Тип стабилизатора напряжения какой лучше: Выбор и сравнение электромеханического, электродинамического, релейного, электронного, электромагнитного и феррорезонансного стабилизатора напряжения

Содержание

Рейтинг и обзор лучших стабилизаторов напряжения по типу

Принцип работы релейного стабилизатора напряжения, тиристорного и латерного

В статье рассказывается о том, как устройство стабилизатора напряжения влияет на его работу, обсуждаются виды стабилизаторов напряжения по типу и характеристикам, приводятся несколько примеров, относительно рекламных трюков производителей, а так же приводится принцип работы стабилизатора напряжения любого типа.

Из представленных на Российском рынке лучших стабилизаторов напряжения, можно выделить четыре основные группы по принципу действия, такой вот, своеобразный рейтинг стабилизаторов напряжения:

Типы стабилизаторов напряжения

Учимся выбирать лучшие стабилизаторы напряжения, учитывая целый ряд характеристик.


выбор стабилизатора напряжения

Магазины электроники наперебой предлагают защитные стабилизаторы для дома разных видов. Выбрать лучший стабилизатор напряжения, среди такого количества, довольно затруднительная задача, но возможная. Лучшим будет тот, который решит проблемы Вашей сети, будет надежным и долговечным.

Топ стабилизаторов напряжения по многим параметрам возглавляют Отечественные марки защитных устройств.

Рейтинг стабилизаторов напряжения для дома включает модели тиристорых устройств, латерных (электромехагических) и релейных. Можно с уверенностью сказать, что стабилизаторы напряжения российского производства с ключами на мощных, современных, электронных реле и контакторах по комплексу параметров являются лучшими. По "живучести", вне конкуренции. Тест стабилизаторов напряжения, выявляет слабые и сильные стороны схемотехники каждой модели.

Чтобы, понять какой вид стабилизаторов достоин внимания, рассмотрим из чего состоит любой из них.

Устройство стабилизатора напряжения

  • Автотрансформатор
  • Электронная управляющая схема
  • Замыкающие ключи — реле, тиристоры (симисторы), латр

Хорошее знание устройства прибора подскажет, какой стабилизатор напряжения лучше из тех, что предлагают в магазине.

Автотрансформаторы устанавливают медного типа и алюминиевого. В дешевых стабилизаторах ставят алюминиевые, в качественных медные.

Электронная управляющая схема у стабилизаторов различных торговых марок индивидуальная, у некоторых уникальная. Из-за управляющей схемы, регуляторы, относящиеся к одному типу, например, релейные стабилизаторы разных производителей, выполняют свои функции НЕ ОДИНАКОВО. Качественно отличаются друг от друга.

Принципиальная схема стабилизатора напряжения определяет алгоритм замыкания ключей и вносит довольно существенные различия в работе между двумя идентичными по типу стабилизаторами от разных производителей.

Замыкающие ключи определяют тип стабилизатора по способу коммутации.

По быстродействию стабилизаторы напряжения подразделяются на электронные и электромеханические.

Скорость срабатывания электронных стабилизаторов напряжения составляет 10-20 м.с. к ним относятся тиристорные модели и современные релейные. Электронный стабилизатор напряжения предпочтительнее электромеханического типа.

К электромеханическим стабилизаторам относятся модели латерного типа, скорость срабатывания замыкающих ключей у которых, может достигать 50 м.с.


Обзор стабилизаторов напряжения

Самые востребованные типы стабилизаторов напряжения ступенчатого и плавного регулирования с ключами на тиристорах (симисторах), реле и латерах.


Обзор феррорезонансных стабилизаторов напряжения

Один из самых старых типов стабилизаторов, был в Советском Союзе у наших дедушек и бабушек.

В настоящее время применятся редко из-за целого ряда существенных недостатков.


Недостатки:

  • Высокая шумность
  • Узкий диапазон входного напряжения (176-256В;)
  • Искажение синусоидальности выходного напряжения
  • Выдает большие помехи в сеть
  • Большие габариты
  • Ограничения по нагрузочной способности (недопустимость работы на холостом ходу и нагрузках менее 20%)
  • Недопустимость перегрузки
  • Ограничения по COS (F) нагрузки;

Преимущества:

Нет.


Обзор латерных стабилизаторов напряжения

Сервоприводные (латерные) стабилизаторы напряжения с плавным регулированием (высокой точности, те самые 3-1 %), для коммутации используют латер. Приборы в основном изготавливаются на основе автотрансформаторов с серводвигателями — латр.

Преимущества:

  • Цена
  • Широкий диапазон;

Латерный тип - самые дешевые стабилизаторы напряжения. На Российском рынке в большом кол-ве представлены модели Китайского, Тайваньского, Отечественного производства.

Недостатки:

  • В режиме стабилизации теряет мощность
  • Характеризутся низкой нагрузочной способностью, в паспорте любого из этих стабилизаторов, найдете шкалу, где указано, что в режиме стабилизации теряют 50% мощности.
  • Фактически, покупая латрный стабилизатор напряжения мощностью в 5 квт, получаете только 2,5 квт.
  • Большие ограничения по скорости регулирования — очень медленные
  • Недолговечные. Выходит из строя моторчик. Токосъемное колесо - слабое место. Качество латерных стабилизаторов оставляет желать лучшего.
  • Требуется регулярное обслуживание
  • Высокая шумность
  • Не выносят перегрузок. Горят часто и ломаются
  • Большая масса
  • ольшие габариты
  • Ненадежные
  • Опасные

Обзор релейных стабилизаторов напряжения

Принцип работы релейного стабилизатора напряжения основывается на использовании высококачественных надежных реле и контакторах. Реле и контакторы - это самые популярные компоненты любой техники от бытовой до промышленной. Почему так? Да потому что они недороги по себестоимости, недороги в ремонте, ОЧЕНЬ надежны и долговечны, если спроектированы правильно и произведены не кустарно, а промышленно. Релейные стабилизаторы напряжения самые массовые и популярные. Цена за изделие вполне приемлемая, а ремонт весьма недорог. Они надежнее и долговечнее из представленных типов, и выпускаются дольше всех. Фавориты по соотношению качества, функциональных возможностей и цены.

Преимущества:

  • Характеризуются малым временем регулирования 10-20 м.с.
  • Не создают никаких искажений синусоиды и не излучают радиопомех, не дает "шумов" в сеть
  • Релейные структуры, изначально, ничего не искажают и не вносят радиопомех, идеальный коммутационный ключ.
  • Реле отлично справляются с перегрузками, недаром вся авиационная и машиностроительная техника работает на реле и контакторах, а не на тиристорах. Реле - "рабочая лошадь всего автопрома". Если реле качественные, спроектированы и расчитаны правильно, вы не станете частым посетителем гарантийной мастерской.
  • Стабилизаторы напряжения для дома релейного типа целесообразно использовать для 98% техники, включая элитную аудио-видео технику, опять же, по причине, отсутсвия каких - либо искажений.
  • Релейные стабилизаторы - имеют самые компактные размеры среди других типов, так как реле не нуждаются в охлаждении, радиаторы и вентилляторы не применяется, поэтому габариты умеренные.
  • Небольшой вес, в сравнении среди други видов
  • Увеличенный ресурс работы
  • Диапазон может быть любой
  • Работают при минусовой температуре

Недостатки:

Недостатков, как таковых нет.

Но, качество релейного стабилизатора напряжения сильно зависит от надежности реле.

Рабочие характеристики, так же, очень сильно зависят от микропроцессора схемы, который управляет замыканием и размыканием реле, устанавливает алгоритм работы всего устройства.

В общем, все зависит от "мозгов" стабилизатора.

У всех производителей электрические управляющие схемы разные.

Два релейных стабилзатора от разных производителей работают НЕ одинаково.

Правильно спроектированный релейный стабилизатор напряжения, много лет не доставит ни забот ни хлопот.

Стабилизаторы «Норма М» имеют безобрывную коммутацию, т.е. переключение обмотки происходит без обрыва фазы. Проверяется элементарно мультиметром (вольтметром) в момент переключения ступени просадки напряжения до нуля нет, обрыва фазы нет. Из отечественных компаний с такой характеристикой мы ЕДИНСТВЕННЫЕ. Для техники любой бытовой и профессиональной, безобрывная коммутация большой плюс.


Обзор тиристорных стабилизаторов напряжения

Тиристорные стабилизаторы напряжения, свое распространение получили сравнительно недавно, как только обнаружилось, что на этих элементах проще всего делается любая точность.

Производят тиристорные стабилизаторы напряжения многие предприятия, как зарубежные, так и Отечественные из-за простоты, быстроты сборки и настройки, не афишируя, однако, крупных недостатков в их принципе действия. Для тех, кто не знает или путает, симисторы - это вид тиристоров с симметричной структурой прибора.

Преимущества:

  • Характеризуются малым временем регулирования
  • В режиме стабилизации мощность не теряют. Четко выдерживают паспортные характеристики, т.е. в момент стабилизации выдерживают в точности только то, что написано в паспорте
  • Высокая точность регулирования. Производители добиваются этого большим количеством переключающих ступеней

Сомнительный плюс высокой точности регулирования и средства ее достижения уже обсуждались не раз.

Плюс сомнительный потому, что на самом деле, аппаратуре абсолютно все равно будет ли в сети ± 3%, ± 7% или ± 10%, а, тем более, ±0,5%.

Нормальным напряжением бытовой сети считается Гостовский диапазон 220в ± 10%. Любые значения в диапазоне между 198 вольт - 244 вольт - ЭТО АБСОЛЮТНО НОРМАЛЬНО. 98% электробытовых устройств стабильно и без сбоев работает в этом диапазоне. Очень редко попадаются изделия, требующие более точную стабилизацию, чем ГОСТ. На моей памяти есть котел какой - то, название не помню. Но если вы, по загадочной причине, мечтаете иметь именно этот котел, тогда придется раскошелится на высокоточный стабилизатор-). Проще котел выбрать другой.

Корректная работа бытовой техники рассчитана на напряжение ГОСТ 220 ± 10%. Дорогие покупатели, не забивайте себе голову точностью регулирования. Она только на Ваш кошелек влияет, а на работу техники НЕТ.

Когда выяснилось, что на тиристорах можно делать любую точность, тогда и случился бум тиристорных стабилизаторов. Производители продают тиристорные модели гораздо дороже, придумывая небылицы, что высокая точность жутко необходима для Вашей аппаратуры. В принципе, больше, ничем таким выдающимся тиристорные стабилизаторы не обладают. Стоят дорого, ремонт дорогой, размеры огромные, шумные из-за активного охлаждения, боятся перегрузок любого типа, сильно греются.

Фактор точности регулирования напряжения влияет только на тесты в лабораторных условиях, на технику, у которой в паспорте написано требование высокой точности стабилизации сети ( некоторые медицинские приборы и измерительная аппаратура лабораторного типа). В бытовом применении высокая точность, просто, не нужна, ей нет применения.

В общем - это просто психологический фактор, раскрученный рекламный трюк "чем точнее, тем лучше", который позволяет продавать изделия дороже.

Что касается точности, тут есть еще один подводный камень, о который можно и запнуться.

Человек не посвященный в основы принципиальной схемы стабилизаторов не знает, что точность достигается за счет большого количества переключающих ступеней. Да, тиристоры позволяют сделать большое количество ступеней и много шагов, но, что кроется за этими шагами? Многие удивляются, что, купив дорогущий тиристорный стабилизатор, в итоге, получили интересный, раздражающий эффект и замучились наблюдать моргание лампочек. Кроме лампочек, другая техника, чувствительная к обрыву фазы, дает сбой в работе, уходит в "перезагруз" (медицинская аппаратура, инкубаторы и т.д.).

Каждая ступень - обрыв фазы. И, что бы там не писали в рекламных статьях производители тиристорных стабилизаторов, просто, возьмите мультиметр и в момент переключения ступеней Вы сами зафиксируете отсутствие напряжения на своем приборе.

Если ступеней будет слишком много, их работа значительно замедляется.

Недостатки:

Большое количество регулирующих ступеней.

Каждая ступень — это обрыв фазы. Чем больше ступеней, тем больше провалов.

Каждая ступень — всплеск, скачек, "шум" в сеть. Чем больше ступеней, тем больше помех.

Моргание лампочек происходит по той же причине — большое количество повышающих ступеней.

Дорогая чувствительная аппаратура , особенно аудио-видео техника работает с помехами. Элитный аудио центр работает, как самый простой музыкаьный центр. Искажается звук. В целом срок службы бытовой техники сокращается.

Надо покупать с большим запасом по мощности, что чревато ценой.

Не выдерживают перегрузок по току и по напряжению, даже кратковременных.

По нижнему порогу отключаются.

Тиристорный стабилизатор всегда отключает нагрузку, когда перегрузки выходят за пределы рабочих характеристик в паспорте, так устроена электрическая схема, чтобы защитить нежные элементы, боящиеся перегрузок.

