Стабилизатор тока на двух транзисторах: Стабилизатор тока на двух транзисторах (схема, плата, сборка, испытание) — Схемка: Электронные Радиосхемы

Содержание

Стабилизатор тока на двух транзисторах (схема, плата, сборка, испытание) — Схемка: Электронные Радиосхемы

Схема простейшего стабилизатора тока

Выше представлена очень простая схема линейного стабилизатора тока на двух транзисторах: полевом и биполярном, первый силовой, он управляет нагрузкой (на схеме светодиод), а второй (маломощный) полупроводниковый прибор задаёт режим работы первого.

Принцип работы (работа стабилизатора тока)

Пусть наша нагрузка это R, будем считать, что её сопротивление почти не изменяется (R = const), ток мы хотим неизменный (I = const), а что у нас остаётся – только выходное напряжение на источнике тока, его то и будет подбирать схема, причём не просто от балды, а именно такое, при котором через вышеупомянутою нагрузку R потечёт ровно тот ток I, на который рассчитано устройство.

А вот разбор работы самой схемы:

после подключения источника питания через резистор R1 открывается полевой транзистор, через резистор R2-открытый канал сток-исток VT1 и нагрузку (светодиод) течёт ток. Чем больший ток, тем больше будет падать напряжения на резисторе, и когда оно достигнет значения открытия
VT2
(для кремниевого биполярного примерно 0,60-0,75 В) тот откроется, через его ЭК потечёт ток от минуса к затвору VT1, тем самым прикрыв его, но не полностью, ведь R1 никуда не девается.

Примечание. Детали для данного экземпляра взяты со старых плат, в частности мощный полевой N-канальный транзистор MTD20N06V в DPAK (TO-252) исполнении с материнки, у него сопротивление открытого канала 65 мОм, а максимальное длительно приложенное напряжение затвор-исток 20 Вольт, питается схема от БП 12 Вольт (скачки напряжения не более нескольких Вольт), поэтому диод Зенера не понадобится. Биполярный транзистор – это известный

BC847A в SOT-23 корпусе. Резистор R1 = 11 кОм, R2 = 2 Ом типоразмера 1205 и мощностью 0.25 Вт. Этот экземпляр предназначен для стабилизированного тока:

Iстаб = UБЭ * R2 = 0.6 В / 2 Ом = 300 мА

Испытание

Дорожки были начерчены маркером, поэтому плата немного отличается от разработанной, крепления под винтики сделаны не были. Подключаем устройство к источнику питания (у меня был трансформатор 12В с диодным мостом и конденсатором), теперь зная, что ток относительно невелик я тупо замкнул выход амперметром, рассчитанным на измерение постоянного тока до 20А, показания ниже:

 

Это адекватный результат для такой схемы. Далее были подключены по очереди два светодиода 10 Вт с различным напряжением питания. Для СД с одним кристаллом напряжение вышло  Uвых = 2.72 В при токе Iвых = 0.31 А, при этом на входе Uпит = 10.88 В, т.е. рассеивается примерно:

P1 = (Uпит — Uвых)*Iвых = (10.88-2.72)*0.31 = 8.16*0.31 = 2.53 Вт

Для второго светодиода, в котором три кристалла соединены последовательно

Uвых = 10.32 В, Iвых = 0.29 А при Uпит = 11.22 В, получаем:

P2 = (Uпит — Uвых)*Iвых = (11.22-10.32)*0.31 = 0.9*0.31 = 0.279 Вт

Когда входное напряжение как можно меньше отличается от нужного напряжения питания для обеспечения требуемого тока, тогда и достигается высокий КПД (со вторым СИД η = 92%) при простоте исполнения.

Заменим резистор, определяющий выходной ток источника тока на 470 Ом, тогда получим выходной ток:

Iвых = UБЭ/R2 = 0.6 / 471 = 1276 мкА

Проверка амперметром:

Таким образом при питании 12 В подключаем светодиод 5 мм, через него проходит ток ~1.3 мА, через два/три светодиода ток будет такой же, ведь напряжения питания хватает для этого.

Ещё сделал небольшой график зависимости выходного стабильного тока от напряжения питания стабилизатора тока. Сначала происходит выход на номинальный ток (когда напряжения питания не хватает для Iст), а потом всё прекрасно, при изменении напряжения в три раза (с 10 до 30 В) изменение тока всего на 0.64 мА или 4.22%.

Увеличение стабильности

При работе часть энергии рассеивается, происходит нагрев платы и компонентов схемы, параметры плывут, а главное изменяется напряжение насыщения (

UБЭ) транзистора VT2, те самые ~0,7 В будут изменяться, что приведёт к изменению выходного тока.

ТКН (Температурный Коэффициент Напряжения) pn-перехода транзистора отрицательный, при повышении температуры UБЭ будет уменьшаться. Для термостабилизации вводим дополнительно элемент с положительным ТКН – стабилитрон (с Uст > 6.5 В), тогда при нагреве напряжение на одном компоненте (VT2) будет уменьшаться, а на другом (D1) увеличиваться, таким образом получается компенсация. В совершенстве ТКН обоих приборов должен быть равен по величине и противоположным по знаку, а нагрев происходить одинаково (именно поэтому они расположены рядом на плате).

Также добавлен ещё один транзистор VT3, который выступает источником тока для VT2, что придаст ещё большей стабильности, т.к. при изменении напряжения питания в определённом диапазоне ток базы VT2 почти не будет изменяться.

Печатные платы

Всё уместилось на маленьком кусочке (3 на 2 см) фольгированного текстолита, тепло отводится путём крепления всей платы на кусок алюминия винтами, спроектирована она с расчётом на крепёж M2, чтобы легко и надёжно закрепить её или попросту приклеить к теплоотводу теплопроводящим клеем (Stars 922). При необходимости её можно легко уменьшить почти в два раза раза два.

Список компонентов

Видео

В конечном счете

Такой условный источник тока можно использовать как стабилизатор тока для светодиодов в автомобиле (12 В-14,4 В), с помощью него подключать лазеры к какому-то трансформатору или ИБП со скачущим напряжением в несколько вольт или использовать в схемах зарядных устройств. Но, как вы поняли использовать данное устройство можно с любой другой нагрузкой, требующей стабильного значения электрического тока. Этот стабилизатор рассеивает “лишнюю” энергию в виде теплоты, что может быть неприемлемо в ситуациях, когда разница напряжений большая и протекающий ток не мал, но, например, в условиях когда входное напряжение не сильно превышает выходное и ток стабилизации мал, почему бы и нет?

Стабилизатор тока для светодиодов: виды, схемы, как сделать

Главным электрическим параметром светодиодов (LED) является их рабочий ток. Когда в таблице характеристик светодиода мы встречаем рабочее напряжение, то нужно понимать, что речь идет о падении напряжения на светодиоде при протекании рабочего тока. То есть рабочий ток определяет рабочее напряжение LED. Поэтому только стабилизатор тока для светодиодов может обеспечить их надежную работу.

Назначение и принцип работы

Стабилизаторы должны обеспечивать постоянный рабочий ток светодиодов когда в сети питания есть проблемы с отклонением напряжения от нормы (вам будет интересно узнать, как подключить светодиод от сети 220 вольт). Стабильный рабочий ток в первую очередь необходим для защиты LED от перегрева. Ведь при превышении максимально допустимого тока, светодиоды выходят из строя. Также стабильность рабочего тока обеспечивает постоянство светового потока прибора, например, при разряде аккумуляторных батарей или колебаниях напряжения в питающей сети.

Стабилизаторы тока для светодиодов имеют разные виды исполнения, а обилие вариантов схем исполнения радует глаз. На рисунке приведены три самые популярные схемы стабилизаторов на полупроводниках.

  1. Схема а) — Параметрический стабилизатор. В этой схеме стабилитрон задает постоянное напряжение на базе транзистора, который включен по схеме эмиттерного повторителя. Благодаря стабильности напряжения на базе транзистора, напряжение на резисторе R тоже постоянно. В силу закона Ома ток на резисторе также не меняется. Так как ток резистора равен току эмиттера, то стабильны токи эмиттера и коллектора транзистора. Включая нагрузку в цепь коллектора, мы получим стабилизированный ток.
  2. Схема б). В схеме, напряжение на резисторе R стабилизируется следующим образом. При увеличении падения напряжения на R, больше открывается первый транзистор. Это приводит к уменьшению тока базы второго транзистора. Второй транзистор немного закрывается и напряжение на R стабилизируется.
  3. Схема в). В третьей схеме ток стабилизации определяется начальным током полевого транзистора. Он не зависит от напряжения, приложенного между стоком и истоком.

В схемах а) и б) ток стабилизации определяется номиналом резистора R. Применяя вместо постоянного резистора подстрочный можно регулировать выходной ток стабилизаторов.

Производители электронных компонентов производят множество микросхем стабилизаторов для светодиодов. Поэтому в настоящее время в промышленных изделиях и в радиолюбительских конструкциях чаще применяются стабилизаторы в интегральном исполнении. Почитать про все возможные способы подключения светодиодов можно здесь.

Обзор известных моделей

Большинство микросхем для питания светодиодов выполнены в виде импульсных преобразователей напряжения. Преобразователи, в которых роль накопителя электрической энергии выполняет катушка индуктивности (дроссель) называются бустерами. В бустерах преобразование напряжения происходит за счет явления самоиндукции. Одна из типичных схем бустера приведена на рисунке.

Схема стабилизатора тока работает следующим образом. Транзисторный ключ находящийся внутри микросхемы периодически замыкает дроссель на общий провод. В момент размыкания ключа в дросселе возникает ЭДС самоиндукции, которая выпрямляется диодом. Характерно то, что ЭДС самоиндукции может значительно превышать напряжение источника питания.

Как видно из схемы для изготовления бустера на TPS61160 производства фирмы Texas Instruments требуется совсем немного компонентов. Главными навесными деталями являются дроссель L1, диод Шоттки D1, выпрямляющий импульсное напряжение на выходе преобразователя, и Rset.

Резистор выполняет две функции. Во-первых, резистор ограничивает ток, протекающий через светодиоды, а во-вторых, резистор служит элементом обратной связи (своего рода датчиком). С него снимается измерительное напряжение, и внутренние схемы чипа стабилизируют ток, протекающий через LED, на заданном уровне. Изменяя номинал резистора можно изменять ток светодиодов.

Преобразователь на TPS61160 работает на частоте 1.2 МГц, максимальный выходной ток может составлять 1.2 А. С помощью микросхемы можно питать до десяти светодиодов включенных последовательно. Яркость светодиодов можно изменять путем подачи на вход «контроль яркости» сигнала ШИМ переменной скважности. КПД приведенной схемы составляет около 80%.

Нужно заметить, что бустеры обычно используются, когда напряжение на светодиодах выше напряжения источника питания. В случаях, когда требуется понизить напряжение, чаще применяют линейные стабилизаторы. Целую линейку таких стабилизаторов MAX16xxx предлагает фирма MAXIM. Типовая схема включения и внутренняя структура подобных микросхем представлена на рисунке.

Как видно из структурной схемы, стабилизация тока светодиодов осуществляется Р-канальным полевым транзистором. Напряжение ошибки снимается с резистора Rsens и подается на схему управления полевиком. Так как полевой транзистор работает в линейном режиме, КПД подобных схем заметно ниже, чем у схем импульсных преобразователей.

Микросхемы линейки MAX16xxx часто применяются в автомобильных приложениях. Максимальное входное напряжение чипов составляет 40 В, выходной ток – 350 мА. Они, как и импульсные стабилизаторы, допускают ШИМ-диммирование.

Стабилизатор на LM317

В качестве стабилизатора тока для светодиодов можно использовать не только специализированные микросхемы. Большой популярностью у радиолюбителей пользуется схема LM317.

LM317 представляет собой классический линейный стабилизатор напряжения имеющий множество аналогов. В нашей стране эта микросхема известна как КР142ЕН12А. Типовая схема включения LM317 в качестве стабилизатора напряжения показана на рисунке.

Для превращения этой схемы в стабилизатор тока достаточно исключить из схемы резистор R1. Включение LM317 в качестве линейного стабилизатора тока выглядит следующим образом.

Выполнить расчет этого стабилизатора довольно просто. Достаточно вычислить номинал резистора R1, подставив значение тока в следующую формулу:

R1=1.25*I0.

Мощность, рассеиваемая на резисторе равна:

W=I2R1.

Регулируемый стабилизатор

Предыдущую схему легко превратить в регулируемый стабилизатор. Для этого нужно постоянный резистор R1 заменить на потенциометр. Схема будет выглядеть так:

Как сделать стабилизатор для светодиода своими руками

Во всех приведенных схемах стабилизаторов используется минимальное количество деталей. Поэтому самостоятельно собрать подобные конструкции сможет даже начинающий радиолюбитель освоивший навыки работы с паяльником. Особенно просты конструкции на LM317. Для их изготовления даже не нужно разрабатывать печатную плату. Достаточно припаять подходящий резистор между опорным выводом микросхемы и ее выходом.

Также к входу и выходу микросхемы нужно припаять два гибких проводника и конструкция будет готова. В случае, если с помощью стабилизатора тока на LM317 предполагается питать мощный светодиод, микросхему нужно оснастить радиатором который обеспечит отвод тепла. В качестве радиатора можно использовать небольшую алюминиевую пластинку площадью 15-20 квадратных сантиметров.

Изготавливая конструкции бустеров, в качестве дросселей можно использовать катушки фильтров различных блоков питания. Например, для этих целей хорошо подойдут ферритовые кольца от блоков питания компьютеров, на которые следует намотать несколько десятков витков эмалированного провода диаметром 0.3 мм.

Какой стабилизатор использовать в авто

Сейчас автолюбители часто занимаются модернизацией светотехники своих машин, применяя для этих целей светодиоды или светодиодные ленты (читайте, как подключить светодиодную ленту в авто). Известно, что напряжение бортовой сети автомобиля может сильно меняться в зависимости от режима работы двигателя и генератора. Поэтому в случае с авто особенно важно применять не стабилизатор 12 вольт, а рассчитанный на конкретный тип светодиодов.

Для автомобиля можно посоветовать конструкции на основе LM317. Также можно использовать одну из модификаций линейного стабилизатора на двух транзисторах, в которой в качестве силового элемента использован мощный N-канальный полевой транзистор. Ниже приведены варианты подобных схем, в том числе и схема светодиодного драйвера.

Вывод

Подводя итог можно сказать, что для надежной работы светодиодных конструкций их необходимо питать с помощью стабилизаторов тока. Многие схемы стабилизаторов просты и доступны для изготовления своими руками. Мы надеемся, что приведенные в материале сведения будут полезны всем, кто интересуется данной темой.

Как самому изготовить стабилизатор тока для светодиодов: схемы

Иногда у автолюбителей появляется необходимость ограничить ток заряда АКБ, проверить тот или иной источник питания или пропустить напряжение через диоды. Чтобы осуществить одну из этих задач, есть смысл применить стабилизатор тока для светодиодов своими руками. Подробнее о том, какие существуют схемы для разработки данного девайса, вы узнаете ниже.

Содержание

[ Раскрыть]

[ Скрыть]

Схемы стабилизаторов и регуляторов тока

Источники тока не имеют ничего общего с источниками напряжения. Предназначение первых заключается в стабилизации выходного параметра, а также возможном изменении выходного напряжения. Это происходит так, чтобы уровень ток все время был одинаковым. Источники тока используются для запитки светодиодных ламп, заряда АКБ в авто и т.д. Если у вас возникла необходимость сделать простейший импульсный стабилизатор тока ходовых огней 12в для автомобиля своими руками, то предлагаем вашему вниманию несколько схем.

На КРЕНке

Обустройство цепи на кренке

Чтобы сделать простейший автомобильный импульсный стабилизатор тока в домашних условиях, вам потребуется микросхема 12v. Для этих целей отлично подойдет lm317. Такой стабилизатор напряжения 12 в lm317 считается регулируемым и способен функционировать с токами бортовой сети до полутора ампер. При этом показатель входного напряжения может составить до 40 вольт, lm317 в состоянии рассеивать мощность до 10 ватт. Но это возможно только в том случае, если будет соблюдаться тепловой режим.

В целом потребление тока lm317 сравнительно небольшое — в районе 8 мили ампер, и данный показатель почти никогда не изменяется. Даже в том случае, если через крен lm317 проходит другой ток или меняется показатель входного напряжение. Как вы можете понять, стабилизатор 12 в lm317 для бортовой сети авто дает возможность удерживать постоянное напряжение на компоненте R3.

Кстати, этот показатель можно регулировать благодаря использованию элемента R2, но пределы будут незначительными. В устройстве lm317 компонент R3 является устройством задающего тока. Так как показатель сопротивления lm317 всегда остается на одном и том же уровне, ток, который проходит через него, также будет стабильным (автор видео — Denis T).

Что касается входа крен lm317, ток на них составит на 8 мили ампер выше. Используя вышеописанную схему, можно разработать самый простой стабилизатор напряжения для ДХО автомобиля. Такой девайс может применяться как устройство электронной нагрузки, источника тока для подзарядки АКБ и других целей. Нужно отметить, что интегральные девайсы током 3а или меньше довольно быстро реагируют на различные изменения импульса. Что касается недостатков, то такие девайсы характеризуются слишком высоким сопротивлением, в результате чего придется применять мощные компоненты.

На двух транзисторах

Довольно распространенными сегодня являются стабилизаторы для бортовой сети автомобиля 12v на двух транзисторах. Одним из основных недостатков такого устройства является плохая стабильность тока, если происходят изменения в питающем напряжении вольт. Тем не менее, данная схема для бортовой сети автомобиля 12v подходит для многих задач.

Обустройство цепи на транзисторах

Ниже вы сможете ознакомиться с самой схемой. В этом случае устройством, которое раздает ток, является резистор R2. Когда данный показатель растет, соответственно растет и напряжение на данном элементе. В том случае, если показатель составляет от 0.5 до 0.6 вольт, открывается компонент VT1. При открытии данное устройство будет закрывать элемент VT2, в результате чего ток, который проходит через VT2, начнет снижаться. При разработке схемы можно использовать полевой транзистор Мосфет вместе VT2.

Что касается компонента VD1, то он применяется на напряжение от 8 до 15 вольт и нужен в том случае, если его уровень слишком высокий и работоспособность транзистора может быть нарушена. Если транзистор мощный, то показатель напряжения в сети авто может составить около 20 вольт. Необходимо помнить о том, что транзистор Мосфет открывается в том случае, когда показатель напряжения на затворе составит 2 вольта. Если вы используете универсальный выпрямитель для заряда АКБ или других задач, то вам вполне хватит работы транзистора и резистора R1.

На операционном усилителе (на ОУ)

Механизм на операционном усилителе

Вариант сборки устройства со специальным усилителем ошибки для авто актуален в том случае, если у вас возникла необходимость разработать устройство, работающее в широких пределах. В данном случае выполнять функцию токозадающего элемента будет R7. Операционный увелитель DA2.2 позволяет усилить уровень напряжения в вольтах токозадающего элемента. Устройство DA 2.1 предназначено для сравнивания уровня опорного параметра. Помните о том, что данная схема девайса на 3а нуждается в дополнительном питании, которое должно подаваться на разъем ХР2. Уровня напряжения в вольтах должно хватить для того, чтобы обеспечить функциональность элементов всей системы.

Устройство для авто должно быть дополнено генератором, в нашем случае эту функцию выполняет элемент REF198, характеризующийся уровнем выходного напряжения в 4 вольта. Сама схема стоит достаточно дорого, так что при необходимости вместо нее можно установить кренку. Чтобы правильно произвести настройку, следует установить ползунок резистора R1 в верхнее положение, а с помощью элемента R3 выставляется нужное значение тока 3а. Чтобы предотвратить возбуждение, используются компоненты R2, C2 и R4.

На микросхеме импульсного стабилизатора

Схема механизма с применением импульсного устройства

В некоторых случаях устройство для авто должно функционировать не только в большом диапазоне нагрузок, при этом обладая высоким коэффициентом полезного действия. Тогда использование компенсационных устройств будет не целесообразным, вместо них применяются импульсные элементы.

