Стабилизатор высокого напряжения. Высоковольтные стабилизаторы напряжения: типы, принцип работы и применение

Как работают высоковольтные стабилизаторы напряжения. Какие бывают типы высоковольтных стабилизаторов. Для чего применяются стабилизаторы высокого напряжения. Как выбрать подходящий стабилизатор для высоковольтной сети.

Что такое высоковольтный стабилизатор напряжения

Высоковольтный стабилизатор напряжения — это устройство, предназначенное для поддержания постоянного напряжения в сетях с высоким номинальным напряжением (свыше 1000 В). Основная задача таких стабилизаторов — защита оборудования от перепадов напряжения в высоковольтных линиях электропередачи.

Высоковольтные стабилизаторы применяются в следующих случаях:

• На подстанциях и в распределительных сетях
• Для питания промышленного оборудования
• В научных лабораториях
• В медицинском оборудовании (рентгеновские аппараты)
• В системах электроснабжения железных дорог

Типы высоковольтных стабилизаторов напряжения

Существует несколько основных типов высоковольтных стабилизаторов:

1. Электромеханические стабилизаторы

Принцип действия основан на изменении числа витков обмотки автотрансформатора с помощью подвижного контакта. Отличаются высокой точностью стабилизации (до 0,5%), но имеют низкое быстродействие.

2. Электронные (тиристорные) стабилизаторы

Используют тиристоры для переключения отводов автотрансформатора. Обеспечивают высокое быстродействие, но уступают по точности электромеханическим.

3. Феррорезонансные стабилизаторы

Работают на принципе феррорезонанса в LC-контуре. Отличаются простотой конструкции и надежностью, но имеют низкий КПД.

4. Электронные стабилизаторы с широтно-импульсной модуляцией

Используют быстродействующие IGBT-транзисторы. Обеспечивают высокую точность и быстродействие, но сложны в изготовлении.

Принцип работы высоковольтного стабилизатора напряжения

Рассмотрим принцип работы на примере электромеханического стабилизатора:

1. Входное напряжение подается на автотрансформатор
2. Специальный датчик измеряет выходное напряжение
3. При отклонении напряжения от номинала срабатывает сервопривод
4. Сервопривод перемещает контакт по обмотке автотрансформатора
5. Изменяется коэффициент трансформации
6. Выходное напряжение возвращается к номинальному значению

Таким образом обеспечивается стабильное выходное напряжение при колебаниях входного.

Преимущества и недостатки высоковольтных стабилизаторов

Преимущества высоковольтных стабилизаторов напряжения:

• Высокая точность стабилизации (до 0,5%)
• Широкий диапазон входных напряжений
• Возможность работы с большими мощностями
• Надежность и длительный срок службы

Недостатки:

• Высокая стоимость
• Большие габариты и вес
• Необходимость регулярного обслуживания
• Низкое быстродействие некоторых типов

Как выбрать высоковольтный стабилизатор напряжения

При выборе высоковольтного стабилизатора следует учитывать следующие параметры:

1. Номинальное входное напряжение
2. Диапазон входных напряжений
3. Номинальная мощность
4. Точность стабилизации
5. Быстродействие
6. КПД
7. Тип охлаждения
8. Наличие защиты от перегрузки и КЗ

Выбор конкретной модели зависит от особенностей применения и требований к стабилизации напряжения.

Применение высоковольтных стабилизаторов напряжения

Высоковольтные стабилизаторы напряжения находят применение в различных отраслях:

Энергетика

Используются на подстанциях для стабилизации напряжения в распределительных сетях. Это позволяет повысить качество электроэнергии, поставляемой потребителям.

Промышленность

Применяются для питания мощного промышленного оборудования, чувствительного к колебаниям напряжения. Например, в металлургии, машиностроении, нефтехимии.

Медицина

Стабилизаторы обеспечивают бесперебойную работу высоковольтного медицинского оборудования, такого как рентгеновские аппараты, томографы, ускорители частиц.

Научные исследования

В научных лабораториях высоковольтные стабилизаторы используются для питания уникального исследовательского оборудования, требующего высокой стабильности напряжения.

Особенности эксплуатации высоковольтных стабилизаторов

При эксплуатации высоковольтных стабилизаторов напряжения необходимо соблюдать ряд правил:

• Установка и обслуживание должны производиться только квалифицированным персоналом
• Необходимо обеспечить надежное заземление устройства
• Следует соблюдать температурный режим работы
• Требуется регулярная проверка состояния изоляции
• Нельзя превышать номинальную мощность стабилизатора

Соблюдение этих правил позволит обеспечить длительную и безопасную работу высоковольтного стабилизатора напряжения.

Перспективы развития высоковольтных стабилизаторов

Основные направления совершенствования высоковольтных стабилизаторов напряжения:

• Повышение КПД и снижение потерь
• Уменьшение габаритов и веса
• Увеличение быстродействия
• Применение цифровых систем управления
• Интеграция с системами мониторинга и диагностики

Развитие технологий позволит создавать более эффективные и надежные высоковольтные стабилизаторы для различных применений.

Заключение

Высоковольтные стабилизаторы напряжения играют важную роль в обеспечении качественного электроснабжения промышленных объектов и ответственных потребителей. Несмотря на сложность и высокую стоимость, эти устройства незаменимы там, где требуется высокая стабильность напряжения в сетях высокого напряжения. Развитие технологий позволяет постоянно совершенствовать характеристики высоковольтных стабилизаторов, расширяя сферы их применения.

Высокое или повышенное напряжение. Как понизить напряжение в сети

Высокое и повышенное напряжение. Причины возникновения

Как в наших электросетях могут появиться высокое или повышенное напряжение? Как правило к повышению напряжения могут привести некачественные электрические сети или аварии в сетях. К недостаткам сетей можно отнести: устаревшие сети, низкокачественное обслуживание сетей, высокий процент амортизации электрооборудования, неэффективное планирование линий передач и распределительных станций, не управляемый рост количества потребителей. Это приводит к тому, что сотни тысяч потребителей, получают высокое или повышенное напряжение. Значение напряжения в таких сетях может достигать 260, 280, 300 и даже 380 Вольт.

Одной из причин повышенного напряжения, как ни странно, может быть пониженное напряжение потребителей, находящихся далеко от трансформаторной подстанции. В этом случае часто электрики умышленно повышают выходное напряжение электрической подстанции, чтобы добиться удовлетворительных показателей тока у последних в линии передач потребителей. В итоге, у первых в линии напряжение будет повышенным. По этой же причине можно наблюдать повышенное напряжение в дачных поселках. Здесь изменение параметров тока связаны с сезонностью и периодичностью потребления тока. Летом мы наблюдаем рост потребления электроэнергии. В этот сезон на дачах находится много людей, они используют большое количество энергии, а зимой потребление тока резко падает. В выходные дни потребление на дачных участках растёт, а в рабочие дни падает. В результате имеем картину неравномерного потребления энергии. В этом случае, если установить выходное напряжение на подстанции (а они, как правило, недостаточной мощности) нормальным (220 Вольт), то летом и в выходные напряжение резко просядет и будет пониженным. Поэтому электрики изначально настраивают трансформатор на повышенное напряжение. В итоге зимой и в рабочие дни напряжение в поселках высокое или повышенное.

Вторая большая группа причин появления высокого напряжения — это перекосы по фазам при подключении потребителей. Часто бывает так, что подключение потребителей происходит хаотично без предварительного плана и проекта. Или в ходе реализации проекта или развития поселений происходит изменение значения потребления на разных фазах линии передач. Это может привести к тому, что на одной фазе напряжение будет пониженным, а на другой фазе — повышенным.

Третья группа причин повышенного напряжения в сети — это аварии на линиях электропередач и внутренних линиях. Здесь следует выделить две основные причины — обрыв нуля и попадание тока высокого напряжения в обычные сети. Второй случай — это редкость, случается в городах в сильный ветер, ураган. Бывает, что линия питания электротранспорта (трамвая или троллейбуса) попадает при обрыве на линии городских сетей. В этом случае в сеть может попасть и 300, и 400 Вольт.

Теперь рассмотрим, что происходит при пропадании «нуля» во внутренние домовые сети. Этот случай бывает довольно часто. Если в одном подъезде дома используется две фазы, то при пропадании нуля (например, нет контакта на нуле) происходит изменение значения напряжения на разных фазах. На той фазе, где сейчас нагрузка в квартирах меньше, напряжение будет завышенным, на второй фазе — заниженным. Причем напряжение распределяется обратно пропорционально нагрузке. Так, если на одной фазе нагрузка именно в этот момент в 10 раз больше, чем на другой, то мы можем получить на первой фазе 30 Вольт (низкое напряжение), а на второй фазе — 300 Вольт (высокое напряжение). Что приведет к сгоранию электрических приборов и, возможно, пожару.

Чем опасно высокое и повышенное напряжение

Высокое напряжение опасно для электрических приборов. Значительное повышение напряжения может привести к сгоранию приборов, их перегреву, дополнительному износу. Особенно критичны к высокому напряжению электронное оборудование и электромеханические приборы.

Повышенное напряжение может привести к пожару в доме, нанести большой ущерб.

Как защититься от высокого напряжения и как понизить напряжение в сети

Чтобы защитить свои сети от повышенного напряжения, пиков высокого напряжения, скачков тока и перенапряжения необходимо использовать устройства защиты от скачков напряжения.
Подробнее смотрите в разделе «Устройства защиты от импульсных перенапряжений». Чтобы понизить напряжение, нормализовать параметры тока необходимо использовать стабилизаторы. Подробнее смотрите в разделе «Стабилизаторы напряжения».

Читайте также:

Высоковольтный источник питания (стабилизатор напряжения)

Высоковольтный источник питания (стабилизатор напряжения)

Высоковольтный источник питания (стабилизатор напряжения) – это непростая методика, исполняющая преобразование низкого напряжения в высокое. Термин «высокое напряжение» владеет не абсолютный, а относительный характер, однако так как неизменное напряжение выше 62 вольт может причинить урон здоровью, для охраны человека от поражения электрическим током обязаны использоваться надлежащие меры сохранности. Главные линейки высоковольтных информаторы кормления гарантируют номинальные смысла выходного напряжения от 1 кВ по 360 кВ, а в целом оснащение фирмы предлагает спектр от 62 В по 500 кВ.

Высоковольтный источник питания (стабилизатор напряжения) могут действовать от неизменного либо переменного входного напряжения. Неизменное входное усилие экономически целенаправленно применять в оборудовании маленькой силы (от 1 по 125 Вт). Обычными значениями входного напряжения неизменного тока считаются +12 В и +24 В.
Высоковольтный источник питания (стабилизатор напряжения), использующие входное усилие переменного тока могут действовать от разных ном. значений напряжений в спектре от 100 по 480 В (переменного тока), однофазного либо трехфазного, в зависимости от системы. Высоковольтный источник питания (стабилизатор напряжения) с коррекцией коэффициента силы/универсальным входом питания могут действовать от любого входного напряжения в спектре 90 по 264 В переменного тока без какого-или вмешательства человека.
Есть высоковольтный источник питания (стабилизатор напряжения), позволяющее снабдить выходную емкость как наименее 1 Вт, так и выше 200 кВт. Мы рекомендуем высоковольтные источники кормления следующих категорий:

• Модульные высоковольтные информаторы питания
• Высоковольтные информаторы кормления для установки в обычную стойку
• Рентгеновские генераторы
• Источник рентгеновского излучения Monoblock®
• Высоковольтные источники питания, произведенные сообразно спецификациям клиента
• Высоковольтные информаторы кормления особого назначения
• Для высоковольтных источников питания принципиальное значение имеет полярность.

Доступны блоки с зафиксированной положительной, фиксированной негативной и реверсивной полярностью. Некие высоковольтные источники питания особого назначения могут видоизменять полярность электронным методом – после замыкания контактов переключателя либо по поступлению удаленного правящего сигнала.
Предоставление выходного напряжения высоковольтного источника питания к пользователю гарантируется по высоковольтному кабелю с соотв. чертами. Для малогабаритных и недорогих блоков применяются непрерывно присоединенный тонкопроволочный провод высочайшего напряжения, а для крупных – отсоединяемый коаксиальный кабель высочайшего напряжения с экранированием.

Купить высоковольтный источник питания (стабилизатор напряжения) в Ростове-на-Дону, Краснодаре по хорошей цене очень просто:сделайте заказ по телефону или электронной почте.

Высоковольтный стабилизатор напряжения с защитой от короткого замыкания

Существует огромное количество схем низковольтных стабилизаторов напряжения. Совершенно иная ситуация с высоковольтными стабилизаторами. . Вот почему мы решили разработать этот простой регулятор, который может справиться с высоким напряжением. Эта схема может быть использована, например, в составе блока питания гибридного усилителя низкой частоты.

Собственно стабилизатор состоит всего из трех транзисторов. На четвертом транзисторе собран узел защиты от короткого замыкания на выходе.

Принципиальная схема высоковольтного стабилизатора напряжения

Схема представляет собой линейный стабилизатор положительного напряжения. В качестве регулирующего элемента использован транзистор структуры PNP типа MJE350 (даташит см. Здесь). Это высоковольтный транзистор с рассеиваемой мощностью 20 вт. Использование в регуляторе транзистора проводимостью PNP позволило уменьшить падение напряжения на регулирующем элементе. Работа схемы очень проста. Когда выходное напряжение уменьшается, транзистор Т4 подтягивает эмиттер транзистора Е3 к более низкому потенциалу. Приэтом транзистор Т2 открывается сильнее и напряжение на выходе снова увеличивается. Резистор R4 ограничивает ток базы транзистора T2. Конденсаторы C1 и C2 улучшают общую стабильность схемы, предотвращая самовозбуждение на высоких частотах. Эти конденсаторы соединены последовательно чтобы снизить напряжение на каждом из них. Используйте конденсаторы, рассчитанные как минимум на напряжение 100 вольт.

Диод D1 защищает T2 от отрицательных напряжений, которые могут возникнуть при коротком замыкании входа или при подключении к выходу большой емкостной нагрузки.Для получения нудного опорного напряжения на базе T3 мы используем два стабилитрона на 39 В, соединенных последовательно.

Поскольку номиналы R6 и R7 одинаковы, выходное напряжение будет в два раза больше, что составляет около 155 В. T4 работает в качестве буфера для напряжения делителя R6 / R7. Это означает, что мы можем использовать резисторы более высокого сопротивления и ток базы транзистора T2 не повлияет на выходное напряжение делителя R6 / R7.

Узел ограничения выходного тока в случае короткого замыкания построен на транзисторе Т1 и его работа также осень. При увеличении выходного тока выше 30 мА, напряжение, падающее на R1 возрастает настолько, что открывается транзистор T1. Открывшись, T1 ограничивает напряжение эмиттер-база транзистораT2. Резистор R2 необходим для защиты T1 от быстрых скачков (пиков_ напряжения на R1. Резистор R3 необходим для запуска регулятора. Без R3 на выходе не было бы напряжения, и, следовательно, у транзистора Т2 не было бы тока базы. R3 слегка приоткрывает транзистор T2, немного, но достаточно для того, чтобы регулятор запустился.

