить сыр. Устройство сие вид имело могучий и представляло из себя железный короб, подозрительно напоминающий старую стиральную машинку. Внутрь короба (все также добротно!) были вмонтированы три тэна по 1700 Ватт каждый. В общем сыра должно было хватить на небольшой посёлок.

Изделие (внешне выглядящее как что-то из безумного макса), должно быть весьма технологичным и поддерживать заданную температуру в максимально узких пределах. Для этого рядом появилась ещё одна коробка с симисторами, к которым подключались ТЭНы и схема, выдающая высокий уровень при переходе синусоиды через ноль. А у меня появился интересный проект.

Итак нам нужно выходить на заданную температуру и поддерживать её, с этим должен справляться алгоритм ПИД регулятора. Глубоко вдаваться в его работу не буду, скажу лишь что он получает на вход текущую ошибку, а на выходе выдает какое-то число в заданных пределах. У меня таким числом будет мощность выдаваемая на ТЭН, хотя в принципе, это может быть любой инерционный процесс, например обороты двигателя. Что важно для ПИД регулятора, это чтобы выходная величина производила воздействие линейно. Поэтому попробуем разобраться в способах регулировки мощности и их линейности.

Как вообще регулируется мощность?

Мощность — это произведение силы тока на напряжение. Если представить это произведение графически, то для постоянного тока, это будет площадь прямоугольника со сторонами равными напряжению и току

Так как при постоянном сопротивлении и напряжении ток тоже будет постоянным, то заменим ось тока на ось времени. Сопротивление я беру постоянным для объяснения принципа регулирования.

Тогда при заданном напряжении (12 В) и сопротивлении в 12 Ом, по закону Ома: I=U/R, получаем ток равный 1 А, и соответственно мощность за единицу времени будет равна 12 Вт. При другом сопротивлении мощность, естественно тоже изменится.

Теперь, если мы хотим регулировать мощность за единицу времени, нам нужно как-то изменять площадь фигуры за единицу времени. Самым чистым способом будет просто изменять напряжение, тогда и мощность будет пропорционально изменяться. Но контроллер, как и любые цифровые устройства, не умеет плавно изменять напряжение на ножках, он может либо «поднимать» их до высокого уровня, либо «опускать» до низкого уровня. Этот недостаток он компенсирует скоростью, даже самый дохленький современный МК может работать на частотах в миллионы тактов в секунду. Чтобы регулировать мощность, контроллер будет очень быстро «дрыгать» ножкой, тем самым изменяя результирующая площадь импульса за единицу времени.

На этом принципе устроена широтно-импульсная модуляция, она же ШИМ. Изменяя время (ширину) импульса за период мы изменяем выдаваемую мощность. На рисунке выше, показано два периода ШИМа. Каждый период имеет отношение площади импульса к площади всего периода 0.5, те половину времени периода контроллер выдает высокий уровень сигнала, другую половину низкий. Отношение времени высокого уровня сигнала к времени низкого называется скважностью. Красная линия на графике отражает результирующую мощность за единицу времени, по ней видно что при скважности 0.5 мощность также упала на половину (с 12 до 6 Вт). Хорошая новость состоит в том, что, ШИМ в контроллерах реализован аппаратно. Так что для регулирования чего-то достаточно его запустить и, по необходимости, изменять скважность.

Для постоянного тока, режим ШИМа оптимален, причем чем более инерционный прибор мы к нему подключаем, тем меньшую частоту ШИМа можно использовать. Для большого ТЭНа достаточно чуть ли не одного герца, а вот для светодиодов лучше использовать частоту побольше. Кстати частота ШИМа в подсветке экрана ноутбука, зачастую оказывается чуть ли не решающим фактором при покупке, так как, при слишком низкой частоте, глаза будут быстро уставать.

Если попробовать провернуть трюк с ШИМом для переменного напряжения, мы увидим что все сломалось и мощность перестала регулироваться линейно

одинаковые промежутки времени стали давать нам разную площадь, а значит разную мощность. Однако, если разбить полученные отрезки на на ещё более мелкие, то процентное соотношение ширины импульса к ширине кусочка будет выравниваться.

Если мы возьмем равный процент выдаваемой мощности от каждого кусочка, в результате мы получим такой же процент, от мощности всей волны, а на выходе мы получим линейный регулятор мощности для переменного тока. Причем чем большую частоту будет иметь ШИМа, тем на большее количество кусочков он разобьет синусоиду, а значит мы получим большую линейность.

Это было бы решением всех проблем, но в моем случае устройством коммутировавшим нагрузку был не быстрый транзистор, а симистор — медленный прибор, с максимальными рабочими частотами в пределах нескольких сотен герц, к тому же симистор можно только открыть, закроется он сам при переходе через ноль. На таких частотах управлять переменным напряжением которое имеет частоту 50 Гц, линейно не получится. Поэтому здесь нужно использовать какой-то другой подход и как раз для него, помимо симисторов, была установлена схема перехода через ноль.

В случае с симисторами лучше разбить синусоиду на куски с одинаковыми площадями и записать время каждого такого кусочка в таблицу. Тогда каждое последующее значение из таблицы будет линейно увеличивать мощность.

На графике выше полуволна синусоиды разбита на части разные по времени, но имеющие одинаковую площадь, а значит несущие в себе одинаковую мощность. Все что нам останется сделать это загрузить таблицу с временными интервалам в наш котроллер, синхронизировать какой-то из его таймеров с частотой синусоиды, для этого используется схема перехода через ноль, и просто брать из таблички нужное значение, в течении которого будет высокий уровень. Суть метода похожа на ШИМ, но немного доработанный и синхронизированный с источником переменного напряжения.

Расчёт таблицы мощности

Теперь можно перейти непосредственно к расчёту.

Изначально задача заключается в том чтобы разбить синусоиду на нужное нам количество кусочков, каждый из которых будет иметь одинаковую площадь. На этом моменте, обычно проступает холодный пот, так-как площадь под графиком это и есть геометрическое определение интеграла. Соответственно нам нужно будет взять интеграл от функции при этом определить такие пределы интегрирования, которые будут давать одинаковый результат. Затем (как будто расчёта интегралов мало!) полученные пределы нужно будет перевести во время задержки (время в течении которого будет сохранятся высокий уровень). После чего полученное время перевести в понятное для контроллера число — количество тиков таймера. Звучит страшно, а по факту сейчас разберёмся:

Во первых сама функция — как было написано выше мощность это произведение тока на напряжение, для переменного тока (без сдвига фаз), это утверждение также верно, но, так-как и ток и напряжение меняются со временем P=IU превращается в P=I*sin(t) * U*sin(t).2(t).

Неопределённый интеграл от квадрата синуса

Теперь нужно подобрать пределы для определенных интегралов. Выберем, насколько частей мы хотим разбить нашу синусоиду: я выбрал сто, чтобы можно было регулировать мощность с шагом в 1%.

Итак мы нашли чему будет равен неопределённый интеграл и даже выбрали шаг. Теперь нужно подобрать пределы интегрирования. Смысл их подбора заключается в том, чтобы значение определенного интеграла было постоянным при их смене. Напомню, что неопределенный интеграл это формула, а определённый вполне конкретное число. Определённый интеграл считается по формуле:

То есть мы берем неопределённый интеграл, подставляем в него верхнее число, затем нижнее, и вычитаем второе из первого.

Наш неопределённый интеграл является смешанной тригонометрической функцией, а значит не имеет общего аналитического решения. Чаще всего такие функции решаются либо числовыми, либо графическими методами. Графический метода заключается в том что мы строим графики для правой и левой части уравнения их пересечение будет решением уравнения. На рисунке показано решение уравнения для 0.2

Наряду с графическим методом можно использовать численный, то есть подбор решения. Будем подставлять в неопределённый интеграл числа до тех пор пока не найдём решение). Можно использовать лист и бумажку чтобы попрактиковаться в математике, можно онлайн калькулятор, я же буду использовать Python и библиотеки numpy:

import numpy as np
rad_arr=list()
#записываем неопределённый интеграл
integral=lambda rad: (rad/2)-(math.sin(2*rad)/4)
#составляем простенький цикл для подбора решений
for x in np.arange(0, 0.78, 0.015):
  #шаг подбора
	for xx in np.arange(0, 3, 0.00001):
		if func(xx) >= x:
			print(xx)
      rad_arr.append
			break;

Отлично мы получили массив чисел (пределов интегрирования!), валидность этих чисел можно проверить подставив их в интеграл. В результате должна получится площадь равная выбранному шагу! Теперь, если подставить полученные числа на график мощности, должна получится следующая картина:

Если все сошлось, то можно двигаться дальше и задать получившимся числам размерность времени, потому что сейчас они в радианах. Чтобы это сделать нужно выяснить угловую скорость, для частоты сети, то есть количество радиан в секунду.

Тогда узнаем сколько сколько длится одна радиана

Теперь, значения задержек в радианах, превратим во время, умножив каждое значение на период радианы (T). Проверим ход своей мысли: действительно-ли получится время задержки, если умножить задержку, на период? Задержка имеет размерность радиан, период — секунд за радиану, мы хотим их перемножить. Тогда рад * ( сек / рад ) = сек. Мы получили время, а значит ход мыслей должен быть верным.

Для расчётов я опять предпочту python:

#стандартная частота сети
frequency = 50
#находим частоту в радианах
rad_per_s=frequency*(2*math.pi)
#находим период радианы
s_per_rad=1/rad_per_s
#находим задержки используя полученный ранее массив
delay_arr=[x*s_per_rad for x in rad_arr]

На этом моменте мы получили универсальную таблицу задержек, теперь необходимо конвертировать её специально под микроконтроллер.

Расчёт таймера МК и перевод таблицы

Время необходимо перевести в понятную для МК величину — количество переполнений таймера. Но сначала необходимо определится с частотой таймера: чем выше частота, тем точнее он будет отмерять время, но с другой стороны, тем меньше времени будет оставаться на выполнение остальной программы. Здесь необходимо найти золотую середину.

Для определения минимально допустимой частоты таймера, надо найти числа в массиве с минимальной разностью между ними. Разность тем меньше, чем ближе в максимуму синусоиды мы двигаемся. Тогда возьмем задержку при которой синусоида достигает единицы и число перед ним, после чего найдем их разность:

5 мс — 4.9363 мс = 0.0636 мс

Получившееся число является максимально допустимым периодом между прерываниями таймера, тогда через него найдём минимально допустимую частоту

1 / 0.0636 = 15 КГц

Значит для заданной точности в 1% будет достаточно таймера с частотой 15КГц. Частота МК составляет 16 МГц, значит между прерываниями будет 1000 тактов процессора, этого достаточно для выполнения остальной части программы, так что можно смело настраивать таймер на заданную частоту.

Для настройки таймера на определенную частоту, не кратную тактирующей используется режим таймера CTC — Clear Timer on Compare. В этом режиме таймер досчитывает до заданного числа и сбрасывается, после чего операция повторяется. Число при котором будет происходить совпадение считается по формуле

Число = Тактовая частота МК / предделитель таймера / выбранная частота

Частота выбрана, теперь нужно перевести таблицу в тики таймера. Делать я это буду опять на Python

#задаем частоту таймера
generator_freg=15000
#получаем время одного периода таймера
one_tick=1/generator_freq
#получаем массив с тиками таймера
tick_arr=[x/one_tick for x in delay_arr]

В общем-то на этом весь расчёт окончен, остается только отзеркалить получившийся массив для второй половины полуволны и загрузить в МК. Далее по прерыванию от синхроимпульса, нужно подать низкий уровень, на ножку управления симистором, запустить таймер и считать его переполнения (совпадения, тк. у нас режим CTC). Как только количество переполнений достигнет нужного числа из таблички, подаем высокий уровень на управляющую ножку. На этом линейный регулятор мощности переменного напряжения готов!

Заключение

Надеюсь статья была понятна и её было интересно читать. В дополнение хотелось бы сказать, сигнал перехода через ноль не приходит идеально вовремя, поэтому может потребоваться дополнительная коррекция, чтобы это исправить.

Код расчетов на python

import math
import numpy as np

rad_arr=list()
integral=lambda rad: (rad/2)-(math.sin(2*rad)/4)
for x in np.arange(0, 0.78, 0.015):
  for xx in np.arange(0, 3, 0.00001):
		if func(xx) >= x:
			print(xx)
      rad_arr.append
			break;

frequency = 50
rad_per_s = frequency * (2 * math.pi)
s_per_rad = 1 / rad_per_s

delay_arr = [x * s_per_rad for x in rad_arr]

generator_freg = 15000
one_tick = 1 / generator_freg

tick_arr = [x / one_tick for x in delay_arr]

print(tick_arr)

Также, если кому-то будет интересно, могу поделится исходником готового регулятора для ардуино.

схема и инструкция. Регулятор постоянного тока

На сегодняшний день многие приборы производятся с возможностью регулировки тока. Таким образом пользователь имеет возможность контролировать мощность устройства. Работать указанные приборы способны в сети с переменным, а также постоянным током. По своей конструкции регуляторы довольно сильно отличаются. Основной деталью устройства можно назвать тиристоры.

Также неотъемлемыми элементами регуляторов являются резисторы и конденсаторы. Магнитные усилители используются только в высоковольтных приборах. Плавность регулировки в устройстве обеспечивается за счет модулятора. Чаще всего можно встретить именно поворотные их модификации. Дополнительно в системе имеются фильтры, которые помогают сглаживать помехи в цепи. За счет этого ток на выходе получается более стабильным, чем на входе.

Схема простого регулятора

Схема регулятора тока обычного типа тиристоры предполагает использовать диодные. На сегодняшний день они отличаются повышенной стабильностью и прослужить способны много лет. В свою очередь, триодные аналоги могут похвастаться своей экономичностью, однако, потенциал у них небольшой. Для хорошей проводимости тока транзисторы применяются полевого типа. Платы в системе могут использоваться самые разнообразные.