Например, напряжение опустилось ниже рабочего входного напряжения, стабилизатор тиристорного типа отключит всю бытовую технику. У многих напряжение частенько, кратковременно опускается ниже нижнего порога и каждый раз он будет дергать технику включением-выключением.

Вам это надо!? Вашей бытовой электронике это, точно, не надо. При включении-выключении происходят дополнительные провалы напряжения — это крайне не желательно, срок службы бытовых устройств, при таком режиме, значительно сокращается.

Тиристорные стабилизаторы отключаются не для того, чтобы сберечь электротехнику, а прежде всего, чтобы сам стабилизатор не вышел из строя. Для тиристоров и симисторов режим перегрузок вреден. Если допускать к ним перегрузки, то эти элементы быстро "горят".

Для Вашей техники было бы на много лучше, еслиб он не отключался, спасая себя самого.

Стабилизаторы «Норма М» допускают просадку напряжения ниже паспортных характеристик, не дергают аппаратуру вкл-откл.

Выходное напряжение сильно искажено у таких стабилизаторов .

Это связано прежде всего с особенностью работы самих тиристоров, симисторов.

Они излучают очень большой уровень радиопомех и по этим причинам не целесообразно запитывать от тиристоро-симисторных стабилизаторов аудио-видео технику и точные измерительные приборы, так как нормальная работа этих устройств будет искажена.

Очень большие габариты и вес, опять таки, по причине использования коммутирующих ключей на тиристорах ( симисторах).

Тиристоры (симисторы) очень сильно греются, для нормальной работоспособности этих элементов, без перегрева, устанавливаются, в обязательном порядке, радиаторы для охлаждения, отсюда большой вес изделия. Дополнительно устанавливают в корпус вентиляторы, как активное охлаждение. Вспомните, что происходит в компьютере с вентилятором в блоке питания через непродолжительное время, без комментариев...

При наращивании числа ступеней происходит замедление их работы и существенное удорожание изделия в целом.

Неоправданно высокая цена относительно других типов стабилизаторов.

Тиристорный стабилизатор огромен, тяжел, дорогой при покупке и чрезмерно дорогой в ремонте. Единственное преимущество - поддерживает напряжение с заявленной точностью, но это его и недостаток.

В промышленности эти элементы не используются для производства устройств, где необходима повышенная надежность. Их используют только для коммутации в изделиях бытового типа, а стабилизаторы это и есть обычные, бытовые устройства.


Рекламные трюки производителей стабилизаторов

Небольшой ликбез

Многие производители тиристорных стабилизаторов напряжения, не оправданно, "козыряют" очень быстрым срабатыванием, широким диапазоном и микропроцессорным управлением.

На самом деле — это лишь рекламный трюк. Такой же, как и с точностью регулировки.

Гонка за быстродействием - кто быстрее?

Современные, мощные, электронные реле не уступают в быстродействии тиристорам ( симисторам ).

Быстродействие реле и тиристоров составляет 10-20 м.с (они примерно равны), этого вполне хватает для скоростного реагирования на происходящие изменения в сети.

Гонка за быстродействием, тоже, рекламный трюк.

В этой гонке за быстродействием уступают только латрные модели. Скорость быстродействия этих стабилизаторов действительно оставляет желать лучшего.

"Утка" про микропроцессорное управление. Что это такое?

Давайте разберемся.

Сердце стабилизатора напряжения - электронная управляющая схема. Она есть у любого стабилизатора. Именно ее имеют ввиду, когда говорят о микропроцессорном управлении.

Так что, все абсолютно, стабилизаторы напряжения с микропроцессорным управлением.

Есть два типа управляющей схемы - монолитная и дискретная:

Первая, монолитного типа, где все электронные компоненты соединены в едином моноблоке. Если какой-то из элементов выйдет из строя, менять придется весь моноблок, а это 60% изделия и ремонт, только в гарантийной мастерской, потому что настройку моноблока без специального оборудования произвести нет возможности, монолитная структура которого, не позволяет ремонт отдельных электронных компонентов.

Вторая, дискретного типа, где электронные компоненты спокойно выпаиваются и меняются, как, например, транзистор, вышедший из строя. Стоит такой ремонт очень недорого.

На работе стабилизатора напряжения тип управляющей схемы никак не сказывается. НЕТ никакой разницы в том, какого вида микропроцессор. Стабилизатор напряжения "глупее" от типа не становится, а ремонт, для конечного покупателя, при дискретном типе, не влетает в копеечку. Заменить сгоревший конденсатор стоит на много дешевле, чем заменить моноблок.

Резюме:

Разница есть только в цене для конечного покупателя и в последующем ремонте изделия. Дискретный тип проще, дешевле и выгоднее в обоих случаях.

SMD стабилизатор напряжения, что это?

Нет такого термина, как "SMD стабилизатор напряжения". Это, тоже рекламная уловка, выдумывание несуществующих названий, которые "круто" и по "буржуйски" звучат. До чего доходят рекламщики! SMD - это тип элементов и способ монтажа. Нет никакой разницы, будет ли монтаж и элементы SMD или другого типа, на работе стабилизатора это никак не отражается. SMD - это тип электронных компонетнов, они очень маленькие. Существует большое количество типов электронных компонентов. Производитель сам выбирает, что ему удобнее и выгоднее использовать. Себестоимость - штука беспощадная. На работе и качестве изделия тип электронных компонентов никак не сказывается.

Это, как две ложки, одна ваша, одна бабушкина, ложки не похожи друг на друга, но выполняют одну и ту же функцию, ВЫ ИМИ КУШАЕТЕ.

И еще, существует целый воз и маленькая тележка разных рекламных уловок, будьте внимательнее.

Какой стабилизатор напряжения выбрать: электромеханический или электронный

Стабилизатор напряжения – прибор, защищающий оборудование от аварий при перегрузке сети путем сглаживания выходного напряжения. Перегрузки могут быть вызваны перенапряжением, бросками питающего напряжения или высоковольтными импульсами.

Для бытовых целей, в малом бизнесе, промышленности и медицине нужны разные по своим техническим параметрам и степени защищенности стабилизаторы. Главное отличие – мощность и точность коррекции.

Существует два вида стабилизаторов напряжения: электромеханические и электронные.

Также стабилизаторы напряжения подбирают по типу сети: однофазный или трехфазный, и по мощности подключаемого оборудования (кВт или кВА).

Широко используются бытовые стабилизаторы напряжения – при отоплении газовыми котлами в коттедже, даче или частном доме, для защиты бытовой и оргтехники.

Сравнение типов стабилизаторов напряжения или в чем разница между электромеханическим и электронным стабилизатором.

Если вы столкнулись с проблемой перепадов напряжения в сети, то вы уже озадачились вопросом подбора стабилизатора напряжения. И наверняка пришли в замешательство от ассортимента представленных моделей, производителей и диапазона цен на стабилизаторы. Разобраться в таком количестве информации достаточно трудно. Эта статья поможет вам найти качественный стабилизатор напряжения. Чем же отличаются  стабилизаторы и как из десятков  названий выбрать тот, который действительно защитит вашу технику?

Стабилизаторы различаются принципом работы: релейные, электромеханические (сервомоторные, сервоприводные), электронные (симисторные, тиристорные), мощностью, эксплуатационными характеристиками, страной производства (Россия), стоимостью и самое главное - качеством, от которого зависит срок службы.

Как выбрать подходящий стабилизатор напряжения, который не только будет надежно выполнять свои функции, но и не заставит вас переплачивать?

В первую очередь необходимо сформулировать проблемы, характерные непосредственно для вашей сети. Обычно это постоянное завышенное, заниженное напряжение, или их резкие скачки. Для выбора стабилизатора желательно знать точные значения сети.

Далее необходимо выбрать стабилизатор напряжения по наиболее значимым параметрам.

Значимые параметры стабилизатора

1. Соответствие стабилизатора и сети

Тип стабилизатора должен соответствовать типу сети. Однофазной сети нужен однофазный стабилизатор, трехфазной сети – трехфазный. Если в сети есть хотя бы один трехфазный прибор, необходим трехфазный стабилизатор. Он устанавливается также в том случае, когда в трехфазной сети используются однофазные приборы.

2. Мощность стабилизатора

Мощность стабилизатора подбирается исходя из суммы мощностей приборов и оборудования, которые будут к нему подключены.

Нужно определить полную мощностью нагрузки (ВА) – это сумма активной (Вт) и реактивной нагрузки (ВАр). Для расчета мощности можно использовать формулу: кВт/cos ф = кВа. Значение cos ф разное у разных потребителей. Cos ф бытовых приборов можно принять за 0,8; cos ф электродвигателей – за 0,7.

При этом покупать стабилизатор завышенной мощности не требуется, так как наши стабилизаторы имеют высокую перегрузочную способность. Считаем важным напомнить, что в момент запуска многие электроприборы (такие как асинхронные двигатели, насосы, компрессоры) имеют высокие пусковые токи, то есть потребляют больше электроэнергии, чем в ходе работы в целом. Оптимальным решением для работы с самой требовательной техникой будет электромеханический стабилизатор, который выдерживает перегрузку в 1000%. Определить потребляемую мощность того или иного устройства вы можете, ознакомившись с техпаспортом или инструкцией по эксплуатации.

3. Уровень надежности

Выбирая стабилизатор напряжения, важно обращать внимание на частоту его отказов при тех или иных условиях, ведь именно этот показатель и говорит об уровне его надежности. В настоящее время наиболее надежными считаются 2 вида стабилизаторов:

  • Ступенчатого типа – регулировка при помощи реле, обеспечивающих высокую помехоустойчивость и значительный КПД.
  • Электромеханического типа, где основной элемент – автотрансформатор, обеспечивающий высокую перегрузочную способность, плавную коррекцию напряжения и высокую точность стабилизации.

4. Точность стабилизатора напряжения

Разным типам оборудования соответствует свой показатель рабочего напряжения, то есть напряжения, которое будет поступать от стабилизатора к технике. Диапазон изменения напряжения на выходе стабилизатора называется точностью коррекции стабилизатора и измеряется в %. Чем этот показатель меньше, тем напряжение ближе к 220 В.

  • Для точных измерительных приборов и сложной медицинской аппаратуры с особыми требованиями по безопасности и надежности подойдет высокоточный стабилизатор напряжения с точностью ±1%. На производстве такой стабилизатор необходим для защиты станков и оборудования, дома – при наличии дорогостоящей техники и аппаратуры.
  • Большая часть бытовых и офисных электроприборов успешно работает при напряжении 210-230 В, значит, для них подойдут стабилизаторы с точностью не более 5%.
Можно ли  купить дешевый стабилизатор напряжения?

Дешевый стабилизатор - в 80% случаев китайского производства, а как все мы знаем качество китайской техники оставляет желать лучшего. Если вам нужен стабилизатор только на пару лет и с весьма сомнительной гарантией защиты оборудования, то вы конечно в праве выбрать китайский. Но если вы дорожите своей техникой, вам дорого ваше время, спокойствие, и вы не хотите переплачивать за покупку новой техники, к выбору стабилизатора стоит подойти более вдумчиво.

Цель данной статьи помочь вам разобраться в основных видах стабилизаторов и выбрать наиболее подходящий для вас.

Итак: Какой же тип стабилизатора необходим именно вам?

Как мы ранее уже говорили существует несколько основных типов стабилизаторов: релейного типа, электромеханические (сервомоторные, сервоприводные), электронные (симисторные, тиристорные).
Мы обсудим два самых надежных вида стабилизаторов: электромеханические и электронные на примере стабилизаторов напряжения российского производства Сатурн и Каскад торговой марки "Полигон".

Электромеханические стабилизаторы напряжения Сатурн

Эти приборы иначе называют сервомоторными или сервоприводными. Принцип работы электромеханических стабилизаторов напряжения заключается в том, что при изменении входного напряжения по обмотке трансформатора перемещаются графитовые щетки, изменяя выходное значение. Этот процесс осуществляется при помощи регулируемого автотрансформатора (латр), который и перемещает щетку по катушке. Он является коммутационным элементом и регулирует напряжение на первичной обмотке вольтодобавочного трансформатора. Латр входит в качестве основного силового элемента в состав конструкции электромеханического трансформатора. В стабилизаторах Сатурн используется высококачественный автотрансформатор (латр) немецкой компании Thalheimer Transformatorenwerke GmbH (TTW).

Среди достоинств электромеханических стабилизаторов Сатурн нужно выделить высокую точность коррекции ±1%, которая не зависит от подключенной мощности и входного напряжения. Стабилизатор будет работать и защищать всю подключенную технику во всем диапазоне входных напряжений и нет необходимости переплачивать и брать стабилизатор с запасом по мощности. Регулировка напряжения плавная, стабилизаторы выдерживают перегрузки 200% в течение 100 секунд, 400% за 10 секунд и 1000% – 2 секунд.

Также среди плюсов присутствует минимальный износ механический частей за счет отсутствия щеточного узла трансформатора именно в цепи нагрузки и его работе с малыми токами. Низкая шумность стабилизатора достигается благодаря естественной вентиляции, отсутствию вентилятора и благодаря сервоприводу.