Во нормальном режиме работы при падении напряжения на транзисторе Т2 около 15 В и токе около 30 мА нет необходимости в дополнительном охлаждении регулирующего транзистора T2. Температура перехода составляет около 70 ° C, что означает, что вы можете обжечь пальцы, если не будете осторожны! Чем ниже входное напряжение, тем больший ток может обеспечить этот стабилизатор.

Во случае короткого замыкания и входного напряжения 140 В ток составляет около 30 мА, а T2, конечно же, требует охлаждения. Поэтому лучше сразу установить регулирующий транзистор на радиатор, чтобы предотвратить его выход из строя в случае возникновения режима короткого замыкания. Чтобы увеличить выходное напряжение, вы должны увеличить сопротивление резистора R6. Если вы хотите использовать более высокое опорное напряжение, вы должны заменить T4 на MJE350.

Транзисторы для сборки стабилизатора можно недорого купить в Китае по следующим ссылкам:

Транзисторы MJE350

Транзисторы BC557

Транзисторы MJE340

Транзисторы BD140

Линейные стабилизаторы напряжения с высоким КПД

Основным недостатком линейных стабилизаторов средней и большой мощности является их низкий КПД. Причем, чем меньше выходное напряжение источника питания, тем меньше становится его КПД.

Это объясняется тем, что в режиме стабилизации силовой транзистор источника питания обычно включен последовательно с нагрузкой, а для нормальной работы такого стабилизатора на регулирующем транзисторе должно действовать напряжение коллектор-эмиттер не менее 3…5 В.

При токах более I А это дает значительные потери мощности за счет выделения тепловой энергии, рассеиваемой на силовом транзисторе.

Что приводит к нсобходимости увеличивать площадь теплоотводящего радиатора или применять вентилятор для принудительного охлаждения Широко распространенные благодаря низкой стоимости интегральные линейные стабилизаторы напряжения на микросхемах из серии 142ЕН(5…14) обладают таким же недостатком.

В последнее время в продаже появились импортные микросхемы из серии LOW DROP (SD, DV, LT1083/1084/1085). Эти микросхемы могут работать при пониженном напряжении между входом и выходом (до I…1,3 В) и обеспечивают на выходе стабилизированное напряжение в диапазоне 1,25…30 В при токе в нагрузке 7,5 А, 5 А и 3 А, соответственно. Ближайший по параметрам отечественный аналог типа КР142ЕН22 имеет максимальный ток стабилизации 5 А.

При максимальном выходном токе режим стабилизации гарантируется производителем при напряжении вход-выход не менее 1,5 В. Микросхемы также имеют встроенную защиту от превышения тока в нагрузке допустимой величины и тепловую защиту от перегрева корпуса.

Данные стабилизаторы обеспечивают нестабильность выходного напряжения 0,05%/В, нестабильность выходного напряжения при изменении выходного тока от 10 мА до максимального значения не хуже 0,1 %/В.

Типовая схема включения таких стабилизаторов напряжения приведена на рис. 3.18. Конденсаторы С2…С4 должны располагаться вблизи от микросхемы и лучше, если они будут танталовые.

Емкость конденсатора С1 выбирается из условия 2000 мкФ на 1 А потребляемого тока. Микросхемы выпускаются в трех видах конструктивного исполнения корпуса, показанных на рис. 3.19.

Вид корпуса задается последними буквами в обозначении. Более подробная информация по данным микросхемам имеется в справочной литературе. Такие стабилизаторы напряжения экономически целесообразно применять при токе в нагрузке более 1 А, а также в случае недостатка места в конструкции.

Почему Вам необходим стабилизатор напряжения?

Вы до сих пор размышляете, нужен вам стабилизатор напряжения или нет? Если нужен, то какой именно, чем отличаются устройства марки Вольт+ от других, чем они лучше, а чем хуже? Как уже показали себя эти стабилизаторы в работе? Что говорят люди, уже купившие их? Эти и многие другие вопросы терзают вас и не дают покоя? В этой статье мы поможем вам избавиться от сомнений, ответив на все возможные вопросы.

Человек приходит покупать подобный прибор только после того, как половина дорогостоящего оборудования офиса или дома сгорела по какой-либо причине. Опишем самый распространённый случай: пришёл электрик и перепутал провода (вместо фазы и нуля подсоединил фазу и фазу), как следствие — в розетках не 220 В, а 380 В. Оборудование, защищенное стабилизатором, остаётся работоспособным, а всё остальное — перегорает. Ремонт в этом случае стоит на порядок выше, чем покупка стабилизатора напряжения. На протяжении довольно продолжительного времени на вход однофазного стабилизатора было подано 380 В, прибор при этом незначительно нагрелся, но нагрузку защитил от аварийного напряжения.

Рассмотрим ещё один пример. Вы купили очень дорогой кондиционер воздуха, монтажники его подключили, проверили и ушли. Он прекрасно работает, вы наслаждаетесь покупкой, но не знаете, что у вас в розетке не 220 В, а 160 — 180 В. Ни один мастер не расскажет, чем плоха эта ситуация, а в итоге через непродолжительное время ваш любимый кондиционер перегорает. Вы идёте в ремонтную мастерскую и, если гарантийное обслуживание кончилось (очень часто встречается ситуация, когда продавец бытовой техники отказывает в гарантийном обслуживании, из-за нестабильного напряжения, без объяснения причин), платите немалые деньги. А на самом деле произошло следующее: из-за низкого напряжения ток якоря увеличивается и в один прекрасный момент, чаще всего жарким летом, двигатель перегорает. Этого не случается, если кондиционер запитан через стабилизатор, который поднимет питание до уровня 220 В и все остальные величины будут в норме. Таких случаев можно привести очень и очень много, каждый, кто обращается в нашу компанию, рассказывает что-то подобное. Жизнь полна неприятных сюрпризов, но у Вас есть шанс оградить себя хотя бы от части этих неприятностей.

Вы скажете, что описанные здесь аварийные ситуации никогда у вас не произойдут, что, с сетью у меня все в порядке. Описанная в книгах и различных СМИ благостная картина электрической сети встречается в реальности очень редко. На самом деле в электрической сети бывают разного рода сбои. В России получили известность данные исследований, проведенных в США фирмами Bell Labs и IBM. Согласно им, каждый персональный компьютер подвергается воздействию 120 нештатных ситуаций с электропитанием в месяц. Мы можем с уверенностью до 99% утверждать, что каждый, кто имеет дело с компьютером, сталкивался с ситуацией, когда из-за перебоев в питании терялась информация (чаще всего самая нужная), «сыпался» жёсткий диск и т.д. На это мы слышим:» А у меня стоит источник бесперебойного питания стоимостью 1000 долларов». Заметим, что при напряжении 195 В ИБП начинает работать с батареями, из-за частого полного разряда батарея приходит в негодность и 1000 долларов превращается в красивую коробку. При использовании ИБП совместно со стабилизатором этого не происходит. И таких случаев, опять-таки, можно привести огромное количество.

Будем считать, что мы вас убедили и теперь вы не можете усидеть на месте, бегаете по комнате в раздумьях, какой стабилизатор надёжнее и дешевле. Сразу предупредим, что хорошие вещи не бывают дешёвыми. Другое дело — соотношение реальной стоимости прибора с его возможностями и качеством. Рассмотрим устройства контроля и регуляции тока «изнутри».

Приборы марки «Вольт» относятся к электромеханическому типу. Это значит, что основу схемы составляет регулируемый автотрансформатор, включаемый в первичную обмотку вольтодобавочного трансформатора. Вторичная обмотка включается в разрыв фазы сети. Контроль выходного напряжения происходит постоянно, и при отклонении его от номинала изменяется характеристика автотрансформатора. Данная схема позволяет плавно регулировать напряжение без прерывания фазы и без искажения синусоиды (что очень важно для точной электронной техники). Устройства стабилизации напряжения достаточно компактны и пригодны для любого типа нагрузки. Среди преимуществ стабилизаторов этого типа можно выделить в несколько раз больший рабочий ресурс в отличие от корректоров напряжения на электронных ключах и реле, высокую точность удержания выходного напряжения, отсутствие помех и искажения синусоиды, хорошую нагрузочную способность, широчайший диапазон коррекции 140 — 260 В и мощностей. Приобретая наши стабилизаторы, вы не только получаете стабильное питание, но также и защиту от коротких замыканий, перегрузки и т.д. Приборы марки +Вольт имеют предпусковую задержку включения, что очень важно для холодильных машин и компрессоров (обращаем на это особое внимание владельцев торговых павильонов и складов продуктов).

как и какой выбрать стабилизатор для частного дома?

Итак, Вы решили купить стабилизатор напряжения для дачи или дома, но пока не знаете, какой выбрать? Эта статья Вам поможет.

На самом деле, всё очень просто. Вам необходимо определиться с:

• количеством фаз,
• пределом входного напряжения,
• типом стабилизатора,
• его мощностью
• и с дополнительными особенностями (наличие дисплея, необходимых защит и способом монтажа).

Вначале, посмотрите короткий видео-обзор стабилизаторов Ресанта. Быть может, все вопросы сразу отпадут.

Количество фаз

Тут всё просто. Если у Вас к дому или даче подведено однофазное напряжение (220В), то выбираете однофазный стабилизатор, а если подведено 3-х фазное напряжение (380В), и потребители используют именно 3-х фазное, то покупаете трехфазный стабилизатор.

Конечно, в основном всем нужны модели на 220 Вольт.

Пределы входного напряжения

Необходимо знать какое возможно отклонение напряжения в Вашей электросети. Это можно определить опытным путем – неоднократными замерами напряжения, особенно в часы пиковых и минимальных нагрузок. Но возможные скачки напряжения таким способом, конечно, сложно учесть.

Для сетей, в которых по большей части пониженное напряжение используют так называемые стабилизаторы пониженного напряжения (к примеру, серия СПН у стабилизаторов Ресанта).

Тип стабилизатора напряжения

Не будем вдаваться в технические тонкости и описание принципов работы каждого. Укажем только, что самые популярные, это релейные (электронные) и электромеханические.

Релейные

Преимущества: быстродействие, широкий диапазон рабочего напряжения, высокая перегрузочная способность, высокий КПД, правильная синусоида на выходе, практически не шумят, имеют высокую надежность и практически не требуют обслуживания, и отличаются низкой ценой.

Недостатки: ступенчатость регулировки напряжения (точность стабилизации в среднем 8%).

Релейные стабилизаторы следует выбирать, если у Вас дома частые скачки напряжения. Они подходят для защиты любых бытовых аппаратов, а особенно важна защита от частых скачков напряжения для электроники (телевизор, компьютер и т.п.)

Электромеханические

Достоинства: высокая точность регулировки (±2%), широкий диапазон рабочего напряжения, высокая перегрузочная способность.

Недостатки: низкое быстродействие, необходимость частого обслуживания (из-за наличия щетки и движущихся частей), а также ограничение по рабочей температуре (выше -5 °C) и влажности. Так же электромеханические стабилизаторы не подходят для установки рядом с газовым оборудованием.

Электромеханические стабилизаторы следует выбирать, если у Вас дома обычно либо постоянно низкое, либо постоянно высокое напряжение в сети.

Мощность стабилизатора

Рассчитываем суммарную мощность, потребляемую всеми электроприборами в доме, которые могут работать одновременно.

Мощность отдельных аппаратов можно узнать из их инструкции или шильдика на корпусе. Либо, примерную мощность в ВА можно посмотреть в таблице ниже:

При расчете мощности приборов с реактивной нагрузкой (техника с электродвигателями — насосы, холодильники, пылесосы, минимойки и т.п.) следует учесть, что при включении они потребляют в 3-4 раза больше мощности (к примеру, при включении мойки Karcher K 5 Compact мощность может подскакивать до 6 кВт). В итоге, либо нужно следить за тем, чтобы такие потребители не запускались одновременно, либо следует заложить максимально возможную мощность при подборе стабилизатора.

Подсчитав общую максимальную мощность, прибавьте к ней еще 20% в качестве резерва для обеспечения нормальной работы стабилизатора.

На последнем этапе необходимо учесть, что у всех стабилизаторов происходит падение выходной мощности при серьёзных отклонениях входного напряжения. Таблица примерных коэффициентов падения мощности в зависимости от входного напряжения:

Напряжение на входе	130	150	170	190	200	220	230	250	270
Коэффициент	1.77	1.55	1.35	1.20	1.15	1.05	1.10	1.35	1.55

Учтите это, если напряжение в Вашей сети сильно отклоняется от нормы.

Часто бывает разумнее и дешевле установить не один общий стабилизатор напряжения на весь дом или дачу, а по одному стабилизатору на каждый участок сети. К примеру, один на освещение (если использовать светодиодные лампы, то обычно хватает стабилизатора всего на 500 Вт), один на подключение садовой техники на улице, и ещё один для бытовой техники дома.

Дополнительные особенности

Тип установки

Стабилизаторы бывают напольные и настенные. Для частного дома часто удобнее настенный вариант.

Контроль

Стабилизаторы часто оборудуются цифровыми многофункциональными дисплеями, либо механическими вольтметрами. Иногда полезно взглянуть, правильно ли работает Ваш стабилизатор.

Защитные системы

Следует учесть наличие защиты от перегрева и короткого замыкания, контрольные реле выключения при резком скачке входного напряжения, таймер задержки включения после отключения и т.п.

Байпас

Байпас — это очень удобная функция, позволяющая без фактического отсоединения стабилизатора обойти его, подав на выход напряжение напрямую со входа. Это полезно тогда, когда в стабилизации нет необходимости, либо стабилизатор не исправен.

Если у Вас ещё остались вопросы — смело звоните нам по телефону, указанному в верхней части сайта!

Однофазный стабилизатор напряжения электронного типа Ресанта АСН-12000/1-Ц 63/6/10

Однофазный стабилизатор напряжения электронного типа Ресанта АСН-12000/1-Ц обеспечивает эффективное электропитание любой техники, защищая от возможных повреждений и сбоев. Данная модель разработана для защиты устройств от аварийных скачков электроэнергии в пределах небольших жилых помещений и производственных комплексов. Прибор реализует уверенную работу различных устройств в условиях нестабильного по значению напряжения.

Особенности модели:

• Регулировка выходного напряжения в широком диапазоне, дискретным способом без искажения формы сигнала;
• Высокое быстродействие и автоматическое отключение нагрузки при превышении предельного значения входного тока;
• Сохранение рабочего состояния при коротких по времени перегрузках;
• Автоматическое отключение нагрузки при превышении допустимой мощности;
• Возможность автоматического отключения нагрузки при превышении предельного значения выходного напряжения;
• Автоматическое подключение нагрузки при восстановлении выходного напряжения в пределах рабочего диапазона.

