Регулятор тока схема: cxema.org — Три схемы простых регуляторов тока

Содержание

cxema.org — Три схемы простых регуляторов тока

В сети очень много схем регуляторов напряжения для самых разных целей, а вот с регуляторами тока дела обстоят иначе. И я хочу немного восполнить этот пробел, и представить вам три простые схемы регуляторов постоянного тока, которые стоит взять на вооружение, так, как они универсальны и могут быть использованы во многих самодельных конструкциях. 

Регуляторы тока по идее не многим отличается от регуляторов напряжения. Прошу не путать регуляторы тока со стабилизаторами тока, в отличии от первых они поддерживают стабильный выходной ток не зависимо от напряжения на входе и выходной нагрузки.

Стабилизатор тока — неотемлимая часть любого нормального лабораторного блока питания или зарядного устройства, предназначен он для ограничения тока подаваемого на нагрузку. В этой статье мы рассмотрим пару стабилизаторов и один регулятор общего применения. 

Во всех трех вариантах в качестве датчика тока использованы шунты, по сути низкоомные резисторы. Для увеличения выходного тока любой из перечисленных схем нужно будет снизить сопротивление шунта. Нужное значение тока выставляют вручную, как правило вращением переменного резистора. Все три схемы работают в линейном режиме, а значит силовой транзистор при больших нагрузках будет сильно нагреваться. 

Первая схема отличается максимальной простотой и доступностью компонентов.  Всего два транзистора, один из них управляющий, второй является силовым, по которому и протекает основной ток. 

Датчик тока представляет из себя низкоомный проволочный резистор. При подключении выходной нагрузки на этом резисторе образуется некоторое падение напряжения, чем мощнее нагрузка, тем больше падение. Такого падения напряжения достаточно для срабатывания управляющего транзистора, чем больше падение, тем больше приоткрыт транзистор. Резистор R1, задает напряжение смещения для силового транзистора, именно благодаря ему основной транзистор находится в открытом состоянии. Ограничение тока происходит за счет того, что напряжение на базе силового транзистора, которое было образовано резистором R1 грубо говоря затухаеться или замыкается на массу питания через открытый переход маломощного транзистора, этим силовой транзистор будет закрываться, следовательно, ток протекающий по нему уменьшается вплоть до полного нуля.

Резистор R1 по сути обычный делитель напряжения, которым  мы можем задать как бы степень приоткрытия управляющего транзистора, а следовательно, управлять и силовым транзистором ограничивая ток протекающий по нему. 

Вторая схема построена на базе операционного усилителя. Ее неоднократно использовал в зарядных устройствах для автомобильного аккумулятора. В отличии от первого варианта — эта схема является стабилизатором тока.

Как и в первой схеме тут также имеется датчик тока (шунт), операционный усилитель фиксирует падение напряжения на этом шунте, все по уже знакомой нам схеме. Операционный усилитель  сравнивает напряжение на шунте с опорным, которое задается стабилитроном. Переменным резистором мы искусственно меняем опорное напряжение. Операционный усилитель в свою очередь постарается сбалансировать напряжение на входах путем изменения выходного напряжения. 

Выход операционного усилителя управляет мощным полевым транзистором. То есть принцип работы мало чем отличается от первой схемы, за исключением того, что тут имеется источник опорного напряжения выполненный на стабилитроне. 

Эта схема также работает в линейном режиме и силовой транзистор при больших нагрузках будет сильно нагреваться.

Последняя схема построена на базе популярной интегральной микросхеме стабилизатора LM317. Это линейный стабилизатор напряжения, но имеется возможность использовать микросхему в качестве стабилизатора тока. 

Нужный ток задается переменным резистором. Недостатком схемы является то, что основной ток протекает именно по ранее указанному резистору и естественно тот нужен мощный, очень желательно использование проволочных резисторов. 

Максимально допустимый ток для микросхемы LM317 1,5 ампера, увеличить его можно дополнительным силовым транзистором. В этом случае микросхема уже будет в качестве управляющей, поэтому нагреваться не будет, взамен будет нагреваться транзистор и от этого никуда не денешься. 

Небольшое видео

Печатные платы 

 

Регулятор тока и напряжения своими руками

Многие современные приборы имеют возможность регулировать свои параметры, в том числе значения тока и напряжения. За счет этого можно настроить любое устройство в соответствии с конкретными условиями эксплуатации. Для этих целей существует регулятор тока, выпускаемый в различных конфигурациях и конструкциях. Процесс регулировки может происходить как с постоянным, так и с переменным током.

Регулятор тока и напряжения

Основными рабочими элементами регуляторов служат тиристоры, а также различные типы конденсаторов и резисторов. В высоковольтных устройствах дополнительно используются магнитные усилители. Модуляторы обеспечивают плавность регулировок, а специальные фильтры способствуют сглаживанию помех в цепи. В результате, электрический ток на выходе приобретает более высокую стабильность, чем на входе.

Регуляторы постоянного и переменного тока имеют свои особенности и отличаются основными параметрами и характеристиками. Например, регулятор напряжения постоянного тока имеет более высокую проводимость, при минимальных потерях тепла. Основой прибора является тиристор диодного типа, обеспечивающий высокую подачу импульса за счет ускоренного преобразования напряжения. Резисторы, используемые в цепи, должны выдерживать значение сопротивления до 8 Ом. За счет этого снижаются тепловые потери, предохраняя модулятор от быстрого перегрева.

Регулятор постоянного тока может нормально функционировать при максимальной температуре 40С. Этот фактор следует обязательно учитывать в процессе эксплуатации. Полевые транзисторы располагаются следом за тиристорами, поскольку они пропускают ток лишь в одном направлении. За счет этого отрицательное сопротивление будет сохраняться на уровне, не превышающем 8 Ом.

Основным отличием регулятора переменного тока является использование в его конструкции тиристоров исключительно триодного типа. Однако полевые транзисторы применяются такие же, как и в регуляторах постоянного тока. Конденсаторы, установленные в цепь, выполняют лишь стабилизирующие функции. Фильтры высокой частоты встречаются очень редко. Все проблемы, связанные с высокими температурами, решаются установкой импульсных преобразователей, расположенных следом за модуляторами. В регуляторах переменного тока, мощность которых не превышает 5 В, применяются фильтры с низкой частотой. Управление по катоду в таких приборах выполняется путем подавления входного напряжения.

Во время регулировок в сети должна быть обеспечена плавная стабилизация тока. При высоких нагрузках схема дополняется стабилитронами обратного направления. Для их соединения между собой используются транзисторы и дроссель. Таким образом, регулятор тока на транзисторе выполняет преобразование тока быстро и без потерь.

Следует отдельно остановиться на регуляторах тока, предназначенных для активных нагрузок. В схемах этих устройств используются тиристоры триодного типа, способные пропускать сигналы в обоих направлениях. Ток анода в цепи снижается в тот период, когда понижается и предельная частота данного устройства. Частота может колебаться в пределах, установленных для каждого прибора. От этого будет зависеть и максимальное выходное напряжение. Для обеспечения такого режима используются резисторы полевого типа и обычные конденсаторы, способные выдерживать сопротивление до 9 Ом.

Очень часто в таких регуляторах применяются импульсные стабилитроны, способные преодолевать высокую амплитуду электромагнитных колебаний. Иначе, в результате быстрого роста температуры транзисторов, они сразу же придут в нерабочее состояние.

Схема регулятора напряжения и тока

Прежде чем рассматривать схему регулятора напряжения, необходимо хотя-бы в общих чертах ознакомиться с принципом его работы. В качестве примера можно взять тиристорный регулятор напряжения, широко распространенный во многих схемах.

Основной деталью таких устройств, как регулятор сварочного тока является тиристор, который считается одним из мощных полупроводниковых устройств. Лучше всего он подходит для преобразователей энергии с высокой мощностью. Управление этим прибором имеет свою специфику: он открывается импульсом тока, а закрывается при падении тока почти до нулевой отметки, то есть ниже тока удержания. В связи с этим, тиристоры преимущественно используются для работы с переменным током.

Регулировать переменное напряжение с помощью тиристоров можно разными способами. Один из них основан на пропуске или запрете целых периодов или полупериодов на выход регулятора. В другом случае тиристор включается не в начале полупериода напряжения, а с небольшой задержкой. В это время напряжение на выходе будет нулевым, соответственно мощность не будет передаваться на выход. Во второй части полупериода тиристором уже будет проводиться ток и на выходе регулятора появится напряжение.

Время задержки известно еще и как угол открытия тиристора. Если он имеет нулевое значение, все входное напряжение будет попадать на выход, а падение напряжения на открытом тиристоре будет потеряно. Когда угол начинает увеличиваться, под действием тиристорного регулятора выходное напряжение будет снижаться. Следовательно, если угол, равен 90 электрическим градусам, на выходе будет лишь половина входного напряжения, если же угол составляет 180 градусов – выходное напряжение будет нулевым.

Принципы фазового регулирования позволяют создать не только регулятор тока и напряжения для зарядного устройства, но и схемы стабилизации, регулирования, а также плавного пуска. В последнем случае напряжение повышается постепенно, от нулевой отметки до максимального значения.

На основе физических свойств тиристоров была создана классическая схема регулятора тока. В случае применения охладителей для диодов и тиристора, полученный регулятор сможет отдавать в нагрузку до 10 А. Таким образом, при напряжении 220 вольт появляется возможность регулировки напряжения на нагрузке, мощностью 2,2 кВт.

Подобные устройства состоят всего из двух силовых компонентов – тиристора и диодного моста, рассчитанных на ток 10 А и напряжение 400 В. Диодный мост осуществляет превращение переменного напряжения в однополярное пульсирующее напряжение. Фазовая регулировка полупериодов выполняется с помощью тиристора.

Для параметрического стабилизатора, ограничивающего напряжение, используется два резистора и стабилитрон. Это напряжение подается на систему управления и составляет 15 вольт. Резисторы включаются последовательно, увеличивая тем самым пробивное напряжение и рассеиваемую мощность. На основании самых простых деталей можно легко изготовить самодельные регуляторы тока, схема которых будет довольно простой. В качестве конкретного примера стоит подробнее рассмотреть тиристорный регулятор сварочного тока.

Схема тиристорного регулятора сварочного тока

Принципы дуговой сварки известны всем, кто сталкивался со сварочными работами. Для получения сварочного соединения, требуется создать электрическую дугу. Она возникает в том момент, когда напряжение подается между сварочным электродом и свариваемым материалом. Под действием тока дуги металл расплавляется, образуя между торцами своеобразную расплавленную ванну. Когда шов остывает, обе металлические детали оказываются крепко соединенными между собой.

В нашей стране частота переменного тока составляет 50 Гц, фазное напряжение питания – 220 В. В каждом сварочном трансформаторе имеется две обмотки – первичная и вторичная. Напряжение вторичной обмотки трансформатора или вторичное напряжение составляет 70 В.

Сварка может проводиться в ручном или автоматическом режиме. В домашних условиях, когда создан регулятор тока и напряжения своими руками, сварочные работы выполняются ручным способом. Автоматическая сварка используется в промышленном производстве при больших объемах работ.

Ручная сварка имеет ряд параметров, подлежащих изменениям и регулировкам. Прежде всего, это касается силы сварочного тока и напряжения дуги. Кроме того, может изменяться скорость электрода, его марка и диаметр, а также количество проходов, требующихся на один шов. В связи с этим, большое значение имеет правильный выбор параметров и поддержание их оптимальных значений в течение всего сварочного процесса. Только таким образом можно обеспечить качественное сварное соединение.

Изменение силы тока при сварке может выполняться различными способами. Наиболее простой из них заключается в установке пассивных элементов во вторичной цепи. В этом случае используется последовательное включение в сварочную цепь резистора или дросселя. В результате, сила тока и напряжение дуги изменяется за счет сопротивления и вызванного им падения напряжения. Дополнительные резисторы позволяют смягчить вольтамперные характеристики источника питания. Они изготавливаются из нихромовой проволоки диаметром 5-10 мм. Данный способ чаще всего используется, когда требуется изготовить регулятор тока. Однако такая конструкция обладает небольшим диапазоном регулировок и сложностями перестройки параметров.

Следующий способ регулировок связан с переключением количества витков трансформаторных обмоток. За счет этого происходит изменение коэффициента трансформации. Данные регуляторы просты в изготовлении и эксплуатации, достаточно всего лишь сделать отводы при намотке витков. Для коммутации применяется переключатель, способный выдерживать большие значения тока и напряжения.

Нередко регулировки осуществляются путем изменения магнитного потока трансформатора. Этот способ также применяется, когда необходимо сделать регулятор тока своими руками. В этом случае для регулировки используется подвижность обмоток, изменение зазора или ввод магнитного шунта.

Схема регулятор напряжения и тока

В электрических цепях постоянно возникает необходимость в стабилизации тех или иных параметров. С этой целью применяются специальные схемы управления и слежения за ними. Точность стабилизирующих действий зависит от так называемого эталона, с которым и сравнивается конкретный параметр, например, напряжение. То есть, когда значение параметра будет ниже эталона, схема стабилизатора напряжения включит управление и отдаст команду на его увеличение. В случае необходимости выполняется обратное действие — на уменьшение. Данный принцип работы лежит в основе автоматического управления всеми известными устройствами и системами.


Поиск данных по Вашему запросу:

Схема регулятор напряжения и тока

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.
ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Блок питания с регулировкой напряжения и тока

ДВА ПРОСТЫХ РЕГУЛЯТОРА НАПРЯЖЕНИЯ


Попросил товарищ собрать регулятор тока до 10 А при входном постоянном напряжении 16 Вольт и влепить защиту от КЗ. Собрав вот такое ожидал от ленейщины худшего но нет данная схемка меня удивила простотой в сборки и показала не плохие результат да 10 Ампер на радиаторе xx20 мм.

После прогонки всё же вентилятор на радиатор необходим. В архиве есть виртуальная схема для proteus можно посмотреть наглядную работу. Плата в негативе. Линейный регулятор тока. Мы принимаем формат Sprint-Layout 6! Экспорт в Gerber из Sprint-Layout 6. В этой схеме нету никакого регулятора тока, в исходном его понимании.

Тут регулятор напряжения. Конденсаторы Panasonic. Часть 4. Полимеры — номенклатура. Главной конструктивной особенностью таких конденсаторов является полимерный материал, используемый в качестве проводящего слоя. Полимер обеспечивает конденсаторам высокую электрическую проводимость и пониженное эквивалентное сопротивление ESR.

Номинальная емкость и ESR отличается в данном случае высокой стабильностью во всем рабочем диапазоне температур. А повышенная емкость при низком ESR идеальна для решения задач шумоподавления и ограничения токовых паразитных импульсов в широком частотном диапазоне. Читать статью. Приведенная схема не является регулятором тока. Это классический регулятор напряжения на транзисторах без намеков на стабилизацию.

Грубо говоря — управляемый мощный переменный резистор. Vovk Z разве если включить транзистор в разрыв эл. Если не трудно приведите хоть какую нибудь схемку. STM32G0 — средства противодействия угрозам безопасности.

Результатом выполнения требований безопасности всегда является усложнение разрабатываемой системы. Особенно чувствительными эти расходы стали теперь, в процессе массового внедрения IoT. Обладая мощным набором инструментов информационной безопасности, микроконтроллеры STM32G0 производства STMicroelectronics, объединив в себе невысокую цену, энергоэффективность и расширенный арсенал встроенных аппаратных инструментов, способны обеспечить полную безопасность разрабатываемого устройства.

До 48 слоев. Быстрое прототипирование плат. Монтаж плат под ключ. У вас на схеме какой-то примитивный мощный регулятор напряжения. Искомую вами схему — не покажу, уж простите, под рукой ничего нет.

Но это легко гуглится, дерзайте. Если вы сделаете RV1 с отдельным питанием, то возможно будет походить более на то что вам нужно. Регулятор тока до 10 А. Нет и здесь регулятора тока. Мало того — переходы база-эмиттер Q1, Q2 уже выгорели. R1 пропустил мимо. По схеме. Здесь нет ни регулятора тока, ни регулятора напряжения. Силовые транзисторы просто открываются, и все на этом.

Некоторое ограничение тока существует за счет конечного коэффициента усиления транзисторов. Но, во первых, у каждого экземпляра он свой, во вторых — температура кристаллов транзисторов будет сильно отрицательно влиять на первоначально установленный выходной ток.

Вывод — схема годится для изучения свойств транзисторов, но никак не годится для повторения и применения. Про «сгорел» я уже ответил. Резистор не заметил. Вопрос снят. Про работу схемы — написал выше. Схема — неправильная. Ток она ограничивает только резистором R2. С таким же успехом вместо всей схемы можно использовать реостат.

Помните, на уроках физики такой в лабораторных работах использовался? UVV Читайте. Транзисторный источник тока. Генератор стабильного тока на транзисторе.

Здесь ее логичней называть детектором выходного напряжения или типа того. Может для начала уберете совсем эту защиту, хотя бы в симуляторе. И отработаете просто источник тока. В ваших схемах регулировка тока происходит за счет передачи тока базы Q2 через транзисторы с усилением.

Причем безо всякой стабилизации. You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account. Note: Your post will require moderator approval before it will be visible. Restore formatting. Only 75 emoji are allowed. Display as a link instead. Clear editor. Upload or insert images from URL. Аналоговые блоки питания и стабилизаторы напряжения Search In. All Activity Home Радиоэлектроника для профессионалов Питание Аналоговые блоки питания и стабилизаторы напряжения Линейный регулятор тока до 10 Ампер.

Recommended Posts. Posted February 13, Схема спокойно запускается под нагрузкой и не запускается при КЗ. После КЗ достаточно снять КЗ и схема запустится но при условии что нету нагрузки. Использовать можно для заряда АКБ. Правда нету защиты от переполюсовки АКБ. Share this post Link to post Share on other sites. Студенческое спонсорство. Posted February 13, edited. Я так понял это ограничитель тока? Edited February 13, by UVV. STM32G0 — средства противодействия угрозам безопасности Результатом выполнения требований безопасности всегда является усложнение разрабатываемой системы.

В Песочнице подобные вопросы задавайте. Производство печатных плат До 48 слоев. Posted February 14, Не будет защиты от КЗ то при замыкании выходов транзистор Q1 моментально перегорит.

Posted February 14, edited. Edited February 14, by mvkarp. Что же не так? Пост выше прочитайте, потом обсудим. Это я в целях интереса линейщину мучаю так то на мосфетак предпочитаю с ШИМ вытворять.

Ну и повышение квалификации. Да и всё же иной раз линейные схемы предпочтительней импульсников. Транзисторный источник тока Генератор стабильного тока на транзисторе Сами поймете что не так. Чаще применяется использование токоизмерительного шунта. Вам такие схемы уже рисовали. Join the conversation You can post now and register later.

Reply to this topic Go To Topic Listing.


lm317 — регулируемый стабилизатор напряжения и тока

Собранный однажды простейший регулятор напряжения на одном транзисторе был предназначен для определённого блока питания и конкретного потребителя, никуда больше его подключать было конечно не нужно, но как всегда наступает момент, когда правильно поступать мы перестаём. Следствием этого являются хлопоты и раздумья как жить-быть дальше и принятие решения восстанавливать сотворённое ранее или продолжать творить. Имелся стабилизированный импульсный блок питания, дающий на выходе напряжение 17 вольт и ток миллиампер. Требовалось периодическое изменение напряжения в пределе 11 — 13 вольт. И общеизвестная схема регулятора напряжения на одном транзисторе с этим прекрасно справлялась. От себя добавил к ней только светодиод индикации да ограничительный резистор.

Вот схема самого простейшего регулятора напряжения от 0 до 12 вольт. аппаратах используют разные способы регулировки тока: шунтирование с.

LM317 и LM317T схемы включения, datasheet

В статье стоит раскрыть тему того, как совершает работу тиристорный регулятор напряжения, схему которого можно более подробно осмотреть в интернете. В повседневной жизни в большинстве случаев может развиться особая необходимость в регулировании общей мощности бытовых приборов, к примеру, электроплит, паяльника, кипятильника, а также ТЭНов, на транспорте — оборотов двигателя и прочего. В этом случае на помощь нам придёт простая и радиолюбительская конструкция — это особый регулятор мощности на тиристоре. Создать такое устройство не составит особого труда, оно может стать тем первым самодельным прибором, который будет выполнять функцию регулировки температуры жала в паяльнике у любого начинающего радиолюбителя. Нужно отметить и тот факт, что готовые паяльники на станции с общим контролем температуры и остальными особенными функциями стоят намного больше, чем самые простые модели паяльников. Минимальное число деталей в конструкции поможет собрать несложный тиристорный регулятор мощности с навесным монтажом. Следует отметить, что навесной тип монтажа — это вариант осуществления сборки радиоэлектронных компонентов без использования при этом специальной печатной платы, а при качественном навыке он помогает быстро собрать электронные устройства со средней сложностью производства.

Регулятор напряжения и тока на 10а для импульсного блока питания

Попросил товарищ собрать регулятор тока до 10 А при входном постоянном напряжении 16 Вольт и влепить защиту от КЗ. Собрав вот такое ожидал от ленейщины худшего но нет данная схемка меня удивила простотой в сборки и показала не плохие результат да 10 Ампер на радиаторе xx20 мм. После прогонки всё же вентилятор на радиатор необходим. В архиве есть виртуальная схема для proteus можно посмотреть наглядную работу. Плата в негативе.

Микросхема уже не одно десятилетие является хитом среди начинающих радиолюбителей благодаря своей простоте и надежности.

Регулятор напряжения

Русский: English:. Бесплатный архив статей статей в Архиве. Справочник бесплатно. Параметры радиодеталей бесплатно. Даташиты бесплатно.

Как сделать простой регулятор напряжения своими руками

Топ-6 марок регуляторов из Китая. Регулятор напряжения — это специализированный электротехнический прибор, предназначенный для плавного изменения или настройки напряжения, питающего электрическое устройство. Важно помнить! Приборы этого типа предназначены для изменения и настройки питающего напряжения, а не тока. Ток регулируется полезной нагрузкой!

Максимальная «планка» входного напряжения должна быть не более.

Реле регулятора напряжения генератора

Схема регулятор напряжения и тока

Регулятор напряжения может быть, как нестабилизированным, так и стабилизированным. Стабилизированный регулятор напряжения, кроме регулятора напряжения, содержит в себе ещё и стабилизатор напряжения. В англоязычной традиции регулятором напряжения называют стабилизатор напряжения , а тиристорный регулятор напряжения называют Voltage controller.

Мощный стабилизатор напряжения своими руками: принципиальные схемы + поэтапная инструкция сборки

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Простые схемы регуляторов тока.

Стабильность напряжения — это весьма важная характеристика электропитания для большинства электронных устройств. В них содержатся электрические цепи с нелинейными элементами. Для оптимальной настройки этих цепей существует определенная величина разности потенциалов. И если она будет изменяться, электрическая цепь утратит правильные эксплуатационные характеристики. Поскольку напряжение 12 вольт является стандартом не только для автомобилей, но и для многих других устройств, далее пойдет речь именно о таких регуляторах.

Генератор преобразует механическую энергию, получаемую от двигателя автомобиля, в электрическую.

5 самых популярных схем регуляторов напряжения (РН) 0-220 вольт своими руками

В сети очень много схем регуляторов напряжения для самых разных целей, а вот с регуляторами тока дела обстоят иначе. И я хочу немного восполнить этот пробел, и представить вам три простые схемы регуляторов постоянного тока, которые стоит взять на вооружение, так, как они универсальны и могут быть использованы во многих самодельных конструкциях. Регуляторы тока по идее не многим отличается от регуляторов напряжения. Прошу не путать регуляторы тока со стабилизаторами тока, в отличии от первых они поддерживают стабильный выходной ток не зависимо от напряжения на входе и выходной нагрузки. Стабилизатор тока — неотемлимая часть любого нормального лабораторного блока питания или зарядного устройства, предназначен он для ограничения тока подаваемого на нагрузку. В этой статье мы рассмотрим пару стабилизаторов и один регулятор общего применения.

В сети очень много схем регуляторов напряжения для самых разных целей, а вот с регуляторами тока дела обстоят иначе. И я хочу немного восполнить этот пробел, и представить вам три простые схемы регуляторов постоянного тока, которые стоит взять на вооружение, так, как они универсальны и могут быть использованы во многих самодельных конструкциях. Регуляторы тока по идее не многим отличается от регуляторов напряжения. Прошу не путать регуляторы тока со стабилизаторами тока, в отличии от первых они поддерживают стабильный выходной ток не зависимо от напряжения на входе и выходной нагрузки.


Схемы регуляторов мощности (диммеров) на симисторах

Принцип работы симисторных регуляторов мощности (напряжения) в цепях
переменного тока.

Что такое симистор, принцип его работы, а также справочные характеристики некоторых популярных приборов мы с Вами внимательно рассмотрели на странице &nbspСсылка на страницу.
Там же мы отметили, что симистор пришёл на смену рабочей лошадке-тиристору и практически полностью вытеснил его из электроцепей переменного тока.

Вспомним пройденный материал.
Отличительной чертой симистора является то, что при подаче на его управляющий электрод тока (напряжения), прибор переходит в проводящее состояние, замыкая нагрузку, причём проводит ток, независимо от полярности, приложенного к нагрузке напряжения.
Полярность открывающего напряжения должна быть либо отрицательной для обеих полярностей напряжения на условном аноде, либо совпадать с полярностью «анодного» напряжения (т.е. быть плюсовой в момент прохождения положительной полуволны и минусовой — в момент прохождения отрицательной).

Итак. Важным плюсом симисторных схем в электроцепях переменного тока является отсутствие выпрямительных устройств, и двухполюсность напряжения в нагрузке, что даёт возможность подключать их, помимо всего прочего, как трансформаторам, так и электродвигателям переменного тока.

Познакомимся с расхожими схемами симисторных регуляторов.

Для начала давайте рассмотрим простейшую, но вполне себе работоспособную схему симисторного регулятора мощности с фазово-импульсным управлением, позволяющего работать с нагрузками вплоть до 1200 Вт.

Рис.1

При замене симистора на другой, с большей величиной допустимого тока, мощность нагрузки можно увеличивать практически неограниченно.

А теперь — как это всё работает?
В начале действия положительного полупериода симистор закрыт. По мере увеличения сетевого напряжения конденсатор С1 заряжается через последовательно соединённые резисторы R1 и R2. Причём увеличение напряжения на конденсаторе С1 отстаёт (сдвигается по фазе) от сетевого на величину, зависящую от суммарного сопротивления резисторов и номинала ёмкости С1. Чем выше значения резисторов и конденсатора — тем больше сдвиг по фазе.
Заряд конденсатора продолжается до тех пор, пока напряжение на нём не достигнет порога пробоя динистора (около 35 В). Как только динистор откроется (следовательно, откроется и симистор), через нагрузку потечёт ток, определяемый суммарным сопротивлением открытого симистора и нагрузки.
При этом симистор остаётся открытым до конца полупериода, т.е. момента, когда полуволна сетевого напряжения приблизится к нулевому уровню.
Переменным резистором R2 устанавливают момент открывания динистора и симистора, производя тем самым регулировку мощности, подводимой к нагрузке.

При действии отрицательной полуволны принцип работы устройства аналогичен.

Диаграммы напряжения на нагрузке при различных значениях переменного резистора приведены на Рис.1 справа.

Для предотвращения ложных срабатываний триаков, вызванных переходными процессами в индуктивных нагрузках (например, в электродвигателях и обмотках трансформаторов), симисторы должны иметь дополнительные компоненты защиты. Это, как правило, демпферная RC-цепочка (снабберная цепь) между силовыми электродами триака, которая используется для ограничения скорости изменения напряжения (на схеме Рис.1 показана синим цветом).
В некоторых случаях, когда нагрузка имеет ярко выраженный ёмкостной характер, между силовыми электродами необходима индуктивность для ограничения скорости изменения тока при коммутации.

Существуют и различные модификации приведённой выше простейшей схемы диммера.

Рис.2

Дополнительная цепочка R3 C2 (Рис.2 слева) призвана увеличить максимально достижимый фазовый сдвиг между сетевым напряжением и напряжением, поступающим на левый вывод динистора, что в свою очередь позволяет производить более глубокую регулировку мощности, подводимой к нагрузке.

На схеме, приведённой на Рис.2 справа, цепь, образованная диодами D1, D2 и резистором R1, обеспечивает плавность регулировки при минимальной выходной мощности. Без неё характеристика управления регулятором имеет гистерезис, что проявляется в скачкообразном повышении регулируемой мощности от нуля до 3…5% от максимальной.
Диодно-резисторная цепочка разряжает конденсатор при переходе сетевого напряжения от отрицательной к положительной полуволне и, тем самым, устраняет эффект скачкообразного начального увеличения мощности в нагрузке.

Изредка можно встретить устройства, в которых регулировка мощности производится посредством отдельной схемы, которая формирует импульсы с регулируемой длительностью для управления симистором.
Такие диммеры обладают значительно лучшими характеристиками, чем представленные выше, однако обратной стороной медали является повышенная сложность устройств и необходимость наличия отдельного источника питания схемы. Исключения составляют устройства, выполненные на специализированных ИМС. Примером такой микросхемы является фазовый регулятор КР1182ПМ1.

Рис.3

Применение КР1182ПМ1 в регуляторах мощности (Рис.3) позволяет добиваться как хорошей повторяемости, так и широкого диапазона перестройки и высокой температурной стабильности.

А если уж мы решили заморачиваться созданием отдельной схемы формирования управляющих импульсов, то имеет смысл отказаться от фазово-импульсного метода управления, и обратиться в сторону регуляторов мощности, работающих по принципу пропускания через нагрузку определённого целого числа периодов сетевого напряжения в единицу времени.
При таком способе регулирования появляется возможность включения симистора вблизи точки пересечения сетевым переменным напряжением нулевого потенциала, вследствие чего радикально снижается уровень помех, вносимых в электросеть.
Освещение таким диммером не запитаешь ввиду заметного мерцания, а вот для беспомехового регулирования мощности электронагревательных приборов — самое то.

Рис.4

Данная схема (Рис.4) перекочевала со страницы https://www.radiokot.ru/circuit/power/converter/50/ и представляет собой модификацию регулятора мощности, описанного в журнале Радио, 2009, № 9, с. 40–41 «В.Молчанов Симисторный регулятор мощности». Вот, что пишет автор.

«Устройство предназначено для беспомехового регулирования мощности электронагревательных приборов, работающих от сети переменного тока 220 В.
Кроме снижения уровня коммутационных помех, в регуляторе реализован принцип пропускания в нагрузку целого числа периодов сетевого напряжения. При таком способе регулирования с высокой точностью обеспечивается отсутствие постоянной составляющей напряжения на нагрузке, вследствие чего дополнительно снижается уровень искажений, вносимых в электросеть. Это особенно важно в случае мощной нагрузки.
Максимальная мощность нагрузки, подключаемой к регулятору, составляет 1 кВт. Потребляемый регулятором ток от сети не превышает 4 мА (действующее значение), типовое потребление – 3,5 мА.

На микросхеме DD1 и элементах R1, C1, VD1, VD2 выполнен синхронизированный с сетью генератор прямоугольных импульсов. Период импульсов, вырабатываемых генератором, составляет около 1,3 с. Резистор R1 регулирует скважность импульсов. Элементы DD1.1, DD1.2 и DD1.3, DD1.4 включены как два RS‑триггера, на входы которых (выводы 1 и 9 микросхемы) через делитель R7R6 поступает часть сетевого напряжения. Транзисторы VT1 и VT2 выполняют функцию мощного инвертора логических сигналов для управления симистором. Питание устройства осуществляется через параметрический стабилизатор, в котором задействованы балластный резистор R7, стабилитрон VD3 и сглаживающий конденсатор C3. Когда напряжение на верхнем по схеме сетевом выводе относительно нижнего отрицательное, стабилитрон VD3 пропускает ток в прямом направлении, когда положительное – ограничивает напряжение на выводах 1 и 9 микросхемы DD1 на уровне 10 В. Ток, проходящий через эти выводы и внутренние защитные диоды микросхемы, заряжает конденсатор C3 до напряжения около 9,2 В, которое служит для питания низковольтной части устройства. Использование защитных диодов микросхемы не приводит к её защёлкиванию, поскольку амплитудное значение тока через резистор R7 ограничено и составляет около 5 мА.

Во время проверки регулятора мощности удобно в качестве нагрузки подключить лампу накаливания (желательно на 100 Вт или более). Устройство обычно не нуждается в налаживании, но если оказалось, что симистор VS1 открывается ненадёжно (лампа в нагрузке не включается или мерцает), можно попробовать уменьшить сопротивление резистора R4 или подобрать экземпляр симистора с меньшим током открывания. Резистор R4 позволяет выставить мгновенное напряжение сети, при котором происходит открывание симистора. Это напряжение может быть рассчитано по формуле Uпор ≈ Uпит∙R7/(2∙R4), где Uпит ≈ 9,2 В – напряжение на конденсаторе C3, сопротивления резисторов R6 и R7 должны быть равны. Уменьшение сопротивления резистора R4 обеспечивает более надёжное открывание симистора, но увеличивает уровень создаваемых помех, поэтому делать его сопротивление менее 30 кОм нежелательно».

И конечно, было бы совсем неправильно не упомянуть о таком важном представителе симисторного семейства, как — оптосимистор.
Оптосимистор включается посредством освещения полупроводникового слоя и представляет собой комбинацию оптоизлучателя и симистора в одном корпусе. Преимущество — простая однополярная схема управления и гальваническая изоляция цепей управления от фаз сетевого напряжения.

Оптосимисторы могут коммутировать нагрузку как сами (Рис.5),


Рис.5

так и управлять более мощными симисторами (Рис.6).


Рис.6

За счёт полной гальванической развязки управляющих цепей оптосимистора, основное его предназначение — это управление мощностью нагрузки при помощи логических устройств или микроконтроллеров с собственными цепями питания.

Рис.7

В качестве примера на Рис.7 приведена схема регулятора мощности паяльника.
Вот, как работу этой схемы описывает уважаемый Falconist на странице сайта http://forum.cxem.net .

«Оптосимистор серии МОС204х/306х/308х содержит внутри себя схему пересечения питающим напряжением нуля, т.е. открывается только в точке нулевого значения синусоидального сетевого напряжения, независимо от момента поступления управляющего напряжения на его светодиод. Тем самым обеспечивается ключевой режим подключения нагрузки, с практически полным отсутствием ВЧ помех, проникающих в сеть 220 В. Поэтому его замена на оптосимисторы МОС302х/305х, не имеющих такой схемы, крайне нежелательна, т.к. порочит сам принцип беспомехового регулирования.
Конденсатор С1 является балластным реактивным сопротивлением. Ток, который он пропускает совместно с подключенным параллельно ему резистором R1,приближенно составляет 16 мА. Данный ток используется для питания таймера DA1 и инфракрасного светодиода оптрона DA2».

Работа таймера, формирующего управляющий сигнал для оптотиристора, аналогична работе DD1 на Рис.4 и сводится к формированию импульсов с изменяемой скважностью.

 

симисторный и тиристорный, системы индикации и схемы

Практически в любом радиоэлектронном устройстве в большинстве случаев присутствует регулировка по мощности. За примерами далеко ходить не надо: это электроплиты, кипятильники, паяльные станции, различные регуляторы вращения двигателей в устройствах.

Способов, по которым можно собрать регулятор напряжения своими руками 220 В, в Сети полно. В большинстве случаев это схемы на симисторах или тиристорах. Тиристор, в отличие от симистора, более распространённый радиоэлемент, и схемы на его основе встречаются гораздо чаще. Разберём разные варианты исполнения, основанные на обоих полупроводниковых элементах.

Регулятор мощности на симисторе

Симистор, по большому счету, — это частный случай тиристора, пропускающий ток в обе стороны, при условии, что он выше тока удержания. Один из его недостатков — это плохая работа на высоких частотах. Поэтому его часто используют в низкочастотных сетях. Для построения регулятора мощности на основе обычной сети 220 В, 50 Гц он вполне подходит.

Регулятор напряжения на симисторе используется в обычных бытовых приборах, где нужна регулировка. Схема регулятора мощности на симисторе выглядит следующим образом.

  • Пр. 1 — предохранитель (выбирается в зависимости от требуемой мощности).
  • R3 — токоограничительный резистор — служит для того чтобы при нулевом сопротивлении потенциометра остальные элементы не выгорели.
  • R2 — потенциометр, подстроечный резистор, которым и осуществляется регулировка.
  • C1 — основной конденсатор, заряд которого до определённого уровня отпирает динистор, вместе с R2 и R3 образует RC-цепь
  • VD3 — динистор, открытие которого управляет симистором.
  • VD4 — симистор — главный элемент, производящий коммутацию и, соответственно, регулировку.

Основная работа возложена на динистор и симистор. Сетевое напряжение подаётся на RC-цепочку, в которой установлен потенциометр, им в итоге и регулируется мощность. Производя регулировку сопротивления, мы меняем время зарядки конденсатора и тем самым порог включения динистора, который, в свою очередь, включает симистор. Демпферная RC-цепь, подключённая параллельно симистору, служит для сглаживания помех на выходе, а также при реактивной нагрузке (двигатель или индуктивность) предохраняет симистор от скачков высокого обратного напряжения.

Симистор включается, когда ток, проходящий через динистор, превышает ток удержания (справочный параметр). Отключается, соответственно, когда ток становится меньше тока удержания. Проводимость в обе стороны позволяет настроить более плавную регулировку, чем это возможно, например, на одном тиристоре, при этом используется минимум элементов.

Осциллограмма регулировки мощности представлена ниже. Из неё видно, что после включения симистора оставшаяся полуволна поступает на нагрузку и при достижении 0, когда ток удержания уменьшается до такой степени, что симистор отключается. Во втором «отрицательном» полупериоде происходит тот же процесс, т. к. симистор обладает проводимостью в обе стороны.

Напряжение на тиристоре

Для начала разберёмся, чем отличается тиристор от симистора. Тиристор содержит в себе 3 p-n перехода, а симистор — 5 p-n переходов. Не углубляясь в детали, если говорить простым языком, симистор обладает проводимостью в обоих направлениях, а тиристор — только в одном. Графические обозначения элементов показаны на рисунке. Из графики это хорошо видно.

Принцип работы абсолютно такой же. На чём и построена регулировка по мощности в любой схеме. Рассмотрим несколько схем регулятора на тиристорах. Первая простейшая схема, которая в основе повторяет схему на симисторе, описанную выше. Вторая и третья — с применением логики, схемы, которые более качественно гасят помехи, создаваемые в сети переключением тиристоров.

Простая схема

Простая схема фазового регулирования на тиристоре представлена ниже.

Единственное её отличие от схемы на симисторе — это то, что регулировка происходит только положительной полуволны сетевого напряжения. Времязадающая RC-цепь путём регулирования величины сопротивления потенциометра регулирует величину отпирания, тем самым задавая выходную мощность, поступающую на нагрузку. На осциллограмме это выглядит следующим образом.

Из осциллограммы видно, что регулировка мощности идёт путём ограничения напряжения поступающего на нагрузку. Образно говоря, регулировка заключается в ограничении поступления сетевого напряжения на выход. Регулируя время заряда конденсатора путём изменения переменного сопротивления (потенциометра). Чем выше сопротивление, тем дольше происходит заряд конденсатора и тем меньше мощности будет передано на нагрузку. Физика процесса подробно описана в предыдущей схеме. В этом случае она ничем особым не отличается.

С генератором на основе логики

Второй вариант более сложный. В связи с тем, что процессы коммутации на тиристорах вызывают большие помехи в сети, это плохо влияет на элементы, установленные на нагрузке. Особенно если на нагрузке находится сложный прибор с тонкими настройками и большим количеством микросхем.

Такая реализация тиристорного регулятора мощности своими руками подойдёт для активных нагрузок, например, паяльник или любые устройства нагрева. На входе стоит выпрямительный мост, поэтому обе волны сетевого напряжения будут положительными. Обратите внимание, что при такой схеме для питания микросхем понадобиться дополнительный источник постоянного напряжения +9 В. Осциллограмма из-за наличия выпрямительного моста будет выглядеть следующим образом.

Обе полуволны теперь будут положительными из-за влияния выпрямительного моста. Если для реактивных нагрузок (двигатели и другие индуктивные нагрузки) наличие разно полярных сигналов предпочтительно, то для активных — положительное значение мощности крайне важно. Отключение тиристора происходит также при приближении полуволны к нулю ток удержания подаёт до определённого значения и тиристор запирается.

На основе транзистора КТ117

Наличие дополнительного источника постоянного напряжение может вызвать затруднения, если его нет, и вовсе придётся городить дополнительную схему. Если дополнительного источника у вас нет, то можно воспользоваться следующей схемой, в ней генератор сигналов на управляющий вывод тиристора собран на обычном транзисторе. Есть схемы на основе генераторов, построенных на комплементарных парах, но они более сложные, и здесь мы их рассматривать не будем.

В данной схеме генератор построен на двухбазовом транзисторе КТ117, который при таком применении будет генерировать управляющие импульсы с периодичностью, задаваемой подстроечным резистором R6. На схеме ещё реализована система индикации на базе светодиода HL1.

  • VD1-VD4 — диодный мост, выпрямляющий обе полуволны и позволяющий выполнять более плавную регулировку мощности.
  • EL1 — лампа накаливания — представлена вроде нагрузки, но может быть любой другой прибор.
  • FU1 — предохранитель, в этом случае стоит на 10 А.
  • R3, R4 — токоограничительные резисторы — нужны, чтобы не сжечь схему управления.
  • VD5, VD6 — стабилитроны — выполняют роль стабилизации напряжения определённого уровня на эмиттере транзистора.
  • VT1 — транзистор КТ117 — установлен должен быть именно с таким расположение базы №1 и базы №2, иначе схема будет не работоспособна.
  • R6 — подстроечный резистор, определяющий момент, когда поступает импульс на управляющий вывод тиристора.
  • VS1 — тиристор — элемент, обеспечивающий коммутацию.
  • С2 — времязадающий конденсатор, определяющий период появления управляющего сигнала.

Остальные элементы играют незначительную роль и в основном служат для токоограничения и сглаживания импульсов. HL1 обеспечивает индикацию и сигнализирует только о том, что прибор подключён к сети и находится под напряжением.

Простые схемы регуляторов напряжения и тока

Как сделать простой регулятор напряжения своими руками

В электрических схемах для изменения уровня выходного сигнала используется регулятор напряжения. Основное его назначение — изменять подаваемую на нагрузку мощность. C помощью устройства управляют оборотами электродвигателей, уровнем освещённости, громкостью звука, нагревом приборов. В радиомагазинах можно приобрести готовое изделие, но несложно изготовить регулятор напряжения своими руками.

Описание устройства

Регулятором напряжения называется электронный прибор, служащий для повышения или понижения уровня выходного сигнала, в зависимости от величины разности потенциалов на его входе. То есть это устройство, с помощью которого можно управлять значением мощности, подводимой к нагрузке. При этом регулировать подаваемый уровень энергии можно как на реактивной, так и активной нагрузке.

Самым простым устройством, с помощью которого можно изменять уровень сигнала, считается реостат. Он представляет собой резистор, имеющий два вывода, один из которых подвижный. При перемещении ползункового вывода реостата изменяется сопротивление. Для этого он подключается параллельно нагрузке. Фактически это делитель напряжения, позволяющий регулировать величину разности потенциалов на нагрузке в пределах от нуля до значения, выдаваемого источником энергии.

Использование реостата ограничено мощностью, которую можно через него пропустить. Так как при больших значениях тока или напряжения он начинает сильно нагреваться и в итоге перегорает, поэтому на практике применение реостата ограничено. Его используют в параметрических стабилизаторах, элементах электрического фильтра, усилителях звука и регуляторах освещённости небольшой мощности.

Разновидности приборов

По виду выходного сигнала регуляторы разделяют на стабилизированные и нестабилизированные. Также они могут быть аналоговыми и цифровыми (интегральными). Первые строятся на основе тиристоров или операционных усилителей. Их управление осуществляется путём изменения параметров RC цепочки обратной связи. Совместно с ними для повышения мощности применяются биполярные или полевые транзисторы. Работа же интегральных устройств связана с использованием широтно-импульсной модуляции (ШИМ), поэтому в цифровой схемотехнике используются микроконтроллеры и силовые транзисторы, работающие в ключевом режиме.

При изготовлении самодельного регулятора напряжения могут быть использованы следующие элементы:

  • резисторы;
  • тиристоры или транзисторы;
  • цифровые или аналоговые интегральные микросхемы.

Первые два типа имеют несложные схемы и довольно просты к самостоятельной сборке. Их можно изготавливать без использования печатной платы с помощью навесного монтажа, в то время как импульсные регуляторы на основе микроконтроллеров требуют более обширных знаний в радиоэлектронике и программировании.

Характеристика регулятора

По своему виду приспособления могут изготавливаться в портативном или стационарном исполнении. Устанавливаются они в любом положении: вертикальном, потолочном, горизонтальном.

Устройства могут крепиться с использованием дин-рейки или встраиваться в различные блоки и приборы. Конструктивно регуляторы возможно изготовить как корпусными, так и без помещения в корпус.

К основным характеристикам устройств относят следующие параметры:

  1. Плавность регулировки. Обозначает минимальный шаг, с которым происходит изменение величины разности потенциалов на выходе. Чем он плавнее, тем точнее можно выставить значение напряжения на выходе.
  2. Рабочая мощность. Характеризуется значением силы тока, которое может пропускать через себя прибор продолжительное время без повреждения своих электронных связей.
  3. Максимальная мощность. Пиковая величина, которую кратковременно выдерживает устройство с сохранением своей работоспособности.
  4. Диапазон входного напряжения. Это значения входного сигнала, с которым устройство может работать.
  5. Диапазон изменяемого сигнала на выходе устройства. Обозначает значения разности потенциалов, которое может обеспечить устройство на выходе.
  6. Тип регулируемого сигнала. На вход устройства может подаваться как переменное, так и постоянное напряжение.
  7. Условия эксплуатации. Обозначает условия, при которых характеристики регулятора не изменяются.
  8. Способ управления. Выставление выходного уровня сигнала может осуществляться пользователем вручную или без его вмешательства.

Особенности изготовления

Изготовить регулирующее приспособление можно несколькими способами. Самый лёгкий -приобрести набор, содержащий уже готовую печатную плату и радиоэлементы, необходимые для сборки своими руками. Кроме них, набор содержит электрическую и принципиальную схему с описанием последовательности действий. Такие наборы называются KIT и предназначены для самых неопытных радиолюбителей.

Другой путь подразумевает самостоятельное приобретение радиокомпонентов и изготовление в случае необходимости печатной платы. Используя второй способ, можно будет сэкономить, но он занимает больше времени.

Существует множество схем разного уровня сложности для самостоятельного изготовления. Но чтобы сделать регулятор напряжения, кроме схемы, понадобится подготовить следующие инструменты, приборы и материалы:

  • паяльник;
  • мультиметр;
  • припой;
  • пинцет;
  • кусачки;
  • флюс;
  • технический спирт;
  • соединительные медные провода.

Если планируется собирать устройство, состоящее из 6 и более элементов, то целесообразно будет смастерить печатную плату. Для этого необходимо иметь фольгированный текстолит, хлорное железо и лазерный принтер.

Техника изготовления печатной платы в домашних условиях называется лазерно-утюжной (ЛУТ). Её суть заключается в распечатывании печатной платы на глянцевом листе бумаги, и переносом изображения на текстолит с помощью проглаживания утюгом. Затем плату погружают в раствор хлорного железа. В нём открытые участки меди растворяются, а закрытые с переведённым изображением формируют необходимые соединения.

При самостоятельном изготовлении прибора важно соблюдать осторожность и помнить про электробезопасность, особенно при работе с сетью переменного тока 220 В. Обычно правильно собранный регулятор из исправных радиодеталей не нуждается в настройке и сразу начинает работать.

Простые схемы

Для управления величиной выходного напряжения для слабо мощных устройств можно собрать простой регулятор напряжения на 2 деталях. Понадобится лишь транзистор и переменный резистор. Работа схемы проста: с помощью переменного резистора происходит индуцирование (отпирание транзистора).

Если управляющий вывод резистора находится в нижнем положении, то напряжение на выходе схемы равно нулю. А если вывод перемещается в верхнее положение, то транзистор максимально становится открытым, а уровень выходного сигнала будет равен напряжению источника питания за вычетом падения разности потенциалов на транзисторе.

При изменении сопротивления регулируется величина напряжения на выходе. В зависимости от типа транзистора изменяется и схема включения. Чем номинал переменного резистора будет меньше, тем регулировка будет плавней. Недостатком схемы является чрезмерный нагрев транзистора, поэтому чем больше будет разница между Uвх и Uвых, тем он будет сильнее нагреваться.

Такую схему удобно применять для регулировки вращения компьютерных вентиляторов или других слабых двигателей, а также светодиодов.

Симисторный вид

Для регулировки переменного напряжения используются симисторные регуляторы, с помощью которых можно управлять мощностью паяльника или лампочки. Собрав схему на недорогом и доступном симисторе BT136, можно изменять мощность нагрузки в пределах 100 ватт.

Для сборки схемы понадобится:

НаименованиеНоминалАналог
Резистор R1470 кОм
Резистор R210 кОм
Конденсатор С10,1 мкФ х. 400 В
Диод D11N40071SR35–1000A
Светодиод D2BL-B2134GBL-B4541Q
Динистор DN1DB3HT-32
Симистор DN2BT136КУ 208
Принцип работы регулятора заключается в следующем: через цепочку, состоящую из динистора DN1, конденсатора C1 и диода D1, ток поступает на симистор DN2, что приводит к его открытию. Момент открытия зависит от ёмкости C1, которая заряжается через резисторы R1 и R2. Соответственно, изменением сопротивления R1 управляется скорость заряда C1.

Несмотря на простоту, такая схема отлично справляется с регулировкой вольтажа нагревательных устройств, использующих вольфрамовую нить. Но так как такая схема не имеет обратной связи, использовать её для управления оборотами коллекторного электродвигателя нельзя.

Реле напряжения

Для автолюбителей важным элементом является устройство, поддерживающее напряжение бортовой сети в установленных пределах при изменении различных факторов, например, оборотов генератора, включении или выключении фар. Использующиеся для этого приборы работают по одинаковому принципу – стабилизация напряжения путём изменения тока возбуждения. Иными словами, если уровень сигнала на входе изменяется, то устройство уменьшает или увеличивает ток возбуждения.

Собранная схема своими руками реле-регулятора напряжения должна:

  • работать в широком диапазоне температур;
  • выдерживать скачки напряжения;
  • иметь возможность отключения во время запуска мотора;
  • обладать малым падением разности потенциалов.

Упрощённо принцип работы можно описать в следующем виде: при величине напряжения, превышающей установленное значение, ротор отключается, а при её нормализации запускается вновь. Основным элементом схемы является ШИМ стабилизатор LM 2576 ADJ.

Микросхема TC4420EPA предназначена для моментального переключения транзистора. С помощью резистора R3, конденсатора C1 и стабилитронов VD1, VD2 осуществляется защита микросхемы и полевого транзистора. Резисторы R1 и R2 задают опорное напряжение для стабилизатора. DD1 управляет работой полевого транзистора и ротора. Диод D2 используется для ограничения управляющего напряжения. Индуктивность L1 обеспечивает плавность разрядки ротора через диоды D4 и D5 при размыкании цепи.

Управляемый блок питания

Конструируя различные схемы, радиолюбители часто собирают источники напряжений. Спаяв регулятор постоянного напряжения своими руками, его можно будет использовать как управляемый блок питания в диапазоне от 0 до 12В.

Собираемый источник напряжения состоит из 2 частей: блока питания и параметрического регулятора напряжения. Первая часть изготавливается по классической схеме: понижающий трансформатор — выпрямительный блок. Типом используемого трансформатора, выпрямительных диодов и транзистора определяется мощность устройства. Переменное напряжение сети понижается в трансформаторе до 11 вольт, после чего попадает на диодный мост VD1, где становится постоянным. Конденсатор C1 используется как сглаживающий фильтр. Сигнал поступает на параметрический стабилизатор, состоящий из резистора R1 и стабилитрона VD2.

Параллельно стабилитрону подключён резистор R2, которым и изменяется уровень выходного напряжения. Транзисторы включены по упрощённой схеме эмиттерного повторителя, и при появлении на их переходах напряжения начинают работать в режиме усиления тока. То есть сигнал, снятый с R2, поступает на выход прибора через транзисторы, которые снижают его значение на величину своего насыщения. Таким образом, чем больше подаётся на них напряжение, тем сильнее они открываются и больше мощности поступает на выход.

Этот регулируемый блок питания может работать с нагрузкой до трёх ампер, то есть обеспечивать мощность до 30 ватт. Если есть опыт, то схема паяется навесным монтажом с использованием проводов любого сечения.

Блок питания с регулировкой напряжения и тока

Друзья, сегодня хочу рассказать вам о своей новой самоделке, это блок питания с регулировкой напряжения и тока о котором мечтают все без исключения начинающие и опытные радиолюбители. Устройство можно использовать, как в качестве лабораторного блока для питания различных самоделок, так и в качестве зарядного устройства для зарядки автомобильных аккумуляторов. Блок питания имеет стабилизированный регулятор напряжения и систему ограничения силы тока, защиту от переполюсовки клейм аккумулятора со световой индикацией, а также автоматический регулятор скорости вентилятора, изменяющий обороты в зависимости от нагрева радиатора. На этом рисунке изображена схема блока питания с регулировкой напряжения и тока рассчитанная на ток до 10А. К этой схеме можно подключать любой трансформатор или импульсный источник питания от 12 до 30В. Для тех кто любит по мощнее, в этой статье вы также найдете схему рассчитанную на ток до 25А. Не буду торопить события. Внимательно читайте статью до конца.

Схема блока питания с регулировкой напряжения и тока 1.2…30В 10А

Регулируемый стабилизатор напряжения LM317 позволяет плавно регулировать напряжение в диапазоне от 1.2 до 30В. Регулировка напряжения выполняется переменным резистором Р1. Транзистор Т1 MJE13009 выполняет роль ключа пропускающего через себя большой ток.

Система ограничения силы тока выполнена на полевом транзисторе Т2 IRFP260, позволяет ограничивать ток от 0 до 10А, управление током осуществляется переменным резистором Р2, что позволяет использовать данный блок питания в качестве зарядного устройства для зарядки автомобильных аккумуляторов. Мощный резистор R6 с сопротивлением 0.1 Ом 20 Вт выполняет роль шунта. Купить его не проблема в Китае на Али Экспресс. Если не хочется долго ждать можно соединить несколько резисторов параллельно тогда получится один мощный резистор. Обратите внимание на то, что при параллельном соединении резисторов применяется специальная формула.

Общее сопротивление резисторов делится на количество резисторов. Как определить общее сопротивление, одинаковых резисторов? Надо просто взять сопротивление одного резистора и разделить на количество резисторов. Например, у меня есть 4 резистора, сопротивление каждого резистора 1 Ом и рассеиваемая мощность 10 Вт, следовательно общее сопротивление всех резисторов 1 Ом, если их соединить параллельно, то получится общее сопротивление четырех резисторов 0.25 Ом 40 Вт. Мощность всех резисторов суммируется. Таким образом можно сделать резистор любой мощности. На фотографиях и в видеоролике в моем блоке питания вы увидите сборку из 4 резисторов по 1 Ом 10 Вт с общим сопротивлением 0.25 Ом и мощностью 40 Вт. Сделал я так потому, что в тот момент у меня не было под рукой, да и в магазине тоже мощного резистора на 0.1 Ом 20 Вт. Но вот чудо, оказалось, что регулировка тока в данной схеме отлично работает даже с сопротивлением в 0.25 Ом. Мне стало интересно и я решил провести серию экспериментов с резисторами пришедшими через пару недель из Китая, с сопротивлением в 0.1 Ом, 0.25 Ом, 0.5 Ом, и пришел к выводу, что с любым из этих сопротивлений регулировка тока работает отлично. То есть, в данную схему можно поставить резисторы с любым сопротивлением в диапазоне от 0.1 Ом до 0.5 Ом, что делает эту схему доступной для сборки начинающим радиолюбителям. Ведь не всегда можно найти в магазине резисторы с нужным сопротивлением и мощностью. Ещё я пробовал заменить резистор куском нихромовой спирали от электроплитки, все тоже самое на работу регулировки тока это никак не повлияло, единственный минус в том, что спираль сильно нагревалась и её пришлось залить в бетон.

В схеме имеется встроенная защита от переполюсовки. При правильном подключении блока питания к аккумулятору загорается зеленый светодиод Led1. В случае не правильного подключения загорается красный светодиод Led2, сигнализирующий о ошибке подключения. Система корректно работает только при выключенном питании блока питания. То есть сначала подключаем аккумулятор, когда загорится зеленый светодиод включаем блок питания в сеть.

Автоматический регулятор оборотов вентилятора предназначен для уменьшения уровня шума возникающего в процессе работы блока питания. Стабилизатор напряжения L7812CV поддерживает постоянное напряжение 12В поступающее на делитель состоящий из терморезистора R8 установленного на радиаторе и подстроечного резистора Р3. Напряжение с делителя поступает на базу транзистора Т3. В процессе работы блока питания от большой нагрузки радиатор нагревается, сопротивление терморезистора R8 установленного в радиаторе становится меньше сопротивления подстроечного резистора Р3, напряжение на базе транзистора увеличивается и транзистор приоткрывается, тем самым увеличивая скорость вращения вентилятора. Настройка чувствительности регулятора осуществляется подстроечным резистором Р3.

В данной схеме регулируемого блока питания имеется возможность подключения разных моделей вольтметров и амперметров, стрелочных и электронных. С аналоговой классикой обозначенной на схеме буквами V вольтметр и A амперметр все понятно подключаем согласно схеме. Амперметр лучше покупать со встроенным шунтом, так гораздо компактней и дешевле. Класс точности вольтметра и амперметра с Али Экспресс должен быть 2.5 эти приборы работают нормально. А вот с китайскими электронными придется повозиться. На данный момент существует две модели китайских универсальных измерительных приборов (КУИП). Первая модель с синим проводом со встроенным шунтом более точная менее глючная, в последнее время её трудно найти на Али Экспресс. Вторая модель с желтым проводом и встроенным шунтом не точная и очень глючная с прыгающими показаниями амперметра от 0 до 0.25А на холостом ходу без нагрузки. Не понятно зачем её вообще продают? Если вы будете ставить электронный КУИП, тогда надо разорвать участок электрической цепи отмеченный на схеме красным крестиком. По другому в данной схеме электронный КУИП работать правильно не будет .

А эта схема для тех, кто любит мощные блоки питания. Как и обещал до 25А.

Схема блока питания с регулировкой напряжения и тока 1.2…30В 25А

В схему добавлен дополнительный мощный транзистор Т2 TIP35C способный выдерживать ток до 25А и резистор R3 200 Ом. Диодный мост заменен на более мощный. Транзистор IRFP250 выдерживает 30А, а транзистор IRFP260 49А.

На этом рисунке изображена печатная плата блока питания с регулировкой напряжения и тока на 10А.

Печатная плата блока питания с регулировкой напряжения и тока 1.2…30В 10А

На этом рисунке изображена печатная плата блока питания с регулировкой напряжения и тока на 25А.

Печатная плата блока питания с регулировкой напряжения и тока 1.2…30В 25А

Стабилизатор напряжения LM317, транзисторы TIP35C, IRFP250, 260 устанавливаем на радиатор через изолирующие термопрокладки и термошайбы. Транзистор MJE13009 устанавливаем на радиатор без изоляции, иначе от сильного нагрева и плохого отвода тепла через термопрокладку будет перегреваться и выходить из строя. Стабилизатор напряжения L7812CV и транзистор BD139 устанавливаем на разные радиаторы. Терморезистор вставляем в просверленное в радиаторе отверстие и закрепляем с помощью Поксипола или Эпоксидной смолы. В процессе установки терморезистора проверяйте мультиметром отсутствие электрического контакта, между терморезистором и радиатором. Переменные резисторы, а также светодиоды при необходимости можно соединить проводами и вынести за пределы платы.

Готовый блок питания начинает работать сразу после подачи питания на плату. Единственное что надо настроить, так это скорость вращения вентилятора. Для этого надо при холодном радиаторе с помощью подстроечного резистора Р3 выставить напряжение на вентиляторе примерно 1 вольт. Вентилятор начнет вращаться при температуре радиатора примерно 45 градусов, обороты будут подниматься прямо пропорционально температуре радиатора. При охлаждении радиатора обороты вентилятора будут снижаться. Так работает автоматический регулятор оборотов вентилятора.

Как же пользоваться блоком питания?
Очень просто. Включаем питание и выставляем регулируемым резистором Р1 нужное вам напряжение. Ручку регулируемого резистора Р2 ставим в крайнее правое положение соответствующее максимальной силе тока. Подключаем нагрузку к блоку питания, при необходимости добавляем напряжение. Если надо резистором Р2 можно ограничить ток.

Как заряжать аккумулятор?
Легко! При подключении аккумулятора блок питания должен быть выключен из сети. Ставим ручки резисторов Р1 и Р2 в крайнее левое положение, минимальное напряжение и минимальный ток. Подключаем аккумулятор к блоку питания. Должен загореться зеленый светодиод, это означает что аккумулятор подключен правильно. В случае ошибки подключения загорится красный светодиод. После того, как вы убедились в правильности подключения аккумулятора, включите блок питания в сеть. Переменным резистором Р1 установите напряжение 14.5В. Далее резистором Р2 установите силу тока равную 10% от емкости аккумулятора, то есть для 60А/ч батареи начальный ток должен быть не более 6А.

После установки силы тока произойдет падение напряжения примерно до 13В. По мере заряда аккумулятора напряжение будет постепенно подниматься до 14.5В, а сила тока будет снижаться до 0.1А это будет означать, что батарея полностью заряжена.

Что будет с блоком питания в случае короткого замыкания?
Ничего страшного не произойдет. В случае короткого замыкания сработает защита ограничения тока. Согласно закону Ома: чем больше сопротивление цепи, тем меньше сила тока будет в нем. Следовательно при коротком замыкании будет максимально возможный ток. Напряжение упадет, а сила тока будет той, которую вы ограничили резистором Р2.

Радиодетали для сборки блока питания с регулировкой напряжения и тока на 10А

  • Диодный мост KBPC2510, KBPC3510, KBPC5010
  • Конденсатор С1 4700mf 50V
  • Регулируемый стабилизатор напряжения LM317
  • Транзисторы Т1 MJE13009, T2 IRFP250, IRFP260, T3 КТ815, BD139
  • Переменные резисторы Р1 5К, Р2 1К, Р3 10К
  • Стабилитрон 12V 5W 1N5349BRLG
  • Резисторы R1, R2 200R 0.25W, R3 1K 5W, R4 100R 0.25W, R5 47R 0.25W, R6 0.1R 20W, R7 3K 0.25W
  • Терморезистор R8 B57164-K 103-J сопротивление 10К
  • Светодиоды 5мм красный и зеленый, напряжение питания 3В
  • Радиатор 100х63х33 мм 1шт, радиатор KG-487-17 (HS 077-30) 2шт
  • Вентилятор 70х70 мм

Радиодетали для сборки блока питания с регулировкой напряжения и тока на 25А

  • Диодный мост KBPC2510, KBPC3510, KBPC5010
  • Конденсатор С1 4700mf 50V
  • Регулируемый стабилизатор напряжения LM317
  • Транзисторы Т1 MJE13009, T2 TIP35C, T3 IRFP250, IRFP260, T4 КТ815, BD139
  • Переменные резисторы Р1 5К, Р2 1К, Р3 10К
  • Стабилитрон 12V 5W 1N5349BRLG
  • Резисторы R1, R2, R3 200R 0.25W, R4 1K 5W, R5 100R 0.25W, R6 47R 0.25W, R7 0.1R 20W, R8 3K 0.25W
  • Терморезистор R9 B57164-K 103-J сопротивление 10К
  • Светодиоды 5мм красный и зеленый, напряжение питания 3В
  • Радиатор 100х63х33 мм 1шт, радиатор KG-487-17 (HS 077-30) 2шт
  • Вентилятор 70х70 мм

Друзья, желаю вам удачи и хорошего настроения! До встречи в новых статьях!

Рекомендую посмотреть видеоролик о том, как сделать блок питания с регулировкой напряжения и тока

ДВА ПРОСТЫХ РЕГУЛЯТОРА НАПРЯЖЕНИЯ

Собранный однажды простейший регулятор напряжения на одном транзисторе был предназначен для определённого блока питания и конкретного потребителя, никуда больше его подключать было конечно не нужно, но как всегда наступает момент, когда правильно поступать мы перестаём. Следствием этого являются хлопоты и раздумья как жить-быть дальше и принятие решения восстанавливать сотворённое ранее или продолжать творить.

Схема номер 1

Имелся стабилизированный импульсный блок питания, дающий на выходе напряжение 17 вольт и ток 500 миллиампер. Требовалось периодическое изменение напряжения в пределе 11 – 13 вольт. И общеизвестная схема регулятора напряжения на одном транзисторе с этим прекрасно справлялась. От себя добавил к ней только светодиод индикации да ограничительный резистор. К слову, светодиод здесь это не только «светлячок» сигнализирующий о наличии выходного напряжения. При правильно подобранном номинале ограничительного резистора, даже небольшое изменение выходного напряжения отражается на яркости свечения светодиода, что даёт дополнительную информацию о его повышении или понижении. Напряжение на выходе можно было изменять от 1,3 до 16 вольт.

КТ829 — мощный низкочастотный кремниевый составной транзистор, был установлен на мощный металлический радиатор и казалось, что при необходимости он вполне может выдержать и большую нагрузку, но случилось короткое замыкание в схеме потребителя и он сгорел. Транзистор отличается высоким коэффициентом усиления и применяется в усилителях низкой частоты – видно действительно его место там а не в регуляторах напряжения.

Слева снятые электронные компоненты, справа приготовленные им на замену. Разница по количеству в два наименования, а по качеству схем, бывшей и той, что решено было собрать, она несопоставима. Напрашивается вопрос – «Стоит ли собирать схему с ограниченными возможностями, когда существует более продвинутый вариант «за те же деньги», в прямом и переносном смысле этого изречения?»

Схема номер 2

В новой схеме также присутствует трёхвыводной эл. компонент (но это уже не транзистор) постоянный и переменный резисторы, светодиод со своим ограничителем. Добавлено только два электролитических конденсатора. Обычно на типовых схемах указаны минимальные значения C1 и C2 (С1=0,1 мкФ и С2=1 мкФ) которые необходимы для устойчивой работы стабилизатора. На практике значения емкостей составляют от десятков до сотен микрофарад. Ёмкости должны располагаться как можно ближе к микросхеме. При больших емкостях обязательно условие C1>>C2. Если ёмкость конденсатора на выходе будет превышать ёмкость конденсатора на входе, то возникает ситуация при которой выходное напряжение превышает входное, что приводит к порче микросхемы стабилизатора. Для её исключения устанавливают защитный диод VD1.

У этой схемы уже совсем другие возможности. Входное напряжение от 5 до 40 вольт, выходное 1,2 – 37 вольт. Да, имеется падение напряжения вход – выход равное примерно 3,5 вольтам, однако роз без шипов не бывает. Зато микросхема КР142ЕН12А именуемая линейным регулируемым стабилизатором напряжения имеет неплохую защиту по превышению тока нагрузки и кратковременную защиту от короткого замыкания на выходе. Её рабочая температура до + 70 градусов по Цельсию, работает с внешним делителем напряжения. Выходной ток нагрузки до 1 А при длительной работе и 1,5 А при непродолжительной. Максимально допустимая мощность при работе без теплоотвода 1 Вт, если микросхему установить на радиатор достаточного размера (100 см.кв.) то Р макс. = 10 Вт.

Что получилось

Сам процесс обновлённого монтажа занял времени ни сколько не больше чем предыдущий. При этом получен не простой регулятор напряжения, который подключается к блоку питания стабилизированного напряжения, собранная схема при подключении даже к сетевому понижающему трансформатору с выпрямителем на выходе сама даёт необходимое стабилизированное напряжение. Естественно, что выходное напряжение трансформатора должно соответствовать допустимым параметрам входного напряжения микросхемы КР142ЕН12А. Вместо неё можно использовать и импортный аналог интегральный стабилизатор LM317Т. Автор Babay iz Barnaula.

Обсудить статью ДВА ПРОСТЫХ РЕГУЛЯТОРА НАПРЯЖЕНИЯ

Простые схемы регуляторов напряжения и тока

В сети очень много схем регуляторов напряжения для самых разных целей, а вот с регуляторами тока дела обстоят иначе. И я хочу немного восполнить этот пробел, и представить вам три простые схемы регуляторов постоянного тока, которые стоит взять на вооружение, так, как они универсальны и могут быть использованы во многих самодельных конструкциях.

Регуляторы тока по идее не многим отличается от регуляторов напряжения. Прошу не путать регуляторы тока со стабилизаторами тока, в отличии от первых они поддерживают стабильный выходной ток не зависимо от напряжения на входе и выходной нагрузки.

Стабилизатор тока — неотемлимая часть любого нормального лабораторного блока питания или зарядного устройства, предназначен он для ограничения тока подаваемого на нагрузку. В этой статье мы рассмотрим пару стабилизаторов и один регулятор общего применения.

Во всех трех вариантах в качестве датчика тока использованы шунты, по сути низкоомные резисторы. Для увеличения выходного тока любой из перечисленных схем нужно будет снизить сопротивление шунта. Нужное значение тока выставляют вручную, как правило вращением переменного резистора. Все три схемы работают в линейном режиме, а значит силовой транзистор при больших нагрузках будет сильно нагреваться.

Первая схема отличается максимальной простотой и доступностью компонентов. Всего два транзистора, один из них управляющий, второй является силовым, по которому и протекает основной ток.

Датчик тока представляет из себя низкоомный проволочный резистор. При подключении выходной нагрузки на этом резисторе образуется некоторое падение напряжения, чем мощнее нагрузка, тем больше падение. Такого падения напряжения достаточно для срабатывания управляющего транзистора, чем больше падение, тем больше приоткрыт транзистор. Резистор R1, задает напряжение смещения для силового транзистора, именно благодаря ему основной транзистор находится в открытом состоянии. Ограничение тока происходит за счет того, что напряжение на базе силового транзистора, которое было образовано резистором R1 грубо говоря затухаеться или замыкается на массу питания через открытый переход маломощного транзистора, этим силовой транзистор будет закрываться, следовательно, ток протекающий по нему уменьшается вплоть до полного нуля.

Резистор R1 по сути обычный делитель напряжения, которым мы можем задать как бы степень приоткрытия управляющего транзистора, а следовательно, управлять и силовым транзистором ограничивая ток протекающий по нему.

Вторая схема построена на базе операционного усилителя. Ее неоднократно использовал в зарядных устройствах для автомобильного аккумулятора. В отличии от первого варианта — эта схема является стабилизатором тока.

Как и в первой схеме тут также имеется датчик тока (шунт), операционный усилитель фиксирует падение напряжения на этом шунте, все по уже знакомой нам схеме. Операционный усилитель сравнивает напряжение на шунте с опорным, которое задается стабилитроном. Переменным резистором мы искусственно меняем опорное напряжение. Операционный усилитель в свою очередь постарается сбалансировать напряжение на входах путем изменения выходного напряжения.

Выход операционного усилителя управляет мощным полевым транзистором. То есть принцип работы мало чем отличается от первой схемы, за исключением того, что тут имеется источник опорного напряжения выполненный на стабилитроне.

Эта схема также работает в линейном режиме и силовой транзистор при больших нагрузках будет сильно нагреваться.

Последняя схема построена на базе популярной интегральной микросхеме стабилизатора LM317. Это линейный стабилизатор напряжения, но имеется возможность использовать микросхему в качестве стабилизатора тока.

Нужный ток задается переменным резистором. Недостатком схемы является то, что основной ток протекает именно по ранее указанному резистору и естественно тот нужен мощный, очень желательно использование проволочных резисторов.

Максимально допустимый ток для микросхемы LM317 1,5 ампера, увеличить его можно дополнительным силовым транзистором. В этом случае микросхема уже будет в качестве управляющей, поэтому нагреваться не будет, взамен будет нагреваться транзистор и от этого никуда не денешься.

Регулятор тока своими руками: схема и инструкция. Регулятор постоянного тока

На сегодняшний день многие приборы производятся с возможностью регулировки тока. Таким образом пользователь имеет возможность контролировать мощность устройства. Работать указанные приборы способны в сети с переменным, а также постоянным током. По своей конструкции регуляторы довольно сильно отличаются. Основной деталью устройства можно назвать тиристоры.

Также неотъемлемыми элементами регуляторов являются резисторы и конденсаторы. Магнитные усилители используются только в высоковольтных приборах. Плавность регулировки в устройстве обеспечивается за счет модулятора. Чаще всего можно встретить именно поворотные их модификации. Дополнительно в системе имеются фильтры, которые помогают сглаживать помехи в цепи. За счет этого ток на выходе получается более стабильным, чем на входе.

Схема простого регулятора

Схема регулятора тока обычного типа тиристоры предполагает использовать диодные. На сегодняшний день они отличаются повышенной стабильностью и прослужить способны много лет. В свою очередь, триодные аналоги могут похвастаться своей экономичностью, однако, потенциал у них небольшой. Для хорошей проводимости тока транзисторы применяются полевого типа. Платы в системе могут использоваться самые разнообразные.

Для того чтобы сделать регулятор тока на 15 В, можно смело выбирать модель с маркировкой КУ202. Подача запирающего напряжения происходит за счет конденсаторов, которые устанавливаются в начале цепи. Модуляторы в регуляторах, как правило, применяются поворотного типа. По своей конструкции они довольно просты и позволяют очень плавно изменять уровень тока. Для того чтобы стабилизировать напряжение в конце цепи, применяются специальные фильтры. Высокочастотные их аналоги могут устанавливаться только в регуляторах свыше 50 В. С электромагнитными помехами они справляются довольно хорошо и большой нагрузки на тиристоры не дают.

Устройства постоянного тока

Схема регулятора постоянного тока характеризуется высокой проводимостью. При этом тепловые потери в устройстве являются минимальными. Чтобы сделать регулятор постоянного тока, тиристор требуется диодного типа. Подача импульса в данном случае будет высокой за счет быстрого процесса преобразования напряжения. Резисторы в цепи должны быть способны выдерживать максимальное сопротивление 8 Ом. В данном случае это позволит привести к минимуму тепловые потери. В конечном счете модулятор не будет быстро перегреваться.

Современные аналоги рассчитаны примерно на предельную температуру в 40 градусов, и это следует учитывать. Полевые транзисторы ток способны пропускать в цепи только в одном направлении. Учитывая это, располагаться в устройстве они обязаны за тиристором. В результате уровень отрицательного сопротивления не будет превышать 8 Ом. Высокочастотные фильтры на регулятор постоянного тока устанавливаются довольно редко.

Модели переменного тока

Регулятор переменного тока отличается тем, что тиристоры в нем применяются только триодного типа. В свою очередь, транзисторы стандартно используются полевого вида. Конденсаторы в цепи применяются только для стабилизации. Встретить высокочастотные фильтры в устройствах данного типа можно, но редко. Проблемы с высокой температурой в моделях решаются за счет импульсного преобразователя. Устанавливается он в системе за модулятором. Низкочастотные фильтры используются в регуляторах с мощностью до 5 В. Управление по катоду в устройстве осуществляется за счет подавления входного напряжения.

Стабилизация тока в сети происходит плавно. Для того чтобы справляться с высокими нагрузками, в некоторых случаях применяются стабилитроны обратного направления. Соединяются они транзисторами при помощи дросселя. В данном случае регулятор тока должен быть способным выдерживать максимум нагрузкуи в 7 А. При этом уровень предельного сопротивления в системе обязан не превышать 9 Ом. В этом случае можно надеяться на быстрый процесс преобразования.

Как сделать регулятор для паяльника?

Сделать регулятор тока своими руками для паяльника можно, используя тиристор триодного типа. Дополнительно потребуются биполярные транзисторы и низкочастотный фильтр. Конденсаторы в устройстве применяются в количестве не более двух единиц. Снижение тока анода в данном случае должно происходить быстро. Чтобы решить проблему с отрицательной полярностью, устанавливаются импульсные преобразователи.

Для синусоидального напряжения они подходят идеально. Непосредственно контролировать ток можно за счет регулятора поворотного типа. Однако кнопочные аналоги также встречаются в наше время. Чтобы обезопасить устройство, корпус используется термостойкий. Резонансные преобразователи в моделях также можно встретить. Отличаются они, по сравнению с обычными аналогами, своей дешевизной. На рынке их часто можно встретить с маркировкой РР200. Проводимость тока в данном случае будет невысокой, однако управляющий электрод со своими обязанностями справляться должен.

Приборы для зарядного устройства

Чтобы сделать регулятор тока для зарядного устройства, тиристоры необходимы только триодного типа. Запирающий механизм в данном случае будет контролировать управляющий электрод в цепи. Полевые транзисторы в устройствах используются довольно часто. Максимальной нагрузкой для них является 9 А. Низкочастотные фильтры для таких регуляторов не подходят однозначно. Связано это с тем, что амплитуда электромагнитных помех довольно высокая. Решить эту проблему можно просто, используя резонансные фильтры. В данном случае проводимости сигнала они препятствовать не будут. Тепловые потери в регуляторах также должны быть незначительными.

Применение симисторных регуляторов

Симисторные регуляторы, как правило, применятся в устройствах, мощность которых не превышает 15 В. В данном случае они предельное напряжение способны выдерживать на уровне 14 А. Если говорить про приборы освещения, то они использоваться могут не все. Для высоковольтных трансформаторов они также не подходят. Однако различная радиотехника с ними способна работать стабильно и без каких-либо проблем.

Регуляторы для активной нагрузки

Схема регулятора тока для активной нагрузки тиристоры предполагает использовать триодного типа. Сигнал они способны пропускать в обоих направлениях. Снижение тока анода в цепи происходит за счет понижения предельной частоты устройства. В среднем данный параметр колеблется в районе 5 Гц. Напряжение максимум на выходе должно составлять 5 В. С этой целью резисторы применяются только полевого типа. Дополнительно используются обычные конденсаторы, которые в среднем способны выдерживать сопротивление 9 Ом.

Импульсные стабилитроны в таких регуляторах не редкость. Связано это с тем, что амплитуда электромагнитных колебаний довольно большая и бороться с ней нужно. В противном случае температура транзисторов быстро возрастает, и они приходят в негодность. Чтобы решить проблему с понижающимся импульсом, преобразователи используются самые разнообразные. В данном случае специалистами также могут применяться коммутаторы. Устанавливаются они в регуляторах за полевыми транзисторами. При этом с конденсаторами они соприкасаться не должны.

Как сделать фазовую модель регулятора?

Сделать фазовый регулятор тока своими руками можно при помощи тиристора с маркировкой КУ202. В этом случае подача запирающего напряжения будет проходить беспрепятственно. Дополнительно следует позаботиться о наличии конденсаторов с предельным сопротивлением свыше 8 Ом. Плата для этого дела может быть взята РР12. Управляющий электрод в этом случае обеспечит хорошую проводимость. Импульсные преобразователи в регуляторах данного типа встречаются довольно редко. Связано это с тем, что средний уровень частоты в системе превышает 4 Гц.

В результате на тиристор оказывается сильное напряжение, которое провоцирует возрастание отрицательного сопротивления. Чтобы решить эту задачу, некоторые предлагают использовать двухтактные преобразователи. Принцип их работы построен на инвертировании напряжения. Изготовить самостоятельно регулятор тока данного типа в домашних условиях довольно сложно. Как правило, все упирается в поиски необходимого преобразователя.

Устройство импульсного регулятора

Чтобы сделать импульсный регулятор тока, тиристор потребуется триодного типа. Подача управляющего напряжения осуществляется им с большой скоростью. Проблемы с обратной проводимостью в устройстве решаются за счет транзисторов биполярного типа. Конденсаторы в системе устанавливаются только в парном порядке. Снижение тока анода в цепи происходит за счет смены положения тиристора.

Запирающий механизм в регуляторах данного типа устанавливается за резисторами. Для стабилизации предельной частоты фильтры могут применяться самые разнообразные. Впоследствии отрицательное сопротивление в регуляторе не должно превышать 9 Ом. В данном случае это позволит выдерживать большую токовую нагрузку.

Модели с плавным пуском

Для того чтобы сконструировать тиристорный регулятор тока с плавным пуском, нужно позаботиться о модуляторе. Наиболее популярными на сегодняшний день принято считать поворотные аналоги. Однако они между собой довольно сильно отличаются. В данном случае многое зависит от платы, которая применяется в устройстве.

Если говорить про модификации серии КУ, то они работают на самых простых регуляторах. Особой надежностью они не выделяются и определенные сбои все же дают. Иначе обстоят дела с регуляторами для трансформаторов. Там, как правило, применяются цифровые модификации. В результате уровень искажений сигнала значительно сокращается.

Простой источник питания с регулируемым напряжением

Что делает источник питания?

Вначале необходимо понять назначение источника питания.
• Он должен преобразовывать переменный ток, полученный из сети переменного тока, в постоянный ток.
• Он должен выдавать напряжение по выбору пользователя, в диапазоне от 2 В до 25 В.

Основные преимущества:
• Недорогой.
• Простой и удобный в применении.
• Универсальный.

Список необходимых компонентов

1. Понижающий трансформатор на 2 А (с 220 В до 24 В).
2. Регулятор напряжения lm317 IC с радиатором теплообменника.
3. Конденсаторы (поляризованные):
2200 микрофарад 50 В;
100 микрофарад 50 В;
1 микрофарада 50 В.
(замечание: номинал напряжения конденсаторов должен быть выше напряжения, подаваемого на их контакты).
4. Конденсатор (неполяризованный): 0.1 микрофарад.
5. Потенциометр 10 кОм.
6. Сопротивление 1 кОм.
7. Вольтметр с ЖК-дисплеем.
8. Плавкий предохранитель 2.5 А.
9. Винтовые зажимы.
10. Соединительный провод с вилкой.
11. Диоды 1n5822.
12. Монтажная плата.

Составление электрической схемы

• В верхней части рисунка трансформатор подключен к сети переменного тока. Он понижает напряжение до 24 В, но при этом ток остается переменным с частотой 50 Гц.
• В нижней половине рисунка показано соединение четырех диодов в мост выпрямителя. Диоды 1n5822 пропускают ток при прямом смещении, и блокируют прохождение тока при обратном смещении. В результате выходное напряжение постоянного тока пульсирует с частотой в 100 Гц.

• На этом рисунке добавлен конденсатор емкостью в 2200 микрофарад, который фильтрует выходной ток и обеспечивает устойчивое напряжение в 24 В постоянного тока.
• На этом этапе можно последовательно включить в схему плавкий предохранитель для обеспечения ее защиты.
• Итак, мы имеем:
1. Понижающий трансформатор переменного тока до 24 В.
2. Преобразователь перемененного тока в пульсирующий постоянный ток с напряжением до 24 В.
3. Отфильтрованный ток для получения чистого и стабильного напряжения 24 В.
• Все это будет подключено к схеме регулятора напряжения lm317, описанной ниже

Введение в Lm317

• Теперь наша задача заключается в управлении выходным напряжением, изменяя его в соответствие с нашими нуждами. Для этого мы используем регулятор напряжения lm317.
• Lm317, как показано на рисунке, имеет 3 контакта. Это контакт регулировки (pin1 — ADJUST), контакт вывода (pin2 — OUNPUT), и контакт ввода (pin3 — INPUT).
• Регулятор lm317 во время работы выделяет тепло, поэтому ему требуется радиатор теплообменника
• Радиатор теплообменника представляет собой металлическую пластину, соединенную с интегральной схемой для рассеивания выделяемого ею тепла в окружающее пространство.

Объяснение схемы подключения Lm317

• Это продолжение предыдущей электрической схемы. Для лучшего понимания, схема подключения lm317 показана здесь подробно.
• Для обеспечения фильтрации на входе рекомендуется использовать конденсатор емкостью в 0.1 микрофарады. Очень желательно не размещать его вблизи основного фильтрующего конденсатора (в нашем случае, это конденсатор емкостью 2200 микрофарад).
• Использование конденсатора в 100 микрофарад рекомендуется для улучшения гашения ряби. Он предотвращает усиление ряби, возникающее при увеличении устанавливаемого напряжения.
• Конденсатор емкостью в 1 микрофараду улучшает переходную характеристику, но не является необходимым для стабилизации напряжения.
• Диоды защиты D1 и D2 (оба — 1n5822) обеспечивают путь разряда с низким импедансом, предотвращая разряд конденсатора в выход регулятора напряжения.
• Сопротивления R1 и R2 нужны для установки выходного напряжения
• На рисунке приведено уравнение управления. Здесь сопротивление R1 равно 1 кОм, а сопротивление R2 (потенциометр с сопротивлением 10 кОм) является переменным. Поэтому получаемое на выходе напряжение, согласно данному аппроксимированному уравнению, задается изменением сопротивления R2.
• При необходимости получить дополнительную информацию по характеристикам lm317 на интегральной схеме, такую информацию найти в Интернете.
• Теперь выходное напряжение можно подключить к вольтметру с ЖК-дисплеем, или можно использовать мультиметр для замера напряжения.
• Замечание: Величины сопротивлений R1 и R2 выбираются из соображений удобства. Другими словами, нет какого-либо твердого правила, которое говорило бы, что сопротивление R1 должно всегда быть 1 кОм, а сопротивление R2 должно быть переменным до 10 кОм. Кроме того, если нужно фиксированное выходное напряжение, то можно установить фиксированное сопротивление R2 вместо переменного. Используя приведенную управляющую формулу, можно выбирать параметры R1 и R2 по своему усмотрению.

Завершение составления электрической схемы

• Окончательная электрическая схема выглядит так, как показано на рисунке.
• Теперь, пользуясь потенциометром (т.е. R2), можно получать требуемое напряжение на выходе.
• На выходе будет получено чистое, свободное от ряби, стабильное и постоянное напряжение, требуемое для питания конкретной нагрузки.

Схема тиристорного регулятора больших выпрямленных токов

Испытанная временем схема регулирования тока мощных потребителей отличается простотой в наладке, надежностью в эксплуатации и широкими потребительскими возможностями. Она хорошо подходит для управления режимом сварки, для пуско-зарядных устройств и для мощных узлов автоматики.

Принципиальная схема

При питании мощных нагрузок постоянным током часто применяется схема (рис.1) выпрямителя на четырех силовых вентилях. Переменное напряжение подводится к одной диагонали «моста», выходное постоянное (пульсирующее) напряжение снимается с другой диагонали. В каждом полупериоде работает одна пара диодов (VD1-VD4 или VD2-VD3).

Это свойство выпрямительного «моста» существенно: суммарная величина выпрямленного тока может достигать удвоенной величины предельного тока для каждого диода. Предельное напряжение диода не должно быть ниже амплитудного входного напряжения.

Поскольку класс напряжения силовых вентилей доходит до четырнадцатого (1400 В), с этим для бытовой электросети проблем нет. Существующий запас по обратному напряжению позволяет использовать вентили с некоторым перегревом, с малыми радиаторами (не злоупотреблять!).

Рис. 1. Схема выпрямителя на четырех силовых вентилях.

Внимание! Силовые диоды с маркировкой «В» проводят ток, «подобно» диодам Д226 (от гибкого вывода к корпусу), диоды с маркировкой «ВЛ» — от корпуса к гибкому выводу.

Использование вентилей различной проводимости позволяет выполнить монтаж всего на двух двойных радиаторах. Если же с корпусом устройства соединить «корпуса» вентилей «ВЛ» (выход «минус»), то останется изолировать всего один радиатор, на котором установлены диоды с маркировкой «В». Такая схема проста в монтаже и «наладке», но возникают трудности, если приходится регулировать ток нагрузки.

Если со сварочным процессом все понятно (присоединять «балласт»), то с пусковым устройством возникают огромные проблемы. После пуска двигателя огромный ток не нужен и вреден, поэтому необходимо его быстро отключить, так как каждое промедление укорачивает срок службы батареи (нередко батареи взрываются!).

Очень удобна для практического исполнения схема, показанная на рис.2, в которой функции регулирования тока выполняют тиристоры VS1, VS2, в этот же выпрямительный мост включены силовые вентили VD1, VD2. Монтаж облегчается тем, что каждая пара «диод-тиристор» крепится на своем радиаторе. Радиаторы можно применить стандартные (промышленного изготовления).

Другой путь — самостоятельное изготовление радиаторов из меди, алюминия толщиной свыше 10 мм. Для подбора размеров радиаторов необходимо собрать макет устройства и «погонять» его в тяжелом режиме. Неплохо, если после 15-минутной нагрузки корпуса тиристоров и диодов не будут «обжигать» руку (напряжение в этот момент отключить!).

Корпус устройства необходимо выполнить так, чтобы обеспечивалась хорошая циркуляция нагретого устройством воздуха. Не помешает установка вентилятора, который «помогает» прогонять воздух снизу вверх. Удобны вентиляторы, устанавливаемые в стойках с компьютерными платами либо в «советских» игровых автоматах.

Рис. 2. Схема регулятора тока на тиристорах.

Возможно выполнение схемы регулируемого выпрямителя полностью на тиристорах (рис.3). Нижняя (по схеме) пара тиристоров VS3, VS4 запускается импульсами от блока управления.

Импульсы приходят одновременно на управляющие электроды обоих тиристоров. Такое построение схемы «диссонирует» с принципами надежности, но время подтвердило работоспособность схемы («сжечь» тиристоры бытовая электросеть не может, поскольку они выдерживают импульсный ток 1600 А).

Тиристор VS1 (VS2) включен как диод — при положительном напряжении на аноде тиристора через диод VD1 (или VD2) и резистор R1 (или R2) на управляющий электрод тиристора будет подан отпирающий ток. Уже при напряжении в несколько вольт тиристор откроется и до окончания полуволны тока будет проводить ток.

Второй тиристор, на аноде которого было отрицательное напряжение, не будет запускаться (это и не нужно). На тиристоры VS3 и VS4 из схемы управления приходит импульс тока. Величина среднего тока в нагрузке зависит от моментов открывания тиристоров — чем раньше приходит открывающий импульс, тем большую часть периода соответствующий тиристор будет открыт.

Рис. 3. Схемы регулируемого выпрямителя полностью на тиристорах.

Открывание тиристоров VS1, VS2 через резисторы несколько «притупляет» схему: при низких входных напряжениях угол открытого состояния тиристоров оказывается малым — в нагрузку проходит заметно меньший ток, чем в схеме с диодами (рис.2).

Таким образом, данная схема вполне пригодна для регулировки сварочного тока по «вторичке» и выпрямления сетевого напряжения, где потеря нескольких вольт несущественна.

Эффективно использовать тиристорный мост для регулирования тока в широком диапазоне питающих напряжений позволяет схема, показанная на рис.4,

Устройство состоит из трех блоков:

  1. силового;
  2. схемы фазоимпульсного регулирования;
  3. двухпредельного вольтметра.

Трансформатор Т1 мощностью 20 Вт обеспечивает питание блока управления тиристорами VS3 и VS4 и открывание «диодов» VS1 и VS2. Открывание тиристоров внешним блоком питания эффективно при низком (автомобильном) напряжении в силовой цепи, а также при питании индуктивной нагрузки.

Рис. 4. Тиристорный мост для регулировки тока в широком диапазоне.

Рис. 5. Принципиальная схема блока управления тиристорами.

Открывающие импульсы тока с 5-вольтовых обмоток трансформатора подводятся в противофазе к управляющим электродам VS1, VS2. Диоды VD1, VD2 пропускают к управляющим электродам только положительные полуволны тока.

Если фазировка открывающих импульсов «подходит», то тиристорный выпрямительный мост будет работать, иначе тока в нагрузке не будет.

Этот недостаток схемы легко устраним: достаточно повернуть наоборот сетевую вилку питания Т1 (и пометить краской, как нужно подключать вилки и клеммы устройств в сеть переменного тока). При использовании схемы в пуско-зарядном устройстве заметно увеличение отдаваемого тока по сравнению со схемой рис.3.

Очень выгодно наличие слаботочной цепи (сетевого трансформатора Т1). Разрывание тока выключателем S1 полностью обесточивает нагрузку. Таким образом, прервать пусковой ток можно маленьким концевым выключателем, автоматическим выключателем или слаботочным реле (добавив узел автоматического отключения).

Это очень существенный момент, поскольку разрывать сильноточные цепи, требующие для прохождения тока хорошего контакта, намного труднее. Мы не случайно вспомнили о фазировке трансформатора Т1. Если бы регулятор тока был «встроен» в зарядно-пусковое устройство или в схему сварочного аппарата, то проблема фазировки была бы решена в момент наладки основного устройства.

Наше устройство специально выполнено широкопрофильным (как пользование пусковым устройством определяется сезоном года, так и сварочные работы приходится вести нерегулярно). Приходится управлять режимом работы мощной электродрели и питать нихромовые обогреватели.

На рис.5 показана схема блока управления тиристорами. Выпрямительный мостик VD1 подает в схему пульсирующее напряжение от 0 до 20 В. Это напряжение через диод VD2 подводится к конденсатору С1, обеспечивается постоянное напряжение питания мощного транзисторного «ключа» на VT2, VT3.

Пульсирующее напряжение через резистор R1 подводится к параллельно соединенным резистору R2 и стабилитрону VD6. Резистор «привязывает» потенциал точки «А» (рис.6) к нулевому, а стабилитрон ограничивает вершины импульсов на уровне порога стабилизации. Ограниченные импульсы напряжения заряжают конденсатор С2 для питания микросхемы DD1.

Эти же импульсы напряжения воздействуют на вход логического элемента. При некотором пороге напряжения логический элемент переключается. С учетом инвертирования сигнала на выходе логического элемента (точка «В») импульсы напряжения будут кратковременными -около момента нулевого входного напряжения.

Рис. 6. Диаграмма импульсов.

Следующий элемент логики инвертирует напряжение «В», поэтому импульсы напряжения «С» имеют значительно большую длительность. Пока действует импульс напряжения «С», через резисторы R3 и R4 происходит заряд конденсатора C3.

Экспоненциально нарастающее напряжение в точке «Е», в момент перехода через логический порог, «переключает» логический элемент. После инвертирования вторым логическим элементом высокому входному напряжению точки «Е» соответствует высокое логическое напряжение в точке «F».

Двум различным величинам сопротивления R4 соответствуют две осциллограммы в точке «Е»:

  • меньшее сопротивление R4 — большая крутизна — Е1;
  • большее сопротивление R4 — меньшая крутизна — Е2.

Следует обратить внимание также на питание базы транзистора VT1 сигналом «В», во время снижения входного напряжения до нуля транзистор VT1 открывается до насыщения, коллекторный переход транзистора разряжает конденсатор С3 (происходит подготовка к зарядке в следующем полупериоде напряжения). Таким образом, логический высокий уровень появляется в точке «F» раньше или позже, в зависимости от сопротивления R4:

  • меньшее сопротивление R4 — раньше появляется импульс — F1;
  • большее сопротивление R4 — позже появляется импульс — F2.

Усилитель на транзисторах VT2 и VT3 «повторяет» логические сигналы -точка «G». Осциллограммы в этой точке повторяют F1 и F2, но величина напряжения достигает 20 В.

Через разделительные диоды VD4, VD5 и ограничительные резисторы R9 R10 импульсы тока воздействуют на управляющие электроды тиристоров VS3 VS4 (рис.4). Один из тиристоров открывается, и на выход блока проходит импульс выпрямленного напряжения.

Меньшему значению сопротивления R4 соответствует большая часть полупериода синусоиды — h2, большему — меньшая часть полупериода синусоиды — h3 (рис.4). В конце полупериода ток прекращается, и все тиристоры закрываются.

Рис. 7. Схема автоматического двухпредельного вольтметра.

Таким образом, различным величинам сопротивления R4 соответствует различная длительность «отрезков» синусоидального напряжения на нагрузке. Выходную мощность можно регулировать практически от 0 до 100%. Стабильность работы устройства определяется применением «логики» — пороги переключения элементов стабильны.

Конструкция и налаживание

Если ошибок в монтаже нет, то устройство работает стабильно. При замене конденсатора С3 потребуется подбор резисторов R3 и R4. Замена тиристоров в силовом блоке может потребовать подбора R9, R10 (бывает, даже силовые тиристоры одного типа резко отличаются по токам включения — приходится менее чувствительный отбраковывать).

Измерять напряжение на нагрузке можно каждый раз «подходящим» вольтметром. Исходя из мобильности и универсальности блока регулирования, мы применили автоматический двухпредельный вольтметр (рис.7).

Измерение напряжения до 30 В производится головкой PV1 типа М269 с добавочным сопротивлением R2 (регулируется отклонение на всю шкалу при 30 В входного напряжения). Конденсатор С1 необходим для сглаживания напряжения, подводимого к вольтметру.

Для «загрубления» шкалы в 10 раз служит остальная часть схемы. Через лампу накаливания (бареттер) HL3 и подстроечный резистор R3 запитывается лампа накаливания оптопары U1, стабилитрон VD1 защищает вход оптрона.

Большое входное напряжение приводит к снижению сопротивления резистора оптопары от мегаом до ки-лоом, транзистор VT1 открывается, реле К1 срабатывает. Контакты реле при этом выполняют две функции:

  • размыкают подстроечное сопротивление R1 — схема вольтметра переключается на высоковольтный предел;
  • вместо зеленого светодиода HL2 включается красный светодиод HL1.

Красный, более заметный, цвет специально выбран для шкалы больших напряжений.

Внимание! Подстройка R1(шкала 0…300) производится после подстройки R2.

Питание к схеме вольтметра взято из блока управления тиристорами. Развязка от измеряемого напряжения осуществлена с помощью оптрона. Порог переключения оптрона можно установить немного выше 30 В, что облегчит подстройку шкал.

Диод VD2 необходим для защиты транзистора от всплесков напряжения в момент обесточивания реле. Автоматическое переключение шкал вольтметра оправдано при использовании блока для питания различных нагрузок. Нумерация выводов оптрона не дана: с помощью тестера нетрудно различить входные и выходные выводы.

Сопротивление лампы оптрона равно сотням ом, а фоторезистора — мегаом (в момент измерения лампа не запитана). На рис.8 показан вид устройства сверху (крышка снята). VS1 и VS2 установлены на общем радиаторе, VS3 и VS4 — на отдельных радиаторах.

Резьбу на радиаторах пришлось нарезать под тиристоры. Гибкие выводы силовых тиристоров обрезаны, монтаж осуществлен более тонким проводом.

Рис. 8. Вид устройства сверху.

На рис.9 показан вид на лицевую панель устройства. Слева расположена ручка регулирования тока нагрузки, справа — шкала вольтметра. Около шкалы закреплены светодиоды, верхний (красный) расположен около надписи «300 В».

Клеммы устройства не очень мощные, так как применяется оно для сварки тонких деталей, где очень важна точность поддержания режима. Время пуска двигателя небольшое, поэтому ресурса клеммных соединений хватает.

Рис. 9. Вид на лицевую панель устройства.

Верхняя крышка крепится к нижней с зазором в пару сантиметров для обеспечения лучшей циркуляции воздуха.

Устройство легко поддается модернизации. Так, для автоматизации режима запуска двигателя автомобиля не нужны дополнительные детали (рис.10).

Необходимо между точками «D» и «E» блока управления включить нормально замкнутую контактную группу реле К1 из схемы двухпредельного вольтметра. Если перестройкой R3 не удастся довести порог переключения вольтметра до 12…13 В, то придется заменить лампу HL3 более мощной (вместо 10 установить 15 Вт).

Пусковые устройства промышленного изготовления настраиваются на порог включения даже 9 В. Мы рекомендуем настраивать порог переключения устройства на более высокое напряжение, так как еще до включения стартера аккумулятор немного подпитывается током (до уровня переключения). Теперь пуск производится немного «подзаряженным» аккумулятором вместе с автоматическим пусковым устройством.

Рис. 10 . Автоматизация режима запуска двигателя автомобиля.

По мере увеличения бортового напряжения автоматика «закрывает» подачу тока от пускового устройства, при повторных пусках в нужные моменты подпитка возобновляется. Имеющийся в устройстве регулятор тока (скважности выпрямленных импульсов) позволяет ограничить величину пускового тока.

Н.П. Горейко, В.С. Стовпец. г. Ладыжин. Винницкая обл. Электрик-2004-08.

Нужен регулятор тока? Используйте регулятор напряжения!

В этой статье, входящей в сборник аналоговых схем AAC, показано, как линейные регуляторы напряжения могут быть также удобны в приложениях постоянного тока.

Линейные стабилизаторы напряжения, также (несколько неточно) называемые LDO, являются одними из наиболее распространенных электронных компонентов. LM7805, например, приобрел почти легендарный статус и наверняка был бы включен в зал славы интегральных схем, если бы такая вещь существовала.В этом примечании к приложению от Texas Instruments это хорошо сказано: интегральные схемы линейных регуляторов «настолько просты в использовании», что они практически «защищены от дурака» и «настолько недороги», что, как правило, являются одними из самых дешевых компонентов в конструкции.

Действительно, линейные регуляторы удобны в использовании, эффективны и универсальны. И, на самом деле, они могут быть даже более универсальными, чем вы думаете. Топологии линейного регулятора основаны на отрицательной обратной связи, как показано на следующей диаграмме, взятой из того же примечания к приложению:

.

 

Диаграмма взята из этого примечания к приложению TI .

 

Отрицательная обратная связь — очень полезная штука, особенно в сочетании с источником фиксированного тока, как в случае со стабилизатором напряжения LT3085 от Linear Tech. На следующей диаграмме показаны внутренние функции этого устройства.

 

Схема взята из технического описания LT3085 .

 

В предыдущих статьях (проект по разработке датчика цвета и исследование преобразователя напряжения в ток) мы исследовали использование отрицательной обратной связи в преобразователях напряжения в ток, которые могут точно управлять яркостью светодиода.Если вы знакомы с этими методами, не должно быть слишком удивительным узнать, что мы действительно можем использовать регулятор напряжения, такой как LT3085, для генерации постоянного тока.

В этой статье мы рассмотрим простой драйвер светодиодов на базе LT3085.

Сравнение линейного регулятора с операционным усилителем

Прежде чем мы проанализируем саму схему, мы должны обсудить преимущества подхода линейного регулятора к генерации постоянного тока. Методы на операционных усилителях, представленные в предыдущих статьях, несомненно, эффективны, так зачем заморачиваться с новой методикой?

Вот несколько моментов, которые следует учитывать:

  • Большинство операционных усилителей не рассчитаны на большой выходной ток, поэтому схема на основе линейного регулятора позволяет избежать ограничений выходного тока типичных операционных усилителей.
  • ИС регулятора
  • имеют защиту от перегрева.
  • Линейные стабилизаторы обеспечивают большую устойчивость к большим входным напряжениям и высокой рассеиваемой мощности.
  • Возможно, вы сможете найти одну деталь, отвечающую практически всем вашим требованиям по регулированию напряжения и генерации тока. Мой наименее любимый аспект проектирования схем/печатных плат — создание новых библиотечных компонентов, поэтому я стараюсь использовать детали, которые могут пригодиться для будущих проектов.

 

LT3085 в качестве регулятора напряжения

Давайте кратко рассмотрим функцию регулирования напряжения LT3085.Эта информация поможет нам понять реализацию текущего исходного кода.

Вот типичная конфигурация регулятора напряжения:

 

Схема взята из технического описания LT3085 .

 

Источник тока (10 мкА) создает напряжение на R SET . Это напряжение появляется на неинвертирующем входе усилителя. Действие отрицательной обратной связи гарантирует, что напряжение на инвертирующей клемме равно напряжению на неинвертирующей клемме; другими словами, выходное напряжение равно напряжению на R SET .Выходной конденсатор необходим для обеспечения стабильности, а транзистор, подключенный к выходной клемме усилителя, будет выглядеть очень знакомо, если вы читали мою статью о том, как буферизовать выход операционного усилителя для более высокого тока.

От напряжения к току

Целью регулятора напряжения является обеспечение постоянного выходного напряжения независимо от сопротивления нагрузки. Другими словами, идеальный регулятор будет выдавать напряжение, равное (например) точно 3,3 В при подключении к нагрузке 100 кОм и ровно 3.3 В при подключении к нагрузке 5 Ом. Что меняется, конечно, так это ток нагрузки, который полностью определяется сопротивлением нагрузки (поскольку напряжение на нагрузке не меняется).

Что произойдет, если мы дадим идеальному регулятору напряжения фиксированное сопротивление нагрузки? Если напряжение нагрузки не меняется и сопротивление нагрузки не меняется, а закон Ома продолжает действовать, то и ток не изменится.

Вуаля: источник тока.

На следующей диаграмме показано, как использовать LT3085 для ваших целей управления светодиодами.

 

Схема взята из технического описания LT3085 .

 

Вот как это работает:

  • Внутренний источник тока посылает 10 мкА через R1, генерируя напряжение, равное выходному напряжению (т. е. напряжению на R2).
  • Это выходное напряжение является постоянным (поскольку сопротивление R1 и значение внутреннего источника тока являются постоянными).
  • Это постоянное выходное напряжение создает постоянный ток через R2, поскольку сопротивление R2 постоянно.
  • На инвертирующую входную клемму усилителя не подается ток, поэтому почти весь ток резистора R2 поступает от положительного источника питания через транзистор, подключенный к выходной клемме усилителя. (Я говорю «почти», потому что ток эмиттера биполярного транзистора представляет собой сумму тока базы и тока коллектора, но ток базы намного меньше тока коллектора.)
  • Светодиод включен последовательно с коллектором биполярного транзистора, поэтому ток через светодиод фиксирован и (почти) равен току, протекающему через резистор R2.

Ток через светодиод можно изменить, изменив значение R1 или R2; как показано в следующем уравнении, ток светодиода представляет собой просто значение внутреннего источника тока, умноженное на отношение R1 к R2.

 

$$I_{LED}=\frac{((10\mu A)\times R1)}{R2}=10\mu A\ \times \frac{R1}{R2}$$

 

Я бы назвал это довольно удобной схемой: процесс проектирования чрезвычайно прост, и требуется всего несколько компонентов.Если вы замените один из резисторов потенциометром, в результате получится высокоточный драйвер светодиодов с широким диапазоном входных напряжений, защищенный от перегрева и переменного тока, который может обеспечивать ток до 500 мА.

И, конечно, это касается не только светодиодов; вы могли бы так же легко использовать его, скажем, с резистивным нагревательным элементом. Это позволит вам генерировать постоянное тепло (поскольку P = I 2 R), несмотря на колебания напряжения питания.

 

Заключение

Мы обсудили простой, но высокопроизводительный источник тока, основанный на микросхеме стабилизатора напряжения от Linear Tech.Я предполагаю, что аналогичные топологии регуляторов доступны и у других производителей.

Мне нравится всегда включать симуляции SPICE в статьи Analog Circuit Collection, но в данном случае это кажется действительно ненужным. Однако перед написанием статьи я подтвердил, что LTspice включает компонент LT3085 (в папке «[PowerProducts]»). Так что, хотя я и не проводил симуляцию, я обязательно использовал часть, которую можно было бы легко смоделировать, если вы хотите глубже изучить эту схему.

Регуляторы напряжения и тока

Регуляторы напряжения и тока
 Эллиот Саунд Продактс Регуляторы напряжения и тока 
© 20013, Род Эллиотт Вершина
Основной индекс Указатель статей
Содержимое
Введение

Необходимость регулирования источника питания является распространенным требованием, но не все знают, почему необходимо регулировать источник питания или когда цепь может безопасно работать от нерегулируемого источника.Существует много неправильных представлений о регулирующих органах в целом и много дезинформации о том, что необходимо, а что просто излишне. Существуют некоторые требования к сверхстабильным регулируемым источникам питания, но это редко относится к подавляющему большинству приложений.

Потребность в регулировании часто понимается неправильно, с заявлениями о том, что основные схемы операционных усилителей в аудио (например) должны работать от жестко регулируемых источников питания, иначе каким-то образом пострадает звуковая сцена, или будет потеря «авторитета» баса (что бы это ни могло среднее значение), или, возможно, высокие частоты будут «завуалированы», а средние частоты «загромождены».В основном это ерунда, но эти мифы широко распространяются до тех пор, пока они каким-то образом не станут «самоочевидными» из-за количества ссылок, перекрестных ссылок и людей, ссылающихся на сайты, на которых есть информация, которая, по их мнению, «доказывает» их точку зрения.

Регуляторы напряжения встречаются почти в каждом электронном оборудовании и варьируются от очень низкого напряжения (например, 3,3 В, используемого во многих микропроцессорах) до сотен вольт, используемых в некоторых ламповых усилителях и другом оборудовании, которое зависит от высокого напряжения.

Не каждое напряжение нужно регулировать. Традиционно операционные усилители, используемые в аудио, снабжаются регулируемыми источниками питания (обычно ± 15 В), но это в первую очередь делается для обеспечения низких пульсаций (100 или 120 Гц) и шума. Операционным усилителям все равно, есть ли шумы в источнике питания, и они совершенно счастливы, даже если напряжение питания немного меняется во время их работы. При условии, что их максимальное рабочее напряжение не превышено, а источники питания остаются достаточно высокими, чтобы пропускать сигнал без искажений, колебания питания не приведут к значительным изменениям выходного сигнала.

Однако обычно это считается неприемлемым. Подача питания на операционные усилители должна регулироваться, потому что ни один операционный усилитель не имеет бесконечного PSRR , и он ухудшается на высоких частотах, поскольку усиление разомкнутого контура падает из-за внутренней (или внешней) частотной компенсации. Во многих случаях может быть достаточно простого стабилизатора на стабилитроне, но он неэффективен и по современным стандартам считается очень «низкотехнологичным».

Регуляторы напряжения

IC очень недороги и дают отличные результаты.Конечно, есть ограничения. Дифференциальное напряжение вход-выход никогда не должно превышаться, некоторые из них сравнительно шумные, и необходим радиатор, если они используются для обеспечения выходного тока от среднего до высокого. До регуляторов IC люди обычно использовали дискретные версии, и их можно было заставить работать очень хорошо. Естественно, высокая производительность требует большей сложности схемы, и в настоящее время существует несколько случаев, когда дискретный регулятор является лучшим предложением, чем вариант с интегральной схемой.

Эту статью следует читать вместе с Малыми блоками питания.Две статьи охватывают схожие области, но эта версия нацелена больше на полное понимание концепций , а не на предоставление идей конструкторам.

Стабилитроны

тоже имеют свою страничку. Указания по применению AN008 — Как использовать стабилитроны описывает многие основные характеристики стабилитронов, а также некоторые основные характеристики и другую полезную информацию. Особый интерес представляет динамическое сопротивление, которое указывает, насколько хорошо стабилитрон может уменьшить пульсации и шум.Чем ниже динамическое сопротивление, тем лучше стабилитрон будет регулировать и подавлять шум.

Существует ряд терминов, которые используются для описания работы любого регулятора. Приведенная ниже таблица взята из статьи «Малогабаритные блоки питания» и содержит краткие пояснения.

Параметр Пояснение
Регулирование нагрузки Процентное изменение напряжения при заданном изменении выходного тока
Регулирование линии Процент.являющееся изменением выходного напряжения для заданного изменения входного напряжения
Напряжение отключения Минимальная разность напряжений между входом и выходом, при которой регулятор больше не может поддерживать приемлемую производительность
Максимальное входное напряжение Абсолютное максимальное напряжение, которое может быть приложено к входной клемме регулятора относительно земли
Подавление пульсаций Выраженное в дБ отношение пульсаций на входе (от нерегулируемого источника постоянного тока) к пульсациям на выходе
Шум Если указано, количество случайного (теплового) шума, присутствующего в регулируемом выходном напряжении постоянного тока
Переходная характеристика Обычно отображается графически, показывает мгновенную характеристику при изменении сетевого напряжения или тока нагрузки

Будут приведены не все приведенные выше характеристики, и не все из них важны для многих приложений.Переходная характеристика важна для любого регулятора, который питает нагрузку, которая быстро меняется, например, TTL-логика. Пульсации и шум важны для низкоуровневых аудиоприложений, особенно тех, которые используют дискретные транзисторы, где схема может иметь относительно низкое подавление шума источника питания.

Иногда думают, что простого резистивного делителя напряжения достаточно, чтобы обеспечить «стабилизированное» напряжение. Если выход не буферизован повторителем (интегрированным или дискретным), он регулируется , а не .Делитель напряжения чувствителен к нагрузке, поэтому он может создавать номинальное напряжение только в разомкнутой цепи (вообще без нагрузки). Как только вы потребляете любой ток, напряжение падает. Кроме того, любой шум (гул, гудение и т.п.) на питании делителя также будет проходить на выходе. Простые делители были распространены в ламповых (ламповых) усилителях, где основной источник питания может проходить через несколько резисторов с конденсаторами на землю в каждом переходе, а каскады ламп образуют нагрузку.Это никоим образом не является «регулированием», это просто фильтрация, и здесь она не рассматривается, кроме как как часть надлежащего регулятора (где такие схемы фильтрации также довольно распространены).


Зачем регулировать?

Итак, зачем нам регулируемое напряжение?

Со многими источниками напряжения и очень многими топологиями цепей мы этого не делаем. Однако теперь это так легко сделать и дает столько преимуществ, что было бы почти глупо не сделать этого. Основное преимущество заключается в том, что пульсации источника питания (на частоте 100 или 120 Гц) почти полностью устранены, и мы можем эксплуатировать операционные усилители при напряжении, близком к их максимальному, не беспокоясь о низком сетевом напряжении, вызывающем преждевременное ограничение, или высоком сетевом напряжении, вызывающем сбои.Нерегулируемый источник питания будет изменять свое напряжение по мере изменения напряжения сети (обычно это происходит на величину от +10% до -15%). Многие люди живут в районах, где напряжение меняется больше, и если питание не регулируется, оно будет варьироваться примерно на такой же процент, как и входящая сеть.

Нерегулируемый источник питания также меняет свое выходное напряжение с нагрузкой, поэтому по мере того, как цепь потребляет энергию, напряжение падает. Аналогично, при уменьшении нагрузки напряжение возрастает. Это называется регулировкой нагрузки, и при нерегулируемом питании включает вариаций от сети.Легкая нагрузка, когда сеть находится на максимальном уровне, означает, что питаемые цепи получат максимально возможное напряжение, которое может превышать абсолютное максимальное значение, указанное производителем ИС. ИС логики ТТЛ имеют очень ограниченную устойчивость к перенапряжению, и они выйдут из строя, если будет превышено максимальное значение. Рекомендуемое напряжение 5В, с допустимым диапазоном от 4,5 до 5,5 вольт. Каждый использует регулируемый источник питания для микросхем TTL просто потому, что было бы глупо (и рискованно) поступать иначе.КМОП-логика обычно вполне удовлетворяется очень простым стабилитронным шунтирующим регулятором, потому что потребляемый ток очень мал. Источник питания должен быть правильно зашунтирован с соответствующей емкостью.

Многие ранние транзисторные усилители мощности использовали регулируемые источники питания, потому что они использовали один источник питания, а колебания напряжения могли создавать дозвуковой выходной сигнал. Кроме того, во многих из этих ранних усилителей использовались транзисторы, которые работали при напряжениях, близких к их предельным значениям, и если напряжение увеличивалось слишком сильно, они выходили из строя.В наши дни почти никто не использует регулируемые источники питания для усилителей мощности, потому что это увеличивает стоимость и создает значительную тепловую нагрузку и, как правило, не служит никакой полезной цели. В некоторых ламповых усилителях используется регулируемое напряжение экранной сетки, чтобы получить максимальную мощность без нагрузки на лампы. Другие просто нагружали клапаны (и даже во многих последних конструкциях это все еще делается).

Очень редко можно увидеть какой-либо предусилитель, использующий операционные усилители или дискретные транзисторы, в котором , а не используют регулируемые источники питания. Большинство людей используют регуляторы IC, но есть и те, кто считает, что дискретный регулятор даст лучшую производительность.Я не буду вступать в дискуссию о предполагаемой «слышимости» регулятора и «звуке постоянного тока», потому что, насколько я понимаю, это в основном принятие желаемого за действительное, не основанное на науке или подтвержденное правильно проведенным слепым тестированием AB. По определению, постоянный ток — это постоянный ток, поэтому его не слышно. В некоторых случаях может быть слышен шум , наложенный на на DC.

Большинство импульсных источников питания (SMPS) регулируются и могут использоваться напрямую без каких-либо дополнительных действий.Тем не менее, они почти всегда относительно шумные, что свидетельствует о частоте переключения (и ее гармониках) в источнике постоянного тока. Хотя эти артефакты переключения почти всегда не слышны, они сбивают с толку и могут очень затруднить разумные измерения в цепи.

Далее, зачем нужен регулируемый ток?

Помимо источников тока, стоков и зеркал (см. статью), регуляторы тока раньше представляли собой скорее диковинку, чем что-либо еще. Они используются во многих областях уже много лет, но только недавно они стали повсеместными — светодиодное освещение.Подавляющее большинство из них являются импульсными, потому что в противном случае потери энергии будут чрезмерными, что снижает общую эффективность светодиодного источника света. Тем не менее, все еще есть случаи, когда линейный регулятор имеет больше смысла.

В частности, простой линейный регулятор тока легко подключить к плате Veroboard, чего нельзя легко сделать с любой импульсной схемой. Требования к линейным регуляторам тока крошечные по сравнению с регуляторами напряжения, но вы никогда не знаете, когда они вам понадобятся.В некоторых случаях вам потребуется регулировка напряжения и тока , и зарядка аккумулятора является одним из наиболее очевидных случаев, когда они будут объединены.

В целом потребность в прецизионном регуляторе тока (в отличие, например, от источника тока как части схемы усилителя) очень ограничена, но, поскольку принципы и результаты во многом одинаковы как для регулирования напряжения, так и для регулирования тока, их стоит рассмотреть. .


1 — базовый дискретный регулятор напряжения

Первыми регуляторами, которые использовались, были газоразрядные трубки [1] .Трубка питалась через резистор, и разрядное напряжение было довольно стабильным при условии, что ток не слишком сильно менялся. Если требовался большой ток, то для его подачи в качестве катодного повторителя использовалась традиционная мощная лампа (вакуумная лампа). Добавление дополнительных клапанов позволило получить хорошо регулируемое питание, на которое относительно не влияли изменения тока нагрузки или колебания входного напряжения.

Современный эквивалент газоразрядной трубки — стабилитрон. Они по-прежнему очень часто используются для регулирования либо в качестве простого шунтирующего регулятора (например, газоразрядной трубки), либо с дополнительными частями для формирования дискретного регулятора.Поскольку базовый шунтирующий регулятор является самым простым, его следует рассмотреть в первую очередь. Дополнительную информацию об использовании стабилитронов можно найти на странице Application Note 008 на веб-сайте ESP.


Рис. 1. Базовый шунтирующий стабилитрон

Одним из основных недостатков простого шунтирующего стабилитрона является то, что он постоянно потребляет максимально допустимый ток от источника питания. Как показано выше, напряжение питания составляет 15 В, и это только один источник питания. Я буду использовать такое же общее расположение для большинства диаграмм, потому что это делает их менее загроможденными и более понятными.Если требуется отрицательное питание, оно обычно является обратным тому, которое показано для положительного напряжения. Сам источник питания (трансформатор и фильтрующий конденсатор) используется в большинстве примеров, но не будет показан, если только это не необходимо для понимания схемы.

В приведенном выше источнике питания R1 должен обеспечивать достаточный ток, чтобы всегда оставаться в оптимальном диапазоне стабилитрона, а также питать нагрузку. Регуляторы Зенера не рекомендуются для любых цепей, где ток изменяется более чем на несколько процентов.Ток стабилитрона должен составлять (примерно) от 10% до 50% от максимального тока стабилитрона, который очень просто получается из напряжения и номинальной мощности. Стабилитрон 15 В 1 Вт может выдерживать максимальный ток …

I = P / V
I = 1 / 15 = 66,7 мА

Ток стабилитрона не должен превышать 50 % от максимального, чтобы температура стабилитрона не превышала разумного значения. Кроме того, при таком токе он будет довольно сильно греться, и температура окружающей среды не будет сильно влиять на напряжение.Таким образом, мы должны стремиться к току до 33 мА и не менее 7 мА, чтобы динамический импеданс стабилитрона был достаточно низким, чтобы его можно было использовать. Поскольку номинальное входное напряжение составляет около 21 В, это означает, что резистор должен быть около 180 Ом ( R = V / I ). 180 Ом дает ток стабилитрона 33 мА, но только когда ток нагрузки равен нулю, а напряжение сети составляет ровно 230 В (или 120 В) и при условии, что выход трансформатора составляет ровно 15 В RMS.

На самом деле, ничего из вышеперечисленного обычно не соответствует действительности. Нет смысла иметь регулируемое напряжение, но без нагрузки, поэтому нам нужно знать, какой ток потребляет питаемая цепь.Это может быть доступно в таблицах данных (для операционных усилителей), или вам может потребоваться либо рассчитать, либо измерить фактический потребляемый ток. Для этих упражнений мы примем ток нагрузки 20 мА.

Теперь, если нагрузка потребляет 20 мА, это означает, что ток стабилитрона теперь уменьшен до 13 мА (33 мА — 20 мА ), что находится в пределах желаемого диапазона. Чтобы поддерживать 33 мА, которые мы рассмотрели в первую очередь, общий ток , потребляемый от источника питания, будет равен требуемому току стабилитрона (33 мА) плюс ток нагрузки (20 мА), всего 53 мА.R1 теперь нужно пересчитать, и он становится 113 Ом. 120 Ом вполне нормально в данном случае. Поскольку общий потребляемый ток выше, чем ожидалось, у нас также будет больше пульсаций, чем мы ожидали, на конденсаторе фильтра. Из-за лишнего тока напряжение будет меньше, чем запланированное нами 21 В (нерегулируемое), но, к счастью, эти ошибки обычно не настолько велики, чтобы вызвать катастрофу. Если нагрузка отключена, теоретический ток стабилитрона будет 33 мА (нормальный ток стабилитрона) плюс 20 мА, которые потребовала бы нагрузка, — всего 53 мА.Стабилитрон будет сильно нагреваться, и этот тип простого шунтирующего регулятора обычно не следует использовать без нагрузки.

Показанная производительность источника питания должна быть приемлемой. Симулятор говорит мне, что при входном напряжении 15 В RMS мы получаем 19,4 В постоянного тока после выпрямителя и фильтра с пульсациями 94 мВ RMS (300 мВ пик-пик) на частоте 100 Гц. Регулируемое напряжение составляет 15,1 В со среднеквадратичным значением пульсаций 4,9 мВ (16 мВ от пика до пика). Ток нагрузки составляет 20 мА, но ток стабилитрона намного меньше, чем мы планировали, всего 15 мА.7 мА. Хотя сопротивление R1 можно было бы уменьшить, чтобы подать больший ток на стабилитрон, это также приведет к увеличению напряжения пульсаций и немного снизит необработанное постоянное напряжение. Суммарный ток с выпрямителя и фильтра 35,7мА…20мА на нагрузку и 15,7мА через стабилитрон. R1 рассеивает 152,7 мВт, а рассеивание стабилитрона составляет 235,5 мВт (15 В x 15,7 мА). Как выяснилось, это безопасная общая конфигурация, и стабилитрон выживет, даже если входное напряжение сети возрастет до максимально возможного.

Ток трансформатора составляет чуть более 113 мА (среднеквадратичное значение) с резкими пиками ±480 мА. Обратите внимание, что ток трансформатора с мостовым выпрямителем более чем в 3 раза превышает постоянный ток в этом примере, но он может быть выше или ниже в зависимости от выходного импеданса трансформатора (для моделирования я использовал значение 0,2 Ом). Если импеданс повышен, среднеквадратичное значение и пиковый ток уменьшаются, но уменьшается и постоянное напряжение.

Как видно из вышеизложенного, необходимо учитывать множество взаимосвязанных факторов.Когда также принимаются во внимание нормальные колебания сети, количество возможностей резко возрастает. К счастью, несмотря на то, что всегда будут ошибки и отклонения от теоретических значений, до тех пор, пока разработчик делает поправку, конечный результат все равно будет удовлетворительным. Важно знать, что вещи почти никогда не будут такими простыми, как кажутся на первый взгляд.

Если R1 разделить на два резистора одинакового номинала (подойдет 2 x 56 Ом), то второй конденсатор от центрального вывода к земле уменьшит пульсации напряжения.Всего при 220 мкФ пульсации уменьшаются менее чем на четверть (около 1,2 мВ RMS). Два резистора необходимы для отделения дополнительной емкости от крышки основного фильтра и стабилитрона, оба из которых имеют очень низкий импеданс (вы также увидите, как этот прием используется ниже). Возможно неожиданно напряжение пульсаций несколько больше при подключенной нагрузке. Это связано с тем, что стабилитрон пропускает меньший ток и его динамическое сопротивление несколько возрастает.

Обратите внимание, что на рис. 1 показан конденсатор конечного фильтра, и в большинстве случаев он необходим.Он не так эффективен, как можно было бы надеяться, потому что он подключен параллельно низкоомному стабилитрону, но он немного уменьшит шум и (что более важно) обеспечит мгновенный пиковый ток, который может потребоваться для некоторых схем. На самом деле очень, очень мало регуляторов любого типа следует использовать без разумной емкости на выходе. Часто бывает достаточно 10 мкФ, но в большинстве случаев более высокие значения не вызовут никаких проблем.


2 — Следующий шаг для регулирования напряжения

Шунтовая стабилизация, как описано выше, по-прежнему является очень полезным инструментом, и во многих случаях это самый простой и дешевый способ получить слаботочный стабилизированный источник питания, например, для вспомогательных цифровых схем.Однако регулирование линии и нагрузки не является замечательным, поэтому этот метод не подходит для нагрузок с быстрыми (или большими) изменениями тока. Следующим этапом является добавление к стабилитрону простого последовательного проходного транзистора, описанного в статье «Малогабаритные источники питания». Здесь он не будет повторяться. Когда ток нагрузки регулятора проходит через транзистор, схема называется «последовательным» регулятором, потому что активное выходное устройство включено последовательно с током нагрузки.

Ниже показан базовый дискретный регулятор.Раньше это была очень распространенная схема до появления 3-выводных IC-регуляторов. Производительность может быть довольно хорошей, но это ни в коем случае не прецизионный регулятор. К самой базовой форме схемы сделано несколько хитрых дополнений, которые описаны ниже. Трансформатор и мостовой выпрямитель точно такие же, как на Рисунке 1. С4 часто требуется для предотвращения высокочастотных колебаний, и его значение обычно находится где-то между 47 пФ и 1 нФ. Более высокие значения замедляют работу схемы, и она может быть не в состоянии достаточно быстро реагировать на быстрые изменения нагрузки (плохая переходная характеристика).


Рис. 2. Простой регулятор дискретной серии

Хотя показанная схема имеет (почти) такое же выходное напряжение, что и шунтовой регулятор, показанный выше, она потребляет меньший ток от выпрямителя. При той же подключенной нагрузке 20 мА (750 Ом) он потребляет 29,8 мА (вместо постоянных 35,7 мА, независимо от того, подключена нагрузка или нет). Уменьшенный ток означает, что пульсации на входе уменьшаются, а обратная связь, используемая в цепи, помогает еще больше.

В частности, обратите внимание на наличие двух резисторов (R1 и R2), обеспечивающих базовый ток для каскада Дарлингтона.Центральный отвод соединяется с C2, что снижает напряжение пульсаций с ~78 мВ RMS на C1 до примерно 500 мкВ на C2 и менее 100 мкВ на базе Q1. Пульсации на выходе составляют всего 28 мкВ, что на 70 дБ ниже пульсаций на конденсаторе C1. Сравните это с рис. 1, на котором подавление пульсаций составляет около 25 дБ.

Следующий хитрый трюк использует R6. Если бы этого не было, максимальный ток стабилитрона составлял бы всего ~630 мкА, что слишком мало для обеспечения стабильной работы. R1 и R2 можно было бы уменьшить, но тогда C2 нужно было бы увеличить.Таким образом, регулируемое и сглаженное выходное напряжение используется для обеспечения достаточного тока для правильной работы стабилитрона. Он добавляет чуть более 8,7 мА тока стабилитрона (всего 9,4 мА в моделировании). Это превышает минимум 5%, необходимый для стабильности (стабилитрон 6,2 В 1 Вт может потреблять до 161 мА при 25 ° C).

Чтобы учесть допуск стабилитрона (до ±10%), было принято делать R5 переменным. В приведенном примере вы можете использовать банк размером 20 000 (что было бы довольно грубо) или R5 можно уменьшить до 8.2k с банком 5k последовательно. Эта схема имеет обратную связь, а коэффициент усиления регулятора задается резисторами R4 и R5. Стабилитрон является опорным напряжением. Этот регулятор представляет собой точно такую ​​же базовую схему, которую я использовал для Project 96, источника фантомного питания 48 В для микрофонов.

Опорное напряжение (стабилитрон) должно быть близко к 1/2 выходного напряжения, если это возможно, но может быть и 1/4. Поэтому, если вам нужен выход 100 В, вы можете использовать стабилитрон на 24 В.

R4 и R5 образуют цепь обратной связи и определяют коэффициент усиления схемы.Если они равны, коэффициент усиления схемы равен 2. Напряжение база-эмиттер Q3 добавляется к опорному напряжению, так что на самом деле оно составляет не 6,2 В, а 6,85 В для схемы, показанной на рис. 2. Это также добавляет ошибку из-за до температуры перехода Q3, которая обычно принимается равной -2 мВ/°C. При условии, что температура Q3 не изменится очень сильно, ошибка не имеет большого значения.

Выходное напряжение можно определить по следующему…

Усиление = (R4 / R5) + 1 
Усиление = (12/10) + 1 = 2.2
В ВЫХ = В ЗАДАНИЕ × Коэффициент усиления
В ВЫХ = 6,85 × 2,2 = 15,07 В пост.

Для разработки дискретного регулятора, такого как показанный на рис. 2, существует несколько общих рекомендаций. Резистор R1+R2 должен обеспечивать достаточный базовый ток для последовательной комбинации транзисторов Q1 и Q2. Необходимый базовый ток определяется коэффициентом усиления пары (примите, что 1000 для типичной комбинации) и должен быть абсолютным минимумом 90 184, удвоенным 90 185, который требуется при максимальном выходном токе.Если он меньше этого, у Q3 (усилитель ошибки) не будет достаточного тока для работы, и вы потеряете стабилизацию. Общепринятым эмпирическим правилом является допуск от 5 до 10 раз больше базового тока наихудшего случая для последовательного проходного транзистора (транзисторов). Однако это можно смягчить, если вам не нужно идеальное регулирование.

Итак, для приведенной выше схемы мы можем использовать следующие основные уравнения для R1 и R2…

R1 + R2 = V IN — V OUT / I B × 10 — где I B определяется по формуле …
I B = I OUT / ч FE ( Q1 × Q2 ) … (предположим усиление 1000), поэтому …
I OUT = 20 мА
I B = 20 мА × 10 = 200 мкА
В IN — В OUT = 19,4 — 15 = 4,4 В
R1 + R2 = 4,4 В / 200 мкА = 22 кОм, поэтому R1 = R2 = 11 кОм

Хотя это можно было бы заставить работать, это было бы довольно глупо, потому что регулятор может выдавать только 20 мА, если вы придерживаетесь рекомендаций по проектированию. Уменьшив значения R1 и R2 до 2.2k схема будет отлично работать при выходном токе не менее 100 мА. При 100 мА выходное напряжение упадет до 14,99 В, а пульсации возрастут до 115 мкВ. Учитывая относительную простоту схемы, производительность неплохая!

Обратите внимание, что устройство последовательного прохода показано как пара транзисторов, соединенных по схеме Дарлингтона, но транзистор Дарлингтона и N-канальный полевой МОП-транзистор также будут работать. Стабилитрон должен быть подключен между затвором и истоком MOSFET — 4.7-вольтовый стабилитрон обеспечивает более чем достаточный ток при использовании полевого МОП-транзистора IRF540 (или аналогичного), а также обеспечивает базовое ограничение тока и . Поскольку коэффициент усиления полевого МОП-транзистора не такой высокий, как у пары Дарлингтона, регулирование и характеристики пульсаций не такие хорошие. Однако затвор не потребляет ток, поэтому значения R1 и R2 могут быть выше, чем необходимо для биполярных транзисторов.

Усложнив схему, можно заставить ее работать еще лучше, но для 99% приложений в этом нет никакого смысла.Одна вещь, которой нет у , это защита от короткого замыкания. Если выход закорочен, последовательно проходные транзисторы (Q1 и Q2) выйдут из строя. Если мы просто ограничим ток до заданного максимума, мы можем обнаружить, что рассеяние Q2 находится за пределами допустимой безопасной области. При 20 В на входе (достаточно близко) и (скажем) 100 мА на выходе и закороченном выходе рассеивание на Q2 будет 20 * 0,1 = 2 Вт. Очевидно, что это не проблема при низком входном напряжении и низком токе регулятора, но становится серьезной проблемой, если напряжение или ток увеличиваются.


Рис. 3. Простой последовательный регулятор с ограничением тока

Добавив Q4 и R7, мы можем применить базовую защиту от короткого замыкания посредством простого ограничения тока. Когда напряжение на резисторе R7 достигает 0,6–0,7 В, транзистор Q4 начинает проводить и «крадет» ток у транзисторов последовательного прохода. Это лишь очень простая форма защиты, и хотя она работает, это определенно не высокотехнологичное решение проблемы. Как показано, ток ограничен примерно 130 мА, а рассеяние на Q2 составляет около 2.4 Вт (радиатор обязателен). Показанная схема никоим образом не является единственным методом, но она работает достаточно хорошо. Дополнительное сопротивление снижает эффективность регулирования, и при приближении к предельному току наблюдается заметное «проседание» напряжения.

Более продвинутое ограничение тока включает так называемое «обратное» ограничение, при котором доступный ток постепенно уменьшается по мере падения выходного напряжения. Например, пока выходное напряжение близко к 15 В, ограничение может быть установлено, например, на 1 А, но если выход закорочен, максимальный доступный ток может быть уменьшен до 100 мА.Ограничение обратного тока является более сложным и в некоторых случаях может привести к отказу запуска источника питания, например, если питаемая схема потребляет ток, превышающий нормальный, при низком входном напряжении. Поскольку эта статья посвящена общим принципам, ограничение тока с обратной связью не будет включено.


2.1 — Дифференциальное напряжение входа-выхода

Дискретная схема по-прежнему имеет преимущества, когда вам нужен источник питания с более высокими требованиями к напряжению, чем могут обеспечить стандартные 3-выводные ИС.Хотя доступны версии для высокого напряжения, их может быть трудно достать, и они по-прежнему имеют ограниченный перепад входного-выходного напряжения. Вы можете себе представить, что LM317HV (например) подойдет, поскольку он имеет максимальное дифференциальное напряжение входа-выхода 60 В.

Легко упустить из виду тот факт, что максимальное входное напряжение составляет всего 60 В для LM317HV, потому что при первом включении выходной конденсатор разряжен и находится на грани короткого замыкания. Точно так же стабилизаторы серии 317/337 имеют защиту от короткого замыкания, но если входное напряжение превышает максимальное дифференциальное напряжение входа-выхода, существует большая вероятность того, что микросхема выйдет из строя.

Дискретная схема может иметь любое желаемое входное напряжение, ограниченное только выбором последовательных транзисторов и других необходимых деталей. Если вам нужен стабилизированный источник питания на 250 В, то вам просто не повезло, если вы попытаетесь использовать любой доступный IC-стабилизатор. Если вы знаете, как построить дискретный стабилизатор, то (почти) нет ограничений на входное или выходное напряжение.

При разработке высоковольтных регуляторов необходимо учитывать множество факторов, особенно защиту от короткого замыкания.Если у вас есть нерегулируемое напряжение (скажем) 500 В, а вам нужно регулируемое 400 В, представьте мгновенное рассеивание мощности в последовательном проходном устройстве, если выход закорочен! Без продуманных мер защиты короткое замыкание вызовет мгновенный отказ устройства последовательного прохода, и крайне сложно обеспечить какую-либо достаточно быструю схему защиты. Это можно сделать, но здесь это не рассматривается, потому что потребуется обширное тестирование, чтобы убедиться, что схема защиты будет работать должным образом (это не строительная статья — она предназначена только для объяснения принципов).


Рис. 4. Дифференциальное напряжение входа-выхода

Цепь слева на рис. 4 (А) выглядит безопасной, но в момент включения выходная шапка разряжается и представляет собой кратковременное короткое замыкание. Большая кепка может какое-то время иметь очень низкий импеданс, как показано справа (B). Таким образом, дифференциальное напряжение представляет собой полное входное напряжение (45 В), которое может значительно превысить номинальные значения для регулятора и привести к отказу. Если выход закорочен (возможно, в оборудовании есть танталовые конденсаторы для развязки питания ¹), регулятор будет иметь полное входное напряжение до тех пор, пока не будет отключено питание или он не выйдет из строя!

Примечание 1: Танталовые конденсаторы были (и всегда были) самыми ненадежными конденсаторами из когда-либо созданных.Они совершенно не переносят высокие импульсные токи и уникальны тем, что их выход из строя режиме часто бывает короткое замыкание (которое может быть прерывистым). Как известно постоянным читателям, я никогда и ни для чего не рекомендую танталовые колпачки.

Очень важно, чтобы входное и выходное дифференциальное напряжение не превышалось, а для ИС регуляторов оно указано в спецификации (обычно как абсолютный максимум). Для дискретного стабилизатора это максимальное напряжение на последовательном и других транзисторах, которое ограничено напряжением пробоя коллектор-эмиттер или напряжением сток-исток для MOSFET.

Вы можете спросить, зачем на регуляторе диод. В некоторых случаях общая емкость на выходе регулятора может быть такой, что он удерживает заряд дольше, чем крышка основного фильтра (C1). Это особенно верно, если перед регулятором снимается дополнительная нерегулируемая нагрузка. Если регулятор должен быть смещен в обратном направлении, он почти наверняка выйдет из строя, поэтому вы не сможете подключить настольный источник питания напрямую к цепи, не повредив регулятор.Добавление диода означает, что любое напряжение на выходе передается на вход регулятора, что предотвращает возможное повреждение внутренней схемы. Диод следует добавить и в дискретные стабилизаторы, если есть вероятность того, что на выходе может быть напряжение, а на входе нет.

В некоторых случаях вместо D1 можно использовать 30-вольтовый стабилитрон (или ряд стабилитронов для увеличения мгновенной мощности), предназначенный для ограничения пикового напряжения. через регулятор.В момент включения питания стабилитрон(ы) заряжают выходной конденсатор, ограничивая напряжение на микросхеме стабилизатора. Если выход закорочен (или выходной колпачок большой) стабилитроны почти наверняка / в конечном итоге самоуничтожатся. Как и большинство полупроводников, они выйдут из строя из-за короткого замыкания, подвергая силовые схемы большому риску повреждения. перенапряжение. Пиковое рассеивание стабилитрона зависит от многих факторов, и если вы не понимаете, как его вычислить, я предлагаю вам избегать использования стабилизаторов на ИС при любом напряжении, превышающем их номинальный перепад входного-выходного напряжения.

2.2 — Требования к дифференциальному напряжению входа-выхода

Хотя важно гарантировать, что максимальный дифференциал ввода-вывода никогда не будет превышен, также важно убедиться, что имеется достаточный дифференциал для предотвращения проблем. Минимум обычно указывается в техпаспорте, и это не относится к среднему значению! Мгновенное входное напряжение никогда не должно падать настолько (из-за пульсаций напряжения), что регулятор больше не может поддерживать выходное напряжение.Например, если регулятору требуется минимум 2 В перепада для поддержания регулирования, мгновенное входное напряжение должно быть больше, чем на 2 В выше выходного напряжения в любое время.

Сюда входят пульсации напряжения и любое снижение сетевого напряжения, которое находится в пределах обычно ожидаемого диапазона для входящего переменного тока. Несколько людей спрашивали, почему я рекомендую трансформатор 15-0-15 В для источников постоянного тока ±15 В, когда я знаю, что напряжение трансформатора обычно будет выше, чем указано при легкой нагрузке.В целом, на входе регулятора можно ожидать около 25 В постоянного тока, что может показаться чрезмерным. Тем не менее, это включает в себя щедрую поправку на низкую сеть, пульсацию и дополнительное сглаживание.


Рис. 5. Пульсации входного напряжения в зависимости от. Регулируемый выход

На рисунке 5 показано, что произойдет, если входящий постоянный ток упадет ниже минимума, необходимого для поддержания регулирования. Поскольку крышка входного фильтра слишком мала, пульсации позволяют входному напряжению упасть ниже предела, при котором регулятор может поддерживать выходное напряжение на уровне 15 В.В результате пульсации передаются от входа к выходу.

В случае, показанном выше, очевидным ответом является увеличение конденсатора фильтра, чтобы уменьшить пульсации до разумного значения и решить проблему. Однако все же нужно рассмотреть случай, когда напряжение сети падает — это может иметь точно такой же эффект. Если напряжение в сети падает на 20% (с 230 В до 184 В или со 120 В до 96 В), то же самое происходит и на выходе трансформатора. Это означает, что вместо номинального напряжения 15 В переменного тока выходное напряжение будет снижено до 12 В переменного тока, а этого едва достаточно, чтобы ИС могла поддерживать стабилизацию — при условии, что равно нулю пульсаций напряжения !

Неважно, дискретный регулятор или на ИС — результаты будут одинаковыми.Единственным решением было бы либо использовать трансформатор с более высоким напряжением (например, 18 В RMS), либо использовать конструкцию регулятора с малым падением напряжения (LDO), либо в виде ИС, либо дискретного. Регуляторы LDO могут иметь проблемы со стабильностью из-за их конструкции, и, как правило, их следует избегать, если нет другого выбора. См. Регуляторы LDO, если вы хотите узнать о них больше.


3 — ИС регуляторы Регуляторы

IC (3-выводные) в настоящее время являются наиболее распространенными из всех аналоговых/линейных типов. В течение многих лет у нас были регуляторы 78xx (положительный) и 79xx (отрицательный), а также множество подобных устройств с разными номерами деталей, и было несколько общих напряжений.Были доступны версии на 5, 6, 8, 9, 12, 15, 18 и 24 В, но они (в основном) были упрощены до трех, 5 В, 12 В и 15 В. Некоторые из странных напряжений все еще могут быть доступны, если вы посмотрите достаточно внимательно, но они могут быть не подлинными. Регулируемые стабилизаторы (LM317/337) позволяют создавать блоки питания практически для любого напряжения, от 1,25 В до 50 В, если вы используете высоковольтные версии.

Они удобны, а стационарные регуляторы также доступны в маломощных версиях в корпусе ТО-92.78L05 особенно распространен, поскольку он может обеспечивать регулируемую мощность для небольших микроконтроллеров, проектов на основе PIC и других логических схем с низким энергопотреблением. Внутренняя схема этих ИС теперь достаточно продвинута, и они способны работать очень хорошо. Все они имеют защиту от короткого замыкания и встроенную защиту от перегрева, что делает их практически неразрушимыми … почти !

Обычные регуляторы серий 78xx/79xx многие энтузиасты аудио часто считают «низшими», но это не совсем оправдано.Да, они несколько шумные, но типичный выходной шум имеет низкий уровень и очень редко вызывает проблемы с цепями операционных усилителей. Это может быть проблемой для простых схем с плохим подавлением напряжения питания, и может потребоваться выходной фильтр. Стоит отметить, что выходной конденсатор нужен в первую очередь для стабильности, без него стабилизатор наверняка будет колебаться. Неважно, 10 мкФ или 1000 мкФ, выходная пульсация (и шум) не сильно изменится.

Это явно странное поведение связано с выходным сопротивлением стабилизатора.Согласно техпаспорту на 7815, он имеет выходное сопротивление 0,008 Ом (8 мОм) на частотах до 1 кГц, после чего оно возрастает на 6 дБ/октаву. На частоте 100 Гц конденсатор емкостью 1 мФ (1000 мкФ) имеет реактивное сопротивление 1,59 Ом, и это абсолютно не влияет на 8 мОм регулятора. Выходное сопротивление остается ниже 1 Ом на любой частоте до 1 МГц, а на крайних частотах некоторое влияние оказывает конденсатор.

Заявлено, что подавление пульсаций

составляет минимум 54 дБ (7815) при типичном значении 70 дБ.Типичный выходной шум заявлен на уровне 90 мкВ. Простой способ уменьшить шумы и пульсации напряжения состоит в том, чтобы добавить простой резисторно-емкостной фильтр на выходе регулятора. Для выходных токов 100 мА или менее резистор 10 Ом и конденсатор 1000 мкФ снизят выходное напряжение на 1 В при 100 мА, но уменьшат пульсации 100 Гц еще на 16 дБ (минимум). Это также уменьшит широкополосный шум. На частоте 1 кГц шум любого регулятора уменьшается на 36 дБ, а на частоте 10 кГц — на 56 дБ. В сочетании с уже низким уровнем шума и пульсаций остаточная величина незначительна.Как и ожидалось, этот метод можно успешно использовать только при сравнительно низких токах.

Также можно использовать фильтр, состоящий из катушки индуктивности и конденсатора, но необходимо очень внимательно следить за тем, чтобы частота -3 дБ была значительно ниже частоты пульсаций, иначе вы можете легко получить больше пульсаций, а не меньше! Например, LC-фильтр, состоящий из катушки индуктивности 1 мГн и конденсатора 1 мФ (1000 мкФ), имеет резонансную частоту 159 Гц и увеличивает пульсации на 4 дБ.Увеличение индуктора до 10 мГн приводит к уменьшению пульсаций на 10 дБ, а также к быстрому ослаблению всех частот выше 50 Гц. В идеале катушка индуктивности (или конденсатор) должна быть больше, а любой LC-фильтр чувствителен к импедансу нагрузки и может вызвать переходный звон при изменении нагрузки — рекомендуется проявлять большую осторожность !   Катушка индуктивности 10 мГн будет довольно большой, особенно если она рассчитана на значительный ток.

Многие люди также думают, что добавление большого конденсатора к выходу уменьшит шум и пульсации.Как отмечалось выше, это не работает. Ясно, что размещение емкостного сопротивления более 1 Ом параллельно с сопротивлением менее 20 мОм не принесет многого. На более высоких частотах выходной импеданс стабилизатора будет расти, поэтому емкость от 10 мкФ до 100 мкФ целесообразна для ограничения ВЧ-шума и обеспечения стабильности регулятора.

Обратите внимание, что LDO (регуляторы с малым падением напряжения) часто имеют строгие критерии стабильности, поэтому я предлагаю вам прочитать статью, посвященную этим потенциально сварливым ИС. В основном они ведут себя прилично, но это не гарантируется, если вы не сделаете все правильно.


3.1 — Регулируемые IC-регуляторы

LM317/337 рекомендуются для замены стационарных регуляторов и обеспечивают гораздо большую гибкость. Они стабильны и работают хорошо. Самое главное, у них нет вредных привычек, а это важный фактор для любого дизайна. Проект 05 является примером двойного регулятора, использующего эти универсальные ИС. При использовании, как показано в проекте, производительность лучше, чем у фиксированного регулятора. Это можно улучшить, но обычно в этом нет необходимости.Дополнительные конденсаторы (и диоды) включены в плату Project 05.

Выходное напряжение устанавливается с помощью пары резисторов. Нормальный ток с вывода «Adj» (регулировка) может варьироваться от ~50 до 100 мкА, и необходимо обеспечить больший ток, фиксированный и хотя бы на порядок превышающий нормальный ток с этого вывода. Традиционно это делается добавлением резистора между выходом и контактом регулировки, обычно 100 или 120 Ом. Опорное напряжение номинально равно 1.25 В, но оно может варьироваться от 1,2 В до 1,3 В от одной ИС к другой. Предполагая 1,25 В, ток через внешний резистор 100 Ом составляет 12,5 мА, что намного выше тока регулировочного штифта. Полная схема подключения показана ниже.


Рис. 6. Регулируемый регулятор, показан LM317

Как отмечалось выше, внутреннее опорное напряжение составляет 1,25 В, поэтому через резистор R1 протекает ток 12,5 мА. Мы можем игнорировать ток на выводе регулировки, потому что он будет не более 0,1 мА, и хотя это вызывает небольшую ошибку, она меньше, чем изменение опорного напряжения.Значение R1 довольно важно. Если оно слишком велико, внутренний рабочий ток микросхемы вызовет рост выходного напряжения без нагрузки. Максимальное значение зависит от устройства — для отрицательной версии требуется меньшее сопротивление. Большинство дизайнеров используют значения около 100-220 Ом. Минимальный выходной ток для LM317 составляет около 5 мА или 10 мА для LM337. Использование резисторов 100 Ом гарантирует стабильный выход как для положительного, так и для отрицательного регулятора.

Легко вычислить значение R2, потому что мы знаем, что оно содержит 12.5 мА и всегда будет на 1,25 В меньше выходного напряжения. Следовательно, для выхода 15В получаем …

I R2 = 12,5 мА
В R2 = В ВЫХ — 1,25 = 13,75
R2 = В / I = 13,75 / 12,5 = 1,1 кОм

Это сильно отличается от формулы, представленной в техническом паспорте, и, хотя процесс немного дольше, по крайней мере, вы можете запомнить, как это сделать, потому что он основан на простой математике (закон Ома), который гораздо легче запомнить, чем формула.Из-за допуска опорного напряжения (1,2–1,3 В) фактическое выходное напряжение может варьироваться от 14,4 до 15,6 В (±1%), хотя большинство ИС будет ближе к расчетному значению. Разница напряжений не имеет значения для цепей операционных усилителей. Формула, представленная в техническом описании, равна …

.
V OUT = 1,25 × (1 + R2 / R1) + I ADJ × R2

Это учитывает ток регулировочного штифта (обычно 50 мкА), который добавит около 55 мВ при 1.Используются резисторы номиналом 1к. В общем, нет смысла стремиться к такому уровню точности, потому что микросхема представляет собой регулятор напряжения , а не прецизионный эталон. Если вам нужна точность, используйте прецизионный источник опорного напряжения, такой как TL431, LM336, LT1009, или решение, описанное в документе SLYT183 — Прецизионные опорные напряжения от Texas Instruments.

Назначение D1 такое же, как описано выше — он предотвращает повреждение, подаваемое на выход регулятора. D2 должен разрядить C2.Если этот диод отсутствует, регулировочный штифт может на мгновение стать больше, чем выход (например, если выход закорочен), что повредит ИС. D3 немного сложнее.

Если вы строите один регулятор, D3 можно не указывать. Однако, если вы используете источник питания с двойной полярностью (например, ±15 В), D3 должен быть включен (на оба источника). Это защитный диод, который не дает выходу регулятора стать отрицательным, что может привести к отключению микросхемы …  , и она не восстановит ! Но как это могло случиться? Когда используются два источника, неизбежно, что один будет немного быстрее другого.Нагрузка (операционные усилители или другие схемы) обычно использует только заземление (заземление) в качестве эталона, поэтому мощность потребляется между источниками питания, а , а не от каждого источника на землю. Тот, который появится первым, может заставить выход более медленного регулятора переключиться на противоположную полярность, что может привести к тому, что ИС зафиксируется в состоянии неисправности, из которого она не сможет восстановиться.

Это реальная проблема, и диоды (D3 и его противоположный номер на отрицательном питании) должны быть включены .Это можно увидеть на принципиальной схеме для проекта 05. Что еще хуже, так это то, что проблема может быть прерывистой, и ее трудно отследить, если вы не знаете, что искать.


4 — Повышение тока от IC-регуляторов

Нередко вам может потребоваться гораздо больший выходной ток, чем вы можете получить от микросхемы регулятора с 3 выводами. Существуют версии TO-3 с более высоким током, но этого может быть недостаточно, например, если вы питаете большой микшерный пульт.Существует очень распространенный трюк, который используется для увеличения выходной мощности, и для положительного стабилизатора требуется просто добавить один резистор и силовой транзистор PNP. Если вы используете TIP36C (самый доступный и дешевый силовой транзистор, который вы можете получить), легко получить до 10 А, хотя вам нужно обеспечить очень хороший радиатор и тщательно управлять входным напряжением, чтобы обеспечить безопасную рабочую зону. не превышен.


Рис. 7. Усиленный регулируемый регулятор с использованием LM317 и TIP36C

ИС регулятора будет обеспечивать ток до предела, определяемого резистором R3.Как только напряжение на R3 превысит 0,7 В, Q1 и Q2 включатся и будут подавать столько тока, сколько требуется нагрузке. Входное напряжение должно быть достаточно высоким, чтобы обеспечить надлежащее регулирование при более высоком токе, а размер крышки основного фильтра также должен быть соответствующим, чтобы свести к минимуму пульсации на входе. Вышеупомянутая схема обычно требует обмотки трансформатора со среднеквадратичным значением 20 В, а диоды также должны выдерживать максимальный непрерывный ток.

Внимание — защиты от короткого замыкания нет, потому что регулятор не сможет отключить добавленные транзисторы в случае неисправности.Вы, , могли бы спасти транзисторы, установив предохранитель, как показано, но не рассчитывайте на это. Несмотря на очевидные ограничения, это очень полезная схема, и ее часто рекомендуют в спецификациях и примечаниях по применению. В показанной конфигурации, предполагающей 25 В постоянного тока на входе, стабилизатор обеспечивает максимум около 320 мА плюс ток базы транзисторов, а два TIP36C обеспечивают остальное. Рассеивание Q1 и Q2 будет почти 50Вт при выходном токе 5А, поэтому радиатор и крепление должны быть отличными.Тепловое сопротивление всего 0,5°C/Вт между корпусом и радиатором вызовет повышение температуры каждого транзистора на 12,5°C, и использование транзисторов с параллельным проходом абсолютно необходимо.

В некоторых примечаниях по применению предлагается использовать драйверный транзистор и параллельные проходные транзисторы, но это необходимо только в том случае, если регулятор не может обеспечить достаточный ток для обеспечения необходимого тока базы. Если мы допускаем значение FE h FE, указанное в техническом описании TIP35C/36C, равное 25, стабилизатор на 1 А может питать достаточное количество транзисторов, чтобы получить выходной ток 25 А.У кого-нибудь есть схема, которая требует 10000 операционных усилителей?


5 — Базовый регулятор тока

«Простейший» регулятор тока состоит из высоковольтного источника питания и резистора. Например, если у вас есть источник питания постоянного тока 1 кВ и резистор 1 кОм, это даст вам 1 А на нагрузке в диапазоне от нуля до примерно 20 Ом (с регулировкой 2%). Хотя концепция проста, реализация не совсем точна: источник питания 1 кВ при 1 А — это действительно серьезно, и резистору потребуется номинальная мощность 1000 Вт (1 А при 1 кВ — это 1 кВт).Таким образом, хотя концепция проста, ее реализация сложна, дорога и опасна.

В отличие от регулирования напряжения, не существует простого диода, который может выполнять регулирование тока. «Диоды» регулятора тока существуют, но на самом деле это не диоды, а микросхемы (обычно содержащие полевой транзистор и резистор). Номинальная мощность, как правило, очень ограничена, и они подходят только для работы с довольно низким током. Любой полевой транзистор с режимом обеднения (JFET) можно использовать в качестве простого регулятора тока, но доступный ток будет довольно низким, как и максимальное напряжение.В отличие от стабилитронов, стабильность невелика, и они действительно полезны только там, где точность не требуется. Большинство из них ограничено ~ 20 мА или около того и при относительно низких напряжениях (<50 В). Рассеиваемая мощность обычно не превышает 500 мВт.

Однако для очень точной регулировки тока можно использовать пару транзисторов, а приложенное напряжение ограничивается только напряжением пробоя транзисторов. Максимально доступный ток в основном определяется безопасной рабочей зоной проходного транзистора.Как и в случае с регулятором напряжения, вам нужно знать требования, прежде чем начать. Как и во всем, что связано с электроникой, необходимо идти на компромиссы, и вам необходимо знать основные параметры, прежде чем вы решитесь на использование кремния.


6 — более совершенный регулятор тока

Не существует по-настоящему простого регулятора тока, который можно было бы использовать для тока, необходимого для светодиодов — наиболее распространенной нагрузки, которую вы найдете на данный момент. Ток, необходимый для типичных мощных светодиодов, составляет от 350 мА до 700 мА при прямом напряжении ~3.5V для каждой серии белых светодиодов. Если у нас есть 5 светодиодов по 1 Вт последовательно, нам нужно минимальное напряжение 17,5 В (мы будем использовать источник постоянного тока 22 В) при токе 300 мА.

Схема на дискретном транзисторе с использованием дешевого МОП-транзистора будет работать на удивление хорошо и довольно проста в реализации. У него есть небольшая проблема с термической стабильностью, но мы можем использовать это в своих интересах. Схема показана ниже, и это просто мощная версия очень распространенного источника тока. МОП-транзистор будет рассеивать немногим более 1.2 Вт, и эта мощность полностью тратится впустую (радиатор для MOSFET необходим). Однако это ненамного больше, чем можно было бы ожидать от потерь импульсного стабилизатора тока, работающего при тех же напряжении и токе, а в некоторых случаях может быть даже меньше.

D5 (стабилитрон 12 В) не является обязательным и защищает затвор от перенапряжения. Схема регулирования работает достаточно быстро, чтобы гарантировать, что напряжение на затворе никогда не превысит 6 В, даже если повышение напряжения питания будет мгновенным.Однако включение стабилитрона обеспечивает защиту затвора, если нагрузка отключена (или разомкнута цепь) или если цепь подключена неправильно (если вы ее соорудите).


Рис. 8. Дискретный источник тока на полевом МОП-транзисторе

Почему я решил использовать МОП-транзистор, а не биполярный транзистор для Q2? В данном случае все дело в минимизации потерь тока в базе проходного транзистора, а МОП-транзистору не нужен ток затвора. Резистор 10 кОм подает ток коллектора ~ 2 мА на Q1, и это необходимо для работы транзистора и для обеспечения напряжения на затворе.Ток контролируется транзистором Q1, который включится, когда напряжение на резисторе R2 достигнет ~0,7 В. Когда Q1 включается, Q2 выключается (частично), потому что напряжение на затворе уменьшается. Существует состояние равновесия, которое возникает за считанные микросекунды, и система устойчива. Если изменится импеданс нагрузки или входное напряжение, схема компенсирует это. Если бы компенсация была идеальной, не было бы пульсаций тока через нагрузку — это был бы чистый постоянный ток. Показанная схема создает около 380 мкА пик-пик (среднеквадратичное значение 117 мкА) пульсаций через нагрузку при среднем токе 308 мА.

Q1 имеет нормальный отрицательный температурный коэффициент 2 мВ/°C для любого кремниевого транзистора, поэтому, если он нагреется, ток упадет. Мы можем использовать это, чтобы определить, нагреваются ли светодиоды, и уменьшить ток для компенсации. Если Q1 находится при 50°C, ток снижается до 290 мА. Хотя это нельзя считать полной компенсацией, это все же лучше, чем ничего. Эта общая форма линейного регулятора тока может использоваться везде, где вам нужно, чтобы ток оставался постоянным независимо от изменений нагрузки.Однако вы должны знать о температурной зависимости Q1, потому что она существует независимо от того, полезна она или нет.

Цепь регулятора тока не будет иметь значительных отклонений между нулевой нагрузкой и максимальной нагрузкой (16,7 В, что при 300 мА эквивалентно 55,5 Ом). Его можно использовать с любым светодиодом мощностью от 1 до 5 1 Вт без изменения тока, хотя рассеивание полевого МОП-транзистора естественным образом увеличивается при использовании менее 5 светодиодов. На самом деле, это настолько хорошо, что даже измерить текущее изменение в симуляторе сложно.Однако, если суммарное напряжение на MOSFET и R2 составляет менее ~ 1,5 В, он больше не сможет обеспечивать номинальный ток. Кроме того, имейте в виду, что современные полевые МОП-транзисторы , а не действительно подходят для использования в линейных схемах, но вы можете обойтись без них, если ток мал (как в данном случае).

Схема на рис. 8 имеет одну проблему, заключающуюся в том, что выходной ток зависит от напряжения питания. Это связано с переменным током через Q1 (через R1). Тем не менее, изменение невелико и становится довольно линейным, когда напряжение выше необходимого для регулирования.Ток варьируется от 308 мА (вход 19 В) до 312 мА (вход 30 В). Это более чем приемлемо, но его можно улучшить, запитав Q1 от источника тока. Это добавляет сложности, которые трудно оправдать, но для некоторых других приложений это может быть требованием.

В показанной схеме «опорное напряжение» равно 0,7 В и представляет собой просто напряжение база-эмиттер транзистора Q1. Чтобы создать источник тока, который не зависит от температуры, необходимо использовать прецизионный эталон с температурной компенсацией.Излишне говорить, что это добавляет сложности для небольшого выигрыша в реальном выражении.


6.1 — Дифференциальное напряжение входа-выхода

Регулятор тока ничем не отличается от регулятора напряжения тем, что у него должно быть достаточно «запасного» напряжения, чтобы он мог нормально функционировать. В случае схемы, показанной выше, MOSFET почти ничего не нужно (около 200 мВ), а на R2 должно быть напряжение — 650-700 мВ. Как только входное напряжение падает ниже этих комбинированных напряжений (около 1 В), либо из-за низкого напряжения сети, либо из-за того, что напряжение пульсаций слишком велико, схема больше не может регулироваться.Ток через нагрузку никогда не может быть выше, чем предполагалось, но он может быть намного ниже при слабом питании или высокой пульсации.

Величина необходимого дополнительного напряжения зависит от схемы, но неразумно ожидать, что схема будет регулировать ток в близких пределах, если запаса по напряжению недостаточно. Если напряжение чрезмерное, рассеяние в последовательном устройстве увеличивается, и мощность теряется в виде тепла. Если предполагается, что нагрузкой является резистор, который потребляет такой же ток, как и обычная нагрузка, закон Ома гласит, что доступное напряжение должно быть выше, чем то, которое необходимо для подачи желаемого тока через резистор.

Например, как отмечалось выше, для 5 светодиодов мощностью 1 Вт при токе 300 мА потребуется напряжение ~16,7 В, что эквивалентно резистору сопротивлением 55,5 Ом. Мгновенное напряжение питания всегда должно быть не менее 17,7 В, чтобы полевой МОП-транзистор мог регулировать ток до 300 мА. Стоит отметить, что со стандартным импульсным блоком питания с регулируемым током ситуация не отличается — входное напряжение всегда должно быть больше, чем максимальное напряжение на нагрузке в худшем случае. Повышающе-понижающие импульсные стабилизаторы могут изменять свой режим работы в зависимости от входного напряжения.

Импульсный стабилизатор выигрывает, когда входное напряжение намного больше, чем требуется нагрузке, так как эффективность будет намного выше. При одном и том же токе нагрузки ток от источника питания с импульсным стабилизатором фактически уменьшается по мере увеличения напряжения питания. С линейным регулятором ток остается прежним, а мощность потерь (в виде тепла) увеличивается. Тем не менее, импульсные регуляторы выходят за рамки этой статьи.


7 — IC регулятор тока

Обычные микросхемы регуляторов переменного тока также могут использоваться в качестве регуляторов тока.Примеры показаны в таблицах данных (и ниже), и они работают достаточно хорошо. Эти схемы используют опорное напряжение 1,25 В, поэтому токоизмерительный резистор должен сбрасывать это напряжение во время нормальной работы ограничителя тока. В отличие от показанной выше версии, в которой используется чувствительный резистор 2,2 Ом на 300 мА (резистор рассеивает ~200 мВт), если вы используете, например, LM317, считывающий резистор должен быть около 4,2 Ом и рассеивать около 400 мВт. Конечно, это не имеет большого значения, но это также означает, что на стабилизаторе требуется немного более высокий перепад напряжения.

Стандартный LM317, используемый в качестве стабилизатора тока, имеет отличные характеристики. Недостатком является то, что опорное напряжение составляет 1,25 В, тогда как «опорное» напряжение для показанной выше дискретной версии составляет всего 0,7 В. Это означает, что LM317 нуждается в большем запасе напряжения. Моделирование показывает, что схема, показанная ниже, не будет правильно регулировать ток, пока входное напряжение не превысит 19,8 В, включая минимальный уровень пульсаций напряжения. C2 используется для обеспечения того, чтобы цепь не колебалась.


Рис. 9. LM317 в качестве источника тока

Разницу в опорном напряжении легко увидеть, взглянув на токоизмерительный резистор — R1 на рис. 9 и R2 на рис. 8. В то время как 2,2 Ом достаточно для схемы на рис. быть оценена в 1 Вт. LM317 интересует только одно — напряжение на R1. При условии, что это напряжение может поддерживаться на уровне внутреннего опорного напряжения (1,25 В), выходной ток фиксируется на уровне 300 мА.Текущее равно …

I = V REF / R1
I = 1,25 / 4,15 = 301,2 мА

Если у вас есть лишнее напряжение, резистор R1 может быть 4,7 Ом с параллельным резистором и подстроечным резистором, как показано на рис. 10. Дворник подключается к клемме регулировки LM317, что позволяет вам изменять ток. Показанная схема позволяет изменять ток от 267 мА до 340 мА с помощью VR1.


Рис. 10. LM317 в качестве регулируемого источника тока

Вы можете использовать LM317 в качестве регулируемого регулятора тока до максимально допустимого тока и рассеиваемой мощности.Он далеко не так эффективен, как импульсный регулятор тока, но его легко собрать на плате-прототипе или даже на полоске с бирками. Его можно использовать для прототипирования и проверки концепции или даже в качестве автономного источника питания для управления мощными светодиодами при тестировании радиатора и схемы освещения (например). Как и в схеме на рисунке 8, ток будет практически одинаковым независимо от количества используемых светодиодов мощностью 1 Вт. Это предполагает, что прямое напряжение светодиодов, конечно, примерно на 4-5 В меньше, чем напряжение питания.


8 — отрицательные регуляторы

В этой статье рассматриваются только положительные стабилизаторы, но отрицательные стабилизаторы легко изготавливаются с использованием тех же основных схем, но с деталями противоположной полярности (обратные стабилитроны, транзисторы PNP вместо NPN и наоборот и т. д.). Таким образом, отрицательные регуляторы не рассматриваются сами по себе. Отрицательным эквивалентом регуляторов 78xx является серия 79xx, а LM317 соответствует LM337.

Однако есть одна конфигурация, которая на первый взгляд кажется неработоспособной, но она настолько полезна, что показана здесь.Требуется немного нестандартного мышления, чтобы понять, что если одна сторона источника питания регулируется (например, положительная), то по определению другая сторона (отрицательная) также должна регулироваться. Если бы было иначе, электроника в целом просто не имела бы никакого смысла и не работала бы.


Рис. 11. Положительное и отрицательное напряжение с использованием только положительных регуляторов

На самом деле, блоки питания могут быть совершенно отдельными, а просто подключаться к минусу верхнего регулятора/источник питания, подключенному к плюсу нижнего.Два отдельных импульсных источника питания могут быть подключены таким образом, и он работает с любым типом источника питания, если между их вторичными обмотками нет другого соединения, кроме того, которое вы делаете сами. Вы даже можете иметь разные напряжения для источников питания +ve и -ve, если хотите (но это не часто бывает полезно).


9 — Методы опорного напряжения

Для всех регуляторов напряжения и тока требуется опорное напряжение, поскольку оно используется в качестве фиксированной точки, с которой можно сравнивать выходное напряжение или ток.Идеальный источник опорного напряжения будет полностью нечувствителен к возрастному дрейфу, температуре и изменениям входного напряжения, поэтому он всегда будет оставаться на одном и том же напряжении. Излишне говорить, что идеального эталона не существует, но некоторые схемные приемы довольно близки.

Как отмечалось во введении, в схемах клапанов использовались газоразрядные трубки, которые не отличались особой точностью и стабильностью. С появлением кремниевых полупроводников ситуация значительно улучшилась, и эталоном стали стабилитроны.Стабилитрон на 6,2 В имеет дополнительный положительный и отрицательный температурный коэффициент (tempco) и достаточно стабилен в разумном диапазоне температур. Однако напряжение не изменяется с током, поэтому простой резистор не обеспечит опорное напряжение с желаемой стабильностью. Это препятствие обычно преодолевается за счет питания стабилитрона от источника постоянного тока — обычно двух, причем один обеспечивает опорный ток для второго.

Если бы можно было построить источник тока, который был бы нечувствителен как к приложенному напряжению, так и к температуре, то самым простым из известных эталонов напряжения был бы резистор.Если определенный (и идеально отрегулированный) ток проходит через резистор с очень низкой температурой, то напряжение на этом резисторе должно быть постоянным. Конечно, вы не можете потреблять какой-либо ток нагрузки, и для создания прецизионного источника тока вам потребуется прецизионное опорное напряжение. Пройдя полный круг, становится очевидно, что нужно что-то более практичное.

Стабилитроны

с напряжением пробоя около 6,2 В могут работать при определенном токе и будут демонстрировать очень близкую к нулю температуру, если ток правильный.К сожалению, это не указано в спецификациях, и оптимальный ток варьируется от одного диода к другому. Точный необходимый ток можно найти экспериментально, но этот метод требует много времени, и немногие люди будут так склонны (включая меня). Это особенно верно, когда можно легко и дешево приобрести прецизионные эталонные диоды.

В микроконтроллере µA723 (и LM723) используется стабилитрон на 5,7 В с низкой температурой. Еще лучше использовать стабилитрон на 5,6 В с температурой +2 мВ/°C (типично) последовательно с диодом, смещенным в прямом направлении, с температурой -2 мВ/°C — результат нулевой.Никогда не получится быть идеальным, и прямой ток все равно должен жестко контролироваться, чтобы получить стабильное напряжение.

В современных ИС наиболее распространенным эталоном является запрещенная зона. Обратите внимание, что хотя схема называется запрещенной зоной, на самом деле она не зависит от энергетической ширины запрещенной зоны кремния (около 1,205 эВ — электрон-вольт), а просто имеет примерно такое же эффективное напряжение. Да, я знаю, что это не имеет особого смысла и сбивает с толку, но так оно и есть.Существует много различных широко используемых версий, и большинство из них в значительной степени зависят от методов обработки ИС. Если бы вы построили его из отдельных частей, он почти наверняка был бы непригоден для использования. Нахождение на одном куске кремния и со всеми частями в непосредственной близости означает, что все соединения имеют одинаковую температуру друг с другом. Эталоны ширины запрещенной зоны используют схемы с одинаковыми, но противоположными температурными коэффициентами — точно так же, как стабилитрон и диод, описанные выше, но при более низком и более полезном напряжении.«Стандартное» (если такое существует) опорное значение ширины запрещенной зоны имеет напряжение от 1,2 до 1,5 В — например, номинальное опорное напряжение для LM317 составляет 1,25 В.

Если вы хотите точно знать, как делается ссылка на ширину запрещенной зоны, в сети есть много информации. Тем не менее, большая часть из них не особенно полезна, потому что она очень техническая, и большинство статей посвящено методам изготовления ИС. Конечно, это имеет смысл, потому что вы должны иметь изготовление ИС, чтобы создать работоспособный эталон ширины запрещенной зоны.Однако для полноты картины ниже показана типичная схема. Идея состоит в том, что есть две взаимодополняющие части цепи с одинаковыми, но противоположными температурными коэффициентами. Ток часто жестко регулируется, и схемы с запрещенной зоной в ИС нередко используют опорное напряжение запрещенной зоны для стабилизации тока питания, питающего опорную схему!


Рис. 12. Концептуальная схема эталонной ширины запрещенной зоны

Некоторые примеры прецизионных источников опорного напряжения включают LM113 (первый, выпущенный в 1971 году и разработанный Бобом Видларом), TL431 и LM336 (оба регулируемые), а также многие другие.Концептуальная схема LM113 показана выше. Обратите внимание, что физическая площадь Q2 сделана в 16 раз больше, чем Q1, и это один из нескольких факторов, заставляющих схему работать. Большинство используют подобную технику.

Интересно отметить, что если вам нужен прецизионный источник тока, вам нужен прецизионный источник опорного напряжения. В идеале, особенно если входное напряжение может изменяться более чем на небольшую величину, лучшим способом питания прецизионного источника опорного напряжения является источник тока.Однако это не должно создавать головоломки, потому что источник опорного тока должен быть только хорошим, а не идеальным. Мир прецизионных источников (будь то напряжение или ток) требует большого внимания к деталям, и необходимо свести к минимуму колебания входного напряжения, тока нагрузки и температуры. Операционные усилители часто необходимы, потому что они имеют точно подобранные входные транзисторы, которые остаются практически при одинаковых температурах.

Там, где требуется предельная точность , всегда было обычной практикой использовать духовку с электронным управлением для повышения температуры окружающей схемы до уровня, достаточного для того, чтобы изменения атмосферной температуры оказывали минимальное влияние или не влияли на температуру схемы.Излишне говорить, что это необходимо только тогда, когда выполняются измерения с гораздо более высокой точностью, чем обычно — такие методы обычно используются в очень высокоточных измерителях, но не являются необходимыми для большинства повседневных приложений. Современный эталон ширины запрещенной зоны часто обеспечивает точность, необходимую для большинства измерений.


10 — Змеиное масло

Прискорбно, но неизбежно, что некоторые люди будут ассоциировать регуляторы напряжения с «магическими» свойствами, способными каким-то образом влиять на «темп, ритм, время и пространство» (и нет, я тоже не знаю, что это должно означать) как звуковая сцена, басовый «авторитет», высокие частоты «воздух» и, в более широком смысле, вкус и ощущение во рту хлопьев для завтрака.Это последнее утверждение (к сожалению) не глупее любого другого. Почти все без исключения это вопиющая чепуха, и никогда не будут подкреплены результатами двойных слепых испытаний или значимыми измерениями.

Есть несколько «особых» дизайнов, которые привлекли внимание, но я не собираюсь доверять им, называя имена. Есть несколько (очень мало ! ) конструкций, которые требуют лучшего, чем обычно, регулирования, обычно требующего более низкого уровня шума, чем можно достичь с помощью готовых ИС стабилизаторов.Часто это происходит из-за того, что схемотехника также сильно пропитана змеиным маслом и может иметь особенно плохое отклонение источника питания или быть чрезмерно чувствительной к импедансу источника питания.

Нет никаких сомнений в том, что некоторые из «специальных» регуляторов могут иметь превосходную производительность при гораздо более низком уровне шума, чем обычные типы ИС. Если вы хотите поэкспериментировать, они могут быть очень образовательными и доставят массу удовольствия, когда вы экспериментируете с ними. Тем не менее, они , а не заставят любой грамотный аудиодизайн звучать «лучше» или даже «по-другому», особенно те, которые используют операционные усилители.

Ничего из того, что я скажу, и протесты других здравомыслящих дизайнеров, конечно, никого не изменят. Если люди склонны верить в «волшебный» аспект звука, они почти наверняка услышат разницу, и это мнение не будет опровергнуто двойным слепым тестированием, что укрепляет веру в то, что мы можем слышать вещи, которые невозможно измерить или количественно оценить с помощью науки или физики. Этот механизм «веры» является частью нашей психики, и даже когда вы знаете, что нет никаких изменений, наш разум легко обмануть.

Единственным действительным тестом является двойной слепой тест, но простой тест A-B легко настраивается. Это императив , что вы не знаете, какое положение переключателя какое, потому что это противоречит самой идее тестирования AB. В идеале, если вас не будет в комнате, подключится кто-то другой (который не будет виден). Если вы не можете выбрать тестируемый проект с точностью не менее 70% в ходе ряда тестов, выбор «А» или «В» находится в пределах случайного выбора (т.е. чисто догадки).


Выводы

Регулируемые источники питания используются повсеместно и считаются необходимыми во многих случаях, хотя схемы могут работать достаточно хорошо и без регулирования. Простой факт заключается в том, что регулирование источников питания дает нам свободу использовать схемы, которые в противном случае вносили бы в схемы большое количество шума. Обычно дешевле (и конечный результат меньше) использовать стабилизатор, чем пытаться использовать более продвинутые фильтры для удаления гула и шума 100/120 Гц от источника питания.

В первые дни, когда клапаны (вакуумные лампы) были единственными доступными усилительными устройствами, регулирование было сложным и дорогим. Клапанные регуляторы использовались только в случае крайней необходимости из-за стоимости и дополнительных проблем с надежностью. По нынешним меркам стабильность регулирования была довольно обычной, но ее было достаточно для применений того времени. В большинстве случаев разработчики шли на многое, чтобы использовать фильтрацию для удаления фоновых помех (100 Гц или 120 Гц) в источниках питания.В фильтрах использовались катушки индуктивности, резисторы и конденсаторы для удаления шума из наиболее чувствительных частей схемы, а регулируемые источники питания были практически неслыханными в бытовом оборудовании.

Сегодня у нас есть огромное количество ИС регуляторов, прецизионных ИС опорного напряжения и доступ к схемам, которые стоили бы невероятно дорого всего 50 лет назад. Одной из первых микросхем регуляторов была почтенная микросхема µA723, которая производилась рядом компаний после ее появления.Впервые он был выпущен Fairchild в 1967 году и до сих пор существует. Сомнительно, что многие люди будут использовать его для чего-либо, кроме как для ремонта существующего продукта, и поэтому я не включил схему, использующую его. Несмотря на свой возраст, это по-прежнему очень хорошая микросхема, которая часто используется, например, в настольных источниках питания.

Для повышения точности в некоторых случаях вы обнаружите, что один регулятор обеспечивает напряжение для второго регулятора — схема с двойным регулированием, иногда известная как «суперрегулятор».Это только изолирует второй стабилизатор от колебаний входного напряжения, но если шум, регулировка нагрузки или температурная стабильность второго стабилизатора не идеальны, конечный результат, вероятно, не стоит затраченных усилий. Вы, вероятно, получите очень хорошее подавление гула, но в любом случае этого легко добиться. Имейте в виду, что один немного неуместный провод или заземление шасси в источнике питания могут легко свести на нет эффекты регуляторов с точки зрения подавления гула/жужжания.

Существует много различных ИС стабилизаторов напряжения от разных производителей, и было бы сложно попытаться включить их все.Прецизионные эталоны также используются в АЦП и ЦАП , особенно в тех, которые предназначены для точных измерительных функций. Вы также должны включить микросхемы импульсного стабилизатора, как напряжения, так и тока — некоторые из них оптимизированы для одного или другого. Количество устройств огромно, особенно с коммутационными типами. Каждый год в каталоги поставщиков добавляются новые устройства, причем большая часть спроса на новые устройства обусловлена ​​спросом на «твердотельное» (светодиодное) освещение.

Линейные стабилизаторы гораздо проще спроектировать и построить, чем любой импульсный стабилизатор, потому что в них не задействованы высокие частоты и не нужно беспокоиться о магнитных компонентах.Это делает линейный вариант разумным выбором для тестирования проекта, даже если заранее известно, что окончательный источник питания будет переключаемого типа. Проект должен быть завершен, и в первую очередь должны быть установлены требуемое напряжение, ток и тепловые требования. Когда все это известно, пришло время работать над окончательным дизайном переключателя.


Каталожные номера
  1. Трубки регулятора выброса газа — Википедия
  2. 78xx и 79xx Спецификации (включая версии с низким энергопотреблением)
  3. LM317/337 Листы данных
  4. Диод постоянного тока — Википедия
  5. Регулятор тока (регулирующий [так в оригинале]) Диоды — Semitec
  6. Искусство электроники, Пол Горовиц, издательство Кембриджского университета (© 1989)
  7. Эталоны ширины запрещенной зоны — Analog Innovations
  8. Дизайн ссылок на запрещенную зону: испытания и невзгоды — Боб Пиз


Основной индекс Указатель статей
Уведомление об авторских правах.  Эта статья, включая, помимо прочего, весь текст и диаграммы, является интеллектуальной собственностью Рода Эллиотта и защищена авторским правом © 2012.  Воспроизведение или повторная публикация любыми средствами, будь то электронными, механическими или электромеханическими, строго запрещены в соответствии с Международные законы об авторском праве. Автор предоставляет читателю право использовать эту информацию только в личных целях, а также разрешает сделать одну (1) копию для справки при создании проекта. Коммерческое использование запрещено без письменного разрешения Рода Эллиотта.

Страница опубликована и защищена авторскими правами © Rod Elliott Июнь 2013 г.


Регуляторы тока

Регуляторы тока

Теперь вы должны знать, как работают стабилизаторы напряжения для обеспечения постоянного выходного напряжения. В в некоторых схемах может потребоваться регулировка выходного тока. Схема, которая обеспечивает постоянный выходной ток, называется регулятором постоянного тока или просто CURRENT РЕГУЛЯТОР.Схема, показанная на рис. 4-40, является упрощенной схемой тока. регулятор. Переменный резистор, показанный на схеме, используется для иллюстрации концепции. действующего регулирования. Изучая регуляторы напряжения, вы должны знать, что переменный резистор не реагирует достаточно быстро, чтобы компенсировать изменения. Уведомление что амперметр был включен в эту цепь, чтобы показать, что показанная цепь это регулятор тока. Когда схема работает правильно, текущее показание амперметр остается постоянным.В этом случае переменный резистор (R V ) компенсирует изменения нагрузки или входного напряжения постоянного тока. Адекватное текущее регулирование приводит к потере регулирования напряжения. Изучая показанную схему, вы должны вспомнить что любое увеличение сопротивления нагрузки вызывает падение тока. Для поддержания постоянного ток, сопротивление R V должно быть уменьшено всякий раз, когда сопротивление нагрузки увеличивается. Это приводит к тому, что общее сопротивление остается постоянным.Увеличение входное напряжение необходимо компенсировать увеличением сопротивления R V , тем самым поддерживая постоянный ток. Работа регулятора тока аналогично регулятору напряжения. Основное отличие состоит в том, что регулируется ток а другой регулирует напряжение.

Рис. 4-40. — Регулятор тока (упрощенный).

Поскольку использование переменного резистора не является практичным способом управления колебаниями тока или вариант, используются транзистор и стабилитрон вместе с необходимыми резисторами.Напомним, что стабилитрон обеспечивает постоянное опорное напряжение. Схема, показанная в на рис. 4-41 показана схема регулятора тока. За исключением добавления R1, Схема, показанная на рисунке, аналогична схеме последовательного регулятора напряжения. Резистор подключается последовательно с нагрузкой и воспринимает любые изменения тока в нагрузке. Уведомление падение напряжения на резисторе R1 и отрицательная полярность напряжения, подаваемого на эмиттер транзистора Q1. Полярность напряжения является результатом тока, протекающего через R1, и это отрицательное напряжение противостоит прямому смещению для Q1.Однако, поскольку регулируемое напряжение на CR1 имеет противоположной полярности, фактическое смещение транзистора равно разнице между двумя напряжения. Вы должны понимать, что R2 предназначен для ограничения тока. резистор для стабилитрона.

Рис. 4-41. — Регулятор тока.

Целью регулятора тока является обеспечение постоянного тока независимо от изменения входного напряжения или тока нагрузки.Схема, показанная на рис. 4-42, состоит в том, что цепи, предназначенной для обеспечения постоянного тока 400 миллиампер. Вольтметры показано на схеме, чтобы подчеркнуть падение напряжения на определенных компонентах. Эти напряжения поможет вам понять, как работает регулятор тока. Падение напряжения на переходе база-эмиттер Q1 составляет 0,6 вольта. Это напряжение представляет собой разницу между напряжение Зенера и падение напряжения на R1. Прямое смещение Q1 на 0,6 В позволяет правильная работа транзистора.Выходное напряжение на R L составляет 6 вольт, т.к. показывает вольтметр. С регулируемым выходным током 400 миллиампер, сопротивление транзистора (R Q1 ) 9 Ом. Это можно доказать, используя закон Ома и значения, указанные на схеме. В этом случае ток (I) равен напряжению падение (E), деленное на сопротивление (R). Следовательно:

12 вольт разделить на 30 Ом равно 0,4 ампера или 400 миллиампер.

Рисунок 4-42.- Регулятор тока (со значениями цепи).

Поскольку вы знакомы с основной схемой регулирования тока, давайте рассмотрим в Подробно о том, как работают различные компоненты, чтобы поддерживать постоянный выходной ток 400 мА. См. схему, показанную на рис. 4-43. Помните, что уменьшение сопротивления нагрузки вызывает соответствующее увеличение тока. В показанном примере сопротивление нагрузки R L упал с 15 Ом до 10 Ом.Это приводит к большему падению напряжения на резисторе R1. из-за повышенного тока. Падение напряжения увеличилось с 2,4 вольта до 2,5 вольта. Конечно, падение напряжения на CR1 остается постоянным на уровне 9 вольт из-за его регулирующая способность. Из-за повышенного падения напряжения на R1 прямое смещение на Q1 теперь 0,5 вольта. Поскольку прямое смещение транзистора Q1 уменьшилось, сопротивление транзистор увеличивается с 9 Ом до 14 Ом. Обратите внимание, что увеличение сопротивления на 5 Ом на транзисторе соответствует уменьшению сопротивления нагрузки на 5 Ом.Таким образом общее сопротивление вокруг внешнего контура цепи остается постоянным. Поскольку Схема представляет собой регулятор тока, вы знаете, что выходные напряжения будут меняться в зависимости от регулятора. поддерживает постоянный ток на выходе. На рисунке выходное напряжение уменьшено до 4 В. вольт, который вычисляется путем умножения тока (I) на сопротивление (R) (400 мА X 10 Ом). = 4 вольта).

Рисунок 4-43. — Регулятор тока (с уменьшением R L ).

Q.36 На рисунке 4-40, когда сопротивление нагрузки увеличивается (R L ), сопротивление R V увеличивается/уменьшается (какой) для компенсации перемена.
Q.37 На рис. 4-43 любое уменьшение прямого смещения база-эмиттер на Q1 приводит к увеличение/уменьшение (какое именно) сопротивления транзистора.

Регулятор постоянного тока серии ELIGHT

Система контроля и управления ELITLUCE позволяет контролировать состояние и работу цепей серии уличного освещения.
Доступные функции:
  • Отображение напряжения и тока для каждого регулятора: значение напряжения позволяет определить наличие неисправности;
  • Запуск и отключение регуляторов;
  • Настройка функции пуска, останова и работы с пониженным потоком;
  • Устройство обнаружения неисправности;
  • Обнаружение общих сигналов тревоги: пар, доступ, температура;
  • История питания: пуск, отключение, отказ сети, периоды пониженного потока, макс. температура.

Сеть предлагает простой способ подключения существующей инфраструктуры (датчик счетчика, устройство управления заводом и т. д.), что позволяет бизнесу, правительству и компаниям делегировать управление и обслуживание.
Сеть является серверно-мультиклиентской и основана на протоколе TCP/IP, что обеспечивает максимальную гибкость и все виды расширения…….
Вся система была разработана на языке Java, чтобы обеспечить более высокую совместимость со всеми типами устройств и любой существующей операционной системой.
Любой сервер или клиент может быть размещен на ПК или MAC, с операционными системами Windows или Linux и без ограничений по использованию.

Возможности подключения
ELITLUCE управляет связью с удаленными устройствами и с ними, распределяя их двумя способами:

  • Физические соединения;
  • Беспроводные соединения.

Эти два вида соединений можно комбинировать любым способом, чтобы наилучшим образом использовать доступную инфраструктуру для приложения (телефонный кабель, соединения ADSL/HDSL, оптоволоконный кабель, модем GSM/GPRS, модем UMTS, модем HSPDA). ).
Система может использовать две выделенные линии по кабелю, оптоволоконному кабелю или может использовать точку доступа через сеть LAN или Интернет на удаленном предприятии, что позволяет управлять автоматическим вызовом или запросом управляющего устройства.
Рабочая станция регистрируется в центральной системе через локальную сеть или сеть Интернет, что обеспечивает полную совместимость системы.
ELITLUCE имеет клиентскую платформу, разработанную для мобильных телефонов, с платформой Java ELITMobile. Это позволяет получить доступ напрямую с телефона ко всем данным Сервера и выполнять все действия по обслуживанию удаленно.
Центральная система контролирует каждый доступ с процедурой входа в систему, классифицируя их по различным уровням в соответствии с оперативным уровнем, который вы хотите предоставить каждому пользователю.

Сильноточный регулятор напряжения: Полное руководство

Регуляторы напряжения

Источник: Wikimedia Commons

Вряд ли найдется электротехническое изделие, для которого не требуется регулятор напряжения. И этот факт делает регулятор напряжения одним из наиболее часто используемых электрических компонентов для цепей.Если ваш курс не может питаться напрямую от напряжения батареи или напряжения адаптера постоянного/переменного тока, вам понадобится регулятор напряжения, чтобы предотвратить повреждения от увеличения тока и мгновенного тока. Кроме того, вы должны хорошо разбираться в сильноточных регуляторах напряжения, прежде чем выбирать или изготавливать их для своих цепей. Итак, в этой статье вы узнаете, как работает сильноточный стабилизатор напряжения, какие типы стабилизаторов напряжения, области применения и некоторые схемы регуляторов напряжения вы можете построить для своего проекта.

Начнем!

Как работает сильноточный регулятор?

Основное назначение регулятора напряжения — ограничение тока. Другими словами, он создает и поддерживает фиксированное выходное напряжение. Даже если вы измените состояние нагрузки или входное напряжение, постоянное выходное напряжение останется прежним.

Регулятор напряжения

Источник: Wikimedia Commons

Кроме того, регуляторы напряжения поддерживают номинальное напряжение, получаемое цепью от импульсного источника питания, в приемлемом диапазоне для нормальной работы других электронных компонентов в цепи.

Большинство регуляторов напряжения работают для преобразования постоянного тока в постоянный, но некоторые также могут выполнять преобразования переменного тока в постоянный и переменного тока в переменный.

Типы регуляторов напряжения: линейные и импульсные

У нас есть два типа напряжения, которые следует учитывать перед выбором или изготовлением регулятора напряжения. К этим типам относятся линейные регуляторы и импульсные регуляторы.

Линейные регуляторы

— это недорогие и простые регуляторы с бесшумными функциями.Однако линейные понижающие стабилизаторы имеют низкий или средний уровень мощности, и поэтому они наиболее полезны для понижения напряжения легких нагрузок. Линейный регулятор также имеет компактные размеры.

Схема линейного регулятора

Источник: Викиверситет

С другой стороны, импульсные стабилизаторы имеют высокий КПД, но имеют более сложную конструкцию и стоят дороже, чем линейные стабилизаторы. В довершение всего, они имеют более высокий уровень шума.Однако вы используете импульсный стабилизатор в качестве повышающего или понижающего регулятора.

Схема импульсного регулятора с обратной связью

Источник: Wikimedia Commons

Применение регуляторов напряжения

Вот некоторые области применения линейных и импульсных регуляторов напряжения:

  • Вы можете использовать линейные регуляторы для малобюджетных, чувствительных к шуму, ограниченному пространству или слаботочных приложений, таких как носимые устройства, Интернет вещей (IoT) и устройства для наушников.

Наушники

  • Импульсные стабилизаторы можно использовать для более общих применений. И вы также можете использовать их для высокопроизводительных и эффективных приложений, таких как потребительские, автомобильные, корпоративные и промышленные приложения.

Автомобили

Сильноточные схемы регуляторов напряжения Проекты

В этом разделе будут рассмотрены два типа схем регулятора напряжения, которые вы можете изготовить для своего проекта.Мы обсудим две схемы: высоковольтную схему контроллера напряжения 7812 и высокоточную схему адаптируемого регулятора напряжения с использованием LM338.

Сильноточный 7812 Цепь регулятора напряжения

Сильноточная схема напряжения 7812

Источник: блог о регуляторе напряжения постоянного тока

Вы можете построить сильноточный 7812 напряжения с помощью транзистора, и транзистор поможет увеличить мощность тока нагрузки схемы регулятора.Кроме того, имейте в виду, что в положительных типах регуляторов используются NPN-транзисторы, а в отрицательных регуляторах используются PNP-транзисторы.

Кроме того, эта схема является идеальным образцом схемы регулятора тока постоянного напряжения 12 В. И он поставляется с IC 7812, предназначенным для улучшения напряжения нагрузки 1A IC 7812 (до 15A).

Примечание. Чем больше внешних транзисторов используется, тем выше ток нагрузки.

Следовательно, вы можете создать сильноточный стабилизатор напряжения 7812, соединив 3 комплементарных транзистора MJ2955.

Вот лучшая часть.

Вы можете изменить мощность тока нагрузки, добавив больше транзисторов MJ2955 (увеличение) или удалив некоторые транзисторы.

Кроме того, вы можете использовать резистор с номиналом 100R или ниже, чтобы защитить вашу систему от перегрузки по току. Итак, этим резистором можно стабилизировать напряжение, которое получает 1с 7812.

Так как ток нагрузки 7812 не выше 1А, можно использовать его в качестве защитного предохранителя на выходное напряжение ИС 1А.Таким образом, защищая ИС от высокого постоянного тока или постоянного тока.

Кроме того, вы должны установить радиатор для транзисторов 1C MJ2955 и 7812, чтобы иметь эффективную систему теплоотвода для дополнительного охлаждения напряжения нагрузки или функции отключения при перегреве.

Радиатор

Источник: Wikimedia Commons

Примечание: теплоотвод также предотвращает повышение температуры. Вы также можете включить функции отключения по температуре при достижении максимальной температуры.

Кроме того, вы можете использовать регулятор 7912 для этой схемы. Но вам придется заменить транзисторы MJ2955 на другие транзисторы, такие как MJ3055, TIP3055 или 2N3055.

Схема сильноточного адаптируемого регулятора напряжения с использованием LM338

Цепь регулятора высокого напряжения с использованием LM338

Источник: 320volt.com

Эта гибкая схема регулятора напряжения, использующая LM338, может обеспечить регулируемое фактическое выходное напряжение постоянного тока в пределах 1.от 2в до 32в с входным неуправляемым питанием постоянного тока от 1,5в до 35в.

LM338 представляет собой ИС с регулируемым источником питания с трехвыводным регулятором напряжения +ve. Кроме того, он может подавать пять ампер от 1,2 до 32 вольт. Кроме того, вам нужно всего два резистора, чтобы использовать эту схему. Кроме того, вот целевое выходное напряжение, которое вы можете получить с переменным резистором:

.

В вых = 1,25 В (1+R2/R1) + Iadj R2

Необходимые компоненты

Вот компоненты, необходимые для этой схемы:

  1. C1 – 10 мкФ/25 В – CP Радиальный D4.0 мм – P2,00 мм (1)
  1. C2 – 4,7 мкФ/25 В – CP Радиальный D4,0 мм – P2,00 мм (1)
  1. R1 – 120 Ом – R Осевой DIN0204 D1,6 мм L3,6 мм – P5 0,08 мм Горизонтальный (1)
  1. D1, D2 – 1N4007 – D-DO-41 SOD81 P10,16 мм Горизонтальный (2)
  1. U1 – LM338 – TO- 220-3 Вертикальный (1)
    1. 7 RV1 – 1 кОм – Потенциометр Bourns 3266Y Вертикальный (1)
    1. J1, J2 – Винт Ter 01×02 – JWT A3963 1×02 P3,96 мм Вертикальный (1)

    LM338 является важным компонентом этого гибкого напряжения цепь регулятора.Вы можете подключить входную клемму 3 напрямую к положительной клемме (Vin). Кроме того, соедините контакт 2 (Vout) с винтовой клеммой, выходной диапазон. Далее соедините контакт 1 с GND через переменный резистор RV1.

    Итак, вы можете изменить регулируемое выходное напряжение LM338 этой схемы, изменив значения R1 и RV1. Также конденсаторы С2 и С1 выполняют функции фильтра, а D1 и D2 работают как «элементы обратной защиты».

    Завершение

    Наконец, давайте рассмотрим, что следует учитывать перед выбором идеального регулятора напряжения, если вы не собираетесь его делать.Во-первых, вы должны понимать основные функции, такие как Vout, Vin, Iout и даже системные приоритеты.

    Как только вы поймете эти параметры, выясните, какое устройство соответствует требованиям вашего приложения. Для этого можно использовать таблицу параметрического поиска и текущий график. И вы также можете использовать график эффективности, чтобы найти фактическую эффективность желаемого регулятора напряжения.

    Таблица параметрического поиска

    Источник: DCD-селектор

    Кроме того, подходящий регулятор напряжения продлит срок службы батарей ваших цепей, если они используют питание от батарей.

    На этом статья заканчивается. Не забудьте связаться с нами, если вам потребуется дополнительная помощь или у вас возникнут дополнительные вопросы. Мы всегда рады помочь.

    LM317 / LM338 / LM350 Калькулятор регулятора тока и схемы


    LM317 / LM338 / LM350 Калькулятор регулятора тока

    Вы можете использовать этот калькулятор регулятора тока, чтобы изменить значение программного резистора (R 1 ) и рассчитать выходной ток для семейства LM317 / LM338 / LM350, состоящего из трех клеммных регулируемых регуляторов.Этот калькулятор регулятора тока будет работать для всех регулируемых стабилизаторов на интегральных схемах с эталонным напряжением (V REF ) 1,25. Дополнительные сведения об этих регуляторах напряжения см. на странице «Калькулятор регулятора напряжения LM317 / LM338 / LM350, информация и схемы».

    Рисунок 2: Схема калькулятора регулятора тока LM317 / LM338 / LM350

    LM317 / LM338 / LM350 Калькулятор регулятора тока

    Для определения выходного тока регулятора введите значение программного резистора (R 1 ) в омах и нажмите кнопку «Рассчитать».Это рассчитает выходной ток в амперах и количество мощности, рассеиваемой через R 1 в ваттах.

    ПРИМЕЧАНИЕ. Этот онлайн-калькулятор регулятора тока требует, чтобы в вашем браузере был включен JavaScript.

    LM317 / LM338 / LM350 Калькулятор регулятора тока

     ОБНОВЛЕНИЕ  — Калькулятор регулятора напряжения LM317 / LM338 / LM350 перемещен на отдельную страницу, Калькулятор регулятора напряжения LM317 / LM338 / LM350. Пожалуйста, обновите закладки.


    Спецификации — LM317 / LM338 / LM350 3-контактный регулируемый регулятор


    LM317 / LM338 / LM350 Цепи регулятора тока

    На следующих схемах показаны некоторые из основных применений регуляторов напряжения серии LM317/LM338/LM350, когда они сконфигурированы как регулятор тока или источник постоянного тока (CCS).

    Рис. 2. Схема регулятора тока на 1 А для LM317/LM338/LM350

    Рис. 3. Схема прецизионного ограничителя тока для LM317/LM338/LM350

    Рис. 4. Схема зарядного устройства постоянного тока 50 мА для LM317


    Звенья регулятора напряжения

    Что такое регулятор тока?

    Регулятор тока срабатывает каждый раз, когда перезаряжается сотовый телефон, заводится автомобиль, подключается компьютер или включается небольшой электроприбор.Регуляторы тока, иногда называемые регуляторами напряжения, уменьшают и ограничивают количество электроэнергии до уровня, необходимого для работы электрического устройства. Стандартный домашний ток в Соединенных Штатах (США) составляет 110 вольт, что составляет 240 вольт в Соединенном Королевстве и большей части Европы. Однако многим электрическим устройствам требуется лишь часть входного напряжения — здесь в игру вступает регулятор тока.

    Как правило, регулятор тока представляет собой форму понижающего трансформатора, который пропускает к устройству только заданную величину тока.Например, компьютерам обычно требуется всего 20 вольт для работы, а сотовым телефонам требуется всего 3 вольта. Регуляторы тока в обоих случаях обычно являются частью шнура, который втыкается в стену, а затем в прибор.

    Большинство регуляторов тока для бытовых электроприборов включают в себя схемы для регулирования постоянного тока.Эта схема поддерживает ток, поступающий на устройство, на постоянном уровне, чтобы избежать повреждения. Поскольку напряжение в домах может незначительно колебаться из-за изменений общей мощности сети или разрядки электрической системы здания, такие колебания могут привести к сбоям в работе или прекращению работы чувствительных устройств. Цепь постоянного тока принимает доступное напряжение и стабилизирует его до постоянного и надежного уровня низкого напряжения.

    Самый простой тип регулятора тока — регулятор напряжения, который работает только как понижающий трансформатор.Он не содержит схемы постоянного тока, поскольку используется для более надежных устройств, предназначенных для работы в допустимых диапазонах колебаний напряжения. Общие типы включают те, которые можно найти в пусковых системах некоторых автомобилей, крупных бытовых приборов, машин и трансформаторов напряжения, используемых путешественниками за границей.

    Большинство распространенных потребителей устройств регулятора тока не требуют ручной настройки напряжения или другого взаимодействия.Универсальные регуляторы тока обычно оснащены переключателями, позволяющими пользователю изменять выходное напряжение для питания различных устройств. Коммерческие и промышленные регуляторы тока устанавливаются на определенные типы машин, где необходимо изменение или регулировка различных напряжений на различных этапах работы машин. Они обычно используются для изменения скорости двигателей для питания оборудования, но работают по тому же принципу преобразования стандартного тока в более низкие уровни.

    .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.