Что такое стабилизатор тока. Как работают линейные и импульсные стабилизаторы. Для чего нужны стабилизаторы тока в электронике. Как выбрать подходящий стабилизатор.
Что такое стабилизатор тока и для чего он нужен
Стабилизатор тока — это электронное устройство, которое поддерживает постоянную величину тока в цепи при изменении напряжения питания или сопротивления нагрузки. Основная задача стабилизатора — обеспечить неизменный ток через нагрузку независимо от внешних факторов.
Стабилизаторы тока широко применяются в различных областях электроники и электротехники:
- Питание светодиодов и светодиодных лент
- Зарядные устройства для аккумуляторов
- Источники опорного тока в измерительных приборах
- Стабилизация тока в сварочных аппаратах
- Системы автоматического управления
Принцип работы стабилизатора тока
Работа стабилизатора тока основана на принципе отрицательной обратной связи. Упрощенно схему можно представить следующим образом:
- Ток через нагрузку измеряется с помощью датчика тока
- Измеренное значение сравнивается с опорным (заданным)
- При отклонении тока от заданного значения вырабатывается управляющий сигнал
- Этот сигнал воздействует на регулирующий элемент, изменяя его сопротивление
- В результате ток в цепи возвращается к заданному значению
Таким образом, стабилизатор постоянно отслеживает величину тока и корректирует ее при любых изменениях в цепи.

Основные типы стабилизаторов тока
Существует два основных типа стабилизаторов тока:
1. Линейные стабилизаторы
Принцип работы линейного стабилизатора основан на изменении сопротивления регулирующего элемента (обычно транзистора). Избыток напряжения рассеивается на этом элементе в виде тепла.
Преимущества линейных стабилизаторов:
- Простота схемы
- Низкий уровень пульсаций и шумов
- Быстрый отклик на изменения
Недостатки:
- Низкий КПД, особенно при большой разнице входного и выходного напряжений
- Значительное тепловыделение
2. Импульсные стабилизаторы
Работа импульсного стабилизатора основана на периодическом включении и выключении ключевого элемента (транзистора). Стабилизация тока достигается за счет изменения скважности импульсов.
Преимущества импульсных стабилизаторов:
- Высокий КПД (до 95%)
- Малые габариты и вес
- Возможность повышения и понижения напряжения
Недостатки:
- Более сложная схема
- Наличие высокочастотных помех
- Необходимость фильтрации выходного сигнала
Как выбрать стабилизатор тока
При выборе стабилизатора тока следует учитывать несколько ключевых параметров:

- Диапазон входного напряжения
- Требуемый выходной ток
- Точность стабилизации
- КПД и тепловыделение
- Уровень пульсаций выходного тока
- Габариты и способ монтажа
Для маломощных нагрузок (до нескольких ватт) часто используются интегральные линейные стабилизаторы тока, например LM317 или LM334. Для более мощных применений обычно выбирают импульсные стабилизаторы на основе ШИМ-контроллеров.
Применение стабилизаторов тока в светодиодном освещении
Одна из самых распространенных областей применения стабилизаторов тока — питание светодиодов и светодиодных лент. Почему это так важно?
- Яркость светодиода напрямую зависит от протекающего через него тока
- При превышении номинального тока светодиод быстро деградирует
- Вольт-амперная характеристика светодиода нелинейна
Стабилизатор тока позволяет обеспечить оптимальный режим работы светодиодов, продлевая срок их службы и поддерживая стабильную яркость независимо от колебаний напряжения в сети.
Проектирование стабилизатора тока на транзисторах
Простейший линейный стабилизатор тока можно собрать на двух транзисторах. Рассмотрим принцип его работы:

- Опорное напряжение создается на стабилитроне VD1
- Транзистор VT1 работает как усилитель ошибки
- Транзистор VT2 — регулирующий элемент
- Резистор R2 служит датчиком тока
При увеличении тока возрастает падение напряжения на R2. Это приводит к уменьшению напряжения база-эмиттер VT1, транзистор приоткрывается и уменьшает ток базы VT2. В результате ток нагрузки возвращается к исходному значению.
Заключение
Стабилизаторы тока — важный элемент многих электронных устройств. Они позволяют обеспечить стабильную работу различных нагрузок в широком диапазоне входных напряжений. Правильный выбор типа и параметров стабилизатора во многом определяет надежность и эффективность конечного устройства.
Стабилизатор тока для светодиодов
Ни для кого не секрет, что светодиодные лампы периодически перегорают, несмотря на продолжительные гарантийные сроки. У таких ламп имеются определенные параметры, требующие обязательной стабилизации. Это сила тока в самой лампе и падение напряжения в питающей сети. Для решения этой проблемы используется стабилизатор тока для светодиодов. Но, не все стабилизаторы могут решить поставленную задачу. Поэтому в некоторых случаях рекомендуется изготавливать стабилизатор своими руками. Прежде чем приступать к этому процессу следует разобраться в назначении, устройстве и принципе работы стабилизатора, чтобы не допустить ошибок при сборке схемы.
Содержание
Назначение стабилизатора
Основной функцией стабилизатора является выравнивание тока, независимо от перепадов напряжения в электрической сети. Всего существует два типа стабилизирующих устройств – линейные и импульсные. В первом случае осуществляется регулировка всех выходных параметров путем распределения мощности между нагрузкой и собственным сопротивлением.
Второй вариант значительно эффективнее, поскольку в этом случае на светодиоды поступает лишь необходимое количество мощности. Действие таких стабилизаторов основано на принципе широтно-импульсной модуляции.
У импульсных стабилизаторов более высокий коэффициент полезного действия, составляющий не менее 90%. Однако у них довольно сложная схема и соответственно высокая стоимость по сравнению с приборами линейного типа. Следует отметить, что использование стабилизаторов LM317 допустимо только для линейных схем. Они не могут включаться в цепи с большими значениями токов. Именно поэтому данные устройства наилучшим образом подходят для совместного использования со светодиодами.
Необходимость использования стабилизаторов объясняется особенностями параметров светодиодов. Они отличаются нелинейной вольтамперной характеристикой, когда изменение напряжения на светодиоде приводит к непропорциональному изменению тока. С увеличением напряжения, возрастание тока в самом начале происходит очень медленно, поэтому свечения не наблюдается. Далее, когда напряжение достигает порогового значения, начинается излучение света с одновременным быстрым возрастанием тока. Если напряжение продолжает увеличиваться, в этом случае происходит еще большее возрастание тока, что приводит к сгоранию светодиода.
Характеристики светодиодов отражают значение порогового напряжения в виде прямого напряжения при номинальном токе. Показатель номинального тока для большинства светодиодов малой мощности составляет 20 мА. Мощные светодиоды требуют более высокого номинального тока, достигающего 350 мА и выше. Они выделяют большое количество тепла и устанавливаются на специальные теплоотводы.
Для того чтобы обеспечить нормальную работу светодиодов, питание к ним должно подключаться через стабилизатор тока. Это связано с разбросом порогового напряжения. То есть, различные типы светодиодов отличаются разным прямым напряжением. Даже у однотипных ламп может быть не одинаковое прямое напряжение, причем не только его минимальное, но и максимальное значение.
Таким образом, если подключить параллельно два светодиода к одному и тому же источнику, то они будут пропускать через себя совершенно разный ток. Различие токов приводит к преждевременному выходу их из строя или мгновенному перегоранию. Чтобы избежать подобных ситуаций, светодиоды рекомендуется включать совместно со стабилизирующими устройствами, предназначенные для выравнивания тока и доведения его до определенной, заданной величины.
Стабилизирующие устройства линейного типа
С помощью стабилизатора выполняется установка тока, проходящего через светодиод, с заданным значением, не зависящим от напряжения, приложенного к схеме. Если напряжение превысит пороговый уровень, ток все равно останется прежним и не будет изменяться. В дальнейшем, когда общее напряжение увеличится, его рост произойдет лишь на стабилизаторе тока, а на светодиоде оно останется неизменным.
Таким образом, при неизменных параметрах светодиода, стабилизатор тока может называться стабилизатором его мощности. Распределение активной мощности, выделяемой устройством в виде тепла, происходит между стабилизатором и светодиодом пропорционально напряжению на каждом из них. Данный тип стабилизатора получил название линейного.
Нагрев линейного стабилизатора тока возрастает вместе с ростом приложенного к нему напряжения. Это является его основным недостатком. Тем не менее, это устройство обладает рядом преимуществ. Во время работы отсутствуют электромагнитные помехи. Конструкция очень простая, что делает изделие достаточно дешевым в большинстве схем.
Существуют такие области применения, в которых линейный стабилизатор тока для светодиодов на 12 В становится более эффективным, по сравнению с импульсным преобразователем, особенно когда напряжение на входе лишь незначительно выше напряжения на светодиоде. Если питание осуществляется от сети, в схеме может использоваться трансформатор, к выходу которого подключается линейный стабилизатор.
Таким образом, вначале напряжение снижается до такого же уровня, как и в светодиоде, после чего линейный стабилизатор устанавливает необходимое значение тока. Другой вариант предполагает приближение напряжения светодиода к питающему напряжению. С этой целью выполняется последовательное соединение светодиодов в общую цепочку. В результате, общее напряжение в цепи составит сумму напряжений каждого светодиода.
Некоторые стабилизаторы тока могут быть выполнены на полевом транзисторе, с использованием р-п-перехода. Ток стока устанавливается с помощью напряжения затвор-исток. Ток, проходящий через транзистор, такой же, как и начальный ток стока, указанный в технической документации. Значение минимального рабочего напряжения такого устройства зависит от транзистора и составляет порядка 3 В.
Импульсные стабилизаторы тока
К более экономичным устройствам относятся стабилизаторы тока, основой которых является импульсный преобразователь. Данный элемент известен еще, как ключевой преобразователь или конвертер. Внутри преобразователя мощность прокачивается определенными порциями в виде импульсов, что и определило его название. В нормально работающем устройстве потребление мощности происходит непрерывно. Она непрерывно передается между входной и выходной цепями и также непрерывно поступает в нагрузку.
В электрических схемах стабилизатор тока и напряжения на основе импульсных преобразователей имеет практически одинаковый принцип действия. Единственным отличием является контроль над током через нагрузку, вместо напряжения на нагрузке. Если ток в нагрузке снижается, стабилизатор осуществляет подкачку мощности. В случае увеличения – выполняется снижение мощности. Это позволяет создавать стабилизаторы тока для мощных светодиодов.
В наиболее распространенных схемах дополнительно имеется реактивный элемент, называемый дросселем. От входной цепи на него определенными порциями поступает энергия, которая в дальнейшем передается на нагрузку. Такая передача происходит через коммутатор или ключ, находящийся в двух основных состояниях – выключенном и включенном. В первом случае ток не проходит, а мощность не выделяется.
Во втором случае ключ проводит ток, обладая при этом очень малым сопротивлением. Поэтому выделяемая мощность также близка нулю. Таким образом, передача энергии происходит практически без потерь мощности. Однако импульсный ток считается нестабильным и для его стабилизации используются специальные фильтры.
Наряду с явными преимуществами, импульсный преобразователь обладает серьезными недостатками, устранение которых требует специфических конструктивных и технических решений. Эти устройства отличаются сложностью конструкции, они создают электромагнитные и электрические помехи. Они затрачивают определенное количество энергии для собственной работы и в результате нагреваются. Их стоимость существенно выше, чем у линейных стабилизаторов и трансформаторных устройств.
Тем не менее, большинство недостатков успешно преодолеваются, поэтому импульсные стабилизаторы пользуются широкой популярностью у потребителей.
Драйвер питания светодиодов
Стабилизаторы тока

Стабилизация тока — автоматическое поддержание определенного (заданного) значения тока (преимущественно постоянного) в электрической цепи при изменениях в заданных пределах величины нагрузки. Осуществляют с помощью электронных приборов с резко выраженной нелинейностью вольт-амперной характеристики (бареттеров, диодов и др.) или электронных усилителей с отрицательной обратной связью по току.
Ограничители
тока обычно основаны на использовании
операционного усилителя или усилителя
на транзисторе, воспринимающего напряжение
на резисторе, включенном последовательно
в цепь выхода. Резистор должен иметь очень
малое сопротивление (несколько миллиом
при больших токах), в противном случае
из-за увеличения последовательного сопротивления
стабилизация напряжения будет сильно
ухудшаться.
Ограничители
тока применяются в основном для
схем защиты. Если вы используете такой
ограничитель в источнике питания, то
короткие замыкания на выходе не выведут
источник из-строя. Это становится особенно
важным тогда, когда возможно неправильное
обращение с источником питания или он
используется для питания электронных
схем, находящихся в стадии разработки
(что по существу одно и то же). Еще одно
применение — это использование ограничителя
тока для защиты электронного оборудования
от повреждений. В ряде настольных источников
питания, используемых разработчиками
и специалистами по эксплуатации, имеется
регулируемый ограничитель тока. При этом
используется следующий неплохой метод.
Уровень ограничения тока устанавливается
таким образом, чтобы обеспечить схеме
достаточный рабочий ток, но не допустить
увеличения потребляемого тока до таких
значений, при которых схема будет повреждена.
Существует
Для примера предположим, что сопротивление нагрузки изменяется от 1 до 10 кОм (изменение 10:1). Сопротивление ИПТ равно 1 МОм. Полное изменение тока связано с полным изменением сопротивления, которое меньше 1 % :
Трудности,
связанные с таким подходом, состоят
в том, что при большом токе
требуется очень высокое Например, если
требуется ток 1 мкА, а R по-прежнему равно 1 000 000 Ом, то напряжение
составляет всего 1 В. А что, если потребуется
ток 1 мА?
Е=1000 В. (5)
Использовать такое напряжение в низковольтных схемах, может быть, несколько затруднительно. Кроме того, это, может быть, очень опасно! К счастью, существуют более безопасные и легкие способы создания источников постоянного тока, превосходящие певдо-ИПТ по качеству работы.
Рис. 1. Схемы источников постоянного тока:
а — полевой транзистор с p-n-переходом;
б — с резистором;
в —
диод ИПТ.
В
качестве источников постоянного тока
можно использовать полевые транзисторы
с р-n-переходом, если установить величину
тока вблизи насыщения. На рис. 1(а и б) показаны два обычных способа создания
ИПТ на полевом транзисторе с р-n-переходом.
На рис. 1(а) мы видим простейший ИПТ на транзисторе. Он вырабатывает выходной ток, примерно равный Idss (Idss — это обычный параметр полевого транзистора с р-n-переходом).
Фирма Siliconix и другие фирмы производят диоды ИПТ, условное обозначение которых показано на рис. 1(в), их номиналы лежат в пределах от нескольких микроампер до нескольких миллиампер.
Рис. 2. Активный источник постоянного тока:
, .
В
некоторых приложениях
Несмотря
на то что эта мысль весьма привлекательна,
реализовать ее на практике удается не
всегда, так как в некоторых случаях элегантная
простота уступает приоритет требованиям
точности. В этом случае требуется и большая
сложность. К несчастью, простота и точность не всегда совместимы.
Возможны несколько подходов к созданию более сложных ИПТ. Одна из схем — простой биполярный ИПТ, показанный на рис. 2. Эта схема отличается от других тем, что она используется скорее для потребления тока, чем для того, чтобы быть источником тока, как другие схемы ИПТ. Показанные на рисунке транзисторы — это дискретные устройства, однако если вместо них использовать двойной транзистор на одном кристалле, то качество стабилизации можно повысить. Хорошим примером таких устройств служит серия МАТ-01 фирмы Precision Monolithics, рассмотренная в главе, посвященной датчикам.
Транзистор
Q1 потребляет ток и управляется
транзистором Q2. Постоянный ток
— это ток I1 его значение примерно
равно. 0,61/R1 Ток I2 — эталонный,
он устанавливается примерно равным I1/10. Для больших токов мы можем использовать
трехвыводный стабилизатор напряжения (рис. 3). Эта схема дает выходной ток, примерно
равный
, (6)
где Евых — номинальное выходное напряжение, установленное для данного стабилизатора, используемого в качестве устройства U1. Поскольку такие устройства стабильны, но, как правило, не точны, может возникнуть необходимость подстраивать значение R1 до тех пор, пока не будет вырабатываться ток требуемой величины. Для этого целесообразно использовать подстроечный потенциометр.
Схема
рис.3 хорошо работает в диапазоне токов
от 5 до 50% номинального значения тока.
Вне этих пределов стабильность несколько
ухудшается. Кроме того, необходимо иметь
в виду, что при работе полупроводниковых
устройств в диапазоне от 50 до 100% максимальной
мощности может заметно ухудшиться надежность,
если не предусмотреть достаточного теплоотвода. Например, трехвыводные стабилизаторы
в корпусе ТО-220 могут работать при токе
1 А только при хорошем теплоотводе. Если
же такой корпус работает при естественной
вентиляции или он установлен на печатной
плате без радиатора, то ток должен быть
уменьшен до 750 мА.
Помимо
выходного сопротивления к
Основным
параметром стабилизаторов тока, кроме
выходного сопротивления, является
коэффициент стабилизации выходного тока,
равный отношению относительного приращения
входного тока к относительному приращению
тока нагрузки, т. е.
. (7)
В
маломощных параметрических стабилизаторах
тока используются элементы с большим
сопротивлением по переменному току, вольт-амперная
характеристика которых содержит участок,
где ток через элемент не зависит от напряжения
на нем. Такую характеристику имеют биполярные
транзисторы, включенные с общей базой
(см. рис. 4), сопротивление которых переменному
току составляет несколько мегаом.
Рис. 4.
ВАХ биполярного
транзистора, включенного
с общей базой.
В качестве стабилизатора тока можно использовать также схему на полевом транзисторе (рис. 5), в которой стабилизация тока осуществляется за счет действия глубокой отрицательной обратной связи по току, создаваемой Резистором в цепи истока Rи. Падение напряжения на резисторе Rи от протекания тока Iн=Iс равно по абсолютной величине напряжению затвор — исток, т. е.
. (8)
Записав RH=
| Uan|/Ic и учитывая, что стоко-затворная характеристика
полевого транзистора описывается выражением
, (9)
где — ток стока при ;
Рис. 5.
Стабилизатор тока на
полевом
транзисторе
— напряжение затвор —
исток при отсечке тока () будем иметь
. (10)
Для
обеспечения хорошей
, (11)
где (при Uзи = const) — дифференциальное сопротивление сток — исток, значение которого лежит в диапазоне 80 — 100 кОм.
Схема стабилизатора
тока (рис. 5) является двухполюсником и
может быть включена вместо любого омического
сопротивления. Эта особенность схемы
используется для повышения коэффициента
стабилизации параметрического стабилизатора
напряжения (см. рис. 6), заменив в нем балластный
резистор Rб стабилизатором тока
(рис. 5). В этом случае коэффициент стабилизации
напряжения может достигать 104.
Литература
1. Дж. Кар «Проектирование
и изготовление электронной аппаратуры»,
Москва, «Мир», 1986 г.
2.
В.Т. Белинский, В.П. Гондюл и
др. Практическое пособие по
3. Г. В. Королев
«Электронные устройства автоматики»,
Москва, «Высшая школа», 1991 г.
4. Мазель К. Б.
«Стабилизаторы напряжения и тока», Ленинград,
1955 г.
По какому принципу работает стабилизатор напряжения?
По какому принципу работает стабилизатор напряжения? — Times of IndiaEdition
IN
- IN
- US
Войти
Этот выпуск от 31 августа 2008 г.
31 августа 2008 г., 00:55 IST
AA
Размер текста
Мелкий
35 Большой
ИЗДЕЛИЯ
- Каков принцип работы стабилизатора напряжения?
- Приобретите совершенно новый Samsung Galaxy M04 со сверхбыстрой оперативной памятью 8 ГБ всего за 8 499 индийских рупий!
- Что такое просо?
- Кто изобрел монополию?
Стабилизатор напряжения — это электроприбор, используемый для подачи тока постоянного напряжения на электрические устройства, такие как кондиционеры и компьютеры, и защищает их от повреждений из-за колебаний напряжения. Он работает по принципу трансформатора, где входной ток подключается к первичным обмоткам, а выходной ток поступает от вторичных обмоток. Когда происходит падение входного напряжения, он активирует электромагнитные реле, которые добавляют большее количество витков во вторичную обмотку, тем самым обеспечивая более высокое напряжение, которое компенсирует потерю выходного напряжения. При увеличении входного напряжения происходит обратное, и, таким образом, напряжение на выходе практически не меняется.
.
The Economic TimesHindi Economic TimesNavbharat TimesMaharashtra TimesVijaya KarnatakaTelugu SamayamTamil SamayamMalayalam SamayamEi SamayI am GujaratTimes NowTimes Now NavbharatTimesPointsIndiatimesBrand CapitalEducation TimesTimes FoodMiss Kyra
Popular Categories
HeadlinesSports NewsBusiness NewsIndia NewsWorld NewsBollywood NewsHealth & Fitness TipsIndian TV ShowsCelebrity Photos
Hot on the Web
Lionel MessiIndian Rupees In StrongerHair Growth at HomeMonalisaParenting TipsTamannaah BhatiaDeepika Padukkone In BikiniAlaya FMadhuri DixitShah Rukh Khan Fitness Secret
Top Trends
Результаты выборов в Бихаре LiveDelhi FogRahul GandhiIndia China LACRussia Ukraine War News LiveHTET Result 2022Bangalore AirportRahul GandhiCBSE Date Sheet 2023Sundar PichaiNitin GadkariXiaomi LayoffsUnion Budget 2023IBPS SO Admit Card 2022HDFC Home LoanElon MuskГороскоп сегодняCryptocurrency Price in India
Trending Topics
Kareena KapoorAvatar CollectionHina KhanRelationships TipsTollywood DivaJasmin BhasinChild Fail In ExamMalaika AroraSidharth-Kiara WeddingBigg Boss 16Anshula KapoorColdest Countries In WorldHansika MoatwaniBollywood Vanity VanSidharth MalhotraJohn AbrahamVivo Y55sLaptops under 30000WiFi RoutersTablets under 15000
Living and entertainment
iDivaMensXP. comFeminaETimesGraziaZoomTravel DestinationsBombay TimesCricbuzz. comFilmfareОнлайн-песниТВСтиль жизниПриложение LongwalksПодписка на газетыНовости о едеTimes PrimeWhats Hot
Услуги
Ads2BookCouponDuniaDineoutMagicbricksTechGigTimesРаботаБолливуд НовостиTimes MobileГаджеты NowCareersColombia
Copyright © 2022 Bennett, Coleman & Co. Ltd. Все права защищены. Для получения прав на перепечатку: Times Syndication Service
Причины использования стабилизаторов, как правильно выбрать стабилизатор напряжения
Общие причины низкого напряженияБольшинство устройств, связанных с нашей повседневной деятельностью, требуют бесперебойной и стабильной работы. поток электроснабжения. Уменьшение напряжения может вызвать у нас большое разочарование.
Одной из самых серьезных проблем являются колебания напряжения.
Проще говоря, флуктуация напряжения — это постоянное изменение напряжения, когда широко используются устройства или устройства, требующие более высокой нагрузки. Экстремальные колебания напряжения могут нанести серьезный ущерб вашей жизни и имуществу. Важно выяснить основную причину колебаний напряжения в вашем доме или офисе.
Что такое стабилизатор напряжения?
Стабилизатор напряжения — это устройство для автоматического поддержания постоянного уровня напряжения.
Это электрическое устройство, которое используется для обеспечения стабильного выходного напряжения нагрузки на его выходных клеммах независимо от любых изменений на входе, т.е. входящего питания.
Основным назначением стабилизатора напряжения является защита тяжелых товаров, которые потребляют большое количество электроэнергии (например, кондиционер, холодильник, телевизор и т. д.)
Как аналоговые, так и цифровые автоматические стабилизаторы напряжения используются в офисах или дома.
Стабилизаторы напряжения однофазные с выходом 220-230 вольт или трехфазные с выходом 380/400 вольт.
При недостаточном питании могут произойти три вещи: колебания напряжения, скачки напряжения и пики. Последствия этого снижения напряжения включают плохую работу приборов, тусклое освещение, периодическое отключение света и т. д. Из-за этого приборы не получают надлежащего количества энергии, в которой они нуждаются, они перегреваются и, таким образом, перестают работать должным образом.
Неравномерное распределение этих проводов в каждом доме может привести к снижению напряжения.
Подключаются от электроприбора к дому.
Один провод называется регулятором нейтрали.
Любая неполадка, происходящая с этими проводами, приводит к тому, что один провод перекрывается другим, и, таким образом, перегруженный провод начинает давать низкое напряжение.
Как правильно выбрать стабилизатор напряженияСтабилизатор напряжения — это эффективное решение для наших домов по разумной цене.
При покупке стабилизатора напряжения люди сильно путаются.