Для того чтобы сделать регулятор тока на 15 В, можно смело выбирать модель с маркировкой КУ202. Подача запирающего напряжения происходит за счет конденсаторов, которые устанавливаются в начале цепи. Модуляторы в регуляторах, как правило, применяются поворотного типа. По своей конструкции они довольно просты и позволяют очень плавно изменять уровень тока. Для того чтобы стабилизировать напряжение в конце цепи, применяются специальные фильтры. Высокочастотные их аналоги могут устанавливаться только в регуляторах свыше 50 В. С электромагнитными помехами они справляются довольно хорошо и большой нагрузки на тиристоры не дают.

Устройства постоянного тока

Схема регулятора постоянного тока характеризуется высокой проводимостью. При этом тепловые потери в устройстве являются минимальными. Чтобы сделать регулятор постоянного тока, тиристор требуется диодного типа. Подача импульса в данном случае будет высокой за счет быстрого процесса преобразования напряжения. Резисторы в цепи должны быть способны выдерживать максимальное сопротивление 8 Ом. В данном случае это позволит привести к минимуму тепловые потери. В конечном счете модулятор не будет быстро перегреваться.

Современные аналоги рассчитаны примерно на предельную температуру в 40 градусов, и это следует учитывать. Полевые транзисторы ток способны пропускать в цепи только в одном направлении. Учитывая это, располагаться в устройстве они обязаны за тиристором. В результате уровень отрицательного сопротивления не будет превышать 8 Ом. Высокочастотные фильтры на регулятор постоянного тока устанавливаются довольно редко.

Модели переменного тока

Регулятор переменного тока отличается тем, что тиристоры в нем применяются только триодного типа. В свою очередь, транзисторы стандартно используются полевого вида. Конденсаторы в цепи применяются только для стабилизации. Встретить высокочастотные фильтры в устройствах данного типа можно, но редко. Проблемы с высокой температурой в моделях решаются за счет импульсного преобразователя. Устанавливается он в системе за модулятором. Низкочастотные фильтры используются в регуляторах с мощностью до 5 В. Управление по катоду в устройстве осуществляется за счет подавления входного напряжения.

Стабилизация тока в сети происходит плавно. Для того чтобы справляться с высокими нагрузками, в некоторых случаях применяются стабилитроны обратного направления. Соединяются они транзисторами при помощи дросселя. В данном случае регулятор тока должен быть способным выдерживать максимум нагрузкуи в 7 А. При этом уровень предельного сопротивления в системе обязан не превышать 9 Ом. В этом случае можно надеяться на быстрый процесс преобразования.

Как сделать регулятор для паяльника?

Сделать регулятор тока своими руками для паяльника можно, используя тиристор триодного типа. Дополнительно потребуются биполярные транзисторы и низкочастотный фильтр. Конденсаторы в устройстве применяются в количестве не более двух единиц. Снижение тока анода в данном случае должно происходить быстро. Чтобы решить проблему с отрицательной полярностью, устанавливаются импульсные преобразователи.

Для синусоидального напряжения они подходят идеально. Непосредственно контролировать ток можно за счет регулятора поворотного типа. Однако кнопочные аналоги также встречаются в наше время. Чтобы обезопасить устройство, корпус используется термостойкий. Резонансные преобразователи в моделях также можно встретить. Отличаются они, по сравнению с обычными аналогами, своей дешевизной. На рынке их часто можно встретить с маркировкой РР200. Проводимость тока в данном случае будет невысокой, однако управляющий электрод со своими обязанностями справляться должен.

Приборы для зарядного устройства

Чтобы сделать регулятор тока для зарядного устройства, тиристоры необходимы только триодного типа. Запирающий механизм в данном случае будет контролировать управляющий электрод в цепи. Полевые транзисторы в устройствах используются довольно часто. Максимальной нагрузкой для них является 9 А. Низкочастотные фильтры для таких регуляторов не подходят однозначно. Связано это с тем, что амплитуда электромагнитных помех довольно высокая. Решить эту проблему можно просто, используя резонансные фильтры. В данном случае проводимости сигнала они препятствовать не будут. Тепловые потери в регуляторах также должны быть незначительными.

Применение симисторных регуляторов

Симисторные регуляторы, как правило, применятся в устройствах, мощность которых не превышает 15 В. В данном случае они предельное напряжение способны выдерживать на уровне 14 А. Если говорить про приборы освещения, то они использоваться могут не все. Для высоковольтных трансформаторов они также не подходят. Однако различная радиотехника с ними способна работать стабильно и без каких-либо проблем.

Регуляторы для активной нагрузки

Схема регулятора тока для активной нагрузки тиристоры предполагает использовать триодного типа. Сигнал они способны пропускать в обоих направлениях. Снижение тока анода в цепи происходит за счет понижения предельной частоты устройства. В среднем данный параметр колеблется в районе 5 Гц. Напряжение максимум на выходе должно составлять 5 В. С этой целью резисторы применяются только полевого типа. Дополнительно используются обычные конденсаторы, которые в среднем способны выдерживать сопротивление 9 Ом.

Импульсные стабилитроны в таких регуляторах не редкость. Связано это с тем, что амплитуда электромагнитных колебаний довольно большая и бороться с ней нужно. В противном случае температура транзисторов быстро возрастает, и они приходят в негодность. Чтобы решить проблему с понижающимся импульсом, преобразователи используются самые разнообразные. В данном случае специалистами также могут применяться коммутаторы. Устанавливаются они в регуляторах за полевыми транзисторами. При этом с конденсаторами они соприкасаться не должны.

Как сделать фазовую модель регулятора

Сделать фазовый регулятор тока своими руками можно при помощи тиристора с маркировкой КУ202. В этом случае подача запирающего напряжения будет проходить беспрепятственно. Дополнительно следует позаботиться о наличии конденсаторов с предельным сопротивлением свыше 8 Ом. Плата для этого дела может быть взята РР12. Управляющий электрод в этом случае обеспечит хорошую проводимость. Импульсные преобразователи в регуляторах данного типа встречаются довольно редко. Связано это с тем, что средний уровень частоты в системе превышает 4 Гц.

В результате на тиристор оказывается сильное напряжение, которое провоцирует возрастание отрицательного сопротивления. Чтобы решить эту задачу, некоторые предлагают использовать двухтактные преобразователи. Принцип их работы построен на инвертировании напряжения. Изготовить самостоятельно регулятор тока данного типа в домашних условиях довольно сложно. Как правило, все упирается в поиски необходимого преобразователя.

Устройство импульсного регулятора

Чтобы сделать импульсный регулятор тока, тиристор потребуется триодного типа. Подача управляющего напряжения осуществляется им с большой скоростью. Проблемы с обратной проводимостью в устройстве решаются за счет транзисторов биполярного типа. Конденсаторы в системе устанавливаются только в парном порядке. Снижение тока анода в цепи происходит за счет смены положения тиристора.

Запирающий механизм в регуляторах данного типа устанавливается за резисторами. Для стабилизации предельной частоты фильтры могут применяться самые разнообразные. Впоследствии отрицательное сопротивление в регуляторе не должно превышать 9 Ом. В данном случае это позволит выдерживать большую токовую нагрузку.

Модели с плавным пуском

Для того чтобы сконструировать тиристорный регулятор тока с плавным пуском, нужно позаботиться о модуляторе. Наиболее популярными на сегодняшний день принято считать поворотные аналоги. Однако они между собой довольно сильно отличаются. В данном случае многое зависит от платы, которая применяется в устройстве.

Если говорить про модификации серии КУ, то они работают на самых простых регуляторах. Особой надежностью они не выделяются и определенные сбои все же дают. Иначе обстоят дела с регуляторами для трансформаторов. Там, как правило, применяются цифровые модификации. В результате уровень искажений сигнала значительно сокращается.

Регулятор мощности 12в своими руками

В электрических схемах для изменения уровня выходного сигнала используется регулятор напряжения. Основное его назначение — изменять подаваемую на нагрузку мощность. C помощью устройства управляют оборотами электродвигателей, уровнем освещённости, громкостью звука, нагревом приборов. В радиомагазинах можно приобрести готовое изделие, но несложно изготовить регулятор напряжения своими руками.

Описание устройства

Регулятором напряжения называется электронный прибор, служащий для повышения или понижения уровня выходного сигнала, в зависимости от величины разности потенциалов на его входе. То есть это устройство, с помощью которого можно управлять значением мощности, подводимой к нагрузке. При этом регулировать подаваемый уровень энергии можно как на реактивной, так и активной нагрузке.

Самым простым устройством, с помощью которого можно изменять уровень сигнала, считается реостат. Он представляет собой резистор, имеющий два вывода, один из которых подвижный. При перемещении ползункового вывода реостата изменяется сопротивление. Для этого он подключается параллельно нагрузке. Фактически это делитель напряжения, позволяющий регулировать величину разности потенциалов на нагрузке в пределах от нуля до значения, выдаваемого источником энергии.

Использование реостата ограничено мощностью, которую можно через него пропустить. Так как при больших значениях тока или напряжения он начинает сильно нагреваться и в итоге перегорает, поэтому на практике применение реостата ограничено. Его используют в параметрических стабилизаторах, элементах электрического фильтра, усилителях звука и регуляторах освещённости небольшой мощности.

Разновидности приборов

По виду выходного сигнала регуляторы разделяют на стабилизированные и нестабилизированные. Также они могут быть аналоговыми и цифровыми (интегральными). Первые строятся на основе тиристоров или операционных усилителей. Их управление осуществляется путём изменения параметров RC цепочки обратной связи. Совместно с ними для повышения мощности применяются биполярные или полевые транзисторы. Работа же интегральных устройств связана с использованием широтно-импульсной модуляции (ШИМ), поэтому в цифровой схемотехнике используются микроконтроллеры и силовые транзисторы, работающие в ключевом режиме.

При изготовлении самодельного регулятора напряжения могут быть использованы следующие элементы:

резисторы;
тиристоры или транзисторы;
цифровые или аналоговые интегральные микросхемы.

Первые два типа имеют несложные схемы и довольно просты к самостоятельной сборке. Их можно изготавливать без использования печатной платы с помощью навесного монтажа, в то время как импульсные регуляторы на основе микроконтроллеров требуют более обширных знаний в радиоэлектронике и программировании.

Характеристика регулятора

По своему виду приспособления могут изготавливаться в портативном или стационарном исполнении. Устанавливаются они в любом положении: вертикальном, потолочном, горизонтальном.

Устройства могут крепиться с использованием дин-рейки или встраиваться в различные блоки и приборы. Конструктивно регуляторы возможно изготовить как корпусными, так и без помещения в корпус.

К основным характеристикам устройств относят следующие параметры:

Плавность регулировки. Обозначает минимальный шаг, с которым происходит изменение величины разности потенциалов на выходе. Чем он плавнее, тем точнее можно выставить значение напряжения на выходе.
Рабочая мощность. Характеризуется значением силы тока, которое может пропускать через себя прибор продолжительное время без повреждения своих электронных связей.
Максимальная мощность. Пиковая величина, которую кратковременно выдерживает устройство с сохранением своей работоспособности.
Диапазон входного напряжения. Это значения входного сигнала, с которым устройство может работать.
Диапазон изменяемого сигнала на выходе устройства. Обозначает значения разности потенциалов, которое может обеспечить устройство на выходе.
Тип регулируемого сигнала. На вход устройства может подаваться как переменное, так и постоянное напряжение.
Условия эксплуатации. Обозначает условия, при которых характеристики регулятора не изменяются.
Способ управления. Выставление выходного уровня сигнала может осуществляться пользователем вручную или без его вмешательства.

Особенности изготовления

Изготовить регулирующее приспособление можно несколькими способами. Самый лёгкий -приобрести набор, содержащий уже готовую печатную плату и радиоэлементы, необходимые для сборки своими руками. Кроме них, набор содержит электрическую и принципиальную схему с описанием последовательности действий. Такие наборы называются KIT и предназначены для самых неопытных радиолюбителей.

Другой путь подразумевает самостоятельное приобретение радиокомпонентов и изготовление в случае необходимости печатной платы. Используя второй способ, можно будет сэкономить, но он занимает больше времени.

Существует множество схем разного уровня сложности для самостоятельного изготовления. Но чтобы сделать регулятор напряжения, кроме схемы, понадобится подготовить следующие инструменты, приборы и материалы:

паяльник;
мультиметр;
припой;
пинцет;
кусачки;
флюс;
технический спирт;
соединительные медные провода.

Если планируется собирать устройство, состоящее из 6 и более элементов, то целесообразно будет смастерить печатную плату. Для этого необходимо иметь фольгированный текстолит, хлорное железо и лазерный принтер.

Техника изготовления печатной платы в домашних условиях называется лазерно-утюжной (ЛУТ). Её суть заключается в распечатывании печатной платы на глянцевом листе бумаги, и переносом изображения на текстолит с помощью проглаживания утюгом. Затем плату погружают в раствор хлорного железа. В нём открытые участки меди растворяются, а закрытые с переведённым изображением формируют необходимые соединения.

При самостоятельном изготовлении прибора важно соблюдать осторожность и помнить про электробезопасность, особенно при работе с сетью переменного тока 220 В. Обычно правильно собранный регулятор из исправных радиодеталей не нуждается в настройке и сразу начинает работать.

Простые схемы

Для управления величиной выходного напряжения для слабо мощных устройств можно собрать простой регулятор напряжения на 2 деталях. Понадобится лишь транзистор и переменный резистор. Работа схемы проста: с помощью переменного резистора происходит индуцирование (отпирание транзистора).

Если управляющий вывод резистора находится в нижнем положении, то напряжение на выходе схемы равно нулю. А если вывод перемещается в верхнее положение, то транзистор максимально становится открытым, а уровень выходного сигнала будет равен напряжению источника питания за вычетом падения разности потенциалов на транзисторе.

При изменении сопротивления регулируется величина напряжения на выходе. В зависимости от типа транзистора изменяется и схема включения. Чем номинал переменного резистора будет меньше, тем регулировка будет плавней. Недостатком схемы является чрезмерный нагрев транзистора, поэтому чем больше будет разница между Uвх и Uвых, тем он будет сильнее нагреваться.

Такую схему удобно применять для регулировки вращения компьютерных вентиляторов или других слабых двигателей, а также светодиодов.

Симисторный вид

Для регулировки переменного напряжения используются симисторные регуляторы, с помощью которых можно управлять мощностью паяльника или лампочки. Собрав схему на недорогом и доступном симисторе BT136, можно изменять мощность нагрузки в пределах 100 ватт.

Для сборки схемы понадобится:

Наименование	Номинал	Аналог
Резистор R1	470 кОм
Резистор R2	10 кОм
Конденсатор С1	0,1 мкФ х. 400 В
Диод D1	1N4007	1SR35–1000A
Светодиод D2	BL-B2134G	BL-B4541Q
Динистор DN1	DB3	HT-32
Симистор DN2	BT136	КУ 208

Принцип работы регулятора заключается в следующем: через цепочку, состоящую из динистора DN1, конденсатора C1 и диода D1, ток поступает на симистор DN2, что приводит к его открытию. Момент открытия зависит от ёмкости C1, которая заряжается через резисторы R1 и R2. Соответственно, изменением сопротивления R1 управляется скорость заряда C1.

Несмотря на простоту, такая схема отлично справляется с регулировкой вольтажа нагревательных устройств, использующих вольфрамовую нить. Но так как такая схема не имеет обратной связи, использовать её для управления оборотами коллекторного электродвигателя нельзя.

Реле напряжения

Для автолюбителей важным элементом является устройство, поддерживающее напряжение бортовой сети в установленных пределах при изменении различных факторов, например, оборотов генератора, включении или выключении фар. Использующиеся для этого приборы работают по одинаковому принципу – стабилизация напряжения путём изменения тока возбуждения. Иными словами, если уровень сигнала на входе изменяется, то устройство уменьшает или увеличивает ток возбуждения.

Собранная схема своими руками реле-регулятора напряжения должна:

работать в широком диапазоне температур;
выдерживать скачки напряжения;
иметь возможность отключения во время запуска мотора;
обладать малым падением разности потенциалов.

Упрощённо принцип работы можно описать в следующем виде: при величине напряжения, превышающей установленное значение, ротор отключается, а при её нормализации запускается вновь. Основным элементом схемы является ШИМ стабилизатор LM 2576 ADJ.

Микросхема TC4420EPA предназначена для моментального переключения транзистора. С помощью резистора R3, конденсатора C1 и стабилитронов VD1, VD2 осуществляется защита микросхемы и полевого транзистора. Резисторы R1 и R2 задают опорное напряжение для стабилизатора. DD1 управляет работой полевого транзистора и ротора. Диод D2 используется для ограничения управляющего напряжения. Индуктивность L1 обеспечивает плавность разрядки ротора через диоды D4 и D5 при размыкании цепи.

Управляемый блок питания

Конструируя различные схемы, радиолюбители часто собирают источники напряжений. Спаяв регулятор постоянного напряжения своими руками, его можно будет использовать как управляемый блок питания в диапазоне от 0 до 12В.

Собираемый источник напряжения состоит из 2 частей: блока питания и параметрического регулятора напряжения. Первая часть изготавливается по классической схеме: понижающий трансформатор — выпрямительный блок. Типом используемого трансформатора, выпрямительных диодов и транзистора определяется мощность устройства. Переменное напряжение сети понижается в трансформаторе до 11 вольт, после чего попадает на диодный мост VD1, где становится постоянным. Конденсатор C1 используется как сглаживающий фильтр. Сигнал поступает на параметрический стабилизатор, состоящий из резистора R1 и стабилитрона VD2.

Параллельно стабилитрону подключён резистор R2, которым и изменяется уровень выходного напряжения. Транзисторы включены по упрощённой схеме эмиттерного повторителя, и при появлении на их переходах напряжения начинают работать в режиме усиления тока. То есть сигнал, снятый с R2, поступает на выход прибора через транзисторы, которые снижают его значение на величину своего насыщения. Таким образом, чем больше подаётся на них напряжение, тем сильнее они открываются и больше мощности поступает на выход.

Этот регулируемый блок питания может работать с нагрузкой до трёх ампер, то есть обеспечивать мощность до 30 ватт. Если есть опыт, то схема паяется навесным монтажом с использованием проводов любого сечения.

Модератор форума: Igoran

Форум радиолюбителей » СХЕМЫ » ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ » Простой тиристорный регулятор мощности (Для постоянного тока 12V)

Простой тиристорный регулятор мощности

Вт, 25.07.2017, 05:38 | Сообщение # 1freebits1037

220VAC, для всяких паяльников, ламп освещения и т.п., с вытекающими дополнительными наворотами, каким-то транзисторами и прочей фигней.
Должна быть примерно такая схема:

Вопрос в том, каким образом происходит регулирование проводимости тиристора – током или напряжением? Т.е. если убрать резистор R1, то будет происходить регулировка тока, протекающего через управляющий электрод. Если оставить, то будет изменяться напряжение прикладываемое к управляющему электроду. И второй вопрос – как рассчитать номиналы резисторов, чтобы регулировка происходила от минимальной мощности (минимальное свечение лампочки) до максимальной мощности (максимальное свечение лампочки)?

Вт, 25.07.2017, 06:03 | Сообщение # 2ctc655
Вт, 25.07.2017, 10:23 | Сообщение # 3freebits1037

Да как не известно, в названии темы есть пояснение же – постоянный ток, бортовая сеть автомобиля и лампа тоже автомобиля, только нагрузка до 5 ампер будет:

Мне не понятно на кой хрен там столько транзисторов, диодов, стабилитронов, микросхем, центральных процессоров и т.п.? Ведь что силу тока, что напряжение управляющего электрода можно простым переменным резистором задавать, или я что-то про тиристоры не знаю. Нафига там еще восемьдесят компонентов не ясно. И таких схем полон интернет.

Вт, 25.07.2017, 10:33 | Сообщение # 4Chishir
Вт, 25.07.2017, 11:17 | Сообщение # 5freebits1037

А еще лучше, чтобы он подключался к компьютеру и управлялся программно.

Мне нужен простой регулятор, 1-2, максимум 3 компонента. Это всего лишь регулятор, который на реостате можно сделать (и сейчас между прочим на нем и работает). Мне не нужна эффективность, мне нужна регулируемая нагрузка, т.к. это нагрузочный балласт на 5 ампер для испытания блоков питания.

Уже практически рассчитал на одном биполярном транзисторе, скоро дорассчитываю и в мультисиме проверю

Вт, 25.07.2017, 11:49 | Сообщение # 6freebits1037

Добавлено (25.07.2017, 11:49)
———————————————
По предварительным подсчетам нужен будет один силовой транзистор, один транзистор-драйвер, один переменный резистор + возможно резистор со стабилитроном для питания драйвера

Вт, 25.07.2017, 13:02 | Сообщение # 7freebits1037

Будет что-то типа этого, только немного по-другому, но суть та же:

С расчетами закончил, подобрал нужные транзисторы.

1.) Силовой транзистор: 2N6488
Ic = 5 A –> Ib = 0,5 A; Vbe = 1,3 V; Vce = 1,3 V

2.) Транзистор-драйвер: 2N4401BU
Ic = 0,5 A –> Ib = 50 mA; Vce = 0,75 V; Vbe = 1,2 V
Rб = (5 V – 1,2 V) / 0,05 A = 76 Ohm –> 75 Ом

Сейчас воспроизведу в мультисиме, потом результаты выложу

На простых механизмах удобно устанавливать аналоговые регуляторы тока. К примеру, они могут изменить скорость вращения вала мотора. С технической стороны выполнить такой регулятор просто (потребуется установка одного транзистора). Применим для регулировки независимой скорости моторов в робототехнике и источниках питания. Наиболее распространены два варианта регуляторов: одноканальные и двухканальные.

Видео №1 . Одноканальный регулятор в работе. Меняет скорость кручения вала мотора посредством вращения ручки переменного резистора.

Видео №2. Увеличение скорости кручения вала мотора при работе одноканального регулятора. Рост числа оборотов от минимального до максимального значения при вращении ручки переменного резистора.

Видео №3 . Двухканальный регулятор в работе. Независимая установка скорости кручения валов моторов на базе подстроечных резисторов.

Видео №4. Напряжение на выходе регулятора измерено цифровым мультиметром. Полученное значение равно напряжению батарейки, от которого отняли 0,6 вольт (разница возникает из-за падения напряжения на переходе транзистора). При использовании батарейки в 9,55 вольт, фиксируется изменение от 0 до 8,9 вольт.

Функции и основные характеристики

Ток нагрузки одноканального (фото. 1) и двухканального (фото. 2) регуляторов не превышает 1,5 А. Поэтому для повышения нагрузочной способности производят замену транзистора КТ815А на КТ972А. Нумерация выводов для этих транзисторов совпадает (э-к-б). Но модель КТ972А работоспособна с токами до 4А.

Одноканальный регулятор для мотора

Устройство управляет одним мотором, питание осуществляется от напряжения в диапазоне от 2 до 12 вольт.

Конструкция устройства

Основные элементы конструкции регулятора представлены на фото. 3. Устройство состоит из пяти компонентов: два резистор переменного сопротивления с сопротивлением 10 кОм (№1) и 1 кОм (№2), транзистор модели КТ815А (№3), пара двухсекционных винтовых клеммника на выход для подключения мотора (№4) и вход для подключения батарейки (№5).

Примечание 1. Установка винтовых клеммников не обязательна. С помощью тонкого монтажного многожильного провода можно подключить мотор и источник питания напрямую.

Принцип работы

Порядок работы регулятора мотора описывает электросхема (рис. 1). С учетом полярности на разъем ХТ1 подают постоянное напряжение. Лампочку или мотор подключают к разъему ХТ2. На входе включают переменный резистор R1, вращение его ручки изменяет потенциал на среднем выходе в противовес минусу батарейки. Через токоограничитель R2 произведено подключение среднего выхода к базовому выводу транзистора VT1. При этом транзистор включен по схеме регулярного тока. Положительный потенциал на базовом выходе увеличивается при перемещении вверх среднего вывода от плавного вращения ручки переменного резистора. Происходит увеличение тока, которое обусловлено снижением сопротивления перехода коллектор-эмитттер в транзисторе VT1. Потенциал будет уменьшаться, если ситуация будет обратной.

Принципиальная электрическая схема

Материалы и детали

Необходима печатная плата размером 20х30 мм, изготовленная из фольгированного с одной стороны листа стеклотекстолита (допустимая толщина 1-1,5 мм). В таблице 1 приведен список радиокомпонентов.

Примечание 2. Необходимый для устройства переменный резистор может быть любого производства, важно соблюсти для него значения сопротивления тока указанные в таблице 1.

Примечание 3. Для регулировки токов выше 1,5А транзистор КТ815Г заменяют на более мощный КТ972А (с максимальным током 4А). При этом рисунок печатной платы менять не требуется, так как распределение выводов у обоих транзисторов идентично.

Процесс сборки

Для дальнейшей работы нужно скачать архивный файл, размещенный в конце статьи, разархивировать его и распечатать. На глянцевой бумаге печатают чертеж регулятора (файл termo1), а монтажный чертеж (файл montag1) – на белом листе офисной (формат А4).

Далее чертеж монтажной платы (№1 на фото. 4) наклеивают к токоведущим дорожкам на противоположной стороне печатной платы (№2 на фото. 4). Необходимо сделать отверстия (№3 на фото. 14) на монтажом чертеже в посадочных местах. Монтажный чертеж крепится к печатной плате сухим клеем, при этом отверстия должны совпадать. На фото.5 показана цоколёвка транзистора КТ815.

Вход и выход клеммников-разъемов маркируют белым цветом . Через клипсу к клеммнику подключается источник напряжения. Полностью собранный одноканальный регулятор отображен на фото. Источник питания (батарея 9 вольт) подключается на финальном этапе сборки. Теперь можно регулировать скорость вращения вала с помощью мотора, для этого нужно плавно вращать ручку регулировки переменного резистора.

Для тестирования устройства необходимо из архива распечатать чертеж диска. Далее нужно наклеить этот чертеж (№1) на плотную и тонкую картонную бумагу (№2 ). Затем с помощью ножниц вырезается диск (№3).

Полученную заготовку переворачивают (№1 ) и к центру крепят квадрат черной изоленты (№2) для лучшего сцепления поверхности вала мотора с диском. Нужно сделать отверстие (№3) как указано на изображении. Затем диск устанавливают на вал мотора и можно приступать к испытаниям. Одноканальный регулятор мотора готов!

Двухканальный регулятор для мотора

Используется для независимого управления парой моторов одновременно. Питание осуществляется от напряжения в диапазоне от 2 до 12 вольт. Ток нагрузки рассчитан до 1,5А на каждый канал.

Конструкция устройства

Основные компоненты конструкции представлены на фото.10 и включают: два подстроечных резистора для регулировки 2-го канала (№1) и 1-го канала (№2), три двухсекционных винтовых клеммника для выхода на 2-ой мотор (№3), для выхода на 1-ый мотор (№4) и для входа (№5).

Примечание.1 Установка винтовых клеммников не обязательна. С помощью тонкого монтажного многожильного провода можно подключить мотор и источник питания напрямую.

Принцип работы

Схема двухканального регулятора идентична электрической схеме одноканального регулятора. Состоит из двух частей (рис.2). Основное отличие: резистор переменного сопротивления замен на подстроечный резистор. Скорость вращения валов устанавливается заранее.

Примечание.2. Для оперативной регулировки скорости кручения моторов подстроечные резисторы заменяют с помощью монтажного провода с резисторами переменного сопротивления с показателями сопротивлений, указанными на схеме.

Материалы и детали

Понадобится печатная плата размером 30х30 мм, изготовленная из фольгированного с одной стороны листа стеклотекстолита толщиной 1-1,5 мм. В таблице 2 приведен список радиокомпонентов.

Процесс сборки

После скачивания архивного файла, размещенного в конце статьи, нужно разархивировать его и распечатать. На глянцевой бумаге печатают чертеж регулятора для термоперевода (файл termo2), а монтажный чертеж (файл montag2) – на белом листе офисной (формат А4).

Чертеж монтажной платы наклеивают к токоведущим дорожкам на противоположной стороне печатной платы . Формируют отверстия на монтажом чертеже в посадочных местах. Монтажный чертеж крепится к печатной плате сухим клеем, при этом отверстия должны совпасть. Производится цоколёвка транзистора КТ815. Для проверки нужно временно соединить монтажным проводом входы 1 и 2 .

Любой из входов подключают к полюсу источника питания (в примере показана батарейка 9 вольт). Минус источника питания при этом крепят к центру клеммника. Важно помнить: черный провод «-», а красный «+».

Моторы должны быть подключены к двум клеммникам, также необходимо установить нужную скорость. После успешных испытаний нужно удалить временное соединение входов и установить устройство на модель робота. Двухканальный регулятор мотора готов!

В АРХИВЕ представленные необходимые схемы и чертежи для работы. Эмиттеры транзисторов помечены красными стрелками.

Регулятор / Выпрямитель напряжения 12 В постоянного тока

Магазин не будет работать корректно, если куки отключены.

Похоже, в вашем браузере отключен JavaScript. Для наилучшего взаимодействия с нашим сайтом обязательно включите Javascript в своем браузере.

Для использования с большинством систем освещения постоянного тока, в которых используется аккумулятор.
Ограничивает максимальное напряжение до 14 вольт.
Проста в установке, может быть установлена практически в любом месте и рекомендуется с большинством HID или светодиодных фар и двойных спортивных комплектов.
** Необходимо использовать с аккумулятором **

Для использования с большинством систем освещения постоянного тока (с аккумулятором). Ограничивает максимальное напряжение до 14 вольт и преобразует мощность в постоянный ток для зарядки аккумулятора.Легко устанавливается, может быть установлен практически в любом месте и рекомендуется с большинством HID или светодиодных фар и двойных спортивных комплектов. Сделано SPI.

Мы нашли другие продукты, которые могут вам понравиться!

— Пост электроники

Регулятор напряжения постоянного тока

Регулятор напряжения постоянного тока — это устройство, которое поддерживает постоянное выходное напряжение обычного источника питания независимо от колебаний нагрузки или изменений входного переменного тока. Напряжение .

Как правило, электронные схемы на лампах или транзисторах требуют источника постоянного тока. сила. Однако батареи для этой цели используются редко, поскольку они дороги и требуют частой замены.Итак, на практике d.c. питание для электронных схем удобнее всего получать от коммерческого переменного тока. линии с использованием системы выпрямителя-фильтра, называемой постоянным током. источник питания.

Постоянный ток. напряжение от обычного источника питания остается постоянным, пока переменный ток. напряжение сети или нагрузка не изменились. Однако во многих электронных приложениях желательно, чтобы постоянный ток напряжение должно оставаться постоянным независимо от изменений переменного тока. сеть или нагрузка. Для этого используется стабилизатор постоянного напряжения.

Типы регуляторов постоянного напряжения

Регулятор напряжения постоянного тока обычно использует электронные устройства для достижения этой цели.Различные типы регуляторов напряжения постоянного тока:

Регулятор напряжения постоянного тока для низкого напряжения

Для низкого постоянного тока. выходное напряжение (до 50 В), используется либо стабилитрон, либо стабилитрон в сочетании с транзистором. Такие блоки питания называются транзисторными блоками питания. Источник питания транзистора может давать только низкие стабилизированные напряжения, потому что безопасное значение VCE составляет около 50 В, и если оно будет выше этого значения, может произойти пробой перехода.

Регулятор напряжения постоянного тока для высоких напряжений

Для напряжений выше 50 В используются лампы накаливания в сочетании с ламповыми усилителями.Такие источники обычно называются ламповыми источниками питания и широко используются для правильной работы вакуумных клапанов.

на транзисторах

IC

Существует четыре основных типа стабилизаторов напряжения IC, поэтому я покажу вам принципиальную схему каждого из них по отдельности.

Вам могут понравиться следующие статьи

Сасмита

Привет! Я Сасмита. В Электронной Почте.com Я преследую свою любовь к преподаванию. Я магистр электроники и телекоммуникаций. И, если вы действительно хотите узнать обо мне больше, посетите мою страницу «О нас». Узнать больше

[Снято с производства] DC to DC Voltage Regulator Step up Power Supply Boost C — SainSmart.com

[Снято с производства] Модуль повышающего преобразователя напряжения постоянного тока в постоянный с 3-5 В в 200-620 В

Артикул: 101-60-403 UPC: 69582231 ID товара: 110244 ID варианта: 45102738516

11 долларов.00

Этот модуль повышающего преобразователя напряжения DC-DC представляет собой вход низкого напряжения и модуль выхода высокого напряжения с преобразованием 3-5 В в 200-620 В. Он идеально подходит для высоковольтных устройств или самодельных генераторов высокого напряжения.

HVDR-15 РЕГУЛЯТОР ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ DC-DC

HVDR-15 — это высокоэффективный высоковольтный понижающий регулятор постоянного напряжения постоянного тока.Входное напряжение может достигать 110 В постоянного тока. Можно предварительно сконфигурировать до трех выходных напряжений, чтобы обеспечить выходной ток до 1 А или 3 А. HVDR-15 имеет защиту от перенапряжения, перегрузки по току и перегрева. Он предлагается в версиях с одним, двумя или тремя выходными напряжениями, что делает его очень эффективной и гибкой платформой для многих приложений.

Пользователи могут выбрать версию с более высоким входным напряжением (110 В) или версию с более низким входным напряжением (60 В) с большей эффективностью преобразования напряжения. HVDR-15 особенно подходит для приложений с питанием от высоковольтных батарей.Это позволяет входному напряжению со временем падать, при этом сохраняя близкие настроенные выходные напряжения и мощности. Версия с высоким напряжением будет работать, даже если напряжение батареи упадет на 24 В выше настроенного напряжения. Версия с низким напряжением позволяет снизить напряжение до 2 В выше настроенного напряжения. Эта функция полезна и важна для продолжительной работы от батареи.

В легком низкопрофильном корпусе малого форм-фактора со встроенным радиатором и охлаждающим вентилятором.HVDR-15 может быть установлен вертикально или горизонтально над печатной платой, а также установлен на панели. Входные и выходные провода окрашены для обозначения различных напряжений.

HVDR-15 НОМЕР ДЕТАЛИ В СБОРЕ

HVDR-15 # -XXYYZZ и

# = L для входа от 24 В до 60 В постоянного тока (КПД до 92%)

# = H для входа от 24 В до 110 В постоянного тока (КПД до 82%)

XX = Напряжение 1-го порта (3A)

YY = Напряжение 2-го порта (1A), опционально

ZZ = Напряжение 3-го порта (1A), опционально

& = P = Панельный монтаж

& = H = Горизонтальный монтаж на печатной плате

& = V = Вертикальный монтаж на печатной плате

ЦЕНЫ РАЗЛИЧАЮТСЯ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ КОНФИГУРАЦИИ И ОПЦИЙ.ПОЖАЛУЙСТА, СВЯЖИТЕСЬ С ОТДЕЛОМ ПРОДАЖ ПОЛЕТОВ ASTRO ([email protected]) ДЛЯ БОЛЕЕ ПОДРОБНОЙ ИНФОРМАЦИИ.

HVDR-15H-12P означает HVDR-15 с входом до 110 В постоянного тока, выходом 12 В и панельным монтажом. (КАК ИЗОБРАЖЕНИЕ И ЦЕНА)

HVDR-15H-120503H означает HVDR-15 с входом до 110 В постоянного тока, выходом 12 В, 5 В и 3,3 В и горизонтальным креплением на печатной плате.

• Общая максимальная выходная мощность составляет 3 А x напряжение порта 1.

• Порт 2 и порт 3 являются дополнительными и рассчитаны на нагрузку 1 А каждый.

• Порт 1 поддерживает ток нагрузки 3 А, но его мощность вычитается из мощности порта 2 и порта 3.

• Входная мощность : GRY / BLK, провода 20 AWG.

• Выходная мощность : YEL / BLK, 12 В, 18 AWG, 3 А, порт 1.

• Стандартный цвет: КРАСНЫЙ / ЧЕРНЫЙ, 5 В, 20 AWG, 1 А, порт 2.

ORG / BLK, 3,3 В, 20 AWG, 1 А, порт 3.

• Размеры : 3.3 дюйма (84 мм) x 1,3 дюйма (33 мм) x 0,6 дюйма (15 мм).

• Рабочая температура окружающей среды : от -40 ° C до + 40 ° C.

• Вес: 2–2,5 унции. (57-71 г), в зависимости от опций.

HVDR-15H	Порт 1 (Вольт / Ватт)	Порт 2 (Вольт / Ватт)	Порт 3 (Вольт / Ватт)
-12P	12 В / 36 Вт	0	0
-1205P	12 В / ~ 31 Вт	5 В / 5 Вт	0
-120503P	12В / ~ 27.7 Вт	5 В / 5 Вт	3,3 В / 3,3 Вт

Свяжитесь с Astro Flight для получения информации о нестандартных конфигурациях напряжения.

Гарантия

Возврат

Pololu 5V, 5A Понижающий регулятор напряжения D24V50F5

Обзор

Этот понижающий (понижающий) стабилизатор выдает фиксированное выходное напряжение 5 В при входном напряжении до 38 В.Это импульсный стабилизатор (также называемый импульсным источником питания (SMPS) или преобразователем постоянного тока в постоянный), который имеет типичный КПД от 85% до 95%, что намного эффективнее линейных регуляторов напряжения, особенно когда разница между входным и выходным напряжением большая. Доступный выходной ток является функцией входного напряжения и КПД (см. Ниже раздел «Типичный КПД и выходной ток »), но выходной ток обычно может достигать 5 А.

При малых нагрузках частота коммутации автоматически изменяется для поддержания высокого КПД. Регулятор имеет типичное потребление тока покоя менее 1 мА, а вывод ENABLE можно использовать для перевода платы в состояние низкого энергопотребления, которое снижает ток покоя приблизительно до 10-20 мкА на вольт на VIN.

Этот регулятор имеет встроенную защиту от обратного напряжения, защиту от короткого замыкания, функцию теплового отключения, которая помогает предотвратить повреждение от перегрева, функцию плавного пуска, которая снижает пусковой ток, и блокировку пониженного напряжения.

Для применений с низким энергопотреблением, пожалуйста, рассмотрите нашу серию понижающих стабилизаторов напряжения D24V25Fx; это немного меньшие, совместимые по выводам версии этого регулятора с типичным максимальным выходным током 2,5 А. Для более мощных альтернатив, пожалуйста, рассмотрите наше семейство понижающих регуляторов напряжения D36V50Fx, которые могут работать от напряжений до 50 В и обеспечивают более высокие выходные токи. Оба этих семейства регуляторов доступны в нескольких версиях с различным напряжением.

Параллельное сравнение понижающих регуляторов напряжения 2,5 A D24V25Fx (слева) и 5 A D24V50F5 (справа).

Для регулятора 5 В с еще большим выходным током рассмотрите наш понижающий стабилизатор напряжения D24V90F5, который имеет типичный максимальный выходной ток 9 А. Этот регулятор повышенной мощности также имеет несколько дополнительных функций, например Сигнал «power good» и возможность понизить его выходное напряжение, а также включает дополнительные клеммные колодки для удобных съемных подключений.

Характеристики

Входное напряжение: от 6 В до 38 В (см. Ниже более подробную информацию о падении напряжения регулятора, которое влияет на нижний предел рабочего диапазона)
Фиксированный выход 5 В (с точностью 4%)
Типичный максимальный продолжительный выходной ток: 5 А
Встроенная защита от обратного напряжения, защита от перегрузки по току и короткого замыкания, отключение при перегреве, плавный пуск и блокировка при пониженном напряжении
Типичный КПД от 85% до 95%, в зависимости от входного напряжения и нагрузки; частота коммутации автоматически изменяется при малых нагрузках для поддержания высокого КПД
Типичный ток покоя 700 мкА без нагрузки; может быть уменьшен до 10 мкА до 20 мкА на вольт на VIN путем отключения платы
Компактный размер: 0.7 ″ × 0,8 ″ × 0,35 ″ (17,8 мм × 20,3 мм × 8,8 мм)
Два монтажных отверстия 0,086 ″ для винтов №2 или M2

Использование регулятора

Подключения

Этот понижающий стабилизатор имеет пять точек подключения для четырех различных подключений: включение (EN), входное напряжение (VIN), 2x заземление (GND) и выходное напряжение (VOUT).

Входное напряжение VIN питает регулятор и может быть запитано напряжением до 38 В.Эффективный нижний предел VIN равен VOUT плюс падение напряжения регулятора, которое изменяется примерно линейно в зависимости от нагрузки от примерно 700 мВ до примерно 1,5 В (см. Ниже график зависимости падающих напряжений от нагрузки).

Регулятор включен по умолчанию: подтягивающий резистор 100 кОм на плате подключает вывод ENABLE к VIN с обратной защитой. На вывод ENABLE можно подавать низкий уровень (ниже 0,6 В), чтобы перевести плату в состояние низкого энергопотребления. Потребляемый ток покоя в этом спящем режиме определяется током в подтягивающем резисторе от ENABLE до VIN и схемой защиты от обратного напряжения, которая потребляет от 10 до 20 мкA на вольт на VIN, когда ENABLE удерживается на низком уровне. .Если вам не нужна эта функция, вы должны оставить контакт ENABLE отключенным.

Понижающий регулятор напряжения Pololu 5A D24V50F5 с комплектным оборудованием.

Понижающий регулятор напряжения Pololu 5A D24V50F5, вид снизу.

Пять точек подключения помечены в верхней части печатной платы и расположены как 0.Расстояние 1 дюйм для совместимости с беспаечными макетными платами, разъемами и другими прототипами, использующими сетку 0,1 дюйма. В эти отверстия можно припаять либо прилагаемую прямую штыревую полоску 5 × 1, либо прямоугольную штыревую полоску 5 х 1. Для максимально компактной установки можно припаять провода прямо к плате.

Понижающий регулятор напряжения Pololu 5A D24V50F5, вид сбоку.

На плате два 0.Монтажные отверстия 086 ″ предназначены для винтов №2 или M2. Монтажные отверстия находятся в противоположных углах платы и разделены 0,53 дюйма по горизонтали и 0,63 дюйма по вертикали.

Типичный КПД и выходной ток

Эффективность регулятора напряжения, определяемая как (выходная мощность) / (входная мощность), является важным показателем его производительности, особенно когда речь идет о сроке службы батареи или нагреве. Как показано на графике ниже, эти импульсные регуляторы имеют КПД от 85% до 95% для большинства комбинаций входного напряжения и нагрузки.