Рекомендуется для эксплуатации в тяжелых промышленных сетях, так как коммутационный элемент (щетка) не воспринимает помехи и искажения формы тока и напряжения.

Электронные стабилизаторы напряжения Каскад

Принцип работы электронных стабилизаторов напряжения заключается в переключении при помощи симисторов или тиристоров между обмотками. В электронном стабилизаторе напряжения при изменении параметров входного напряжения, микропроцессор посылает знак на закрытие одной и открытие другой ступени. Именно так осуществляется регулировка количества задействованных витков трансформатора, что влияет на выходные показатели напряжения.

Среди достоинств электронных стабилизаторов выделяют низкий уровень шума, так как используется естественное охлаждение, быстродействие, небольшие габариты устройства. Регулирование выходного напряжения происходит без искажения и разрыва фазы.

В преимущества электронных стабилизаторов Каскад можно включить точность коррекции +/-2,5%, которая не зависит от подключенной мощности и входного напряжения. Такие стабилизаторы работают без потери мощности во всем диапазоне входных напряжений. Плавная отработка всплесков и просадок напряжения. Регулирование выходного напряжения без искажения и разрыва фазы. Как и электромеханические стабилизаторы работают с нулевыми нагрузками, а использование естественного охлаждения избавляет от шума вентилятора. За счет использования собственных трансформаторов не требуется учитывать запас по мощности. Качественная элементная база обеспечивает долгие годы работы.

Стабилизаторы напряжения должны подходить для российских сетей, а это значит, что они должны быть изготовлены с запасом по мощности  и выдерживать большие перегрузки. «Сатурн» и «Каскад» выдерживают перегрузку в 1000%.

Ниже приведено видео, которое поможет осуществить выбор типа стабилизатора.

Стабилизаторы напряжения различных видов производства АО «ПФ «Созвездие» можно приобрести в розничных магазинах или через основной завод в Санкт-Петербурге.
Контактные данные: 8-800-333-00-68 (бесплатно по России), (812) 327-07-06 (Санкт-Петербург), 8 (495) 665-54-39 (Москва), e-mail: [email protected]

Если вы затрудняетесь при выборе стабилизатора напряжения, то специалисты нашей компании грамотно вас проконсультируют.


Какой стабилизатор напряжения лучше: релейный или электромеханический

У многих в квартире были перебои с напряжением в электрической сети. В это время могут сгореть несколько ламп освещения, может выйти из строя стиральная машина или компьютер. Выход из такой ситуации напрашивается один – приобрести и установить стабилизатор напряжения.

Основным критерием выбора домашнего стабилизатора является мощность прибора. Ее величина должна быть выше суммарной мощности всех ваших бытовых приборов. Стабилизатор напряжения – это прибор, который корректирует параметры электрической энергии до номинальных значений при значительных колебаниях питания в сети.

Виды стабилизаторов

Чтобы разобраться и сделать оптимальный выбор стабилизатора, необходимо рассмотреть наиболее популярные виды стабилизаторов и их особенности.

Релейный стабилизатор напряжения

Сегодня невозможно представить квартиру, в которой не было бы бытовой техники. Каждое устройство требует защиты от перепадов напряжения в бытовой сети. Одним из таких приборов защиты является релейный стабилизатор напряжения.

Благодаря такому прибору можно создать комфортные условия работы электрических устройств. Уровень напряжения в номинальном режиме должен составлять 220 В. Релейный вид стабилизатора встречается во многих областях. Это популярный вид защитного прибора, так как имеет простое устройство.

Конструктивные особенности

Перед применением прибора требуется изучить, как он устроен и работает. Релейный стабилизатор включает в себя автотрансформатор и схему электронных элементов, управляющих его действием. В корпусе кроме этого имеется реле. Стабилизатор релейного типа считается повышающим, так как при пониженном напряжении прибор осуществляет повышение напряжения.

Возрастание напряжения будет осуществляться путем подключения дополнительной обмотки. Чаще всего в трансформаторе есть 4 обмотки. При превышении напряжения в сети стабилизатор снижает излишнее напряжение. Схема стабилизатора релейного типа состоит из:

  1. Повышающий трансформатор.
  2. Управляющий микроконтроллер.
  3. Реле.

Это основные элементы релейного стабилизатора. Также устройство может содержать вспомогательные элементы, например, дисплей.

Принцип действия

Разберемся в процессе функционирования стабилизатора релейного типа. Электронная система измеряет параметры входящей электроэнергии. После считывания данных прибор сравнивает эти параметры с величинами номинального режима.

Прибор автоматически производит подключение необходимой обмотки трансформатора для достижения нужных параметров сети. Работа релейного стабилизатора довольно простая. Прибор регулирует параметры сети по ступеням, в результате чего при очередной ступени напряжение изменяется на конкретную величину. Бывают ситуации, когда уровень напряжения не соответствует норме даже после корректировки. Такие ступенчатые регулировки могут также вызвать перепады напряжения.

Если подробно разобраться в принципе действия, то можно понять, что прибор быстро выбирает нужные обмотки. Такие ступенчатые скачки параметров считаются незначительными. Они станут заметнее, если на входе будут наблюдаться подобные скачки напряжения. При подключении к сети высокочувствительных устройств при сильных перепадах напряжения устройства выйдут из строя.

Недобросовестные производители могут запрограммировать стабилизатор таким образом, что на его дисплее всегда будет показывать значение 220 В.

Чаще всего релейный стабилизатор справляется с перепадами сети за 0,15 с. Такой прибор может отключить питание выходным током, когда на входе возникли значения тока наименьшего допустимого значения. После нормализации напряжения прибор снова подключится к работе. Напряжение восстанавливается за 0,6 с.

Достоинства

Основными преимуществами релейной модели стабилизатора можно назвать:

  1. Малые габаритные размеры, так как трансформатор имеет только функцию повышения напряжения.
  2. Большой интервал значений напряжения.
  3. Значительный диапазон рабочих температур. Многие приборы нормально работают при температуре -40 +40 градусов.
  4. Низкий уровень шума.
  5. Допускается перегрузка до 110%.

Многие изготовители приборов утверждают, что их продукция способна функционировать много лет.

Недостатки

В работе релейных моделей стабилизаторов есть недостатки, которые обусловлены его методом работы, схемой прибора. Слабым звеном его конструкции считается реле. Если изготовитель установил некачественное реле, то оно может стать причиной неисправности прибора. Также при переключении режимов возникают щелчки и шумы.

Другим значимым недостатком является ступенчатое действие устройства выравнивания напряжения. При переключении с одной обмотки на другую напряжение может значительно изменяться, образуя некоторые скачки.

Недорогие модели имеют слабую мощность, которая не больше 30% от мощности бытовых устройств.

Правила пользования стабилизатором

При вашем выборе релейного типа стабилизатора, необходимо регулярно проводить его обслуживание, в том числе ежегодно тщательно его осматривать внутри корпуса. При осмотре нужно обращать внимание на:

  • Надежность крепления соединений проводников.
  • Уровень охлаждения и циркуляции воздуха в корпусе прибора.
  • Имеются ли повреждения.
  • Точность работы указателей измерения.

При обнаружении слабых соединений, пыли, необходимо выключить из сети стабилизатор и произвести его обслуживание, очистив его и затянув все крепления контактов. Помещение, в котором находится стабилизатор напряжения, должно проветриваться и быть сухим. Влажность в помещении не должна быть более 80%. При работе в корпусе стабилизатора отверстия для вентиляции должны иметь доступ воздуха.

Электромеханический стабилизатор

Ни для кого не секрет, что бытовые сети питания сегодня не могут обеспечить стабильную эксплуатацию электрических устройств в доме. Перепады и скачки напряжения вполне можно ожидать от сети питания. Для решения этих задач как нельзя лучше подходит электромеханический вид стабилизатора напряжения, так как он стал наиболее популярным на рынке бытовых приборов защиты.

Этот прибор является повышающим трансформатором, который самостоятельно осуществляет регулировку напряжения в сети, в отличие от релейного стабилизатора.

Классификация

Основным критерием деления на классы электромеханических стабилизаторов стали параметры напряжения. Приборы бывают 1-фазными и 3-фазными. Первые применяются чаще в частных постройках и офисах, а трехфазные модели в больших организациях, в промышленности. На сегодняшний день у людей есть возможность строительства больших домов, коттеджей, в которых находится множество бытовых устройств, которые требуют защиты от перепадов напряжения сети.

По конструктивному исполнению стабилизаторы бывают настенными, напольными, настольными. Крепиться могут в любых положениях.

Другим фактором является мощность прибора. Сейчас изготовители предлагают большой выбор моделей. Имеются маломощные приборы до 500 кВА, а также повышенной мощности до 20000 кВА. Нужно сказать, что устройства на 220 и 380 В имеют отличия в числе трансформаторов, расположенных в корпусе устройства.

Преимущества:

  • Широкий интервал напряжения входа.
  • Повышенная точность выхода.
  • Не чувствителен к рабочей частоте.
  • Отсутствие шума.

Недостатки:

  • Присутствуют движущиеся части.
  • Необходимость периодической замены щеточного блока.
  • При снижении напряжения до 180 В, нет гарантии нормальной работы.
  • 1-фазные модели не могут работать при пониженной температуре.
  • Малая скорость работы.

Советы по выбору стабилизатора

При выборе учитывайте следующие факторы:

  1. Модель стабилизатора по числу фаз сети. Если в вашей трехфазной сети работают 1-фазные устройства, то для защиты от перепадов напряжения лучше применять три отдельных однофазных стабилизатора.
  2. Мощность прибора. При определении этого параметра нужно учесть, что некоторые устройства имеют асинхронные двигатели, у которых высокие пусковые токи.
  3. Точность стабилизации для защиты бытовых устройств, его быстродействие.
  4. Наличие вспомогательных функций.
  5. Условия работы прибора.
  6. При выборе прибора необходимо учесть схему разводки проводов цепи питания.

Какие стабилизаторы напряжения самые надежные?

В России нередка ситуация, когда нестабильное напряжение в сети мешает стабильной работе электроприборов. Это может привести к полному выходу оборудования из строя. Поскольку легче предупредить поломку, чем потом оплачивать дорогой ремонт, в данной статье рассмотрим, какой из стабилизаторов напряжения поможет сберечь технику. То есть, какой стабилизатор напряжения является более качественным и надежным.

Для начала определимся с наиболее популярными типами стабилизаторов напряжения, присутствующих на рынке. Затем сравним их характеристики и протестируем их.

Содержание статьи:

Релейный стабилизатор

В основе конструкции стабилизатора релейного типа лежит автотрансформатор с секционированной обмоткой. Когда изменяется входящее напряжение, плата управления даёт сигнал соответствующему реле. В следствии чего подключается секция обмотки, производя уменьшение или увеличение выходного напряжения. Особенностью релейного стабилизатора SUNTEK является то, что электронный блок напряжения представляет собой достаточно мощный микроконтроллер, в котором происходит анализ входного и выходного напряжения и вырабатываются сигналы для управления ключами стабилизатора. При формировании управляющего напряжения микроконтроллер учитывает время срабатывания ключей и силовых реле. Это позволяет производить переключения без разрывов. В результате форма напряжения на выходе релейного стабилизатора повторяет форму на входе. Отклик срабатывания равен 0,05-0,15 сек, что подходит для большинства современных бытовых приборов. Погрешность выходного напряжения релейного стабилизатора напряжения находится в пределах 8%, что означает, при выходе мощность может составлять 203-237В. Это надежный стабилизатор, который можно смело использовать для бытовых нужд.

Электромеханический стабилизатор

В отличии от стабилизатора релейного типа, в электромеханическом стабилизаторе изменение напряжения происходит более плавно, с помощью скользящего контакта. Принцип - токосъемная щетка, закрепленная на оси серводвигателя, передвигается по катушке, тем самым регулирует подачу напряжения на выход стабилизатора. Преимуществом данного стабилизатора является высокая точность 3% и плавность регулировки напряжения. Но при этом прибор имеет низкое быстродействие. Чтобы он работал нормально в сети не должно быть постоянных больших скачков напряжения, что снизит надежность стабилизатора. Также можно отметить шум при передвижении ролика по обмотке.

Тиристорный стабилизатор

Тиристорный стабилизатор по принципу работы можно сравнить с релейными устройствами, но преобразование тока происходит наиболее эффективным электронным методом, без задействования механических узлов. Полупроводниковые ключи обычно выполнены на тиристорах или симисторах. Тиристорные  стабилизаторы превосходят по своим характеристикам серворегулирование и дают высокую точность стабилизации и имеют длительный срок службы. Точность стабилизации зависит от количества ступеней, и обычно этот показатель находится до 3%, а это в значительной степени лучше чем у релейных устройств. Высокая скорость регулирования позволяет тиристорному стабилизатору быть одним из самых быстрых среди аналогичных устройств. Добавление напряжения достигает 50 Вольт в пределах 100 мс. Также стоит отметить бесшумность данных устройств. Однако, надежность и высокое качество стабилизатора данного типа выливается в его повышенную стоимость.

Тестирование стабилизаторов

Для теста стабилизаторов мы выбрали следующие устройства разного типа:

 

Сравнительная таблица характеристик данных моделей представлена ниже.

Модель стабилизатора SUNTEK 1000 ВА SUNTEK 2000 ВА ЭМ SUNTEK HiTech&GAS 500 ВА
Номинальная мощность, ВА 1000 2000 500
Максимальный ток, А 4 10 2
Рабочий диапазон входных
напряжений, В
120-285 120-285 120-280
Ном. диапазон выходного
напряжения, В
209-231 215-225 223-237
Тип стабилизации релейный электромеханический тиристорный
Погрешность выходного напряжения, % 8 3 3
Рабочий диапазон, t°С -30 - +45 -5 - +40 -30 - +50
Регулировка ступенчато плавная, автоматическая 11 ступеней, автоматическая
Защита от к/з + + +
Габаритные размеры д-ш-в, см 28x18x14 27x16x12 29x18x11,5
Вес, кг 4,5 7,5 4

Выбираем лучший стабилизатор

Чтобы определить лучший стабилизатор напряжения, мы протестировали их на скорость реакции, а также на верхние и нижние пороги отказа в режиме постоянных скачков напряжения. Их номинальные характеристики в данном тесте нам не важны, так как подключена обычная лампочка. Какая из моделей лучше справилась с постоянными перепадами напряжения и является самым наденым стабилизатором? Результаты тестирования стабилизаторов напряжения Вы можете посмотреть в видео, представленном ниже.

Электромеханические стабилизаторы напряжения - как выбрать и какой тип подходит лучше всего для ваших потребностей



Перед стабилизаторами напряжения ставятся совершенно различные задачи.
Одни питают систему отопления, к другим подключена оргтехника, третьи нужны для стабильности освещения помещений.

Выбор зачастую зависит не только от потребностей, но и от бюджета. И в этом плане электромеханический стабилизатор напряжения – наиболее дешевый вариант.

Рассмотрим достоинства и недостатки такого типа стабилизаторов напряжения.

 Достоинства

Теперь подробнее.

Низкая цена.



Возможна только если речь идет о старых, если не сказать старинных устройствах. Современные электромеханические стабилизаторы снабжены сервомоторами и высокотехнологичными механизмами, которые делают его дороже релейного, но дешевле электронного (тиристорного)

В электромеханическом стабилизаторе напряжения в отличие от релейного, например, используются движущиеся детали, которые со временем приходят в негодность (угольные контактные щеточки например) и их нужно менять.

Если вы не электрослесарь, то вам придется заплатить за эту работу, что само по себе уже не очень приятно, наряду с тем, что стабилизатор на время ремонта нужно будет отключать и куда-то отвозить.

Точность 2-3%

Это действительно хороший показатель, например электромеханический стабилизатор Ресанта АСН-500/1-ЭМ выдает напряжение с точностью до 2%. Это очень серьезный показатель, который может стать основным при выборе того или иного прибора. Если речь идет о работе, например, высокоточного лабораторного оборудования, то альтернативы электромеханике попросту нет.

Плавность регулировки

также может пригодиться, если к стабилизатору подключено что-то сверхточное и тонкое, например датчики в лаборатории или иные измерительные приборы. Бытовые же приборы обычно в этом не нуждаются и быстрое (даже скачкообразное) выравнивание напряжения для них - лучше, нежели плавное его снижение/повышение.

Недостатки

Наличие движущихся деталей

Приводит к тому, что стабилизатор напряжения будет нуждаться в периодическом (приблизительно 1 раз в год) техническому обслуживанию.

В процессе эксплуатации внутрь корпуса попадает пыль, которая оседая на токосъемных щетках приводит к тому, что открытый контакт начинает искрить, внося помехи в выходную цепь. Поэтому щетки нужно обязательно менять.

Категорически запрещено использовать электромеханические стабилизаторы напряжения в помещениях с газовым оборудованием! Искра от токоприемника может стать причиной возгорания газа!

Шумность

Электромеханических стабилизаторов обусловлена самой их конструкцией и безусловно может доставить неудобство пользователям, особенно в ночное время.

Стоит однако отметить, что современные устройства в значительной степени лишены этого недостатка отчасти благодаря использованию современных материалов, отчасти за счет звукоизоляции корпуса самого стабилизатора

Тем не менее, стоит отметить правило – больше мощность – больше шума выдает выпрямитель

Низкий КПД

Результат использования механики. С одной стороны этот показатель  не так уж и плох, но с другой, при выборе между релейным (от 99,2%) и электромеханическим (от 97-98%) стабилизатором может стать решающим, т.к. экономия электроэнергии в нынешних реалиях – весьма актуальный фактор.

Скорость реагирования

у данного вида стабилизаторов самый низкий. И это один из самых главных его недостатков.

Эта цифра примерно 10 вольт в секунду, что ниже чем у релейного в 5 раз и электронного в 25 раз.

Иными словами, если случился перепад напряжения в 50 вольт, то электромеханическому стабилизатору нужно будет целых 5 секунд, чтобы выровнять ток. Это очень долго.

Как видно, все достоинства электромеханического стабилизатора с лихвой перечеркиваются его же недостатками.

Дешевизна, плавность и точность оказываются не такими уж привлекательными, учитывая то, что этот прибор нужно будет как минимум один раз в год разбирать и заменять в нем детали

Итог

Как прибор бытового назначения, используемый для выпрямления тока в квартирах и домах, электромеханические стабилизаторы напряжения отживают свой век, уступая место релейным и электронным, имеющих более актуальные показатели:

  1. Скорость реагирования
  2. Бесшумность
  3. Отсутствие необходимости в ТО
  4. Высокий КПД
  5. Повышенная безопасность


Стабилизатор "Лидер" - отличное качество по приемлемой цене. Видео. Стабилизатор напряжения Энергия - общие характеристики марки. Видео. Импульсный стабилизатор напряжения с триггером Шмитта и ШИМ Подключение стабилизатора напряжения пошаговая инструкция

| «Энергия»

Когда человек начинает искать стабилизатор напряжения, он сталкивается с огромным количеством вариантов. Реклама предлагает электронные стабилизаторы напряжения, релейные, электромеханические, гибридные, тиристорные, симисторные или инверторные. Выбора много, а вот, как и что выбирать, не совсем понятно. Попробуем помочь вам разобраться.

Для начала, разобьём все типы стабилизаторов на 2 части: с трансформатором и без него. В основе первых лежит трансформатор, в основе вторых – чисто электроника. Трансформатор – это знакомое всем со школы электрическое устройство, которое за счет законов физики позволяет изменять напряжение: может уменьшать или увеличивать его. В основе подавляющего большинства стабилизаторов напряжения лежит автотрансформатор. У автотрансформатора есть первичная и вторичная обмотки:

На вторичной обмотке траснформаторных стабилизаторов напряжения есть несколько выводов. Снимая напряжения с различных выводов, мы можем либо повышать, либо понижать входное напряжение (напряжение на первичной обмотке). Электроника стабилизатора (плата управления, микроконтроллер) по написанному алгоритму выбирает с какой обмотки брать напряжение и подает сигнал на управляющий элемент. А вот управляющий элемент уже может быть и электронным: реле, тиристор или симистор. Итак, теперь можно поговорить о типах трансформаторных стабилизаторов напряжения:

Вкратце пройдемся по всем типам стабилизаторов.

Релейные стабилизаторы самые популярные на рынке, потому что во-первых они давно появились, а во-вторых у них самое лучшее соотношение цена/качество. Этот тип стабилизаторов может обеспечивать высокую точность стабилизации (до 4%), работать в широком диапазоне напряжений, работает при отрицательных температурах. Из относительных минусов можно назвать их не шумность: в момент переключения реле издает щелчок, который можно сравнить со звуком поворотника в машине. Как я уже писал в начале статьи, релейный стабилизатор — это трансформаторный стабилизатор, у которого на выводах вторичной обмотки стоят реле:

Количество реле определяет точность стабилизации. Например серия релейных стабилизаторов Энергия Voltron точность составляет 5% (а для большинства бытовых приборов достаточно 10%). Есть и релейные стабилизаторы повышенной точности, например специально для котлов отопления, которые очень требовательны к напряжению компания Энергия создала серию Энергия АРС точностью 4%.

Электромеханические (сервоприводные).

Устроены они так: трансформатор намотан таким образом, что у него сверху есть плоская поверхность витков, по которой ездит токосъемная щетка (или две), движимая сервоприводом. В зависимости от того какое напряжение поступает на стабилизатор, микроконтроллер дает сигнал на сервопривод – двигать щетку в определенное место катушки. Тем самым, меняется количество витков вторичной обмотки и напряжение либо увеличивается, либо уменьшается. Преимущество по сравнению с релейными стабилизаторами – высокая точность, за счет того, что тут нет ступеней стабилизации, как в релейном. Также такие стабилизаторы очень хорошо подходят лазерному оборудованию, потому что не допускают разрыва в подаче напряжения – щетка всегда перекрывает оба витка трансформатора.

Но есть и минусы: в электромеханических стабилизаторах приходится делать больший трансформатор чем в релейных, из-за этого они дороже (медь трансформатора составляет большую часть общей стоимости стабилизатора). Электромеханические стабилизаторы хуже справляются с резкими скачками напряжения, потому что сервоприводы двигают щетку медленнее, чем срабатывает реле. Чтобы добиться большого диапазона входных напряжений, приходится делать трансформатор гораздо больших размеров по сравнению с таким же релейным. На данный момент полностью электромеханические стабилизаторы практически ушли с рынка, им на замену пришли гибридные стабилизаторы.

Гибридные.

Гибридные стабилизаторы – это стабилизаторы, внутри которых есть и электромеханическая часть и релейная. Тем самым, удается совместить высокую точность электромеханического стабилизатора напряжения, широкий диапазон релейного и при этом снизить стоимость стабилизатора по сравнению с чисто электромеханическим.

Компания Энергия выпускает линейку гибридных стабилизаторов Энергия Hybrid. Логика таких стабилизаторов такая: в большем диапазоне напряжения у него работает электромеханическая часть, а при экстремальных напряжениях (например, при 110В) – подключается релейная.

Электронные.

Электронные стабилизаторы – по сути те же релейные, только у них вместо реле стоят электронные ключи – тиристоры или симисторы.

Такие стабилизаторы практически не имеют недостатков. Наверное, кроме высокой цены, но на самом деле, тут вы платите за надежность и высокие характеристики. У них внутри нет никаких двигающихся деталей, а значит, механический износ им не грозит. Следовательно, они гораздо дольше обойдутся без технического обслуживания, чем остальные виды трансформаторных стабилизаторов.

Электронные стабилизаторы отличаются повышенной точностью: например серия Энергия Premium имеет точность 1,5%. Также электронные стабилизаторы абсолютно бесшумные, потому что тиристоры и симисторы – это электронные полупроводниковые компоненты, в них нет движущихся частей. Этим фактом также обусловлен долгий срок службы и большая гарантия. Так на самые популярные электронные стабилизаторы Энергия Classic компания Энергия дает 3 года гарантии, а на Энергия Premium 5 лет.

Безтрансформаторные.

Безтрансформаторные стабилизаторы в бытовом сегменте появились не так давно. В этом сегменте мини-революцию устроила компания Штиль. Ее инверторные стабилизаторы Штиль Инстаб стали поистине спасением в тех случаях, когда с напряжением большие проблемы. Принцип работы инверторных стабилизаторов заключается в том, что стабилизатор сначала преобразует входное напряжение в постоянное, а затем сам генерирует синусоиду. Это исключает передачу высокочастотных помех, решает проблему плавающей частоты. Но у таких стабилизаторов есть минус – 5-10% мощности тратится на преобразование напряжения, тем самым стабилизатор сам потребляет достаточно электричества, плюс в них есть принудительный вентилятор, который всегда включен, чтобы охлаждать электронику. Но повторюсь, Штиль используют там, где трансформаторные стабилизаторы не в силах помочь.

Подводя итоги

  • можно сказать, что самыми распространенным типом бытовых стабилизаторов являются релейные стабилизаторы. На данный момент у них лучшее соотношение цена/качество.
  • те, кому нужна надежность на года, бесшумная работа и высокая точность стабилизации, выбирают электронные стабилизаторы.
  • электромеханические или гибридные стабилизаторы сейчас в основном берут для лазерного оборудования и те, кому нужна высокая точность стабилизации. Здесь надо учитывать, что в сети нет резких скачков напряжения, т.к. гибриды реагируют на них медленнее остальных видов стабилизаторов.
  • инверторные стабилизаторы напряжения подходят тем, у кого есть совсем жесткие проблемы с напряжением.

Как видите, универсального типа стабилизатора напряжения нет – каждый стабилизатор подбирается под свою задачу. Если вы не совсем уверены в своём выборе или хотите профессиональной консультации – звоните нам или заказывайте обратный звонок. Мы подскажем и поможем подобрать вариант, который решит именно вашу проблему.

плюсы и минусы каждой разновидности

На сегодняшний день низкое напряжение в сети – проблема весьма актуальная и решить ее лучше всего одним способом – приобрести стабилизатор напряжения (СН), который защитит всю технику в доме от выхода из строя. Чтобы правильно выбрать устройство, сначала нужно разобраться с его разновидностями, а также принципом работы каждого варианта исполнения. Далее мы рассмотрим плюсы и минусы основных типов стабилизаторов напряжения для дома, а именно: релейных, электронных, электромеханических, феррорезонансных и инверторных.

Релейные

Релейные или как их еще называют ступенчатые стабилизаторы, считаются самыми популярными для применения в доме и на даче. Связано это с низкой стоимостью устройств, а также высокой точностью регулирования. Принцип работы релейной модели заключается в переключении обмоток на трансформаторе при помощи силового реле, которое срабатывает в автоматическом режиме. Основными недостатками данного типа СН считается ступенчатое изменение напряжения (не плавное), искажение синусоиды и ограниченная мощность на выходе. Однако судя по отзывам в интернете, большинство покупателей довольны устройствами, т.к. цена в разы меньше более усовершенствованных моделей. Представителем стабилизаторов релейного типа для дома является Ресанта АСН-5000Н/1-Ц, который Вы можете увидеть на картинке ниже:

Электронные

Электронные СН могут быть симисторными и тиристорными. Принцип работы первых построен на переключении между обмотками автотрансформатора с помощью симистора, благодаря чему данный тип стабилизаторов напряжения имеет высокий КПД и быструю реакцию на срабатывание. Помимо этого симисторные модели бесшумно работают, что является еще одним плюсом СН данной разновидности. Что касается тиристорных, они также себя хорошо зарекомендовали и пользуются популярностью в быту. Единственный недостаток устройств электронного типа – более высокая стоимость.

Электромеханические

Электромеханические СН также принято называть сервомоторными или же сервоприводными. Работают такие стабилизаторы за счет передвижения угольного электрода по обмоткам автотрансформатора благодаря электроприводу. Электромеханические устройства также могут использоваться для защиты бытовых приборов в доме, квартире и на даче. Преимущество такого типа стабилизаторов – низкая стоимость, плавная регулировка напряжения и компактные размеры. Из минусов можно выделить повышенный шум при работе и низкое быстродействие.

Феррорезонансные

Принцип работы таких СН построен на эффекте феррорезонанса напряжения в цепи конденсатор-трансформатор. Данный тип защитных устройств не пользуется большой популярностью среди потребителей из-за шумности в работе, крупных габаритов (а, соответственно, и значительного веса), а также отсутствия возможности работать при перегрузках. Плюсами феррорезонансных стабилизаторов считаются длительный срок службы, точность регулировки и способность работать в помещениях с повышенной влажностью/температурой.

Инверторные

Наиболее дорогостоящий тип стабилизаторов напряжения, которые применяются не только в доме, но и на производстве. Принцип работы инверторных моделей заключается в преобразовании переменного тока в постоянный (на входе) и назад в переменный (на выходе) благодаря микроконтроллеру и кварцевому генератору. Безусловным плюсом инверторных СН с двойными преобразованием считается широкий диапазон входного напряжения (от 115 и до 290 Вольт), а также высокая скорость регулирования, бесшумность работы, компактные размеры и наличие дополнительных функций. Что касается последнего, то СН инверторного типа могут дополнительно защищать бытовые приборы от перенапряжения, а также остальных помех внешней электрической сети. Основным недостатком устройств считается самая высокая цена.

Узнать больше о разновидностях СН Вы можете на видео ниже:

Какие бывают типы стабилизаторов?

Вот мы и рассмотрели основные типы стабилизаторов напряжения. Хотелось бы также отметить, что бывают такие виды СН, как однофазные и трехфазные. В этом случае Вы должны выбрать модель, в зависимости от того, какое напряжение у Вас в сети – 220 или же 380 Вольт.

Как выбрать регулятор напряжения: 6 факторов, которые следует учитывать | Arrow.com

Регуляторы напряжения являются важным компонентом электрических и электромеханических устройств, обеспечивающим надежную работу. Электроника требует постоянного входного напряжения, а регуляторы напряжения обеспечивают выполнение этих требований.

Для чего используется регулятор напряжения?

Во всем, от автомобилей до кондиционеров и мобильных телефонов, используются регуляторы напряжения.Некоторые устройства более чувствительны, чем другие, и некоторые источники питания колеблются больше, чем другие, что затрудняет выбор лучших регуляторов напряжения для каждого приложения.

Даже в простой конструкции с низким энергопотреблением и относительно стабильным источником питания пропуск регулятора напряжения может снизить надежность. Обычный свет - это тот случай, когда вам может не понадобиться регулятор напряжения, потому что, если напряжение упадет, свет просто потускнеет. Однако отсутствие регулятора напряжения может снизить производительность и надежность, потенциально вызывая такие проблемы, как мерцание светодиода, сброс контроллера и даже «жареная» электроника.

Как работает регулятор напряжения?

Стабилизаторы напряжения обычно используются там, где требуется точная настройка напряжения. Например, в беспроводном телефоне у вас может быть адаптер переменного тока, который преобразует мощность 120 В переменного тока в 8 В переменного тока. Затем внутри основания телефона вы найдете регулятор напряжения, обеспечивающий необходимое напряжение постоянного тока для электроники в основании. В самом телефоне вы можете найти адаптер постоянного тока в постоянный, который использует регулятор напряжения для обеспечения правильного напряжения для электроники в телефоне.

В сложном электромеханическом устройстве с разными компонентами, требующими разного напряжения, потребность в регуляторах напряжения более очевидна. Например, компьютер будет использовать адаптер для розетки электросети, чтобы преобразовать 120 В переменного тока в более низкое напряжение. Затем для работы различных внутренних компонентов, таких как материнская плата, охлаждающий вентилятор и жесткий диск, требуется определенное напряжение. Стабилизаторы напряжения будут использоваться для обеспечения постоянного и надежного напряжения для каждого внутреннего компонента.

Руководство по выбору регулятора напряжения

Учитывайте следующие факторы при выборе регулятора напряжения:

1.Входное и выходное напряжение

В идеале вы знаете диапазон входного напряжения и требуемое выходное напряжение, с которым вы будете работать. Каждая микросхема регулятора напряжения предназначена для использования с определенным выходным напряжением. Например, в устройстве, работающем от источника питания 120 В переменного тока, которое имеет контроллер Raspberry Pi 5 В, серводвигатели 12 В и шаговый двигатель 24 В, вам нужно будет использовать регуляторы напряжения 5 В, 12 В и 24 В, чтобы все работало бесперебойно.

Однако, если у вас есть запасы для различных целей, вы можете найти регулируемые регуляторы выходной мощности, которые можно использовать для различных выходов, выполнив простую настройку.

MCP1754ST-5002E / MC от Microchip - хороший пример продукта.

2. Падение напряжения

Dropout - это минимальный буфер между выходным и входным напряжениями. Например, если у вас есть вход 7 В и требуется выход 5 В, то необходимо минимальное падение напряжения 2 В. Если вы подозреваете, что входное напряжение 7 В упадет ниже 7 В, тогда вам понадобится меньшее падение напряжения.

Падение указывается для каждой микросхемы регулятора напряжения вместе с выходным напряжением. Например, вы можете найти регуляторы напряжения на 5 В с рядом доступных отпусканий.Для цепей с небольшой разницей между входным и выходным напряжением потребуется стабилизатор напряжения с малым падением напряжения (LDO) или даже регулятор сверхнизкого напряжения.

TCR2LE31, LM от Toshiba - хороший пример продукта.

3. Линейный регулярный или импульсный регулятор?

Линейный регулятор не может компенсировать мощность, которая падает ниже выходного напряжения. Чтобы обеспечить выходное напряжение 5 В, необходимо поддерживать минимум 5 В от входного напряжения и падения напряжения линейного регулятора напряжения.Если необходимо компенсировать падение мощности, можно использовать импульсный импульсный регулятор повышения или повышения мощности.

MIC2877-5.25YFT-TR от Microchip - хороший пример продукта.

Другой случай, когда импульсный стабилизатор может быть полезным, - это когда скачки потребляемой мощности могут вызвать падение напряжения. Например, при срабатывании соленоида происходит скачок энергопотребления, падение напряжения и сброс микроконтроллера, если вы не используете стабилизатор напряжения, который может компенсировать.

Импульсные регуляторы также могут иметь больше смысла для устройств, когда есть большая разница между входным и выходным напряжениями, что приводит к слишком большим потерям мощности / выделению тепла.

Имеет ли смысл использование импульсных регуляторов, зависит от типа проекта, проектных ограничений и бюджета. Импульсные регуляторы могут вызывать шум и помехи, которые требуют компенсации в схемах. Стоимость также является важным фактором. Для дорогостоящего компонента робототехники или чувствительного медицинского оборудования использование импульсных регуляторов будет менее затратной проблемой, чем для недорогой товарной позиции.

Дополнительные сведения см. В разделах «Преобразователь постоянного тока в постоянный ток и модуль импульсного регулятора» и «Типы переключения преобразователей постоянного тока в постоянный».

4. Чувствительность устройства

Для высокочувствительных устройств, таких как смартфоны, беспроводные устройства и медицинское оборудование с батарейным питанием, может потребоваться специальный регулятор для снижения шума. См. Использование LDO для минимизации шума мощности для получения дополнительной информации.

5. Время отклика

Для приложений, требующих быстрого времени отклика, таких как видеокарты, телевизоры, компьютеры, принтеры и встроенные системы, доступны специальные регуляторы напряжения с быстрым временем отклика.

NCV51198PDR2G от ON Semiconductor - хороший пример продукта.

6. Энергопотребление

При использовании линейного регулятора напряжения разница между входным и выходным напряжением теряется из-за преобразования ее в тепло. При низком энергопотреблении выделяемое тепло, скорее всего, не проблема. Однако, в зависимости от приложения, если потребляемый ток становится достаточно высоким, количество выделяемого тепла может стать проблемой. Вышеупомянутый вариант использования импульсного регулятора вместо линейного регулятора является одним из возможных решений.Вы также можете использовать радиатор, чтобы оставаться в оптимальном диапазоне температур.

Хотя на первый взгляд регуляторы напряжения кажутся простыми, они являются частью более сложной картины надежности источников питания и электроники. Для помощи в проектировании и устранении неисправностей Arrow предлагает широкий спектр инженерных услуг. Недооценка потенциальных проблем надежности и производительности, которые могут возникнуть из-за неправильного регулятора напряжения, - это ошибка, которой можно избежать, которую можно предотвратить с помощью экспертных знаний в области проектирования.

Как правильно выбрать 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.

Хотя 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 : Выходное напряжение больше входного

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 току.

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 вычислите, 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 на 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 среды (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 Вт нагревается 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 до того, как вызовут какие-либо повреждения.

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 перепадом входного напряжения 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 на самом деле никакое регулирование 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, популярные стабилизаторы серии 7800 имеют паспортное напряжение 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 так уж и много, если вы пропускаете через этот регулятор ток в 1 ампер и у вас есть разница в 2 В, то это 2 Вт энергии, 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
  • Требуется исключительно чистое выходное напряжение
  • Вы должны сделать дизайн максимально простым и дешевым

Как мы обсудим дальше, импульсные регуляторы 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 шумов 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 такое же, как и 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 понижающего давления

Допустим, вы питаете свой продукт 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: дешевизне, простоте и чистоте выходного напряжения.

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 питания 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 очищает 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 коммутационные шумы, обязательно обратите внимание на коэффициент отклонения источника питания (PSRR) линейного регулятора.

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

Рисунок 5 - Коэффициент отклонения блока 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 импульсный стабилизатор.

Наконец, если вам нужен чистый выходной сигнал, но требуется энергоэффективность импульсного регулятора, то используйте импульсный регулятор, а затем линейный регулятор для очистки напряжения питания.

Наконец, не забудьте загрузить бесплатно PDF : Окончательное руководство по разработке и продаже нового электронного оборудования . Вы также будете получать мой еженедельный информационный бюллетень, в котором я делюсь премиальным контентом, недоступным в моем блоге.

Другой контент, который может вам понравиться:

4.8 5 голоса

Рейтинг статьи

лучших регуляторов напряжения (обзор и руководство по покупке) 2021 года

Вы можете не задумываться о том, что происходит, когда ваша электроника подключена к электросети, когда аккумулятор вашего автомобиля заряжается от генератора или когда включается ваш сотовый телефон.Но есть один важный инструмент, задействованный во всех этих электрических процессах: регулятор напряжения. Эти часто незамеченные устройства отвечают за правильное функционирование всех видов электрических устройств, даже если выходная мощность колеблется. Стабилизатор напряжения обеспечивает постоянное, фиксированное выходное напряжение для устройств, даже при изменении нагрузки или входного напряжения. Он защищает ваши вещи от повреждений и потенциальных проблем с электричеством.

Существует множество различных типов регуляторов напряжения для удовлетворения любых потребностей в электричестве.Вы можете выбирать между различными типами импульсных регуляторов или линейных регуляторов напряжения, и есть регуляторы для каждого электрического элемента, о котором вы только можете подумать. Если вам нужен регулятор напряжения, ознакомьтесь с некоторыми из лучших вариантов ниже.

Преимущества регуляторов напряжения

  • Ограниченное обслуживание. С регулятором напряжения вам не нужно слишком часто проводить техническое обслуживание. Как только он будет установлен, вы можете оставить свои устройства подключенными к портам, время от времени проверяя индикаторы.Пока вы размещаете его правильно, это требует очень мало внимания.
  • Коррекция напряжения. Ключевым преимуществом регулятора является то, что он корректирует напряжение на ваших устройствах. Принимая входное напряжение и пропуская его через резисторы, устройство может оптимизировать количество электричества, которое выдает ваше устройство. Это защищает вашу электронику и помогает ей работать лучше.
  • Защита от перенапряжения. Большинство регуляторов напряжения служат защитой от перенапряжения, защищая ваши устройства от скачков напряжения.Пока вы проверяете рейтинг самого устройства, вы можете быть уверены, что оно не будет повреждено избыточным электричеством.
  • Несколько вариантов для устройств переменного и постоянного тока. Вы можете найти регуляторы напряжения, которые работают как с устройствами переменного, так и постоянного тока. В то время как большинство моделей постоянного тока подключаются вручную, модели переменного тока включают в себя плагины для подключения вашей технологии.
  • Защитите свои устройства. Основная цель регуляторов напряжения - защита чувствительной электроники от повреждений, связанных с пониженным или повышенным напряжением, перегревом и скачками напряжения.Он оптимизирует поток для всех типов технологий без какого-либо надзора.

Типы регуляторов напряжения

Линейный регулятор

Этот тип регулятора напряжения работает с низким КПД; он использует усилитель с высоким коэффициентом усиления для управления выходом, управляя устройством активного прохода. Он регулирует напряжение, сравнивая образец выходного сигнала с внутренним напряжением. Обычно эти регуляторы относительно просты и очень доступны. Основываясь на выходном и входном конденсаторах, они чаще всего используются в системах постоянного тока.

Импульсный регулятор

Работая с высоким КПД, они обычно имеют более сложную конструкцию, чем их линейные аналоги. Благодаря включению нескольких контуров управления и повышающих преобразователей, электрический поток проходит через несколько настроек проводки для оптимизации выхода. Как правило, они имеют КПД более 95 процентов - прямой результат переключения источника питания между резисторами, конденсаторами и катушками индуктивности. Это приводит к хорошо регулируемому электроснабжению, что делает их лучшими для чувствительной электроники.

Ведущие бренды

APC

Открыв свои двери в 1981 году, American Power Conversion Corporation начала уделять особое внимание технологической инфраструктуре и управлению данными. В нем работает группа уважаемых инженеров, которые продолжают совершенствовать электронные устройства, в том числе регуляторы напряжения и аксессуары для охлаждения. Один из лучших вариантов - автоматический регулятор напряжения APC LE1200.

Drok

Компания с корнями в Китае, это международный розничный торговец продуктами питания.Сосредоточившись на создании высококачественных регуляторов, преобразователей и вольтметров для любого бюджета, компания делает качественную электронику доступной на международном уровне. Среди его лучших вариантов - понижающий модуль постоянного тока.

Стоимость регулятора напряжения

  • Менее 20 долларов США: В этом диапазоне вы можете найти достаточно простые регуляторы напряжения, обычно требующие ручной настройки при установке постоянного тока. Несмотря на то, что они полезны, их установка наиболее утомительна.
  • Между 20 и 50 долларами: Многие регуляторы напряжения попадают в эту категорию, причем большинство из них линейного типа.Обычно они очень простые, хотя вы можете найти их как для переменного, так и для постоянного тока.
  • 50 долларов и выше: В моделях этой категории часто используется технология коммутации, которая, хотя и дороже, но и более точна. Хотя эти регуляторы требуют более значительных инвестиций, они более надежны и проще в установке.

Основные характеристики

Диапазон напряжений

Эта функция является ссылкой как на входное, так и на выходное напряжение регулятора. Эта функция важна для его производительности.Внутренний чип построен так, чтобы выдерживать определенный диапазон напряжений, разницу между входом и выходом. Выходные параметры обычно составляют 12 или 24 вольт, хотя они могут быть и выше. Входное напряжение может изменяться в зависимости от источника электрического тока. Критерии использования этой функции различаются в зависимости от устройства, поэтому при оценке качества вашего регулятора смотрите спецификации.

Мощность

При работе с линейным регулятором разница между входом и выходом преобразуется в тепловую энергию.Если потребляемая мощность номинальная, то нагрев не является проблемой. Однако увеличение силы тока может привести к перегреву. Простое решение - выбрать импульсный регулятор; однако, если это невозможно или существуют бюджетные ограничения, просто проверьте потребляемую мощность. Это измерение, измеряемое в ваттах, позволит вам узнать, какие устройства можно безопасно регулировать.

Падение напряжения

Это наименьшее значение буферного напряжения между входным и выходным счетчиками.Например, если у вас есть вход 12 вольт и выход 7 вольт, вам необходимо минимальное падение напряжения в пять вольт. Однако, если выходное напряжение упадет ниже 7 вольт, вам потребуется более существенное падение напряжения. Обратите особое внимание на эту функцию, если вы работаете с устройствами с небольшими различиями между входом и выходом. В этом случае обратите внимание на установки с малым падением или сверхнизким напряжением.

Прочие соображения

  • Чувствительность. После того, как вы определили, что ваш регулятор обладает всеми основными функциями, вы можете переходить к другим вопросам.Вверху списка должно быть указано, насколько чувствительны ваши устройства. Если вы имеете дело с современными телефонами, медицинским оборудованием или другими важными предметами, важно проверить показатель отсева. Кроме того, использование регулятора на этих устройствах может привести к дополнительному шуму, который может быть неприятным.
  • Шум. Любая технология имеет немного шума, особенно если учесть разницу в тепле и возникающие звуки. Если это вызывает беспокойство, например, если вы устанавливаете регулятор в тихом офисе, вы можете выбрать LDO (регулятор с низким падением напряжения), чтобы смягчить проблему.
  • Ответ. Это относится к требовательным техническим приложениям, таким как компьютеры и принтеры (устройства, которые вызывают множество проблем с регуляторами). Думайте об этом как о любой технологии, которая, если она отстает, вы заметите. Если это применимо, то поищите специальные регуляторы, предназначенные для оптимизации скорости отклика и повышения качества обслуживания.
  • Защитные элементы. Цель регулятора напряжения - оптимизировать работу вашей электроники. Дополнительные функции, такие как защита от перенапряжения и защита от перегрева, придают вам дополнительную ценность.Они продлевают срок службы вашей электроники и повышают общую ценность самого регулятора.

Лучшие регуляторы напряжения: обзоры и рекомендации 2021

Советы

  • Разместите регулятор напряжения в хорошо вентилируемом месте, чтобы избежать перегрева.
  • Если вы ставите его в тихое место, проверьте падение напряжения, чтобы избежать проблем.
  • Выберите подходящий тип регулятора в зависимости от вашего устройства.
  • Выходной сигнал ниже, чем входной, можно рассчитывать на линейный регулятор - в противном случае вам понадобится импульсный стабилизатор.
  • Держите его в чистоте и протирайте, чтобы мусор не попал в схему.
  • По возможности храните его в прохладном и сухом месте, чтобы предотвратить повреждение.
  • Не используйте регулятор круглосуточно, чтобы ограничить износ.
  • Не торопитесь во время настройки, поскольку при правильной сборке регуляторы требуют ограниченного обслуживания.

Часто задаваемые вопросы:

В: Что такое регулятор напряжения и как он работает?

Стабилизатор напряжения - это технология, которая регулирует напряжение до фиксированного значения и поддерживает его, независимо от того, колеблется ли входное напряжение.Он поддерживает мощность на уровне, совместимом с другими электрическими частями устройства.

Q: Для чего используются регуляторы напряжения?

Регуляторы напряжения используются для любого оборудования, которое может работать только при напряжении в заданном диапазоне. Вы можете использовать их для чувствительных устройств, таких как сотовые телефоны, а также в промышленных и коммерческих условиях.

В: Каковы симптомы неисправного регулятора напряжения?

Признаками неисправного регулятора напряжения являются высокое или низкое выходное напряжение, выходящее за рамки спецификации регулятора.Проверьте, нет ли проблем со световыми индикаторами (тусклые или мерцающие). Если нет выходного напряжения, это хороший признак того, что ваш регулятор не работает.

Последние мысли

Теперь, когда вы знаете все тонкости выбора лучших регуляторов напряжения, вы можете сделать свой выбор. Это может быть автоматический регулятор напряжения APC Line-R или, по нашему мнению, понижающий понижающий регулятор напряжения с регулируемым понижающим преобразователем DROK.

Типы регуляторов напряжения

Стабилизаторы напряжения принимают входное напряжение и создают регулируемое выходное напряжение на фиксированном или регулируемом уровне.Это автоматическое регулирование уровня выходного напряжения по-разному осуществляется различными типами регуляторов напряжения.

Типы регуляторов напряжения

Самый доступный и часто самый простой в использовании тип регуляторов напряжения - это линейные регуляторы напряжения. Линейные регуляторы компактны и часто используются в низковольтных маломощных системах. Импульсные регуляторы более эффективны, чем линейные регуляторы напряжения, но с ними сложнее работать и они дороже. Стабилитроны недороги и просты в использовании, но менее эффективны, чем линейные регуляторы.

Hemera Technologies / Getty Images

Линейные регуляторы

Один из основных способов обеспечить стабильное напряжение для электроники - использовать стандартный 3-контактный линейный регулятор напряжения, такой как LM7805, который обеспечивает выход 5 В, 1 А с входным напряжением до 36 В. (в зависимости от модели).

Линейные регуляторы работают, регулируя эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) регулятора на основе напряжения обратной связи, по сути становясь схемой делителя напряжения.Это позволяет стабилизатору выдавать постоянное напряжение независимо от токовой нагрузки, установленной на нем, вплоть до его текущей допустимой нагрузки.

Одним из больших недостатков линейных регуляторов напряжения является большое минимальное падение напряжения, которое составляет 2,0 В на стандартном линейном стабилизаторе напряжения LM7805. Это означает, что для получения стабильного выходного напряжения 5 вольт требуется как минимум входное напряжение 7 вольт. Это падение напряжения играет большую роль в мощности, рассеиваемой линейным регулятором, который должен рассеивать не менее 2 Вт, если он обеспечивает нагрузку 1 А (падение напряжения 2 В умноженное на 1 А).

Рассеивание мощности ухудшается по мере увеличения разницы между входным и выходным напряжением. Например, в то время как источник 7 В, регулируемый до 5 В, дающий 1 А, рассеивает 2 Вт через линейный регулятор, источник 10 В, регулируемый до 5 В, дающий такой же ток, рассеивает 5 Вт, что делает регулятор эффективным только на 50%.

Импульсные регуляторы

Линейные регуляторы - отличное решение для маломощных и недорогих приложений, где разница напряжений между входом и выходом мала и не требуется много энергии.Самым большим недостатком линейных регуляторов является их неэффективность, поэтому в игру вступают импульсные регуляторы .

Когда требуется высокий КПД или ожидается широкий диапазон входного напряжения, импульсный стабилизатор становится лучшим вариантом. Импульсные регуляторы напряжения имеют КПД 85% или выше по сравнению с КПД линейных регуляторов напряжения, которые часто ниже 50%.

Регуляторы переключения обычно требуют дополнительных компонентов по сравнению с линейными регуляторами.Значения компонентов в большей степени влияют на общую производительность импульсных регуляторов, чем линейные регуляторы. Существуют также проблемы проектирования при эффективном использовании импульсных регуляторов без ухудшения характеристик схемы из-за электронного шума, который генерирует регулятор.

Стабилитроны

Один из самых простых способов регулирования напряжения - стабилитрон. В то время как линейные регуляторы обычно имеют базовую конструкцию, стабилитрон обеспечивает адекватное регулирование напряжения в одном компоненте.

Поскольку стабилитроны шунтируют все дополнительное напряжение, превышающее пороговое значение напряжения пробоя, на землю, его можно использовать в качестве простого регулятора напряжения с выходным напряжением, подаваемым на выводы стабилитрона.

Однако стабилитроны часто имеют ограниченную способность обрабатывать мощность, что ограничивает их применение только в маломощных приложениях. При использовании стабилитронов таким образом лучше всего ограничить доступную мощность, которая может протекать через стабилитрон, стратегически выбрав резистор подходящего размера.

Спасибо, что сообщили нам!

Расскажите, почему!

Другой Недостаточно подробностей Трудно понять

Что такое регулятор напряжения

01.07.2020 | Автор Maker.io Staff

Все электронные устройства предназначены для работы с заданной номинальной мощностью, т. Е. Напряжением и током. В то время как потребление тока является динамическим и зависит от нагрузки устройства, напряжение питания является фиксированным и идеально постоянным для правильного функционирования устройства.Регулятор напряжения отвечает за поддержание этого идеального напряжения, необходимого для устройства. Ваш ноутбук, настенное зарядное устройство и кофеварка оснащены регуляторами напряжения.

В этом блоге мы более подробно рассмотрим концепцию регулятора напряжения и его различные типы, а также подробно остановимся на общих микросхемах стабилизаторов напряжения и их общих применениях!

Что такое регулятор напряжения?

Блок питания электронного устройства преобразует входящую мощность в требуемый тип (AC-DC или DC-AC) и желаемые характеристики напряжения / тока.Регулятор напряжения - это компонент блока питания, который обеспечивает стабильную подачу постоянного напряжения во всех рабочих условиях. Он регулирует напряжение при колебаниях мощности и колебаниях нагрузки. Он может регулировать как переменное, так и постоянное напряжение.

SMPS и настенное зарядное устройство - оба имеют встроенный регулятор напряжения (Источник изображения: TDK Lambda (слева) и Triad Magnetics (справа))

Регулятор напряжения обычно принимает более высокое входное напряжение и излучает более низкое, более стабильное выходное напряжение.Их вторичное использование также заключается в защите схемы от скачков напряжения, которые потенциально могут повредить / поджарить их.

Различные типы регуляторов напряжения

Регуляторы напряжения, используемые в низковольтных электронных устройствах, обычно представляют собой интегральные схемы. Центры распределения электроэнергии, обеспечивающие электропитание переменного тока бытовым и промышленным потребителям, используют более сложные и механически большие регуляторы напряжения, которые поддерживают номинальное напряжение 110 В (стандарты бытовой техники США) независимо от потребностей потребления в данной местности.

Исходя из физической конструкции, регуляторы напряжения можно встретить в интегральных схемах, электромеханических устройствах или твердотельных автоматических регуляторах. Наиболее распространенные классификации активных регуляторов напряжения (которые используют усилительные компоненты, такие как транзисторы или операционные усилители) - это линейные и импульсные регуляторы.

Линейные регуляторы - это простые транзисторные устройства, обычно упакованные в виде ИС. В их внутренней схеме используются дифференциальные усилители для управления выходным напряжением относительно опорного напряжения.Линейные регуляторы напряжения могут иметь фиксированный выход или иметь регулируемое управление. Обычно им требуется входной ток, сопоставимый с выходным током.

Импульсные регуляторы переключают последовательное устройство ВКЛ / ВЫКЛ на высокой частоте, изменяя рабочий цикл напряжения, передаваемого на выходе. Их общие топологии - это понижающая, повышающая и понижающая-повышающая. Понижающие преобразователи более эффективны при понижении напряжения и по-прежнему способны повышать выходной ток. Повышающие преобразователи, такие как TPS6125 от Texas Instruments (TI), могут повышать выходное напряжение до уровня, превышающего входное.

Понижающий-повышающий преобразователь Adafruit со встроенным TPS63060 от TI и схемой импульсного регулятора (источник изображения: Adafruit Industries (слева) и DigiKey SchemeIt (справа))

Микросхемы линейного регулятора напряжения

Наиболее распространенный линейный стабилизатор постоянного напряжения Регулятор , используемый в электронных схемах, - это серии 78XX и 79XX для положительного и отрицательного выходного напряжения соответственно. XX обозначает выходное напряжение в диапазоне от 2.От 5 В до 35 В и может поддерживать ток до 2 А. Доступны в корпусах для поверхностного монтажа, ТО-3 и ТО-220. У них есть три соединительных контакта, вход, общий GND и выходной контакт. Модули регулятора напряжения также доступны в продаже.

Другая упаковка для семейства 7805 IC.

STMicroelectronics LM7805 дает напряжение +5 В на выходе и клемме GND, в то время как TI LM7912 дает на выходе -12 В. Отрицательные напряжения являются лишь относительной точкой отсчета по отношению к клемме GND.

Линейные регуляторы напряжения - это недорогие и простые в использовании ИС с очень низким уровнем электромагнитных помех и быстрым откликом на колебания напряжения. Хотя они полезны для простых приложений, их использование имеет несколько недостатков.

  • ИС 78XX и 79XX могут обеспечивать постоянное и номинальное выходное напряжение только в том случае, если входное напряжение не менее 2,5 В или больше выходного. Например, вы не можете получить выход 9 В от микросхемы LM7809, если она питается от литий-ионной батареи 9 В.
  • Падение напряжения происходит из-за того, что эти ИС, по сути, ведут себя как псевдорезисторы и выделяют дополнительную входную мощность батареи в виде тепла. Это неэффективно, и тепло необходимо отводить с помощью радиаторов или вентиляторов. Высоковольтные сильноточные ИС нуждаются в больших радиаторах или постоянном использовании вентилятора для обеспечения стабильного температурного диапазона. Высокое входное напряжение для низких выходов, например, вход 24 В для LM7805, имеет очень низкий КПД - 20%.

TI’s LM317 - это линейный регулируемый регулятор напряжения постоянного тока , который позволяет изменять выходное напряжение на основе принципа внешнего делителя напряжения R1 / R2 с использованием резисторов.Он прост в использовании и требует двух резисторов, как показано на рисунке. Он может обеспечивать ток до 1,5 А в диапазоне положительного напряжения от 1,25 В до 37 В. Другие варианты семейства LM317 IC, LM317L и LM317M, обеспечивают ток 100 мА и 500 мА соответственно.

Схема семейства микросхем

LM317 (Источник изображения: Техническое описание продукта Texas Instruments)

Применение регуляторов напряжения

  • Положительные и отрицательные регуляторы напряжения могут использоваться вместе для питания датчиков, операционных усилителей и других электронных модулей, которым требуются оба напряжения.
  • Все распространенные платы разработки микроконтроллеров, такие как платы Arduino и Raspberry Pi, могут получать питание от выхода LM7805 на вывод 5 В. Платы Arduino также имеют встроенный стабилизатор напряжения с малым падением напряжения, такой как NCP1117S от On Semiconductor, для регулирования мощности, поступающей от цилиндрического разъема или Vin.

LM7805 с внешним питанием Arduino (Источник изображения: Maker.io)

Регуляторы напряжения - один из важнейших компонентов электронной схемы.Они несут ответственность за его безопасное и стабильное функционирование. Стабилизаторы сверхвысокого напряжения используют схемы силовой электроники с высокой номинальной мощностью в промышленных установках на тяжелой технике.

Типы регуляторов напряжения

В этом руководстве мы узнаем об одном из наиболее важных компонентов конструкции системы: регуляторах напряжения. Они являются неотъемлемой частью системы или, в частности, частью системы электропитания. Мы узнаем о регуляторах напряжения, о различных типах регуляторов напряжения, о принципе работы некоторых важных регуляторов напряжения.

Роль источника питания

Прежде чем углубляться в детали регулятора напряжения и различных типов регуляторов напряжения, мы сначала рассмотрим важность источника питания в конструкции системы.

Возьмем любую работающую систему: электронные наручные часы, современный смартфон или портативный компьютер. Что вы думаете о самом большом предприятии в целом? Это блок питания.

Роль источника питания заключается в обеспечении системы надежным, постоянным и повторяемым питанием для ее компонентов.В контексте электронных устройств источник питания должен обеспечивать постоянную, стабильную и регулируемую мощность для правильной работы цепей.

Итак, каковы источники питания?

Двумя основными источниками питания являются: 1. Источник переменного тока от наших сетевых розеток и 2. Источник постоянного тока от батарей.

ПРИМЕЧАНИЕ: Приведенный выше список основан на доступных источниках энергии и источниках энергии.

Несмотря на то, что источник питания доступен, он еще не «готов к работе».Что это значит? Давайте разберемся в этом на примере компьютерной системы.

Обычно компьютерная система или, скорее, электроника компьютерной системы требует регулируемого напряжения постоянного тока. ЦП работает от 1,2 В до 1,8 В постоянного тока (зависит от ЦП), порты USB работают от 5 В постоянного тока, механическим жестким дискам требуется как 5 В, так и 12 В постоянного тока и так далее.

Если напряжение выше или ниже требуемого значения, компонент может не работать или, в худшем случае, он может выйти из строя и не подлежит ремонту.Итак, важно «отрегулировать» напряжение до допустимого диапазона.

Вот где на сцену выходят регуляторы напряжения. Источником может быть переменный ток от сетевой розетки или постоянный ток от батарей, требования для любой электронной системы одинаковы: регулируемое постоянное напряжение.

Регуляторы напряжения

Регулятор напряжения - это устройство или цепь, которая отвечает за обеспечение постоянного напряжения постоянного тока для электронной нагрузки. На следующем изображении показан типичный блок питания с регулятором напряжения.

Как упоминалось ранее, задача источника питания постоянного тока состоит в том, чтобы принимать мощность переменного тока из сетевых розеток (обычно 240 В при 50 Гц) и преобразовывать ее в устойчивый выходной постоянный ток. В этом процессе переменное напряжение из сети сначала выпрямляется с помощью схемы выпрямителя, чтобы получить пульсирующее постоянное напряжение.

Затем этот пульсирующий постоянный ток фильтруется для получения относительно плавного напряжения. Наконец, регулятор напряжения обеспечивает постоянное выходное напряжение.

Компоненты регулятора напряжения

Вообще говоря, этап регулятора напряжения источника питания обычно состоит из трех компонентов:

  • Цепь обратной связи
  • Стабильное опорное напряжение
  • Цепь управления проходным элементом

Процесс регулирования напряжения это просто.Схема обратной связи помогает обнаруживать изменения выходного постоянного напряжения. В зависимости от обратной связи и опорного напряжения затем вырабатывается управляющий сигнал для управления проходным элементом для компенсации отклонений.

Говоря о проходном элементе, это твердотельное полупроводниковое устройство, такое как диод с PN переходом, транзистор BJT или полевой МОП-транзистор. Теперь выходное напряжение D остается почти постоянным.

Различные типы регуляторов напряжения

Регуляторы напряжения могут быть реализованы с использованием дискретных компонентных схем или ИС.Независимо от реализации, регуляторы напряжения можно разделить на два типа:

  • Линейные регуляторы напряжения
  • Импульсные регуляторы напряжения

Принимая во внимание приведенное выше обсуждение компонентов регулятора напряжения и его основных функций, предположим, что проходным элементом в цепи регулятора напряжения является транзистор.

Этот транзистор может работать как в активной области, так и как переключатель для регулирования выходного напряжения.Если во время регулирования напряжения транзистор остается в активной области, омической области или линейной области своей работы, то регулятор называется линейным регулятором напряжения.

Когда транзистор работает в состоянии отсечки и состояния насыщения, то есть он переключается между состоянием выключения и состоянием насыщения, тогда регулятор называется регулятором напряжения переключения.

Теперь давайте углубимся в оба этих регулятора напряжения и поближе познакомимся с их работой и типами.

Линейные регуляторы напряжения

Первоначальной формой регуляторов в регулирующих источниках питания являются линейные регуляторы напряжения. В линейном регуляторе напряжения переменная проводимость активного проходного элемента (обычно BJT или MOSFET) отвечает за регулирование выходного напряжения.

Когда нагрузка подключена, изменения входа или нагрузки приведут к изменению тока через транзистор, так что выход будет оставаться постоянным. Чтобы транзистор мог изменять свой ток (ток коллектор-эмиттер в случае BJT), он должен работать в активной или омической области (также известной как линейная область).

Во время этого процесса линейный регулятор напряжения тратит много энергии, так как сетевое напряжение, то есть разница между входом и выходом падает в транзисторе и рассеивается в виде тепла.

Обычно линейные регуляторы напряжения делятся на пять категорий. Это:

  • Положительные регулируемые регуляторы
  • Отрицательные регулируемые регуляторы
  • Регуляторы с фиксированным выходом
  • Следящие регуляторы
  • Плавающие регуляторы

Примером положительно регулируемых линейных регуляторов напряжения является знаменитая ИС регулятора LM317.Выходное напряжение LM317 можно регулировать в пределах от 1,2 В до 37 В.

Что касается линейных регуляторов напряжения с фиксированным выходом, то в эту категорию попадает известная серия стабилизаторов напряжения серии 78XX. 7805 - это обычно используемый стабилизатор постоянного напряжения с выходным напряжением 5 В.

Преимущества линейных регуляторов напряжения

Преимущества линейных регуляторов напряжения следующие:

  • Реализация линейных регуляторов напряжения очень проста и удобна в использовании.
  • Несмотря на рассеиваемую мощность, линейные регуляторы напряжения обладают надежной защитой от перегрузки по току и тепловой защитой.
  • Регулируемые регуляторы напряжения требуют очень небольшого количества внешних компонентов для своей работы. Стабилизаторы постоянного напряжения практически не требуют внешних компонентов (может быть пара байпасных конденсаторов).
  • При невысокой стоимости у вас есть широкий выбор напряжения и тока.
Недостатки линейных регуляторов напряжения

Недостатки линейных регуляторов напряжения следующие:

  • Обычно линейные регуляторы напряжения понижают только i.е. выходное напряжение всегда меньше входного.
  • При работе от сети переменного тока требуется понижающий трансформатор для доведения напряжения до рабочего уровня. Следовательно, они обычно громоздкие.
  • Поскольку регулирование осуществляется путем рассеивания избыточной мощности в виде тепла, они имеют тенденцию сильно нагреваться, и использование радиатора неизбежно.
  • Кроме того, у линейных регуляторов обычно очень низкий КПД, где-то от 20% до 60%.

Кроме того, линейные регуляторы напряжения снова классифицируются в зависимости от того, как подключена нагрузка.Это:

    Регуляторы напряжения серии
  • Шунтирующие регуляторы напряжения

Давайте теперь кратко рассмотрим оба этих типа линейных регуляторов напряжения.

Регулятор напряжения серии

В линейных регуляторах напряжения, если активный проходной элемент, например, транзистор, подключен последовательно с нагрузкой, то это называется последовательным регулятором напряжения.

На следующей схеме показан типичный линейный последовательный регулятор напряжения.

В этой схеме выходное напряжение регулятора измеряется через сеть делителей напряжения R1 и R2. Это напряжение сравнивается с опорным напряжением V REF . Результирующий сигнал ошибки будет контролировать проводимость проходного транзистора.

В результате напряжение на транзисторе изменяется, а выходное напряжение на нагрузке, по существу, поддерживается постоянным.

Тип последовательного регулятора напряжения - стабилизатор напряжения на стабилитроне, который может поддерживать постоянное напряжение на нагрузке.

Этот тип регулятора напряжения может уменьшить пульсации в источнике питания и улучшить регулирование. Но из-за ненулевого сопротивления стабилитрона эффективность невысока. Это можно улучшить, ограничив ток Зенера.

Шунтирующий регулятор напряжения

Шунтирующий регулятор напряжения отличается от последовательного регулятора напряжения. Если проходной транзистор в линейном регуляторе напряжения подключен параллельно нагрузке, то регулятор известен как шунтирующий регулятор напряжения.

Дополнительно имеется резистор ограничения напряжения, подключенный последовательно с нагрузкой. На следующем изображении показан типичный шунтирующий стабилизатор напряжения.

В этой схеме проводимость транзистора регулируется на основе обратной связи и опорного напряжения, так что ток через последовательный резистор остается постоянным. При изменении тока через транзистор напряжение на нагрузке остается практически постоянным.

По сравнению с последовательными регуляторами, шунтирующие регуляторы немного менее эффективны, но имеют более простую реализацию.

Импульсные регуляторы напряжения

В обоих линейных регуляторах напряжения, то есть последовательном регуляторе и шунтирующем регуляторе, активный проходной элемент, то есть транзистор, работает в своей линейной области. Изменяя проводимость транзистора, выходное напряжение поддерживается на желаемом уровне.

Напротив, импульсный регулятор работает несколько иначе, чем линейный регулятор, в том смысле, что проходной транзистор действует как переключатель, то есть он либо остается в выключенном состоянии (область отсечки), либо во включенном состоянии (область насыщения).

Регулируя время включения проходного транзистора, выходное напряжение поддерживается на постоянном уровне.

Блок-схема типичного импульсного источника питания показана ниже.

Фактически, есть отдельное руководство по импульсному источнику питания или SMPS с рабочими, типами и их работой. Для получения дополнительной информации прочтите « Импульсный источник питания ».

Преимущества импульсного регулятора напряжения
  • Основным преимуществом импульсного источника питания или импульсного регулятора напряжения является эффективность.Обычно с лучшей конструкцией можно достичь КПД до 95%.
  • Поскольку транзистор колеблется между состояниями ВКЛ и ВЫКЛ, и время, в течение которого он остается в активной области, очень мало, количество потерянной мощности очень меньше.
  • Выходное напряжение может быть выше или ниже входного.
  • Не требуется понижающий или повышающий трансформатор, но требуется крошечный высокочастотный переключающий трансформатор.
Недостатки импульсных регуляторов напряжения
  • Сложность конструкции импульсного источника питания очень высока.
  • Из-за частого переключения транзистора и, как следствие, тока транзистора, возникают высокие помехи и шум.

По конструкции схемы импульсные регуляторы напряжения можно разделить на две топологии.

  • Неизолированные преобразователи
  • Изолированные преобразователи

В неизолированных преобразователях также есть несколько типов, но наиболее важными из них являются:

  • Понижающий регулятор напряжения (понижающий преобразователь)
  • Повышающий регулятор напряжения (повышающий Преобразователь)
  • Понижающий / повышающий преобразователь

Изолированные преобразователи в основном бывают двух важных типов.Это:

  • Обратные преобразователи
  • Прямые преобразователи

Все эти типы обсуждаются в разделе «Импульсный источник питания». Так что обратитесь к этому документу для получения дополнительной информации.

Понижающий регулятор напряжения (понижающий преобразователь)

В понижающем регуляторе напряжения или понижающем преобразователе выходное напряжение меньше входного напряжения. На следующем изображении показан типичный понижающий преобразователь.

Повышающий регулятор напряжения (повышающий преобразователь)

В отличие от понижающего преобразователя повышающий преобразователь или повышающий регулятор напряжения обеспечивает на выходе напряжение выше, чем на входе.

На следующем изображении показан типичный повышающий преобразователь.

Существует множество других топологий импульсных регуляторов напряжения, таких как непрерывная, прерывистая, полумостовая, полная мостовая и т. Д.

Основы электроники: регулятор напряжения

Создание регулятора напряжения

Теория предыстории: как работает регулятор напряжения?


Название говорит само за себя: регулятор напряжения. Аккумулятор в вашем автомобиле, который заряжается от генератора, розетка в вашем доме, которая обеспечивает все необходимое вам электричество, сотовый телефон , который вы, вероятно, будете держать под рукой каждую минуту дня, все они требуют определенного напряжения, чтобы функция.Колеблющиеся выходы, выходящие за пределы ± 2 В, могут вызвать неэффективную работу и, возможно, даже повредить ваши зарядные устройства. Существует множество причин, по которым могут возникать колебания напряжения: состояние электросети, включение и выключение других устройств, время суток, факторы окружающей среды и т. Д. Из-за необходимости постоянного постоянного напряжения введите регулятор напряжения.

Регулятор напряжения - это интегральная схема (ИС), которая обеспечивает постоянное фиксированное выходное напряжение независимо от изменения нагрузки или входного напряжения.Это можно сделать разными способами, в зависимости от топологии схемы внутри, но для того, чтобы этот проект оставался базовым, мы в основном сосредоточимся на линейном регуляторе. Линейный регулятор напряжения работает, автоматически регулируя сопротивление через контур обратной связи, учитывая изменения как нагрузки, так и входа, при этом сохраняя постоянное выходное напряжение.

Микросхема стабилизатора напряжения в корпусе ТО-220 С другой стороны, импульсные регуляторы
, такие как понижающий (понижающий), повышающий (повышающий) и понижательно-повышающий (повышающий / понижающий), требуют еще нескольких компонентов, а также повышенной сложности как различные компоненты повлияют на результат.Импульсные регуляторы намного более эффективны с точки зрения преобразования энергии, где эффективность играет большую роль, но линейные регуляторы очень хорошо работают как регуляторы напряжения в низковольтных приложениях.

В зависимости от приложения, стабилизатору напряжения может также потребоваться больше внимания для улучшения других параметров, таких как пульсирующее напряжение на выходе, переходная характеристика нагрузки, падение напряжения и выходной шум. Такие приложения, как аудиопроекты, более чувствительны к шуму и помехам, поэтому потребуется дополнительная фильтрация, особенно в импульсных регуляторах, где пульсации на выходе могут быть значительными.Большую часть информации, включая схемы, можно найти в техническом описании микросхемы стабилизатора напряжения, с которой вы работаете, в разделе «Примечания по применению».


Указания по применению для регулятора 7805T
Afrotechmods также имеет информативное видео о работе с популярным регулятором напряжения LM317T для получения регулируемого выхода.


Проект

Комплект регулятора напряжения макетной платы - отличный набор для пайки для любого новичка. Он выдает чистое 5 В постоянного тока с максимальным выходным током 500 мА.Он способен принимать входное напряжение в диапазоне 6-18 В постоянного тока и имеет контакты, размер которых идеально подходит для любой стандартной макетной платы с шагом 0,1 дюйма.

В комплект входят:

(1) Печатная плата
(1) Выключатель питания
(1) Разъем питания постоянного тока 2,1 мм
(1) Электролитический конденсатор 10 мкФ
(1) Монолитный конденсатор 0,1 мкФ
(1) Резистор 1 кОм
(1) Красный источник питания светодиодный индикатор
(1) Разъемы контактов
(1) Руководство пользователя

Вам понадобится:
• Паяльник
• Припой
• Фрезы
• Блок питания от сетевого адаптера 6-18В (Mean Well GS06U-3PIJ)


Комплект регулятора напряжения макетной платы Solarbotics 34020
Направление:

1.Резистор и конденсатор 0,1 мкФ:
Удалите ленту и согните выводы резистора, затем вставьте его в положение, обозначенное R1. Припаяйте его с другой стороны и отрежьте лишние выводы. Сделайте то же самое для конденсатора 0,1 мкФ в позиции C2. Неважно, как эти детали установлены - они не поляризованные .

2. Регулятор напряжения и цилиндрический разъем:
Припаяйте регулятор напряжения в положение V-REG. Убедитесь, что сторона табуляции выровнена с жирной линией на символе - обратное направление не сработает! Затем обрежьте лишние провода.Защелкните цилиндрический домкрат в положение B1 и припаяйте его на место.

Шаг 1 Шаг 2
3. Конденсатор 10 мкФ и индикатор питания:
Установите электролитический конденсатор 10 мкФ в положение C1. Позиционирование имеет решающее значение. Убедитесь, что более длинный провод входит в площадку, отмеченную (+). Убедитесь, что он находится в правильном положении, проверив, что полоса на стороне конденсатора находится ближе всего к этикетке PWR. Сделайте то же самое со светодиодом; более длинный вывод входит в круглую площадку.Вы можете подтвердить, что светодиод находится в правильном положении, заметив небольшую выемку на светодиоде, расположенную на стороне символа светодиода с линией (рядом с квадратной площадкой).

4. Контакты выключателя питания и макетной платы:
Выключатель питания просто устанавливается в положение PWR. С выводами на макетной плате посложнее - они идут снизу, и их сложнее удерживать при пайке. Тщательно припаяйте их как можно ровнее вручную или, если вы уверены, вставьте длинную сторону контактов в макет так, чтобы они совпадали с отверстиями в печатной плате, затем припаяйте их, пока макетная плата удерживает все на одном уровне.

Шаг 3 Шаг 4
5. Настройка шин питания:
ЭТО ВАЖНО.
Если вы забудете это сделать, ваша доска не будет работать! Выберите, на какой стороне макета вы хотите установить плату (в этом примере мы используем левую сторону). Обратите внимание на полярность направляющих макетной платы «+» внизу и «-» вверху. Найдите, какой набор контактных площадок на плате соответствует этому расположению, и нанесите каплю припоя на маленькие полумесяцы.

Если вы планируете переключать полярность питания на направляющих, вы можете установить номер детали SWT7 на контактные площадки между контактными площадками. Не помещайте капли на подушечки, если вы это сделаете. Обратите внимание, что это не рекомендуемая модификация.

Подайте питание на плату от любого источника постоянного тока диаметром 2,1 мм с номинальным напряжением 6–18 В - не превышайте максимальное значение 35 В постоянного тока! Регулятор мощности нагревается при питании от более 12 В (это нормально). Если вы не хотите использовать его на макетной плате, используйте контактные площадки с маркировкой «+ -» на конце, ближайшем к гнезду цилиндра, для регулируемой выходной мощности 5 В.


Шаг 5
SWT7 Навесной

Вопросы для обсуждения


1.Какое влияние на выход цепи окажут тепло и шум?
2. Как конденсаторы помогают отфильтровывать помехи?
3. Каковы преимущества и недостатки линейных и импульсных регуляторов? .
Тип стабилизатора напряжения какой лучше: Выбор и сравнение электромеханического, электродинамического, релейного, электронного, электромагнитного и феррорезонансного стабилизатора напряжения

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *