Обозначение стабилизатора напряжения на схеме: Чтение схем: стабилизаторы | Каталог самоделок

Стабилизаторы

Многие электротехнические устройства требуют поддержания напряжения на заданном уровне с небольшими отклонениями, т.е. его стабилизации. Общеизвестный пример – телевизор. Есть и другие причины, требующие стабилизации напряжения, а иногда и тока. Так, при повышенном напряжении резко снижается срок службы многих изделий. Другой пример: изменения напряжения изменяют характеристики полупроводниковых приборов, что может расстроить работу ответственных устройств автоматики и вычислительной техники. Наконец, в устройствах контроля технологических параметров часто значение контролируемого параметра преобразуется в пропорциональное ему напряжение, которое сравнивается с опорным напряжением. Ясно, что опорное напряжение не должно изменяться. Можно привести и другие очень важные причины, требующие стабилизации напряжения.

Стабилизация достигается многими способами. Здесь рассматриваются обозначения в схемах наиболее употребительных стабилизаторов.

Рис. 2.10.2 Стабилизаторы

Стабилизатор феррорезонансный (рис. 2.10.2, а) может быть обозначен так же, как трансформатор 1 с нелинейным регулированием. Кроме того, его позиционное обозначение укажет на то, что это стабилизатор.

Если же есть причины, чтобы показать более подробно внутренние соединения, то это может быть сделано, например, так, как показано на рис. 2.10.2, а, поз. 2. Здесь изображены два трансформатора, первичные обмотки которых соединены последовательно (точки, обозначающие начала обмоток, расположены с одной стороны), а вторичные обмотки – встречно (точки расположены с разных сторон). Кроме того, обозначено нелинейное регулирование – ломаная черта.

Стабилизаторы полупроводниковые – стабилитроны (диоды лавинные выпрямительные) односторонний 3 и двусторонний 4 (рис. 2.10.2, б).

Стабилизатор ионный (стабилитрон) показан на рис. 2.10.2, в. Здесь А – анод, К – катод, Г – обозначение газового наполнения.

Упрощенные изображения любых стабилизаторов иллюстрирует рис. 2.10.2, г, где 6 – стабилизатор (буквы SТ, перед которыми нарисована звездочка), 7 – стабилизатор напряжения, на что указывает буква U, 8 – стабилизатор тока (). Обратите внимание: звездочка (*) перед буквенным обозначением указывает на то, что стабилизатор является нелогическим элементом (подробнее в гл. 2.11).

К прямоугольникам подводят столько проводов, сколько требуется в каждом конкретном случае.

Бесконтактные логические элементы первого поколения выполнялись из дискретных компонентов (т.е. из раздельных составных частей, например транзисторов и других изделий) с помощью навесного монтажа на платах с печатным монтажом. Смонтированная плата помещена в пластмассовый корпус и залита компаундом. В настоящее время в основном применяют твердотельные интегральные микросхемы (ИМС).

Но как бы ни были выполнены логические элементы, они строятся по модульному принципу.

Модуль представляет собой конструктивно и функционально законченное изделие, что дает возможность набирать нужную схему из сочетания различных модулей, испытывать каждый модуль отдельно, заменять неисправный модуль исправным и т. д. Модули с логическими элементами подразделяются на ячейки, субблоки и блоки.

Ячейка – минимальный конструктивный модуль, т.е. плата с разъемом, на которой установлены ИМС и раздельные резисторы, конденсаторы и т.п.

Блок – основной конструктивно-функциональный модуль. Он представляет собой законченный функциональный узел, собранный на ячейках.

Логические элементы являются двоичными. Это значит, что в них используются входные (подаваемые на логический элемент) и выходные (снимаемые с логического элемента) сигналы только в двух крайних (предельных) состояниях. Иными словами, двоичные логические элементы дискретны (от лат. diskretus — прерывистый, прерывный, понятие дискретный противоположно понятию непрерывный). Они выполняют (реализуют) только такие функции, при которых либо присутствует, либо отсутствует входной сигнал.

Наличие сигнала характеризуется состоянием «логическая единица» (в дальнейшем 1), а отсутствие сигнала – состоянием «логический нуль» (в дальнейшем 0). Заметим здесь же, что 1 и 0 это не числа, а обозначение состояний.

Вместо слова сигнал часто говорят двоичная переменная, а зависимость выходного сигнала от входного, т.е. зависимость соответствующих двоичных переменных, называют функциональной.

В алгебре логики одно состояние принимается за истинное и обозначается 1, а другое состояние, ему противоположное, в этом случае является ложным и обозначается 0. Например, если «да» истинно (1), то «нет» — ложно (0). Если контакт замкнут, истинно (1), то контакт разомкнут – ложно (0). Если ток проходит истинно (1), то отсутствие тока ложно (0). Если намагничено 1, то размагничено 0.

Заметим, что одно и то же состояние в одном случае может быть принято за истинное, а в другом его же принимают за ложное. Все зависит от того, какое в конкретном случае принято соглашение. Например, в соглашении положительной логики более положительное значение физической величины соответствует состоянию 1. А в соглашении отрицательной логики оно же соответствует состоянию 0.

Стабилизатор напряжения на TL431 — radiohlam.ru

Сегодня речь пойдёт о древней, но до сих пор широко используемой микросхеме TL431, которую иногда называют «интегральным» или «программируемым» стабилитроном. Собственно говоря, чаще всего она и используется как замена мощного стабилитрона для создания микромощных источников постоянного напряжения и тока. Ниже показано её обозначение и функциональная схема:

Как видите, схема TL431 достаточно простая и состоит из источника опорного напряжения, операционного усилителя и транзистора. Идея здесь в том, чтобы регулировать степень открытия выходного транзистора при помощи операционника (в зависимости от напряжения на неинвертирующем входе, в то время как на инвертирующий вход подключен высокостабильный источник опорного напряжения). Похожие идеи я уже описывал в статьях про применение операционных усилителей, только в данном случае всё реализовано в одном корпусе в виде интегральной микросхемы. Выпускается эта микруха в самых разных корпусах: TO-92, SOT-23, SOT-25, SOT-89 и других.

Основные характеристики:

• Опорное напряжение: 2,5 Вольта
• Максимальное входное напряжение: 36 Вольт
• Рабочий ток: 1..100 мА

Подробные характеристики можно найти в даташите, а мы переходим к сути вопроса, — как сделать на этой микросхеме стабилизатор напряжения.

Схема:

В этой схеме: I_н — ток нагрузки, I_к — ток коллектора выходного транзистора TL431, I_ref — входной ток встроенного в TL431 операционника, R₁, R₂ — сопротивления делителя напряжения, которым задаётся выходное напряжение. R — балластный резистор, на котором гасятся излишки напряжения, V_ref — опорное напряжение стабилизатора (входное напряжение микросхемы, которое внутри сравнивается со стабильным опорным напряжением).

Принцип действия: величина выходного напряжения зависит от падения напряжения на резисторе R, которое, в свою очередь, зависит от тока через этот резистор. Ток через резистор R складывается из тока нагрузки (I

н) и тока через выходной транзистор микрухи (I_к). Есть ещё ток делителя R₁R₂, но резисторы делителя подбираются таким образом, чтобы этим током можно было пренебречь. Если по какой-либо причине выходное напряжение увеличивается, то увеличивается и напряжение, подаваемое с делителя на вход TL431. В ответ на это микруха начинает сильнее открывать свой выходной транзистор, увеличивая ток I_к, а значит и суммарный ток через R. В результате падение напряжения на резисторе R увеличивается, а выходное напряжение — уменьшается. В случае уменьшения выходного напряжения меньше заданного всё происходит наоборот, — микруха прикрывает свой выходной транзистор, уменьшая суммарный ток через балластный резистор, а следовательно и падение напряжения на нём, в результате чего выходное напряжение увеличивается до заданного уровня.

Математически это описывается вот такой формулой: V_out=V_ref*(1+R₁/R₂)

Пара важных замечаний, про которые никто кроме родного даташита не пишет.

1. Для того, чтобы можно было не учитывать ток делителя — нужно чтобы он был значительно меньше суммы токов I_н и I_к. В то же время, чтобы выходное напряжение делителя не зависело от входного тока микросхемы через ногу V_ref — нужно, чтобы ток делителя был на пару порядков больше этого входного тока. Эти рамки определяют допустимый диапазон номиналов резисторов делителя.

Давайте попробуем эти номиналы прикинуть. Если ток нагрузки будет изменяться от нуля до максимума, то минимальный ток через резистор будет определяться минимальным током микрухи, то есть 1 мА. Максимальный входной ток I

ref = 2 мкА. Найти значение, которое во столько же раз меньше, чем I_к, во сколько раз I_к меньше чем I_ref можно из простого уравнения:

I_к / X = X / I_ref

X = √(I_к * I_ref) =√2000 = 44

Для ровного счёта возьмём значение 50 мкА. Это в 20 раз меньше минимального рабочего тока и чуть более чем в 20 раз больше входного тока микрухи. То есть, скажем, для выходного напряжения 5 Вольт сумма номиналов резисторов должна составлять порядка 100 кОм (обычно берут меньше, поскольку во-первых входной ток микрухи оказывает более сильное влияние на результат, а во-вторых минимальный рабочий ток обычно чуть больше — 4-5 мА).

2. Если вы попытаетесь запитать таким стабилизатором какой-нибудь ultra low power контроллер, то скорее всего по питанию у него будет висеть конденсатор 0,1 мкФ. Так вот, в даташите на TL431 есть график, показывающий области устойчивой работы микросхемы при различных емкостных нагрузках. И там пик неустойчивой работы приходится как раз на область в районе 0,1 мкФ. Этот график обязательно нужно учитывать, иначе микруха будет возбуждаться и ничего нормально работать не будет. Тут лучше как с классическими советсткими КРЕНками повесить на выходе два кондёра — керамику 0,01 мкФ + электролит 10 мкФ.

Ну и теперь самое интересное, — расчёты:

• Сопротивление балластного резистора R и максимальный ток нагрузи рассчитываются, исходя из следующей системы уравнений:
  (1) V_{in min} — V_out = (I_{к min} + I_{н max}) * R
  (2) V_{in max} — V_out = (I_{к max} + I_{н min}) * R
• Уравнение для расчёта резисторов делителя:
  (3) R₁/R₂ = V_out / 2,5 -1

Для примера, давайте посчитаем какой максимальный ток можно получить от стабилизатора на TL431 с входным напряжением 5-32 Вольта и выходным 3,3 Вольта. При этом будем считать, что минимальный ток нагрузки равен нулю. (Пример реальный, был один проект, в котором предлагалось контроллер запитать вот по такой схеме).

Для начала посчитаем резисторы делителя. Если аналогично расчётам выше считать, что ток делителя должен быть порядка 50 мкА, то получим желаемое суммарное сопротивление резисторов делителя в районе 66 кОм. При этом их соотношение, исходя из формулы 3 должно быть равно 3,3/2,5 — 1 = 0,32. Если взять R2 = 47 кОм, то для R1 получаем 15,04 кОм. То есть можно смело брать 15 и даже не проверять обратным расчётом, что там будет с точностью, настолько незначительно расчётное значение отличается от стандартного. Суммарное сопротивление при этом получается 62 кОм, что вполне нам подходит.

Теперь из формулы 2 посчитаем сопротивление R, с учётом того, что минимальный ток нагрузки у нас ноль, а максимальное входное напряжение 32 Вольта. Получается:
R = (32 — 3,3)/100 = 287 Ом. Возьмём ближайшее большее стандартное — 300 Ом (Меньше брать не стоит, поскольку в этом случае максимальный ток получится больше допустимого. Все резисторы нужно брать с точностью 1%).

Осталось из формулы 1 посчитать максимальный ток нагрузки:

Iн max = (5 — 3,3)*1000/300 — 1 = 4,6 мА

Ну и на последок, давайте попробуем прикинуть КПД такой схемы. КПД посчитаем при максимальном токе нагрузки для двух крайних точек входного напряжения. Полезную мощность, понятно, можно вычислить как произведение выходного напряжения на выходной ток, а общую можно найти как произведение входного напряжения на общий входной ток. При этом общий входной ток можно вычислить как (Uin — Uout)/R (у нас же весь ток через балластный резистор течёт).

Учитывая всё сказанное, получим:

— для минимального входного напряжения:

n = (R*U_out*I_{н max})/U_{in min}*(U_{in min} — U_out)

n = (300*3,3*4,6)/(5*(5-3,3)*1000) = 0,506

— для максимального входного напряжения:

n = (R*U_out*I_{н max})/U_{in max}*(U_{in max} — U_out)

n = (300*3,3*4,6)/(32*(32-3,3)*1000) = 0,005

Как видите, даже в лучшем случае мы получили КПД в районе 50%. Более того, на балластном резисторе в худшем случае нужно будет рассеивать (32 — 3,3)²/300 = 2,75 Вт тепла. Да, да, — ради жалких 4,5 мА полезного тока почти 3 Вт тепла.

Какой вывод мы должны из всего этого сделать? Вывод прост, — если вам нужна хоть сколько-нибудь значимая выходная мощность — гораздо эффективнее сделать push-pull и не заниматься ерундой. Благо dc/dc сейчас полно даже в совсем мелких корпусах, типа SOT-23. Учитывая замену 3-х ваттного резистора push-pull может даже и места меньше займёт.

P.S. А, да, чуть не забыл. Бывают же ещё схемы с умощнением TL-ки внешним транзистором. Ну, тут как бы всё просто — получится просто ещё более мощный кипятильник.

Подключение трехфазного стабилизатора напряжения: схема и инструкция

Нестабильность сетевого напряжения характеризует системы электроснабжения многих регионов. Эта проблема особенно актуальна для районов, удаленных от крупных энергоблоков, напряжение на которые подается по протяженным линиям электропередач. Использование стабилизатора напряжения (СН) в таких ситуациях является оптимальным решением для обеспечения допустимых норм параметров мощности и защиты электрооборудования от скачков напряжения. Для дома вполне достаточно устройства мощностью до 15 кВт. Если к объекту подключены три фазы, имеющие напряжение 380 вольт, необходимо подключить аппарат, рассчитанный на 3 фазы. О том, как подключить трехфазный стабилизатор напряжения для дома, расскажем далее.

• Монтажные схемы
• Общие правила подключения

Схемы монтажа

Конструктивно стабилизатор трехфазный, рассчитанный на напряжение 380 вольт, состоит из трех однофазных устройств, каждое из которых стабилизирует однофазное напряжение. Подключение стабилизатора, работающего в трехфазной сети, должно осуществляться строго в соответствии с прилагаемой инструкцией, которую необходимо внимательно изучить перед началом монтажа. По способу подключения различают два типа устройств. Принципиальная схема этих устройств имеет отличия. Трехфазный стабилизатор первого типа содержит три модуля с тремя клеммами, к которым подключаются провода. К этим клеммам подключите вход и выход фазного провода, а также нулевой провод, общий для ввода питания, трех модулей стабилизации и цепей питания нагрузки. Каждый модуль подключен к однофазной сети. Схема, иллюстрирующая подключение этого типа устройств, показана ниже:

Трехфазный стабилизатор на напряжение 380 вольт второго типа также содержит три однофазных стабилизатора, каждый из которых имеет по четыре вывода для подключения проводов. Кроме входа и выхода фазного провода, к модулям стабилизатора этого типа следует подключать также вход и выход нулевого провода. Таким образом, в данной схеме нулевой провод силового ввода не соединен с нулевым проводом стабилизированной электрической сети. Подключение этого типа стабилизатора показано на схеме ниже. Фазные провода красные, нулевые провода синие.

Также рекомендуем посмотреть видео, на котором представлена ​​схема подключения стабилизатора напряжения к сети 380 Вольт:

Общие правила подключения

После распаковки трехфазный стабилизатор напряжения необходимо осмотреть и проверены на наличие механических и других повреждений перед распаковкой. Если изделие перевозилось при отрицательной температуре, устройство следует выдержать в помещении, где оно будет установлено, необходимое количество времени, чтобы сошёл лёд, и испарился конденсат на деталях.

Устройство должно быть подключено квалифицированным специалистом. Если в инструкциях указаны требования к персоналу, выполняющему подключение, их следует соблюдать. Требования, как правило, заключаются в наличии аттестации на определенную группу по электробезопасности. Подключение самого трехфазного стабилизатора должно осуществляться в строгом соответствии с электрической схемой, прилагаемой к изделию.

Сначала стабилизатор устанавливается на то место, где он будет функционировать. Устройство должно быть установлено в сухом помещении, где на него не будет воздействовать токопроводящая пыль. Во время работы к вентиляционным отверстиям в корпусе устройства должен подаваться воздух для нормального охлаждения электрических элементов, содержащих схему стабилизатора. Среда в месте установки стабилизатора не должна содержать агрессивных веществ, способных разрушить изоляцию и металлические части устройства. Диапазон температуры окружающей среды, атмосферного давления и влажности должен соответствовать значениям, указанным в инструкции по эксплуатации. Необходимо помнить, что нарушение условий монтажа и эксплуатации влечет за собой отказ в гарантийном ремонте и обслуживании.

Подключение вводных силовых цепей, по которым подается сетевое напряжение, должно производиться через выключатель (автоматический выключатель), номинальный ток которого выбирают в соответствии с током нагрузки, подключаемой к стабилизатору. Автоматический выключатель должен обеспечивать защиту от коротких замыканий отсечкой по току, а также защиту от перегрузки по току, имеющую выдержку времени.

Цепи защитного заземления, выполненные в соответствии с ПУЭ, должны подключаться к клемме, предназначенной для этой цели. Трехфазный стабилизатор на напряжение 380 вольт может нормально функционировать только при наличии нулевого провода, то есть электрическая сеть, подводимая к устройству, должна быть четырехпроводной. Сечение проводников, соединяющих входные цепи, а также стабилизированные выходы, необходимо выбирать по току нагрузки. Для этого можно воспользоваться таблицей из ПУЭ. О том, как рассчитать сечение кабеля по току, мы рассказали в отдельной статье.

Напоследок рекомендуем посмотреть видео, где наглядно показаны общие правила установки ЦЗ:

Вот по такой инструкции подключается трехфазный стабилизатор напряжения для дома. Надеемся, что предоставленные советы и схемы установки помогли вам разобраться в вопросе!

Будет полезно прочитать:

• Как собрать трехфазный щит учета
• Сетевые устройства защиты от перенапряжения
• Лучшие стабилизаторы напряжения для дома

Опубликовано: 10.07.2017 Обновлено: 10.07.2017 Пока без коментариев

Стабилизатор напряжения сервопривода — лучшая цена и оригинальный продукт

Прежде чем приступить к рассмотрению принципа работы, важно понять, что выходное напряжение также поступает от вторичной обмотки понижающего повышающего трансформатора. Это означает, что от трансформатора Buck Boost техника получает стабильное напряжение после коррекции.

Когда сервостабилизатор получает входной ток с колеблющимся напряжением, микропроцессоры в электронной схеме запускают драйвер серводвигателя. Это, в свою очередь, активирует серводвигатель, который перемещается по обмоткам автотрансформатора. Поскольку вал серводвигателя подключен к первичной обмотке повышающего понижающего трансформатора, движение автоматически регулируется и почти мгновенно увеличивает или уменьшает значение напряжения до заданного предела. Эта регулировка входного напряжения до правильного выходного напряжения является целью серводвигателя и назначением сервостабилизатора.

Это контролируемое напряжение передается через вторичную обмотку повышающего понижающего трансформатора, а затем подается на используемые устройства или механизмы.

При трехфазном питании автоматическая регулировка напряжения серводвигателя соединена с 3 автотрансформаторами, и выполняется процесс коррекции напряжения. Сервостабилизатор напряжения — единственный стабилизатор, который можно использовать с однофазными и трехфазными соединениями.

Это связано с различными преимуществами сервостабилизаторов по сравнению с традиционными стабилизаторами релейного типа. Некоторые из них включают в себя высокую скорость коррекции, точность до +/- 1% допустимого значения колебаний напряжения, стабильный выходной сигнал, способность выдерживать пусковой ток и долговечность. Периодическое техническое обслуживание поддерживает работу стабилизатора напряжения сервопривода в течение очень долгого времени и является хорошей инвестицией в долгосрочной перспективе.

Ознакомьтесь с другими нашими продуктами — ИБП онлайн | Преобразователь постоянного тока в переменный | Разделительный трансформатор | кремниевый выпрямитель | Понижающий трансформатор | Повышающий трансформатор

Сервостабилизаторы напряжения Purevolt

Как бренд, известный своими сервостабилизаторами как в Индии, так и за рубежом, сервостабилизаторы Purevolt пользуются большим спросом благодаря своей доступности и долговечности. Отрасли промышленности полагаются на продукты Purevolt из-за их универсальности и рентабельности, которые они обеспечивают, и поэтому они соответствуют рекомендациям многих уважаемых клиентов со всего мира.

Благодаря нашему стремлению к совершенствованию экономически эффективных и жизнеспособных электрических решений и предотвращению опасностей, связанных с электричеством, сервостабилизаторы Purevolt, безусловно, являются самым заслуживающим доверия брендом на рынке.