Максимально достижимый выходной ток платы зависит от многих факторов, включая температуру окружающей среды, воздушный поток, теплоотвод, а также входное и выходное напряжение.

При нормальной работе этот продукт может стать достаточно горячим, чтобы вас обжечь. Будьте осторожны при обращении с этим продуктом или другими подключенными к нему компонентами.

Предел перегрузки по току регулятора работает на комбинации тока и температуры: пороговое значение тока уменьшается при повышении температуры регулятора.Однако могут быть некоторые рабочие точки при низких входных напряжениях и высоких выходных токах (значительно более 5 А), где ток чуть ниже предела, и регулятор может не отключиться до того, как произойдет повреждение. Если вы используете этот регулятор в приложении, где входное напряжение близко к нижнему пределу, а нагрузка может превышать 5 А в течение продолжительных периодов времени (более пяти секунд), рассмотрите возможность использования дополнительных защитных компонентов, таких как предохранители или автоматические выключатели.

Типичное падение напряжения

Падение напряжения понижающего регулятора — это минимальная величина, на которую входное напряжение должно превышать целевое выходное напряжение регулятора, чтобы гарантировать достижение целевого выходного сигнала.Например, если стабилизатор 5 В имеет падение напряжения 1 В, входное напряжение должно быть не менее 6 В, чтобы на выходе были полные 5 В. На следующем графике показано падение напряжения стабилизатора D24V50F5 в зависимости от выхода. текущий:

Частота коммутации и поведение при малых нагрузках

Регулятор обычно работает с частотой переключения около 600 кГц, но частота падает при небольшой нагрузке для повышения эффективности.Это может затруднить фильтрацию шума на выходе, вызванного переключением.

Люди часто покупают этот товар вместе с:

8. IC-стабилизатор напряжения и схемы источника питания постоянного тока — Линейные интегральные схемы — Dev Guis

8.1 ВВЕДЕНИЕ

Цепи питания постоянного тока для электронных систем используют нерегулируемое постоянное напряжение в качестве входного напряжения от схем выпрямителя и обрабатывают их через схемы регулятора напряжения для получения регулируемых выходных напряжений постоянного тока с заданными характеристиками напряжения и тока.Цепи регулятора напряжения теперь доступны в виде ИС. Выходное напряжение постоянного тока поддерживается автоматически постоянным, чтобы соответствовать требованиям к источнику постоянного тока для различных электронных устройств. В различных приложениях необходимы разные уровни постоянного напряжения. В этой главе обсуждаются различные типы схем выпрямителя и интегрального стабилизатора напряжения, и они объясняются следующим образом:

Нерегулируемое напряжение постоянного тока : Нерегулируемое напряжение постоянного тока можно получить, используя следующие компоненты:
1. Напряжение сети переменного тока
2. Трансформатор понижающий
3. Выпрямительная схема
4. Схема фильтра в зависимости от характеристик источника постоянного тока.
Цепи регулятора напряжения :
В них используются линейные ИС со следующими компонентами
1. Операционный усилитель (преимущество использования этого усилителя с высоким коэффициентом усиления заключается в контроле даже мельчайших колебаний выходного напряжения)
2. Стабилитрон
3. Транзистор силовой
4. (d) Сеть обратной связи по выборке
5. (e) Цепи стабилизации и защиты (опционально) в одном модуле ИС, например, трехконтактной ИС.Регуляторы напряжения, такие как LM 7805 и LM 317
6. (е) Импульсные регуляторы напряжения в ИИП.

Применение схем регулятора напряжения

Он используется в SMPS в телевизорах, портативных компьютерах, в цепях интеллектуальных сетей и т. Д. По всему миру.
Эти схемы предназначены для использования в качестве источника питания для оборудования связи.
Разрабатываются специальные системы (встроенные системы) для снижения потребления электроэнергии в нескольких домашних и промышленных приложениях с использованием беспроводных технологий.
Электронное оборудование для GSM, GPRS, EDGE, КПК или IPOD с 4G и т. Д.
Они используются в блоках питания компьютеров, где на центральный процессор подается стабильное постоянное напряжение и т. Д.
Применяется на электростанциях.
Система распределения электроэнергии на подстанциях или по ЛЭП.
Линейные интегральные схемы (LIC) находят основное применение в качестве регуляторов напряжения в цепях питания постоянного тока. Схема регулятора напряжения автоматически поддерживает постоянное напряжение постоянного тока на нагрузке независимо от колебаний нагрузки.

Существует два типа схем регулятора напряжения:

Регулятор линейного напряжения
Импульсный регулятор напряжения

Линейный регулятор напряжения

Входное напряжение на ИС регулятора — нерегулируемое постоянное напряжение.
Выходное напряжение — это стабилизированное постоянное напряжение постоянного тока (рис. 8.1).

Рис. 8.1 Принципиальная блок-схема линейного ИС регулятора напряжения

Импульсный регулятор напряжения

Входное напряжение регулятора — нерегулируемое постоянное напряжение.
Выходное напряжение — это стабилизированное постоянное напряжение постоянного тока (рис. 8.2).

Рис. 8.2 Принципиальная схема импульсного регулятора напряжения

8.2 ОСНОВНЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ БЛОКИ ЛИНЕЙНЫХ РЕГУЛЯТОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ ИС

Большая часть электронного оборудования работает от источников питания постоянного тока. Различные уровни постоянного напряжения могут быть получены при соответствующем выборе и конструкции ИС регулятора напряжения и связанных компонентов схемы. Требования к току и мощности выше в цепях питания по сравнению с обычными усилителями напряжения и тока.

Для получения регулируемого постоянного напряжения используются следующие этапы (рис. 8.3):

Рис. 8.3 Основные строительные блоки схемы линейного интегрального стабилизатора напряжения

Понижающий трансформатор : Трансформатор преобразует сетевое переменное напряжение 230 В 50 Гц (первичное напряжение) в требуемые величины переменного напряжения 9 В, 12 В, 15 В, 18 В (вторичные напряжения) и т. Д. Понижающие трансформаторы работают на основе концепции индуцированных магнитных полей в их обмотках для преобразования уровней напряжения и тока в соответствии с отраслевыми спецификациями.Вторичное напряжение трансформатора — это двунаправленное переменное напряжение.

Выходное напряжение от трансформатора подается на двухполупериодную схему выпрямителя, конструкция которой зависит от требований к требуемому напряжению постоянного тока и стабильности.

Работа Схема двухполупериодного выпрямителя : Схема двухполупериодного выпрямителя состоит из понижающего трансформатора и мостового выпрямителя, состоящего из четырех полупроводниковых диодов для преобразования переменного вторичного напряжения в однонаправленное напряжение, состоящее из половины синусоиды.Выпрямленное напряжение подается на цепь фильтра. Отфильтрованное выходное напряжение преобразует однонаправленные полусинусоиды в постоянное напряжение, как поясняется ниже.

В интервале от 0 до π вторичного напряжения верхний конец обмотки положителен по отношению к нижнему концу. Полупроводниковые диоды D ₂ и D ₄ имеют прямое смещение (проводят), тогда как два других диода D ₃ и D ₁ имеют обратное смещение (выключенное состояние).Далее, выходное напряжение мостового выпрямителя содержит положительную полусинусоиду. Проводящие диоды D ₂ и D ₄ будут включены последовательно с сопротивлением нагрузки R _L и ток течет сверху вниз через R _L.

В интервале от π до 2 π вторичного напряжения нижний вывод обмотки является положительным по отношению к верхнему выводу. Полупроводниковые диоды D ₃ и D ₁ имеют прямое смещение, тогда как два других диода D ₂ и D ₄ имеют обратное смещение.Проводящие диоды D ₃ и D ₁ будут включены последовательно с сопротивлением нагрузки R _L и ток течет сверху вниз через R _L. Выходное напряжение мостового выпрямителя содержит еще одну положительную полусинусоиду, как показано на рис. 8.5. Таким образом, выходным напряжением мостового выпрямителя является однонаправленное напряжение (см. Рис. 8.5).

Рис. 8.4 Понижающий трансформатор и двунаправленное переменное напряжение

Фиг.8.5 Полноволновой выпрямитель (мостовой выпрямитель) и схема фильтра

Схема фильтра : Для сглаживания выходного напряжения выпрямителя будет использоваться соответствующая схема фильтра. Фильтрация ряби осуществляется с помощью комбинации элементов L, C и R в зависимости от уровня необходимой фильтрации (стоимости электронного устройства). Выходной сигнал фильтра — нерегулируемое постоянное напряжение. Дополнительная фильтрация обеспечивается подключением конденсатора C _в во входном порту блока IC-регулятора (см.рис.8.6).

Рис. 8.6 Цепь регулятора базового напряжения

Схема регулятора напряжения IC : Нерегулируемое напряжение постоянного тока будет подаваться на схему регулятора напряжения IC для получения стабилизированного выходного напряжения постоянного тока. Выходное напряжение будет поддерживаться постоянным независимо от колебаний нагрузки. Выбор микросхемы регулятора основан на уровнях напряжения и возможностях тока. Некоторые из примеров: 7805 IC для 5 В, LM317 IC для напряжения от 1.От 25 до 37 В и т. Д.

Преимущества схем линейного ИС регулятора напряжения

Это компактные, стабильные и надежные схемы.
Они могут подавать постоянное напряжение постоянного тока в зависимости от колебаний напряжения сети переменного тока и колебаний нагрузки для различных приложений.
Они включают цепи ограничения тока и теплового отключения.
Их стоимость невысока за счет технологии изготовления СБИС.
Их конструкция и сборка гибкие.

Внутренние детали базовой цепи питания

Полная конструкция и изготовление источника питания включает сборку гибридной схемы с ИС и дискретными компонентами, как показано на рис. 8.7.

Рис. 8.7 Различные блоки в цепи постоянного тока

ЦЕПЬ РЕГУЛЯТОРА НАПРЯЖЕНИЯ СЕРИИ 8.3 С РАБОЧИМ УСИЛИТЕЛЕМ

(см. Рис. 8.8) состоит из следующих элементов:

Нерегулируемое входное напряжение постоянного тока
Опорное напряжение
Усилитель ошибки с ОУ
Сеть обратной связи
(эмиттерный повторитель)
Постоянное выходное напряжение постоянного тока.

Функции различных компонентов схемы в основной схеме последовательного регулятора напряжения представлены следующим образом (см. Рис. 8.8):

Нерегулируемое входное напряжение постоянного тока В _дюйм.
В _в должно быть больше, чем желаемое выходное напряжение постоянного тока В _{на выходе} на 2 или 3 В.
Резистор R _B обеспечивает достаточное обратное смещение стабилитрона для поддержания опорного напряжения В _ref.
Рис. 8.8 Схема регулятора напряжения серии с использованием операционного усилителя IC
с напряжением В _Z (напряжение стабилитрона) действует как опорное напряжение В _ref.
Опорное напряжение подключено к неинвертирующему выводу (NIV) операционного усилителя.
Операционный усилитель мкА 741 работает как компаратор и усилитель ошибки.
( T ) — это силовой транзистор.Он используется для стабилизации выходного напряжения В, _{, выхода} и увеличения уровня мощности. Он имеет радиатор, чтобы решить проблемы с нагревом.
Резисторы обратной связи и действуют как делитель потенциала. Они подключаются к выходным клеммам. Они функционируют как сеть обратной связи выборки для изменений нагрузки.
Выборочные изменения напряжения обратной связи β V _out соответствует колебаниям выходного напряжения.
Сопротивление нагрузки R _L (смоделированное сопротивление нагрузки) через выходной порт.

Принципы работы цепи регулятора напряжения

Всякий раз, когда происходят изменения выходного напряжения В _из, они отражаются как изменения дискретизированного напряжения обратной связи В _F _{= β V _out.}

Коэффициент обратной связи

Выборочные изменения напряжения появляются на инвертирующей клемме (INV) операционного усилителя 741.

Два напряжения В _ref и В _f на входном порте операционного усилителя (компаратор) сравниваются и образуют эффективное входное (ошибочное) напряжение В _e.Ошибка напряжения на входном порте ОУ: В _e = [ В _ref ∼ В _F] . Ошибка напряжения усиливается операционным усилителем. Выходное напряжение операционного усилителя действует как управляющее напряжение В _C. Затем он подается на вывод базы транзистора ( T ). Он находится между (последовательно) нерегулируемым входным напряжением постоянного тока и регулируемым выходным напряжением постоянного тока. Он работает как схема «эмиттерного повторителя».Управляющий сигнал модулирует существующие напряжения смещения транзистора ( T ). Изменения входного базового тока транзистора вызывают пропорциональные изменения его тока коллектора. Это вызывает колебания напряжения между коллектором и эмиттером В _CE на последовательном управляющем транзисторе. Изменения В _CE окончательно стабилизирует выходное напряжение. В _CE увеличивается, если выходное напряжение увеличивается. Однако выходное напряжение уменьшается, возвращаясь к расчетному выходному напряжению. В _CE уменьшается, если приращения выходного напряжения идут в сторону уменьшения. Кроме того, выходное напряжение увеличивается, возвращаясь к расчетному выходному напряжению. Таким образом, изменения в V _CE имеют такое направление, чтобы корректировать изменения выходного напряжения в соответствующих направлениях и поддерживать стабилизированное выходное напряжение постоянного тока.

Преимущества использования операционного усилителя в цепи последовательного регулятора напряжения

Даже незначительные колебания выходного напряжения можно контролировать благодаря очень большому усилению.
Более высокий КПД по схеме шунтирующего регулятора напряжения.
Меньше рассеиваемая мощность.
Цепи ограничения тока могут быть добавлены извне.
Используется в высоковольтных средневольтных устройствах.
Хорошее регулирование.

Недостатки

Дополнительное количество дискретных компонентов вместе с операционным усилителем в ИС.
Должны быть предусмотрены дополнительные цепи защиты от перегрузки и короткого замыкания.

8.4 ТРЕХКЛЮЧЕВЫЕ РЕГУЛЯТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ (LM 7805 И LM 7905)

Регулятор постоянного положительного напряжения :
Примеры: LM 7805, LM 7806, LM 7808, LM 7809, LM 7812, LM 7815, LM 7818 и LM 7824. Максимальный ток коммутации 1,5 А.
Регулятор постоянного отрицательного напряжения :
Примеры: LM 7905, LM 7906, LM 7908, LM 7909, LM 7910, LM 7912, LM 7915, LM 7918 и LM 7924.
Регулятор напряжения регулируемый.
Двойное напряжение питания.

Цепи трехконтактного регулятора напряжения IC Описание и достоинства трехконтактного регулятора напряжения Ic

Трехполюсный стабилизатор IC будет выбран из требований к конструкции источника питания.

Нерегулируемое постоянное напряжение В _в подключается к входным клеммам (1) и (3) регулятора IC.

В _в должно быть больше, чем желаемое выходное напряжение постоянного тока на величину 3 В, чтобы учесть падение напряжения внутри схемы ИС.

Внутренняя схема будет аналогична «схеме последовательного регулятора напряжения на ОУ» (см. Рис. 8.9).

Рис. 8.9 Трехконтактная ИС (схема последовательного регулятора напряжения) в источнике питания постоянного тока (регуляторы положительного / отрицательного напряжения)

Регулируемое выходное напряжение постоянного тока будет фиксированным в соответствии со спецификациями производителя.

Колебания тока нагрузки вызывают внезапные изменения (переходные процессы) выходных напряжений. Эти переходы подавляются выходным конденсатором C, _out в цепи.
IC компактны при уменьшении габаритов.
Подключение проводки схемы простое, так как количество контактов для IC всего три.
Для регулятора IC не требуются никакие внешние компоненты.
Конструкция схемы проще из-за меньшего количества подключений.
Отличная производительность при надежности в эксплуатации.
обычно используются радиаторы, чтобы минимизировать нагрев ИС для более высоких токов.
Работа с ИС стабильна в течение длительного времени.

8.4.1 Регулятор постоянного напряжения (FVR) с использованием микросхемы LM 7805

LM 7805 IC предназначена для обеспечения постоянного постоянного напряжения 5 В. Эти микросхемы регулятора имеют три клеммы (1), (2) и (3). Принципиальная рабочая схема представлена на рис. 8.10.

Рис. 8.10 Трехконтактная микросхема LM 7805 (регулятор напряжения) в блоке питания постоянного тока (+5 В)

Контакт 1 является входной клеммой для нерегулируемого входного напряжения постоянного тока.
Контакт 2 — это выходная клемма для регулируемого выходного напряжения постоянного тока.
Контакт 3 является общим заземлением для всей цепи.

Нерегулируемое постоянное напряжение — это входное напряжение. Конденсатор C _в обеспечивает дополнительную фильтрацию входного напряжения. Внутри ИС присутствует схема последовательного регулятора напряжения с использованием операционного усилителя. Выходной конденсатор C _out подавляет переходные процессы в выходном напряжении, вызванные колебаниями тока нагрузки.

8.4.2 ИС регулируемого регулятора напряжения LM 7805

Схема регулируемого стабилизатора положительного напряжения, показанная на рис.8.11 аналогична схеме фиксированного регулятора напряжения (FVR) на рис. 8.10, использующей LM 7805 IC, с добавлением потенциометра R ₂.

Рис. 8.11 Регулируемое положительное напряжение с использованием LM 7805 в цепях питания

Пример 8.1

Разработайте значения компонентов внешней цепи R ₁ и R ₂ для схемы регулятора напряжения LM 7805, показанной на рис. 8.11. Приведены следующие данные: нерегулируемое входное напряжение постоянного тока В _{входное} = 8 В, регулируемое выходное постоянное напряжение В _выход = 5 В, ток нагрузки I _L = 150 мА, В _R = V _ref = 1.25 В. Далее оцените рассеиваемую мощность в цепи регулятора напряжения.

Решение: Предположите величину опорного тока I _R = 1,0 мА через R ₁.

Номинал резистора

Значение резистора = 3,75 кОм (без учета тока настройки).

Рассеиваемая мощность P _d в нагрузке цепи регулятора напряжения = Рассеиваемая мощность в IC = P _d = (8−5) × 150 × 10 ⁻³ = 450 мВт.

Пример 8,2

Конструкция схемы регулятора напряжения LM 7805 для обеспечения регулируемого выходного напряжения постоянного тока 5 В при использовании нерегулируемого источника постоянного напряжения 8 В из рис. 8.12, ток нагрузки I _L = 20 мА, I _Q = 5 мА , а сопротивление нагрузки R _L = R ₂ = 25 Ом. Опорное напряжение В _R = 4,5 В. Рассчитайте величину падения напряжения на регуляторе напряжения.

Рис. 8.12 Конструкция цепи регулятора напряжения 7805

Решение: Напряжение на R _L = В _L

В _L = I _L × R _L = 20 × 10 ⁻³ × 25 = 0,5 В

Выходное напряжение В _выход = [ В _R + В _L] = 4,5 + 0.5 = 5 В

Ток нагрузки

Следовательно,

Номинал резистора

Предоставленные данные:

Нерегулируемое входное напряжение В _вход = 8 В. Выходное напряжение В _выход = 5 В

Расчетное значение:

Падение напряжения в цепи регулятора В _{Падение} = [ В _в — В _{на выходе}] = (8 — 5) = 3 В

8.4.3 Микросхема стабилизатора отрицательного напряжения LM 7905

Нерегулируемое входное напряжение подается на клеммы (1) и (3). Регулируемое отрицательное выходное напряжение будет на клеммах (2) и (3). Выходное напряжение будет отрицательным при использовании регулятора напряжения IC 7905 (см. Рис. 8.13).

Рис. 8.13 Трехконтактная микросхема LM 7905 (регулятор напряжения) в блоке питания постоянного тока с отрицательным выходным напряжением (−5 В)

8.4.4 IC Регулятор напряжения 7806 для получения выходного напряжения постоянного тока (6 В)

Рисунок 8.14 показаны детали схемы источника питания постоянного тока для выработки выходного напряжения 6 В постоянного тока.

Трансформатор понижающий
Мостовой выпрямитель
Фильтр конденсаторный
ИС регулятора 7806
Дополнительные конденсаторы фильтра ( C _вход и C _выход)
Сопротивление нагрузки

Функции этих компонентов описаны в предыдущих схемах.

Рис. 8.14 Стабилизатор напряжения IC 7806 с конденсаторным фильтром для создания выходного напряжения 6 В постоянного тока

8.5 РЕГУЛЯТОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ (LM 317 И LM 337)

8.5.1 Трехполюсный регулируемый стабилизатор положительного напряжения LM 317

LM 317 IC — стабилизатор положительного напряжения. Нерегулируемое постоянное напряжение (полученное от двухполупериодного выпрямителя и схемы фильтра) подается на входные клеммы (3) и (1) микросхемы IC. Постоянный резистор R ₁ и переменный резистор R ₂ подключены к выходным клеммам (2) и (1). Регулируемое выходное напряжение постоянного тока в диапазоне от 1.Можно получить от 2 В до 37 В.

Напряжение постоянного тока используется в качестве опорного напряжения В _ref. Ток через резистор R ₁ является постоянным опорным током I _ref. Далее, ток через переменный резистор R ₂ равен ( I _adj + I _ref). Переменные выходные напряжения могут быть установлены с помощью внешних резисторов R ₁ и R ₂, используя следующие выражения.

Различные особенности цепи регулируемого регулятора напряжения LM 317 (см. Рис. 8.15)

Рис. 8.15 Регулируемое положительное выходное напряжение постоянного тока с помощью LM 317

Регулируемое положительное выходное напряжение постоянного тока с помощью двух резисторов R ₁ и R ₂ _.
Внутреннее опорное напряжение В _R = 1,25 В между выходной клеммой и регулируемой клеммой.Это напряжение на программном резисторе R ₁.
Регулируемый диапазон выходного напряжения от 1,2 В до 37 В.
Допустимый выходной ток больше 1,5 А.
Внутренние схемы защиты от тепловой перегрузки и короткого замыкания внутри ИС.
Схема может быть модифицирована как программируемый регулятор выходного напряжения.
Ток через резистор R ₁ = I _R. _{Постоянно, так как V _R постоянно.}
Контрольный ток.
Регулировочный ток I _adj и I _R поток через R ₂.
Следовательно, выходное напряжение В _выход = В _R + I _R · R ₂ + I _adj × R ₂.
Выходное напряжение
Выходное напряжение
Выходное напряжение Вольт.
Выходной конденсатор улучшает переходную характеристику нагрузки или выходного напряжения. Используются танталовые конденсаторы малой емкости (1 мкФ Ф) или 25 электролитических конденсаторов мкФ Ф.
Входной конденсатор C _в решает проблемы фильтрации пульсаций из-за места использования или расстояния от нерегулируемого входного напряжения постоянного тока В _в.
Если другой байпасный конденсатор C _adj подключен параллельно резистору R ₂, происходит дальнейшая фильтрация пульсаций.Предпочтительны танталовые конденсаторы малой емкости (1 мк Ф), имеющие низкое сопротивление байпаса на высокой частоте (см. Рис. 8.15).
Диапазон рабочих температур от 0 ° C до 125 ° C.
18. Некоторые другие ИС регулируемого регулятора положительного напряжения — LM 117 и LM 217.

Пример 8,3

LM 117, показанная на рис. 8.16, имеет R ₁ = 125 Ом, опорное напряжение В _R = 1.25 В, резистор R ₂ = 2,5 кОм , I _adj = 200 μ A. Рассчитайте выходное напряжение постоянного тока.

Решение: Выходное напряжение постоянного тока

8.5.2 Трехконтактный регулируемый стабилизатор отрицательного напряжения LM 337 IC

Трехконтактная ИС LM 337 представляет собой регулируемый стабилизатор отрицательного напряжения, показанный на рис. 8.16.

Рис. 8.16 Регулируемое отрицательное выходное напряжение постоянного тока с помощью LM 337

Три клеммы IC: (a) входная клемма, (b) выходная клемма и (c) регулировочная клемма.

IC LM 337 настроен следующим образом:

Нерегулируемое напряжение постоянного тока подключено к входному порту LM 337 IC.
Регулируемое напряжение постоянного тока от -1,2 В до -37 В доступно на выходном порте.
Регулируемое напряжение достигается за счет использования двух внешних резисторов R ₁ и R ₂.
Более высокие выходные напряжения получаются при подключении некоторых внешних компонентов.
Для теплового отключения должен быть предусмотрен внешний контур.
LM 137 и LM 237 — другие типы регулируемых регуляторов отрицательного напряжения.
Максимальный ток 1,5 А.

Пример 8,4

LM 317 представлена на рис. 8.16. Опорное напряжение В _ref = 1,25 В. Значения компонентов схемы: R ₁ = 260 Ом.

R ₂ = 1300 Ом, регулирующий ток I _adj = 50 μ A.Рассчитайте выходное напряжение В _из. Рассчитайте напряжение ошибки из-за тока настройки.

Решение: Выходное напряжение

Подставляя заданные данные в уравнение, получаем следующий вид:

Ошибка напряжения из-за тока настройки = 65 мВ.

Пример 8,5

Рассмотрим трехконтактную схему регулятора напряжения с использованием LM 337 на рис. 8.16 со следующими данными В _ref = 1.25 В , R ₁ = 200 Ом, и R ₂ = 1800 Ом. Вычислить выходное напряжение В _out и напряжение ошибки из-за тока настройки I _adj = 50 μ A.

Решение: Выходное напряжение

В _выход = 1,25 × 10 + 90 × 10 ⁻³ = 12,5 + 0,09 = 12,59 В.

Ошибка напряжения из-за тока настройки В _e = I _adj × R ₂ = 50 × 10 ⁻⁶ × 1.8 × 10 ³ = 90 мВ.

Пример 8,6

Требуется спроектировать схему регулятора напряжения LM 217, как показано на рис. 8.15, для получения выходного напряжения 15 В. Рассчитайте номиналы резисторов R ₁ и R ₂. Предположим, что опорное напряжение В _ref = 1,25 В. Пренебрегайте вкладом регулируемого напряжения в выходной сигнал.

Решение: Требуемое выходное напряжение В _выход = 15 В

Данные показывают, что опорное напряжение В _ref = 1.25 В

Подставляя данные в выражение для выходного напряжения, получаем следующий вид:

Следовательно,

Принимая номинал резистора R ₁ = 200 Ом, получаем номинал резистора

R ₂ = 200 × 11 = 2200 Ом = 2,2 кОм.

8.6 ДВОЙНЫЕ ЦЕПИ ПИТАНИЯ

8.6.1 Двойной источник питания с использованием (LM 340) и (LM 320)

Одно из популярных применений двойного источника питания — это операционный усилитель (см.рис.8.17A).

LM 340 регулирует напряжение положительной шины, а LM 320 регулирует напряжение отрицательной шины.

Два защитных диода D _f и D ₀ включены в схему, как показано на рис. 8.17 A, всякий раз, когда выходные конденсаторы подключаются к выходному порту регуляторов напряжения IC. Диоды не позволят конденсаторам разрядиться на выходе ИС регулятора, когда вход закорочен.

Фиг.8.17A Двойной источник питания с использованием LM 340 (стабилизатор положительного напряжения) и LM 320 (стабилизатор отрицательного напряжения)

Схема двойного питания состоит из следующих компонентов:

Понижающий трансформатор : Трансформатор имеет вторичную обмотку с центральным ответвлением. Он обеспечивает необходимое напряжение переменного тока двойной полярности + переменный ток и -AC для выпрямления.
Мостовой выпрямитель : Выпрямляет пониженное переменное напряжение, подаваемое с трансформатора.
Мостовой выпрямитель — это двухполупериодный выпрямитель. Следовательно, он содержит меньше пульсаций выпрямленного постоянного напряжения. Обеспечивает стабильное выпрямленное напряжение.
Фильтрующие конденсаторы : Два фильтрующих конденсатора C _in1 и C _in2 выполняют необходимую фильтрацию и сглаживают нерегулируемое постоянное напряжение.
Количество цепей регулятора : Есть два типа регуляторов напряжения.
Регулятор положительного напряжения : LM 340 IC регулирует напряжение на положительной шине (+ В ) выходного постоянного напряжения.
Регулятор отрицательного напряжения : LM 320 IC регулирует напряжение на отрицательной шине (- В, ) выходного постоянного напряжения.
Диоды обратной связи: Диоды обратной связи вокруг схем регулятора стабилизируют постоянное напряжение.

8.6.2 Двойной источник питания с использованием микросхем LM 317 и LM 337 для стабилизации фиксированного напряжения

LM 317 регулирует напряжение положительной шины, а LM 337 регулирует напряжение отрицательной шины (см. Рис. 8.17B).

Компоненты схемы в схеме двойного источника питания работают следующим образом:

Понижающий трансформатор с вторичной обмоткой с отводом по центру обеспечивает необходимое напряжение переменного тока двойной полярности + переменный ток и −AC для выпрямления.
Мостовой выпрямитель выпрямляет пониженное переменное напряжение, подаваемое на него.
Мостовой выпрямитель — это двухполупериодный выпрямитель. Следовательно, он содержит меньше пульсаций выпрямленного постоянного напряжения. Обеспечивает стабильное выпрямленное напряжение.
Два фильтрующих конденсатора C _in1 и C _in2 выполняют необходимую фильтрацию и сглаживают нерегулируемое постоянное напряжение.
В схеме используются регуляторы напряжения двух типов.
Фиг.8.17B Двойной источник питания с использованием LM 317 (стабилизатор положительного напряжения) и LM 337 (стабилизатор отрицательного напряжения)
LM 317 IC регулирует напряжение на положительной шине (+ В, ) выходного постоянного напряжения.
LM 337 IC регулирует напряжение на отрицательной шине (- В, ) выходного постоянного напряжения.
Диоды обратной связи вокруг цепей регулятора стабилизируют постоянное напряжение.

8.6.3 Двойной источник питания с использованием микросхем LM 317 и LM 337 с регулируемым выходным напряжением

LM 317 регулирует положительное напряжение, а LM 337 регулирует отрицательное напряжение для получения двойного источника питания.Резисторы R ₁ и R ₂ производят регулировку выходных напряжений (см. Рис. 8.18).

Схема регулируемого двойного источника питания содержит следующие устройства:

Понижающий трансформатор с вторичной обмоткой с отводом по центру обеспечивает необходимое напряжение переменного тока двойной полярности + переменный ток и −AC для выпрямления.
Мостовой выпрямитель выпрямляет пониженное переменное напряжение, подаваемое на него.
Мостовой выпрямитель — это двухполупериодный выпрямитель.Следовательно, он содержит меньше пульсаций выпрямленного постоянного напряжения. Обеспечивает стабильное выпрямленное напряжение.
Два фильтрующих конденсатора C _in1 и C _in2 выполняют необходимую фильтрацию и сглаживают нерегулируемое постоянное напряжение.
В схеме используются регуляторы напряжения двух типов.
LM 317 IC регулирует напряжение на положительной шине (+ В, ) выходного постоянного напряжения.
LM 337 IC регулирует напряжение на отрицательной шине (- В, ) выходного постоянного напряжения.
Диоды обратной связи вокруг цепей регулятора стабилизируют постоянное напряжение.

До сих пор объясняются принципы работы различных типов линейных регуляторов напряжения.

Рис. 8.18 Двойной регулируемый источник питания с использованием LM 317 и LM 337

Существуют определенные ограничения для схем линейного регулятора напряжения, которые объясняются следующим образом:

Из-за низкой частоты основного напряжения питания понижающий трансформатор и конденсаторы фильтра имеют большие размеры.
Существует определенное падение напряжения (примерно от 2 до 3 В) между портами ввода и вывода IC. Чтобы свести к минимуму рассеиваемую мощность, разница между входным и выходным напряжениями должна быть небольшой.
и шунтирующие регуляторы напряжения являются диссипативными регуляторами из-за встроенного управляющего транзистора. Транзистор непрерывно проводит и рассеивает мощность. Рассеяние мощности осуществляется с помощью радиаторов и методов принудительного охлаждения.
Входная мощность P _дюйм = V _дюйм · I _L = [ P _out + P _d] Вт
, где В _в = входное напряжение и I _L = ток нагрузки (выходной ток)
P _выход = выходная мощность постоянного тока = В _выход · _{I _L = [ P _дюйм — P _d] Ватты}
В _выход = выходное напряжение постоянного тока
Рассеиваемая мощность в цепи ( P _d) =
Эффективность преобразования мощности (отношение выходной мощности постоянного тока к входной мощности переменного тока).
Более низкая эффективность преобразования энергии.

8.7 ТОЧНЫЕ РЕГУЛЯТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ

Прецизионные регуляторы напряжения, такие как μ A 723 , были разработаны для исправления ограничений трехконтактных регуляторов напряжения. У них более трех контактов для внешних подключений, в зависимости от сложности. В основном они используются в SMPS.

Технические характеристики стабилизатора напряжения μA 723 следующие:

Выходное напряжение: от 2 В до 37 В, когда максимальное входное напряжение составляет 40 В.
Максимальный выходной ток: 150 мА без внешних управляющих транзисторов.
Линейное регулирование: 0,03% / В.
Регулировка нагрузки: 0,003% / ° C.
Подавление пульсаций: 80 дБ.
Ток покоя: 2,3 мА.
Источник опорного напряжения: напряжение на клеммах стабилитрона.
Опорное входное напряжение В _ref 7,15 В или 7,5 В (максимум).
Максимальная рабочая температура 70 ° C.
Могут быть разработаны блоки питания на положительное и отрицательное напряжение.

8.7.1 Регулятор напряжения IC 723

Функциональная блок-схема высоковольтного стабилизатора μA 723 (14-контактный DIP (Dual Inline Package)) показана на Рис. 8.19.

IC 723 состоит из стабилитрона D ₁. Напряжение стабилитрона действует как опорное напряжение В _ref (7,15 В). Он подключен к выводу 6. Операционный усилитель действует как «усилитель ошибки». Выходная клемма внутренне соединена с клеммой базы управляющего транзистора T ₁ и клеммой коллектора токоограничивающего (считывающего) транзистора T ₂.(+) V _CC подключен снаружи к контакту 12, а (-) V _CC подключен к контакту 7 IC. Пропускной транзистор действует как эмиттерный повторитель со своим регулируемым выходным напряжением В ₀, подключенным к выводу 10. Он внешне подключен к клемме инвертирующего входа (вывод 4) усилителя ошибки. Он сравнивает образец выходного напряжения, приложенного к инвертирующей входной клемме (INV), и опорное напряжение V _ref (контакт 6), подключенное извне к его неинвертирующей входной клемме (NINV) операционного усилителя.

Выходное напряжение операционного усилителя является сигналом ошибки. Применяется к клемме базы последовательного транзистора T ₁. Изменения в величинах входов ошибки в усилитель ошибки вызывают изменения в проводимости (изменение тока базы) проходного транзистора T ₁. Таким образом, сигнал ошибки контролирует проводимость транзистора T ₁. Изменения проводимости транзистора ( T ₁) вызывают изменения в величинах В _CE, который корректирует изменения выходных напряжений регулятора IC 723.Таким образом, напряжение нагрузки автоматически корректируется для поддержания постоянного выходного напряжения стабилизаторов напряжения 723 IC.

Схема подключения внешних контактов

к высоковольтному стабилизатору IC LM 723

IC 723 работает с концепцией последовательного регулятора напряжения. После разработки простых в использовании трехконтактных ИС и импульсных регуляторов, 723 корпуса ИС постепенно исчезают (см. Рис. 8.20).

8.7.2 Принцип работы регулятора IC 723

Нерегулируемое постоянное напряжение подается на вывод коллектора последовательного (управляющего) транзистора T ₁ (вывод 11) (см.рис.8.19).
Рис. 8.19 Конфигурация контактов регулятора IC 723 с внутренними блоками и внешними компонентами
Образец выходного напряжения (на выводе 10) подается на инвертирующий входной вывод (INV) усилителя ошибки (операционный усилитель) через вывод 4.
Рис. 8.20 Конфигурация контактов прецизионного регулятора напряжения IC
Часть ( В _NINV) опорного напряжения В _ref (7.15 В) (с использованием делителя потенциала R ₄ и R ₅) через стабилитрон (вывод 6) подключен к неинвертирующему входному выводу (NINV) (вывод 5) усилителя ошибки.
.
Выходное напряжение усилителя ошибки подключено к входной клемме (базовой клемме) последовательного транзистора T ₁, подключенному к клеммам 10 и 11.
Pass действует как эмиттерный повторитель, выход которого подключен к внешней нагрузке, на которой вырабатывается выходное напряжение для подачи напряжения.

Расчет номиналов резисторов R ₁, R ₂ и R ₃

Предположим, что ток через сеть делителя потенциала R ₁ и R ₂ равен I _R.

Следовательно, и R ₃ = R ₁

Если выходное напряжение « В ₀» на нагрузке увеличивается из-за каких-либо колебаний выходного постоянного напряжения, то напряжение на входе INV усилителя ошибки увеличивается.Усилитель ошибки сравнивает выборку выходного напряжения и опорного напряжения В, _ref на своих входных клеммах. Разница между двумя напряжениями состоит в том, что повышенный сигнал обратной связи на инвертирующем выводе и опорное напряжение на неинвертирующем выводе вызывают уменьшение эффективного входного сигнала усилителя ошибки. Выходное напряжение усилителя ошибки уменьшается. Он подключен к клемме базы (входной сигнал) последовательного транзистора T ₁, который работает как эмиттерный повторитель.Уменьшение сигнала ошибки уменьшает прямое смещение транзистора T ₁, что, в свою очередь, вызывает уменьшение его выходного тока, тока нагрузки I _L. Следовательно, напряжение на нагрузке уменьшается, чтобы поддерживать постоянное выходное напряжение.

Аналогичное объяснение может быть дано, когда выходное напряжение « В ₀» на нагрузке уменьшается. Если выходное напряжение уменьшается, эффективный входной сигнал усилителя ошибки увеличивается и вызывает увеличение входного сигнала ошибки, подаваемого на проходной транзистор « T ₁».Следовательно, прямое смещение проходного транзистора увеличивается. Это вызывает увеличение тока нагрузки I _L через нагрузку. Повышенный ток нагрузки приводит к увеличению выходного напряжения до расчетного постоянного выходного напряжения.

Токоограничивающий транзистор «T ₂» для защиты от перегрузки и короткого замыкания

В нормальных условиях источник питания регулятора поддерживает постоянное выходное напряжение. Однако функция ограничения тока необходима для предотвращения короткого замыкания или перегрузки.Цепь ограничения тока предотвращает увеличение токов нагрузки сверх максимально допустимого расчетного значения I _max ^{(состояние перегрузки) или состояние короткого замыкания.}

Всякий раз, когда от источника питания потребляется чрезмерный ток нагрузки, транзистор T ₁ может быть поврежден. Токоограничивающий транзистор T ₂ и внешний резистор R _CL (подключенный снаружи между базой и эмиттером T ₂) обеспечивают функции ограничения тока в источнике питания (см. Рис.8.19). При нормальной работе транзистор T ₂ находится в отключенном состоянии.

Клемма ограничения тока CL резистора подключена к выходной клемме V ₀ (точка (A)), а клемма датчика тока CS подключена к клемме нагрузки извне (точка (B)). Ток нагрузки через R _CL создает достаточное прямое смещение для включения транзистора ограничения тока для расчетных значений безопасных токов нагрузки. Транзистор T ₂ получает часть базового тока T ₁ и переходит в состояние ВКЛ.

Часть повышенного тока нагрузки на выходе усилителя ошибки проходит через коллектор T ₂, и базовый ток транзистора T ₁ уменьшается. Выходной ток через эмиттер транзистора T ₁ уменьшается, что приводит к уменьшению выходного тока нагрузки I _L до максимального значения. Этот принцип действия по ограничению тока также рассматривается как «действие определения тока » .

Расчет максимального тока нагрузки «I _Lmax», который ИС регулятора обеспечивает нагрузке

Если транзистор кремниевый, В _BE = 0,7 В для проводимости

Если R _CL = 0,7 Ом, то

8.8 РЕГУЛЯТОР ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ И ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ

8.8.1 Основная концепция импульсного регулятора и его характеристики

Базовый импульсный регулятор использует другой подход к процессу преобразования энергии.Элемент управления силовым транзистором включается и выключается для уменьшения рассеиваемой мощности в силовом транзисторе. Их главное преимущество — высокий КПД перед линейными регуляторами.

Импульсные регуляторы повышают эффективность линейных регуляторов напряжения. Это снижает рассеиваемую мощность в силовом транзисторе, действующем как «проходной транзистор». Пропускной транзистор работает в линейной (активной) области. Большие токи и напряжения на проходном транзисторе приводят к хорошему рассеянию мощности в них, что приводит к нагреву IC.Радиаторы обеспечивают охлаждение устройств. Это ограничение в линейных регуляторах устраняется в импульсных регуляторах, вызывая прерывистую проводимость транзистора. Только во время интервала переключения происходит рассеяние мощности в проходном (регулирующем) транзисторе.

Основная концепция импульсного регулятора поясняется на рис. 8.21. Схема источника питания, использующая концепцию импульсного регулятора напряжения, известна как SMPS. Последовательный транзистор управления мощностью в SMPS постоянно переключается между состоянием ВКЛ (состояние низкого рассеяния мощности) и состоянием ВЫКЛ (состояние высокого рассеяния мощности через транзистор) при очень высокой частоте переключения.Это приводит к пренебрежимо малому или нулевому рассеянию мощности, а также к высокой эффективности преобразования мощности. В линейном стабилизаторе питания силовой транзистор непрерывно рассеивает мощность во время автоматического регулирования напряжения. Энергосбережение в импульсных регуляторах предполагает использование ИИП вместо линейных регуляторов в компьютерах, телевизорах, схемах распределения питания и т. Д.

Рис. 8.21 Импульсный регулятор с двумя ОУ, ШИМ, переключающим транзистором и фильтром

Работа цепи регулятора переключения

Часть выходного напряжения В _из дискретизируется с помощью двух резисторов R ₁ и R ₂.
Выбранное напряжение: β · В _{на выходе}. Он подключен к клемме INV (-) операционного усилителя-1.
Постоянное напряжение на стабилитроне используется в качестве опорного напряжения В _ref для непрерывного сравнения его с дискретным напряжением обратной связи V _f. Опорное напряжение В _ref подключено к неинвертирующему выводу (+) операционного усилителя-1.
Два напряжения В _ref и β V _out сравниваются операционным усилителем-1, и результирующее напряжение V _{op – 1} появляется на его выходной клемме.
Выходное напряжение первого операционного усилителя подключено к клемме INV (-) второго операционного усилителя.
На неинвертирующий вывод второго операционного усилителя (ОУ-2) используются треугольные импульсы выборки фиксированной частоты.
Во втором компараторе ОУ-2 сравниваются два напряжения (выходное напряжение ОУ-1 и треугольные импульсы). Это приводит к выходу второго ОУ с импульсами, ширина которых изменяется.
Таким образом, выход первого компаратора ( C ₁) используется для управления шириной импульсов, подаваемых на второй операционный усилитель.Результирующий выходной сигнал операционного усилителя 2 представляет собой волну с широтно-импульсной модуляцией.
Широтно-импульсная модуляция (сигналы ШИМ) используется для управления базой последовательного силового транзистора ( T ). Соответственно модулируются токи транзисторов.
Если выходное напряжение постоянного тока уменьшается ниже опорного напряжения, сигнал ошибки увеличивает ширину импульсов, что, в свою очередь, увеличивает выходное напряжение.
11. Если выходное напряжение постоянного тока превышает опорное напряжение, сигнал ошибки уменьшает ширину импульса, что, в свою очередь, снижает выходное напряжение.

8.8.2 Сигнал широтно-импульсной модуляции, генерируемый изменяющимся напряжением ошибки, В

Эффективный сигнал ошибки, создаваемый первым операционным усилителем.
Выходной сигнал генератора линейного изменения.
Выходное напряжение второго операционного усилителя и сигнал ШИМ показаны на рис. 8.22 и 8.23.

Рис. 8.22 Сигнал широтно-импульсной модуляции для управления переключением транзисторов в SMPS

Фиг.8.23 Форма сигнала ШИМ для управления работой регулятора переключения

Коммутационный транзистор T подключает нерегулируемое входное напряжение постоянного тока В _в и регулируемое выходное напряжение постоянного тока В _выход Контур обратной связи, начиная с В _F корректирует длительность включения сигнала ШИМ и, соответственно, регулирует интервалы переключения. Время включения транзистора зависит от рабочего цикла ШИМ, как показано на рис. 8.23.

Достоинства схем импульсного регулятора напряжения следующие:

Импульсный силовой транзистор рассеивает меньше энергии.
Гибкий дизайн схемы.
Несколько уровней выходного напряжения для различных участков цепей в компьютерах.
Более высокие частоты переключения управляющих транзисторов снижают их энергопотребление.
Уменьшение размеров фильтрующих элементов за счет высокочастотного переключения.
КПД преобразования мощности больше и составляет порядка 96%.
Выделение тепла в транзисторе меньше из-за уменьшения его состояния во включенном состоянии.
Низкочастотные трансформаторы больших размеров не нужны.
Компактность и меньший вес по сравнению с низкочастотным трансформатором с большим весом исключаются.

Недостатки схемы SMPS следующие:

Высокие амплитуды коммутации вызывают электромагнитные помехи (EMI) с соседними электронными цепями. Следовательно, необходимо предусмотреть ФНЧ для фильтрации электромагнитных помех.
Это требует фильтрации электрических помех переключения.

8.8.3 Внутренние блоки, детали базового импульсного источника питания

Схема источника питания с импульсным стабилизатором напряжения известна как SMPS. Блок-схема базового ИИП представлена на рис. 8.24.

Рис. 8.24 Блок-схема SMPS (базовая концепция)

Доступны импульсные схемы питания для получения различных уровней выходного постоянного тока.

Понижающий импульсный стабилизатор (понижающий преобразователь) : Он выдает выходное напряжение постоянного тока на В _{на выходе} меньше, чем входное напряжение постоянного тока В _на.
Повышающий импульсный стабилизатор (повышающий преобразователь) : Создает выходное напряжение на В _{на выходе} больше, чем входное напряжение постоянного тока В _на _.
Цепи понижающе-повышающего регулятора (инвертирующий и понижающий / повышающий преобразователь) : Выходное напряжение может повышаться (увеличиваться) или понижаться (понижаться) по сравнению с входным напряжением.

( Примечание: См. Анализ электронных схем Б.Visvesvararao для подробного анализа.)

Преимущества схем SMPS следующие:

Высоко стабильное выходное напряжение постоянного тока.
Между сетевым напряжением питания переменного тока и другой цепью существует изоляция.
Рассеивание мощности в переключающем транзисторе очень мало из-за высокой частоты переключения и уменьшенных интервалов проводимости силового транзистора.
Небольшие колебания напряжения питания можно исправить из-за высокочастотного переключения.
Компоненты схемы фильтра будут уменьшены в размерах из-за работы на высоких частотах.
Размер и стоимость ИИП низкие из-за пакетной обработки при изготовлении ИС.
Уменьшение рассеиваемой мощности транзисторов позволяет использовать в конструкции транзисторы с малой потребляемой мощностью.
Уменьшение интервалов проводимости транзистора из-за высокочастотного включения-выключения обеспечивает достаточно времени для охлаждения транзистора. Это приводит к последующему сокращению проблем с теплоотводом и теплоотводом.
Эффективность преобразования энергии h увеличена до более чем 90% из-за низкого энергопотребления импульсным силовым транзистором.

ЧТО НЕОБХОДИМО ПОМНИТЬ

Рис. 8.25 Основные строительные блоки схемы линейного интегрального стабилизатора напряжения

Схема регулятора напряжения IC : Нерегулируемое напряжение постоянного тока будет подаваться на схему регулятора напряжения IC для получения стабилизированного выходного напряжения постоянного тока.Выходное напряжение будет поддерживаться постоянным независимо от колебаний нагрузки. Выбор микросхемы регулятора основан на уровнях напряжения и возможностях тока. Примеры: 7805 IC для 5 В, LM317 IC для напряжения от 1,25 до 37 В и т. Д.

Рис. 8.26 Цепь регулятора базового напряжения

Внутренние детали базовой схемы источника питания : Полная конструкция и изготовление источника питания включают сборку гибридной схемы с ИС и дискретными компонентами, как показано на следующем рисунке.

Рис. 8.27 Различные блоки в цепи питания постоянного тока

РЕЗЮМЕ

IC популярны, поскольку они связаны с уменьшением стоимости изготовления схем с использованием микросхем. Цепи регулятора IC отличаются высокой надежностью и гибкостью конструкции. Улучшенная связь через IPad, сотовые телефоны с технологией 4G и 4S (Samsung), а также смартфоны HTC за счет миниатюризации блоков питания и ничтожно малого энергопотребления.

Гибкие возможности, такие как тепловое отключение, ограничение тока и защита от перенапряжения, могут быть стандартизированы в качестве строительных блоков в схемах стабилизатора напряжения IC.

Анализ и конструкция следующих цепей объясняются следующим образом:

Внутренние блоки источника постоянного тока с различными схемами и характеристиками.
с использованием операционных усилителей, например LM 7800.
Линейные регуляторы напряжения с фиксированными и регулирующими напряжениями.
Трехконтактные регуляторы напряжения, такие как LM 7805, LM 7806, LM 7905, LM 317 и LM 337.
Двойные цепи питания.
Импульсные регуляторы напряжения для ИИП.
Прецизионный регулятор напряжения μ A 723.
Объясняется концепция импульсного регулятора, в котором ШИМ используется для управления силовым транзистором и, в свою очередь, нагрузки. Концепция высокочастотного включения и выключения силового транзистора для снижения энергопотребления в цепи регулятора также ясна из схемы, показывающей его внутренние детали на рис. 8.24.

ВОПРОСЫ ПО ПРАКТИКЕ

Нарисуйте схему, показывающую дискретные компоненты цепи последовательного регулятора напряжения, и объясните ее работу? Объясните функцию проходного транзистора.
Объясните принцип действия простой схемы регулятора напряжения.
Объясните функцию регуляторов напряжения? Перечислите четыре различных типа регуляторов.
Обсудите преимущества трехконтактных микросхем стабилизатора напряжения.
Какие ограничения у трехполюсных регуляторов напряжения?
Нарисуйте и объясните характеристики трехконтактных стабилизаторов напряжения IC.
Объясните метод преобразования FVR для обеспечения переменного выходного постоянного тока.
(a) Объясните, как работа с двумя источниками питания достигается при подключении к одному источнику питания. (b) Объясните различные этапы с помощью внутренней блок-схемы операционного усилителя.
Нарисуйте детали схемы регулятора напряжения LM 317 и объясните его работу.
Нарисуйте детали схемы регулятора напряжения LM 337 и объясните его работу.
Нарисуйте схему источника питания с двойным напряжением, используя LM 317 и LM 337, и объясните ее работу с необходимыми деталями.
Объясните концепцию импульсного регулятора с необходимыми деталями.
Объясните принцип работы схемы SMPS и ее строительных блоков.
Объясните концепции переключения схемы стабилизатора напряжения с использованием операционных усилителей, схемы ШИМ и т. Д.
Нарисуйте подробную схему SMPS с использованием схем компаратора операционного усилителя, PWM, генератора пилообразного напряжения и т. Д. Объясните его работу.
Объясните роль и различные преимущества использования ШИМ в импульсных регуляторах.
Обсудите работу высокочастотного переключения в импульсных регуляторах.
Сравните различные преимущества импульсных регуляторов перед последовательными регуляторами напряжения.
Объясните работу регулятора напряжения мкА 723 с необходимой схемой контактов IC.
Нарисуйте схему регулятора напряжения мкА 723 и объясните его работу.
Перечислите рабочие параметры и электрические характеристики IC 723.
Почему в импульсном регуляторе ограничены частоты коммутации и как это преодолеть?
Объясните значение фильтра нижних частот в импульсных регуляторах.
Какие ограничения у импульсных регуляторов?
25.Что такое улавливающий диод? Объясните необходимость использования улавливающего диода в импульсном стабилизаторе с помощью принципиальной схемы.

НЕСКОЛЬКО ВОПРОСОВ

Стабилизированная цепь питания состоит из следующих компонентов
1. Операционный усилитель как усилитель ошибки
2. Сеть обратной связи
3. проходной транзистор серии
4. Всего
[ Отв. (d)]
Источник питания постоянного тока (источник напряжения) состоит из
1. Регуляторы переключаемые
2. Зажим
3. Машинка для стрижки
4. Регулируемый блок питания
[ Отв. (d)]
Отношение% изменения выходного напряжения к изменению входного напряжения определяется как
1. Постановление
2. Регулировка нагрузки
3. Пульсация
4. Подавление пульсации
[ Отв. (а)]
Изменения выходного напряжения цепи регулятора напряжения из-за изменений тока нагрузки известны как
1. Регулировка нагрузки
2. Регламент строки
3. рябь
4. отклонение пульсации
[ Отв. (а)]
ИС стабилизатора положительного напряжения для обеспечения 5 В на выходных клеммах
1. 7805
2. 7905
3. 555
4. 741
[ Отв. (а)]
ИС стабилизатора отрицательного напряжения для обеспечения 5 В на выходных клеммах
1. 7805
2. 7905
3. 555
4. 741
[ Отв. (а)]
Трехполюсный стабилизатор напряжения IC
1. 723
2. 7805
3. 741
4. 555
[ Отв. (б)]
ИС операционного усилителя
1. LM 737
2. 7805
3. 741
4. 7490
[ Отв. (c)]
Управление сигналом с широтно-импульсной модуляцией используется в следующих схемах регулятора напряжения
2. Регулятор переключения
3. Транзистор коммутационный
4. Регулятор напряжения трехполюсный
[ Отв. (c)]
Проходной элемент, используемый в современном импульсном регуляторе
1. МОП-транзистор
2. Транзистор NPN
3. Тиристор
4. Транзистор PNP
[ Отв. (а)]

Можно ли использовать регулятор переменного напряжения для регулирования постоянного напряжения?

Можно ли использовать регулятор напряжения переменного тока для регулирования напряжения постоянного тока? Конечно, нет. Принцип работы регулятора напряжения переменного тока аналогичен автотрансформатору. Напряжение на входе не меняется, а затем часть напряжения снимается с входной катушки в качестве выхода. Когда количество витков этой катушки изменяется из-за движения скользящего рычага на входной катушке, выходное напряжение также следует за изменением, чтобы регулировать выход.Входная клемма регулятора переменного напряжения подключена к источнику питания, а выходная клемма подключена к нагрузке. После того, как напряжение на выходной клемме понижено, выходной ток нагрузки должен быть больше, чем ток источника питания входной клеммы.

Принцип регулятора напряжения постоянного тока заключается в том, что однофазная мощность переменного тока преобразуется в стабильный источник постоянного тока через силовой трансформатор, схему выпрямителя, схему фильтра и схему стабилизации напряжения, а также весь процесс ввода и вывода от В сеть переменного тока входят:

1.Входной фильтр: его функция состоит в том, чтобы отфильтровать беспорядок, существующий в электросети, а также он предотвращает возврат помех, создаваемых машиной, в общественную электросеть.

2. Выпрямление и фильтрация: Регулируемый источник постоянного тока переменного тока электросети напрямую выпрямляется в более плавную мощность постоянного тока для следующего уровня преобразования.

3. Инвертор: Превратите выпрямленный постоянный ток в высокочастотный переменный ток. Это основная часть регулируемого источника постоянного тока с высокочастотным переключателем.Чем выше частота, тем меньше соотношение объема, веса и выходной мощности.

4. Выпрямление и фильтрация выходного сигнала: В соответствии с потребностями нагрузки обеспечьте стабильный и надежный регулируемый источник постоянного тока постоянного тока.

Таким образом, регулятор напряжения переменного тока отличается от регулятора напряжения постоянного тока. Перед тем, как выбрать регулятор напряжения, следует уточнить цель покупки.