Принцип работы

Регулировка напряжения происходит за счет переключения обмоток на трансформаторе при помощи реле. Поэтому данный вид стабилизаторов называется «релейный». Осуществляется ступенчатая регулировка. При ступенчатой регулировке точность выходного напряжения возрастает до 8%, это 17,6 В, что вполне безопасно для всех бытовых приборов, по ГОСТ допустимо 10%. Но за счет этого сокращается время регулировки, оно минимально и составляет менее 15 миллисекунд, то есть менее 1 секунды! Такой стабилизатор стоит устанавливать в места где входное напряжение постоянно изменяется.

Общие сервисные функции стабилизатора

• Регулировка выходного напряжения в широком диапазоне, дискретным способом без искажения формы сигнала.
• Широкий диапазон входных напряжений 140-260 В.
• Высокое быстродействие.
• Контроль над выходным напряжением с помощью встроенного в корпус вольтметра.
• Автоматическое отключение нагрузки при превышении предельных значений выходного напряжения (максимального и минимального).
• Автоматическое отключение нагрузки при коротком замыкании.
• Автоматическое подключение нагрузки при восстановлении выходного напряжения в пределах рабочего диапазона.
• Индикация режимов работы.

Стабилизатор Ресанта ACH-12000/1-Ц имеет мощность 12 кВт, данной мощности хватает, чтобы питать отдельные потребители, или несколько потребителей, но суммарное потребление не должно превышать установленный мощностной номинал. Диапазон входных напряжений стабилизатора 140-260 Вольт, но при понижении входного напряжения ниже 190 Вольт начинается потеря выходной мощности, при минимальном входном напряжении 140 Вольт выходная мощность сократиться на 50% и составит 6 кВт.
Рекомендуем выбирать модель стабилизатора напряжения с небольшим запасом по мощности, который позволит создать резерв для подключения нового оборудования.

При длительных превышениях допустимых значений входного напряжения система защиты отключит выходное напряжение, а сам стабилизатор уйдет в режим защиты. При перегреве стабилизатора так же произойдёт аварийное отключение выходного напряжения. Максимальное температурное значение обмотки трансформатора может достигать 70 °С, нагрев трансформатора напрямую зависит от температуры окружающей среды. Стабилизатор так же защищён от короткого замыкания при помощи предохранителя.

Описание индикаторов дисплея

Стабилизаторы напряжения, оборудованы LCD-дисплеями. Ниже представлено схематичное изображение дисплея с указанием всех индикаторов.

 

1. Задержка — индикатор активен при включении стабилизатора и при срабатывании одной из защит, (низкое/высокое напряжение, перегрев, перегрузка). Дополнительно на дисплее отображается обратный отсчет времени задержки.
2. Работа — индикатор активен постоянно при включенном устройстве.
3. Защита — индикатор активен при срабатывании одной из защит.
4. Индикатор нагрузки — изменяется пропорционально току нагрузки.
5. Гиря — часть индикатора нагрузки — индикатор активен постоянно при включенном устройстве.
6. Ресанта – индикатор появляется при включении (буква за буквой), и активен постоянно при включенном устройстве.
7. Перегрев — индикатор активен при срабатывании защиты от перегрева.
8. Перегрузка — индикатор активен при срабатывании защиты от перегрузки.
9. Пониженное напряжение — индикатор активен при выходном напряжении <202 В.
10. Строка состояния — представляет собой 8 точек. При включении каждая точка соответствует 1 секунде задержки при включении.
11. Повышенное напряжение — индикатор активен при выходном напряжении >245 В.
12. Входное напряжение — отображает входное напряжение.
13. Выходное напряжение — отображает выходное напряжение.

T-reg: высоковольтный стабилизатор для ламповых усилителей

Для ламповых усилителей можно использовать стабилизированные и стабилизированные источники питания, особенно чувствительные каскады предусилителя, а также (несимметричные) усилители мощности. Но традиционные высоковольтные регуляторы добавляют несколько дополнительных ламп, сложность и потери мощности, в то время как получить хорошую производительность нелегко. Эта статья, опубликованная в audioXpress, апрель 2009 г., описывает новый дизайн, который очень прост, но обеспечивает отличную производительность. Выходное напряжение полностью регулируется одним резистором без ущерба для производительности.Для ламповых усилителей

можно использовать стабилизированные и стабилизированные источники питания, особенно чувствительные каскады предусилителя, а также (несимметричные) усилители мощности. Но традиционные высоковольтные регуляторы добавляют несколько дополнительных ламп, сложность и потери мощности, в то время как получить хорошую производительность нелегко. В этой статье описывается новый дизайн, который очень прост, но обеспечивает отличную производительность. Выходное напряжение полностью регулируется одним резистором без ущерба для производительности.
Рисунок 1: Упрощенная схема MC1466L.
Почему стабилизированный источник питания для (ламповых) цепей — это хорошо? Если вы посмотрите на схему, вы увидите источник постоянного тока, питающий каскады. Неявное предположение состоит в том, что источник питания постоянного тока — это всего лишь источник постоянного тока без шума, шума и пульсаций от частоты сигнала. Но это, конечно, не так. В цепи выпрямителя и сглаживания возникают колебания и шум от сети. Даже если вам нравятся схемы C-L-C и т. Д., Они никогда не будут полностью чистыми. И ток нагрузки, который изменяется в зависимости от частоты сигнала, проходит через внутреннее сопротивление источника питания, и Mr.Ом показал нам, что ток, умноженный на сопротивление, вызывает в источнике напряжение, связанное с сигналом. Это плохо?

Каждый усилитель имеет свойство, называемое коэффициентом отклонения источника питания (PSRR), которое является мерой того, сколько пульсаций и шума на источнике питания просачивается на выход. Конечно, это зависит от топологии усилителя, но всегда есть. К этому особенно чувствительны несимметричные схемы. Таким образом, регулируемый источник питания, минимизирующий пульсации, шум и гул в линии питания, весьма полезен для получения чистого, неискаженного звука.Особенно, если он может быть намного лучше, меньше и дешевле, чем классическая схема C-L-C.

Решение
Идея этого проекта пришла ко мне, когда я работал над сломанным лабораторным источником питания Lambda 250V 1970-х годов. Потратив на это несколько часов, я обнаружил проблему: неисправная микросхема стабилизатора напряжения, 14-контактная лямбда FBT-00031. Техподдержка в Lambda любезно предоставила единую спецификацию чипа. Некоторым в Интернете потребовалось несколько недель, чтобы идентифицировать чип как ребрендинг Motorola MC1466L (рис.1), который, конечно, был устаревшим.

Я нашел два источника NOS: один на Дальнем Востоке по цене 280 долларов каждый при минимальном заказе из четырех, другой в соседней Германии по 6 евро каждый. Заказал парочку, заменил микросхему, и поставка заработала отлично. Я нашел концептуальный подход этого чипа с усилителем с плавающей ошибкой и настройкой эталона с одним резистором настолько интригующим, что я решил посмотреть, могу ли я применить его к высоковольтному ламповому стабилизатору.

Рисунок 2: Концептуальная диаграмма T-reg.
Концепция моей схемы показана на рис. 2. Это высоковольтный стабилизатор, но я хотел бы избежать как можно большего количества относительно редких и дорогих высоковольтных устройств и деталей. Вот почему есть отдельный низковольтный источник питания, плавающий поверх высоковольтного выхода. Этот низковольтный источник питания, питаемый от нагревателя с выпрямленной трубкой, управляет схемами задания и управления, которые могут быть низковольтными.

Этот тип регулятора состоит из таких же модулей. Всегда есть опорное напряжение и усилитель ошибки, который сравнивает опорное напряжение с (выборкой) выходного напряжения.Затем усилитель ошибки управляет проходным элементом для управления выходом.

Как это работает
В моей схеме опорное напряжение поступает от резистора R3, питаемого от плавающего источника постоянного тока Q1. Q2 и Q3 образуют усилитель ошибки. Это дифференциальный усилитель, но с дополнительными устройствами, а не с более обычным разностным усилителем с двумя аналогичными устройствами. Но работает он так же: задание подается на Q3, а регулируемое выходное напряжение — на Q2.

Если выходное напряжение упадет ниже установленного значения, Q2 начнет проводить больше, и напряжение возбуждения для проходного устройства на R5 увеличится, что, в свою очередь, увеличит выход, пока он снова не достигнет установленного значения. Точно так же, когда Vout становится слишком высоким, привод уменьшается, понижая Vout до установленного значения. Поскольку Vout равен Vref, за исключением смещения на 2 Vbe, в принципе вы можете установить любое выходное напряжение, просто выбрав R3. Это большое преимущество перед более традиционными установками.

Традиционно у вас будет опорное напряжение, которое составляет некоторую долю от Vout, а затем вы делите Vout до Vref, прежде чем подавать его в усилитель ошибки. Если вы хотите изменить Vout, вы должны изменить коэффициент деления. Недостатком является то, что это также изменяет коэффициент усиления контура управления, что опять же означает, что производительность и стабильность изменяются с выходным напряжением. При использовании опорного напряжения, равного Vout, как это сделал я, стабильность и производительность схемы не меняются с выходным напряжением.

Рисунок 3: Графики выходного сопротивления T-reg. Рисунок 4: Графики гула и шума на выходе T-reg.
Вы можете задаться вопросом, почему усилитель ошибки представляет собой такую ​​простую схему. Конечно, использование здесь высокопроизводительного операционного усилителя увеличивает производительность, но не сильно. И такие схемы на базе операционных усилителей с очень высоким коэффициентом усиления создают, например, свои проблемы со стабильностью и компенсацией. Фактически, схема как есть уже имеет довольно высокие характеристики, как показано на рис. 3 и 4.

Одной из причин хороших характеристик является то, что нагрузочный резистор усилителя ошибки является резистором, соединяющим Vdrive с землей, R5.Используя трубку в качестве проходного устройства, этот резистор образует сеточный резистор, который должен быть около 500 кОм, в зависимости от устройства. Таким образом, даже очень небольшая ошибка между B и E Q2 приведет к относительно довольно большому «корректирующему» току через R5 и, следовательно, к довольно большому корректирующему напряжению на Vdrive. Это контурное усиление довольно велико, несмотря на простую схему, поэтому я решил не использовать операционный усилитель с высоким коэффициентом усиления.

Рисунок 5: Полная принципиальная схема материнской платы.
Прочие соображения
Поскольку это трубчатый регулятор, необходимо учитывать еще несколько факторов.Одним из них является отложенное приложение анодного напряжения не только для проходного устройства, но и для усилителя, который должен быть запитан. Полная схема (без устройства пропускания) показана на рис. 5. U1 — это стандартный таймер 555 (CMOS), который отключает светодиод в U4 через некоторое время после включения питания.

Задержка устанавливается R8 и C3, и с заданными значениями составляет около 30 секунд. Вы можете сократить его, уменьшив значение C3, или увеличить, увеличив R8. В зависимости от утечки C3, 1 МОм, вероятно, является максимальным значением для R8.Как только светодиод в U4 загорится, опто-симистор сработает и включит тиристор U3, который подаст выпрямленное высокое напряжение на проходную трубку (J4). Поскольку для проходной трубки требуется напряжение нагревателя, я также использовал его для питания схем опорного сигнала и управления через выпрямитель BR1 и конденсатор C6.

Важным фактором является «чистота» опорного напряжения. Если на эталоне присутствует какой-либо гул или шум, он будет точно воспроизведен усилителем ошибок на выходе. Источник тока Q1 получает опорное значение Vbe через светодиод D5.При R1, равном 1,3 кОм, эталонный ток составляет почти ровно 1 мА, что упрощает выбор эталонного резистора R3: всего 1 кОм для каждого желаемого выходного напряжения.

Светодиод D5 действует как источник напряжения и довольно чистый. Однако в первом прототипе не было регулятора тока U2, а был только резистор для регулирования тока светодиода. Гул от источника питания вызвал гудение на резисторе смещения светодиода, которое вызвало очень слабый гул на светодиодах, но достаточный, чтобы появиться в эталоне. Я также заметил, что выходное напряжение уменьшилось на несколько 100 мВ при изменении нагрузки на 100 мА.Причина: и источник высокого напряжения, и питание нагревателя были от одного трансформатора.

Увеличение нагрузки привело к небольшому падению вторичного напряжения трансформатора, включая питание нагревателя, которое питало опорную цепь и цепь управления. Этого было достаточно, чтобы немного снизить ток через светодиод, а значит и опорное напряжение. Другими словами, увеличение нагрузки снизило ссылку! Затем я попробовал стабилизатор напряжения для источника опорного и управляющего напряжения. Это сработало, но я потерял некоторую гибкость с напряжениями нагревателя, потому что регулятор (5 В) также нуждается в некотором резерве отключения.

Наконец, я остановился на стабилизаторе тока U2, LM344, который работал даже немного лучше, чем стабилизатор напряжения на блоке питания. В целях защиты на схеме есть и другие части. Наиболее очевидный из них — предохранитель FU1, включенный последовательно с высоким напряжением. Далее идет защита транзисторов. Например, если высокое напряжение включается посредством U3, опорному напряжению на коллекторе Q1 требуется время, чтобы подняться за счет зарядки C1. В течение этого времени переходные процессы на выходной линии могут быть намного выше безопасного значения Vce для Q1.D2 / D8 ограничивает это значение.

Защита Q2 также требуется по тем же причинам: в переходных условиях Vout может превышать требуемое значение. Q2 попытается исправить то, что может привести к тому, что Vc Q2 на мгновение упадет до очень низкого значения. Vce Q2 ограничен до 100 В на D1. Это означает, что Vgrid может быть максимум 100 В отрицательным по отношению к Vout, катодному напряжению проходной трубки. Этого значения должно хватить даже для триодов с малым числом мю и малым током нагрузки. R14 ограничивает максимальный ток через малосигнальные транзисторы во время запуска и переходных режимов.

Фото 1: Контрольная и управляющая материнская плата. Фото 2: Версия EL84 / 86 с плагинами 6528 и DN2540.
Конфигурации
Поскольку этот источник питания довольно универсален в отношении выходного напряжения (в принципе, от минимального Vgk проходной трубки до 500 В, ограниченного номинальным напряжением высоковольтного выпрямителя и конденсаторов), я подумал, что также сделаю его гибким. Что касается тока, который он может поставить. Цепи выпрямителя, опорного сигнала и управления подходят для печатной платы типа «материнская плата» (Фото 1).Затем есть небольшая съемная плата, на которой установлено устройство пропуска и некоторые резисторы, и она вставляется в материнскую плату.

Таким образом, вы можете использовать регулятор с различными проходными устройствами в зависимости от тока нагрузки. На данный момент у меня есть три сменные платы (фото 2). Для усилителей мощности плата расширения с лампой на двойном триоде 6528 может выдавать до 600 мА (конечно, с подходящим силовым трансформатором). Эта трубка специально разработана для последовательного регулирования. На эту сменную плату также помещается трубка 6080.Из-за более низкой mu у него немного более высокий Zout и немного более высокий гул и шум, но если у вас есть один из них, вы можете использовать его с хорошими результатами. Плагин, изображенный на фотографии, представляет собой плату с небольшим пентодом, подключенным к триоду типа EL84 / EL86, для предусилителей и аналогичных нагрузок до 50 мА.