Предлагаем ознакомиться с одной из наиболее распространенных схем МАХ771, ее особенности следующие:

  • уровень опорного напряжения — 1.5 вольт;
  • коэффициент полезного действия при нагрузке от 10 мили ампер до 1 ампера составит около 90%;
  • показатель питания составляет от 2 до 16.5 вольт;
  • мощность на выходе достигает 15 ватт (автор видео — Андрей Канаев).

Что представляет собой процедура стабилизации? Компоненты R1 и R2 — это делители выходных показателей схемы. Когда уровень делимого напряжения становится больше, чем опорное, устройство автоматически снижает выходной параметр. При обратном процессе устройство будет увеличивать данный показатель. Вы сможете получить рабочий стабилизированный источник тока в том случае, если цепи будут поменяны таким образом, что система в целом станет реагировать на выходной параметр.

Если нагрузка на устройство не особо большая, то есть менее 1.5 вольт, микросхема будет функционировать в качестве рабочего стабилизатора. Но когда этот параметр начнет резко возрастать, девайс переключится в режим стабилизации. Монтаж резистора R8 необходим только тогда, когда уровень нагрузки слишком высокий и составляет более 16 вольт.

Что касается элементы R3, то он является токораздающим. Одним из основных недостатков такого варианта является слишком высокое падение нагрузки на вышеуказанном резисторе. Если вы хотите избавиться от этого минуса, то для того, чтобы увеличить сигнал, необходимо дополнительно установить операционный усилитель.

Заключение

В этой статье мы рассмотрели несколько вариантов стабилизирующих девайсов для авто. Разумеется, такие схемы всегда можно при необходимости модернизировать, способствуя повышению показателя быстродействия и т.д. Имейте в виду, что если нужно, вы всегда можете использовать специально разработанные микросхемы в качестве регулятора. Также при возможности можно самостоятельно производить достаточно мощные регулирующие компоненты, но таких варианты более актуальны для того, чтобы решать определенные задачи.

Как вы видите, разработка схемы — дело достаточно сложное и кропотливое, к нему нельзя просто так подойти, не имея соответствующего опыта. Отсутствие определенных навыков не позволит получить необходимый результат. Чтобы своими руками сделать такую схему для авто, необходимо внимательно выполнять все действия, описанные выше.

Видео «Устройство для питания светодиодов»

Как в домашних условиях сделать стабилизатор для питания ламп в авто или других целей — узнайте из видео (автор видео — Дед Синь).

 Загрузка …

Стабилизатор тока на полевом транзисторе

В статье расскажу, как сделать простой стабилизатор тока для светодиодов на полевом транзисторе.

Описание задумки.

Задолго до разработки фонарика на ATtiny13 мне уже доводилось работать со сверх-яркими светодиодами. И что могу сказать. Редкий радиолюбитель жаждет чтобы светодиоды перегорали, как можно чаще! :). Особенно мощные и дорогие. Вот и мне этого не хотелось и решил взяться за разработку стабилизатора тока.

Немного теории.

Мне часто задают один и тот же вопрос, мол почему именно стабилизатор тока лучше для светодиодов, а не стабилизатор напряжения. Ответ простой, но он многим не нравиться. Постараюсь пояснить на вольт-амперной характеристики(ВАХ) SMD светодиода типоразмера 3528, рисунок 1.

Рисунок 1 – Вольт-амперная характеристика(ВАХ) SMD светодиода типоразмера 3528 при 25⁰С.

Ось У – ток через светодиод.

Ось Х – падение напряжения на светодиоде.

Теперь внимание! Заявленный производителем ток для данного светодиода равен 20мА. Смотрим на рисунок и видим, что ток 20 мА приблизительно соответствует напряжению на светодиоде 3,4В. Если поднять напряжение на светодиоде до 3,5В, а это всего лишь на 0,1В больше чем его типовое напряжение, то ток увеличиться до 50мА, а это в 2,5 раза больше чем его заявленный ток. Если всё перевести в процентное соотношение, то получиться что ток возрастает в 2,5 раза, при увеличении напряжения всего лишь на 3%(округлил). Вот почему стабилизатор напряжения должен быть практически идеальным!

Теперь рассмотрим стабилизатор тока. Если стабилизировать ток 20мА, то увеличение тока на 3% даст результат – 20,6мА. Согласитесь, что это совсем другой результат и он куда лучше предыдущего!

Иногда мне пытаются доказать, что последовательное соединение светодиодов + стабилизатор напряжения лучше, чем параллельное + стабилизатор тока. Это, конечно, тема для отдельной статьи, но хочу тут немного пояснить, что параллельное соединение однозначно выигрывает.

Для примера возьмём пять светодиодов 20мА, 3,4В и соединим их последовательно и параллельно. При последовательном соединении если один светодиод перегорает и остаётся замкнутым, а такое бывает и часто, напряжение 17В(3,4В*5шт) делится между оставшимися четырьмя светодиодами в равных пропорциях (предположим что так). Получается, что падение напряжение на каждом светодиоде будет — 4,25В (17В/4шт). Ток при этом возрастает до неимоверных значений, а это приводит к последовательному перегоранию оставшихся светодиодов или части из них.

При параллельном соединении и стабилизации тока в 100мА(20мА*5шт) перегорание светодиода приведёт к увеличению тока на оставшихся всего на 5мА(20мА/4шт). Или по-другому: 100мА/4шт = 25мА – ток на каждом светодиоде. Разница очевидна! В этой статье не буду больше приводить плюсы и минусы каждого из решений, статья совсем о другом. Надеюсь пример был понятным. Мой личный выбор всегда на стороне параллельного соединения светодиодов и стабилизатора тока для них. Если и ваш тоже, то читайте дальше, как сделать несложный стабилизатор тока для светодиодов.

О схеме.

Принципиальная схема стабилизатора тока на полевом транзисторе показана на рисунке 2.

Рисунок 2.

Резистор R1 нужен для того чтобы транзистор VT2 открывался. Стабилитрон VD1 защищает затвор от перенапряжения, для транзистора P0903BDG максимальное напряжение затвор-сток – 20В. Если у вас другой транзистор, то информацию на него смотрите в даташите. Параметр этот называется Gate-Source Voltage. Если напряжение питание значительно меньше максимального напряжения затвор-сток, то можно вообще стабилитрон не ставить. Резисторы R2-R6 выполняют роль шунта. На схему добавил их побольше чтобы можно было удобно подобрать нужный номинал.

Схема работает следующим образом. В начальный момент времени транзистор VT2 открыт, ток протекает через светодиоды и шунт из резисторов R2-R6, транзистор VT1 закрыт. При протекании тока через шунт на нём падает определённое напряжение и если оно равняется напряжению открытия транзистора VT1, то он открывается и «садит» затвор транзистора VT2 на минус питания, транзистор VT2 закрывается и ток через светодиоды и шунт начинает снижаться. При снижении тока через светодиоды будет снижаться падение напряжение и на шунте, как только напряжение станет меньше чем нужно для открытия транзистора VT1, он закроется и «освободит» затвор транзистора VT2. Транзистор VT2 снова откроется и ток устремиться к светодиодам и шунту. Дальше все повторяется по кругу.

Настройка.

Настройка схемы заключается в определении необходимого тока для светодиодов и подбору номиналов резисторов шунта. Приблизительно считаю, что падение напряжение на шунте должно быть около 0,5В. Этого напряжения достаточно для открытия транзистора VT1. Хотя по даташиту напряжение база-эмиттер для транзистора BC846 – 0,66В, для отечественных – 0,7В.

В качестве примера рассчитаю для вас номиналы резисторов шунта на ток 170мА.

Сопротивление шунта(Ом) = падение напряжение на шунте(В) / ток через шунт (А), получается: Сопротивление шунта = 0,5В / 0,17А = 2,94 Ом. Полученный результат округляю до 3 Ом. Из стандартного ряда можно взять два резистора номиналом 1 Ом и 2 Ом и впаять их на плату, как R2, R3. Резисторы R4-R6 при этом исключаются из схемы.

Дальше нужно проверить какой ток стабилизирует стабилизатор. Для проверки потребуется амперметр или миллиамперметр. Прибор нужно подключить в разрыв любого из проводов питания, подать питающее напряжение, оно, кстати, должно быть больше чем типовое питание светодиодов. Лучше использовать источник питания с возможностью регулировки выходного напряжения. Подключаем, регулируем, смотрим.

В определённый момент времени ток через стабилизатор перестанет меняться – это и будет током стабилизации. Дальнейшее увеличение напряжения ничего не изменит, разве что добавит разогрев транзистора VT2. Нужно понимать, что всё избыточное напряжение будет выделяться на транзисторе VT2 в качестве тепла. Если ток стабилизации получился таким какой нужен значит подбор шунта закончен, если же ток отличается от нужного значения в большую сторону – увеличиваем сопротивление шунта, в меньшую – уменьшаем.

О печатной плате.

Печатную плату разрабатывал под SMD компоненты в программе P-CAD 2006. Размеры платы – 37×18мм, рисунок 3. Вы можете разработать свою печатную плату и прислать мне файл для размещения на сайте.

Рисунок 3.

О деталях.

Перечень деталей, необходимых для сборки стабилизатора тока, свёл в таблицу 1.

Таблица1 – перечень компонентов.

Позиционное обозначение

Наименование

Аналог/замена

R1

Резистор 10к.

SMD типоразмер 0805

R2-R6

Резисторы шунта.

SMD типоразмер 1206

VD1

Стабилитрон 9,1В.

Корпус SOD80

VT1

Транзистор биполярный BC846. Структура – n-p-n.

Корпус SOT23.

VT2

Транзистор полевой P0903BDG. Структура — n-канальный.

Корпус DPAK

Резюмирую. Во всех моих разработках со светодиодами обязательно есть стабилизатор тока. Он или простой, как в тот, что описан в статье или на операционном усилителе. Светодиоды обычно подключаю параллельно или последовательно-параллельно, всё зависит от конкретной задачи. В этой же статье рассказал, как сделать несложный стабилизатор тока для светодиодов на полевом транзисторе. Постарался объяснить, чем отличается стабилизатор напряжения от стабилизатора тока для светодиодов и что лучше. Надеюсь у меня получилось. Привёл принципиальную схему стабилизатора тока и печатную плату. Все файлы можно скачать с сайта. Приятных разработок!

Ну и фото напоследок.

BC846 datasheet.

P0903BDG datasheet.

Архив с проектом.

Схемы стабилизатора тока СВОИМИ РУКАМИ


В каждой электрической сети периодически возникают помехи, отрицательно влияющие на стандартные параметры тока и напряжения.
Данная проблема успешно решается с помощью различных устройств, среди которых очень популярны и эффективны стабилизаторы тока. Они имеют различные технические характеристики, что делает возможным их использование совместно с любыми бытовыми электроприборами и оборудованием. Особые требования предъявляются к измерительному оборудованию, требующему стабильного напряжения. Общее устройство и принцип работы стабилизаторов тока Знание основных принципов работы стабилизаторов тока способствует наиболее эффективному использованию этих устройств. Электрические сети буквально насыщены различными помехами, негативно влияющими на работу бытовых приборов и электрооборудования. Для преодоления отрицательных воздействий используется схема простого стабилизатора напряжения и тока.
В каждом стабилизаторе имеется основной элемент – трансформатор, обеспечивающий работу всей системы. Самая простая схема включает в свой состав выпрямительный мост, соединенный с различными типами конденсаторов и резисторов. Их основными параметрами считаются индивидуальная емкость и предельное сопротивление. Сам стабилизатор тока работает по очень простой схеме. Когда ток поступает на трансформатор, его предельная частота изменяется. На входе она будет совпадать с частотой электрической сети и составит 50 Гц. После того как будут выполнены все преобразования тока, предельная частота на выходе снизится до 30 Гц. В схеме преобразования участвуют высоковольтные выпрямители, с помощью которых определяется полярность напряжения. Конденсаторы непосредственно участвуют в стабилизации тока, а резисторы снижают помехи. Диодный стабилизатор тока Во многих конструкциях светильников имеются диодные стабилизаторы, более известные как стабилизаторы тока для светодиодов. Как и все типы диодов, светодиоды обладают нелинейной вольтамперной характеристикой. То есть, при изменяющемся напряжении на светодиоде, происходит непропорциональное изменение тока. С ростом напряжения вначале наблюдается очень медленное возрастание тока, в результате, свечение светодиода отсутствует. Затем, когда напряжение достигает порогового значения, начинается излучение света и очень быстрое возрастание тока. Дальнейший рост напряжения приводит к катастрофическому увеличению тока и перегоранию светодиода. Значение порогового напряжения отражается в технических характеристиках светодиодных источников света.

Светодиоды с высокой мощностью требуют установки теплоотвода, поскольку их работа сопровождается выделением большого количества тепла. Кроме того, для них требуется и достаточно мощный стабилизатор тока. Правильная работа светодиодов также обеспечивается стабилизирующими устройствами. Это связано с сильным разбросом порогового напряжения даже у однотипных источников света. Если два таких светодиода подключить параллельно к одному источнику напряжения, по ним будет проходить ток разной величины. Разница может быть настолько существенной, что один из светодиодов сразу же сгорит. Таким образом, не рекомендуется включение светодиодных источников света без стабилизаторов. Данные устройства устанавливают ток заданного значения без учета напряжения, приложенного к схеме. К наиболее современным приборам относится двухвыводной стабилизатор для светодиодов, применяющийся для создания недорогих решений по управлению светодиодами. В его состав входит полевой транзистор, обвязочные детали и другие радиоэлементы. Схемы стабилизаторов тока на КРЕН Данная схема стабильно работает с использованием таких элементов, как КР142ЕН12 или LM317. Они являются регулируемыми стабилизаторами напряжения, работающими с током до 1,5А и входным напряжением до 40В. В нормальном тепловом режиме эти устройства способны рассеивать мощность до 10Вт. Эти микросхемы обладают низким собственным потреблением, составляющим примерно 8мА. Данный показатель остается неизменным даже при изменяющемся токе, проходящем через КРЕН и измененном входном напряжении.


Элемент LM317 способен удерживать на основном резисторе постоянное напряжение, регулируемое в определенных пределах с помощью подстроечного резистора. Основной резистор с неизменным сопротивлением обеспечивает стабильность проходящего через него тока, поэтому он известен еще, как токозадающий резистор. Стабилизатор на КРЕН отличается простотой и может использоваться в качестве электронной нагрузки, зарядки аккумуляторов и в других областях. Стабилизатор тока на двух транзисторах Благодаря своему простому исполнению, в электронных схемах очень часто используются стабилизаторы на двух транзисторах. Их основным недостатком считается не вполне стабильный ток в нагрузках при изменяющемся напряжении. Если же не требуется высоких токовых характеристик, то данное стабилизирующее устройство вполне сгодится для решения многих несложных задач.
Кроме двух транзисторов в схеме стабилизатора присутствует токозадающий резистор. Когда на одном из транзисторов (VT2) увеличивается ток, возрастает напряжение на токозадающем резисторе. Под действием этого напряжения (0,5-0,6В) начинает открываться другой транзистор (VT1). При открытии этого транзистора, другой транзистор – VT2 начинает закрываться. Соответственно, уменьшается и количество тока, протекающего через него. В качестве VT2 используется биполярный транзистор, однако в случае необходимости возможно создать регулируемый стабилизатор тока на полевом транзисторе MOSFET, используемом в качестве стабилитрона. Его выбор осуществляется исходя из напряжения 8-15 вольт. Данный элемент используется при слишком высоком напряжении источника питания, под действием которого затвор в полевом транзисторе может быть пробит. Более мощные стабилитроны MOSFET рассчитаны на более высокое напряжение – 20 вольт и более. Открытие таких стабилитронов происходит при минимальном значении напряжения на затворе 2 вольта. Соответственно, происходит и увеличение напряжения, обеспечивающего нормальную работу схемы стабилизатора тока. Регулируемый стабилизатор постоянного тока Иногда возникает необходимость в стабилизаторах тока с возможностью регулировок в широком диапазоне. В некоторых схемах может использоваться токозадающий резистор с пониженными характеристиками. В этом случае необходимо применять усилитель ошибки, основой которого служит операционный усилитель.
С помощью одного токозадающего резистора происходит усиление напряжения в другом резисторе. Это состояние называется усиленным напряжением ошибки. С помощью опорного усилителя сравниваются параметры опорного напряжения и напряжения ошибки, после чего выполняется регулировка состояния полевого транзистора. Для такой схемы требуется отдельное питание, которое подается к отдельному разъему. Питающее напряжение должно обеспечивать нормальную работу всех компонентов схемы и не превышать уровня, достаточного для пробоя полевого транзистора. Правильная настройка схемы требует установки ползунка переменного резистора в самое верхнее положение. С помощью подстроечного резистора выставляется максимальное значение тока. Таким образом, переменный резистор позволяет выполнять регулировку тока от нуля до максимального значения, установленного в процессе настройки. Мощный импульсный стабилизатор тока Широкий диапазон питающих токов и нагрузок не всегда является основным требованием к стабилизаторам. В некоторых случаях решающее значение отводится высокому коэффициенту полезного действия прибора. Эту задачу успешно решает микросхема импульсного стабилизатора тока, заменяющая компенсационные стабилизаторы. Приборы этого типа позволяют создавать высокое напряжение на нагрузке даже при наличии невысокого входного напряжения.
Кроме того, существует повышающий стабилизатор тока импульсного типа. Они используются вместе с нагрузками, питающее напряжение которых превышает входное напряжение стабилизирующего устройства. В качестве делителей выходного напряжения используются два резистора, задействованные в микросхеме, с помощью которой входное и выходное напряжение поочередно уменьшается или увеличивается.
Источник: https://electric-220.ru/news/stabilizatory_toka/2017-05-23-1273

Стабилизатор тока для светодиодов своими руками

Автор: Виктор

В настоящее время трудно представить тюнинг автомобиля без светодиодных ламп. Но порой их установка осложнена тем, что они перегорают. Чтобы избежать этой ситуации, в сеть можно включить стабилизатор тока для светодиодов своими руками. В статье приводятся примеры микросхем, по которым можно его сделать.

Содержание

Открытьполное содержание

[ Скрыть]

Схемы стабилизаторов и регуляторов тока

Всем известно, что светодиодным лампочкам необходимо питание двенадцать вольт. В сети авто это значение может доходить до 15 В. Светодиодные элементы очень чувствительны, на них такие скачки отражаются отрицательно. Светодиодные лампы могут перегореть либо некачественно светить (мигать, терять яркость и т.д.).

Чтобы светодиоды служили дольше, в электросеть автомобиля включаются драйвера (резисторы). При нестабильности в сети устанавливаются устройства, которые поддерживают постоянное значение. Существует несколько простых микросхем, по которым можно сделать стабилизатор напряжения своими руками. Все компоненты, входящие в цепь, можно приобрести в специализированных магазинах. Обладая начальными знаниями по электротехнике сделать приборы будет несложно.

На КРЕНке

Для того, чтобы сконструировать простейший стабилизатор напряжения 12 вольт своими руками, понадобится микросхема с потреблением 12 В. В этом случае подойдет регулируемый стабилизатор напряжения 12 В LM317. Он может функционировать в электросети, где входной параметр составляет до 40 В. Чтобы прибор стабильно работал, необходимого обеспечивать охлаждение.

Крены для микросхем

Стабилизатор тока на LM317требует для работы небольшой ток до 8 мА, и данное значение обычно остается неизменным, даже при большом токе, протекающем через крен LM317, или при изменении входного значения. Это реализуется с помощью компоненты R3.

Можно применять элемент R2, но пределы при этом будут небольшими. При неизменном сопротивлении LM317 ток, идущий через прибор, будет также стабильным (автор видео — Создано в Гараже).

Входное значение для кренки LM317 может составлять до 8 мА и выше. Пользуясь этой микросхемой, можно придумать стабилизатор тока для ДХО. Это устройство может выступать нагрузкой в бортовой сети или источником электричества при подзарядке аккумуляторной батареи. Сделать простой стабилизатор напряжения LM317 не составляет труда.

На двух транзисторах

На сегодняшний момент пользуются популярностью стабилизирующие устройства для бортовой сети машины на 12 В, разработанные с использованием двух транзисторов. Данную микросхему используют как стабилизатор напряжения для ДХО.

Резистор R2 является токораздающим элементом. При возрастании тока в сети увеличивается напряжение. Если оно достигает значения от 0,5 до 0,6 В, открывается элемент VT1. Открытие компонента VT1 закрывает элемент VT2. В итоге, ток, проходящий через VT2, начинает снижаться. Можно вместе с VT2 применять полевой транзистор Мосфет.

Элемент VD1 включается в цепь, когда значения находится в пределах от 8 до 15 В и настолько велики, что транзистор может выйти из строя. При мощном транзисторе допустимы показания в бортовой сети около 20 В. Не стоит забывать о том, что транзистор Мосфет откроется, если показания на затворе будут 2 В.

Если применять универсальный выпрямитель как зарядку для АКБ или других задач, то достаточно использовать резистора R1 и транзистор.

На операционном усилителе (на ОУ)

Стабилизатор напряжения для светодиодов на основе ОУ собирается при необходимости создания устройства, которое будет работать в расширенном диапазоне. В рассматриваемом случае в качестве элемента, который будет задавать выпрямляемый ток, является R7. С помощью операционного усилителя DA2.2 можно увеличить уровень напряжения в токозадающем компоненте. Задачей компонента DA 2.1 является контроль опорного напряжения.

При создании схемы следует учесть, что она рассчитана на 3А, поэтому необходим больший ток, который должен поступать на разъем ХР2. Кроме того, следует обеспечивать работоспособность всех составляющих данного устройства.

Сделанный стабилизирующий прибор для автомобиля должен иметь генератор, роль которого выполняет REF198. Чтобы правильно настроить прибор, ползунок резистора R1 нужно установить в верхнее положение, а резистором R3 задавать необходимое значение выпрямленного тока 3А. Для погашения возможных возбуждений, используются элементы R,2 R4 и C2.

На микросхеме импульсного стабилизатора

Если выпрямитель для автомобиля должен обеспечивать высокий КПД в сети, целесообразно использовать импульсные компоненты, создавая импульсный стабилизатор напряжения. Популярной является схема МАХ771.

Схема выпрямителя с импульсным выпрямителем

Импульсный стабилизатор тока характеризуется выходной мощностью 15 Вт. Элементы R1 и R2 делят показатели схемы на выходе. Если делимое напряжение превышает по показателям опорное, выпрямитель автоматически уменьшает выходное значение. В противном случае устройство будет увеличивать выходной параметр.

Сборка данного устройства целесообразна, если уровень превышает 16 В. Компоненты R3 являются токовыми. Для устранения высокого падения нагрузки на данном резисторе в схему следует включить ОУ.

Заключение

Нами были рассмотрены стабилизаторы напряжения на различных компонентах. Эти схемы можно усложнять, повышая быстродействие, улучшая другие показатели. Можно использовать готовые микросхемы, которые всегда можно усовершенствовать своими руками, создавая устройства, предназначенные для выполнения конкретных задач.

Фотогалерея «Микросхемы для самодельных выпрямителей»

1. Прибор на КРЕНке
2. На двух транзисторах
3. С операционным усилителем

Разработка микросхем для светодиодов в авто – трудоемкое и сложное дело, которое требует специальных знаний и опыта. При их отсутствии трудно будет достичь необходимого результата.

Но опыт можно приобрести, внимательно собирая несложный стабилизатор тока для светодиодов согласно приведенным схемам. Его можно использовать для дневных ходовых огней в своем автомобиле с установленными светодиодными лампами.

 Загрузка …

Видео «Выпрямитель для светодиодов своими руками»

Видео о том, как изготовить устройство, которое защитит светодиоды от перегорания (автор ролика — Яков TANK_OFF).

Источник стабильного тока от 5 мкА до 20 мА / Хабр

Источник стабильного тока понадобился автору для отладки схем на биполярных транзисторах, которые, как известно, управляются током. Важное требование к нему — изоляция общего провода прибора от общего провода отлаживаемого устройства, поэтому источник питания пришлось взять автономный. Встроенный четырёхразрядный микроамперметр с автоматическим переключением пределов позволяет немного уменьшить количество аппаратуры, одновременно размещаемой на столе экспериментатора.

Идея схемы взята отсюда. Собственно источник стабильного тока устроен так:

Сопротивление резистора R1 некритично, нужно только, чтобы ток базы транзистора Т1 полностью открывал его. Коэффициент передачи тока транзистора BC559C — около 500, верхний предел регулировки тока у источника — 20 мА, значит, 200 мкА через базу — более чем достаточно. Резистор в 10 кОм обеспечит около 1 мА при 10 В, в принципе, можно увеличить его даже до 50 кОм.

Транзисторы Т1 и Т2 должны быть одинаковыми, но при больших токах параметры Т1 всё равно будут немного «уплывать» из-за небольшого нагрева.

Ток, подаваемый устройством во внешнюю цепь, определяется суммарным сопротивлением резисторов R3 — R5. Их функции: R3 — ограничение тока в случае, если оба переменных резистора вывернуты «в нуль», R4 — точная регулировка тока, R5 — грубая. Ток рассчитывается по формуле I=0.7/(R3+R4+R5), поэтому, например, если резистор R3 взять сопротивлением в 27 Ом, верхний предел регулировки тока составит 0.7/27=25,9мА. На практике получилось 21,6 мА, поскольку падение напряжения на транзисторе Т2 оказалось меньше — около 0,6 В.

Полная схема устройства:

«Крона» питает источник стабильного тока, два элемента ААА — четырёхразрядный микроамперметр. Поэтому выключатель питания взят с двумя нормально разомкнутыми группами контактов. Переключатель S1 позволяет отключить верхнюю клемму и замкнуть источник тока накоротко, чтобы настроить его заранее, до подключения к отлаживаемой схеме.

Параметры на практике получились следующими: максимальный ток — 21,6 мА, максимальный ток при «грубом» регуляторе, вывернутом «в нуль» — 0,3 мА, минимальный — 4,7 мкА. Правда, встроенный микроамперметр меньше 10 мкА не показывает, поэтому внешний иногда может и потребоваться. Выставленный ток остаётся практически неизменным при изменении напряжения на внешней цепи от 0 до 8 В.

Микроамперметр сделан из мультиметра с автоматическим переключением пределов JT-033A фирмы SHENZHEN JINGTENGWEI INDUSTRY CO.,LTD: переключатель режимов удалён, вместо него впаяны перемычки, заставляющие его всегда работать в режиме измерения тока.

Расположение компонентов в корпусе следующее:

Jim сделал симуляцию схемы в Falstad, автор её немного переработал для отображения большего количества параметров, получилось:

$ 1 0.000005 7.619785657297057 65 5 50
t 224 240 176 240 0 -1 0.6771607865907852 -0.5873050244463638 500
t 256 272 304 272 0 -1 1.8738439949380101 -0.6771607865907852 500
r 176 304 176 400 0 10000
v 80 288 80 192 0 0 40 9 0 0 0.5
w 176 304 176 272 3
w 176 272 176 256 0
w 176 224 176 32 1
w 176 32 80 32 0
w 80 32 80 192 0
w 80 288 80 400 0
w 80 400 176 400 3
w 176 400 304 400 0
w 304 336 304 288 3
w 304 240 224 240 1
174 304 128 352 48 0 5000 0.9950000000000001 Resistance
w 176 32 304 32 2
w 304 256 304 240 0
w 304 240 304 208 2
w 304 128 336 128 0
w 352 80 352 128 0
w 352 128 336 128 0
w 256 272 176 272 1
w 304 128 304 208 1
r 304 336 304 400 0 250

Результат симуляции:

А вот результат симуляции при сопротивлении резистора R1 в 100 кОм:

Стабилизатор напряжения с регулируемой токовой защитой. Регулируемый регулятор напряжения с регулируемым пределом выходного тока. Схема стабилизатора с регулируемым блоком питания

11

Простенькая по схеме, со средними параметрами, на транзисторах с высоким коэффициентом усиления. Он создавался для собственных нужд как лаборатория.
Часто приходилось ремонтировать или запускать разные схемы, для чего просто нужно было что-то запитать на 3В, 5В, 6В, 9В, 12В… И каждый раз искал что-нибудь подходящее. В ходу были блоки питания от калькуляторов, магнитофонов, батарейки, батарейки. Иногда радовался, что соответствующий источник не давал больших токов, что избавляло меня от лишних трат. Конечно сделал один-два транзисторных стабилизатора для решения этой проблемы, но результативный не удовлетворил. Где-то на второй волне вдохновения я родился с тем, чем хочу поделиться.
До сих пор используется при ремонте и пуске устройств, при соответствующем выходном напряжении конечно.А также при не совсем обычном применении — проверяйте стабилитроны, заряжая пальчиковые батарейки, просто как источник стабильного тока. В таких случаях крайне удобно иметь на выходе хотя бы вольтметр.

Простейший стабилизированный блок питания

Конденсаторы после двух интегральных схем служат в основном для. Уменьшите индуктивное воздействие интегратора и соответствующих излучателей на остальные компоненты печатной схемы. Поэтому их рекомендуется размещать возле встроенного радиатора.

Этот тип стабилизированного источника питания, только благодаря использованию двух вышеупомянутых интегральных схем, позволяет. Обеспечивают защиту от токов короткого замыкания. Не требуются дополнительные электронные компоненты для дальнейшей стабилизации выходного напряжения.

Схема

Устройство разработано для выходного напряжения 1 … 12В и регулирования выходного тока в диапазоне 0,15 … 3А. Конечно, для хороших результатов я поставил транзисторы с коэффициентом усиления более 500 (снят с платы МЦ-31 телевизора, ОСТ), и составной регулятор, около 10000 (если счетчик не врет, я взял ТВ через модуль TPCS, растровая коррекция).
Наверное важно, чтобы он питал схему от автомобильного аккумулятора при съемке данных.
Далее поставил трансформатор и какие-то чудеса, типа 3А на 12В, стало невозможно. Напряжение на выходе выпрямителя упало. Кому еще интересно — ближе к схеме.

Это интегрированный линейный контроллер с контролем тока, который защищен от короткого замыкания и тока, температуры и максимального входного напряжения. Напряжение питания составляет 230 В переменного тока. При минимальном выходном напряжении источник питания может выдавать только выходной сигнал 1А, поскольку рассеиваемая мощность будет слишком высокой и, следовательно, потребуется слишком много теплоносителя.

Он в первую очередь предназначен для последовательного, а затем линейного, но также может использоваться в качестве контроллера переключения. Он имеет внутренний источник опорного напряжения, который можно использовать для операций настройки, в частности, опорное напряжение 15 В, которое выводится через специальную штыревую микросхему интегральной схемы.


Схема стабилизатора напряжения с регулируемым ограничением выходного тока

Итак, на X1 подается отрицательный источник напряжения, а на X2 берется стабилизированное и ограниченное выходным током напряжение.Короче говоря, VT3 — регулирующий, VT4 — компаратор и усилитель сигнала ошибки регулятора напряжения, VT1 — компаратор и усилитель сигнала ошибки регулятора выходного тока, VT2 — датчик наличия ограничения выходного тока. За основу был взят распространенный вариант регулятора напряжения.

Integrated обеспечивает превосходные уровни управления линией и нагрузкой, то есть подавляет пульсации и шум входящего напряжения, а также поглощает изменения тока нагрузки, не создавая шума на выходном напряжении.Максимальный ток также может отличаться от указанного выше, изменяя лишь несколько значений.

Первая схема, то есть стабилизатор напряжения 7 В с максимальным напряжением 3 В, что меньше максимального напряжения входного тока 2А и защитой от короткого замыкания, выглядит так. Это актуально, если входное напряжение 35 В, если оно меньше, мощность не 56, а меньше.


Схема источника с фиксированной защитой по напряжению и току

Она немного изменена, чтобы выходное напряжение можно было изменять в максимально возможной степени, а блок стабилизатора можно было удалить.Добавлен R8 для включения работы схемы ограничения выходного тока на VT1. Добавлены R7 и VD3 для установки пределов изменения выходного напряжения. Конденсаторы С1 и С2 помогут снизить пульсации на выходе.

Вторая схема, а именно: стабилизатор напряжения 7В-7В с максимальным током 2А и защитой от короткого замыкания, выглядит так. Последняя схема представляет собой стабилизированный источник питания с минимальным напряжением 7 В и максимальным током 2 А с защитой, но с максимальным напряжением в зависимости от типа используемого стабилитрона, т.е.e ..

Давайте посмотрим сегодня, чтобы реализовать нашу первую схему. В этой статье мы видели, что его можно сравнить с легким устройством, которое заряжает и разряжает, и мы видели, что эту функцию можно использовать для выравнивания напряжения. Посмотрим подробно, что происходит.

Теперь позвольте мне пройти второй круг с пояснениями (см. Первую диаграмму). Когда на входе Х1 относительно общего провода отрицательное постоянное напряжение в пределах 9 … 15В, в цепи R2-VD2-R6-VD1 появится ток.На стабилитроне VD1 появится стабильное напряжение. Часть этого напряжения подается на базу VT4, которая в результате откроется. Его коллекторный ток откроет VT3. Коллекторный ток VT3 заряжает C2, и через делитель R9, R10 часть напряжения C2 (это выход) пойдет на эмиттер VT4. Это не позволит вырасти выходному напряжению более чем вдвое (Ubase VT4 — 0,6V). Удвоил потому что делитель R9, R10 на два. Поскольку напряжение на базе VT4 стабильно, выход также будет стабильным.Это рабочий режим. Транзисторы VT1, VT2 закрыты и не действуют.

Красный график — это выходное напряжение выпрямительного моста, а синий график — напряжение на конденсаторах, это то, что мы находим после конденсатора. Как только начинается первая полуволна, конденсатор заряжается сам с собой, что приводит к максимальному напряжению, когда полуволна падает, конденсатор начинает медленно разряжаться, но он может разряжаться очень мало, потому что снова есть другая половина волна, которая полностью перезаряжает конденсатор, доводя напряжение до максимального значения.

На практике переменное напряжение 12 В достигает пика, который достигает примерно 17 В, и это именно то значение, которое напряжение примет при настройке. Компонент имеет 3-контактный входной контакт 1, где всегда должно быть более высокое напряжение, чем выходное напряжение, заземляющий контакт 2, всегда соединенный с землей, то есть отрицательный, и выходной контакт 3, от которого должно быть отведено наше напряжение. желаемое значение.

Подключите нагрузку. Появится ток нагрузки. Он будет течь по цепочке R2, EQ VT3 и далее в нагрузку.R2 здесь работает как датчик тока. Пропорционально действующему на нем появляется напряжение. Это напряжение суммируется с частью напряжения, снимаемого R5 с VD2, и присоединяется к базовому переходу VT1 (R3 предназначен исключительно для ограничения базового тока VT1 во время перенапряжения и защиты, таким образом, VT1), и когда его становится достаточно для размыкания VT1, устройство переходит в режим ограничения выходного тока. Часть токоприемника VT4, ранее входившего в базу VT3, теперь проходит через переход база-эмиттер VT2 на коллектор VT1.
Из-за большого усиления транзисторов напряжение база-эмиттер VT1 будет поддерживаться на уровне около 0,6 В. Это означает, что напряжение на R2 не изменится, следовательно, и ток через него, а затем через нагрузку тоже. Для двигателя R5 можно выбрать ограничение по току от минимального до почти 3А.
Если режим ограничения тока открыт, VT2 также открыт, и он загорится светодиодом HL1 с током коллектора. Следует понимать, что ограничение тока «имеет приоритет» над «стабильностью» выходного напряжения.

Этот контроллер является частью семейства контроллеров, где последние две цифры кода определяют выходное напряжение. Этот последний предел может быть значительно ниже, поскольку он зависит от различных факторов. Простой рассеивается в тепле, и мы уже видели в статье, что можем рассчитать это значение.

Следовательно, чтобы предотвратить слишком много тепла, в дополнение к радиатору, упомянутому ранее, мы можем уменьшить его мощность, и для этого у нас есть 2 альтернативы, или мы уменьшаем блок питания, или мы должны довольствоваться потреблением меньшего Текущий.Это объясняет, почему декларируются эти 2А-максимы, они теоретические, то на практике они также зависят от того, сколько входного напряжения и насколько хорошо стабилизатор охлаждается.

На выходе прибора ставлю вольтметр, но когда мне нужно ограничение по определенному току, просто замыкаю вывод тестером в режиме амперметра и с помощью R5 добиваюсь желаемого.

Детали

Схема простая но все хорошее основано на транзисторах с большим коэффициентом усиления (более 500). А VT3 вообще составной.Букв в названиях транзисторов нет, но все должно подходить. У меня все на «Г». Главное — усиление и небольшая утечка. В справочнике пишут, что некоторые буквы «Ку» от 200, а у меня их всего больше 600. Изменения попали в группу А. Для VT3 нужен радиатор. Поставил то, что было и полез в футляр. Максимальную надежность обеспечивает только радиатор, рассчитанный на рассеивание мощности, равной входной U, умноженной на 3А, то есть 30 … 50Вт.
Думаю мало кому понадобится 1В на 3А в течение длительного времени, так что смело можно поставить радиатор на 2… в 3 раза меньше.

VD2 и VD3 служат источниками напряжения 0,6 В. Могут использоваться другие кремниевые диоды. R4 — немного сдвигает порог при загорании светодиода. Если он горит, это означает, что выходной ток ограничен. R1 просто ограничивает ток светодиода. Возможны потенциометры с большим номиналом (2 … 3 раза). R8 можно уменьшить (где-то до 4к), если транзистору VT3 не хватает усиления.

Очевидно, что эта схема должна быть запитана переменным напряжением от 12 до 24 В, следовательно, очевидно, что она не может быть напрямую подключена к 220 В, а должна быть подключена через трансформатор.Благодаря трансформатору мы можем подключить нашу схему к сетевому напряжению, очевидно, подключив источник 220 В к домашней розетке, а выход 12 В — на вход нашей схемы. Затем мы можем добавить светодиод, указывающий, что наш блок питания включен и может быть подключен, и, возможно, вставить 2 винтовые клеммы, чтобы упростить подключение нашей схемы.

С печатной платой — как обычно в простых схемах, изготавливаемых в единственном экземпляре. Была плата за еще один регулируемый стабилизатор напряжения, параметры которого не устраивали.Ее превратили в макет и собрали на нем. эта схема. Резисторы использовал на 0,25 Вт (может и 0,125) — особых требований не вижу. На 3А (если их дает выпрямитель) — заводской провод R2 (2 Вт-а) будет на пределе и, вероятно, стоит поставить более мощный (5Вт). Электролиты — К50-16 на 16В.

Качественная электроэнергия может повлиять на работу системы, поэтому ее необходимо регулировать и стабилизировать, чтобы устранить все дефекты, которые могут повредить батареи. Мощность имеет решающее значение для максимизации производительности системы и устранения дефектов, которые могут распространяться в сетях, таких как задержки, гармоники, импульсы и перегрузки.Во всех схемах на печатных платах на самом деле есть конденсаторы, вносящие фазовые сдвиги, и индуктивности, которые вносят фазовые задержки, и есть вкладки, которые содержат их сотни.

Если нет составного транзистора — «сделайте» его из того, что есть. Начните с KT817 + KT315, с букв «B» и далее. (Если усиления VT3 недостаточно, я бы уменьшил R9 и R10 до 200 Ом, а R8 до 2 кОм).

Трансформатор, выпрямитель и конденсатор фильтра — ваши. Они не менее важны, но я хотел рассказать только о таком более-менее универсальном стабилизаторе.(У меня есть 10-ваттный трансмиссионный преобразователь с переменным током 10 В / 1 А, откуда-то блокирующий мост, снятый на 1 А, и электролитный фильтр 4000 мкФ / 16 В. Обидно, но все умещается в корпусе.

Если все было хорошо спроектировано, меняются в фазе напряжение и ток должны компенсировать цепь, но на самом деле тепловые колебания могут создавать электромагнитные муфты, которые уходят от конструкторов и создают шум и шум в виде пиков напряжения и тока, которые могут перемещаться друг с другом.

По этой причине мы пытаемся отрегулировать коэффициент мощности или фазовый угол между двумя носителями напряжения и тока, чтобы минимизировать его. Цепи коррекции коэффициента мощности являются фундаментальными, так как питание часто подается из общедоступной сети с уже высоким напряжением и током, а также имеет нарушения.

Следует отметить, что индикатор часового типа (на схеме не показан) с помощью переключателя может использоваться как вольтметр и как амперметр. В первом случае мы видим выходное напряжение, во втором — выходной ток.

Итого

Вышерасписанное устройство у меня работает в режиме «все в одном»: развитый (пусть и униполярный) блок питания, частотомер и генератор звуковой частоты (синус, квадрат, треугольник). Схемы взяты из журнала «Радио». (Они работают не совсем так, как хотелось бы. Во-первых, из-за того, что я сделал слишком много «несанкционированных» изменений — особенно в элементной базе — я поставил то, что у меня было.) Конечно, головка вольтметра может работать как индикатор частоты в частотомер. При использовании генератора — частотомер показывает частоту.Есть выходное переменное напряжение 6,3В и 10В, на всякий случай.

Тело, которое видно на фото, не ахти, повторюсь. И вообще: там все задумано как зеркальное отражение, но лицевую панель по ошибке гнули не в ту сторону. Расстроился и никак не украсил.

Следовательно, необходимо фильтровать и регулировать мощность перед ее использованием для регенерации литий-ионных аккумуляторных батарей, которые используются в самых современных электронных продуктах.Вокруг батарей имеется множество схем управления, которые сначала защищают их от чрезмерных значений напряжения и тока, а затем предотвращают сбои в работе, предотвращая дальнейшее распространение дефектов.

Аналоговый подход снижает энергоэффективность на 90% намного больше, чем цифровые контроллеры. На практике первая микросхема содержит усилитель с высоким входным сопротивлением, который измеряет разряд батареи и зарядный ток, а затем дифференциальный усилитель, измеряющий его мгновенное напряжение.

Файлы

Виктор Бабешко повторил дизайн, прислал свой вариант печатки и фото.
Файл в LayOut: ▼

Заметным недостатком предохранителей является их одноразовость, необходимость последующей ручной замены другим предохранителем, рассчитанным на такой же ток защиты. Часто, когда под рукой нет подходящего, используют предохранители на другой ток или тем более ставят самодельные (суррогатные) предохранители или просто массивные перемычки, что крайне негативно сказывается на надежности техники и небезопасно с точки зрения возгорания.
Обеспечивает автоматическую многоразовую защиту устройства и в то же время улучшает его работу за счет использования электронных предохранителей. Эти устройства можно разделить на два основных класса: первые из них самостоятельно ремонтируют цепь питания после устранения причин аварии, вторые — только после вмешательства человека. Известны также устройства с пассивной защитой — в аварийном режиме они только сигнализируют световым или звуковым сигналом о наличии опасной ситуации.
Для защиты электронных устройств от перегрузки по току, резистивные или полупроводниковые датчики тока обычно используются последовательно в цепи нагрузки.Как только падение напряжения на датчике тока превышает заданный уровень, срабатывает устройство безопасности, отключающее нагрузку от источника питания. Преимущество этого метода защиты в том, что величину срабатывания защиты по току можно легко изменить. Чаще всего это достигается с помощью датчика тока.
Еще один эффективный метод защиты нагрузки — ограничение тока через нее. Даже в случае короткого замыкания в цепи нагрузки, ни при каких обстоятельствах ток не может превышать указанный уровень и повреждать нагрузку.Для ограничения максимальной токовой нагрузки используют генераторы стабильного тока.
Простые схемы автоматической защиты Электронные устройства от сверхтоков показаны на рис. 5.1 и 5.2. Работа этого типа устройства (стабилизатор тока на основе полевого транзистора) подробно обсуждалась ранее в главе 5 (книга 2). Ток нагрузки при использовании такого ограничителя не может превышать начальный ток, протекающий через полевой транзистор. Величину этого тока можно установить подбором типа транзистора, например, для показанного в схеме транзистора типа КП302В максимальный ток через нагрузку не превышает 30… 50 мА. Увеличить значение этого тока можно при параллельном включении нескольких транзисторов.

Модуль принимает входное напряжение ± 25 В и может выдавать до 25 А благодаря сцене, образованной двумя МОСЕТАМИ в качестве защитного диода между коллектором и эмиттером.

Тема курса: устройство стабилизатора напряжения. НАВИГАЦИОННЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ОБРАБОТКИ ЛЕЧЕНИЯ. Измените напряжение питания.

Введение Источники питания, использующие распределительную сеть для. Источником питания электронного оборудования являются электронные преобразователи переменного напряжения постоянного тока.Помимо конвертации они почти всегда выполняются. стабилизация напряжения и защита от экстремальных значений токов и напряжений. Преобразование переменного напряжения постоянно осуществляется выпрямителями, стабилизаторами, схемами стабилизации и защиты и элементами защиты.

Рис. 5.1. Ограничение максимального тока нагрузки с помощью полевого транзистора

Рис. 5.6. Схема стабилизатора напряжения со звуковой индикацией перегрузки

Когда стабилизатор работает, ток нагрузки проходит через датчик тока R1, создавая на нем падение напряжения.Пока ток небольшой (при указанном значении этого резистора не более 0,3 А) транзистор VT1 закрыт. По мере увеличения потребления тока и, соответственно, напряжения на резисторе, транзистор приближается к порогу открытия. Когда напряжение между базой и эмиттером транзистора VT1 достигает 0,7 В, он открывается и при дальнейшем увеличении тока переходит в состояние насыщения. Когда транзистор открыт, выпрямленное напряжение подается на звуковой сигнализатор и возбуждает его.
Зуммер перегрузки на транзисторе VT1 может быть встроен в любой другой источник питания.
Электронный предохранитель для цепей постоянного тока и одновременно стабилизатор напряжения могут быть выполнены по схеме, изображенной на рис. 5.7. На первых двух транзисторах (VT1 и VT2) собран стабилизатор напряжения по традиционной схеме, но параллельно стабилитрону VD1
Релейный каскад включения / выключения на транзисторах VT3 — VT5 с текущей датой на резисторе Rx. При превышении заданного значения тока emy в нагрузке этот каскад сработает и шунтирует степрон.Напряжение на выходе стабилизатора падает до незначительной величины.

Один блок питания обычно включает в себя все три типа узлов, некоторые из которых могут. повторить несколько раз. Возможны варианты с несколькими схемами питания. переменный ток. На рисунке 1 показаны два наиболее распространенных. ИНЖИР. 1а показана электросеть. трансформаторное и единичное преобразование энергии. В данном случае напряжение сети.

В области здоровья и питания 2. В обоих вариантах помимо схемы питания присутствуют схемы управления, защиты и сигнализации.которые имеют разную сложность в зависимости от их назначения и требований. Во всех силовых устройствах в этом и заключается направление энергии от источника к потребителю. разъясняется и изучается последовательность дидактических размышлений. Однако, когда они разрабатываются, на выходе получаются данные и настроение потребителей. Это делается в обратном порядке — от потребителя к сети.


5.7. Электронный предохранитель — регулятор напряжения постоянного тока

Для разблокировки схемы защиты достаточно кратковременно нажать кнопку SB1.
Использование автоматических выключателей нагрузки может предотвратить разряд аккумуляторов или защитить источник питания от перегрузки. Для выполнения функций таймера и автоматического отключения нагрузки при коротком замыкании. Устройство показано на рис. 5.8.
Автоматический выключатель нагрузки работает следующим образом: кратковременным нажатием кнопки SB1 происходит зарядка конденсатора С1 от источника питания через резистор R1. Одновременно к нему присоединяется ключ (и) / SHO / 7 переключатель (DA1), обеспечивая тем самым включение силового транзистора VT1.Если переключатель SA1 разомкнут, устройство работает по схеме эпохи. Конденсатор С1 разряжается по цепи на -1 параллельных ему резисторов R3 и R2. При освобождении конденсатора С1 устройство автоматически отключится от источника. Когда переключатель SA1 замкнут, таймер не работает. Переключатель 7 блокируется подачей напряжения высокого уровня на управляющий вход (входы) через диод VD2 и резисторы R4, R5. Схема защиты источника питания от короткого замыкания в нагрузке выполнена на транзисторе VT2 и работает следующим образом.При работе устройства в штатном режиме транзистор VT2 закрыт и не влияет на работу других элементов схемы. При коротком замыкании в нагрузке ток через диод VD2 не протекает, транзистор VT2 подключается к конденсатору С1, на его базе происходит отпирающее смещение через резисторы R5 и R6. Конденсатор С1 разряжается, и прибор отключается. Резистор R4 ограничивает начальный импульсный ток, когда конденсатор C1 разряжен.

Например, для схемы рис.Дизайн должен быть в следующем порядке: — конструкция выходного фильтра; — конструкция стабилизатора; — Проектирование группы клапанов и сетевого фильтра. — трансформаторная конструкция; — Разработка схем управления, защиты и сигнализации. В свою очередь, каждый отдельный узел интегрированного блока питания выполнен в определенной последовательности: — индикация выходных данных, которые определяются потребителем, соседними узлами, источником питания. источник и окружающая среда; — выбор схематического решения; — Определяет режим работы элементов схемы и их расчет или выбор по каталогу.- Проверьте устойчивость к экстремальным условиям и разработайте соответствующую защиту.


Рис. 5.8. Схема выключателя автозагрузки — таймера

При общем сопротивлении резисторов R2 и R3 100 кОм таймер обеспечивает выдержку 1 с, при общем сопротивлении 200 кОм — 2 с, 300 кОм — 3 с и т. Д. До 33 секунд Увеличьте время воздействия на на один-два порядка за счет увеличения значений R2, R3 и C1.
Максимальный ток нагрузки определяется типом используемого транзистора VT1 и наличием радиатора.Неиспользуемые переключатели могут быть подключены параллельно с DA1.1 или использоваться в таких взаимно независимых схемах автоматического отключения нагрузки. Такое включение можно использовать в схемах резервирования функций для обеспечения повышенной надежности работы устройства: выход из строя одного из сопротивлений нагрузки не приведет к отключению или повреждению других каналов. Переключатель SA2 можно включить при
малых (до 10 мА на ключ) токах нагрузки. Для токов нагрузки до 40 мА можно исключить из схемы транзистор VT1.В этом случае все переключатели / SHO / 7-переключатель DA1 должны быть подключены параллельно.
Устройство работает в диапазоне питающих напряжений 5 … 15 В и даже при 4 В. Выключить прибор можно, нажав кнопку SB2. В выключенном состоянии он потребляет ток до долей-единиц мкА.
Известно, что в последовательно соединенной цепи элементы батареи, разряженные до напряжения ниже 1,1 В, превращаются от источника напряжения в своего рода дополнительную нагрузку для неразрядных элементов, вызывая резкое падение напряжения на выводах батареи.Помимо снижения энергоемкости аккумуляторной батареи в целом, это также может привести к «выходу из строя отдельных ее элементов».

Проектирование регуляторов напряжения со встроенными. Максимальный ток, который может потреблять эталонный источник выходной составляет 15 мА. Максимальная тепловая мощность всей интегральной схемы составляет 800 мВт. В соответствии с относительными относительными изменениями входного напряжения и его коэффициента пульсации определяется входное напряжение стабилизатора. Рассчитайте максимальную тепловую мощность в управляющий транзистор и установите его.выбирает его тип и способ охлаждения. Наконец, окончательный вариант схемы.

Цепи рассчитаны на схему защиты по току. Размеры цепей обратной связи по напряжению. Рассчитайте коэффициент стабилизатора напряжения стабилизатора. формула. Рассчитайте эффективность стабилизатора. Рассчитайте ток короткого замыкания. Рассчитайте средний коэффициент передачи входного делителя.


Рис. 5.9. Схема устройства автоматического отключения АКБ

Устройство, схема которого представлена ​​на рис.5.9, предотвращает слишком глубокую разрядку элементов в аккумуляторе. Он переключается между аккумулятором и нагрузкой. Принцип работы основан на управляющем напряжении на нагрузке. При его снижении до уровня 1,1 x pV (где n — количество ячеек в АКБ), нагрузка и само устройство отключаются контактной группой реле, и ток через элементы АКБ прекращается (если есть нет батареи в самой батарее). При нажатии кнопки SB1 к источнику тока подключаются и нагрузка, и само контрольное устройство.Напряжение на инвертирующем входе микросхемы DA1
(вывод 2) определяется стабилитроном VD1 и составляет 3,9 В, а на неинвертирующем (вывод 3) делителем напряжения на резисторах R1 и R2, а на нормальном Напряжение источника оно немного выше, чем на инвертирующем входе. В этом состоянии на выходе микросхемы присутствует высокий уровень напряжения — реле К1 включено, а его контакты К1.1 выходят из нагрузки, а контрольное устройство включено даже при отпускании кнопки включения.
Когда напряжение на аккумуляторе падает до такой степени, что его значение на неинвертирующем входе становится меньше 3.9 6, напряжение на выходе микросхемы станет низким, и реле будет обесточено путем разрыва цепи питания. Момент переключения зависит от напряжения на АКБ и сопротивления резистора R1, которое следует выбирать в соответствии с таблицей 5.1. Для ограничения тока базы транзистора между выводом микросхемы и базой следует включить резистор 1 … 10 / U / I.

Таблица 5.1. Сопротивление резистора R1 при разном напряжении АКБ

Данное устройство может давать ложные срабатывания при подключении к источнику питания чрезмерно высокой нагрузки, при которой напряжение аккумулятора моментально «садится».В этом случае отключение нагрузки не означает, что элемент (ы) батареи разряжен до нижнего допустимого предела. Повышение помехозащищенности
/ устройство позволит подключать конденсаторы параллельно компаратору. Зарядные устройства (зарядные устройства)
обычно снабжены электронной защитой от короткого замыкания на выходе. Однако простые устройства памяти, состоящие из понижающего трансформатора и выпрямителя, все же годятся! В этом случае можно применить непринудительную электромеханическую защиту с помощью реле 1 или автоматических выключателей многократного действия (например, автоматические предохранители или АВМ в квартирных> электросчетчиках).Скорость срабатывания релейной защиты составляет примерно 0,1 секунды, а при использовании АВМ — 1 … 3 секунды.
Когда аккумулятор (или аккумулятор) подключается к выходу устройства, реле K1 срабатывает, и его контакты 11.1 подключают зарядное устройство (рис. 5.10).


Рис. 5.10. Схема устройства защиты зарядного устройства

В случае короткого замыкания выходное напряжение резко упадет, катушка реле будет обесточена, что приведет к размыканию контактов и отключению аккумулятора от зарядного устройства.Повторное включение после устранения неполадок выполняется нажатием кнопки SB1. Конденсатор С1, заряженный до выходного напряжения зольного экрана, подключен к катушке реле. Резистор R1 ограничивает импульс тока при ошибочном включении, когда еще не устранен короткий тычок на выходе.
Резистор R2 ограничивает ток короткого замыкания. Его нельзя устанавливать, если диоды имеют запас по току. Следует помнить, что в этом случае выходное напряжение зарядного устройства должно быть больше на величину падения напряжения на резисторе 2 при номинальном токе зарядки.АВМ защищает при сверх-> узком токе, который релейная защита выполнить не может.
Автоматический предохранитель (или выключатель) включен последовательно с контактами реле. Сопротивление АВМ около 0,4 Ом. В этом случае резистор R2 включить нельзя.
Для автомобильного зарядного устройства необходимо подобрать реле на номинальное напряжение 12 В с допустимым током через контакты не менее 20 А. Этим условиям удовлетворяет реле РЭН-34 ХП4.500.030-01, контакты которых следует соединить параллельно.Для памяти с номинальным током до 1 А можно использовать реле РЭС-22 РФ4.523.023-05.
Схема тиристорно-транзисторной защиты источника питания от короткого замыкания представлена ​​на рис. 5.11. Схема работает следующим образом. В штатном режиме тиристор выключен, транзисторы устройства, подключенные по схеме Дарлингтона, находятся в состоянии насыщения, падение напряжения на них минимально (обычно несколько вольт). При возникновении короткого замыкания в нагрузке через управляющий переход тиристора VS1 начинает течь ток, он включается.Открытый тиристор шунтирует цепь управления составным транзистором, ток через который снижается до минимума.


Рис. 5.11. Схема защиты источника питания от короткого замыкания

Светодиод HL1 указывает на наличие короткого замыкания в нагрузке.
Схема предназначена для работы на больших токах; поэтому на самой схеме защиты падает довольно значительная часть питающего напряжения и, соответственно, рассеивается больше мощности.
Описанное ниже устройство может одновременно выполнять роль стабилизатора постоянного и переменного тока большой величины, защищать цепь нагрузки от короткого замыкания, играть роль регулируемой активной нагрузки с максимальным разбросом в сотни ГГ.
Основой стабилизатора тока является стабилизированная по току (двухполюсная) схема, представленная на рис. 5.12. Это модифицированный источник тока, описанный в работе. Ток через канал полевого транзистора VT1 определяется в основном напряжением U1 (рис. 5.12) и может быть вычислен из выражения: I = U1 / RM. Напряжение U1 составляет одну сотую напряжения + E, приложенного к двухполюсному контакту, и, поскольку резистивный делитель R1 / R2 обеспечивает прямо пропорциональную зависимость между значениями U1 и + E, такое же соотношение будет наблюдаться между током Ом I и напряжение + E.


Рис. 5.12. Стабилизатор тока двухполюсный на основе дифференциального усилителя и полевого транзистора

Эквивалентное сопротивление двухпортовой сети может быть предварительно записано как: R3 = E / l = ExRM / U1. В свою очередь, U1 = E * RM / (R1 + R2).
Следовательно, R3 = RM + (R1XRM / R2) или R3 = R | /, «Практическая схема узла активной нагрузки — стабилизированного постоянного тока — приведена в статье, а ниже на п. 5.13 показана возможность использования этой схемы для стабилизации переменного тока.


Рис. 5.13. Стабилизатор переменного (и постоянного) тока с регулируемым током нагрузки от мА до 8 А

Ток в цепи стабилизатора можно плавно регулировать поворотом ручки потенциометра R2 от нескольких мА до 8 А, а максимальный ток нагрузки можно дополнительно увеличить на порядок, используя вентиляторы и радиаторы, увеличивая количество параллельные полевые транзисторы.

Импульсный стабилизатор тока для зарядки автомобильного аккумулятора. Зарядное устройство стабилизированное по току

Бывают случаи, когда вам нужно пропустить стабильный ток через светодиоды, ограничить ток зарядки аккумуляторов или проверить источник питания, но под рукой нет реостата.В этом, и не только, корпусе помогут специальные схемные решения ограничения, регулирования и стабилизации тока. Далее подробно рассматриваются схемы стабилизаторов и регуляторов тока.

Источники тока, в отличие от источников напряжения, стабилизируют выходной ток, изменяя выходное напряжение, так что ток через нагрузку всегда остается неизменным.
Таким образом, источник тока отличается от источника напряжения, как вода отличается от земли. Типичные области применения источников питания — это питание светодиодов, зарядка аккумуляторов и т. Д.
Внимание! Не путайте стабилизатор тока со стабилизатором напряжения! Это могло плохо кончиться =)

Стабилизатор тока простой на КРЕНК

Для данного стабилизатора тока достаточно применить КР142ЕН12 или LM317. Это регулируемые стабилизаторы напряжения, способные работать с токами до 1,5 А, входными напряжениями до 40 В и рассеивать мощность до 10 Вт (в зависимости от тепловых условий).
Схема и применение показаны на рисунках ниже.


Собственное потребление этих микросхем относительно невелико — около 8 мА, и это потребление практически не меняется при изменении тока, протекающего через батарею, или изменении входного напряжения.Как вы можете видеть на приведенных выше схемах, регулятор LM317 работает как регулятор напряжения, поддерживая постоянное напряжение на резисторе R3, которое может регулироваться в определенных пределах с помощью строительного резистора R2. В этом случае R3 называется резистором, задающим ток. Поскольку сопротивление R3 не меняется, ток через него будет стабильным. Ток на входном валке будет примерно на 8 мА больше.

Таким образом, мы получили стабилизатор тока, простой как веник, который можно использовать как электронную нагрузку, источник тока для зарядки аккумуляторов и т. Д.

Встроенные стабилизаторы достаточно быстро реагируют на изменение входного напряжения. Недостатком такого регулятора тока является очень высокое сопротивление резистора задания тока R3 и, как следствие, необходимость использования более мощных и дорогих резисторов.

Простой стабилизатор тока на двух транзисторах

Широкое распространение получили простые стабилизаторы тока на двух транзисторах. Главный недостаток этой схемы — не очень хорошая стабильность тока в нагрузке при изменении напряжения питания.Однако для многих приложений такие характеристики также будут работать.

Ниже представлена ​​схема транзисторного регулятора тока. В этой схеме резистор, устанавливающий ток, равен R2. С увеличением тока через VT2 будет увеличиваться напряжение на токозадающем резисторе R2, который при значении примерно 0,5 … 0,6В начинает открывать транзистор VT1. Транзистор VT1 открывается и начинает закрывать транзистор VT2 и ток через VT2 уменьшается.



Вместо биполярного транзистора VT2 можно применить — полевой транзистор.

Стабилитрон

VD1 выбран на напряжение 8 … 15В и необходим в тех случаях, когда напряжение питания достаточно высокое и может пробить затвор полевого транзистора. Для мощных полевых МОП-транзисторов это напряжение составляет около 20 В. Ниже показана схема регулятора тока с использованием полевого МОП-транзистора.


Следует иметь в виду, что полевые МОП-транзисторы открываются при напряжении затвора не менее 2В, соответственно, напряжение, необходимое для нормальной работы схемы стабилизатора тока, увеличивается.При зарядке аккумуляторов и некоторых других задачах достаточно будет включить транзистор VT1 с резистором R1 непосредственно на источник питания как показано на рисунке:


В схемах стабилизатора тока на транзисторах необходимое значение резистора задания тока для заданного значения тока примерно в два раза меньше, чем в схемах со стабилизатором на КР142ЕН12 или LM317. Это позволяет использовать резистор настройки тока меньшей мощности.

Стабилизатор тока на операционном усилителе (на ОУ)

Если необходимо собрать широкодиапазонный регулируемый стабилизатор тока или стабилизатор тока с резистором, задающим ток на порядок или даже на два меньше, чем в схемах, показанных ранее, можно использовать схему с усилителем ошибки на операционном столе. -усилитель (операционный усилитель).Схема такого стабилизатора тока представлена ​​на рис.

.


В этой схеме уставкой тока является резистор R7. Операционный усилитель DA2.2 усиливает напряжение резистора установки тока R7 — это напряжение усиленной ошибки. OA DA2.1 сравнивает опорное напряжение и напряжение ошибки и регулирует состояние полевого транзистора VT1.

Обратите внимание, что для схемы требуется отдельный источник питания для разъема XP2. Напряжение питания должно быть достаточным для работы компонентов схемы и не превышать значение напряжения пробоя затвора полевого МОП-транзистора VT1.

В качестве генератора опорного напряжения в схеме на рис. 7 используется микросхема DA1 REF198 с выходным напряжением 4,096 В. Это довольно дорогая микросхема, поэтому ее можно заменить обычной накаткой, а если напряжение питания схемы (+ U) стабильно, то можно вообще обойтись без регулятора напряжения в этой схеме. В этом случае переменный резистор R подключается не к REF, а к + U. В случае электронного управления схемой контакт 3 DA2.1 может быть подключен непосредственно к выходу ЦАП.

Для настройки схемы нужно установить ползунок переменного резистора R1 в верхнее положение по схеме, подстроечным резистором R3 установить необходимое значение тока — это значение будет максимальным. Теперь резистором R1 можно регулировать ток через VT1 от 0 до максимального тока, установленного при настройке. Элементы R2, C2, R4 необходимы для предотвращения возбуждения цепи. Из-за этих элементов синхронизация не идеальна, как видно из осциллограммы.

На осциллограмме луч 1 (желтый) показывает напряжение нагруженного ИП (источника питания), луч 2 (синий) показывает напряжение на резисторе установки тока R7.Как видите, за 80 мкс по цепи протекает ток в несколько раз больше установленного.

Стабилизатор тока на микросхеме импульсного регулятора напряжения

Иногда требуется, чтобы стабилизатор тока не только работал в широком диапазоне питающих напряжений и нагрузок, но и имел высокий КПД. В этих случаях компенсирующие стабилизаторы не подходят и заменяются импульсными (ключевыми) стабилизаторами. Кроме того, импульсные регуляторы могут получать высокое напряжение на нагрузку с небольшим входным напряжением.

  • Напряжение питания 2 … 16,5 В
  • Собственное потребление 110uA
  • Выходная мощность до 15 Вт
  • КПД при токе нагрузки 10 мА … 1 А достигает 90%
  • Опорное напряжение 1,5 В

На рисунке показан один из вариантов включения микросхемы, именно его мы возьмем за основу нашей схемы.


Процесс стабилизации упрощается следующим образом. Резисторы R1 и R2 являются делителями выходного напряжения микросхемы, как только разделенное напряжение, подаваемое на вывод FB MAX771, превышает опорное напряжение (1.5V) микросхема снижает выходное напряжение и наоборот — если напряжение на выводе FB меньше 1,5В, микросхема увеличивает входное напряжение.

Очевидно, если схемы управления изменены так, что MAX771 реагирует (и регулирует) выходной ток, то мы получаем стабилизированный источник тока.
Ниже показаны модифицированная схема ограничения выходного напряжения и вариант нагрузки.

При небольшой нагрузке, пока падение напряжения на резисторе R3 измерения тока меньше 1.5 В, схема на рисунке 10а действует как регулятор напряжения, стабилизируя напряжение на уровне стабилитрона VD2 + 1,5 В. Как только ток нагрузки становится достаточно большим, падение напряжения на R3 увеличивается, и схема переходит в режим стабилизации тока.

Резистор R8 устанавливается, если напряжение стабилизации может быть большим — более 16,5В. Резистор R3 является уставкой тока и рассчитывается по формуле: R3 = 1,5 / Iст.
Недостатком схемы является довольно большое падение напряжения на токоизмерительном резисторе R3.Этот недостаток устраняется применением операционного усилителя (ОУ) для усиления сигнала с резистора R3. Например, если сопротивление резистора необходимо уменьшить в 10 раз при заданном токе, тогда усилитель на операционном усилителе должен усилить напряжение, падающее на R3, также в 10 раз.

Заключение

Итак, было рассмотрено несколько схем, выполняющих функцию стабилизации тока. Конечно, эти схемы можно улучшить за счет увеличения скорости, точности и т. Д. Можно использовать специализированные микросхемы в качестве датчика тока и делать сверхмощные регулирующие элементы, но эти схемы идеальны в тех случаях, когда нужно быстро создать инструмент для облегчить вашу работу или решить определенный круг задач.

Давно известно, что внутреннее оборудование автомобиля не полностью заряжает аккумулятор. Для подзарядки используется специальное устройство. Его выбор требует определенных знаний.
Автомобилистам, разбирающимся в радиотехнике, будет интересно познакомиться с простым стабилизатором напряжения, который успешно применяется в качестве зарядного устройства.

Выбор зарядного устройства

Для качественной подзарядки аккумулятора необходимы стабильное напряжение и сила тока.

Типичное зарядное устройство включает:

Силовой узел. Предназначен для приема постоянного напряжения … Для этого используется понижающий трансформатор или импульсное устройство с выпрямителем;
блок стабилизации тока. Он предназначен для поддержания заданного значения зарядного тока с высокой точностью.
По рекомендациям производителей зарядка осуществляется током 1/10 емкости аккумулятора. Например, зарядный ток составляет 6 А при емкости аккумулятора 60 А / ч;
блок стабилизации напряжения.Предназначен для генерации стабилизированного и регулируемого напряжения.
Это напряжение требуется на завершающей стадии зарядки.
Рекомендуется начинать зарядку током до 50% от емкости аккумулятора, а затем устанавливать напряжение 14,5 В. Автомобильный аккумулятор заряжается до 14,4 В.

Популярны у автолюбителей, прежде всего, простые схемы стабилизации напряжения.

Выбор схемы регулятора напряжения

Устройство собрано на полевом (MOSFET) транзисторе Q1, который действует как регулирующий силовой элемент.Схема рассчитана на работу с полупроводником IRLZ44N в ключевом режиме.
Устройство в зависимости от установленного радиатора полевого транзистора переключает токи до 10 А.

Микросхема TL431 используется в качестве регулируемого стабилитрона U1.
Совместно с переменным резистором RV1 регулируется выходное напряжение цепи. Отечественный аналог микросхемы — стабилитрон КР142ЕН19А.

Электролиты C1 C2 C3 50 V являются сглаживающими элементами.Они обеспечивают стабильную работу схемы.

На вход схемы подается напряжение от 6 до 50 В, а на выходе формируется необходимое напряжение от 3 до 27 В.
Минимальное напряжение 3 В определяется управляющим напряжением полевого транзистора.

Рассеиваемая мощность устройства не более 50 Вт.
Для отвода тепла полевой транзистор установлен на радиаторе площадью эквивалентной 0,02 м2.
Термопаста или резиновая основа используются для улучшения теплоотвода.

Соединительные провода подключаются к устройству с помощью двухполюсных разъемов.

Печатная плата выглядит так:

Устройство в сборе выглядит так:

В целом малогабаритное устройство с большими возможностями собрано из недорогих и доступных радиодеталей.
Кстати, некоторые детали взяты от блока питания компьютера.
Желаем удачной сборки.

Эта статья является ответом на вопрос одного из посетителей сайта. Схема зарядного устройства представлена ​​на рисунке 1.

В целом схема представляет собой одну из типовых схем включения трехполюсного регулируемого интегрального стабилизатора положительного напряжения ЛМ317, российский аналог — КР142ЕН12А.

Схема работает следующим образом. При небольшом токе, протекающем через сопротивление нагрузки, схема ведет себя как обычный стабилизатор напряжения, выходное напряжение которого задается резистором R3.Сопротивление этого резистора можно рассчитать по приведенным формулам. При уменьшении сопротивления нагрузки, т.е. при увеличении тока, протекающего по микросхеме, увеличивается падение напряжения на резисторе R1. Когда напряжение на этом резисторе приближается к напряжению открытия транзистора VT2, это примерно, где-то около 0,6 В, часть тока нагрузки начнет протекать через последний. Это означает, что после определенного количества тока нагрузки весь основной ток возьмет на себя мощный транзистор… Максимальный ток стабилизатора в этом случае будет ограничен максимальным током коллектора применяемого транзистора. Но в схеме есть система ограничения тока, состоящая из транзистора VT1 и резистора R2. В этом случае резистор R2 является датчиком тока и уровень его ограничения будет зависеть от его значения. Схема ограничения тока работает следующим образом. Предположим, по какой-то причине ток, протекающий через транзистор VT2, увеличился, и падение напряжения на резисторе R2, датчике тока, также увеличилось.Когда это напряжение снова достигнет примерно 0,6 В, транзистор VT1 откроется и сам зашунтирует переход база-эмиттер транзистора VT2, тем самым уменьшив ток его коллектора. Переходит в режим ограничения тока. При резисторе R2 на 0,1 Ом и с учетом того, что для открытия кремниевых транзисторов требуется напряжение около 0,6 В, находим, что ограничение тока будет происходить примерно на 6 А. I = U / R = 0,6 / 0,1 \ u003d 6.
Недостатком данной схемы является невозможность плавной регулировки выходного стабильного тока, но если это зарядное устройство используется для зарядки однотипных аккумуляторов, то этим можно пренебречь.Выбор диодов зависит, конечно, от тока нагрузки. Если зарядное устройство будет использоваться для автомобильных аккумуляторов, то ТС-180 можно использовать как сетевой трансформатор. Читайте как перемотать

Мне недавно пришлось сделать собственное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора на ток 3-4 ампера. Конечно, чтобы быть мудрее, чего-то не было желания, некогда было, и в первую очередь вспомнил схему стабилизатора зарядного тока. Изготовить зарядное устройство по такой схеме очень просто и надежно.

Вот схема самого зарядного устройства:

Установлена ​​старая микросхема (К553УД2), правда старая, просто некогда было попробовать новые, да к тому же она была под рукой.Шунт от старого тестера идеально подходит на место резистора R3. Резистор, конечно, можно сделать сами из нихрома, но при этом сечение должно быть достаточным, чтобы выдерживать ток через себя и не нагреваться до предела.


Устанавливаем шунт параллельно амперметру, подбираем его с учетом габаритов измерительной головки. Собственно, мы устанавливаем его на самый терминал головы.

Вот так выглядит печатная плата стабилизатора тока зарядного устройства:



Любой трансформатор можно подать от 85 вольт и выше.Вторичная обмотка должна быть 15 вольт, а сечение провода должно начинаться от 1,8 мм (диаметр меди). Выпрямительный мост заменен на 26МВ120А. Он может быть немного большим для такой конструкции, но его очень легко установить, прикрутить и надеть клеммы. Можно установить любой диодный мост. Для него основная задача — выдержать соответствующий ток.
Цепи стабилизатора на транзисторе-стабилитроне


Рис. 1 Типовая схема стабилитрона.

, автор Lewis Loflin

Обновлено, отредактировано в октябре 2016 г. В нем будут рассмотрены основные операции стабилитронов и их использование в качестве регуляторов напряжения. Они будут использоваться вместе с обычными биполярными транзисторами для увеличения выходного тока и могут использоваться студентами и любителями для реальных регуляторов напряжения. Нижеследующее предназначено только для информационных целей и не дает никаких гарантий.

Связанные — Эксперименты с шунтирующим стабилизатором TL431A типа регулируемого стабилитрона.

Видео на YouTube: Учебное пособие по стабилитронам.

Стабилитрон — это твердотельное устройство с двумя выводами, которое при прямом смещении будет проводить и действовать как любой другой кремниевый диод. В режиме обратного смещения всегда используются стабилитроны, предназначенные для пробоя при определенном напряжении. На рис.1 показано базовое подключение стабилитрона.

Z1 и Rs включены последовательно, а нагрузочный резистор RL на 200 Ом параллельно Z1. Наш общий ток (Is) протекает через Rs и делится через Z1 (24 мА) и RL (51 мА).Z1 при 10,2 В поддерживает постоянное напряжение на RL, когда Vin изменяется в определенном диапазоне. Если Vin падает до 14 вольт, ток стабилитрона Iz падает, чтобы поддерживать напряжение на RL. Если Vin увеличивается, скажем, до 18 вольт, то ток стабилитрона Iz увеличивается, поддерживая напряжение на RL.

В любое время падение напряжения на Z1 плюс Rs всегда равно напряжению питания Vin, в то время как напряжение на RL, таким образом, IL постоянно. Если Rs слишком мало, чрезмерный ток приведет к перегреву Z1. Если Rs слишком велико, нам не хватает минимального тока Iz для поддержания регулирования напряжения.Обратите внимание на следующее:

 
Is = Iz + IL = 24 мА + 51 мА = 75 мА;
Rs = VRs / Is = 5,8 В / 75 мА = 77 Ом.
  

Следующий вопрос заключается в том, какой ток эта схема может обеспечить нагрузке? Давайте посмотрим на проблему.


Рис. 2

На Рис. 2 мы видим исправную схему стабилизации стабилитрона при Z1 = 5,1 В при напряжении питания 10 В. Но что происходит, если мы увеличиваем нагрузку от RL? Обратите внимание, что для правильной работы мы должны поддерживать минимальное значение Iz.


Рис. 3

На рис. 3 мы понизили RL с 200 Ом до 150 Ом, увеличив IL. Хотя общий ток Rs остается неизменным, часть тока для Z1 (Iz) идет в RL, и мы находимся на грани отсутствия регулирования напряжения.


Рис. 4

На Рис. 4 RL теперь составляет 100 Ом и потребляет такой большой ток от Z1, что у нас больше нет никакого регулирования напряжения. Эта установка практически бесполезна как источник питания, за исключением малых токов. Вот почему мы используем транзисторы вместе со стабилитронами.


Рис. 5

Чтобы обойти ограничения мощности, мы используем транзистор с последовательным проходом. На рис. 5 NPN-транзистор с коэффициентом усиления Hfe или постоянного тока, равным 100, фактически «умножает» 1 мА из цепи стабилитрона до 100 мА. Причина, по которой я выбрал стабилитрон на 5,6 В, заключается в том, чтобы компенсировать падение 0,6 В на переходе B-E Q1. Да, вам нужен конденсатор емкостью 100 мкФ, чтобы пульсации источника питания не вызывали проблем. По мере того, как мы потребляем больший ток нагрузки, 99% тока происходит из Q1.


Фиг.6

На рис. 6 мы используем два NPN-транзистора в конфигурации Дарлингтона для увеличения выходного тока до 1 А через нагрузку 12 Ом. Мне пришлось использовать стабилитрон на 13,2 В, чтобы компенсировать падение напряжения на двух переходах B-E.


Рис. 7

На рис. 7 мы используем транзистор Дарлингтона, такой как TIP120, для увеличения выходного тока до 1 А через нагрузку 12 Ом.


Рис. 8

На Рис. 8 показан стабилизатор на стабилитроне для источника питания с отрицательной полярностью.Транзистор NPN был заменен транзистором PNP, а полярность стабилитрона и конденсатора 100 мкФ была изменена. Все текущие потоки также были почитаемы.

На этом завершается введение в регулирование напряжения на основе стабилитронов.

Учебное пособие: Схемы транзисторно-стабилитронного стабилизатора
Уловки и подсказки для регуляторов напряжения серии LM78XX
Учебное пособие по базовому исправлению источника питания

Учебный курс Фрэнка

Источники питания

Блок питания преобразует сеть переменного тока 230 В (125 В) в низкую и стабильную сеть постоянного тока. Напряжение.Простой блок питания состоит из трансформатора, выпрямителя, конденсатор и простой стабилизатор.
Для сложного медицинского оборудования лучше использовать блоки питания с большей необходима сложная стабилизация. Часто эти блоки питания подавать два, три и более разных напряжения.
Множество отказов медицинского (и электронного) оборудования из-за неисправности источника питания. Поэтому многие устройства можно отремонтировать, просто зная, что они работают. источников питания.
Типы
Источники питания — это «источники напряжения».Это означает, что выходное напряжение стабильно, даже если выходной ток колеблется.
Зарядное устройство, например, является «источником тока». Они обеспечивают стабильный ток, а напряжение изменяется в зависимости от о состоянии заряда аккумулятора.
В электронике очень важно стабильное напряжение. У (биомедицинского) измерительного оборудования закончится диапазон с плохой стабилизацией и даст неверные результаты диагностики.
В настоящее время блоки питания с дорогими и тяжелыми трансформаторами заменяются более дешевыми импульсными блоками питания.Импульсные источники питания имеют трансформаторы меньшего размера, но, следовательно, больше электроники. В результате меньшего трансформаторы они дешевле, но и их сложнее ремонтировать.
Детали простого блока питания
На разных этапах высокое напряжение переменного тока преобразуется в стабильное низкое напряжение постоянного тока.
Сначала необходимо снизить сетевое напряжение (трансформатор), затем преобразовать в постоянный ток (выпрямитель), отфильтровать (конденсатор). и, наконец, стабилизированный (стабилитрон и транзистор или микросхема стабилизатора напряжения).

Трансформатор преобразует сетевое переменное напряжение (230 В) в низкое переменное напряжение.
Это всегда нужно делать сначала, потому что трансформаторы могут преобразовывать только переменный ток.


На выпрямитель поступает меньшее переменное напряжение. Выпрямитель преобразует отрицательную часть волны в положительный сигнал.

Добавлен конденсатор
А (малый).Способность накапливать напряжение конденсатора делает сигнал более плавным.


Достаточно ли велика емкость, выходной сигнал полностью ровный. Мы создали постоянное напряжение.


При большей нагрузке пропадает постоянное напряжение. Вместо напряжения холостого хода, например 20В у нас теперь меньше. Это недопустимо, потому что колебания напряжения имеют большое влияние на подключенные каскады.Это очень Сейчас важно стабилизировать выходное напряжение.


Выходное напряжение теперь равно напряжению на стабилитроне. Это означает: абсолютно стабильна в диапазоне технические характеристики диода. Последовательный резистор всегда нужен там, где (нестабильная) разница напряжений может упасть.

С помощью этой небольшой схемы мы производим очень чистое и стабильное напряжение постоянного тока.Но, к сожалению, только небольшой ток может взяты из этой схемы стабилитрона. Для запуска электронных приложений этого недостаточно.
Для практического использования этот ток необходимо усилить. Это работа транзистора. Стабильное напряжение сейчас контролирует только вход транзистора, а транзистор гарантирует, что намного более высокий ток может быть взят из схема.
Блок питания на транзисторе

Принципы транзисторов


Три контакта транзистора: база, эмиттер и коллектор.
Транзистор — это трехконтактный полупроводниковый прибор. Называются три контакта: Base, Emitter и Collector. Транзисторы используются для переключения или усиления сигналов, напряжений или токов.
Три клеммы используются для входа, выхода и для общего подключения. От какого терминала зависит проводка. Возможны три варианта.
Как правило, база транзистора — это входной провод. Входной ток течет от базы к эмиттеру. Когда ток течет, падение напряжения на BE похоже на падение напряжения на диоде, всегда 0.7V. Это также означает, что всегда нужен базовый резистор, который ограничивает базовый ток и позволяет снизить чрезмерное напряжение.
Этот ток базы теперь контролирует путь CE транзистора, что означает гораздо более высокий ток коллектора. Транзистор действует как усилитель: небольшой ток базы вызывает большой ток коллектора. Например База ток 10 мА может контролировать ток нагрузки 1 А.
В принципе, ток базы контролирует путь CE. Путь CE открывается или закрывается в зависимости от тока базы.Чем выше базовый ток, тем меньше будет путь CE (падение напряжения CE) и тем выше будет ток коллектора.
При максимальном базовом токе транзистор полностью управляется, ток максимален, а напряжение CE равно минимум. Транзистор действует как переключатель или реле.

Малый ток базы контролирует гораздо больший ток коллектора.
Чем выше ток базы, тем выше ток коллектора.
Чем выше ток коллектора, тем меньше падение напряжения CE.
Функция блока питания с транзистором
Для источника питания транзистор используется как усилитель тока. Правильный режим транзистора для этой операции: называется режимом с общим коллектором. Это означает, что база используется как управляющий вход, а коллектор как вход источника питания. и Эмиттер в качестве управляемого выхода.

Стабилизированное напряжение стабилитрона используется для управления транзистором. Стабилитрон подключен к База. Это возможно, потому что необходимый базовый ток достаточно низкий, чтобы не влиять на напряжение стабилитрона.
Дополнительный базовый резистор не требуется, потому что последовательный резистор стабилитрона также действует как последовательный резистор для транзистора.


Коллектор: нестабильное входное напряжение
База: стабильное управляющее напряжение
Излучатель: контролируемое (стабильное) выходное напряжение
Этот ток базы теперь контролирует гораздо больший ток нагрузки от C до E. В нашем случае стабильное напряжение на базе поддерживает выходное напряжение стабильно или, более точно, контролирует напряжение CE до тех пор, пока напряжение эмиттер-земля не станет стабильным.В выходное напряжение должно быть стабильным, потому что падение напряжения BE всегда фиксировано на 0,7 В, и оно последовательно с фиксированное напряжение стабилитрона (например, 12 В). Если оба напряжения фиксированы, результирующее напряжение также должно быть фиксированным. В результирующее выходное напряжение равно напряжению стабилитрона минус напряжение BE:

12 В — 0,7 В = 11,3 В.

или

V выход = V Z-диод — V BE


Выходное напряжение стабильно, потому что напряжение стабилитрона и напряжение BE стабильны.
Оба напряжения включены последовательно.
Каким бы ни было входное напряжение, если оно дрейфует вверх или вниз, выходное напряжение всегда равно 11,3 В. Что меняется, так это напряжение CE на транзисторе. Это, конечно, разница ввода напряжение и выходное напряжение.

V выход = V дюйм — V CE


При изменении входного напряжения изменяется только напряжение CE транзистора, потому что база напряжение фиксировано.Напряжение эмиттера (выходное напряжение) также фиксировано, поскольку оно зависит от фиксированное напряжение базы минус фиксированное напряжение база-эмиттер 0,7 В.
Теперь питание стабилизировано или регулируется. Выходной ток может быть намного выше, потому что он теперь зависит от характеристик транзистора, а не больше от маленького стабилитрона.
На практике к выходу всегда подключается дополнительный конденсатор для буферизации напряжения. от быстрых пиков тока, которые могут вызвать резкие падения напряжения.
Единственное, что сейчас отсутствует, — это сетевой выключатель и предохранитель. Тогда блок питания готов.
Ток через транзистор теперь стабилизирован и достаточно высок, чтобы питать небольшие электронные устройства. Приложения.
Больше мощности
В показанной выше схеме ограничивающим устройством теперь является транзистор. Параметры транзистора определяют выходное напряжение (или, точнее, максимальное напряжение ЕС) и максимальный измеряемый ток.Важный Всегда есть ситуация между Коллектором и Эмиттером. Здесь протекает большой ток нагрузки и вместе с CE падение напряжения создает тепловые потери транзистора.
Если источник питания должен обеспечивать более высокий выходной ток или разница между входным и выходным напряжением составляет слишком большой (V CE ) требуется транзистор большего размера. К сожалению, больший транзистор также требует большего базового тока. что снова нагружает стабилитрон и, следовательно, стабилизацию. Что нам в этом случае потребуется: дополнительный транзистор.Транзистор, управляющий основным транзистором. Два транзистора последовательно. Один контролирует другой.
Теперь меньший транзистор принимает напряжение стабилитрона и выдает это стабильное напряжение (минус 0,7 В) на больший выход. транзистор. Базовый ток для большего теперь протекает через CE нижнего и не влияет на стабилитрон. диод.
Верхний транзистор всегда намного больше другого, потому что основная нагрузка проходит через этот транзистор, в то время как нижний транзистор должен обеспечивать только малый базовый ток для большого.Такой блок питания может поставьте усилители. Но обратите внимание, что вместе с падением напряжения CE этот высокий ток создает большие потери мощности, которые означает тепло. Нагрузочный транзистор всегда должен быть установлен на радиаторе.

Снова посмотрите на напряжения:

— Напряжение стабилитрона зафиксировано на 12 В
— Падение напряжения BE первого (меньшего) транзистора также зафиксировано на уровне 0,7 В
— Напряжение на E: (12 В — 0,7 В) = 11,3 В
— Падение напряжения BE второго (большего) транзистора также зафиксировано на уровне 0,7 В
— Напряжение на E, которое является выходным напряжением: (11.3 В — 0,7 В) = 10,6 В
— Выходное напряжение стабильное, но только 10,6 В
— Или наоборот: если нам нужно выходное напряжение 12 В, стабилитрон должен быть равным
13,4 В (12 В + 0,7 В + 0,7 В)

Потери мощности
Теперь посмотрим на потери мощности:
Ток через транзистор вместе с падением напряжения между C и E приводит к потере мощности. В случае У транзистора верхней нагрузки могут быть потери мощности в несколько ватт, что означает нагрев. Транзистор нагревается. Поэтому нагрузочный транзистор блока питания всегда монтируется на радиаторе или непосредственно на металле. размещение оборудования.Практическое правило: каждому полупроводнику с потерей мощности более 1 Вт требуется радиатор.
Потери мощности или тепло являются результатом падения напряжения V CE и тока нагрузки через транзистор I CE

P = I нагрузка × V CE

Отрицательное напряжение
Теперь кое-что запутанное.
Источники питания также могут генерировать отрицательное напряжение. Технология такая же, как и для положительных напряжений. Это просто вопрос заземления или точки отсчета для наших измерений.
Отрицательное напряжение означает, что выходное напряжение более отрицательно относительно земли.
Подключен ли положительный полюс батареи к земле, тогда отрицательный полюс более отрицательный, чем земля. Выходное напряжение отрицательное.

Представьте себе две батареи по 9 В, соединенные последовательно.
Сначала подключаем минусовой вывод нижней батареи (и нашего измерительного кабеля) к массе. В центре мы бы измерили 9В на верхних 18В.
Теперь мы помещаем центральную точку на землю (а также наш измерительный кабель). Сверху замерили бы 9В, а на минусе разъем нижнего аккумулятора -9В.
Получаем два напряжения, положительное и отрицательное.


Точно так же работает блок питания для положительного и отрицательного напряжения.
Соединение «+» более положительное, а соединение «-» более отрицательное по сравнению с землей.
Источники питания со стабилизатором-IC
Помимо стабилизации напряжения, часто используется защита от короткого замыкания и защита от перегрузки по току для источников питания. потребовал. Тем не менее схема должна быть как можно более простой, компактной и дешевой.
Решением является специальная ИС (Интегральная схема), которая содержит все эти функции. Самый распространенный стабилизатор — это серия 78xx. Эта ИС содержит всю стабилизацию и все цепи безопасности.
Положительный стабилизатор 78xx
Микросхема имеет три контакта и встроена в корпус транзистора.Выходное напряжение фиксировано. Различные типы для доступны разные напряжения.

Похоже на транзисторы, но представляет собой сложную интегральную схему.
Тип 78xx (слева) — стабилизатор до 1 А, а меньший 78Lxx (справа) — до 100 мА.
ИС доступна для различных выходных напряжений. Выходное напряжение обозначено названием. 7812 — это 12 В стабилизатор на положительное напряжение.
Выходное напряжение Стабилизатор
7805
7806
7808
10В 7810
12 В 7812
15В 7815
18В 7818
24В 7824

78xx для этих напряжений существуют.

Расположение контактов зависит от типа корпуса. Приятно знать, что металлическая часть 78xx отшлифована. IC может монтируется непосредственно на радиатор без какой-либо изоляции.

Контактное соединение для плюсового типа 78xx.
Самый распространенный тип — тип 1А в корпусе ТО-220.

Соединительные штифты:

слева — в центре
в центре — на земле
справа — вне


Приложение простое.Для полной стабилизации необходимы только входной конденсатор и небольшой выходной конденсатор. источник питания. Блок питания защищен от короткого замыкания и выдает ток до 1 А.
Отрицательный стабилизатор 79xx
Помимо положительного 78xx также существуют стабилизаторы отрицательного напряжения. Это серия 79xx. Стабилизатор выглядят одинаково, но соединительные штифты разные.

Здесь контактное соединение для отрицательного типа 79xx.
Самый распространенный тип — тип 1А в корпусе ТО-220.

Соединительные штыри:

левый — земля
центральный — вход
правый — выходной


Важно: на этот раз металлический корпус НЕ заземлен.

Также имеется отрицательный стабилизатор для различных выходных напряжений. 7912 — стабилизатор -12 В.

Выходное напряжение Стабилизатор
-5В 7905
-6В 7906
-8В 7908
-10В 7910
-12В 7912
-15В 7915
-18 В 7918
-24В 7924

79xx для этих отрицательных напряжений существуют.

Следующая схема источника питания от концентратора кислорода объединяет два источника питания, один для положительный и один для отрицательного напряжения.

Верхняя часть обеспечивает положительное напряжение (+ 5В), нижняя часть — отрицательное напряжение (-5В). Обратите внимание, что выпрямитель нарисован перевернутым. Положительный вывод — вниз, отрицательный — вверх. Также следующий конденсатор вверху вниз. Входное напряжение микросхемы отрицательное (более отрицательное, чем земля).После стабилизации два опорные потенциалы соединены с землей.

Ниже аналогичное питание спектрометра.

Трансформатор нарисован где-то еще, но все равно переменное напряжение попадает в точки АС-15-2-15В и АС-15-2-0В, что, очевидно, означает 15 В переменного тока (на диодах) относительно земли. Выпрямление осуществляется всего двумя диодами (D5, D6). Земля теперь нарисована посередине, верхняя часть показывает часть для положительного напряжения, нижняя часть — для отрицательное напряжение.
(Между прочим, неисправность в цепи. Посмотрите напряжения, особенно в отрицательной части …)
Устранение неисправностей и общие проблемы
Причинами дефектов электронных схем в целом всегда являются большие токи, высокое напряжение и потери мощности с развитие большой жары. Все это касается блоков питания. Вот почему устранение неисправностей в электронном оборудовании всегда следует начинать с проверки напряжения источника питания.

Теоретически регуляторы напряжения никогда не должны выходить из строя, потому что они защищены от короткого замыкания и перегрева.Но на практике они иногда ломаются. (Почему? — Не знаю.)

Функциональная проверка должна выполняться при включении питания. Даже если стабилизаторы выглядят как транзисторы, это микросхемы. Ты не можешь проверьте стабилизатор омметром!

Проверить напряжение очень просто:
Подключите мультиметр к земле (металлический корпус, минус самый большой конденсатор …)
Левый контакт — это входное напряжение (до 30 В), центр — земля (0 В), а правый вывод —
, общий тип 78xx)
Подключение выводов отрицательных регуляторов (79xx) другое (земля — ​​вход — выход).

Подумайте о защите от короткого замыкания при отсутствии выходного напряжения. Отсутствие выходного напряжения может означать, что стабилизатор неисправен и не подает напряжение. Но это также может означать, что произошло короткое замыкание после блока питания и встроенная защита снижает напряжение. Поэтому всегда отключайте нагрузку от стабилизатора, если есть нет напряжения. Просто отсоедините кабели от подключенных каскадов или отрежьте выходную ножку микросхемы небольшим резаком. Теперь вы можете проверить выходное напряжение прямо на микросхеме.Потом можно снова припаять.


Это источник питания спектрометра. Чтобы отчетливо видеть большие зарядные конденсаторы слева и в центре, два между выпрямителями и тремя стабилизаторами, установленными на небольших радиаторах.
Первым шагом проверки платы является: Подключение минуса вольтметра к массе (минус конденсаторов, наибольшая токопроводящая дорожка или центральный штифт стабилизатора 78хх). Нестабильное входное напряжение на выводе 1, стабильный выход напряжение на выводе 3.
Помните, что отрицательный стабилизатор 79xx имеет другое штыревое соединение.

Здесь снова контакты контактов 78xx и 79xx

Если стабилизатор неисправен, а нужного нет в наличии, может быть, стоит взять другой. Хитрость заключается в том, чтобы взять стабилизатор на меньшее напряжение и поставить землю стабилитроном. Напряжение стабилитрона и напряжение стабилизатора составляют выходное напряжение.

A Выходное напряжение 9 В (8.9В) можно создать с помощью обычного стабилизатора 5В и стабилитрона на 3,9В.
Блок питания со стабилизатором IC
своими руками Часто требуется блок питания. Оборудование с батарейным питанием должно работать от сетевого напряжения или от неисправного внешнего устройства. источник питания, например, микроскоп не подлежит ремонту. В этом случае блок питания можно собрать самостоятельно. Но для При строительстве необходим некоторый опыт и некоторые расчеты.
Вот несколько универсальных советов для расчета стоимости необходимых деталей:

Трансформатор: выходное напряжение должно быть на 3-5 В выше необходимого. (нестабильное) напряжение постоянного тока.Выходной ток должен быть на 10-20% выше необходимого постоянного тока.

Выпрямитель: испытательное напряжение должно быть не менее 1,4 трансформатора. выходное напряжение.

Конденсатор 1: Зарядный конденсатор как можно большего размера. 470F на 100 мА идеально. Испытательное напряжение не менее 1,4 x U Трансформатор

Стабилизатор: потеря мощности более 1 Вт всегда с радиатором. P = (U из — U в ) x I

Конденсатор 2: Выходной конденсатор. Для аудио приложений 220F, для всех остальных 10F.Испытательное напряжение не менее 1,4 x U Стабилизатор


Часто можно встретить два небольших биполярных конденсатора C2, C3 на входе и выходе стабилизатора. Их задача для подавления нежелательных колебаний ИС. Их следует устанавливать вплотную к стабилизатору. Ценности не критический. 0,1F являются обычными.
Цены
ИС стабилизатора — это дешевые и стандартные запчасти для электроники.Некоторые типы, особенно 7805 и 7812, должны быть присутствует в каждой мастерской.
78xx, 79xx (ТО-220) 0,30 €
78Lxx, 79Lxx (ТО-92) 0,20 €
78xxK, 79xxK (ТО-3) 1,50 €
Ссылки и источники
Википедия: Блок питания
Википедия: Импульсный источник питания
Википедия: Стабилизатор напряжения

Что такое стабилизатор напряжения — зачем он нам, как он работает, типы и области применения

Применение стабилизаторов напряжения стало необходимостью для каждого дома.Теперь доступны разные типы стабилизаторов напряжения с разным функционалом и работой. Последние достижения в области технологий, такие как микропроцессорные микросхемы и силовые электронные устройства, изменили наш взгляд на стабилизатор напряжения. Теперь они полностью автоматические, интеллектуальные и снабжены множеством дополнительных функций. Они также обладают сверхбыстрой реакцией на колебания напряжения и позволяют пользователям дистанционно регулировать требования к напряжению, включая функцию пуска / останова для выхода.

Что такое стабилизатор напряжения?

Стабилизатор напряжения — это электрическое устройство, которое используется для обеспечения постоянного выходного напряжения на нагрузке на ее выходных клеммах независимо от любых изменений / колебаний на входе, то есть входящем питании.

Основная цель стабилизатора напряжения — защитить электрические / электронные устройства (например, кондиционер, холодильник, телевизор и т. Д.) От возможных повреждений из-за скачков / колебаний напряжения, перенапряжения и пониженного напряжения.

Рис. 1. Различные типы стабилизаторов напряжения

Стабилизатор напряжения также известен как AVR (автоматический регулятор напряжения). Использование стабилизатора напряжения не ограничивается домашним / офисным оборудованием, на которое подается питание извне. Даже корабли, которые имеют собственное внутреннее устройство электропитания в виде дизельных генераторов, сильно зависят от этих АРН с точки зрения безопасности своего оборудования.

Мы можем видеть различные типы стабилизаторов напряжения, доступные на рынке.Как аналоговые, так и цифровые автоматические стабилизаторы напряжения доступны от многих производителей. Благодаря растущей конкуренции и растущему вниманию к устройствам безопасности. Эти стабилизаторы напряжения могут быть однофазными (выход 220–230 вольт) или трехфазными (выход 380/400 вольт) в зависимости от типа приложения. Регулировка желаемого стабилизированного выхода выполняется методом понижающего и повышающего напряжения в соответствии с его внутренней схемой. Трехфазные стабилизаторы напряжения доступны в двух разных моделях i.е. Модели сбалансированной нагрузки и модели несбалансированной нагрузки.

Они также доступны в различных номиналах и диапазонах кВА. Стабилизатор напряжения нормального диапазона может обеспечить стабилизированное выходное напряжение 200-240 вольт с повышающим понижающим напряжением 20-35 вольт от источника входного напряжения в диапазоне от 180 до 270 вольт. Принимая во внимание, что стабилизатор напряжения широкого диапазона может обеспечить стабилизированное выходное напряжение 190-240 вольт с повышающим понижающим напряжением 50-55 вольт при входном напряжении от 140 до 300 вольт.

Они также доступны для широкого спектра применений, например, от стабилизаторов напряжения для небольших устройств, таких как телевизор, холодильник, микроволновая печь, до одного огромного устройства для всей бытовой техники.

В дополнение к своей основной функции стабилизации, стабилизаторы текущего напряжения имеют множество полезных дополнительных функций, таких как защита от перегрузки, переключение при нулевом напряжении, защита от изменения частоты, отображение отключения напряжения, возможность запуска и остановки выхода, ручной / автоматический запуск, отключение напряжения. и т. д.

Стабилизаторы напряжения — это устройства с очень высокой энергоэффективностью (с КПД 95-98%). Они потребляют очень мало энергии, которая обычно составляет от 2 до 5% от максимальной нагрузки.

Зачем нужны стабилизаторы напряжения? — Его важность

Все электрические / электронные устройства спроектированы и изготовлены для работы с максимальной эффективностью при стандартном напряжении питания, известном как номинальное рабочее напряжение.В зависимости от установленного безопасного рабочего предела рабочий диапазон (с оптимальным КПД) электрического / электронного устройства может быть ограничен до ± 5%, ± 10% или более.

Из-за многих проблем входное напряжение, которое мы получаем, всегда имеет тенденцию к колебаниям, что приводит к постоянному изменению входного напряжения. Это изменяющееся напряжение является основным фактором, способствующим снижению эффективности устройства, а также увеличению частоты его отказов.

Рис. 2 — Проблемы, связанные с колебаниями напряжения

Помните, нет ничего важнее для электрического / электронного устройства, чем фильтрованная, защищенная и стабильная подача питания.Правильный и стабильный источник напряжения очень необходим для того, чтобы устройство выполняло свои функции наиболее оптимальным образом. Это стабилизатор напряжения, который гарантирует, что устройство получит желаемое и стабилизированное напряжение независимо от того, насколько велики колебания. Таким образом, стабилизатор напряжения — очень эффективное решение для всех, кто хочет получить оптимальную производительность и защитить свои устройства от этих непредсказуемых колебаний напряжения, скачков напряжения и шума, присутствующих в источнике питания.

Как и ИБП, стабилизаторы напряжения также используются для защиты электрического и электронного оборудования.Колебания напряжения очень распространены независимо от того, где вы живете. Колебания напряжения могут быть вызваны различными причинами, такими как электрические неисправности, неисправная проводка, молнии, короткие замыкания и т. Д. Эти колебания могут иметь форму повышенного или пониженного напряжения.

Влияние постоянного / повторяющегося перенапряжения на бытовую технику

  • Это может привести к необратимому повреждению подключенного устройства.
  • Это может привести к повреждению изоляции обмотки.
  • Это может привести к ненужному отключению нагрузки.
  • Это может привести к перегреву кабеля или устройства.
  • Это может сократить срок службы устройства.

Влияние постоянного / повторяющегося пониженного напряжения на бытовую технику

  • Это может привести к неисправности оборудования.
  • Это может привести к снижению эффективности устройства.
  • В некоторых случаях устройству может потребоваться дополнительное время для выполнения той же функции.
  • Это может снизить производительность устройства.
  • Это может привести к тому, что устройство будет потреблять большие токи, что в дальнейшем может вызвать перегрев.

Как работает стабилизатор напряжения? — Принцип работы понижающего и повышающего режима

Основная работа стабилизатора напряжения заключается в выполнении двух необходимых функций: i.е. Функция Buck и Boost. Функция понижающего и повышающего напряжения — это не что иное, как регулирование постоянного напряжения от перенапряжения и пониженного напряжения. Эта функция понижения и повышения может выполняться вручную с помощью переключателей или автоматически с помощью дополнительных электронных схем.

Рис. 3 — Основная функция стабилизатора напряжения

В условиях перенапряжения функция понижающего напряжения обеспечивает необходимое снижение интенсивности напряжения.Точно так же в условиях пониженного напряжения функция Boost увеличивает интенсивность напряжения. Идея обеих функций в целом состоит в том, чтобы поддерживать одинаковое выходное напряжение.

Стабилизация напряжения включает добавление или вычитание напряжения из первичного источника напряжения. Для выполнения этой функции в стабилизаторах напряжения используется трансформатор, который подключается к переключающим реле в различных требуемых конфигурациях. В некоторых стабилизаторах напряжения используется трансформатор, имеющий различные ответвления на обмотке для обеспечения различных корректировок напряжения, в то время как несколько стабилизаторов напряжения (например, серво стабилизатор напряжения) содержат автотрансформатор для обеспечения желаемого диапазона коррекции.

Как работают функции понижения и повышения в стабилизаторе напряжения

Для лучшего понимания обеих концепций мы разделим их на отдельные функции.

Понижающая функция в стабилизаторе напряжения

Рис. 4 — Принципиальная схема понижающей функции в стабилизаторе напряжения

На приведенном выше рисунке показано подключение трансформатора в понижающей функции. В функции Buck полярность вторичной катушки трансформатора подключается таким образом, что приложенное к нагрузке напряжение является результатом вычитания напряжения первичной и вторичной катушек.

Рис. 5 — Вычитание напряжения в понижающей функции стабилизатора напряжения

В стабилизаторе напряжения имеется переключающая цепь. Каждый раз, когда он обнаруживает перенапряжение в первичном источнике питания, подключение нагрузки вручную / автоматически переключается в конфигурацию «понижающего» режима с помощью переключателей / реле.

Функция повышения в стабилизаторе напряжения

Рис. 6 — Принципиальная схема функции повышения в стабилизаторе напряжения

На приведенном выше рисунке показано подключение трансформатора в режиме «Boost».В функции Boost полярность вторичной катушки трансформатора подключается таким образом, что приложенное к нагрузке напряжение является результатом сложения напряжения первичной и вторичной катушек.

Рис. 7 — Сумма напряжения в функции повышения стабилизатора напряжения

Как конфигурация понижения и повышения напряжения работает автоматически?

Вот пример стабилизатора напряжения 02 ступени. В этом стабилизаторе напряжения используются реле 02 (реле 1 и реле 2) для обеспечения стабилизированного источника питания переменного тока для нагрузки во время повышенного и пониженного напряжения.

Рис. 8 — Принципиальная схема для автоматической функции понижения и повышения в стабилизаторе напряжения

На принципиальной схеме двухступенчатого стабилизатора напряжения (изображенного выше) реле 1 и 2 используются для обеспечения конфигураций понижающего и повышающего напряжения. при различных обстоятельствах колебания напряжения, т. е. при повышенном и пониженном напряжении. Например — Предположим, что вход переменного тока составляет 230 В переменного тока, а требуемый выход также является постоянным 230 В переменного тока. Теперь, если у вас есть +/- 25 Вольт понижающая и повышающая стабилизация, это означает, что ваш стабилизатор напряжения может обеспечить вам постоянное желаемое напряжение (230 вольт) в диапазоне от 205 вольт (пониженное напряжение) до 255 вольт (повышенное напряжение) входного источника переменного тока. .

В стабилизаторах напряжения, в которых используются ответвительные трансформаторы, точки ответвления выбираются на основе требуемой величины напряжения для понижения или повышения. В этом случае у нас есть разные диапазоны напряжения на выбор. Принимая во внимание, что в стабилизаторах напряжения, которые используют автотрансформаторы, серводвигатели вместе со скользящими контактами используются для получения необходимого количества напряжения для понижения или повышения. Скользящий контакт необходим, поскольку автотрансформаторы имеют только одну обмотку.

Различные типы стабилизаторов напряжения

Первоначально на рынке появились стабилизаторы напряжения с ручным управлением / переключателем.В стабилизаторах этого типа используются электромеханические реле для выбора желаемого напряжения. С развитием технологий появились дополнительные электронные схемы, и стабилизаторы напряжения стали автоматическими. Затем появился стабилизатор напряжения на основе сервопривода, который способен непрерывно стабилизировать напряжение без какого-либо ручного вмешательства. Теперь также доступны стабилизаторы напряжения на базе микросхем / микроконтроллеров, которые также могут выполнять дополнительные функции.

Стабилизаторы напряжения можно условно разделить на три типа.Это:

  • Стабилизаторы напряжения релейного типа
  • Стабилизаторы напряжения на основе сервоприводов
  • Стабилизаторы статического напряжения

Стабилизаторы напряжения релейного типа

В стабилизаторах напряжения релейного типа напряжение регулируется переключающими реле. Реле используются для подключения вторичного трансформатора (ов) в различных конфигурациях для достижения функции Buck & Boost.

Как работает стабилизатор напряжения релейного типа?

Фиг.9 — Внутренний вид стабилизатора напряжения релейного типа

На рисунке выше показано, как стабилизатор напряжения релейного типа выглядит изнутри. Он имеет трансформатор с ответвлениями, реле и электронную плату. Печатная плата содержит схему выпрямителя, усилитель, блок микроконтроллера и другие вспомогательные компоненты.

Электронная плата выполняет сравнение выходного напряжения с источником опорного напряжения. Как только он обнаруживает какое-либо повышение или падение входного напряжения сверх эталонного значения, он переключает соответствующее реле для подключения требуемого ответвления для функции понижения / повышения.

Стабилизаторы напряжения релейного типа обычно стабилизируют входные колебания на уровне ± 15% с точностью на выходе от ± 5% до ± 10%.

Использование / преимущества стабилизаторов напряжения релейного типа

Этот стабилизатор в основном используется для приборов / оборудования малой мощности в жилых / коммерческих / промышленных помещениях.

  • Стоят дешевле.
  • Они компактны по размеру.
Ограничения стабилизаторов напряжения релейного типа
  • Их реакция на колебания напряжения немного медленна по сравнению с другими типами стабилизаторов напряжения
  • Они менее долговечны
  • Они менее надежны
  • Они не способны выдерживать высокие нагрузки скачки напряжения из-за меньшего предела толерантности к колебаниям.
  • При стабилизации напряжения, изменение тракта подачи питания может привести к незначительному прерыванию подачи питания.

Стабилизаторы напряжения на основе сервоприводов

В стабилизаторах напряжения на основе сервоприводов регулирование напряжения осуществляется с помощью серводвигателя. Они также известны как сервостабилизаторы. Это системы с замкнутым контуром.

Как работает стабилизатор напряжения на сервоприводе?

В системе с замкнутым контуром отрицательная обратная связь (также известная как подача ошибок) гарантирована от выхода, чтобы система могла гарантировать, что желаемый выход был достигнут.Это делается путем сравнения выходных и входных сигналов. Если в случае, если желаемый выход больше / ниже требуемого значения, то сигнал ошибки (Выходное значение — Входное значение) будет получен регулятором источника входного сигнала. Затем этот регулятор снова будет генерировать сигнал (положительный или отрицательный в зависимости от достигнутого выходного значения) и подавать его на исполнительные механизмы, чтобы привести выход к точному значению.

Благодаря свойству замкнутого контура, стабилизаторы напряжения на основе сервоприводов используются для очень чувствительных приборов / оборудования, которым требуется точный входной источник питания (± 01%) для выполнения намеченных функций.

Рис. 10 — Внутренний вид стабилизатора напряжения на сервоприводе

На рисунке выше показано, как стабилизатор напряжения на сервоприводе выглядит изнутри. Он имеет серводвигатель, автотрансформатор, понижающий и повышающий трансформатор, двигатель, электронную плату и другие вспомогательные компоненты.

В стабилизаторе напряжения на основе сервопривода один конец первичной обмотки понижающего и повышающего трансформатора (ответвлений) подключен к фиксированному ответвлению автотрансформатора, а другой конец первичной обмотки соединен с подвижным рычагом. который управляется серводвигателем.Один конец вторичной катушки понижающего и повышающего трансформатора подключен к входному источнику питания, а другой конец — к выходу стабилизатора напряжения.

Рис. 11- Принципиальная схема стабилизатора напряжения на сервоприводе

Электронная плата выполняет сравнение выходного напряжения с источником опорного напряжения. Как только он обнаруживает какое-либо повышение или понижение входного напряжения сверх эталонного значения, он запускает двигатель, который далее перемещает плечо на автотрансформаторе.

По мере перемещения плеча автотрансформатора входное напряжение первичной обмотки понижающего и повышающего трансформатора изменяется до требуемого выходного напряжения. Серводвигатель будет продолжать вращаться до тех пор, пока разница между значением опорного напряжения и выходным сигналом стабилизатора не станет равной нулю. Этот полный процесс происходит за миллисекунды. Сегодняшние стабилизаторы напряжения на базе сервоприводов поставляются со схемой управления на базе микроконтроллера / микропроцессора, чтобы обеспечить интеллектуальное управление для пользователей.

Различные типы стабилизаторов напряжения на сервоприводе

Существуют различные типы стабилизаторов напряжения на сервоприводе: —

Однофазные стабилизаторы напряжения на сервоприводе серводвигатель, подключенный к регулируемому трансформатору.

Трехфазные стабилизаторы напряжения сбалансированного типа с сервоприводом

В трехфазных стабилизаторах напряжения сбалансированного типа с сервоприводом стабилизация напряжения достигается с помощью серводвигателя, подключенного к автотрансформаторам 03 и общей цепи управления. Мощность автотрансформаторов варьируется для достижения стабилизации.

Трехфазные несбалансированные серво стабилизаторы напряжения

В трехфазных несимметричных сервоприводах стабилизаторы напряжения стабилизация напряжения достигается с помощью серводвигателя, подключенного к 03 автотрансформаторам и 03 независимым цепям управления (по одной для каждой автотрансформатор).

Рис. 12 — Внутренний вид трехфазных несимметричных стабилизаторов напряжения с сервоприводом

Использование / преимущества стабилизатора напряжения с сервоприводом
  • Они быстро реагируют на колебания напряжения.
  • Они обладают высокой точностью стабилизации напряжения.
  • Они очень надежны
  • Они выдерживают скачки высокого напряжения.
Ограничения серво стабилизатора напряжения
  • Они нуждаются в периодическом обслуживании.
  • Чтобы устранить ошибку, серводвигатель необходимо выровнять. Для регулировки серводвигателя нужны умелые руки.

Стабилизаторы статического напряжения

Рис. 13 — Стабилизаторы статического напряжения

Статический выпрямитель напряжения не имеет движущихся частей, как в случае стабилизаторов напряжения на основе сервопривода. Он использует схему силового электронного преобразователя для стабилизации напряжения. Эти стабилизаторы статического напряжения имеют очень высокую точность, а стабилизация напряжения находится в пределах ± 1%.

Стабилизатор статического напряжения содержит понижающий и повышающий трансформатор, силовой преобразователь на биполярном транзисторе с изолированным затвором (IGBT), микроконтроллер, микропроцессор и другие важные компоненты.

Рис. 14 — Внутренний вид стабилизатора статического напряжения

Как работает стабилизатор статического напряжения?

Микроконтроллер / микропроцессор управляет преобразователем мощности IGBT для генерирования необходимого уровня напряжения с использованием метода «широтно-импульсной модуляции».В методе «широтно-импульсной модуляции» в импульсных преобразователях мощности используется силовой полупроводниковый переключатель (например, MOSFET) для управления трансформатором с заданным выходным напряжением. Это генерируемое напряжение затем подается на первичную обмотку понижающего и повышающего трансформатора. Преобразователь мощности IGBT также контролирует фазу напряжения. Он может генерировать напряжение, которое может быть синфазным или сдвинутым по фазе на 180 градусов по отношению к входному источнику питания, что, в свою очередь, позволяет ему контролировать, должно ли напряжение добавляться или вычитаться в зависимости от повышения или понижения уровня входного источника питания.

Рис. 15. Принципиальная схема статического стабилизатора напряжения

Как только микропроцессор обнаруживает падение уровня напряжения, он посылает сигнал широтно-импульсной модуляции на преобразователь мощности IGBT. Преобразователь мощности IGBT соответственно генерирует напряжение, которое аналогично разнице напряжений, на которую уменьшился входной источник питания. Это генерируемое напряжение синфазно с входным источником питания. Затем это напряжение подается на первичную обмотку понижающего и повышающего трансформатора.Поскольку вторичная обмотка понижающего и повышающего трансформатора подключена к входному источнику питания, наведенное во вторичной обмотке напряжение будет добавлено к входному источнику питания. Таким образом, на нагрузку будет подаваться стабилизированное повышенное напряжение.

Аналогичным образом, как только микропроцессор обнаруживает повышение уровня напряжения, он отправляет сигнал широтно-импульсной модуляции на преобразователь мощности IGBT. Преобразователь мощности IGBT соответственно генерирует напряжение, которое аналогично разнице напряжений, на которую уменьшился входной источник питания.Но на этот раз генерируемое напряжение будет сдвинуто по фазе на 180 градусов по отношению к входному источнику питания. Затем это напряжение подается на первичную обмотку понижающего и повышающего трансформатора. Поскольку вторичная катушка понижающего и повышающего трансформатора подключена к входному источнику питания, напряжение, наведенное во вторичной катушке, теперь будет вычитаться из входного источника питания. Таким образом, на нагрузку будет подаваться стабилизированное пониженное напряжение.

Использование / преимущества статических стабилизаторов напряжения
  • Они очень компактны по размеру.
  • Они очень быстро реагируют на колебания напряжения.
  • Обладают очень высокой точностью стабилизации напряжения.
  • Поскольку движущаяся часть отсутствует, обслуживание практически не требуется.
  • Они очень надежны.
  • Их КПД очень высок.
Ограничения статического стабилизатора напряжения

Они дороги по сравнению со своими аналогами

В чем разница между стабилизатором напряжения и регулятором напряжения?

Ну.. оба звучат одинаково. Оба они выполняют одну и ту же функцию стабилизации напряжения. Однако то, как они это делают, приносит разницу. Основное функциональное различие между стабилизатором напряжения и регулятором напряжения:

Стабилизатор напряжения — это устройство, которое подает постоянное напряжение на выход без каких-либо изменений входящего напряжения. Принимая во внимание, что регулятор напряжения

— это устройство, которое подает постоянное напряжение на выход без каких-либо изменений тока нагрузки.

Как выбрать лучший стабилизатор напряжения для дома? Руководство по покупке

При покупке стабилизатора напряжения необходимо учитывать различные факторы.В противном случае вы можете столкнуться со стабилизатором напряжения, который может работать хуже или лучше. Чрезмерное выполнение не повредит, но это будет стоить вам дополнительных долларов. Так почему бы не выбрать такой стабилизатор напряжения, который удовлетворит все ваши требования и сэкономит ваш карман.

Различные факторы, которые играют важную роль при выборе стабилизатора напряжения

Различные факторы, которые играют жизненно важную роль и требуют рассмотрения перед выбором стабилизатора напряжения: —

  • Требования к мощности устройства (или группы устройств)
  • Тип устройства
  • Уровень колебаний напряжения в вашем районе
  • Тип стабилизатора напряжения
  • Рабочий диапазон стабилизатора напряжения, который вам нужен
  • Отсечка повышенного / пониженного напряжения
  • Тип цепи стабилизации / управления
  • Тип крепления для ваш стабилизатор напряжения

Пошаговое руководство по выбору / покупке стабилизатора напряжения для вашего дома

Вот основные шаги, которые вы должны выполнить, чтобы выбрать лучший выпрямитель напряжения для вашего дома: —

  • Проверьте номинальную мощность устройства, для которой вам нужен стабилизатор напряжения.Номинальная мощность указана на задней панели устройства в виде наклейки или паспортной таблички. Это будет в киловаттах (кВт). Обычно номинальная мощность стабилизатора напряжения указывается в кВА. Преобразуйте его в киловатт (кВт).

(кВт = кВА x коэффициент мощности)

  • Рассмотрите возможность сохранения дополнительного запаса в 25–30% от номинальной мощности стабилизатора. Это даст вам дополнительную возможность добавить любое устройство в будущем.
  • Проверьте предел допуска колебания напряжения. Если это соответствует вашим потребностям, вы готовы пойти дальше.
  • Проверьте требования к монтажу и размер, который вам нужен.
  • Вы можете запросить и сравнить дополнительные функции в одном ценовом диапазоне от разных производителей и моделей.

Практический пример для лучшего понимания

Предположим, вам нужен стабилизатор напряжения для вашего телевизора. Предположим, что мощность вашего телевизора составляет 1 кВА. Добавочная наценка 30% на 1 кВА составляет 300 Вт. Добавив и то, и другое, вы можете подумать о покупке стабилизатора напряжения 1,3 кВт (1300 Вт) для вашего телевизора.

Надеюсь, статья получилась информативной.Продолжайте учиться.
Прочтите о том, как выбрать батарею — метод и кратковременные / долгосрочные требования к питанию.

Методы токового зеркалирования Уилсона и Видлара

В предыдущей статье мы обсуждали схему токового зеркала и то, как ее можно построить с использованием транзистора и полевого МОП-транзистора. Несмотря на то, что базовая схема токового зеркала может быть построена с использованием двух простых активных компонентов, BJT и MOSFET, или с использованием схемы усилителя, выход не идеален, а также имеет определенные ограничения и зависимости от внешних факторов.Таким образом, чтобы получить стабильный выходной сигнал, в схемах токового зеркала используются дополнительные методы.

Улучшение основной схемы токового зеркала

Есть несколько вариантов улучшения выходной мощности схемы зеркального отражения тока. В одном из решений один или два транзистора добавляются по сравнению с традиционной двухтранзисторной конструкцией. В конструкции этих схем используется конфигурация эмиттерного повторителя для преодоления несоответствия базового тока транзисторов. Конструкция может иметь различную структуру схемы для балансировки выходного импеданса.

Есть три основных показателя для анализа текущей производительности зеркала как части большой схемы.

1. Первый показатель — это величина статической ошибки . Это разница между входным и выходным токами. Свести к минимуму разницу — сложная задача, поскольку разница между дифференциальным несимметричным выходным преобразованием и коэффициентом усиления дифференциального усилителя отвечает за управление коэффициентом подавления синфазного сигнала и источника питания.

2. Следующим по важности показателем является выходное сопротивление источника тока или выходная проводимость. Это очень важно, потому что это снова влияет на каскад, когда источник тока действует как активная нагрузка. Это также влияет на усиление синфазного сигнала в различных ситуациях.

3. Для стабильной работы цепей токового зеркала последней важной метрикой является минимальное напряжение , поступающее от соединения шины питания, расположенного между входными и выходными клеммами.

Итак, чтобы улучшить выходной сигнал схемы базового токового зеркала с учетом всех вышеперечисленных показателей производительности, здесь мы обсудим популярные методы токового зеркала — схему токового зеркала Уилсона и схему источника тока Видлара.

Схема токового зеркала Вильсона

Все началось с задачи между двумя инженерами, Джорджем Р. Уилсоном и Барри Гилбертом, сделать за одну ночь улучшенную схему зеркала тока.Излишне говорить, что Джордж Р. Уилсон выиграл этот вызов в 1967 году. От имени Джорджа Р. Уилсона разработанная им усовершенствованная схема токового зеркала называется Wilson Current Mirror Circuit .

Схема токового зеркала Вильсона использует три активных устройства , которые принимают ток через свой вход и предоставляют точную или зеркальную копию тока на свой выход.

В приведенной выше схеме токового зеркала Вильсона есть три активных компонента, которые являются BJT, и один резистор R1.

Здесь сделаны два предположения: одно состоит в том, что все транзисторы имеют одинаковый коэффициент усиления по току, а второе — что токи коллектора T1 и T2 равны, поскольку T1 и T2 согласованы и один и тот же транзистор. Следовательно,

  I  C1  = I  C2  = I  C   

То же относится и к базовому току,

  I  B1  = I  B2  = I  B   

Базовый ток транзистора T3 можно легко рассчитать по коэффициенту усиления по току, который составляет

.
  I  B3  = I  C3  / β… (1)  

А эмиттерный ток Т3 будет

  I  B3  = ((β + 1) / β) I  C3 … (2)  

Если мы посмотрим на приведенную выше схему, ток через эмиттер T3 является суммой тока коллектора T2 и базовых токов T1 и T2.Следовательно,

  I  E3  = I  C2  + I  B1  + I  B2   

Теперь, как обсуждалось выше, это может быть дополнительно оценено как

  I  E3  = I  C  + I  B  + I  B  
Я  E3  = Я  C  + 2I  B  

Следовательно,

  I  E3  = (1+ (2 / β)) I  C   

I E3 можно заменить согласно (2)

  ((β + 1) / β)) I  C3  = (1+ (2 / β)) I  C   

Ток коллектора можно записать как,

  I  C  = ((1+ β) / (β + 2)) I  C3 … (3)  

Снова согласно схеме ток через

Приведенное выше уравнение позволяет установить связь между током коллектора Третьего транзистора и входным резистором.Как? Если 2 / (β (β + 2)) << 1, то I C3 ≈ I R1 . Выходной ток также можно легко рассчитать, если напряжение база-эмиттер транзисторов меньше 1 В.

  I  C3  ≈ I  R1  = (V  1  - V  BE2  - V  BE3 ) / R  1   

Итак, для правильного и стабильного выходного тока R 1 и V 1 должны иметь правильные значения. Чтобы схема действовала как источник постоянного тока, необходимо заменить резистор R1 на источник постоянного тока.

Улучшение схемы токового зеркала Вильсона

Схема токового зеркала

Вильсона может быть дополнительно улучшена для получения идеальной точности , добавив еще один транзистор .

Вышеупомянутая схема является улучшенной версией схемы токового зеркала Вильсона. В схему добавлен четвертый транзистор Т4. Дополнительный транзистор T4 уравновешивает напряжение коллектора T1 и T2. Напряжение коллектора T1 стабилизируется величиной, равной V BE4 .Это приводит к конечной, а также стабилизации разности напряжений между T1 и T2.

Преимущества и ограничения метода токового зеркала Вильсона

Схема токового зеркала имеет несколько преимуществ по сравнению с традиционной базовой схемой токового зеркала

  1. В случае схемы основного токового зеркала несоответствие основного тока является распространенной проблемой. Однако эта схема токового зеркала Вильсона практически исключает ошибку баланса базового тока.Благодаря этому выходной ток близок к точности входного. Мало того, в схеме используется очень высокий выходной импеданс из-за отрицательной обратной связи через T1 от базы T3.
  2. Усовершенствованная схема токового зеркала Вильсона сделана с использованием 4 версий транзисторов, поэтому она полезна для работы при высоких токах.
  3. Схема токового зеркала Вильсона обеспечивает низкий импеданс на входе.
  4. Он не требует дополнительного напряжения смещения и требует минимальных ресурсов для его создания.

Ограничения токового зеркала Вильсона:

  1. Когда схема токового зеркала Вильсона смещена с максимально высокой частотой, петля отрицательной обратной связи вызывает нестабильность частотной характеристики.
  2. Он имеет более высокое податливое напряжение по сравнению с базовой схемой двухтранзисторного зеркала.
  3. Цепь токового зеркала Вильсона
  4. создает шум на выходе. Это происходит из-за обратной связи, которая увеличивает выходное сопротивление и напрямую влияет на ток коллектора.Колебания тока коллектора вносят вклад в шумы на выходе.

Практический пример схемы токового зеркала Вильсона

Здесь токовое зеркало Вильсона моделируется с помощью Proteus.

Три активных компонента (BJT) используются для создания схемы. Все BJT — это 2N2222 с одинаковыми характеристиками. Горшок выбирается для изменения тока на коллекторе Q2, который в дальнейшем отразится на коллекторе Q3.Для выходной нагрузки подбирается резистор на 10 Ом.

Вот видео моделирования для техники Wilson Current Mirror —

На видео запрограммированное напряжение на коллекторе Q2 отражается от коллектора Q3.

Техника токового зеркала Видлара

Еще одна отличная схема токового зеркала — схема источника тока Видлара , изобретенная Бобом Видларом.

Схема точно такая же, как и основная схема токового зеркала, использующая два BJT-транзистора. Но есть модификация выходного транзистора. В выходном транзисторе используется резистор вырождения эмиттера, чтобы обеспечить низкие токи на выходе, используя только умеренные значения резистора.

Один из популярных примеров применения источника тока Видлара — схема операционного усилителя uA741.

На изображении ниже показана схема источника тока Видлара.

Схема состоит всего из двух транзисторов T1 и T2 и двух резисторов R1 и R2. Схема такая же, как и схема токового зеркала на двух транзисторах без R2. R2 соединен последовательно с эмиттером T2 и землей. Этот эмиттерный резистор эффективно снижает ток через T2 по сравнению с T1. Это достигается за счет падения напряжения на этом резисторе, это падение напряжения снижает напряжение база-эмиттер выходного транзистора, что дополнительно приводит к уменьшению тока коллектора на транзисторе T2.

Анализ и определение выходного сопротивления цепи токового зеркала Видлара

Как упоминалось ранее, ток через T2 уменьшается по сравнению с током T1, что может быть дополнительно протестировано и проанализировано с помощью моделирования Cadence Pspice. Давайте посмотрим на конструкцию и моделирование схемы Видлара на изображении ниже,

.

Трасса построена в Cadence Pspice. В схеме используются два транзистора с одинаковой спецификацией — 2N2222.Датчики тока показывают график тока на коллекторах Q2 и Q1.

Моделирование можно увидеть на изображении ниже.

На приведенном выше рисунке красный график, который показывает ток коллектора Q1, уменьшается по сравнению с Q2.

Применение KVL (закона напряжения Кирхгофа) на переходе база-эмиттер цепи,

  В  BE1  = V  BE2  + I  E2  R  2  
  В  BE1  = V  BE2  + (β + 1) I  B2  R  2   

β 2 предназначен для выходного транзистора.Он полностью отличается от входного транзистора, поскольку график тока на графике моделирования ясно показывает, что ток в двух транзисторах различается.

Окончательная формула может быть получена из приведенной выше формулы, если конечное β отменено и если мы изменим I C1 на I IN и I C2 на I OUT . Следовательно,

Для измерения выходного сопротивления источника тока Видлара полезной опцией является схема слабого сигнала.На изображении ниже представлена ​​эквивалентная схема малого сигнала для источника тока Widlar .

Ток Ix применяется к цепи для измерения выходного сопротивления цепи. Итак, согласно закону Ома, выходное сопротивление равно

  Vx / Ix  

Выходное сопротивление можно определить, применив закон Кирхгофа через левую землю к R2, это —

Опять же, применяя закон Кирхгофа по напряжению между землей R2 и землей входного тока,

  V  X  = I  X  (R  0  + R  2 ) + I  b  (R  2  - βR  0 )  

Теперь, изменив значение, окончательное уравнение для получения выходного сопротивления цепи Widlar Current Mirror будет

Вот как можно использовать Wilson and Widlar Current Mirror Techniques для улучшения конструкции базовой схемы токового зеркала.

Биполярный транзистор

— обзор

8.4.3 Силовые транзисторы

Транзистор представляет собой трехслойное трехполюсное устройство. Это может быть биполярный переходной транзистор (BJT) или металлооксидный полупроводниковый полевой транзистор (MOSFET). Обычно производители классифицируют транзисторы в соответствии с их областью применения:

Малосигнальные транзисторы общего назначения предназначены для работы с малой и средней мощностью (менее 1 Вт) или для коммутации.

Силовые транзисторы предназначены для работы с большими токами и / или большими напряжениями.

RF (радиочастотные) транзисторы предназначены для высокочастотной работы, например, в системах связи.

BJT представляет собой транзистор NPN или PNP, показанный на рис. 8.40, с тремя выводами: базой, коллектором и эмиттером. BJT иногда называют двумя диодами, соединенными последовательно, чтобы получить структуру n-p-n или p-n-p.

Рисунок 8.40. BJT: структура (вверху) и символ схемы (внизу), транзистор NPN (слева) и транзистор PNP (справа)

Протекание тока базы (I B ) позволяет увеличить ток коллектора (I C ) для поток. Ток эмиттера — это сумма токов базы и коллектора. BJT действует как усилитель тока, хотя во многих случаях этот ток пропускается через резистор для создания напряжения. Соединяя BJT с резисторами (и конденсаторами), полученные схемы могут обеспечивать усиление как тока, так и напряжения.

MOSFET представляет собой транзистор nMOS или pMOS, показанный на рис. 8.41, с тремя выводами: затвор, сток и исток. Некоторые полевые МОП-транзисторы также имеют четвертое соединение, основную часть или подложку, но с трехконтактным устройством основная часть внутренне соединена с истоком транзистора.

Рисунок 8.41. MOSFET: структура (вверху) и обозначение схемы (внизу), nMOS-транзистор (слева) и pMOS-транзистор (справа)

Приложение напряжения между затвором и истоком (V GS ) MOS-транзистора (напряжение больше чем пороговое напряжение для транзистора) позволяет протекать току стока (I D ).Вход затвора в транзистор является емкостным, и в устройстве протекает только небольшой ток затвора (ток утечки в неидеальном конденсаторе). (В простом анализе этот ток затвора предполагается равным нулю для идеального конденсатора.) МОП-транзистор использует входное напряжение для управления выходным током. Во многих случаях этот ток пропускается через резистор для создания напряжения. Соединяя полевой МОП-транзистор с резисторами (и конденсаторами), полученные схемы могут обеспечивать выход напряжения и тока.

И BJT, и MOSFET могут использоваться для создания схем усилителя или аналоговых фильтров (линейные приложения) или коммутационных приложений (нелинейные приложения).Примеры приложений для силовых транзисторов включают:

Управление двигателем постоянного тока

Управление двигателем переменного тока

Управление шаговым двигателем

каскад

выход аудио усилителя, управляющего динамиками)

импульсных источников питания

Для силового транзистора безопасная рабочая область (SOAR) определяет безопасные пределы работы транзистора с точки зрения рабочих напряжений и токи для непрерывной работы (уровни постоянного тока и напряжения), а также для уровней, которые превышают область непрерывной работы в течение ограниченного периода времени.При использовании в качестве переключателя (особенно применимо для управления двигателем) необходимо учитывать время включения и выключения, чтобы гарантировать правильную работу схемы, в которой используется транзистор. Если схема пытается слишком быстро включать и выключать транзистор, транзистор не может реагировать достаточно быстро, и результатом будет неправильная работа схемы.

Выбор силового транзистора для использования зависит от ряда факторов:

наличие транзистора, способного работать до требуемых уровней напряжения, тока и температуры

максимум транзистора рассеиваемая мощность

подходящий корпус — корпус транзистора (два примера показаны на рисунке 8.42) требуется для крепления транзистора к печатной плате или корпусу и для отвода тепла, выделяемого внутри корпуса.

Рис. 8.42. Примеры корпусов силовых транзисторов

размер транзистора

материал корпуса (пластик, керамика или металл) — когда в корпусе корпуса используется металл, один из выводов устройства должен быть электрически подключен к корпусу

Сопротивление включения и выключения — когда полевой МОП-транзистор используется в качестве переключателя

стоимость

Когда транзистор используется в качестве усилителя, создается схема усилителя. один из пяти классов усилителя (Таблица 8.13). Каждый класс имеет рейтинг эффективности, который описывает количество мощности, подаваемой на нагрузку схемы (например, электродвигателя), в процентах от мощности, подаваемой на усилитель. 100-процентный КПД означает, что усилитель не рассеивает мощность (в виде тепла), но 100-процентный КПД недостижим.

Таблица 8.13. Классы усилителя

Класс усилителя Описание
Класс A Транзистор проводит в течение всего периода входного сигнала.КПД низкий, максимум 25%.
Класс B Транзистор проводит в течение одной половины периода входного сигнала. КПД выше, максимум около 78%.
Класс AB Усилитель работает где-то между классом A и классом B.
Класс C Транзистор проводит менее половины периода входного сигнала. КПД приближается к 100%, но дает большие искажения входного сигнала.
Класс D Транзистор используется в качестве переключателя (ВКЛ или ВЫКЛ) и производит усилитель с хорошим КПД. Их часто называют переключающими усилителями или переключаемыми усилителями.

Силовые транзисторы могут использоваться в управлении двигателем, чтобы обеспечить управление скоростью, положением или крутящим моментом двигателя. Пример схемы транзисторного усилителя для управления скоростью электродвигателя постоянного тока показан на рисунке 8.43:

Рисунок 8.43. Управление скоростью двигателя без обратной связи

Схема работает от двухканального источника питания, где + V S — положительное напряжение источника питания, а –V S — отрицательное напряжение источника питания.

Пользователь устанавливает положение потенциометра для получения напряжения, которое представляет требуемую скорость двигателя.

Выход потенциометра буферизируется с помощью операционного усилителя.

Выход операционного усилителя управляет усилителем класса B.

Усилитель класса B приводит в действие двигатель постоянного тока.

В усилителе класса B используются один транзистор NPN и один транзистор PNP.Когда входное напряжение (выходное напряжение операционного усилителя) положительно (по отношению к общему узлу), NPN-транзистор проводит. Ток течет от положительного источника питания к общему узлу через двигатель, и двигатель вращается в одном направлении. Когда входное напряжение (выходное напряжение операционного усилителя) отрицательно (по отношению к общему узлу), транзистор PNP проводит. Ток течет от общего узла к отрицательному источнику питания через двигатель, и двигатель вращается в другом направлении.Два диода с обратным смещением подключены к узлам коллектор-эмиттер транзистора и используются для защиты транзисторов от высоких напряжений, которые могут возникнуть из-за быстро меняющихся токов в индуктивных катушках двигателя.

Это пример системы без обратной связи, в которой напряжение, приложенное к двигателю от схемы контроллера, заставляет двигатель вращаться. Изменение напряжения двигателя приведет к тому, что двигатель будет вращаться с другой скоростью. Одна потенциальная проблема с этой компоновкой заключается в том, что скорость двигателя изменяется в зависимости от различных нагрузок, подключенных к выходному валу двигателя, даже когда приложенное напряжение является постоянным.

Если скорость вала двигателя измеряется с помощью тахогенератора, напряжение генерируется в соответствии с фактической скоростью двигателя. Если это напряжение затем подается обратно в схему контроллера, как показано на рисунке 8.44, создается замкнутая система, и этот сигнал обратной связи может использоваться для автоматической регулировки скорости двигателя вверх или вниз. Здесь усилитель мощности (символ треугольника) представляет собой схему транзисторного усилителя. Пользовательский ввод устанавливает требуемую скорость, а схема контроллера автоматически регулирует скорость двигателя до правильного значения.Динамика результирующей системы управления зависит от динамики двигателя и используемого алгоритма управления.

Рисунок 8.44. Управление скоростью двигателя с обратной связью

Система управления, показанная на рисунке 8.44, может быть реализована путем разработки цифровой схемы управления с аналоговым входом и выходом. Базовая компоновка показана на Рисунке 8.45. Здесь CPLD реализует алгоритм цифрового управления, такой как пропорционально-интегральное (PI) управление. Скорость двигателя устанавливается пользователем с помощью аналогового напряжения.Полярность вводимой команды определяет направление вращения вала двигателя, а величина определяет скорость вращения вала двигателя.

Рисунок 8.45. Пример управления двигателем постоянного тока через CPLD

Цифровой выход контроллера обеспечивает ввод данных в n-разрядный ЦАП. Выходное напряжение ЦАП подается через схему преобразования сигнала на базе операционного усилителя, которая обеспечивает вход для усилителя класса B. Схема преобразования сигнала на базе операционного усилителя создает выходное напряжение в диапазоне, требуемом для каскада усилителя мощности.Выход усилителя обеспечивает напряжение и ток, необходимые для вращения двигателя в любом направлении.

Тахогенератор вырабатывает напряжение постоянного тока с полярностью, определяемой направлением вращения вала двигателя, и величиной, определяемой скоростью вращения вала двигателя. Это напряжение служит входом для схемы преобразования сигнала на базе операционного усилителя, которая изменяет уровни напряжения тахогенератора до уровней, требуемых n-разрядным АЦП. АЦП преобразует напряжение обратно в цифровое значение, которое обеспечивает цифровое представление напряжения аналогового тахогенератора.

Схема в CPLD обеспечивает функции цифрового алгоритма управления, который управляет напряжением, подаваемым на двигатель.

Каждый АЦП и ЦАП в конструкции требует своего собственного опорного сигнала (обычно напряжения).

Последней частью схемы является источник питания, который получает доступное напряжение источника питания и выдает уровни напряжения источника питания, необходимые для каждой части конструкции.

Примером коммерческого биполярного силового транзистора является транзистор 2N3772 NPN от ST Microelectronics.Это мощный кремниевый транзистор, помещенный в металлический корпус TO-3, и находит применение в таких областях, как линейные усилители и устройства индуктивной коммутации. В Таблице 8.14 приведены типичные абсолютные максимальные номинальные значения для силового транзистора в различных условиях эксплуатации.

Таблица 8.14. Типовой технический паспорт абсолютных максимальных значений

CEV I коллектор пиковый ток
70 9462 An Примером коммерческого силового МОП-транзистора является N-канальный транзистор STF2NK60Z от ST Microelectronics.

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Символ Параметр Единицы
В CE0 Напряжение коллектора-эмиттера (I E = 0) Напряжение коллектор-эмиттер (для установленного ненулевого значения В BE ) В
В CB0 Напряжение коллектор-база (I B = 0) В
В EB0 Напряжение эмиттер-база (I C = 0) В
I c Ток коллектора A
A
I b Базовый ток A
I bm Базовый пиковый ток A
P tot Полная рассеиваемая мощность при заданных температурных условиях (T C ) W
T stg Температура хранения