Константная электроника схема. Схема регулятора постоянного тока: принцип работы и применение — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Что такое схема регулятора постоянного тока. Как работает схема регулятора постоянного тока. Какие компоненты используются в схеме регулятора постоянного тока. Где применяются схемы регулятора постоянного тока.

Содержание

Что такое схема регулятора постоянного тока

Схема регулятора постоянного тока (также известная как источник постоянного тока) — это электронная схема, которая обеспечивает постоянный ток через нагрузку независимо от изменений напряжения или сопротивления нагрузки. Основная задача такой схемы — поддерживать заданный ток на выходе вне зависимости от внешних факторов.

Ключевые особенности схемы регулятора постоянного тока:

Обеспечивает стабильный ток через нагрузку
Компенсирует изменения напряжения питания
Адаптируется к изменениям сопротивления нагрузки
Позволяет точно задавать и контролировать выходной ток

Принцип работы схемы регулятора постоянного тока

Как работает схема регулятора постоянного тока? В основе ее работы лежит принцип отрицательной обратной связи:

Схема измеряет реальный ток через нагрузку
Сравнивает измеренное значение с заданным
При отклонении корректирует выходное напряжение
Это изменяет ток через нагрузку, приближая его к заданному

Таким образом, схема постоянно отслеживает и подстраивает выходной ток, поддерживая его на заданном уровне.

Основные компоненты схемы регулятора постоянного тока

Типичная схема регулятора постоянного тока включает следующие ключевые элементы:

Операционный усилитель — сравнивает измеренный и заданный ток
Транзистор — регулирует ток через нагрузку
Токоизмерительный резистор — для измерения реального тока
Источник опорного напряжения — задает требуемый ток
Цепи обратной связи — обеспечивают стабилизацию

Правильный выбор и настройка этих компонентов определяет точность и стабильность работы схемы.

Виды схем регуляторов постоянного тока

Существует несколько основных типов схем регуляторов постоянного тока:

Линейные регуляторы тока

Простейший вариант на основе операционного усилителя и транзистора. Обеспечивает высокую точность, но имеет низкий КПД из-за рассеивания мощности на регулирующем элементе.

Импульсные регуляторы тока

Используют ШИМ для управления током. Имеют более высокий КПД, но уступают линейным в точности и скорости реакции.

Гибридные схемы

Сочетают преимущества линейных и импульсных регуляторов. Обеспечивают хороший баланс между точностью, КПД и динамическими характеристиками.

Применение схем регуляторов постоянного тока

Где используются схемы регуляторов постоянного тока? Основные области применения:

Системы питания светодиодов
Зарядные устройства для аккумуляторов
Лазерные диоды и модули
Прецизионные измерительные приборы

Системы электрохимической обработки
Управление электромагнитами и соленоидами

Преимущества использования схем регуляторов постоянного тока

Какие преимущества дает применение схем регуляторов постоянного тока?

Стабильная работа нагрузки независимо от колебаний напряжения питания
Защита нагрузки от перегрузки по току
Возможность точного задания рабочего тока
Улучшение энергоэффективности в некоторых применениях
Упрощение схемотехники устройств с токовым управлением

Ключевые параметры схем регуляторов постоянного тока

На что обращать внимание при выборе или разработке схемы регулятора постоянного тока?

Диапазон выходного тока
Точность стабилизации тока
Максимальное входное напряжение
КПД схемы
Температурная стабильность
Скорость реакции на изменение нагрузки

Особенности проектирования схем регуляторов постоянного тока

Что нужно учитывать при разработке схемы регулятора постоянного тока?

Тщательный выбор компонентов с учетом требуемых параметров
Правильный расчет цепей обратной связи
Обеспечение температурной стабильности
Защита от короткого замыкания на выходе
Минимизация пульсаций выходного тока
Оптимизация КПД схемы

Современные тенденции в разработке схем регуляторов постоянного тока

Какие новые технологии используются в схемах регуляторов постоянного тока?

Применение специализированных интегральных схем
Использование цифровых методов управления
Внедрение адаптивных алгоритмов регулирования
Интеграция интеллектуальных функций защиты и диагностики
Миниатюризация и повышение энергоэффективности

Проблемы и ограничения схем регуляторов постоянного тока

С какими сложностями сталкиваются разработчики схем регуляторов постоянного тока?

Обеспечение стабильности в широком диапазоне нагрузок
Минимизация потерь мощности
Борьба с паразитными осцилляциями
Температурная компенсация
Защита от перенапряжений и перегрузок

Заключение

Схемы регуляторов постоянного тока играют важную роль во многих электронных устройствах, обеспечивая стабильную работу различных нагрузок. Правильный выбор и грамотное проектирование таких схем позволяет значительно улучшить характеристики и надежность оборудования. При разработке необходимо учитывать множество факторов, от выбора компонентов до тонкой настройки обратных связей. Современные технологии открывают новые возможности для создания все более совершенных схем регуляторов постоянного тока.

Регулятор мощности электроинструмента.

Здравствуйте! Из всего имеющегося у меня инструмента, самый используемый- УШМ (болгарка). Помимо распила различных материалов, очень часто применяется для зачистки, шлифовки поверхностей. При работе с деревянными материалами лепестковые круги часто жгут дерево. Слишком много оборотов. Круги на » липучке» по кафельной плитке тоже норовят слететь от центробежной силы.

Решением проблемы видел в дополнении болгарки регулятором оборотов. Критерием поиска была возможность встраивания в корпус инструмента с наименьшими затратами.

Микрообзор.

Верой и правдой очередная УШМ служит мне уже шестой год. Производитель ДИОЛД, под 125 круг. Более точное обозначение от времени стёрлось, а сам уже не помню.

Не хотел делать выносной регулятор. Место чуть-чуть в ручке имеется. Посмотрев на размеры крутилки на странице продавца и решив, что запихаю всё-таки, заказал.

Добиралась посылка примерно с месяц, трек не отслеживался.
ТТХ со страницы товара.

Модель: 6 скоростей
Максимальное напряжение: 250 (В)
Номинальный ток нагрева: 6 (A)
Рабочая температура: 0-50 ©
Материал: пластик.

Скоростей не 6, конечно, плавная регулировка потенциометром. Цифры для наглядности.

Размеры:

Длина — 30 мм;
Ширина- 17 мм;
Высота — 30 мм.

На одном торце эл. характеристики.

На противоположном- схема включения.

Примерная электрическая схема устройства. Обозреваемый регулятор отличается только наличием подстроечного потенциометра и выключателем ( дальше 6 позиции эл. регулировка отключается и на инструмент подаётся сетевое напряжение напрямую).

Внутри корпуса выглядит так. Симистор используется ВТВ08.

Характеристики:

VRRM, В 600
IT(RMS) (макс.), А 8
VDRM (макс.), В 600
IFSM (макс.), А 84
IFT, мА 35
dV/dt, В/мкс 400
dI/dt, А/мс 4. 5
TA,°C от -40 до 125
Вполне может использоваться без радиатора до 1000Вт

Плата из текстолита. С обратной стороны только пайка.(флюсом я заляпал, комплектные провода короткие)

Разобрал УШМ. Место для установки оказалось только здесь.

Пропилил отверстие в корпусе. Корпус ручки болгарки из вязкого пластика. Регулятор вставляется очень плотно. Ничем не крепил.

Расположение получилось удачное. Не мешает при работе инструментом.

Примерно 5 мм не влез до конца, не критично абсолютно. Главное-удобно пользоваться.

Регулятор плавно меняет напряжение. Подключается в разрыв питающего провода. На первой позиции напряжение 154 В.

На шестой позиции 201 В.

Болгарка у меня маломощная, поэтому на 1 и 2 позициях при резке металла останавливается.
Зато с 3 и дальше отлично работает. То, что я ждал от регулятора, я получил. На работе подтачивал плитку. Насадка не пытается убежать с платформы, меньше вибрация и нет такого столба пыли.

Лепестковым кругом снимал фаски с торца доски- не жгёт.
Теперь УШМ полностью оправдывает своё название (угловая шлиф.машина).
Включаю болгарку на прямом включении к сети, а потом убираю обороты до нужных. Хотя она запускается и на низких оборотах. Может и зря, ну так, на всякий случай. Это есть на видео.

Небольшое видео работы.

Всем спасибо и удачных покупок!

Схемы к ЭЛ.ИНСТРУМЕНТУ :: Сетевые реноваторы :: Реноватор сетевой MFT-400 SK

Реноватор ЗУБР — универсальное устройство для разных строительных работ (резка, шлифование), особенно в труднодоступных местах. Большой угол колебаний 3 градуса в сочетании с широким спектром регулировки частоты обеспечивают эффективную работу с любым материалом. Расширенная комплектация включает в себя базовый набор насадок для начала работы сразу после покупки и удобный кейс для хранения и переноски

Бренд:

STEHER

Серия:

Без серии

Кейс:

Кейс

Наждачная бумага:

Наждачная бумага

Реноватор:

Реноватор

Руководство по эксплуатации:

Руководство по эксплуатации

Сегментное пильное полотно 88 мм:

Сегментное пильное полотно 88 мм

Универсальная прямая пильная насадка:

Универсальная прямая пильная насадка

Шабер:

Шабер

Шлифовальная подошва:

Шлифовальная подошва

Бесключевой патрон:

нет

Быстрозажимной патрон:

нет

Габариты:

34x21x8 см

Длина кабеля:

2 м

Константная электроника:

нет

Масса в упаковке:

2. 4 кг

Масса изделия:

1.4 кг

Мощность:

400 Вт

Мощность, Вт:

400

Набор насадок в комплекте:

есть

Напряжение:

230~ / 50 В/Гц

Плавный пуск:

нет

Подключение к пылесосу:

Подсветка:

нет

Пылеотвод:

нет

Тип крепления:

—

Угол колебаний:

3 град

Угол колебаний, град:

Частота колебаний:

0-23000 ход/мин

Частота колебаний, ход/мин:

0-23000

Электронная регулировка оборотов:

есть

211220_web. pdf (211220_web.pdf, 1,547 Kb) [Скачать]

способов создания и использования цепей постоянного тока

Мы часто сталкивались с источником напряжения и источником тока в схемотехнике, когда работали с аналоговыми цепями. Источники напряжения — это все, что обеспечивает постоянное напряжение, например, стандартный выход USB 5 В или адаптер 12 В; однако текущие источники немного более загадочны. Некоторые схемы, особенно с операционными усилителями и коммутационными схемами, потребуют от вас использования источника постоянного тока. Что такое цепь постоянного тока? Что он делает и зачем он нам нужен?

Ниже мы ответим на эти и некоторые другие вопросы, которые могут у вас возникнуть, такие как изменение температуры, схемы с транзистором и приложения для этого конкретного тока.

1. Что такое цепь постоянного тока?

(схема управляет резистором и создает напряжение)

Источник: https://en. wikipedia.org/wiki/Current_source#/media/File:Ohms_law_current_source.svg

Это источник питания, который поддерживает постоянный ток нагрузки, несмотря на изменения и колебания сопротивления нагрузки. Другими словами, источник постоянного тока обеспечивает постоянный выходной ток независимо от сопротивления нагрузки.

Таким образом, источник постоянного тока ценен для подачи постоянного тока независимо от любых изменений сопротивления, даже при значительных отклонениях сопротивления. В цепях с постоянными требованиями к току это полезно.

2. Как работает источник постоянного тока?

(светодиодный источник света)

https://en.wikipedia.org/wiki/Current_source#/media/File:Const_cur_src_113.svg

9 0002 Электрогенераторы с источниками постоянного тока имеют высокое внутреннее сопротивление по сравнению с их нагрузками с высоким сопротивлением. Он может поддерживать непрерывный ток даже при нагрузке, сопротивление которой колеблется в широких пределах, так как его внутреннее сопротивление велико.

Соответственно, источник постоянного тока работает в соответствии с делением тока. Из-за высокого внутреннего сопротивления и низкого сопротивления нагрузки ток проходит по кратчайшему пути наименьшего сопротивления. Ток течет от источника тока (с высоким внутренним сопротивлением) к нагрузке с меньшим сопротивлением.

3. Способы построения цепей постоянного тока

Транзисторный активный источник постоянного тока Основы

9000 2

(Уравнение для приведенного ниже примера решения схемы с напряжением батареи 5)

В приведенном выше уравнении мы используем значение мА, равное 100. Схема обеспечивает подачу постоянного тока 100 мА с использованием источника питания 5 В. Кроме того, он будет иметь потенциометр для управления последним выходным сигналом от одного до ста мА. Несмотря на изменения сопротивления нагрузки, он будет поддерживать постоянный ток. Это можно использовать в цепях, которым требуется постоянная подача тока без колебаний.

Простая стабилизированная схема источника рабочего тока

(Это цепь активного источника тока на транзисторе.)

Любые проблемы с током, возникающие из-за изменений в источнике, легко устранить. напряжения путем изменения нескольких электронных компонентов в первичной цепи активного устройства. В качестве альтернативы вы можете использовать диод опорного напряжения или стабилитрон вместо R1.

Цепь постоянного тока LM334, TL431 и LM317

(Это схема источника постоянного тока, в которой используется регулятор напряжения LM317)

Один из самых стабильных источников постоянного тока — LM344. Этот источник тока имеет три клеммы и может работать при уровне тока от 1 мкА до 10 мА, что определяется сбросом внешнего резистора. Как надежный двухконтактный источник тока, он не требует подключения дополнительных компонентов питания. Кроме того, он может работать как датчик температуры. К сожалению, LM334 может выдавать только 10 мА.

Помимо того, что LM317 является регулятором напряжения, он также является стабильным источником постоянного тока. Можно создать максимальный ток 1 ампер, используя только три контакта.

Небольшие упаковки TO-92 обычно содержат часть TL431. TL431A можно рассматривать как переменную с температурной компенсацией, и это устройство также может функционировать как источник постоянного тока и опорное/источник напряжения.

Не забывайте всегда измерять входное напряжение, переключающие узлы, а также выходное напряжение перед использованием.

4. Цепь постоянного тока, зависящая от температуры в некоторой степени от температуры, которая является одним из их основные недостатки. Хотя это, вероятно, не имеет большого значения для многих приложений, температурные характеристики будут иметь решающее значение для контроля окружающей среды.
Изменения происходят двумя основными способами:

Влияние температуры на изменения Vbe

Температура на Vbe составляет приблизительно -2 мВ/°C, и изменение Vce обусловлено этим. Следующее соотношение является приблизительным: *Vbe приблизительно равно -0,0001ΔVce. Имейте в виду, что схема чувствительна к изменениям температуры окружающей среды.
Рекомендуется использовать достаточно большое сопротивление эмиттерного резистора. Это связано с тем, что сделка гарантирует изменение напряжения эмиттера менее чем на десятки милливольт. И это также влияет только на долю общего напряжения эмиттера. Для того чтобы коллекторы все еще имели достаточное напряжение между собой, важно, чтобы оба тока проходили через них и чтобы изменения напряжения питания адекватно поглощались.

Температура и колебания β

Когда транзистор имеет значение β / Hfe, это может не быть серьезной проблемой. При этом влияние тока базы на эмиттерный ток уменьшается, и вариация уменьшается в наибольшей степени.

5. Применение цепи постоянного тока

Для операций, связанных с управлением светодиодами в системе светодиодного освещения, должен быть источник постоянного тока. Вы используете источник постоянного тока в цепях зарядки аккумуляторов, а также в портативных устройствах. Вы будете использовать источник постоянного тока в нескольких приложениях, в том числе:
Системы для усиления звука.
Система солнечной энергии.
Электромагнитные поля.
Двигатель, поддерживающий постоянную скорость.
Датчики, измеряющие эффект Холла.
Цепь регулятора смещения стабилитрона

Заключительные мысли

Цепь источника постоянного тока состоит из источника постоянного тока, подключенного к нагрузке, которую он питает, и представляет собой схему, зависящую от температуры. Непрерывный ток будет течь всегда, независимо от сопротивления или напряжения мешка.
Кроме того, мы обсудили все тонкости работы с постоянным током.
Мы будем рады ответить на любые дополнительные вопросы, которые могут у вас возникнуть, и при необходимости предоставить вам конкретные рекомендации. Пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам с любыми проблемами.

Проектирование простой схемы стока постоянного тока с использованием операционного усилителя

Источник тока и сток тока — два основных термина, используемых в проектировании электроники. Эти два термина определяют, какой ток может выходить или входить в клемму. Например, 9Ток стока и истока 0009 типичного цифрового вывода микроконтроллера 8051 составляет 1,6 мА и 60 мкА соответственно. Это означает, что контакт может подавать (источник) до 60 мкА, когда он установлен на высокий уровень, и может получать (приемник) до 1,6 мА, когда он установлен на низкий уровень. Во время разработки нашей схемы нам иногда приходится создавать собственные схемы источника тока и схемы стока тока . В предыдущем уроке мы построили схему источника тока, управляемого напряжением, с использованием обычного операционного усилителя и полевого МОП-транзистора, который можно использовать для подачи тока на нагрузку, но в некоторых случаях вместо источника тока нам понадобится опция стока тока.

Таким образом, в этом уроке мы узнаем, как построить схему стока постоянного тока, управляемую напряжением . Схема стока постоянного тока, управляемая напряжением, как следует из названия, контролирует величину тока, протекающего через нее, в зависимости от приложенного напряжения. Прежде чем продолжить построение схемы, давайте разберемся со схемой стока постоянного тока.

Что такое схема стока постоянного тока?

Цепь постоянного тока фактически потребляет ток независимо от сопротивления нагрузки до тех пор, пока входное напряжение не изменится. Для цепи с сопротивлением 1 Ом, питаемой от входа 1 В, постоянный ток составляет 1 А в соответствии с законом Ома. Но если закон Ома определяет, сколько тока протекает через цепь, то зачем нам нужен источник постоянного тока и цепь стока тока?

Как видно из изображения выше, Цепь источника тока обеспечивает ток для управления нагрузкой. Величина тока, получаемого нагрузкой, будет определяться схемой источника тока, поскольку она действует как источник питания. Точно так же Цепь стока тока действует как заземление, опять же, величина тока, получаемого нагрузкой, будет контролироваться цепью стока тока. Основное отличие состоит в том, что схема истока имеет достаточный ток для источника (подачи) на нагрузку, в то время как схема приемника должна просто ограничивать ток через цепь.

Потребитель тока, управляемый напряжением, с использованием операционного усилителя

Схема приемника постоянного тока, управляемая напряжением, работает точно так же, как схема источника тока, управляемая напряжением, которую мы построили ранее.

Для схемы стока тока изменено подключение операционного усилителя, то есть отрицательный вход подключен к шунтирующему резистору. Это обеспечит необходимую отрицательную обратную связь для операционного усилителя. Затем у нас есть PNP-транзистор , который подключен к выходу операционного усилителя, так что выходной контакт операционного усилителя может управлять PNP-транзистором. Теперь всегда помните, что операционный усилитель будет пытаться сделать напряжение на обоих входах (положительном и отрицательном) равным.

Предположим, на положительный вход операционного усилителя подается входное напряжение 1 В. Теперь операционный усилитель попытается сделать другой отрицательный вход также равным 1 В. Но как это сделать? Выход операционного усилителя включит транзистор таким образом, что другой вход получит 1 В от нашего Vsupply.

Шунтирующий резистор создаст падение напряжения в соответствии с законом Ома, В= IR . Следовательно, ток 1 А, протекающий через транзистор, создаст падение напряжения в 1 В. Транзистор PNP поглотит этот ток 1 А, а операционный усилитель будет использовать это падение напряжения и получить желаемую обратную связь 1 В. Таким образом, изменение входного напряжения будет управлять базой, а также током через шунтирующий резистор. Теперь давайте введем в нашу схему нагрузку, которой нужно управлять.

Как видите, мы уже разработали цепей стока тока, управляемых напряжением, с использованием операционного усилителя . Но для практической демонстрации вместо использования RPS для подачи переменного напряжения на Vin давайте воспользуемся потенциометром. Мы уже знаем, что показанный ниже потенциометр работает как делитель напряжения, обеспечивая переменное напряжение от 0 В до Vsupply(+).

Теперь построим схему и проверим, как она работает.

Строительство

Как и в предыдущем уроке, мы будем использовать LM358, так как он очень дешевый, его легко найти и он широко доступен. Правда, у него два канала ОУ в одном корпусе, а нам нужен только один. Ранее мы построили много схем на основе LM358, вы также можете их проверить. На изображении ниже представлена схема контактов LM358.

Далее нам понадобится PNP транзистор, для этого используется BD140 . Другие транзисторы также будут работать, но проблема с рассеиванием тепла. Поэтому в пакете Transistor должна быть возможность подключения дополнительного радиатора. Распиновка BD140 показана на изображении ниже —

Еще одним важным компонентом является шунтирующий резистор. Для этого проекта остановимся на резисторе 47 Ом мощностью 2 Вт. Деталь Необходимые компоненты описаны в списке ниже.

Операционный усилитель (LM358)
ПНП-транзистор (BD140)
Шунтирующий резистор (47 Ом)
Резистор 1 кОм
Резистор 10 кОм
Блок питания (12 В)
Потенциометр 50k
Хлебопечка и дополнительные соединительные провода

Рабочая схема стока тока, управляемая напряжением

Схема построена на простой макетной плате для целей тестирования, как показано на рисунке ниже. Для проверки установки постоянного тока в качестве резистивной нагрузки используются различные резисторы .

Входное напряжение изменяется с помощью потенциометра, а изменения тока отражаются на нагрузке. Как видно на изображении ниже, ток 0,16 А потребляется нагрузкой . Вы также можете проверить подробную работу в видео, ссылка на которое находится внизу этой страницы. Но что именно происходит внутри цепи?

Как обсуждалось ранее, при входном напряжении 8 В операционный усилитель вызовет падение напряжения на шунтирующем резисторе на 8 В на выводе обратной связи. Выход операционного усилителя будет включать транзистор до тех пор, пока шунтирующий резистор не создаст падение 8 В.

В соответствии с законом Ома падение напряжения на резисторе составляет 8 В только при токе 170 мА (0,17 А). Это потому, что напряжение = ток х сопротивление. Следовательно, 8 В = 0,17 А x 47 Ом. В этом случае резистивная нагрузка, подключенная последовательно, как показано на схеме, также будет способствовать протеканию тока. Операционный усилитель включит транзистор, и на землю будет отведено то же количество тока, что и шунтирующий резистор.
Теперь, если напряжение фиксировано, независимо от подключенной резистивной нагрузки, ток будет таким же, как , в противном случае напряжение на операционном усилителе не будет таким же, как входное напряжение.

Таким образом, можно сказать, что ток через нагрузку (ток протекающий) равен току через транзистор, который также равен току через шунтирующий резистор. Таким образом, переставляя приведенное выше уравнение,

Потребление тока нагрузкой = падение напряжения / сопротивление шунта.

Как обсуждалось ранее, падение напряжения будет таким же, как входное напряжение на операционном усилителе. Следовательно,

  Потребление тока нагрузкой = входное напряжение / сопротивление шунта.

При изменении входного напряжения также изменится потребляемый ток через нагрузку.

Усовершенствования конструкции

Если тепловыделение выше, увеличьте мощность шунтирующего резистора.