Наконец, для тех, кто хочет «зеленую» версию и сэкономить 10 Вт или около того на нагревателе с проходной трубкой, есть плата с MOSFET в режиме истощения, DN2540. Эта конкретная съемная плата может вмещать два DN2540 и их радиаторы для выходной нагрузки более 1 А, в зависимости от рассеивания от падения напряжения Vds.Схемы съемных плат показаны на рис. 6. Поскольку 6528 (6080) являются сдвоенными триодами, используются катодные резисторы небольшого номинала для выравнивания токов при более высоких нагрузках. То же самое используется на плате DN2540 в случае, если вы используете два устройства для увеличения нагрузочной способности (вы можете закоротить исходный резистор, если используете только один DN2540).

Дополнительные платы также имеют решетку и ограничители ворот для дополнительной устойчивости. Плата DN2540 имеет дополнительный стабилитрон 100 В / 5 Вт (D5) для защиты полевого МОП-транзистора при включении и переходных процессах нагрузки, а также стабилитроны защиты Vgs.Он также принимает пару стандартных радиаторов; лампы определенно имеют преимущество в области рассеивания.

Платы подключаются с помощью стандартных разъемов для печатных плат с шагом 0,1 дюйма и разъемов, обрезанных по размеру. Обратите внимание, что когда вы используете проходное устройство MOSFET, вам не нужны соединители нагревателя между двумя платами. Крепежные винты M3 и 12-миллиметровые стойки крепят плагин к материнской плате.

Рисунок 6: Цепи съемной платы / проходного устройства.
Производительность
На рисунках 3 и 4 показаны выходной импеданс, а также выходной фон и шум различных версий в звуковом диапазоне.Производительность вполне приличная для высоковольтного лампового источника питания. Лучшим универсальным исполнителем является MOSFET из-за его высокой крутизны; однако различия невелики. Гул и шум под нагрузкой обычно ниже 500 мкВ RMS в полосе пропускания 20 кГц для всех версий (в основном компоненты гула, связанные с линией).

Вы можете спросить, почему я на самом деле построил три версии. Почему бы просто не использовать DN2540? Это лучший исполнитель, и у него есть еще одно преимущество: меньшее падение напряжения. DN2540 отлично работает с напряжением всего 10 или 15 В (в зависимости от входной пульсации), в то время как ламповые версии требуют несколько десятков вольт Vak для чистой работы.Это означает, что для данного трансформатора DN2540 обеспечивает на 10–15 В больше выходного постоянного тока и меньшее рассеивание. Но это не просто измерения. Хотя мне было бы трудно услышать какую-либо разницу между этими регуляторами, питающими усилитель, всегда есть «Х-фактор». Вы можете предпочесть ламповый регулятор в ламповом усилителе по вполне уважительным причинам. Итак, выбор за вами!

Рисунок 7: Входная цепь питания.
Настройка
Входное напряжение ограничено номинальным напряжением диодов и конденсаторов выпрямителя — пиковое значение 500 В в моей версии.Это ограничивает Vout примерно до 485 В с DN2540. Если вам нужно большее выходное напряжение, вы можете использовать диоды с более высоким номиналом для D3, 4, 6, 7 и C10, 11 (рис. 7). Обратите внимание, что диоды должны быть рассчитаны как минимум на удвоенное пиковое выпрямленное напряжение, желательно больше. Всегда разумно поддерживать нормальный запас номиналов диодов и конденсаторов, чтобы выдерживать ненагруженные выходные напряжения и высокие уровни в сети.

Вы можете использовать трансформатор с одной вторичной обмоткой, подключенной к контактам 1 и 3 J12, или вторичную обмотку с центральным отводом с ответвлением на контакте 2 J12.В последнем случае, конечно, можно не использовать диоды D4 и D6. На плате есть небольшой резистор между двумя емкостными конденсаторами (R10) для снятия высокочастотного фронта пульсации напряжения. Значение 12 Ом, вероятно, слишком велико для токов нагрузки выше 100 мА, поэтому вам следует поэкспериментировать с ним или вообще замкнуть его. Вы также можете использовать внешние накопительные конденсаторы и / или дроссели. Однако снижение пульсаций выпрямленного напряжения не приведет к улучшению 1: 1 для Vout, потому что пульсации на Vref начнут преобладать.

Как есть, производительность довольно хорошо сбалансирована. Как уже отмечалось, выходное напряжение на 1,2 В ниже Vref. Вы можете легко установить Vref, выбрав R3. При эталонном токе приблизительно 1 мА Vref (в вольтах) = R3 (в кОм). Обратите внимание, что вы можете использовать внешний резистор или потенциометр на J7 для установки Vout. Если вы используете горшок, обязательно используйте тот, который выдерживает 500 В! При условии, что у вас достаточно выпрямленного входного напряжения, вы можете установить Vout на любое значение в разумных пределах. Минимальный Vout зависит от отрицательного напряжения привода сетки / затвора.Если вы сделаете Vref = 0, замкнув R3, DN2540 также станет довольно близким к нулю, но 6528 не опустится ниже десятков вольт (в зависимости от нагрузки) из-за необходимого отрицательного смещения сетки. Выход на катоде должен быть выше управляющего напряжения в сети, за исключением довольно высоких выходных токов.

Рисунок 8: Направляющие сальника печатной платы.
Строительство
Перед началом строительства обратите внимание, что этот источник питания содержит точки со смертельным напряжением и током, включая радиаторы для DN2540! Вы несете ответственность за свою безопасность, а не я и не сотрудники aX .Перед тем, как приступить к работе с платой, дважды убедитесь, что высоковольтный вход отключен или выключен. Разрядите высоковольтные конденсаторы резистором 1 кОм. Возьмите за правило держать одну руку в кармане, касаясь токоведущих плат измерительным щупом или чем-либо еще, чтобы избежать телесных токов. Даже в выключенном состоянии высоковольтные конденсаторы могут иметь опасный заряд. Разрядите их.

Предупреждение: питание нагревателя для проходной трубы также используется для цепей задания и управления и плавает на регулируемом высоком напряжении.Не используйте эту обмотку нагревателя для питания каких-либо других ламп оборудования. Если вы используете сменную плату DN2540, вам все равно потребуется отдельный источник питания без нагрузки для цепей задания и управления. В любом случае вы также можете использовать небольшой отдельный трансформатор 5 или 6 В переменного тока, при условии, что он имеет достаточную вторичную изоляцию, чтобы позволить ему плавать до максимального напряжения Vout. Конструкция проста при использовании подхода «материнская плата — подключаемая плата». На рисунке 8 показаны руководства по начинке компонентов для материнской платы и плагинов.Полные списки деталей приведены в таблицах 1A-1D.

Лучше всего начать с мелких деталей на материнской плате, таких как резисторы, диоды, транзисторы и разъемы, оставив большие крышки напоследок. Позаботьтесь о том, чтобы контакты и разъемы были установлены прямо вертикально. Расположение отверстий на съемных платах точно соответствует расположению на материнской плате, но если контакты и разъемы немного смещены по вертикали, они сопрягаются менее плавно. Транзисторы находятся под съемной платой. Из-за ограничений по высоте вам следует сложить их на доске горизонтально, как показано.То же самое проделать с выходными электролитиками С4 и С5. В планировке есть для этого простор.

Вы можете протестировать материнскую плату, не вставляя ее в розетку, чтобы убедиться, что цепи задержки и тиристоры работают. Светодиод D10 должен загореться при включении, а D5 должен загореться по истечении времени задержки. (D9 не включится, если к вам не подключено пропускное устройство.) Входное напряжение на J4 также должно появиться после задержки. Затем установите одну из сменных плат, установите ее на материнскую плату и проверьте всю сборку.Ну вот и все.

Буду признателен за отзывы о вашем опыте использования этого расходного материала. Вы можете связаться со мной через мой сайт www.linearaudio.nl. Также буду размещать там любые дополнения и советы. Удачного строительства и приятного прослушивания!

Рисунок 9: Упрощенная принципиальная схема LT3080.
Постскриптум
После завершения прототипа я получил по электронной почте копию июньского выпуска журнала LT за 2008 г., в котором был представлен новый линейный регулятор LT3080 (рис. 9), который концептуально выглядит точно так же, как MC1466L, который был объявлен устаревшим более десяти лет назад.Более того, этот чип был выбран EDN как инновация года, а технический директор LT Боб Добкин был назван инноватором года. Думаю, вам следует быть очень осторожными с тем, что объявляете устаревшим. AX

Эта статья была первоначально опубликована в audioXpress, апрель 2009 г.

Как выбрать правильный регулятор (-ы) напряжения для вашей конструкции

В этой статье показано, как выбрать лучший тип стабилизатора напряжения для вашего конкретного электронного продукта.

Вероятно, более 90% продукции требуют регулятора напряжения того или иного типа, что делает их одними из наиболее часто используемых электрических компонентов.

Если у вас нет возможности работать напрямую от напряжения батареи или внешнего адаптера постоянного / переменного тока, требуется стабилизатор напряжения. Скорее всего, потребуется несколько регуляторов напряжения.

Эта статья — ваше руководство по выбору регулятора (ов) напряжения для вашей конструкции. Мы расскажем обо всем, от определения того, какой тип регулятора напряжения вам нужен, до выбора того, который соответствует вашим конкретным требованиям.

Выбор необходимого регулятора

Первым шагом в выборе правильного регулятора напряжения является определение входного напряжения, выходного напряжения и максимального тока нагрузки.

Несмотря на то, что существует множество других спецификаций, эти три помогут вам начать работу и помогут сузить круг необходимого вам регулятора.

Регуляторы напряжения

можно разделить на две широкие классификации:

• Понижающий : Выходное напряжение ниже входного
• Повышающий : выдает напряжение, превышающее входное

Знание входного и выходного напряжений поможет вам легко решить, к какой группе относится ваш регулятор.

Регуляторы напряжения, которым требуется выходное напряжение меньше входного, являются наиболее распространенным типом регуляторов напряжения. Например, вы вводите 5 В и выдает 3,3 В, или вы вводите 12 В и выдает 5 В.

Вам необходимо рассмотреть два типа регуляторов:

• Линейные регуляторы : простые, дешевые и бесшумные, но могут иметь низкую энергоэффективность. Линейные регуляторы способны только понижать напряжение.
• Импульсные регуляторы : высокая энергоэффективность, но более сложная и дорогая, с большим шумом на выходе.Импульсные регуляторы могут использоваться как для понижения, так и для повышения напряжения.

Если вам требуется выходное напряжение ниже входного, начните с линейного регулятора, а не импульсного регулятора.

Рисунок 1. Линейный регулятор использует транзистор и контур управления с обратной связью для регулирования выходного напряжения. Линейный регулятор может производить только выходное напряжение ниже входного.

Линейные регуляторы

намного дешевле и проще в использовании, чем импульсные регуляторы, поэтому они, как правило, должны быть вашим первым выбором.

Единственный случай, когда вы не хотите использовать линейный стабилизатор, — это если рассеиваемая мощность слишком велика или вам нужно повысить напряжение.

Определение рассеиваемой мощности

Хотя линейные регуляторы дешевы и просты в использовании, основным недостатком является то, что они могут тратить много энергии. Это может вызвать чрезмерный разряд батареи, перегрев или повреждение продукта.

Если у вас есть аккумулятор, мощность которого расходуется на тепло, аккумулятор разряжается быстрее.Если это не аккумулятор, но он по-прежнему выделяет значительное количество тепла, это может вызвать другие проблемы с вашей конструкцией.

Фактически, при определенных условиях линейный регулятор может выделять столько тепла, что фактически разрушает себя. Очевидно, вы этого не хотите.

При использовании линейного регулятора начните с определения того, сколько мощности будет рассеиваться регулятором.

Для линейных регуляторов используйте уравнение:

Мощность = (Входное напряжение — Выходное напряжение) x Ток (Уравнение 1)

Можно предположить, что выходной ток (также называемый током нагрузки) примерно такой же, как входной ток для линейных регуляторов.

На самом деле, входной ток равен выходному току плюс ток покоя, который потребляет линейный регулятор для выполнения функции регулирования.

Однако для большинства регуляторов ток покоя чрезвычайно мал по сравнению с током нагрузки, поэтому достаточно предположить, что выходной ток равен входному.

Как видно из уравнения 1, если у вас большой перепад напряжения (Vin — Vout) на регуляторе и / или большой ток нагрузки, то ваш регулятор будет рассеивать большое количество энергии.

Например, если на входе 12 В, а на выходе 3,3 В, разность напряжений будет рассчитана как 12 В — 3,3 В = 8,7 В.

Если ток нагрузки составляет 1 ампер, это означает, что регулятор должен рассеивать 8,7 Вт мощности. Это огромная потеря мощности, с которой не справится любой линейный регулятор.

Если, с другой стороны, у вас есть высокий перепад напряжения, но вы используете ток нагрузки всего в несколько миллиампер, тогда мощность будет небольшой.

Например, в случае, приведенном выше, если вы сейчас используете ток нагрузки только 100 мА, тогда рассеиваемая мощность упадет до 0,87 Вт, что гораздо более приемлемо для большинства линейных регуляторов.

При выборе линейного регулятора недостаточно просто убедиться, что входное напряжение, выходное напряжение и ток нагрузки соответствуют спецификациям регулятора.

Например, у вас есть линейный регулятор, рассчитанный на 15 В и ток 1 А. Вы думаете: «Хорошо, если это так, я могу подать на вход 12 В, взять 3.3 В на выходе и запустить его при 1 А, не так ли? »

Неправильно! Вы должны убедиться, что линейный регулятор может выдерживать даже такое количество мощности. Способ сделать это — определить, насколько сильно нагреется регулятор, в зависимости от мощности, которую он должен рассеять.

Для этого сначала рассчитайте, сколько мощности будет рассеивать линейный регулятор, используя уравнение 1 выше.

Во-вторых, посмотрите в таблице данных регулятора в разделе «тепловые характеристики» параметр под названием «Theta-JA», выраженный в единицах ° C / Вт (° C на ватт).

Theta-JA указывает количество градусов, на которое микросхема будет нагреваться выше температуры окружающего воздуха, на каждый ватт мощности, которую он должен рассеять.

Просто умножьте расчетную рассеиваемую мощность на Theta-JA, и вы узнаете, насколько сильно линейный регулятор будет нагреваться при такой мощности:

Мощность x Theta-JA = Температура выше окружающей (Уравнение 2)

Допустим, ваш регулятор соответствует спецификации Theta-JA 50 ° C на ватт.Это означает, что если ваш продукт рассеивает:

• 1 ватт, он нагреется до 50 ° C.
• 2 Вт нагреется до 100 ° С.
• ½ ватта нагреется до 25 ° C.

