Стабилизаторы напряжения это. Стабилизаторы напряжения: виды, принцип работы, характеристики

Что такое стабилизатор напряжения. Какие бывают виды стабилизаторов. Как работают линейные и импульсные стабилизаторы. Какие основные характеристики стабилизаторов напряжения важны при выборе.

Что такое стабилизатор напряжения и зачем он нужен

Стабилизатор напряжения — это электронное устройство, предназначенное для поддержания постоянного напряжения на выходе при колебаниях входного напряжения и изменении нагрузки. Основная задача стабилизатора — обеспечить стабильное питание для электронной аппаратуры и бытовой техники.

Зачем нужны стабилизаторы напряжения? Вот несколько ключевых причин их использования:

• Защита чувствительной электроники от перепадов напряжения в сети
• Обеспечение корректной и долговременной работы бытовой техники
• Повышение срока службы электрооборудования
• Экономия электроэнергии за счет оптимизации энергопотребления
• Предотвращение сбоев в работе компьютерной и офисной техники

Основные виды стабилизаторов напряжения

По принципу работы стабилизаторы напряжения делятся на две большие группы:

1. Стабилизаторы постоянного тока

Предназначены для стабилизации напряжения постоянного тока. Основные виды:

• Линейные стабилизаторы
• Импульсные стабилизаторы

2. Стабилизаторы переменного тока

Используются для стабилизации напряжения в сетях переменного тока. Основные типы:

• Электромеханические
• Феррорезонансные
• Электронные (тиристорные и симисторные)

Принцип работы линейного стабилизатора напряжения

Линейный стабилизатор работает по принципу регулируемого делителя напряжения:

1. На вход подается нестабильное напряжение
2. Часть напряжения падает на регулирующем элементе (транзисторе)
3. Выходное напряжение снимается с нижнего плеча делителя
4. Система управления поддерживает постоянное выходное напряжение, изменяя сопротивление регулирующего элемента

Какие особенности характерны для линейных стабилизаторов?

• Простота конструкции
• Отсутствие помех
• Низкий КПД при большой разнице входного и выходного напряжений
• Необходимость в радиаторе для отвода тепла

Как работает импульсный стабилизатор напряжения

Принцип работы импульсного стабилизатора основан на широтно-импульсной модуляции:

1. Входное напряжение преобразуется в последовательность импульсов
2. Импульсы заряжают накопительный элемент (конденсатор или дроссель)
3. Система управления регулирует длительность импульсов
4. На выходе формируется стабильное напряжение

Каковы основные преимущества и недостатки импульсных стабилизаторов?

• Высокий КПД (до 95%)
• Компактные размеры
• Возможность повышать или понижать напряжение
• Наличие высокочастотных помех
• Более сложная схемотехника

Основные характеристики стабилизаторов напряжения

При выборе стабилизатора напряжения следует обратить внимание на следующие ключевые параметры:

1. Диапазон входных напряжений

Определяет, в каких пределах может меняться входное напряжение без нарушения работы стабилизатора. Типичные значения:

• ±15%
• ±20%
• ±25%
• -45%/+15%

2. Точность стабилизации

Показывает, насколько точно поддерживается выходное напряжение. Обычно выражается в процентах:

• 1-2% — для питания чувствительной электроники
• 3-5% — для большинства бытовых приборов
• 6-8% — для простой бытовой техники

3. Мощность

Определяет максимальную нагрузку, которую может обеспечить стабилизатор. Выбирается с запасом 20-30% от суммарной мощности подключаемых устройств.

4. Быстродействие

Характеризует скорость реакции на изменение входного напряжения. Измеряется в миллисекундах на вольт (мс/В):

• Электромеханические: 12-18 мс/В
• Электронные релейные: 5-10 мс/В
• Электронные тиристорные: 0,5-2 мс/В

Особенности стабилизаторов переменного напряжения

Стабилизаторы переменного напряжения имеют ряд специфических особенностей:

Электромеханические стабилизаторы

Принцип работы основан на автотрансформаторе с подвижным контактом:

• Высокая надежность
• Способность выдерживать большие перегрузки
• Низкое быстродействие
• Наличие подвижных частей

Феррорезонансные стабилизаторы

Используют явление ферромагнитного резонанса в электрических цепях:

• Простота конструкции
• Высокая надежность
• Большие габариты и вес
• Зависимость от частоты сети

Электронные стабилизаторы

Работают на основе тиристоров или симисторов:

• Высокое быстродействие
• Точная стабилизация
• Широкий диапазон входных напряжений
• Чувствительность к перегрузкам

Как выбрать стабилизатор напряжения для дома

При выборе стабилизатора напряжения для бытового использования следует учитывать несколько важных факторов:

1. Определите суммарную мощность подключаемых устройств
2. Выберите тип стабилизатора (электромеханический, электронный)
3. Учтите диапазон колебаний напряжения в вашей сети
4. Обратите внимание на точность стабилизации
5. Рассмотрите дополнительные функции (защита от перегрузки, индикация)

Какой стабилизатор лучше выбрать для разных случаев?

• Для всего дома: мощный электромеханический или электронный ступенчатый
• Для компьютерной техники: электронный с высокой точностью
• Для бытовой техники: электронный релейный
• Для промышленного оборудования: тиристорный или симисторный

Современные тенденции в развитии стабилизаторов напряжения

Технологии стабилизаторов напряжения постоянно совершенствуются. Вот некоторые современные тенденции:

• Увеличение энергоэффективности
• Миниатюризация устройств
• Интеграция с системами умного дома
• Улучшение защитных функций
• Развитие гибридных технологий

Какие инновации ожидаются в ближайшем будущем?

• Использование искусственного интеллекта для оптимизации работы
• Внедрение новых полупроводниковых материалов
• Разработка стабилизаторов на основе сверхпроводников
• Создание «умных» сетей с распределенной стабилизацией

Заключение: роль стабилизаторов напряжения в современной электронике

Стабилизаторы напряжения играют ключевую роль в обеспечении надежной работы электронных устройств и систем. Они защищают оборудование от перепадов напряжения, продлевают срок его службы и повышают энергоэффективность. С развитием технологий роль стабилизаторов будет только возрастать, особенно в контексте умных домов и промышленного интернета вещей.

Выбор правильного стабилизатора напряжения — важная задача как для бытового применения, так и для промышленных систем. Понимание принципов работы различных типов стабилизаторов и их ключевых характеристик позволяет сделать оптимальный выбор для конкретных условий эксплуатации.

Стабилизатор напряжения | это… Что такое Стабилизатор напряжения?

У этого термина существуют и другие значения, см. Стабилизатор.

Стабилизатор напряжения — преобразователь электрической энергии, позволяющий получить на выходе напряжение, находящееся в заданных пределах при значительно больших колебаниях входного напряжения и сопротивления нагрузки.

По типу выходного напряжения стабилизаторы делятся на стабилизаторы постоянного тока и переменного тока. Как правило, тип питания (постоянный либо переменный ток) такой же, как и выходное напряжение, хотя возможны исключения.

Содержание 1 Стабилизаторы постоянного тока 1.1 Линейный стабилизатор 1.1.1 Параллельный параметрический стабилизатор на стабилитроне 1.1.2 Последовательный стабилизатор на биполярном транзисторе 1.1.3 Последовательный компенсационный стабилизатор с применением операционного усилителя 1.2 Импульсный стабилизатор 2 Стабилизаторы переменного напряжения 2. 1 Феррорезонансные стабилизаторы 2.2 Современные стабилизаторы 3 См. также 4 Литература 5 Ссылки 6 Примечания

Стабилизаторы постоянного тока

Микросхема линейного стабилизатора КР1170ЕН8

Линейный стабилизатор

Линейный стабилизатор представляет собой делитель напряжения, на вход которого подаётся входное (нестабильное) напряжение, а выходное (стабилизированное) напряжение снимается с нижнего плеча делителя. Стабилизация осуществляется путём изменения сопротивления одного из плеч делителя: сопротивление постоянно поддерживается таким, чтобы напряжение на выходе стабилизатора находилось в установленных пределах. При большом отношении величин входного/выходного напряжений линейный стабилизатор имеет низкий КПД, так как большая часть мощности P

расс = (U_in — U_out) * I_t рассеивается в виде тепла на регулирующем элементе. Поэтому регулирующий элемент должен иметь возможность рассеивать достаточную мощность, т. е. должен быть установлен на радиатор нужной площади. Преимущество линейного стабилизатора — простота, отсутствие помех и небольшое количество используемых деталей.

В зависимости от расположения элемента с изменяемым сопротивлением линейные стабилизаторы делятся на два типа:

• Последовательный: регулирующий элемент включен последовательно с нагрузкой.
• Параллельный: регулирующий элемент включен параллельно нагрузке.

В зависимости от способа стабилизации:

• Параметрический: в таком стабилизаторе используется участок ВАХ прибора, имеющий большую крутизну.
• Компенсационный: имеет обратную связь. В нём напряжение на выходе стабилизатора сравнивается с эталонным, из разницы между ними формируется управляющий сигнал для регулирующего элемента.

Параллельный параметрический стабилизатор на стабилитроне

Применяется для стабилизации напряжения в слаботочных схемах, так как для нормальной работы схемы ток через стабилитрон D1 должен в несколько раз (3-10) превышать ток в стабилизируемой нагрузке R_L. Часто такая схема линейного стабилизатора применяется как источник опорного напряжения в более сложных схемах стабилизаторов. Для снижения нестабильности выходного напряжения, вызванной изменениями входного напряжения, вместо резистора R_V применяется источник тока. Однако эта мера не уменьшает нестабильность выходного напряжения, вызванную изменением сопротивления нагрузки.

Последовательный стабилизатор на биполярном транзисторе

U_out = U_z — U_be.

По сути, это рассмотренный выше параллельный параметрический стабилизатор на стабилитроне, подключённый ко входу эмиттерного повторителя. В нём нет цепей обратной связи, обеспечивающих компенсацию изменений выходного напряжения.

Его выходное напряжение меньше напряжения стабилизации стабилитрона на величину U_be, которая практически не зависит от величины тока, протекающего через p-n переход, и для приборов на основе кремния приблизительно составляет 0,6В. Зависимость U_be от величины тока и температуры ухудшает стабильность выходного напряжения, по сравнению с параллельным параметрическим стабилизатором на стабилитроне.

Эмиттерный повторитель (усилитель тока) позволяет увеличить максимальный выходной ток стабилизатора, по сравнению с параллельным параметрическим стабилизатором на стабилитроне, в β раз (где β — коэффициент усиления по току данного экземпляра транзистора). Если этого недостаточно, применяется составной транзистор.

При отсутствии сопротивления нагрузки (или при токах нагрузки микроамперного диапазона), выходное напряжение такого стабилизатора (напряжение холостого хода) возрастает на 0,6В за счёт того, что U_be в области микротоков становится близким к нулю. Для преодоления этой особенности, к выходу стабилизатора подключают балластный нагрузочный резистор, обеспечивающий ток нагрузки в несколько мА.

Последовательный компенсационный стабилизатор с применением операционного усилителя

Часть выходного напряжения U_out, снимаемая с потенциометра R2, сравнивается с опорным напряжением U_z на стабилитроне D1. Разность напряжений усиливается операционным усилителем U1 и подаётся на базу регулирующего транзистора, включенного по схеме эмиттерного повторителя^[1]. Для устойчивой работы схемы петлевой сдвиг фазы должен быть близок к 180°+n*360°. Так как часть выходного напряжения U

out подаётся на инвертирующий вход операционного усилителя U1, то операционный усилитель U1 сдвигает фазу на 180°, регулирующий транзистор включен по схеме эмиттерного повторителя, который фазу не сдвигает. Петлевой сдвиг фазы равен 180°, условие устойчивости по фазе соблюдается.

Опорное напряжение Uz практически не зависит от величины тока, протекающего через стабилитрон, и равно напряжению стабилизации стабилитрона. Для повышения его стабильности при изменениях Uin, вместо резистора R_V применяется источник тока.

В данном стабилизаторе, операционный усилитель фактически включён по схеме неинвертирующего усилителя (с эмиттерным повторителем, для увеличения выходного тока). Соотношение резисторов в цепи обратной связи задают его коэффициент усиления, который определяет, во сколько раз выходное напряжение будет выше входного (т.е. опорного, поданного на неинвертирующий вход ОУ). Поскольку коэффициент усиления неинвертирующего усилителя всегда больше единицы, величина опорного напряжения (напряжение стабилизации стабилитрона) должна быть выбрана меньше требуемого минимального выходного напряжения.

Нестабильность выходного напряжения такого стабилизатора практически полностью определяется нестабильностью опорного напряжения, за счёт большого коэффициента петлевого усиления современных ОУ (G_openloop = 10⁵ ÷ 10⁶).

Для исключения влияния нестабильности входного напряжения на режим работы самого ОУ, он может запитываться стабилизированным напряжением (от дополнительных параметрических стабилизаторов на стабилитроне).

Импульсный стабилизатор

Основная статья: Импульсный стабилизатор напряжения

В импульсном стабилизаторе ток от нестабилизированного внешнего источника подаётся на накопитель (обычно конденсатор или дроссель) короткими импульсами; при этом запасается энергия, которая затем высвобождается в нагрузку в виде электрической энергии, но, в случае дросселя, уже с другим напряжением. Стабилизация осуществляется за счёт управления длительностью импульсов и пауз между ними — широтно-импульсной модуляции. Импульсный стабилизатор, по сравнению с линейным, обладает значительно более высоким КПД. Недостатком импульсного стабилизатора является наличие импульсных помех в выходном напряжении.

В отличие от линейного стабилизатора, импульсный стабилизатор может преобразовывать входное напряжение произвольным образом (зависит от схемы стабилизатора):

• Понижающий стабилизатор: выходное стабилизированное напряжение всегда ниже входного и имеет ту же полярность.
• Повышающий стабилизатор: выходное стабилизированное напряжение всегда выше входного и имеет ту же полярность.
• Повышающе-понижающий стабилизатор: выходное напряжение стабилизировано, может быть как выше, так и ниже входного и имеет ту же полярность. Такой стабилизатор применяется в случаях, когда входное напряжение незначительно отличается от требуемого и может изменяться, принимая значение как выше, так и ниже необходимого.
• Инвертирующий стабилизатор: выходное стабилизированное напряжение имеет обратную полярность относительно входного, абсолютное значение выходного напряжения может быть любым.

Стабилизаторы переменного напряжения

Основная статья: Стабилизаторы переменного напряжения

Феррорезонансные стабилизаторы

Во времена СССР получили широкое распространение бытовые феррорезонансные стабилизаторы напряжения. Обычно через них подключали телевизоры. В телевизорах первых поколений применялись сетевые блоки питания с линейными стабилизаторами напряжения (а в некоторые цепи и вовсе питались нестабилизированным напряжением), которые не всегда справлялись с колебаниями напряжения сети, особенно в сельской местности, что требовало предварительной стабилизации напряжения. С появлением телевизоров 4УПИЦТ и УСЦТ, имевших импульсные блоки питания, необходимость в дополнительной стабилизации напряжения сети отпала.

Феррорезонансный стабилизатор состоит из двух дросселей: с ненасыщаемым сердечником (имеющим магнитный зазор) и насыщенным, а также конденсатора. Особенность ВАХ насыщенного дросселя в том, что напряжение на нём мало изменяется при изменении тока через него. Подбором параметров дросселей и конденсаторов можно обеспечить стабилизацию напряжения при изменении входного напряжения в достаточно широких пределах, но незначительное отклонение частоты питающей сети очень сильно влияло на характеристики стабилизатора.

Современные стабилизаторы

В настоящее время основными типами стабилизаторов являются:

• электродинамические сервоприводные (механические)
• статические (электронные переключаемые)
• релейные
• компенсационные (электронные плавные)

Модели производятся как в однофазном (220/230 В), так и трёхфазном (380/400 В) исполнении, мощность их от нескольких сотен ватт до нескольких мегаватт. Трёхфазные модели выпускаются двух модификаций: с независимой регулировкой по каждой фазе или с регулировкой по среднефазному напряжению на входе стабилизатора.

Выпускаемые модели также различаются по допустимому диапазону изменения входного напряжения, который может быть, например, таким: ±15%, ±20%, ±25%, ±30%, -25%/+15%, -35%/+15% или -45%/+15%. Чем шире диапазон (особенно в отрицательную сторону), тем больше габариты стабилизатора и выше его стоимость при той же выходной мощности.

Важной характеристикой стабилизатора напряжения является его быстродействие, то есть чем выше быстродействие, тем быстрее стабилизатор отреагирует на изменения входного напряжения. Быстродействие это промежуток времени (миллисекунды) за которое стабилизатор способен изменить напряжение на один вольт. У разного типа стабилизаторов разная скорость быстродействия, например у электродинамических быстродействие 12…18 мс/В, статические стабилизаторы обеспечат 2 мс/В, а вот у электронных, компенсационного типа этот параметр 0,75 мс/В.^{[источник не указан 943 дня]}

Ещё одним важным параметром является точность стабилизации выходного напряжения. Согласно ГОСТ 13109-97 предельно допустимое отклонение напряжения питания ±10% от номинального. Точность современных стабилизаторов напряжения колеблется в диапазоне от 1% до 8%. Точности в 8% вполне хватает для обеспечения исправной работы абсолютного большинства бытовой и промышленной электротехники. Более жесткие требования (1%) обычно предъявляются для питания сложного оборудования (медицинское, высокотехнологичное и подобное). Важным потребительским параметром является способность стабилизатора работать на заявленной мощности во всем диапазоне входного напряжения, но далеко не все стабилизаторы соответствуют этому параметру. Некоторые стабилизаторы выдерживают десятикратные перегрузки, при покупке такого стабилизатора запас по мощности не требуется.

См. также

• Микросхемы серии 78xx — серия распространённых линейных стабилизаторов
• Регулятор мощности
• Инверторы напряжения

Литература

• Вересов Г.П. Электропитание бытовой радиоэлектронной аппаратуры. — М.: Радио и связь, 1983. — 128 с.
• В.В. Китаев и др Электропитание устройств связи. — М.: Связь, 1975. — 328 с. — 24 000 экз.
• Костиков В.Г. Парфенов Е.М. Шахнов В.А. Источники электропитания электронных средств. Схемотехника и конструирование: Учебник для ВУЗов.  — 2. — М.: Горячая линия — Телеком, 2001. — 344 с. — 3000 экз. — ISBN 5-93517-052-3
• Штильман В. И. Микроэлектронные стабилизаторы напряжения. — Киев: Технiка, 1976.

Ссылки

• Стабилизаторы. Изготовители. Описание. (Как сохранить свой дом и технику от скачков напряжения и как правильно выбрать стабилизатор, который вам в этом поможет)
• Стабилизатор напряжения для дома (Зачем необходим стабилизатор напряжения для дома, как его выбрать, типы стабилизаторов)
• ГОСТ Р 52907-2008 «Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Термины и определения»
• Пример схемы регулируемого стабилизатора напряжения/тока (30В/5А, с применением интегрального линейного стабилизатора LM317, ОУ и силового транзистора)

Примечания

1. ↑ Circuits. Op-Amps. Voltage Regulator

Стабилизатор напряжения | это… Что такое Стабилизатор напряжения?

У этого термина существуют и другие значения, см. Стабилизатор.

Стабилизатор напряжения — преобразователь электрической энергии, позволяющий получить на выходе напряжение, находящееся в заданных пределах при значительно больших колебаниях входного напряжения и сопротивления нагрузки.

По типу выходного напряжения стабилизаторы делятся на стабилизаторы постоянного тока и переменного тока. Как правило, тип питания (постоянный либо переменный ток) такой же, как и выходное напряжение, хотя возможны исключения.

Содержание 1 Стабилизаторы постоянного тока 1.1 Линейный стабилизатор 1.1.1 Параллельный параметрический стабилизатор на стабилитроне 1.1.2 Последовательный стабилизатор на биполярном транзисторе 1.1.3 Последовательный компенсационный стабилизатор с применением операционного усилителя 1.2 Импульсный стабилизатор 2 Стабилизаторы переменного напряжения 2.1 Феррорезонансные стабилизаторы 2. 2 Современные стабилизаторы 3 См. также 4 Литература 5 Ссылки 6 Примечания

Стабилизаторы постоянного тока

Микросхема линейного стабилизатора КР1170ЕН8

Линейный стабилизатор

Линейный стабилизатор представляет собой делитель напряжения, на вход которого подаётся входное (нестабильное) напряжение, а выходное (стабилизированное) напряжение снимается с нижнего плеча делителя. Стабилизация осуществляется путём изменения сопротивления одного из плеч делителя: сопротивление постоянно поддерживается таким, чтобы напряжение на выходе стабилизатора находилось в установленных пределах. При большом отношении величин входного/выходного напряжений линейный стабилизатор имеет низкий КПД, так как большая часть мощности P_расс = (U_in — U_out) * I_t рассеивается в виде тепла на регулирующем элементе. Поэтому регулирующий элемент должен иметь возможность рассеивать достаточную мощность, т. е. должен быть установлен на радиатор нужной площади. Преимущество линейного стабилизатора — простота, отсутствие помех и небольшое количество используемых деталей.

В зависимости от расположения элемента с изменяемым сопротивлением линейные стабилизаторы делятся на два типа:

• Последовательный: регулирующий элемент включен последовательно с нагрузкой.
• Параллельный: регулирующий элемент включен параллельно нагрузке.

В зависимости от способа стабилизации:

• Параметрический: в таком стабилизаторе используется участок ВАХ прибора, имеющий большую крутизну.
• Компенсационный: имеет обратную связь. В нём напряжение на выходе стабилизатора сравнивается с эталонным, из разницы между ними формируется управляющий сигнал для регулирующего элемента.

Параллельный параметрический стабилизатор на стабилитроне

Применяется для стабилизации напряжения в слаботочных схемах, так как для нормальной работы схемы ток через стабилитрон D1 должен в несколько раз (3-10) превышать ток в стабилизируемой нагрузке R_L. Часто такая схема линейного стабилизатора применяется как источник опорного напряжения в более сложных схемах стабилизаторов. Для снижения нестабильности выходного напряжения, вызванной изменениями входного напряжения, вместо резистора R_V применяется источник тока. Однако эта мера не уменьшает нестабильность выходного напряжения, вызванную изменением сопротивления нагрузки.

Последовательный стабилизатор на биполярном транзисторе

U_out = U_z — U_be.

По сути, это рассмотренный выше параллельный параметрический стабилизатор на стабилитроне, подключённый ко входу эмиттерного повторителя. В нём нет цепей обратной связи, обеспечивающих компенсацию изменений выходного напряжения.

Его выходное напряжение меньше напряжения стабилизации стабилитрона на величину U_be, которая практически не зависит от величины тока, протекающего через p-n переход, и для приборов на основе кремния приблизительно составляет 0,6В. Зависимость U_be от величины тока и температуры ухудшает стабильность выходного напряжения, по сравнению с параллельным параметрическим стабилизатором на стабилитроне.

Эмиттерный повторитель (усилитель тока) позволяет увеличить максимальный выходной ток стабилизатора, по сравнению с параллельным параметрическим стабилизатором на стабилитроне, в β раз (где β — коэффициент усиления по току данного экземпляра транзистора). Если этого недостаточно, применяется составной транзистор.

При отсутствии сопротивления нагрузки (или при токах нагрузки микроамперного диапазона), выходное напряжение такого стабилизатора (напряжение холостого хода) возрастает на 0,6В за счёт того, что U_be в области микротоков становится близким к нулю. Для преодоления этой особенности, к выходу стабилизатора подключают балластный нагрузочный резистор, обеспечивающий ток нагрузки в несколько мА.

Последовательный компенсационный стабилизатор с применением операционного усилителя

Часть выходного напряжения U_out, снимаемая с потенциометра R2, сравнивается с опорным напряжением U_z на стабилитроне D1. Разность напряжений усиливается операционным усилителем U1 и подаётся на базу регулирующего транзистора, включенного по схеме эмиттерного повторителя^[1]. Для устойчивой работы схемы петлевой сдвиг фазы должен быть близок к 180°+n*360°. Так как часть выходного напряжения U_out подаётся на инвертирующий вход операционного усилителя U1, то операционный усилитель U1 сдвигает фазу на 180°, регулирующий транзистор включен по схеме эмиттерного повторителя, который фазу не сдвигает. Петлевой сдвиг фазы равен 180°, условие устойчивости по фазе соблюдается.

Опорное напряжение Uz практически не зависит от величины тока, протекающего через стабилитрон, и равно напряжению стабилизации стабилитрона. Для повышения его стабильности при изменениях Uin, вместо резистора R_V применяется источник тока.

В данном стабилизаторе, операционный усилитель фактически включён по схеме неинвертирующего усилителя (с эмиттерным повторителем, для увеличения выходного тока). Соотношение резисторов в цепи обратной связи задают его коэффициент усиления, который определяет, во сколько раз выходное напряжение будет выше входного (т.е. опорного, поданного на неинвертирующий вход ОУ). Поскольку коэффициент усиления неинвертирующего усилителя всегда больше единицы, величина опорного напряжения (напряжение стабилизации стабилитрона) должна быть выбрана меньше требуемого минимального выходного напряжения.

Нестабильность выходного напряжения такого стабилизатора практически полностью определяется нестабильностью опорного напряжения, за счёт большого коэффициента петлевого усиления современных ОУ (G_openloop = 10⁵ ÷ 10⁶).

Для исключения влияния нестабильности входного напряжения на режим работы самого ОУ, он может запитываться стабилизированным напряжением (от дополнительных параметрических стабилизаторов на стабилитроне).

Импульсный стабилизатор

Основная статья: Импульсный стабилизатор напряжения

В импульсном стабилизаторе ток от нестабилизированного внешнего источника подаётся на накопитель (обычно конденсатор или дроссель) короткими импульсами; при этом запасается энергия, которая затем высвобождается в нагрузку в виде электрической энергии, но, в случае дросселя, уже с другим напряжением. Стабилизация осуществляется за счёт управления длительностью импульсов и пауз между ними — широтно-импульсной модуляции. Импульсный стабилизатор, по сравнению с линейным, обладает значительно более высоким КПД. Недостатком импульсного стабилизатора является наличие импульсных помех в выходном напряжении.

В отличие от линейного стабилизатора, импульсный стабилизатор может преобразовывать входное напряжение произвольным образом (зависит от схемы стабилизатора):

• Понижающий стабилизатор: выходное стабилизированное напряжение всегда ниже входного и имеет ту же полярность.
• Повышающий стабилизатор: выходное стабилизированное напряжение всегда выше входного и имеет ту же полярность.
• Повышающе-понижающий стабилизатор: выходное напряжение стабилизировано, может быть как выше, так и ниже входного и имеет ту же полярность. Такой стабилизатор применяется в случаях, когда входное напряжение незначительно отличается от требуемого и может изменяться, принимая значение как выше, так и ниже необходимого.
• Инвертирующий стабилизатор: выходное стабилизированное напряжение имеет обратную полярность относительно входного, абсолютное значение выходного напряжения может быть любым.

Стабилизаторы переменного напряжения

Основная статья: Стабилизаторы переменного напряжения

Феррорезонансные стабилизаторы

Во времена СССР получили широкое распространение бытовые феррорезонансные стабилизаторы напряжения. Обычно через них подключали телевизоры. В телевизорах первых поколений применялись сетевые блоки питания с линейными стабилизаторами напряжения (а в некоторые цепи и вовсе питались нестабилизированным напряжением), которые не всегда справлялись с колебаниями напряжения сети, особенно в сельской местности, что требовало предварительной стабилизации напряжения. С появлением телевизоров 4УПИЦТ и УСЦТ, имевших импульсные блоки питания, необходимость в дополнительной стабилизации напряжения сети отпала.

Феррорезонансный стабилизатор состоит из двух дросселей: с ненасыщаемым сердечником (имеющим магнитный зазор) и насыщенным, а также конденсатора. Особенность ВАХ насыщенного дросселя в том, что напряжение на нём мало изменяется при изменении тока через него. Подбором параметров дросселей и конденсаторов можно обеспечить стабилизацию напряжения при изменении входного напряжения в достаточно широких пределах, но незначительное отклонение частоты питающей сети очень сильно влияло на характеристики стабилизатора.

Современные стабилизаторы

В настоящее время основными типами стабилизаторов являются:

• электродинамические сервоприводные (механические)
• статические (электронные переключаемые)
• релейные
• компенсационные (электронные плавные)

Модели производятся как в однофазном (220/230 В), так и трёхфазном (380/400 В) исполнении, мощность их от нескольких сотен ватт до нескольких мегаватт. Трёхфазные модели выпускаются двух модификаций: с независимой регулировкой по каждой фазе или с регулировкой по среднефазному напряжению на входе стабилизатора.

Выпускаемые модели также различаются по допустимому диапазону изменения входного напряжения, который может быть, например, таким: ±15%, ±20%, ±25%, ±30%, -25%/+15%, -35%/+15% или -45%/+15%. Чем шире диапазон (особенно в отрицательную сторону), тем больше габариты стабилизатора и выше его стоимость при той же выходной мощности.

Важной характеристикой стабилизатора напряжения является его быстродействие, то есть чем выше быстродействие, тем быстрее стабилизатор отреагирует на изменения входного напряжения. Быстродействие это промежуток времени (миллисекунды) за которое стабилизатор способен изменить напряжение на один вольт. У разного типа стабилизаторов разная скорость быстродействия, например у электродинамических быстродействие 12…18 мс/В, статические стабилизаторы обеспечат 2 мс/В, а вот у электронных, компенсационного типа этот параметр 0,75 мс/В.^{[источник не указан 943 дня]}

Ещё одним важным параметром является точность стабилизации выходного напряжения. Согласно ГОСТ 13109-97 предельно допустимое отклонение напряжения питания ±10% от номинального. Точность современных стабилизаторов напряжения колеблется в диапазоне от 1% до 8%. Точности в 8% вполне хватает для обеспечения исправной работы абсолютного большинства бытовой и промышленной электротехники. Более жесткие требования (1%) обычно предъявляются для питания сложного оборудования (медицинское, высокотехнологичное и подобное). Важным потребительским параметром является способность стабилизатора работать на заявленной мощности во всем диапазоне входного напряжения, но далеко не все стабилизаторы соответствуют этому параметру. Некоторые стабилизаторы выдерживают десятикратные перегрузки, при покупке такого стабилизатора запас по мощности не требуется.

См. также

• Микросхемы серии 78xx — серия распространённых линейных стабилизаторов
• Регулятор мощности
• Инверторы напряжения

Литература

• Вересов Г.П. Электропитание бытовой радиоэлектронной аппаратуры. — М.: Радио и связь, 1983. — 128 с.
• В.В. Китаев и др Электропитание устройств связи. — М.: Связь, 1975. — 328 с. — 24 000 экз.
• Костиков В.Г. Парфенов Е.М. Шахнов В.А. Источники электропитания электронных средств. Схемотехника и конструирование: Учебник для ВУЗов.  — 2. — М.: Горячая линия — Телеком, 2001. — 344 с. — 3000 экз. — ISBN 5-93517-052-3
• Штильман В. И. Микроэлектронные стабилизаторы напряжения. — Киев: Технiка, 1976.

Ссылки

• Стабилизаторы. Изготовители. Описание. (Как сохранить свой дом и технику от скачков напряжения и как правильно выбрать стабилизатор, который вам в этом поможет)
• Стабилизатор напряжения для дома (Зачем необходим стабилизатор напряжения для дома, как его выбрать, типы стабилизаторов)
• ГОСТ Р 52907-2008 «Источники электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Термины и определения»
• Пример схемы регулируемого стабилизатора напряжения/тока (30В/5А, с применением интегрального линейного стабилизатора LM317, ОУ и силового транзистора)

Примечания

1. ↑ Circuits. Op-Amps. Voltage Regulator

вещей, которые нужно знать перед покупкой стабилизатора напряжения для дома

Хотите верьте, хотите нет, если вы живете в стране, где электричество часто нестабильно, стабилизатор напряжения — это необходимая техника в вашем доме. Несмотря на это, многие люди решают пойти без него, потому что они просто мало знают о них.

Помните, что покупка Стабилизаторы напряжения не похожи на покупку других приборов. Они долгосрочные инвестиции, которые прослужат вам долгие годы. Когда в поисках идеала стабилизатор напряжения, есть определенные соображения, которые необходимо сделать.

В этом блоге рассказывается о некоторых полезных вещах, которые следует учитывать перед покупкой стабилизатора напряжения для дома. Поэтому, если вы ищете его, убедитесь, что вы прочитали этот блог до конца, чтобы сделать вашу покупку информативной и удовлетворительной.

• Защита от неисправности оборудования

Любая неравномерность напряжения, к которому подключены ваши приборы, может привести к серьезному повреждению. При использовании ваших приборов важно находиться в безопасных рабочих пределах устройства, любое отклонение от этого может привести к снижению производительности, и стабилизатор напряжения помогает именно в этом.

• Повышает срок службы электроприборов

Стабилизатор напряжения — это ограничитель перенапряжения, который выравнивает мощность электросети. Устройство предотвращает повреждение ваших приборов от внезапных всплесков и провалов тока, экономя как деньги, так и ваши приборы от избыточного тока.

• Меры безопасности Человеческая жизнь

Большинство пожаров в Индии вызвано коротким замыканием или неисправным оборудованием, а в крайних случаях это может даже привести к гибели людей. Использование стабилизатора напряжения снижает вероятность неисправности электричества и, таким образом, защищает наши дома и нашу жизнь.

Как работает стабилизатор напряжения и каковы его компоненты внутри?

Стабилизатор напряжения имеет эти четыре части: трансформатор, система управления электропитанием, напряжение измерительная система и интегральная схема. Чтобы стабилизатор напряжения работал, вам нужны эти основные компоненты.

Прочее, например разъемы, СМВ, провода, предохранители, индикаторы, розетки, вилки и т.д. важно для изготовления стабилизатора напряжения. Кроме того, большинство современных стабилизаторов являются цифровыми, что обусловлено их точностью. предпочтительный электрический компоненты также зависят от выбранного вами стабилизатора напряжения.

Схема с использованием операционных усилителей может воспринимать различные напряжения. Операционные усилители усиливают напряжения, поэтому их можно обрабатывается другими цепями. Когда выходное напряжение падает ниже определенного точки, они переключаются на альтернативный набор резисторов.

С другой стороны, когда выходное напряжение поднимается выше определенной точки, они переключаются на другой набор резисторы.

Как выбрать стабилизатор напряжения для дома?

Поскольку функции стабилизаторы разнообразны, надо подобрать подходящий. В этом В связи с этим следует учитывать следующие аспекты – диапазон потребляемой мощности защищаемого оборудования и уровень колебаний напряжения в вашей область, край.

В этой статье мы предположим, что вы живете в Индии и напряжение в вашей семье составляет 230 В переменного тока. Чтобы получить максимальная выходная мощность, сначала умножьте 230 на максимальный номинальный ток для каждого электрическое устройство, которым вы владеете (в амперах) и добавьте 20-25% для буфера.

Вы должны выяснить требования к мощности устройств, которые будут подключены к стабилизатору. Это включает в себя знание того, сколько энергии потребляет каждое устройство. Вам также необходимо подумайте о коэффициенте мощности приборов (0,8 в норме).

Bottom Line

Знание основных моментов перед покупкой стабилизатора напряжения для дома может помочь вам принять лучшее решение. Прежде чем купить стабилизатор напряжения для дома, уделите время рассмотрению этих важных фактов.

Стабилизатор напряжения от производителя №1 в Европе

Стабилизатор напряжения представляет собой решение с наилучшим соотношением цена/качество и доказал свою эффективность в предотвращении потенциально опасных ситуаций, вызванных нестабильностью входного напряжения. Стабилизатор напряжения представляет собой силовое устройство, расположенное между сетью и нагрузкой. Цель состоит в том, чтобы обеспечить отклонение напряжения намного ниже, чем то, которое гарантирует распределительная система.

Мы находимся в Северной Германии и предлагаем высококачественные стабилизаторы напряжения, трансформаторы, блоки коррекции коэффициента мощности и генераторы. «Высокий класс» для нас не просто слово, мы даем вам до 5 лет гарантии и предлагаем поддержку по всему миру!

Стабилизаторы напряжения электромеханические

Скорость регулирования до 125 В/сек.

Диапазон мощности, однофазный, до 135 кВА,
Диапазон мощности, трехфазный, до 6000 кВА

Электронные стабилизаторы напряжения

Скорость регулирования 500 Вольт/сек.

Диапазон мощностей, однофазный, до 40 кВА,
Диапазон мощностей, трехфазный, до 120 кВА

ODYSSEY — Скорость регулирования <3 миллисекунды

КИСЛОРОД – Скорость регулирования <3 мс

Трехфазный диапазон мощности от 200 кВА до 3200 кВА ±10% (-40% до 60 с)
Трехфазный диапазон мощности от 200 кВА до 2000 кВА ±15% (-50% до 60сек)

Работа стабилизатора напряжения

Наши стабилизаторы напряжения рассчитаны на работу при номинальном напряжении в соответствии с международным стандартом IEC 60038 и должны подключаться между основным источником питания и нагрузкой.

Предназначен для питания нагрузок стабилизированным напряжением с переменным входным напряжением по отношению к номинальному значению. Максимальный входной ток достигается при минимальном номинальном напряжении; так как выходное напряжение стабилизируется в близких пределах (±0,5%), его можно считать постоянным.

Стабилизация происходит по значению «TRMS» напряжения и не зависит от гармонических искажений в сети.

 

Изменение нагрузки

Наши стабилизаторы напряжения могут работать с диапазоном изменения нагрузки от 0 до 100 % по каждой фазе, время отклика зависит от процентного изменения входного напряжения и типа конструкции (ориентировочно, оно может варьироваться от 12,5В/сек и 1300В/сек).

Стабилизаторы напряжения не зависят от коэффициента мощности нагрузки, а поскольку регулирование осуществляется без обрезания синусоиды напряжения, в нижестоящей линии не вносятся ни заметные гармонические искажения, ни фазовый сдвиг.

 

Шкаф

Стабилизаторы напряжения размещены в металлическом корпусе с покрытием RAL 7035 и классом защиты IP21, размер которого соответствует номинальной мощности.