Важно отметить, что рассчитанная выше температура представляет собой разницу температур выше температуры окружающего воздуха.

Допустим, вы подсчитали, что при ваших условиях питания регулятор будет рассеивать 2 Вт мощности. Вы умножаете это на Theta-JA, и вы определяете, что он нагреется до 100 ° C.

Здесь важно не забыть добавить температуру окружающего воздуха. Комнатная температура обычно составляет 25 ° C. Следовательно, вы должны добавить 25 ° C к 100 ° C. Теперь у вас температура 125 ° C.

125 ° C — это максимальная температура, на которую рассчитано большинство электронных компонентов, поэтому вы никогда не захотите намеренно превышать 125 ° C.

Обычно вы не повредите свой продукт, пока не достигнете температуры примерно от 170 ° C до 200 ° C. К счастью, у большинства регуляторов также есть тепловое отключение, которое срабатывает при температуре около 150 ° C, поэтому они отключатся, прежде чем причинят какой-либо ущерб.

Однако некоторые регуляторы не имеют теплового отключения, поэтому вы можете повредить их, если они рассеивают слишком много энергии.

В любом случае, вы не хотите, чтобы ваш продукт постоянно перегревался и ему приходилось отключаться, чтобы остыть.

Также следует учитывать, что температура воздуха не всегда может быть 25 ° C.

Допустим, ваш регулятор все еще нагревается до 100 ° C под нагрузкой, но теперь температура окружающей среды составляет 50 ° C (например, в закрытой машине в жаркий летний день).

Теперь у вас 50 ° C плюс 100 ° C и температура до 150 ° C при загрузке. Вы превысили указанную максимальную температуру и находитесь на грани срабатывания теплового отключения.

Очевидно, этого следует избегать. Эксплуатация регулятора таким образом, чтобы он регулярно превышал заданную температуру 125 ° C, может не вызвать немедленного повреждения, но может сократить срок службы компонента.

Регуляторы с малым падением напряжения (LDO)

В некоторых случаях линейные регуляторы могут быть чрезвычайно эффективными, потребляя очень мало энергии.Это происходит, когда они работают с очень низким входным напряжением к выходному напряжению.

Например, если Vin — Vout составляет всего 300 мВ, то даже при токе нагрузки 3 А рассеиваемая мощность составляет всего 0,9 Вт, что является достаточно низкой мощностью, чтобы выдерживать нагрузку большинством регуляторов.

Минимальный дифференциал Vin-Vout, с которым может работать линейный регулятор, называется падением напряжения. Если разница между Vin и Vout падает ниже напряжения отключения, то регулятор находится в режиме отключения.

Регулятор в режиме отпускания просто выглядит как небольшой резистор от входа к выходу. Это означает, что выход, по сути, просто соответствует входному питанию, и регулирование фактически не выполняется.

В большинстве случаев вы не хотите использовать линейный регулятор в режиме отключения. Это ни в коем случае не повредит чему-либо, но вы потеряете многие преимущества регулятора.

Например, если у вас много шума на входе, он обычно будет отфильтрован линейным регулятором.Однако эта фильтрация не будет происходить в режиме отключения, поэтому весь шум входного источника питания передается прямо на выходное напряжение.

Причина, по которой стабилизаторы с малым падением напряжения так полезны, заключается в том, что они позволяют управлять регулятором с очень малой рассеиваемой мощностью. Это связано с тем, что линейный регулятор наиболее эффективен, когда разница между Vin и Vout небольшая.

Многие старые линейные регуляторы имели очень высокое падение напряжения. Например, у популярных регуляторов серии 7800 значение падения напряжения составляет 2 В.Это означает, что входное напряжение должно быть как минимум на 2 В выше выходного напряжения.

Рисунок 2 — Старые трехконтактные линейные регуляторы требуют большего перепада напряжения Vin-Vout и, следовательно, расходуют больше энергии, чем более новые регуляторы LDO.

Хотя 2 В — это не слишком много, если вы пропускаете через этот регулятор ток в 1 ампер и у вас есть разница в 2 В, то это 2 ватта мощности, теряемой зря.

Регуляторы LDO нового поколения могут иметь очень низкое падение напряжения менее 200 мВ при полной нагрузке.

LDO, работающий только с перепадом напряжения 200 мВ, может пропускать в 10 раз больше тока при той же рассеиваемой мощности, что и линейный стабилизатор, работающий с перепадом напряжения 2 В. Таким образом, 1 ампер тока с дифференциалом Vin-Vout 200 мВ соответствует лишь 0,2 Вт рассеиваемой мощности.

Краткое описание линейных регуляторов

Линейные регуляторы полезны, если:

• Разница между входным и выходным напряжением мала
• У вас низкий ток нагрузки
• Вам требуется исключительно чистое выходное напряжение
• Дизайн должен быть максимально простым и дешевым

Как мы обсудим дальше, импульсные стабилизаторы создают на выходе много шума и могут создавать нечеткое выходное напряжение.

Это может быть приемлемо для некоторых приложений, но во многих случаях требуется очень чистое напряжение питания. Например, при генерации напряжения питания для аналого-цифрового преобразователя или какой-либо звуковой схемы.

Таким образом, линейные регуляторы не только проще в использовании, но и обеспечивают гораздо более чистое выходное напряжение по сравнению с импульсными регуляторами, без пульсаций, всплесков или шума любого типа.

Таким образом, если рассеиваемая мощность не слишком велика или вам не требуется повышающий регулятор, линейный регулятор будет вашим лучшим вариантом.

Импульсные регуляторы

Импульсные регуляторы намного сложнее для понимания, чем линейные регуляторы. Линейный регулятор основан на силовом транзисторе, который регулирует величину тока, разрешенного для подачи на выход.

ПРИМЕЧАНИЕ: Обязательно загрузите бесплатное руководство в формате PDF 15 шагов для разработки нового электронного оборудования .

Если система управления линейного регулятора определяет, что выходное напряжение ниже, чем должно быть, то от входа к выходу может проходить больший ток.И наоборот, если обнаруживается, что выходное напряжение выше, чем должно быть, регулятор позволит меньшему току течь от входа к выходу, действуя таким образом, чтобы снизить выходное напряжение.

С другой стороны, импульсные регуляторы используют катушки индуктивности и конденсаторы для временного хранения энергии перед передачей ее на выход.

В этом уроке я проектирую печатную плату, используя простой линейный регулятор, а в этом более глубоком курсе я проектирую индивидуальную плату, используя более сложный импульсный стабилизатор.

Существует два основных типа импульсных регуляторов: повышающий и понижающий.

Понижающий импульсный стабилизатор также называется понижающим стабилизатором и, как линейный регулятор, вырабатывает выходное напряжение ниже входного.

Рис. 3. Понижающий импульсный стабилизатор использует катушку индуктивности в качестве временного накопителя энергии для эффективного создания выходного напряжения ниже входного.

Если вы начали планировать использование линейного регулятора (понижающего), но определили, что рассеиваемая мощность слишком велика, тогда вам следует использовать понижающий импульсный стабилизатор.

В то время как повышающий импульсный стабилизатор создает выходное напряжение, превышающее входное, и называется повышающим регулятором.

Импульсные регуляторы очень эффективны, даже при очень больших разностях между входом и выходом.

КПД равен выходной мощности, деленной на входную. Это соотношение того, какая часть мощности от входа поступает на выход.

КПД = Pout / Pin = (Vout x Iout) / (Vin x Iin) (Уравнение 3)

Уравнение эффективности то же самое для линейного регулятора.Однако, поскольку выходной ток равен входному току для линейного регулятора, уравнение 3 упрощается до простого:

КПД (линейный регулятор) = Vout / Vin (уравнение 4)

Например, предположим, что у вас на входе 24 В, а на выходе необходимо 3 В при токе нагрузки 1 А. Если бы это был линейный регулятор, он работал бы с чрезвычайно низким КПД, и почти вся мощность рассеивалась бы в виде тепла.

КПД линейного регулятора будет только 3 В / 24 В = 12.5%. Это означает, что только 12,5% мощности от входа поступает на выход. Остальные 87,5% передаваемой мощности теряются в виде тепла!

С другой стороны, импульсные регуляторы обычно имеют КПД 90% или больше независимо от разницы между входным и выходным напряжениями. Для импульсного регулятора около 90% мощности передается на выход и только 10% тратится впустую.

Только когда Vin и Vout близки друг к другу, линейный регулятор может сравниться по эффективности с импульсным регулятором.

Например, если у вас входное напряжение 3,6 В (напряжение литий-полимерной батареи), а на выходе выдается 3,3 В, то линейный регулятор будет иметь КПД 3,3 В / 3,6 В = 91,7%.

Повышающие регуляторы напряжения

В большинстве случаев выходное напряжение будет ниже входного. В этом случае следует использовать линейный регулятор или понижающий импульсный стабилизатор, как обсуждалось.

Однако есть и другие случаи, когда вам может потребоваться выходное напряжение выше входного.Например, если у вас аккумулятор 3,6 В и вам нужно питание 5 В.

Рис. 4. В повышающем импульсном стабилизаторе катушка индуктивности используется в качестве временного накопительного элемента для эффективного создания выходного напряжения, превышающего входное.

Многие новички в электронике удивляются, узнав, что можно генерировать более высокое напряжение из более низкого напряжения. Для выполнения этой функции необходим импульсный регулятор, называемый повышающим регулятором.

В отличие от линейных регуляторов выходной ток импульсного регулятора не равен входному току. Вместо этого вы должны смотреть на входную мощность, выходную мощность и эффективность.

Рассчитаем входной ток для повышающего регулятора. Предположим, что входное напряжение — 3 В, выходное напряжение — 5 В, выходной ток — 1 А, а энергоэффективность — 90% (как указано в таблице данных).

Чтобы выяснить это, нам нужно использовать небольшую базовую алгебру для уравнения 3, чтобы найти входную мощность:

Pin = Pout / КПД (Уравнение 5)

Мы знаем, что эффективность составляет 90% (или 0.90), и мы знаем, что выходная мощность составляет 5 В x 1 А = 5 Вт. Мы можем рассчитать, что входная мощность составляет 5 Вт / 0,9 = 5,56 Вт.

Поскольку входная мощность составляет 5,56 Вт, а выходная мощность 5 Вт, это означает, что регулятор рассеивает только 0,56 Вт.

Далее, поскольку мы знаем, что мощность равна напряжению, умноженному на ток, это означает, что входной ток равен:

Входной ток = 5,56 Вт / Vin = 5,56 Вт / 3 В = 1,85 A (Уравнение 6)

Для повышающего регулятора входной ток всегда будет выше, чем выходной ток.С другой стороны, входной ток понижающего регулятора всегда будет меньше выходного тока.

Регуляторы Buck-Boost

Допустим, вы получаете питание от двух последовательно соединенных батареек AA. При полной зарядке две батареи AA могут выдавать около 3,2 В, но когда они почти полностью разряжены, они выдают только 2,4 В.

В этом случае напряжение вашего источника питания может находиться в диапазоне от 2,4 В до 3,2 В.

Теперь предположим, что вам нужно выходное напряжение ровно 3 В независимо от состояния батарей.Когда батареи полностью заряжены (выходное напряжение 3,2 В), вам необходимо понизить напряжение батареи с 3,2 В до 3 В.

Однако, когда батареи близки к разряду (выходное напряжение 2,4 В), вам необходимо увеличить напряжение батареи с 2,4 В до 3 В.

В этом сценарии вы должны использовать так называемый повышающий-понижающий импульсный стабилизатор, который представляет собой просто комбинацию повышающего и понижающего регуляторов.

Для решения этой проблемы потенциально можно использовать отдельный понижающий регулятор, за которым следует повышающий регулятор (или наоборот).Но обычно лучше использовать одинарный понижающе-повышающий регулятор.

Импульсный регулятор + линейные регуляторы

Помните о трех преимуществах линейных регуляторов: дешевизна, простота и чистое выходное напряжение.

Может быть много случаев, когда вы хотите использовать линейный стабилизатор, потому что вам нужно чистое выходное напряжение, но вы не можете, потому что они тратят слишком много энергии.

В этой ситуации вы можете использовать импульсный регулятор, за которым следует линейный регулятор.

Допустим, у вас есть входное напряжение от литий-полимерной батареи, равное 3.6 В, но вам понадобится источник clean 5 В.

Для этого вы должны использовать повышающий стабилизатор, чтобы поднять напряжение до значения чуть выше целевого выходного напряжения. Например, вы можете использовать повышающий регулятор для повышения напряжения с 3,6 В до 5,5 В.

Затем вы следуете этому с помощью линейного регулятора, который берет 5,5 В и понижает его до 5 В, а также убирает шум и пульсации для получения чистого сигнала.

Это очень распространенный метод получения КПД импульсного регулятора и бесшумного выходного напряжения линейного регулятора.

Если вы выбрали эту опцию и специально пытаетесь отфильтровать коммутируемый шум, обязательно обратите внимание на коэффициент подавления подачи питания (PSRR) линейного регулятора.

PSSR данного линейного регулятора изменяется в зависимости от частоты. Следовательно, PSSR обычно представляется в виде графика, который показывает, как линейный регулятор подавляет любые пульсации на входном питании на различных частотах.

Рисунок 5 — Коэффициент подавления помех от источника питания (PSRR) в зависимости от частоты для TPS799 от Texas Instruments.

Чтобы использовать этот график, посмотрите на частоту переключения вашего импульсного стабилизатора (или любых других источников шума в вашей цепи). Затем посмотрите на PSSR линейного регулятора на этой конкретной частоте.

Затем вы можете рассчитать, какая часть шума импульсного регулятора будет удалена линейным регулятором.

Сводка

Чтобы выбрать регулятор напряжения для вашей системы, начните с предположения, что линейный регулятор может использоваться, если входное напряжение выше, чем выходное.

Только если при этом расходуется слишком много энергии, используйте понижающий импульсный стабилизатор.

Если вам нужно выходное напряжение выше, чем входное, используйте импульсный импульсный стабилизатор.

Если у вас есть ситуация, когда входное напряжение может быть выше или ниже выходного напряжения, вам нужен импульсный стабилизатор с повышенным и пониженным энергопотреблением.

Наконец, если вам нужен чистый выход, но нужна энергоэффективность импульсного стабилизатора, используйте импульсный стабилизатор, а затем линейный регулятор для очистки напряжения питания.

Наконец, не забудьте загрузить бесплатно PDF : Ultimate Guide to Develop and Sell Your New Electronic Hardware Product . Вы также будете получать мой еженедельный информационный бюллетень, в котором я делюсь премиальным контентом, недоступным в моем блоге.

Другой контент, который может вам понравиться:

Различные типы регуляторов напряжения и принцип работы

ОСНОВНЫЕ ЗНАНИЯ — РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ Различные типы регуляторов напряжения и принцип работы

22.04.2020 Автор / Редактор: Эммануэль Одунладе / Erika Granath

Регуляторы напряжения — это интегральные схемы, предназначенные для регулирования напряжения на их входе до постоянного фиксированного напряжения на их выходе, независимо от изменений тока нагрузки или входного напряжения.

Связанные компании

Стабилизатор напряжения — это система, предназначенная для автоматического поддержания постоянного уровня напряжения.

(Источник: Adobe Stock)

Электронные конструкции / устройства обычно состоят из различных электронных компонентов, которые иногда работают на разных уровнях напряжения.Таким образом, для надежного удовлетворения требований к питанию конкретной конструкции или различных ее компонентов в блоке питания обычно используются регуляторы напряжения для регулирования напряжения в основном источнике до уровня, необходимого для различных секций устройства. .

При проектировании блока питания для любого устройства всегда приходится принимать массу решений. Одним из этих решений, хотя и трудным, является выбор регуляторов напряжения, поскольку они бывают разных «форм и размеров» с разными «прибамбасами», что делает их отличным выбором при использовании в одной цепи, но катастрофой в другие схемы.

В результате выбор правильного регулятора для вашего проекта (и его ограничений) требует тщательного понимания возможных вариантов, и сегодняшняя статья будет посвящена именно этому. Мы оценим различные типы регуляторов напряжения, их принципы работы и определим, когда имеет смысл использовать один перед другим.

Типы регуляторов напряжения

Регуляторы напряжения можно разделить на категории в зависимости от различных факторов, таких как их применение, напряжения, при которых они работают, механизмы преобразования мощности и многое другое.

В этой статье мы сосредоточимся на активных регуляторах напряжения и классифицируем их на две большие категории в зависимости от механизма, который они используют для регулирования. Эти две категории включают:

• 1. Линейные регуляторы напряжения

• 2. Импульсные регуляторы напряжения

1. Линейные регуляторы напряжения

Линейные регуляторы напряжения используют принцип делителей напряжения для преобразования напряжения на их входе в желаемое напряжение на их выходе.В них используется контур обратной связи, который автоматически изменяет сопротивление в системе, чтобы противодействовать влиянию изменений импеданса нагрузки и входного напряжения, и все это для обеспечения постоянного выходного напряжения.

Типичные реализации линейных регуляторов напряжения включают использование полевых транзисторов в качестве одной стороны делителя напряжения с петлей обратной связи, подключенной к затвору транзистора, управляя им по мере необходимости для обеспечения согласованности выходного напряжения.

Хотя такое использование транзисторов в качестве резисторов помогает упростить конструкцию и реализацию линейных регуляторов, оно в значительной степени способствует неэффективности, связанной с регуляторами.Причина этого в том, что транзисторы преобразуют избыточную электрическую энергию (разницу напряжений между входным и выходным напряжением) в тепло, что приводит к потере мощности в результате нагрева транзисторов.

В ситуациях, когда напряжение на входе или ток нагрузки на выходе слишком высоки, регуляторы могут выделять тепло, которое может привести к его выходу из строя. Чтобы смягчить это, разработчики обычно используют радиаторы, размер которых определяется величиной тока (мощности), проходящего через регулятор.

Еще один момент, о котором стоит поговорить для линейных регуляторов, — это необходимость в том, чтобы напряжение на входе было больше, чем напряжение на выходе, на минимальное значение, называемое напряжением падения. Это значение напряжения (обычно около 2 В) варьируется в зависимости от регулятора и иногда является серьезным источником беспокойства для разработчиков, работающих с приложениями с низким энергопотреблением, из-за потери мощности. В качестве способа решения этой проблемы используйте линейные регуляторы напряжения, называемые стабилизаторами LDO (с низким падением напряжения), поскольку они разработаны с возможностью работы с разницей всего 100 мВ между входным и выходным напряжением.

Некоторые популярные примеры линейных регуляторов напряжения включают регуляторы напряжения серии 78xx (например, L7805 (5 В), L7809 (9 В)).

Плюсы и минусы линейного регулятора напряжения LM7805

Плюсы

Некоторые преимущества линейных регуляторов напряжения включают: электромагнитных помех и шума

• 3. Быстрое время отклика на изменения тока нагрузки или входного напряжения

• 4.Низкие пульсации напряжения на выходе

Минусы

Некоторые недостатки линейных регуляторов напряжения включают:

• 1. Низкий КПД, поскольку большое количество электроэнергии расходуется на тепло

• 2. Падение напряжения Требование делает их плохим выбором для приложений с низким энергопотреблением

• 4. Низкий КПД, поскольку большое количество электроэнергии тратится впустую в виде тепла

• 5. Требование отпускаемого напряжения делает их плохим выбором для приложений с низким энергопотреблением

• 6.Занимают больше места на печатных платах из-за потребности в радиаторах

2. Импульсные регуляторы напряжения

Хотя они имеют более сложную конструкцию и требуют для работы большего количества дополнительных компонентов, импульсные регуляторы напряжения являются сверхэффективными регуляторами, используемыми в различных сценариях где потеря мощности, как в линейных регуляторах, недопустима.

Механизм регулирования напряжения в импульсных регуляторах напряжения включает быстрое переключение элемента, последовательно соединенного с компонентом накопителя энергии (конденсатором или катушкой индуктивности), для периодического прерывания протекания тока и преобразования напряжения из одного значения в другое.Как это делается, зависит от управляющего сигнала от механизма обратной связи, подобного тому, который используется в линейных регуляторах.

В отличие от линейных регуляторов напряжения переключающий элемент находится либо в полностью проводящем, либо в выключенном состоянии. Он не рассеивает мощность и позволяет регулятору достичь высокого уровня эффективности по сравнению с линейными регуляторами.

В базовой реализации импульсного регулятора напряжения используется «проходной транзистор», работающий либо в его состоянии отсечки, либо в состоянии насыщения, в качестве переключающего элемента.Когда проходной транзистор находится в состоянии отсечки, через него не протекает ток, как таковая мощность не рассеивается, но когда он находится в состоянии насыщения, на нем появляется незначительное падение напряжения, сопровождающееся рассеиванием небольшого количества энергии. с максимальным током, передаваемым на нагрузку. В результате переключающего действия и экономии энергии в состоянии отключения КПД переключаемых регуляторов обычно составляет около 70%.

Управление на основе переключения и ШИМ дает довольно большую гибкость, что позволяет переключать регуляторы напряжения для работы в разных режимах и существовать в различных типах, в том числе:

• понижающие регуляторы переключения

• импульсные регуляторы повышающего напряжения

• понижающие / Регуляторы повышающего переключения

1.Понижающие импульсные регуляторы напряжения

Понижающие импульсные регуляторы, также известные как понижающие регуляторы, преобразуют высокое напряжение на своих входных клеммах в более низкое напряжение на своих выходных клеммах. Эта операция аналогична работе линейных регуляторов, за исключением того факта, что понижающие регуляторы работают с более высокой степенью эффективности. Изображение, иллюстрирующее расположение компонентов понижающих регуляторов, приведено ниже.

2. Повышающие импульсные регуляторы напряжения

Повышающие импульсные регуляторы, также известные как повышающие регуляторы, могут преобразовывать низкое напряжение на входе в более высокое напряжение на выходе.Их конфигурация является одним из основных различий между линейными регуляторами и импульсными регуляторами, поскольку регулирование не происходит, если напряжение на входе линейных регуляторов напряжения больше, чем напряжение, требуемое на их выходе. Схема, иллюстрирующая повышающие импульсные регуляторы напряжения, представлена ​​ниже.

3. Понижающий / повышающий импульсный регулятор напряжения

Понижающий / повышающий стабилизатор сочетает в себе характеристики двух регуляторов, описанных выше. Он может обеспечивать фиксированное выходное напряжение независимо от разницы (+ или -) между входным и выходным напряжениями.Они очень полезны в аккумуляторных приложениях, где напряжение на входе, которое может быть выше, чем выходное напряжение в начале, со временем снижается до уровня ниже выходного напряжения. Схема, иллюстрирующая импульсный регулятор понижающего / повышающего напряжения, представлена ​​ниже:

Плюсы и минусы

Минусы

Какими бы эффективными и совершенными ни казались импульсные регуляторы напряжения, они имеют недостатки, некоторые из которых включают:

• 2. Требуется больше дополнительных компонентов

• 4.Высокие уровни электромагнитных помех и генерации шума, которые могут повлиять на сертификацию продукта при неправильном управлении.

• 5. Высокая пульсация выходного напряжения

• 6. Более медленное время восстановления переходных процессов по сравнению с линейными регуляторами. Применение импульсных регуляторов может перевесить их недостатки. Вот некоторые из преимуществ:
  • 3. Они могут обеспечивать выходное напряжение, которое больше или меньше входного напряжения
  • 4.Подходит для приложений с низким энергопотреблением
  • 7. Они могут обеспечивать выходное напряжение, которое больше или меньше входного напряжения
  • 8. Подходит для приложений с низким энергопотреблением
  Выбор правильного регулятора напряжения для вашего проекта

  Выбор подходящего регулятора напряжения для вашего проекта обычно не является проблемой выбора между линейным или импульсным стабилизатором напряжения. Выбор между ними можно сделать, просто рассмотрев их плюсы и минусы и решив, какой из них лучше всего подходит вам.Однако необходимо проверить другие специфические свойства регулятора (переключающие или линейные), чтобы убедиться, что он идеально подходит для вашего проекта. Пять из этих основных свойств описаны ниже:

  1. Выходное напряжение (или диапазон напряжений)

  Это, вероятно, первое, на что следует обратить внимание при работе с регулятором. Убедитесь, что выходное напряжение (или диапазон напряжений) регулятора соответствует требуемому значению для вашего приложения. Для некоторых регуляторов могут потребоваться внешние компоненты для поддержания постоянного выходного напряжения на желаемом уровне напряжения.Все это необходимо подтвердить, прежде чем штамповать регулятор для вашего проекта.

  2. Выходной ток

  Стабилизаторы напряжения разработаны с учетом конкретных номинальных значений тока. Подключение их к нагрузке с требованиями по току, превышающими их номинальный ток, может привести к повреждению регулятора или неправильной работе нагрузки. Это еще более важно в случае линейных регуляторов напряжения, поскольку ток оказывает прямое влияние на потери мощности.

  Всегда следите за тем, чтобы выбранный вами регулятор выдерживал предполагаемый ток нагрузки.

  3. Диапазон входного напряжения

  Это относится к допустимому диапазону входных напряжений, поддерживаемых регулятором. Обычно это указывается в техническом описании, и как разработчику важно убедиться, что возможное входное напряжение для вашего приложения находится в пределах этого диапазона. Одна из ошибок, которую допускают большинство молодых разработчиков, — это сосредоточиться только на максимальном входном напряжении, забывая, что входное напряжение ниже указанного минимального напряжения может привести к ошибкам регулирования, особенно в случае линейных регуляторов.Знание этих значений поможет вам оценить условия, при которых регулятор выйдет из строя либо из-за чрезмерного тепловыделения в случае линейных регуляторов, либо из-за неисправностей в случае импульсных регуляторов.

  4. Диапазон рабочих температур

  Диапазон рабочих температур, определяемый в большинстве технических описаний как окружающая температура (Ta) или температура перехода, — это диапазон температур, в котором регулятор функционирует должным образом. Говоря более конкретно, температура перехода обычно относится к максимальной рабочей температуре транзистора.Напротив, температура окружающей среды относится к температуре окружающей среды вокруг устройства. Оба значения важны, особенно для линейных регуляторов, поскольку они способствуют процессу выбора идеального радиатора для регулятора.

  5. Падение напряжения

  Это важно при выборе линейных регуляторов напряжения. Как объяснялось ранее, падение напряжения относится к величине, на которую входное напряжение должно быть больше, чем выходное напряжение, чтобы произошло регулирование.Хотя это может быть неважным фактором для большинства приложений, для приложений, где важны эффективность и низкая мощность, имеет смысл использовать регуляторы напряжения с низким падением напряжения.

  Другие факторы, такие как эффективность, размер корпуса, переходная характеристика и потенциальные электромагнитные помехи / шум, также должны быть приняты во внимание.

  В заключение, простой способ решить, какой регулятор использовать, — это сначала решить, будет ли линейный или импульсный регулятор напряжения лучшим выбором, исходя из их плюсов и минусов.После этого уровня принятия решения можно будет провести дальнейшие исследования свойств регулятора, так как это может повлиять на вашу конструкцию. Как бы ни казалась иногда такая должная осмотрительность ненужной, она может иметь решающее значение для успеха вашего проекта.

  (ID: 46489302)

  Регулятор высокого напряжения

  T-reg | Линейный звук NL

  Обновление

  , февраль 2021 года: последняя версия V5 теперь доступна в магазине diyaudio. См. Список для спецификации, руководства по сборке и всей другой информации.

  Примечание: несколько пользователей спросили меня, как они могут использовать T-reg для получения отрицательного значения. На этой картинке показано, как это сделать. Версия в высоком разрешении здесь.

  Обновление, май 2020 г.

  Мой друг Патрик (EUVL) обнаружил, что когда регулятор включается без нагрузки, существует вероятность того, что неинвертирующий вход операционного усилителя выходит за свои пределы.Способ предотвратить это — заменить стабилитрон D7 (см. Схему) двумя обратнопараллельными малосигнальными диодами, предпочтительно Шоттки. Два диода, включенных в обратную параллель, должны занять место стабилитрона D7, как показано ниже:

  Раньше я предлагал здесь диоды BAT42, но теперь рекомендую диоды Шоттки SB140-T, Mouser 621-SB140-T. Не должно возникнуть проблем с размещением их обоих на текущей печатной плате, но я адаптирую следующую версию платы для правильной компоновки.

  Обновление, апрель 2020 г.

  Я обновил схему версии V4-b последней партии плат, так что вы можете установить ограничение тока с помощью одного резистора, вместо того, чтобы устанавливать два значения.Появился новый резистор R16, который вы выставили на ограничение по току. Выберите его так, чтобы при желаемом пределе тока напряжение на R16 составляло около 0,6 В. Как показано, 1R, предел составляет примерно 600 мА. Резисторы R6 (22R) и R8 (6,8R) теперь закреплены. Я также обновил другие файлы (Руководство по заполнению, Схема, Спецификация) до версии 4-b.

  Я также заметил альтернативу для Q8, а именно IXTP08N100D2. Это поможет с доступностью, поэтому, если вы закажете комплекты у меня, они могут поставляться либо с IXTP01N100D, либо с IXTP08N100D2.

  Обновление

  , декабрь 2019 г.

  Я получил несколько вопросов по версии регулятора, которая может работать с макс. Напряжением более 600 В. Проблема здесь в способности выдерживать напряжение проходного устройства Q1 MOSFET и конденсаторов C3, C4 и C6. Q8 рассчитан на 1 кВ, так что здесь есть некоторая свобода действий. Проблема с поиском Q1 с более высоким напряжением — это SOA (Safe Operating Area). В случае короткого замыкания полное входное напряжение поступает на Q1 с максимальным током. Используемое устройство может выдерживать напряжение 600 В при 400 мА.FCP850N80Z может обрабатывать 800 В и имеет разумный SOA, макс. 200 мА. Таким образом, если вы установите ограничение по току на максимум 200 мА, эта настройка будет работать до 800 В. Вы можете заменить C3 и C4 на 0,03 мкФ / 800 В, номер детали Mouser 667-ECW-H8303JV. Они должны соответствовать печатной плате. К сожалению, я не смог найти замену C6, которая могла бы выдерживать 800 В. Деталь Mouser № 871-B32774P8105K000 представляет собой коробчатую пленочную крышку на 840 В с шагом выводов 27,5 мм. Это не подойдет непосредственно к печатной плате, но вы можете что-то приспособить, например, установить на нижней стороне.Надеюсь, это будет полезно, но учтите, что я это не тестировал! Если вы действительно пойдете по этому пути, я хотел бы услышать от вас, как это сработало.

  У меня есть платы и детали, доступные для групповой покупки на diyaudio.com. Обсудим схемотехнику, конструкцию и что там у вас есть. Здесь я буду хранить документацию, такую ​​как обновленные схемы, списки деталей и макет платы.

  Обновление 4 ноября 2019 г .: Некоторое время назад кто-то задался вопросом, что произойдет, если вы подключите выход к полностью заряженному конденсатору, когда вход отключен.Мне не ясно, как это могло случиться; где вы получите полностью заряженный колпачок, если у вас нет регулятора. Но это легко смоделировать, поэтому я это и сделал. Что происходит, так это то, что полностью заряженная выходная крышка разряжается через параллельный диод проходного устройства, который обычно выключен. Я вижу, что через входы операционного усилителя в эталонный конденсатор протекает ток величиной около 8 мкА. В этом случае превышена максимально допустимая разница напряжений между входами операционных усилителей. Почему всего 8 мкА, вероятно, потому, что модель операционного усилителя не полностью моделирует перенапряжение входного каскада.Я сделал быстрое исправление, заменив D3 стабилитроном 2,7 В. Это позволяет удерживать напряжение входного каскада операционного усилителя ниже 2,5 В, без проблем. Я только что попробовал это на своем прототипе и не вижу разницы в производительности. Итак, если вас беспокоит этот крайне маловероятный сценарий, установите стабилитрон 2,7 В на D3 и расслабьтесь. Mouser 625-BZX85C2V7-TAP — хороший вариант.

  Полная схема V4-b PCB Stuffing Guide V4-b

  Спецификация материалов V4-b PDF Как настроить V4-b Vout и Ilim

  Более старые, разные версии, просто для полноты истории — не создавайте их, создавайте последнюю версию!

  Обновление 2 ноября 2017 г .: AudioXpress разместил мою статью о AX T-Reg в Интернете.Спасибо, главный редактор Жоао Мартинш!

  Это проект высоковольтного стабилизатора для ламповых усилителей. Конструкция обеспечивает напряжение от 50 до 500 В постоянного тока и более при постоянном токе до 1 А. Лампа на сборке на картинке — это EL84 для версии предусилителя на 50 мА макс. Большой плагин 6528 обеспечит до 500 мА. Плагин регулятора MOSFET может выдерживать выходной ток до 1 А.

  Измерения показывают низкий выходной импеданс менее 100 мОм, а также гул и шум ниже 300 мкВ по всей полосе пропускания звука.Неплохо для лампового питания и без операционных усилителей!

  Обновление

  , ноябрь 2016 г .: Я обновил статью, но она не была опубликована. Несколько человек спрашивали меня о печатной плате для обновленного дизайна, но выпущено не так много. Чтобы удовлетворить интерес, я решил опубликовать здесь статью и файлы Gerber для печатных плат, чтобы люди могли самостоятельно изготовить печатную плату и / или организовать групповую покупку в diyaudio. Вот цветопередача макета, показывающая несколько SMD-колпачков на стороне пайки.

  Интересно: я получил сообщение от Жака Дехэ из Франции со ссылкой на «Справочник американских электриков».В этой книге есть примечание к приложению Motorola для MC1466L и его двоюродного брата MC1566L. Это четкая диаграмма, объясняющая работу плавающего регулятора. Спасибо, Жак!

  Кроме того, Джон Уолтон предупредил меня, что резисторы R3 и R5 должны выдерживать высокое напряжение до 500 В. Они доступны из обычных источников, таких как Farnell и RS Components, Multicomp и Vishay. В качестве альтернативы вы можете составить R3 и R5 из двух последовательно включенных резисторов, составляющих половину общего номинала.

  Остановить пресс! Ошибка на плате расширения DN2540, доступной через Elektor.Один конец R3 никуда не денется — он должен быть подключен к K2. Приношу свои извинения, это полностью моя вина. Спасибо, Джон Лопес!

  Как уже отмечалось, T-reg основан на микросхеме плавающего напряжения / тока MC1466L, которая сейчас устарела. Интересно, что Гэри Лекомт разработал дискретную версию (фактически печатную плату) этого MC1466L! (Спасибо, Джон О’Нил).

  Обновление T-reg — важное

  Один из разработчиков версии T-reg для DN2540 имел некоторые проблемы с этим, и я обнаружил, что это, вероятно, связано с (повторным) подключением емкостной нагрузки к регулятору под напряжением.Пропускное устройство DN2540 имеет максимальный Id всего 500 мА, что достаточно для нормального использования, но может быть превышено в некоторых случаях при (повторном) подключении колпачковой нагрузки.

  Elektor опубликовали дизайн в мартовских выпусках журналов NL и UK за 2009 год. AudioXpress опубликовал адаптированную версию в своем выпуске за апрель 2009 года.

  Направляющие по набивке T-reg в статье AX вышли не очень хорошо, поэтому вот альтернативы: основная плата, плата 6080, плата EL84, плата DN2450. Платы оригинального дизайна можно получить у Elektor через службу поддержки печатных плат. — У меня больше нет доступных печатных плат для этого проекта.

  Обновление, май 2012 г. : Я переделал этот регулятор в отдельную плату, только с регулятором, без выпрямителя и без задержки по времени. Вы вводите необработанный выпрямленный постоянный ток и напряжение питания для схемы управления, а на выходе выходит регулируемое напряжение. Также переработан дизайн устройства для «обычного» полевого МОП-транзистора в режиме улучшения, протестированного с IRF740. Работает хорошо, почти без ограничений по току, с теми же характеристиками, что и у старого устройства, с меньшим количеством пробоев в электросети. Без проблем подключается к нагрузке в «горячем» режиме.

  Обновление, февраль 2013 г. : Я отправил в Elektor дополнительную статью, описывающую новую версию, в которой в качестве проходных устройств используются «обычные» силовые полевые МОП-транзисторы. Я ожидаю, что Elektor опубликует его позже в 2013 году. В этой статье также показано, как использовать положительный регистр для отрицательного напряжения и наоборот, что означает, что источник постоянного тока для управляющего напряжения больше не должен плавать на Vout, но может быть заземлен. -отправлено.

  Максимальное входное напряжение: имейте в виду, что используемое устройство прохода должно выдерживать полное входное напряжение постоянного тока.Хотя на практике проходное устройство будет видеть только дифференциал Vin-Vout, это не так, когда вы подключаете (емкостную) нагрузку к регулятору. Нагрузка представляет собой очень короткий промежуток времени, пока конденсаторы не начнут заряжаться. Этого может быть достаточно, чтобы разрушить твердотельное пропускное устройство. Устройства для прохода через трубку, скорее всего, переживут это, но вас предупредили!

  Стабилизатор высокого напряжения

  — выход 48 В постоянного тока от входа 125 В постоянного тока

  Публикуемый здесь проект представляет собой высоковольтный регулируемый стабилизатор с выходом 48 В постоянного тока от входного источника 125 В постоянного тока .Схема способна управлять током нагрузки до 500 мА . Эта схема регулятора предназначена для использования в высоковольтных устройствах, где нельзя использовать стандартные биполярные регуляторы. Превосходные рабочие характеристики, превосходящие характеристики большинства биполярных регуляторов, достигаются за счет схемотехники и передовых методов компоновки. В качестве современного стабилизатора устройство TL783 сочетает в себе стандартную биполярную схему с высоковольтными двойными диффузионными транзисторами MOS на одной микросхеме, чтобы создать устройство, способное выдерживать напряжения, намного превышающие стандартные биполярные интегральные схемы.Из-за отсутствия характеристик вторичного пробоя и теплового разгона, обычно связанных с биполярными выходами, TL783 поддерживает полную защиту от перегрузки при работе при напряжении до 125 В от входа к выходу. Другие особенности устройства включают ограничение тока, защиту безопасной рабочей зоны (SOA) и тепловое отключение.

  Даже при случайном отключении ADJ схема защиты остается работоспособной. Для программирования выходного напряжения требуются только два внешних резистора.Входной байпасный конденсатор необходим только тогда, когда регулятор расположен далеко от входного фильтра. Выходной конденсатор, хотя и не требуется, улучшает переходные характеристики и защиту от мгновенных коротких замыканий на выходе. Превосходное подавление пульсаций может быть достигнуто без байпасного конденсатора на клемме настройки. Выходное напряжение фиксированное 48 В постоянного тока, но его можно регулировать путем изменения номинала резистора R6 , см. Формулу для выбора подходящего значения R6 в таблице данных.LT783 и транзисторы требуют радиатора большого размера.

  Характеристики

  • Вход питания: от 70 до 125 В постоянного тока
  • Выход: 48 В постоянного тока
  • Выходной ток 500 мА
  • Размеры печатной платы 57 x 33 мм

  Схема

  Список деталей

  Фото

  TL783 Лист данных

  tl783
  

  Видео

  Преимущества линейных регуляторов с очень высоким входным напряжением

  Большинство бытовых приборов и подключенных устройств, таких как датчики присутствия и датчики дыма, получают прямой вход переменного тока от домашней электросети.Это представляет собой проблему интеграции источника питания переменного / постоянного тока в зачастую крошечный корпус вместе с компонентами, которые составляют основную функциональность устройства. Традиционное решение — использовать емкостный капельный источник питания. Однако эти решения часто бывают большими, неэффективными и шумными из-за того, что требуется большой конденсатор.

  Источники питания переменного / постоянного тока

  с широким входным регулятором напряжения представляют собой уникальное решение, устраняющее недостатки емкостного капельного метода.Эти устройства представляют собой компактное, стабильное и точное решение, которое потребляет очень мало энергии без нагрузки по сравнению с решениями с емкостными капельницами.

  Преимущества по сравнению с неизолированными ИИП или решениями с емкостными капельницами:

  • обеспечивает меньший размер решения
  • позволяет снизить стоимость решения
  • обеспечивает более низкий выходной шум и лучшую точность
  • Повышает энергопотребление в режиме ожидания
  • Катушка индуктивности или трансформатор не требуются

  
  Семейство высокопроизводительных линейных регуляторов 5 мА и 10 мА ON Semiconductor предлагает очень широкий диапазон рабочего входного напряжения: до 450 В постоянного тока и до 700 В постоянного тока.Эти устройства являются идеальным выбором для приложений с высоким входным напряжением в суровых условиях окружающей среды, таких как промышленная и бытовая автоматизация, интеллектуальные измерения и бытовые приборы. Устройства обеспечивают точность выходного напряжения ± 5%, чрезвычайно высокий коэффициент отклонения источника питания и сверхнизкий ток покоя. NCP786L (123-8829) предлагается в виде регулируемого стабилизатора напряжения с выходным напряжением от 1,27 В до 15 В, а NCP785A (882-9770) доступен с фиксированным выходным напряжением: 3.3 В, 5,0 В, 12 В, 15 В.

  Характеристики:

  • До 450 В постоянного тока рабочее В _в и 700 В постоянного тока Максимальное В _в
  • Гарантированный выходной ток 5 мА (NCP786L) и 10 мА (NCP785)
  • Погрешность ± 5% по линии и температуре
  • Защита от перегрузки по току и короткого замыкания
  • Защита от теплового отключения
  • ПСРР
  • NCP786L: 70 дБ при 60 Гц, 90 дБ при 100 кГц
  • NCP785: 80 дБ при 120 Гц
  • Ток покоя
  • NCP786L: 10 мкА тип.
  • NCP785: 15 мкА тип.

  Преимущества:

  • Непосредственно преобразует высокое напряжение переменного тока в низкое напряжение постоянного тока
  • Иммунитет против V _IN шипов
  • Эффективно снижает входную пульсацию
  • Значительно снижает энергопотребление
  • Идеально для приложений с ограниченным пространством
  • Значительно упрощает конструкцию блока питания

  Рынки и приложения:

  • Устройства, подключенные к Интернету вещей, бытовая техника и домашняя автоматизация
  • Интеллектуальные электронные счетчики, автоматические выключатели, пожарная сигнализация и датчики присутствия
  • Блок питания для приложений MCU с низким энергопотреблением
  • Меньший размер, без нагрузки Эффективная замена емкостной капельницы

  Источник питания высокого напряжения

  Источник питания высокого напряжения

  Elliott Sound Products

  пр.151

  © 2014, Род Эллиотт (ESP)

  Вершина

  ---

  Введение

  Если вы действительно хотите поиграть со схемами клапана, вам нужен источник питания, который может обеспечить очень чистое постоянное напряжение, обычно до 250 В.Его не нужно регулировать, но он должен быть регулируемым и полностью лишенным гула, чтобы вы могли определить наилучшие условия работы для схемы, которую вы используете, без того, чтобы гул 100 или 120 Гц испортил ваши измерения. Вам также понадобится источник питания нагревателя, который должен переключаться между 6,3 В и 12,6 В для использования с наиболее распространенными клапанами предусилителя. Это тоже должен быть DC.

  Как известно постоянным читателям, у меня нет планов по проектам на основе клапанов («трубок») как таковых, но, работая над недавним проектом и составляя статьи для раздела, посвященного клапанам, на веб-сайте, я обнаружил необходимость именно в таком поставлять.Для меня было важно иметь возможность использовать детали, которые были у меня в руках, а не тратить деньги на специальные детали и детали, поэтому нужно было найти средства для получения необходимых мне напряжений с помощью трансформаторов, которые у меня были.

  Хотя у большинства любителей не будет этих деталей, они легко доступны и довольно недороги, а два трансформатора, которые я использовал, идеально подходят для этой работы. Если вы находитесь в США или Канаде (или где-либо еще, где используется сеть 120 В), вам следует по возможности использовать трансформаторы с первичными обмотками 120 и 230 В (или 240 В).

  ---

  Описание цепи

  Схема проста, но имейте в виду, что, как и в любом проекте, где требуется электрическая проводка и высокое напряжение, вам нужно быть очень осторожным и убедиться, что конечный результат безопасен и подключен к соответствующим кодам проводки для того, где ты живешь. Выход постоянного тока также опасен, и даже несмотря на наличие ограничителя тока, он все же может вызвать серьезное поражение электрическим током, что может привести к серьезным травмам или смерти.

  Этот источник питания разработан для тестирования клапанов с малым сигналом, наиболее распространенными из которых являются клапаны 12AU7 и 12AX7, возможно, 12AT7s, 6DJ8 и аналогичные типы клапанов.Он , а не , предназначен для работы выходных каскадов, и попытка сделать это активирует ограничитель тока, который установлен на номинальное значение 65 мА. Предельный ток на самом деле будет немного меньше этого, и мой тестовый образец начинает ограничивать около 50 мА.

  Основа поставок — трансформаторы. TR1 должен быть рассчитан как минимум на 30 ВА, а TR2 на 20 ВА, не из-за потребляемой мощности, а из-за того, что TR2 управляется в обратном направлении от выхода TR1. Если TR1 сделать больше TR2, это даст немного более высокое напряжение от переменного источника питания.В худшем случае ток нагревателя может увеличить нагрузку на входной трансформатор (TR1). Для обоих трансформаторов требуется вторичное напряжение 15-0-15 В, а TR2 в идеале должен иметь обмотку 230 В для подачи высокого напряжения. Если у вас есть доступ только к трансформаторам на 120 В, вы можете использовать удвоитель напряжения, который также описан ниже. Хотя вам может сойти с рук с трансформаторами с вторичными обмотками 12-0-12 В, я не рекомендую это делать. При движении любого трансформатора назад предпочтительнее использовать более высокие вторичные напряжения, чтобы поддерживать ток в разумных пределах.Вы также можете обнаружить, что регулятор нагревателя не может поддерживать 12,6 В при более низком вторичном напряжении.

  Примечание. Не пытайтесь , а не , управлять вторым трансформатором с напряжением, превышающим номинальное вторичное напряжение. Напряжение. Это приведет к насыщению трансформатора, оба трансформатора могут быть перегружены, и они выйдут из строя, позволив «волшебному дыму» уйти. Это может займет некоторое время из-за тепловой инерции трансформатора (-ов), что может привести вас к мысли, что все в порядке.

  Схема питания показана на рисунке 1. Выходной сигнал TR2 будет около 210 В переменного тока, и после выпрямления и сглаживания это даст исходное напряжение около 300 В. Это дополнительно сглаживается фильтром, образованным R1 и C2. Я указал МОП-транзистор IRF840 для транзистора с последовательным проходом, потому что он довольно дешев и доступен, но можно использовать любой МОП-транзистор, рассчитанный на 400 В или более и рассеивающий не менее 50 Вт. Это совсем не критично, да и в «ящике для мусора» может быть что-нибудь подходящее.Индикатор для нагревателей на 12,6 В не является обязательным, но стоит того. Светодиод «ON» будет значительно ярче, когда питание нагревателя будет переключено на 12,6 В, и этого может быть достаточно. В качестве альтернативы вы можете использовать источник питания с только для с питанием 6,3 В, поэтому нагреватели на 12,6 В будут работать параллельно. Это устраняет ошибки с напряжением нагревателя, но вызывает более высокий ток нагревателя.

  
  Рисунок 1 — Источник питания для испытания клапана

  Все немаркированные диоды должны быть 1N4004 или эквивалентными, а остальные (высоковольтные) — 1N4007, а все конденсаторы в секции высокого напряжения должны быть рассчитаны минимум на 400 В.MOSFET должен быть на подходящем радиаторе и изолирован от него слюдой и термопастой. Вероятно, будет нормально использовать Sil-Pad, потому что общая мощность не очень высока (до 20 Вт при закороченном выходе). Q2 и соответствующие резисторы составляют ограничитель тока. Если напряжение на R5 (10 Ом) превышает 0,65 В (65 мА), Q2 включится и снимет напряжение затвора с Q1, чтобы ток поддерживался на заданном значении. R6 предназначен для защиты базы транзистора от кратковременного высокого пикового тока (хотя, вероятно, этого никогда не произойдет).Вы можете увеличить номинальный ток, уменьшив значение R5, и использование 3,3 Ом (например) позволит источнику питания обеспечить около 200 мА. Если вы сделаете это, вам понадобятся трансформаторы большего размера (TR1 и TR2), большая фильтрующая емкость, более низкое значение для R1 и гораздо лучший радиатор для Q1. Я бы также предложил более мощный MOSFET, в идеале рассчитанный как минимум на 200 Вт.

  Конечно, у вас может быть подходящий трансформатор с уже нужным вам напряжением. В этом случае вы можете использовать его, а не схему, показанную выше, но номинальное напряжение для всех конденсаторов должно быть увеличено, если выходное напряжение трансформатора превышает 250 В переменного тока.Вам также может потребоваться использовать полевой МОП-транзистор с более высоким напряжением, если выпрямленный и сглаженный постоянный ток составляет более 450 В постоянного тока или около того.

  Настоятельно рекомендуется использовать постоянный ток для нагревателей клапанов, особенно если источник питания будет использоваться как часть испытательной установки. Если вы пытаетесь измерить шум или искажение, вам не нужен гул из-за утечки нагревателя на катод, потому что это довольно сильно испортит показания. Использование регулируемого нагревателя также означает, что ваши тесты могут быть последовательными изо дня в день, не беспокоясь о небольших колебаниях температуры катода, вызванных колебаниями в электросети.C6 в источнике питания нагревателя должен быть рассчитан как минимум на 25 В, но C7 и C8 должны быть рассчитаны только на 16 В (хотя более высокое напряжение нормально).

  При показанных значениях выходное напряжение 12,6 В на самом деле будет около 12,57 В, а 6,3 В на самом деле будет 6,4 В (конечно, при условии, что эталонный сигнал LM317 равен точно 1,25 В). Возможно, вы захотите заменить R8 и R9 на 2k многооборотные подстроечные резисторы, чтобы вы могли установить напряжение так точно, как захотите. R7 следует увеличить до 2.2k, если вы используете подстроечный резистор.

  Подача ВН не регулируется, а только регулируется.Сделать стабилизатор высокого напряжения несложно, но в большинстве случаев он не нужен, и вам нужен больший запас по входному напряжению, чтобы гарантировать, что регулятор не «выпадет». Показанная схема будет более чем подходящей для тестов, которые хочет провести большинство людей. В большинстве случаев после использования схема будет подвергаться нормальным колебаниям напряжения в сети, но очень низкая пульсация важна для проведения измерений.

  Есть одно изменение, которое вы, возможно, захотите внести в основную схему, показанную выше.Главный трансформатор (TR1) используется для «двойного режима», так как он обеспечивает как высокое напряжение, так и питание нагревателя. Это означает, что при подключении питания нагревателя высокое напряжение будет снижено из-за регулирования TR1. Если вам не нравится эта идея, просто используйте третий трансформатор для обеспечения напряжения нагревателя. Это гарантирует, что полное питание высокого напряжения всегда доступно, независимо от того, подключено ли питание нагревателя или нет. Трансформатор, используемый для питания нагревателя, по-прежнему должен быть рассчитан примерно на 20 ВА и требует обмотки 15 В (с мостовым выпрямителем), чтобы гарантировать, что напряжение 12.Питание 6 В будет правильно отрегулировано (см. Рисунок 2B).

  Хотя добавление третьего трансформатора, безусловно, займет больше места и будет стоить дороже, это того стоит, потому что вы делаете часть тестового оборудования. Испытательное оборудование обычно используется для множества различных проектов и прослужит много лет, поэтому общая стоимость на самом деле не так высока в более широком плане.

  ---

  Использование трансформаторов 120 В

  Если у вас нет или вы не можете получить хотя бы один из трансформаторов с первичной обмоткой 230 В, вам понадобится удвоитель напряжения.Хотя это вполне приемлемо, вам понадобится больше емкости, чтобы источник не гудел. Удвоителю на самом деле требуется удвоенная емкость, необходимая для мостового выпрямителя, потому что две конденсаторы включены последовательно, поэтому емкость уменьшается вдвое. Они также имеют более низкое напряжение, и по стоимости они, вероятно, примерно такие же.

  
  Рисунок 2 — (A) Удвоитель напряжения для трансформаторов 120 В, (B) Альтернативный источник питания нагревателя

  Схема удвоителя показана на рисунке 2A выше.Он заменяет трансформаторы, мостовой выпрямитель и первую крышку фильтра, показанные на рисунке 1, и его выход подключается к R1. В остальном все осталось прежним, включая регулятор отопителя. Однако у вас будет один дополнительный конденсатор. Удвоители напряжения имеют довольно плохую репутацию, но в большинстве случаев это неоправданно и / или просто неправильно. При правильной конструкции разницы между дублером и мостом практически нет.

  Если вы решите использовать отдельный трансформатор для нагревателей, используйте схему, показанную на рисунке 2B.Выход подключается к U1 (регулятор LM317) и общему низкому напряжению. Точки ВН и НН могут быть присоединены к общей высоковольтной линии и / или шасси по желанию. Первичная обмотка трансформатора должна соответствовать вашей электросети и подключаться к источнику переменного тока после переключателя и предохранителя.

  ---

  Строительные инструкции

  Для MOSFET и регулятора LM317 требуется радиатор. Регулятор нагревателя может рассеивать значительную мощность при использовании нагревателей на 6,3 В, а радиатор должен быть значительным, чтобы регулятор оставался холодным.Такие клапаны, как 6DJ8, довольно голодны и потребляют около 450 мА при 6,3 В. Рассеиваемая мощность регулятора в этих условиях составит около 6 Вт, поэтому не экономьте на радиаторе. Вы можете подумать об использовании вентилятора, если хотите выйти за рамки. При использовании он должен обдувать радиаторы воздухом, чтобы обеспечить максимальное охлаждение. Было бы разумно установить пылевой фильтр — пыль, высокое напряжение и влажность хорошо сочетаются друг с другом, но не лучшим образом!

  В схеме нет ничего критического, но убедитесь, что R5 («стопор» затвора для Q1) находится как можно ближе к соединению затвора.Также убедитесь, что C7 и C9 находятся очень близко к микросхеме регулятора. В некоторых случаях может потребоваться добавить еще один конденсатор на 100 нФ параллельно с C9, чтобы предотвратить колебания U1. Остальные части схемы можно подключить на бирки. Не используйте Veroboard для подачи высокого напряжения, потому что расстояние между дорожками слишком мало. Конечно, для низковольтного блока это нормально.

  При желании можно добавить измеритель, который обычно используется для контроля выходного высокого напряжения.Измеритель с отклонением полной шкалы 1 мА или около того подойдет. Если у вас есть механизм 1 мА с сопротивлением 200 Ом, вы можете легко рассчитать резистор последовательного умножителя. Вам нужно определить максимальное напряжение для считывания, поэтому предположим, что 300 В …

  R = (300 В / 1 мА) — 200 (сопротивление измерителя)
  R = 299,8 кОм (используйте два последовательно подключенных резистора 120 кОм, с последовательным подстроечным резистором 100 кОм)

  Сопротивление умножителя рассеивает в общей сложности 300 мВт, и вам следует использовать пару последовательно подключенных резисторов, чтобы получить соответствующее номинальное напряжение.Вы можете сделать измеритель переключаемым по напряжению или току, но считывание показаний тока не очень полезно, потому что так легко определить, сколько тока потребляет схема клапана. Если вы думаете, что это хорошая идея, продолжайте. Существует полная статья, в которой описывается, как настроить множители счетчиков и шунты — см. Счетчики, множители и шунты.

  Я показал источники высокого и низкого напряжения полностью плавающими, без подключения к земле или друг другу. При желании их можно заземлить на шасси и сеть, и вам может показаться более удобным соединить отрицательные выводы обоих источников питания, чтобы у вас были соединения высокого, общего и низкого напряжения.

  
  Фото источника питания в заводском исполнении

  На фотографии выше показаны внутренности устройства, которое я построил с использованием схемы, показанной на рисунке 1. Я включил счетчик, потому что в переработанном мною корпусе он уже был установлен. Остальная часть схемы почти такая же, как описано, но я добавил две дополнительные крышки фильтра высокого напряжения, потому что они у меня были в наличии. Высокое напряжение изменяется от 0 до 250 В при подключении нагревателя, но несколько больше при отсутствии нагрузки на питание нагревателя. Это нормально для вещей, для которых мне нужен источник питания, но вы можете получить больше или меньше, в зависимости от используемых вами трансформаторов.

  Радиаторы, которые я использовал, недостаточны, если вы планируете интенсивное использование. Я использовал те, которые были показаны выше, потому что они были под рукой, и я знаю, как я собираюсь использовать запасы — обычно в течение довольно коротких периодов времени и в основном с небольшой загрузкой. Это решение я оставляю конструктору, но предпочтительны радиаторы большего размера. Помните — не бывает слишком большого радиатора!

  ---

  Использование расходных материалов

  Нужно быть очень осторожным, чтобы выключатель нагревателя не оставался в положении 12.6 В при использовании клапанов на 6,3 В. Выход из строя нагревателя гарантирован, если вы запустите его при удвоенном напряжении, превышающем нормальное. На питании нагревателя нет ограничителя тока (кроме встроенной защиты в LM317), потому что нагреватели клапана слишком сильно различаются, и было бы глупо включать ограничение. Это причина включения светодиода — он будет действовать как положительное визуальное напоминание о том, что напряжение нагревателя установлено на 12,6 В.

  Хотя в блоке питания есть ограничитель тока, лучше, если он никогда не будет задействован.Убедитесь, что вы используете провод с изоляцией, рассчитанной на соответствующее напряжение, и не используйте очень тонкие провода для нагревателей, иначе в самом проводе будет слишком большое падение напряжения. Вы можете «потерять» пару сотен милливольт без особого влияния на производительность, а если провода короткие, то соединительный провод общего назначения может подойти для нагревателей на 12,6 В. Используйте что-то более тяжелое для нагревателей на 6,3 В, потому что сила тока намного выше.

  В остальном работа проста, и вы используете его, как любой другой блок питания.Просто помните, что у вас может быть выходное напряжение до 300 В или около того, и это в лучшем случае может вам навредить. В худшем случае контакт может привести к летальному исходу. Для некоторых топологий вентильных каскадов вам может потребоваться конденсатор местного фильтра, чтобы обеспечить низкий импеданс даже на высоких частотах. Помните, что даже у прямых проводов есть индуктивность, и это может вызвать ошибки измерения на высоких частотах, когда вы проверяете свою схему.

  ---

  ---

  Индекс проекта
  Клапаны Индекс
  Основной указатель

  Уведомление об авторских правах. Эта статья, включая, но не ограничиваясь, весь текст и диаграммы, является интеллектуальной собственностью Рода Эллиотта и защищена авторским правом © 2014. Воспроизведение или повторная публикация любыми средствами, электронными, механическими или электромеханическими, строго запрещены. в соответствии с международными законами об авторском праве. Похожие записи 21.11.2024 0 Особенности питания кормящей мамы: что можно и нельзя есть при грудном вскармливании 19.11.2024 0 Новорожденный какает слизью: причины появления слизи в кале грудничка 19.11.2024 0 Гемангиома у новорожденных: причины, виды, лечение и профилактика Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт