Какой стабилизатор напряжения лучше: Какой стабилизатор напряжения лучше? Поможем разобраться какой надежнее

Содержание

Какой стабилизатор напряжения для дома лучше?

  1. Главная
  2. Полезное
  3. Какой лучше

Стабилизатор напряжения – однофазное устройство, нормализующее сетевое напряжение и обеспечивающее условия работы в диапазоне 220-230 Вольт. Основная функция стабилизатора заключается в нормализации подаваемого напряжения и создании условий для использования бытовой техники. Использование стабилизатора позволяет регулировать показатели подаваемого напряжения в пределах ±10% в ситуациях серьезных отклонения от установленных номинальных значений.

Виды и особенности

На современном рынке представлены три вида стабилизаторов, предназначенных для дома:

  • электромеханические устройства;
  • инверторные модели;
  • электронные ступенчатые, включая релейные, симисторные и тиристорные.

Электромеханические модели

Электромеханические устройства работают при помощи электродвигателя. При изменении величины напряжения входного тока двигатель перемещает угольные щетки вдоль обмотки. Регулировка плавная, что выделяет такой тип оборудования среди остальных. Но такой принцип работы вызывает повышенный износ медной проволоки обмотки и щеток, особенно при постоянных перепадах в сети. К минусам необходимо также отнести:

  • скорость реакции на скачки и перепады напряжения низкая;
  • эксплуатация при низких температурах окружающего воздуха требует дополнительного подогрева сервопривода;
  • все трущиеся детали необходимо регулярно обслуживать, используя для этого графитовую смазку;
  • механический износ повышенный, сроки службы оборудования ограничены.

Ступенчатые стабилизаторы электронного типа

Электронные ступенчатые устройства работают по принципу автоматического переключения обмоток. Для этого могут использоваться симисторы или тиристоры, сам стабилизатор обладает следующими преимуществами:

  • высокие показатели точности срабатывания устройства;
  • повышенные показатели надежности, эксплуатация оборудования простая;
  • скорость реакции на скачки и перепады сетевого напряжения высокие;
  • движущие части конструкции отсутствуют, что исключает их износ, расходы на обслуживание и продлевает эксплуатационные сроки.

Инверторные стабилизаторы

Такой тип оборудования, как инверторные стабилизаторы, состоит из входных фильтров, корректора мощности, выпрямителя, конденсатора, преобразователи и микроконтроллера. Для регулировки используются принцип преобразования входного тока в постоянный с его прохождением через фильтр частот и выравниванием напряжения, после чего ток проходит повторное преобразование уже в переменный. Автоматический трансформатор в процессе не участвует, степень эффективности такого двойного преобразования намного выше, чем у других вариантов стабилизаторов.

Что выбрать?

Выбирая стабилизатор для дома, в первую очередь рекомендуется обратить внимание на производителя. К сожалению, на рынке множество недобросовестных брендов, которые намеренно завышают указанную мощность или используют при сборке некачественные комплектующие. Проверенные компании поставляют качественное и надежное оборудование, но стоимость его обычно выше.

Кроме того, надо обратить внимание на вес устройства. Если при указанной одинаковой мощности масса двух устройств отличается, следует задуматься о качестве и соответствии характеристик заявленным. Чаще всего это касается стабилизаторов трансформаторного типа.

Какой вариант выбрать для дома? Этот вопрос решается индивидуально, учитывая необходимые свойства, функциональность и простоту эксплуатации устройства. Отличные показатели наблюдаются у ступенчатых стабилизаторов. Они долговечные, скорость реакции на перепады напряжения очень высокая. Но и стоимость такого оборудования будет выше, что необходимо учитывать. Наиболее эффективным является инверторный стабилизатор без автоматического трансформатора и с высокой скоростью реагирования.

Как выбрать стабилизатор напряжения для дома и какой лучше

Прежде чем идти в магазин за стабилизатором напряжения, необходимо выяснить какое количество потребителей электрической энергии у Вас дома имеется, возможно еще предстоит приобрести в ближайшем будущем и какую суммарную мощность потребления они составляют. Ведь цена приобретения стабилизатора напрямую зависит от нагрузки, которую он сможет удерживать на уровне 220 вольт, без последствия для себя. То-есть параметры должны быть подобраны не впритык по мощности потребления, а с запасом, чтобы устройство не работало постоянно на максимуме, а в случае аварийных ситуациях с легкостью переносило их. В этой статье мы расскажем, как выбрать стабилизатор напряжения для дома и какой лучше по мощности и производителю в 2017 году.

Определяем мощность

Для определения мощности нужно выяснить максимально вероятное количество одновременно работающих электроприборов. После этого сложить их Ватты вместе. Как узнать мощность потребителей мы рассказали в одной из наших статей. После того как определили суммарную нагрузку, с помощью формулы сможем вычислить полную мощность S va (вольт-амперы).

 

Этот параметр учитывает кроме активных потребителей электроэнергии (это ТЭН-ы в нагревателях и лампы накаливания), еще и реактивных потребителей. К ним относятся всевозможные двигатели, вентиляторы, трансформаторы, дроссели, конденсаторы в электроприборах.

Параметр S нам необходим, ведь именно его производители стабилизаторов указывают в паспортных данных своего устройства. Для того, чтобы найти S, в паспорте прибора смотрим потребление и параметр cos (φ). Если нет паспорта под рукой, можете выбрать стандартное значение из таблицы:

Если данный параметр отсутствует, берем приблизительное значение 0.7.

Также при расчете стабилизатора надобно внести запас прочности для таких устройств, которые во время запуска потребляют ток, превосходящий паспортные данные в несколько раз. Например, для того чтобы двигатель тронулся с места, в обмотках электрической машины возникает импульс тока и постепенно уменьшается до номинального, с возрастанием оборотов ротора. Кондиционеры, стиральные машины, система вентиляции, насосы, пылесосы, подъемные механизмы — все эти агрегаты имеют у себя в механизме электродвигатель.

Прикинув реальную нагрузку своих девайсов, необходимо при выборе стабилизатора для частного дома либо квартиры добавить еще около 20-30%. Так рекомендуют сами производители, поскольку при стабилизации на низком входном напряжении устройство работает в режиме, близком к экстремальному.

В большинстве случаев, опираясь на данные производителей и дистрибьюторов, для среднестатистической городской квартиры, с учетом вышеизложенного, будет достаточно устройства мощностью 7500 ВА. Для частного домовладения с договорными 15 кВт нагрузки, потребуется агрегат на 22000 ВА.

Можно существенно сэкономить на покупке стабилизатора меньшего ценового диапазона, если группу потребителей уменьшить до обоснованно нужных. Через защитное устройство подключать отдельной линией такие потребители как холодильник, компьютер, бойлер и прочее. Оставшуюся не стабилизированную линию в этом случае лучше защитить с помощью реле напряжения.

На что еще обратить внимание?

Помимо мощности, которая является одним из главных критериев выбора стабилизатора напряжения, существуют еще и дополнительные параметры, на которые нужно обратить внимание. Итак, чтобы выбрать оптимальный по цене и качеству аппарат, учитывайте следующие нюансы:

  1. Для дома, квартиры и дачи лучше всего подобрать релейный тип устройства. В крайнем случае, если ищите недорогую модель, рассматривайте электромеханические СН. Более подробно о типах стабилизаторов напряжения мы рассказывали в соответствующей статье.
  2. Входное напряжение должно соответствовать состоянию вашей электросети. Если у вас постоянно низкое напряжение в доме, нужно выбрать модель, которая работает в диапазоне от 140 Вольт. Если же наблюдается перенапряжение в сети, лучше подобрать модель, работающую при более высоком входном напряжении.
  3. Точность стабилизации должна быть как можно меньше. Этот параметр является погрешностью выходного напряжения. Оптимальным считается диапазон от 8 до 5%. Точность стабилизации более 8% является плохим показателем, которого стоит избегать. Если вы хотите выбрать стабилизатор для холодильника и прочих чувствительных приборов, советуем найти модель с точностью стабилизации в 5%.
  4. КПД или как вы понимаете эффективность работы. 90% считается хорошим показателем, хотя на рынке сейчас можно встретить множество моделей с КПД 97%.
  5. Тип установки может быть напольным или настенным. Для квартиры лучше выбрать настенный вариант монтажа, чтобы сэкономить пространство. На даче и в частном доме напольный стабилизатор не станет помехой.
  6. Защищенность корпуса от влаги, степень защиты IP может быть 20, если установка подразумевается в сухом обогреваемом помещении и IP24, если есть вероятность попадания влаги на корпус.
  7. Дополнительная безопасность. Хорошо, если стабилизатор напряжения, который вы решили выбрать, оснащен системой автоматического отключения при коротком замыкании, перегреве либо перегрузке. Также не помешает наличие дисплея, на котором будет отображать вольтаж и световая индикация вероятных ошибок в работе устройства.

Также рекомендуем изучить информацию о том, как выбрать генератор для дома и дачи! Полезные советы экспертов помогут вам подобрать подходящий вариант по цене и качеству!

Лучшие производители

Ну и конечно же немаловажно сделать правильный выбор в пользу производителя стабилизатора напряжения. От этого будет зависеть многое, начиная от качества работы и заканчивая продолжительностью службы защитного аппарата.

Итак, на сегодняшний день лучшими производителями стабилизаторов напряжения считаются:

  1. APC by Schneider Electric. Французское качество и приемлемая цена. Линейка СН от Шнайдер Электрик больше направлена на защиту отдельных чувствительных приборов, поэтому и мощность у них, как правило, 600-1500 ВА. 
  2. RUCELF. Достаточно хорошее качество от отечественного производителя защитной аппаратуры. В интернет-магазинах можно найти достаточно количество недорогих, но хороших стабилизаторов, которые можно выбрать для частного дома либо квартиры.
  3. РЕСАНТА. Известная на российском рынке фирма, которая производит недорогие стабилизаторы, имеющие достаточно много положительных отзывов от покупателей. Ценовой сегмент и среднее качество сборки делают их одним из лучших вариантов при выборе для дома и дачи.
  4. Lider. Страна производитель — Россия. Фирма больше специализируется на электронных стабилизаторах напряжения. В целом качество хорошее, цены средние по рынку, модельный ряд достаточно большой, есть из чего выбрать.
  5. Энергия. Завершает наш рейтинг лучших производителей защитных устройств. Много хороших отзывов об устройствах данной фирмы. Цена и качество приемлемые. Отдельно хотелось бы обратить внимание на стильный черный цвет корпуса и наличие дисплея, на котором отображаются все важные параметры.

Помимо этих производителей, хотелось бы еще отметить, что спросом пользуются устройства от таких фирм, как Sven, IEK и Штиль, однако отзывы о данной продукции достаточно неоднозначные, поэтому мы решили не включать их в рейтинг, чтобы не вводить вас в заблуждение.

Также возможно вам будут интересны советы по выбору источника бесперебойного питания для дома!

Рейтинг моделей

Ну и последнее, о чем хотелось бы рассказать, какие модели стабилизаторов напряжения являются лучшими в 2017 году. Итак, рекомендуем выбрать один из подходящих вариантов из предоставленного ниже списка.

Для квартиры подойдет однофазный аппарат на 5-8 кВт:

  • Энергия Classic 9000;
  • SVEN AVR PRO LCD 10000;
  • RUCELF SRWII-9000-L;
  • РЕСАНТА ACH-5000/1-Ц;
  • RUCELF СтАР-10000.

На весь дом, чтобы не прогадать, лучше выбрать стабилизатор мощностью от 10 до 15 кВт:

  • RUCELF СтАР-12000;
  • РЕСАНТА LUX АСН-10000Н/1-Ц;
  • RUCELF SRFII-12000-L;
  • РЕСАНТА ACH-10000/1-Ц;
  • RUCELF SDWII-12000-L;.

Вот и все, что мы хотели рассказать о выборе стабилизатора напряжения. Напоследок рекомендуем просмотреть полезное видео по теме:

Теперь вы знаете, как выбрать стабилизатор напряжения для частного дома, квартиры и дачи. Надеемся, предоставленные рекомендации и список лучших моделей пригодились вам в выборе подходящего варианта устройства для собственных нужд!

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



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

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

Рассмотрим достоинства и недостатки такого типа стабилизаторов напряжения.

 Достоинства

Теперь подробнее.

Низкая цена.



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

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

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

Точность 2-3%

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

Плавность регулировки

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

Недостатки

Наличие движущихся деталей

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

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

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

Шумность

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

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

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

Низкий КПД

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

Скорость реагирования

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

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

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

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

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

Итог

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

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


Стабилизатор напряжения – как выбирать для котла отопления. Стабилизатор напряжения — как все сделать своими руками. Видео. Как выбрать стабилизатор напряжения для дома Инверторный стабилизатор — преимущества и недостатки

Какой стабилизатор лучше?

Наличие стабилизатора напряжения в квартире или офисе порой является необходимым условием для нормального функционирования электрооборудования разнообразного назначения. Однако то количество моделей, которые предлагает рынок может поставить в тупик даже опытного электрика.  Чтобы разобраться в вопросе какой стабилизатор напряжения лучше проведем сравнительный анализ моделей ВОЛЬТ Engineering по ряду параметров. 

 

Типы стабилизаторов напряжения

 

Прежде всего нужно определиться какое подключение необходимо – однофазное или трехфазное. Как правило, в квартирах, небольших домах и офисах ввод электроэнергии маломощный и достаточно однофазного стабилизатора, например, ГИБРИД, АМПЕР, ГЕРЦ ДУО или ГЕРЦ. Крупные организации, производства или здания обычно имеют 3-хфазный ввод. В этом случае возможно использование или трех однофазных стабилизаторов или 1 трехфазного (ВОЛЬТ АМПЕР, ГЕРЦ или ГЕРЦ ПРО), который более компактен за счет того, что все фазы находятся в одном корпусе. 

Также имеются отличия по типу используемого коммутационного ключа – симисторный, тиристорный или релейно-симисторный. Модели АМПЕР, ГЕРЦ ДУО и ГЕРЦ от 25 до 40А используют симистор, а от 50 до 125А – тиристор. Трехфазные ВОЛЬТ ГЕРЦ и ГЕРЦ ПРО вне зависимости от мощности тиристорные, а ГИБРИДЫ с реле, дублированным симистором. Полупроводниковые модели имеют скорость реакции до 20 мс, а гибридные – 100 мс. 

 

Вопрос мощности

 

Пожалуй, самым важным при подборе является то, сможет ли стабилизатор защитить всю технику в доме без перегрузки. Для правильного подбора по мощности необходимо ориентироваться на главный вводной автомат, который установлен после электрического счетчика. Больше, чем выделено энергопоставляющей компанией получить из сети не получится из-за ограничения автоматического выключателя.  

Если же требуется установить стабилизатор на 1-2 прибора, то нужно узнать их паспортную мощность, добавить 20-30% на случай значительных просадок напряжения и исходя из этого значения выбрать нужную модель.  На сегодняшний день однофазные модели ВОЛЬТ АМПЕР и ГИБРИД производятся от 2 до 18 кВт, ГЕРЦ и ГЕРЦ ДУО от 5 до 27.5 кВт, трехфазные ГЕРЦ от 16.5 до 53 кВт, а ГЕРЦ ПРО от 66 до 106 кВт. 

 

Рабочий диапазон 

 

Современные электрические сети нельзя назвать стабильными и в розетках не бывает почти никогда 220В. В одних районах напряжение постоянно пониженное и техника не запускается, а в других- повышенное и оборудование выходит из строя. Исходя из этой особенности, диапазон стабилизаторов бывает разным. 

Для сетей с незначительными отклонениями от 220В подойдут модели с более узкими рабочими порогами-ВОЛЬТ АМПЕР 9 (160-260В), ГЕРЦ и ГЕРЦ ДУО (150-260В). Модели, которые подойдут для работы как с очень низким, так и очень высоким напряжением это ВОЛЬТ ГИБРИД 9 (135-315В) и АМПЕР-Р (120-275В). Золотая середина — это серия ГИБРИД 7 и АМПЕР 12/16 (точный) с диапазоном стабилизации от 145 до 275В. 

 

Точность стабилизаторов

 

Очень часто в обозначениях указан малопонятный параметр – количество ступеней стабилизации. Чем больше ступенек (коммутационных ключей) используется для переключения обмоток трансформатора, тем точнее получается напряжение на выходе стабилизатора. ВОЛЬТ ГИБРИД на 7 и 9 ступеней выдают 220В±16, АМПЕР 12 и 16 (расширенный) ±8В, АМПЕР 16 (точный) ±6В, АМПЕР 9 уже менее точен ±10В, в то время как ГЕРЦ на 36 уже от 218 до 222В, т.е. с погрешностью ±1%, а у 16 ступенчатого ГЕРЦ ДУО погрешность 2.5% (±5В). 

Стоит отметить, что повышенная точность важна для чувствительного медицинского, измерительного или IT-оборудования, в то время как для стандартной бытовой техники погрешность ±10% является допустимой.

  

Дополнительный функционал 

 

Иногда основных возможностей, которые предоставляет стабилизатор недостаточно для полнофункциональной работы электрооборудования. Нередко встречается ситуация, когда встроенная защита не позволяет запустить компрессор или электронасос, а отсутствие контроля наличия фаз вызвать поломку или перегрев трехфазного двигателя. 

Некоторые однофазные и трехфазные модели ВОЛЬТ имеют такой функционал: 

— ГИБРИД может работать в режиме двунаправленной передачи электроэнергии, что дает возможность функционировать без проблем с «зеленой энергией»; 

— АМПЕР, ГЕРЦ, ГЕРЦ ДУО и ГЕРЦ ПРО имеют режим подстройки нижнего предела отключения от 60 до 135В (по умолчанию 120В), которая позволит запустится электродвигателю даже при просадке в линии до 60В в течении одной минуты; 

- ГЕРЦ и ГЕРЦ ДУО при необходимости могут выдавать напряжение от 200 до 230В в зависимости от предустановки, которую можно задать вручную в меню стабилизатора; 

— Трехфазные ГЕРЦ и ГЕРЦ ПРО синхронизируют работу фаз защищая тем самым 3ф нагрузку от перегрева или поломки; 

— электронный байпас (в ГИБРИД 7 отсутствует) позволит запитать нагрузку в обход стабилизатора и при этом функционирует как реле напряжения с автоматическим отключением при скачках или просадках вольтажа в сети; 

— механический транзит (только в трехфазном ГЕРЦ и ГЕРЦ ПРО) позволяет пустить напряжение из сети в обход всех защит и блокировок со стороны стабилизатора.  

 

 Гарантия и цена 

 

Не секрет, что стабилизатор с расширенным функционалом и повышенной гарантией будет стоить дороже, чем соразмерный по мощности, но с более скромными характеристиками. Гарантия на все модели 7 лет, а на Гибрид – 2 года. Если выстроить модельный ряд однофазных от недорогого изделия до премиум-класса, то получим что самый доступный это ВОЛЬТ ГИБРИД и АМПЕР, а за ГЕРЦ ДУО и ГЕРЦ из-за повышенной точности придется заплатить больше. У трехфазников ситуация похожая – 16 ступенчатые ГЕРЦ и ГЕРЦ ПРО дешевле моделей на 36 ступенек, аналогичных по функционалу.  

 

Какой же стабилизатор лучше? 

 

Званием «лучший» по высочайшей точности и большому количеству дополнительных функций однозначно можно наградить ВОЛЬТ ГЕРЦ на 36 ступеней стабилизации. Лучшим среди бюджетных моделей, которые обладают самым широким диапазоном стабилизации является ВОЛЬТ ГИБРИД. Высокое быстродействие, большой модельный ряд, доступная цена – это ВОЛЬТ АМПЕР. Повышенной точностью, информативным двойным экраном, расширенными функциями обладает ГЕРЦ ДУО.

Для трехфазной нагрузки до 66 кВт лучшим является однозначно ВОЛЬТ ГЕРЦ, а до 106 кВт- ГЕРЦ ПРО, которые помимо высочайшей точности имеют функцию синхронизации фаз, ручные настройки выходного напряжения, индустриальные фильтры от ВЧ-помех, а также механический байпас. 

Как выбрать стабилизатор напряжения для компьютера

Компьютерные технологии всё больше входят в нашу жизнь. Люди используют компьютеры во всех сферах – в учебе, работе, для развлечения. Чтобы они прослужили долго и не вызывали раздражения внезапным выключением или перезагрузкой из-за проблем в сети, лучше защитить их. Итак, в каких случаях требуется защитить компьютер и с помощью какого прибора лучше всего это сделать?

Обычно для защиты компьютера от подобных проблем советуют покупать ИБП со встроенным стабилизатором. Однако не всегда силы встроенного стабилизатора ИБП хватает, чтобы стабилизировать резкие скачки или чересчур пониженное напряжение.

В каких случаях компьютеру нужен стабилизатор?
  1. Вы не планируете покупать ИБП или его встроенный стабилизатор не справляется со всеми проблемами в сети.
  2. Ваш компьютер чувствителен к качеству напряжения (эту информацию можно найти в технических документах к ПК)
  3. Компьютер часто выключается или перезагружается просто так.
  4. Проблемы в сети есть, а затраты на покупку стабилизатора гораздо меньше, чем покупка нового компьютера.
Какой стабилизатор выбрать?

Большинство современных стабилизаторов пригодны для защиты компьютера или ноутбука, однако, чтобы подобрать устройство именно для ваших нужд, стоит отталкиваться от поведения местной электросети:

  • если вы замеряли, знаете, что у вас в сети постоянно пониженное (в более редких случаях, повышенное) напряжение, то вам больше подойдет электромеханический стабилизатор. Если вы не делали замеров в сети, то обратите внимание на поведение компьютера, в случаях постоянно пониженного напряжения ваш компьютер будет часто выключаться.
  • если в ходе замеров вольтметром в сети или наблюдения за работой компьютера становится ясно, что в сети частые перепады, то лучше подойдут релейные стабилизаторы. При скачках в сети компьютер, скорее всего, будет часто перезагружаться.
  • тиристорные стабилизаторы подойдут в любом из этих случаев, но, как правило, их цена достаточно высока и покупка будет оправдана, если вы собираетесь ставить стабилизатор не только для защиты компьютера, но и другой техники дома или офиса.
На что стоит обращать внимание при выборе стабилизатора для компьютера
  • диапазон входного напряжения должен быть достаточно широким, чтобы суметь решить именно вашу проблему
  • стабилизатор должен быть совместим в работе с ИБП (если он установлен), он не должен самопроизвольно переходить в режим питания от батареи
  • если вы планируете подключать через стабилизатор только компьютер – выбирайте компактную модель, чтобы удобно разместить недалеко от самого ПК
  • можно взять стабилизатор сразу чуть большей мощности и защитить всю офисную технику от проблем с электроснабжением

 

В нашем магазине вы сможете найти надёжного защитника для своего компьютера. Воспользуйтесь советами этой статьи и подберите стабилизатор сами с помощью нашего удобного фильтра, обратите внимание на предложенные варианты по окончании статьи или позвоните нам, и мы постараемся ответить на все вопросы.

 

Источник изображения: http://zitrotechnology.com/pc-tune-up/

Тэги: стабилизаторы напряжения, советы по выбору, для компьютера, как выбрать

Какой стабилизатор напряжения для газового котла лучше выбрать?

Автономное отопление в частных домах стало нормой – несоблюдение режима отопления в централизованных сетях никому не понравится. Поэтому газовые, электрические и твердотопливные котлы стоят уже почти в каждом доме.

Особенно популярны газовые котлы — их удобно эксплуатировать, сам агрегат довольно компактный и не требует отдельного помещения, газ как топливо не вызывает проблем с обслуживанием котла и помещения, в котором он установлен.

Стабилизатор напряжения SUNTEK СНЭТ-5000 ВА

Стабилизатор для газового котла – зачем его устанавливать

Системы отопления на любом топливе монтируются по двум схемам – с естественной или с принудительной циркуляцией теплоносителя. Последняя схема удобна тем, что не нужно соблюдать угол наклона в теплосети – жидкость в трубах движется за счет работы циркуляционного насоса.

Но его надежная, стабильная и длительная работа во многом зависит от стабильного напряжения в сети. От него же зависит и надежная работа автоматики котла. Поэтому рачительный хозяин всегда об этом позаботится и установит стабилизатор. Но какой стабилизатор напряжения для газового котла лучше и как его правильно подобрать для конкретной модели котла?

Предложение всегда предшествует спросу, и стабилизаторы именно для газовых котлов стали разрабатываться как отдельная линейка приборов. Отечественный рынок перенасыщен дешевой китайской продукцией, в основном механического типа, но такие модели можно приобретать только в качестве временного решения. Поэтому создание маломощных, компактных и мобильных приборов стало реальностью.

Современные электронные устройства для стабилизации напряжения — это высокая точность регулировки, работа в широком диапазоне напряжения, это микропроцессорное управление, компактная разработка и приемлемая стоимость с последующим гарантийным обслуживанием.

АБП ШТИЛЬ 300Т – бюджетный вариант

Типы стабилизаторов

Срок безремонтной эксплуатации газового котла с насосом и розжигом от электросети зависит от стабильного и постоянно одинакового напряжения. Поэтому включение стабилизатора в схему работы котла если не обязательно, то крайне желательно. Современные стабилизаторы делятся на три вида:

  1. Релейного типа – самые дешевые, но не самые долговечные приборы. Подгорание контактов заставляет хозяина менять устройство каждые 3-4 года. Точность амплитуды стабилизации тоже оставляет желать лучшего.
  2. Стабилизаторы на сервомоторах могут плавно выравнивать выходное напряжение, но работают более медленно, что повышает риск аварии.
  3. Электронные схемы на управляемых тиристорах (симисторах) и микропроцессорах долговечны, обладают высокой точностью стабилизации, бесшумны в работе и мгновенно реагируют на скачки напряжения в сети.

По другим параметрам стабилизаторы подразделяются на устройства постоянного или переменного тока, на напольные или настенные конструкции, на однофазные или трехфазные приборы. В таблице приведены технические характеристики наиболее востребованных моделей стабилизаторов в 2014 году. Анализ показывает, что электронное устройство может работать в любых условиях, с любыми перепадами напряжения. Электронный стабилизатор не искажает форму напряжения, а значит, газовый котел будет работать стабильно и надежно.

Механический или сервоприводный стабилизатор обладает более длительным временем срабатывания при перепадах входного напряжения и тока. То есть, при скачках амплитуды механическое устройство не успевает выравнивать амплитуду и колебания напряжения поступают на электронные и электрические приборы котла. Перепады случаются редко, но часто вызывают поломки в электронных схемах нагрузки.

Поэтому на вопрос, какой стабилизатор напряжения для газового котла лучше, может ответить только хозяин агрегата. Играет роль и стоимость прибора, и требования к нему, и даже габариты стабилизатора. Так как газовый котел стоит дорого, то есть смысл поставить на его обслуживание более дорогой, но качественный стабилизатор, а не экономить на мелочах.

Как выбрать стабилизатор

При покупке отталкивайтесь от основных параметров:

  1. Мощность стабилизатора определяется совокупной мощностью нагрузок — насос, пульт управления, газовая горелка и другие элементы автоматики. Стандартная мощность стабилизатора – 150-350 Вт.
  2. Диапазон выходного напряжения прибора.
  3. Сетевое напряжение. Для определения разницы напряжений в разное время суток следует периодически проводить замеры, а затем взять среднее арифметическое.

Требования к качественному стабилизатору для газового котла:

  1. Эстетичный внешний вид.
  2. Маленькие размеры и достаточная мощность.
  3. Возможность настенного или напольного размещения.
  4. Простота и надежность.
  5. Бесшумность в работе и надежный тепловой режим работы.
  6. Электронное исполнение.
  7. Цена стабилизатора должна оправдывать его технические характеристики.

Если говорить о цене, то скупой платит дважды. Выбирайте стабилизатор с повышенными характеристиками относительно требований – ситуации бывают разные. Если у вас установлен дорогой котел, то и защита должна соответствовать. Поэтому покупайте стабилизатор от брендового производителя, желательно с рекомендациями – от друзей, от консультантов или мастеров-газовиков.

Производители электронных и механических стабилизаторов

Популярные модели стабилизаторов зарубежного и отечественного производства:

Характеристики \ Модель СНАП-500 VEGA-50-25 РЕСАНТА АСН-2000 Shteel-1000
Стабилизатор Механический Электронный
Мощность 500 Вт 500 Вт 2000 Вт 1000 Вт
Скорость регулировки, сек 1,0 0,3 0,5-0,7 0,2
Входное напряжение 150-250 В 172-288 В 140-260 В 132-260 В
Точность напряжения на выходе стабилизатора, % 1 0,5 1,5 2,5
Защита Нет Есть Есть Есть
Рабочая температура -5/+40°С -25/+45°С 0/+45°С +5/+40°С
Срок эксплуатации 1-3 года 7-15 лет 5-10 лет 10-20 лет
Габариты 175x190x140 мм 275x425x260 мм 100x183x240 мм 240x170x120 мм
Масса 4 кг 16 кг 4,2 кг 6 кг
Гарантийный срок обслуживания 1 год 5 лет 2 года 5 лет
Производитель КНР Италия Россия Украина
Стоимость 30 $ 600 $ 700 $ 140 $

Как видите, самые дешевые – китайские механические приборы. Российские стабилизаторы – самые дорогие в своей линейке мощностей и других технических характеристик. Впрочем, стоимость всегда себя оправдывает. Поэтому совет от профи: не гонитесь за экономией — она может дорого для вас обернуться.

Без помех. Какой стабилизатор напряжения лучше для газового котла | ОБЩЕСТВО

Примерно треть поломок оборудования, которое входит в состав отопительных систем, происходит из-за негативных влияний внешней электрической среды. Такие неисправности не являются гарантийными случаями, поэтому ремонтные работы проводятся за счет владельцев устройств! Очень важно, покупая и устанавливая газовый котел, заранее продумать защиту его электронных компонентов от частых для российской энергосистемы проблем:

* повышения или понижения сетевого напряжения;

* регулярных скачков напряжения;

* импульсных перенапряжений;

* искажений и всевозможных помех сигнала от сети.

Одно из наиболее распространённых решений для описанной выше ситуации – подключить стабилизатор напряжения. С его помощью можно регулировать необходимые сетевые параметры и нейтрализовывать внешние воздействия, представляющие угрозу для котла.

Надежное и долговечное функционирование газового котла сможет обеспечить стабилизатор, который соответствует следующим требованиям:

* широкий диапазон регулируемого напряжения, позволяющий функционировать нагревательному оборудованию при невысоком качестве электрической энергии;

* максимальное быстродействие, надежность защиты возрастает при уменьшении времени, которое потребуется стабилизатору для выравнивания колебаний сети;

* формирование выходного сигнала, который будет максимально близок к идеальной синусоиде. Данная характеристика обеспечивает нормальную работу циркуляционных насосов, подключаемых к стабилизатору одновременно с отопительным котлом;

* высокая точность стабилизации — отклонения выходного напряжения не должны превышать ±5% для обеспечения корректной работы отопительной системы;

* возможность работы при перегрузках, которые происходят в случае наличия у отопительного оборудования пусковых токов.

Рассмотрим особенности работы стабилизаторов основных типов:

1. Электромеханические стабилизаторы. Устройства отличаются точностью стабилизации, которая достаточна для работы с газовыми котлами. Однако и данные модели обладают серьезными недостатками (низким уровнем фильтрации электромагнитных помех, ненадежной механикой, искрением, которое особенно опасно в случае работы в одном помещении вместе с газовыми приборами), из-за чего они не могут максимально защитить подключенное нагревательное оборудование.

2. Релейные стабилизаторы. Функционируют гораздо быстрее электромеханических, но все-таки искажают синусоиду напряжения. Точность их стабилизации составляет 6-8%. Данного значения недостаточно для полноценной защиты современного газового котла.

3. Электронные стабилизаторы, которые бывают симисторными и тиристорными. Не способны выдавать идеальную неразрывную синусоиду напряжения и обладают чувствительностью к помехам и перегрузкам. Стоят такие устройства достаточно дорого.

4. Инверторные стабилизаторы. Являются лучшим решением для защиты газовых котлов, так как отвечают всем требованиям, предъявляемым к качеству электропитания! Работа приборов основана на инновационном принципе двойного преобразования энергии, обеспечивающим инверторным стабилизаторам мгновенное быстродействие и выходное напряжение с идеальной синусоидальной формой и возможным отклонением только в 2%.

На правах рекламы.

Смотрите также:

Как выбрать лучший стабилизатор напряжения для моей схемы?

ВОПРОС: В настоящее время на рынке существует так много различных регуляторов напряжения. Как выбрать тот, который подойдет для моей схемы?

ОТВЕТ: Ничего себе, это сложный, но хороший вопрос. Я постараюсь ответить на него лаконично. Показатели качества обычно используются для таких решений, поскольку они обеспечивают количественное сравнение. Если пренебречь стоимостью на данный момент, следует рассмотреть семь значимых показателей качества.

ФИКСИРОВАННЫЕ ИЛИ РЕГУЛИРУЕМЫЕ
Регуляторы напряжения доступны с фиксированным или регулируемым выходным напряжением. Если вам не нужно подстраивать выходное напряжение или настраивать его на нестандартное напряжение, тогда стабилизатор с фиксированным напряжением будет использовать меньше деталей, и поэтому часто является лучшим выбором.

DROPOUT VOLTAGE — ЛИНЕЙНЫЙ РЕГУЛЯТОР ИЛИ (U)LDO
Многие инженеры считают, что это одно и то же. Они не. Для линейного регулятора обычно требуется разница между входным и выходным напряжениями не менее 3 вольт.Для регуляторов с малым падением напряжения обычно требуется менее 1 В, а для ULDO требуется гораздо меньше, а некоторые даже всего 35 мВ.

МАКСИМАЛЬНЫЙ ВЫХОДНОЙ ТОК
Номинальный выходной ток регулятора следует выбирать достаточно близко к максимальному требуемому току в цепи. Слабо нагруженные регуляторы часто имеют проблемы со стабильностью http://powerelectronics.com/power-management/no-load-specification-impacts-power-supply-performance. Кроме того, чтобы схема ограничения тока в регуляторе была полезной, мы не хотим выбирать слишком высокие номинальные характеристики устройства, потому что ток короткого замыкания также будет слишком высоким для защиты цепи.

ТОЧНОСТЬ НАПРЯЖЕНИЯ
Конечно, регулятор напряжения нужен для того, чтобы сделать напряжение более точным, но достаточно точным. Это зависит от схемы. Если вы используете стабилизатор, например, для питания цифровых ИС или операционных усилителей, требование регулирования часто не вызывает большого беспокойства, и 5% вполне допустимо. Если регулятор напряжения также используется в качестве опорного напряжения, точность будет более важной. Обратите внимание, что регуляторы и эталоны ОЧЕНЬ РАЗНЫЕ и на самом деле не взаимозаменяемы, но многие недорогие аналого-цифровые преобразователи используют VDD также в качестве эталона аналого-цифрового преобразователя.

PSRR
В прошлом показатели PSRR регуляторов LDO и ULDO были низкими по сравнению с линейными регуляторами. В этом отношении технология быстро совершенствуется, и многие LDO и ULDO обеспечивают превосходные характеристики PSRR. Конечно, производительность PSRR следует измерять на интересующей частоте. Большинство устройств рассчитаны на частоту 120 Гц, и это связано с тем, что в прошлом мы использовали трансформаторные выпрямители для создания входного напряжения для линейных регуляторов, а трансформаторные выпрямители имели пульсации с частотой, вдвое превышающей частоту сети переменного тока.В настоящее время большинство линейных регуляторов подключаются к импульсным источникам питания, поэтому необходимо учитывать гармоники частоты переключения и любые другие источники шума на входе регулятора. Лучшим показателем качества, вероятно, является произведение PSRR и частоты, очень похожее на усиление полосы пропускания в операционном усилителе. PSS может значительно различаться между регуляторами напряжения, как показано на рисунке 1.


Рис. 1. PSRR LM317 и специального линейного регулятора. В этом случае на типичных частотах переключения разница составляет почти 40 дБ.

ШУМ НА ВЫХОДЕ

В отличие от источников опорного напряжения, линейные стабилизаторы и LDO часто имеют ложные отклики, которые будут мешать работе чувствительных цепей, таких как часы АЦП и МШУ. Это одно из наиболее важных требований, которое, как правило, не уточняется, поэтому планируйте измерение нескольких устройств после того, как вы немного сузите выбор. На рис. 2 показан джиттер тактового сигнала АЦП с шумовыми помехами. Эти шпоры возникают из-за шума регулятора, а также пульсаций импульсного источника питания, подаваемых на часы.


Рис. 2. Измерение джиттера АЦП, показывающее «шпоры» из-за шума регулятора напряжения.


Рис. 3. Синяя кривая — это паразитный выходной сигнал регулятора напряжения LM317 на частоте примерно 1 кГц со всеми его гармониками. Зеленая кривая — это изготовленный на заказ высокопроизводительный линейный стабилизатор напряжения (НЕ LDO), а желтая кривая — опорное напряжение для сравнения.

СТАБИЛЬНОСТЬ

В типовых спецификациях мало что говорится о стабильности контура управления, но стабильность управляет работой замкнутого контура регулятора, поэтому низкая стабильность означает плохую работу.Многие регуляторы предоставляют диаграмму, показывающую диапазон значений ESR для разных конденсаторов, но, как правило, количественная оценка стабильности отсутствует, поэтому планируйте измерение выходного шума на нескольких устройствах после того, как вы немного сузите выбор. На рис. 4 показано выходное сопротивление двух регуляторов напряжения. LM317 имеет плохую стабильность, определяемую острым пиком формы сигнала, в то время как пользовательский регулятор очень стабилен, без острого пика. Плохая стабильность также ухудшает PSRR, как показано на рисунке 5.Типичные приложения, которые я вижу в промышленности, находятся в диапазоне от 15 до 25 градусов, что близко к худшей кривой на этом рисунке.


Рис. 4. Выходное сопротивление двух стабилизаторов, используемых для питания тактового генератора АЦП.


Рис. 5. Зависимость PSRR от запаса по фазе. Плохая стабильность значительно снижает PSRR, поэтому запланируйте ее измерение.

ВЫХОДНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ

На рис. 6 показано измерение джиттера тактового сигнала АЦП, питаемого каждым из регуляторов, как показано на рис. 4.Обратите внимание, что пик импеданса на рис. 4 можно увидеть в джиттере тактового сигнала на рис. 6. Целью является плоский импеданс и минимально возможные конденсаторы. Это связано с физическим пространством, а также с соображениями стоимости, поэтому устройство с более низким выходным импедансом является лучшим выбором, но вам также нужно быть осторожным с ESR, чтобы поддерживать его стабильность. Поскольку этого обычно нет в таблице данных, вам нужно запланировать измерение нескольких устройств, как только вы немного сузите выбор. Как и в случае с PSRR, показатель качества импеданса, вероятно, более полезен как Ом/частота, которую вы можете признать эквивалентной индуктивностью.

 


Рисунок 6. Джиттер тактового сигнала с каждым из двух регуляторов, показанных на рисунке 4.

Существует несколько независимых решений, показанных на рис. 7. Поскольку большая часть данных не предоставляется производителем, обычно лучше сузить выбор с помощью дерева решений, а затем протестировать несколько устройств или заказать их тестирование для себя. Эти измерения следует проводить либо в цепи, либо с выходными конденсаторами, которые вы собираетесь использовать, и при ожидаемом токе нагрузки регулятора напряжения.
Замечания по применению любого из этих измерений можно найти на сайте www.picotest.com.


Рисунок 7. Дерево решений, показывающее независимые решения.

У вас есть вопросы по этой статье? Если это так, напишите их в разделе комментариев ниже, и я отвечу как можно скорее.

Правильный выбор регулятора | ДиджиКей

Сегодняшние системные платы изобилуют множеством регуляторов питания. На практике существует три различных типа регуляторов напряжения: линейные, переключающие и зарядовые насосы.В то время как для радиочастотной схемы может потребоваться линейный стабилизатор питания с минимальным уровнем шума и радиочастотного излучения, для процессора может потребоваться высокоэффективный преобразователь постоянного тока с высокой плотностью импульсов и отличными стабилизирующими свойствами. А зарядного насоса без регулирования может быть достаточно для питания цепочки встроенных светодиодов.¹

(повышение), понижение (понижение) или инвертирование (изменение полярности) входного напряжения питания.Точно так же зарядовые насосы работают для повышения, понижения и инвертирования входного напряжения, но с ограниченным выходным током.

Линейные варианты

Благодаря этим характеристикам линейные регуляторы рекомендуются, когда напряжение источника, питающего стабилизатор, близко к выходному напряжению регулятора, а питаемая цепь не заботится об эффективности регулятора, но требует очень низких характеристик шума. Однако за последние несколько лет эти устройства были дополнительно улучшены как по шуму, так и по КПД, в то время как их способность работать с входным напряжением была улучшена, и теперь они имеют более широкий диапазон рабочих температур.Среди ключевых поставщиков, расширяющих границы линейных регуляторов, можно назвать Exar, Linear Technology, Maxim, Micrel, ON Semiconductor и Texas Instruments.

Фактически, недавние улучшения сделали линейные стабилизаторы привлекательными для обеспечения регулируемых низких напряжений со сверхнизким уровнем шума и сверхбыстрой переходной характеристикой для новейших ПЛИС и процессоров, чья глубокая субмикронная геометрия позволяет им работать от 0,9 В до 1,8 В питания. рельсы и требуют пикового высокого тока в наносекундах.Linear LT3070/71 — один из примеров семейства деталей, решающих эту задачу.

Широкая полоса пропускания LT3070/71 снижает импеданс питания в точке нагрузки за счет использования всего нескольких небольших керамических конденсаторов с низким ESR (рис. 1). Эти линейные стабилизаторы обеспечивают выходной ток до 5 А с типичным падением напряжения 85 мВ, а эталонный шунтирующий конденсатор емкостью 0,01 мкФ снижает шум выходного напряжения до 25 мкВскз.

Рис. 1. Встроенный линейный стабилизатор LT3070 использует всего несколько небольших керамических конденсаторов с низким ESR для обеспечения регулируемого низкого напряжения со сверхнизким уровнем шума и сверхбыстрой переходной характеристикой.

Maxim в своем учебном пособии № 751, озаглавленном «Линейные регуляторы в портативных приложениях»², показывает, что еще одной характеристикой регулятора, имеющей решающее значение в конструкции батарей, является ток покоя, также называемый «рабочим током» или «током заземления». Как уже отмечалось, чем ниже текущее значение этой спецификации, тем выше производительность регулятора. MAX1725/26 от Maxim — хороший пример LDO со сверхмалым током питания и максимальным током покоя 4,5 мкА.

Для автомобильных приложений обычно требуется более высокое входное напряжение и более широкий диапазон температур.Микросхема MIC5281 от Micrel предлагает очень широкий диапазон входного рабочего напряжения, до 120 В постоянного тока, и обеспечивает выходной ток до 25 мА. Кроме того, он отличается начальной точностью ±3 процента, чрезвычайно высоким коэффициентом ослабления источника питания (> 90 дБ) и сверхнизким током покоя 6 мкА. Разработанный для работы в диапазоне температур от -40°C до +125°C, MIC5281 оптимизирован для высоковольтных переходных процессов и обеспечивает как фиксированное выходное напряжение 3,3 В и 5,0 В, так и регулируемое выходное напряжение от 1,27 В до 5,5 В (опционально). .

Импульсные стабилизаторы

Импульсные стабилизаторы имеют несколько основных преимуществ: более высокий КПД преобразования, более простое управление температурным режимом, повышающее (повышение) и отрицательное преобразование. Хотя высокочастотное переключение приводит к нежелательным ВЧ-шумам, Максим отмечает, что импульсные стабилизаторы остаются популярными, поскольку эти устройства обладают превосходной эффективностью при многих сочетаниях входных напряжений и токов нагрузки. Уровни эффективности могут достигать 96 процентов как для повышающих, так и для понижающих коммутаторов, хотя понижающий коммутатор обычно более эффективен.Номинальный КПД инверторов составляет около 90 процентов. Основные производители интегральных схем линейных регуляторов также являются ключевыми поставщиками импульсных стабилизаторов.

Стремясь повысить плотность упаковки, все больше и больше поставщиков размещают переключающие МОП-транзисторы, микросхему контроллера и пассивные элементы в одном корпусе. MAX17083 — это понижающий стабилизатор со встроенными ключами, который поддерживает непрерывный ток нагрузки до 5 А. Внутренний переключатель значительно упрощает компоновку печатной платы. Для приложений с низким энергопотреблением TPS8267x от Texas Instruments представляет собой полноценный синхронный понижающий преобразователь в компактном низкопрофильном корпусе с шариковой решеткой (BGA).Его IC-подобный корпус включает в себя импульсный регулятор, катушку индуктивности и конденсаторы ввода-вывода, поэтому он не требует никаких дополнительных компонентов (рис. 2). Аналогичным образом, Fairchild Semiconductor FAN5354 представляет собой понижающий стабилизатор с частотой 3 МГц, обеспечивающий высокую эффективность при широком токе нагрузки от -1 мА до 3 А.

Рис. 2. TPS8267x от Texas Instruments — это полный синхронный понижающий преобразователь в компактном низкопрофильном корпусе BGA.

Насосы заряда

Насос заряда представляет собой преобразователь напряжения, использующий конденсаторы в качестве элементов накопления энергии для создания источника питания с более высоким или более низким напряжением.Это хороший выбор для приложений, требующих малой мощности и низкой стоимости, таких как параллельное питание белых светодиодов в портативных устройствах с подсветкой ЖК-дисплеев с батарейным питанием. На рис. 3 показан насос подкачки заряда Maxim MAX1574, управляющий тремя белыми светодиодами с регулируемым постоянным током для равномерной интенсивности света. Его регулятор тока с очень малым падением тока обеспечивает выходной ток 180 мА и высокую эффективность в диапазоне входных напряжений от одноэлементной литиевой батареи.

Рисунок 3: Насос заряда MAX1574 от Maxim управляет тремя белыми светодиодами с регулируемым постоянным током для равномерной интенсивности.

Для сравнения, зарядовые насосы работают с более низкими выходными токами, чем импульсные регуляторы, и обеспечивают как регулируемые, так и нерегулируемые выходы, независимо от того, повышают ли они, понижают или инвертируют напряжения. При использовании в инвертирующем режиме нерегулируемые зарядовые насосы обеспечивают выходное напряжение, равное напряжению питания устройства, но с противоположной полярностью. Одним из хороших примеров является Maxim MAX828.

В отличие от нерегулируемых насосов заряда, регулируемые устройства обеспечивают уровни выходного напряжения, которые не зависят строго от уровня подаваемого на них напряжения.Например, они могут создать выход 5 В из входа 3,3 В. Кроме того, поскольку они регулируются, при увеличении выходного тока выходное напряжение остается практически постоянным. Однако количество тока, которое можно получить от этих устройств, включая нерегулируемые зарядовые насосы, ограничено. Хотя верхний предел составляет около 125 мА, есть несколько компонентов, которые могут работать с несколькими сотнями миллиампер, например, MAX889. Однако следует отметить, что поставщик не рекомендует создавать зарядовые насосы для больших токов нагрузки.

Поскольку зарядовые насосы переключают подключенные к ним конденсаторы, они создают шум. Этот шум обычно меньше по величине, чем шум импульсного стабилизатора. Листы технических данных показывают, как выбрать внешние конденсаторы, необходимые для завершения проекта.

В этой статье обсуждается, как выбрать один из трех наиболее распространенных регуляторов электропитания: линейные стабилизаторы, импульсные регуляторы и зарядовые насосы. Для получения дополнительной информации о представленных продуктах воспользуйтесь ссылками, предоставленными для доступа к страницам продуктов на веб-сайте Digi-Key.В разделе «Справочник», который следует ниже, содержатся ссылки на вспомогательные заметки по применению и учебные пособия, которые также помогут инженерам сделать правильный выбор.

Ссылки

  1. «Выбор правильной ИС источника питания для вашего приложения», Учебное пособие 737, Maxim Integrated Products
  2. Учебник Maxim 751, «Линейные регуляторы в портативных приложениях».

 

Отказ от ответственности: мнения, убеждения и точки зрения, выраженные различными авторами и/или участниками форума на этом веб-сайте, не обязательно отражают мнения, убеждения и точки зрения Digi-Key Electronics или официальную политику Digi-Key Electronics.

Что такое регулятор напряжения

01.07.2020 | Автор Maker.io Персонал

Все электронные устройства рассчитаны на работу с заранее установленной номинальной мощностью, то есть напряжением и током. В то время как потребление тока является динамическим и зависит от нагрузки устройства, напряжение питания является фиксированным и идеально постоянным для правильного функционирования устройства. Регулятор напряжения отвечает за поддержание идеального напряжения, необходимого для устройства. Ваш ноутбук, сетевое зарядное устройство и кофеварка имеют регуляторы напряжения.

В этом блоге мы более подробно рассмотрим концепцию регулятора напряжения и его различных типов, а также подробно расскажем об распространенных микросхемах стабилизатора напряжения и их распространенных применениях!

Что такое регулятор напряжения?

Блок питания электронного устройства преобразует поступающую мощность в требуемый тип (AC-DC или DC-AC) и требуемые характеристики напряжения/тока. Регулятор напряжения — это компонент блока питания, который обеспечивает стабильное постоянное напряжение в любых условиях эксплуатации.Он регулирует напряжение при колебаниях мощности и изменениях нагрузки. Он может регулировать как переменное, так и постоянное напряжение.

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

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

Различные типы регуляторов напряжения

Регуляторы напряжения, используемые в низковольтных электронных устройствах, обычно представляют собой интегральные схемы. В центрах распределения электроэнергии, обеспечивающих электроэнергией переменного тока бытовых и промышленных потребителей, используются более сложные и механически большие регуляторы напряжения, которые поддерживают номинальное напряжение 110 В (бытовые стандарты США) независимо от потребностей потребления в данном районе.

В зависимости от физической конструкции стабилизаторы напряжения можно увидеть в интегральных схемах, электромеханических устройствах или полупроводниковых автоматических регуляторах.Наиболее распространенными классификациями активных стабилизаторов напряжения (в которых используются усилительные компоненты, такие как транзисторы или операционные усилители) являются линейные и импульсные стабилизаторы.

Линейные регуляторы представляют собой простые устройства на основе транзисторов, обычно выполненные в виде интегральных схем. Их внутренняя схема использует дифференциальные усилители для управления выходным напряжением по отношению к опорному напряжению. Линейные регуляторы напряжения могут иметь фиксированный выходной сигнал или иметь регулируемое управление. Обычно им требуется входной ток, сравнимый с выходным током.

Импульсные регуляторы включают/выключают последовательные устройства на высокой частоте, изменяя рабочий цикл напряжения, передаваемого на выходе. Их распространенными топологиями являются buck, boost и buck-boost. Понижающие преобразователи более эффективны при понижении напряжения и по-прежнему способны повышать выходной ток. Повышающие преобразователи, такие как TPS6125 от Texas Instruments (TI), могут повышать выходное напряжение до уровня, превышающего входное напряжение.

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

Интегральные схемы линейного регулятора напряжения

Наиболее распространенные линейные ИС постоянного тока с фиксированным напряжением регулятор ИС, используемые в электронных схемах, относятся к сериям 78XX и 79XX для положительного и отрицательного выходного напряжения соответственно.XX обозначает выходное напряжение, которое находится в диапазоне от 2,5 В до 35 В и может поддерживать ток до 2 А. Они доступны в корпусах для поверхностного монтажа, TO-3 и TO-220. У них есть три соединительных контакта, вход, общий GND и выходной контакт. Модули регулятора напряжения также доступны в продаже.

Различные упаковки для семейства микросхем 7805.

LM7805 от STMicroelectronics дает напряжение +5 В на выходе и клемме GND, а LM7912 от TI дает на выходе -12 В.Отрицательные напряжения являются лишь относительным ориентиром по отношению к клемме GND.

Линейные регуляторы напряжения

— это недорогие и простые в использовании ИС с очень низким уровнем электромагнитных помех и быстрой реакцией на колебания напряжения. Хотя они полезны для простых приложений, их использование имеет несколько недостатков.

  • Микросхемы 78XX и 79XX могут обеспечивать постоянное и номинальное выходное напряжение только в том случае, если входное напряжение не менее чем на 2,5 В превышает выходное. Например, вы не можете получить выходное напряжение 9 В от микросхемы LM7809, если она питается от литий-ионной батареи 9 В.
  • Падение напряжения происходит из-за того, что эти ИС ведут себя как псевдорезисторы и выделяют дополнительную входную мощность батареи в виде тепла. Это неэффективно, и тепло необходимо рассеивать с помощью радиаторов или вентиляторов. Высоковольтные сильноточные ИС требуют больших радиаторов или постоянного использования вентилятора для обеспечения стабильного диапазона температур. Высокие входные напряжения для низких выходных сигналов, например входное напряжение 24 В для LM7805, имеют очень низкий КПД, равный 20 %.

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

Схема семейства микросхем LM317 (Источник изображения: техническое описание продукта от Texas Instruments)

Применение регуляторов напряжения

  • Стабилизаторы положительного и отрицательного напряжения можно использовать вместе для питания датчиков, операционных усилителей и других электронных модулей, которым требуются оба напряжения.
  • Все распространенные платы для разработки микроконтроллеров, такие как платы Arduino и Raspberry Pi, могут питаться от выхода LM7805 к контакту 5 В. Платы Arduino также имеют встроенный регулятор напряжения с малым падением напряжения, такой как NCP1117S от On Semiconductor, для регулирования входной мощности, поступающей от разъема «бочонок» или Vin.

LM7805 для внешнего питания Arduino (Источник изображения: Maker.io)

Регуляторы напряжения являются одним из наиболее важных компонентов электронной схемы.Они несут ответственность за его безопасное и стабильное функционирование. В регуляторах сверхвысокого напряжения используются схемы силовой электроники с высокой номинальной мощностью в промышленных условиях на тяжелом оборудовании.

Как правильно выбрать ИС линейного регулятора напряжения для современных схемных решений

Регуляторы напряжения являются неотъемлемой частью любой электронной конструкции, вы можете не заметить, но более 90% проектов/продуктов в области электроники требуют какого-либо регулятора напряжения функционировать функционально.Это делает их одними из наиболее часто используемых и легкодоступных электронных компонентов для различных приложений.

 

Но часто возникает ситуация, когда ваш лучший в своем классе регулятор напряжения не соответствует конкретному требованию для конкретного применения, и после недолгих поисков регулятора напряжения в mouser, element14 или Digikey вы пришли к ситуации, когда не можете определиться как выбрать стабилизатор напряжения IC для вашей электронной схемы.

 

Итак, в этой статье мы узнаем о некоторых из самых дешевых и часто используемых регуляторов напряжения , доступных на рынке.Кроме того, я подробно покажу вам, какие параметры необходимо учитывать перед выбором регулятора напряжения для конкретного приложения. Наконец, я выберу несколько крутых Top 10 Modern Linear Regulator IC , которые можно использовать в качестве современной замены устаревшим LM7805, LM317, AMS1117 и т. д., а также будет краткое описание для каждого из них.

 

Выбор правильного типа регулятора для вашей схемы

Перед тем, как взять микросхему регулятора напряжения, вам необходимо сначала установить самые основные параметры, хотя существуют и другие критические параметры, а пока мы сосредоточимся на трех основных: входном напряжении , выходном напряжении и . ток нагрузки .

 

Зная входное и выходное напряжение, вы можете определить входной и выходной ток. Зная все эти параметры, вы можете легко рассчитать входную и выходную рассеиваемую мощность и определить, какой тип регулятора напряжения вам нужен для вашего конкретного приложения.

 

Говоря о типах регуляторов напряжения , как вы все знаете, существует только два основных типа регуляторов напряжения: это импульсные регуляторы и линейные регуляторы , и они также подразделяются на повышающие и понижающие Регуляторы .Для лучшего понимания подробная блок-схема показана ниже.

 

Если вы ищете выходное напряжение ниже, чем входное напряжение, просто выберите линейный регулятор напряжения, потому что линейный регулятор напряжения дешев и его легко найти на рынке, так как он часто используется во многих приложениях

 

Если вы смотрите на выходное напряжение, превышающее входное напряжение, тогда просто выберите вместо этого импульсный стабилизатор, по-видимому, если ваше рассеивание мощности очень велико, что означает, что ваш выходной ток находится в паре пунктов, в этой ситуации вы можете выбрать импульсный регулятор вместо. Импульсные стабилизаторы напряжения более эффективны, чем линейные регуляторы.

 

Расчет мощности и тепловыделения для повышения эффективности

Линейное напряжение является дешевым, простым в использовании и легкодоступным, но основным недостатком линейного регулятора является рассеиваемая мощность, которая, если ее не учитывать внимательно, может привести к быстрому расходу заряда батареи (для приложений с питанием от батареи) или к перегреву. которые могут навсегда повредить устройство.Чтобы лучше понять эту концепцию, давайте проясним ситуацию на нескольких примерах,

.

 

Предположим, что у нас есть входное напряжение 12 В и выходное напряжение 3,3 В, разница напряжений становится 12 В — 3,3 В = 8,7 В. Теперь предположим, что ваш ток нагрузки составляет 500 мА, а в другом сценарии ваш ток нагрузки составляет 100 мА.

 

В первом сценарии регулятор должен рассеивать 8,7 В * 0,5 А = 4,35 Вт мощности в виде тепла, а это очень много для любого регулятора на 3,3 В.

 

Во втором сценарии регулятор должен рассеять 8.7 В * 0,05 А = 0,43 Вт, с которым легко справляется любой хороший регулятор на 3,3 В.

 

Еще один ключевой аспект, на который следует обратить внимание, известен как тепловое сопротивление и определяется как «Θ-JA», а его единица записывается как °C/Вт. А теперь вы спрашиваете, что это вообще за параметр «Θ-JA»?

 

Определяет, насколько сильно нагреется микросхема (выше температуры окружающей среды), чтобы рассеять один ватт мощности. Умножение мощности на «Θ-JA» даст вам повышение температуры выше температуры окружающей среды.

 

Low Drop-out (LDO) для низковольтных конструкций с батарейным питанием

Чтобы решить некоторые из основных проблем линейного регулятора, были введены LDO и импульсные стабилизаторы. Как следует из названия, LDO — это тип регулятора с очень низким падением напряжения. Вы можете узнать больше о регуляторах с малым падением напряжения, перейдя по ссылке на статью.

 

Но теперь остается вопрос: что вообще означает низкое падение напряжения ?

 

Чтобы понять концепцию падения напряжения, давайте возьмем пример самой популярной серии стабилизаторов 78XX, таких как LM7805 или LM7809 ИС стабилизатора напряжения.Просто взглянув на техпаспорт серии 78, можно увидеть, что эта серия стабилизаторов имеет падение напряжения 2В. Это означает, что регулятор будет работать правильно только тогда, когда входное напряжение на 2 В выше, чем выходное напряжение.

 

Если вы думаете, что 2 В не так уж и много, вы снова ошибаетесь, если потребляете значительный ток при падении напряжения на 2 В. Допустим, вы потребляете 500 мА тока, а затем тратите 1 Вт мощности на стабилизатор, а это много впустую для регулятора 7805.

 

Новые наиболее эффективные LDO имеют очень низкое падение напряжения, которое может составлять менее 200 мВ при полной нагрузке. Вот почему такие LDO могут выдавать в 10 раз больший выходной ток при в 10 раз меньшей рассеиваемой мощности. Список таких LDO будет рассмотрен далее в статье.

 

10 лучших современных ИС линейных регуляторов напряжения

HT7333-A компании Holtek Semiconductor

HT7333-A — это классический промышленный, очень недорогой однокристальный стабилизатор с малым падением напряжения, который имеет максимальное входное напряжение 12 В и выходное напряжение 3 В.3В . С допустимым отклонением выходного напряжения 3% этот чип может выдерживать максимальный выходной ток 250 мА .

 

Это очень часто используемый чип, используемый в различных продуктах, он поставляется в корпусе TO-92, который представляет собой версию для сквозных отверстий. Версия для поверхностного монтажа также доступна в корпусе SOT-89. Последние две цифры номера детали представляют собой выходное напряжение. Итак, HT73 33 означает 3,3 В, также для этого чипа доступны другие версии с фиксированным выходом, которые варьируются от 1.8В — 5В. Пожалуйста, обратитесь к техническому описанию для получения дополнительной информации.

 

Приложения включают в себя оборудование с батарейным питанием, регулятор напряжения для микроконтроллера и микропроцессора, оборудование для беспроводной связи и многое другое. Эта фишка стоит 0,49 доллара США за одну штуку и выпадает из всего за 0,016 доллара США за весь барабан из 3000.

 

Название детали: HT7333

Спецификация: HT7333 Спецификация

 

AP2112K от Diodes Incorporated

AP2112K — это немного современный, однокристальный, очень недорогой стабилизатор со сверхмалым падением напряжения, который имеет входное напряжение , равное 6.5 В и выходное напряжение 3,3 В и имеет точность выходного напряжения ± 1,5%. Этот чип может работать с максимальным выходным током 600 мА при типичном падении напряжения 250 мВ. Он имеет встроенную защиту от короткого замыкания и специальный контакт для внешнего включения или отключения микросхемы.

 

Он имеет ток покоя 55 мкА и ток в режиме ожидания 0,01 мкА, с диапазоном рабочих температур от -40°C до +85°C. Он может быть сконфигурирован как вторичный регулятор в двухсекционной системе регулирования.Эта микросхема также имеет широкий диапазон фиксированных выходных напряжений и поставляется в крошечном корпусе SOT23-5. Вы можете обратиться к техническому описанию этого чипа для ваших конкретных потребностей.

 

Приложения

включают эффективные регуляторы напряжения, блоки питания для микроконтроллеров, блоки питания для ЖК-дисплеев и ноутбуков. Эта фишка стоит 0,47 доллара за одну штуку и падает до 0,098 доллара за весь барабан из 3000.

 

Название детали: AP2112K

Лист данных: AP2112K Лист данных

 

NX1117CE производства NXP Semiconductors

NX1117CE также является отраслевым стандартом, очень недорогой, легкодоступный однокристальный и, безусловно, наиболее часто используемый LDO (регулятор с малым падением напряжения), который имеет входное напряжение 20 В, макс. при 6 мА и выходное напряжение . из 3.3 В (для версии 3,3 В) и с точностью выходного напряжения ± 1,5%. Этот чип может работать с максимальным выходным током 1A при типичном падении напряжения 500 мВ.

 

Имеет встроенную функцию ограничения выходного тока с отключением по температуре в случае перегрузки или короткого замыкания. Он имеет ток покоя 10 мА в диапазоне рабочих температур от -40°C до +125°C. С различными вариантами упаковки он может использоваться в качестве первичного стабилизатора напряжения для различных приложений. Для различных вариантов выходного напряжения и информации об упаковке, пожалуйста, обратитесь к техническому описанию этой микросхемы.

 

Приложения включают в себя пост-регулятор для переключения преобразователя постоянного тока в постоянный, высокоэффективные линейные регуляторы, зарядное устройство для аккумуляторов и многое другое. Этот чип стоит 0,37 доллара за одну штуку и падает с до 0,067 доллара за весь барабан из 3000.

 

Название детали: NX1117CE

Техническое описание: NX1117CE Техническое описание 

 

LP2985 от Texas Instruments

LP2985 — это новый очень недорогой однокристальный стабилизатор со сверхнизким падением напряжения, который имеет входное напряжение 16 В макс. и выходное напряжение 3.3 В (для версии 3,3 В) и с точностью выходного напряжения ± 1,5%. Этот чип может работать с максимальным выходным током 150 мА при типичном падении напряжения 280 мВ.

 

Он имеет встроенную защиту от короткого замыкания и специальный контакт байпаса, в который можно добавить конденсатор емкостью 10 нФ для работы со сверхнизким уровнем шума. Он имеет ток покоя 850 мкА и ток в режиме ожидания 0,01 мкА, с диапазоном рабочих температур от -40°C до +85°C. Он поставляется в крошечном корпусе SOT23-5, поэтому его можно установить в некоторых из самых густонаселенных сверхмалых приложений, все эти функции делают его идеальным кандидатом на роль вторичного стабилизатора после первичного импульсного стабилизатора.

 

Он также имеет широкий диапазон постоянных выходных напряжений. Вы можете обратиться к техническому описанию этого чипа для ваших конкретных потребностей. Приложения включают портативные устройства, цифровые фотоаппараты и видеокамеры, проигрыватели компакт-дисков и многое другое. Эта фишка стоит 0,51 доллара за одну штуку и падает до 0,298 доллара за весь барабан из 3000.

 

Название детали: LP2985

Лист данных: LP2985 Лист данных

 

MIC29302WU от Microchip

MIC29302WU также является промышленным стандартом, очень дешевым, сильноточным LDO (регулятор с малым падением напряжения), который имеет входное напряжение макс. 26 В и выходное напряжение 3.3 В (для версии 3,3 В) и с гарантированной точностью выходного напряжения 1%, этот чип может выдерживать максимальный выходной ток 3 А при типичном падении напряжения 500 мВ. В качестве дополнительной функции эта ИС обеспечивает дополнительный логический уровень для включения и вывод состояния. Вывод EN предназначен для управления выходом регулятора, а вывод состояния — для состояния микросхемы.

 

Имеет ток покоя 10 мА при диапазоне рабочих температур от -40°C до +125°C. Функции защиты включают в себя перегрузку по току, обратную полярность, перегрев и защиту от положительных и отрицательных скачков переходного напряжения.Благодаря различным вариантам упаковки его можно использовать в качестве первичного регулятора напряжения для различных приложений. Для получения информации о различных вариантах выходного напряжения и информации об упаковке см. техническое описание этого регулятора.

 

Области применения включают пост-регулятор для переключения преобразователя постоянного тока в постоянный, блок питания микропроцессора, зарядное устройство для аккумуляторов, автомобильную электронику и многое другое. Этот чип стоит 2,14 доллара за одну штуку и падает до 1,61 доллара за весь барабан из 3000.

 

Название детали: MIC29302WU

Лист данных: MIC29302WU Лист данных

 

LM1084 от Texas Instruments

LM1084 также является отраслевым стандартом, очень недорогой, однокристальный, сильноточный LDO (регулятор с малым падением напряжения), который имеет переменное входное напряжение от 25 до 29 В макс., в зависимости от выходного напряжения , он имеет три варианта один на 3,3 В, второй на 5 В, а также есть регулируемый вариант, в котором выходное напряжение может быть установлено комбинацией резисторов обратной связи.Это чудовищный LDO с выходным током 5A .

 

Имеет встроенную функцию ограничения выходного тока с отключением по температуре в случае перегрузки или короткого замыкания. Он имеет ток покоя 10 мА в диапазоне рабочих температур от -40°C до +125°C. Благодаря различным вариантам корпусов эта ИС может использоваться в качестве первичного стабилизатора напряжения для различных приложений. Для получения информации о различных вариантах выходного напряжения и информации об упаковке обратитесь к техническому описанию этого чипа.Этот LDO также производится китайской компанией под названием HGSEMI , но спецификация написана на китайском языке; если вы зритель из Китая или умеете читать на китайском языке, вы также можете проверить эту альтернативную часть. Цена этого регулятора значительно падает с китайской версией.

 

Приложения включают в себя пост-регулятор для переключения преобразователя постоянного тока в постоянный, высокоэффективные линейные регуляторы, зарядное устройство для аккумуляторов и многое другое. Этот чип стоит 2,65 доллара за одну штуку и падает до 1 доллара.13 за весь барабан 3000.

 

Название детали: LM1084

Лист данных: LM1084 Лист данных

 

AZ1084C от Diodes Incorporated

AZ1084C также является отраслевым стандартом, очень недорогой, сильноточный LDO (регулятор с малым падением напряжения), который имеет входное напряжение 13,2 В макс. и выходное напряжение 3,3 В (для версии 3,3 В) , и с точностью выходного напряжения ±.015%, этот чип может выдерживать максимальный выходной ток 5 А при типичном падении напряжения 1,35 В.

 

Имеет встроенную функцию ограничения выходного тока с отключением по температуре в случае перегрузки или короткого замыкания. Он имеет ток покоя 10 мА в диапазоне рабочих температур от -40°C до +125°C. Благодаря различным вариантам упаковки его можно использовать в качестве первичного регулятора напряжения для различных приложений. Для получения информации о различных вариантах выходного напряжения и информации об упаковке см. техническое описание этого регулятора.

 

Приложения включают в себя пост-регулятор для переключения преобразователя постоянного тока в постоянный, блок питания микропроцессора, зарядное устройство аккумулятора, настольные ПК, блок питания RISC и встроенных процессоров и многое другое. Этот чип стоит 0,50 доллара за одну штуку и падает до 0,167 доллара за целую катушку из 3000.

 

Я упомянул эту деталь, потому что она не производится компанией Biggy, такой как Texas Instruments, и не производится китайской компанией, которая предоставляет свои спецификации только на мандаринском диалекте.Diodes Incorporated — известная компания, продукту которой можно доверять с закрытыми глазами, и, в качестве бонуса, он действительно дешевый.

 

Название детали: AZ1084C

Лист данных: AZ1084C Лист данных

 

LT1085 от Linear Technologies

LT1085 также является отраслевым стандартом, очень недорогой, сильноточный LDO (регулятор с малым падением напряжения), который имеет входное напряжение макс. 30 В и доступен в версиях с регулируемым и фиксированным выходным напряжением, с точностью выходного напряжения. ±.015% этот чип может выдерживать максимальный выходной ток 7,5 А при типичном падении напряжения 1 В.

 

Он имеет ток покоя 10 мкА и диапазон рабочих температур от -40°C до +150°C в зависимости от размера корпуса. Функции защиты включают в себя перегрузку по току, обратную полярность, перегрев и защиту от положительных и отрицательных скачков переходного напряжения. Благодаря различным вариантам упаковки его можно использовать в качестве первичного регулятора напряжения для различных приложений.Для получения информации о различных вариантах выходного напряжения и информации об упаковке см. техническое описание этого регулятора.

 

Применения

включают пост-регулятор для переключения преобразователя постоянного тока в постоянный, высокоэффективные линейные регуляторы, зарядное устройство для аккумуляторов, регуляторы постоянного тока и многое другое. Этот чип стоит 0,50 доллара за одну штуку и падает до 0,167 доллара за целую катушку из 3000.

 

Название детали: LT1085

Лист данных: LT1085 Лист данных

 

BA3258HFP от Rohom Semiconductors

BA3258HFP также является отраслевым стандартом, недорогим, однокристальным, двойным выходом, сильноточным LDO (регулятор с малым падением напряжения), который имеет входное напряжение макс. 14 В, эта ИС имеет двойной выходной каскад в показанном варианте.Он может производить две регулируемые выходные шины питания: одну 3,3 В и одну 1,5 В от одного входа. Это очень компактный LDO, который поставляется в корпусе HRP5.

 

Имеет ток покоя 10 мА при диапазоне рабочих температур от -40°C до +125°C. Для получения информации о различных вариантах выходного напряжения и информации об упаковке обратитесь к техническому описанию этого чипа. Приложения включают FPD, телевизоры, DSP и многое другое. Этот чип стоит 0,57 доллара за одну штуку и падает до 0 долларов.38 за весь барабан 3000.

 

Название детали: BA3258HFP

Лист данных: BA3258HFP Лист данных

 

HMC1060LP3E от Analog Devices

HMC1060LP3E также является отраслевым стандартом, однокристальным, многовыходным, сильноточным LDO (регулятор с малым падением напряжения), который имеет входное напряжение 5,6 В и имеет четыре выходных канала. Четыре канала выходного напряжения являются программируемыми и называются VR1 — VR4.VR1 можно запрограммировать на 1,8–5,2 В при 100 мА, VR2 и VR3 можно запрограммировать на 1,8–5,2 В при 50 мА, а VR4 можно запрограммировать на 1,8–5,2 В при 300 мА

 

Это, безусловно, самый дорогой чип во всем этом списке, и он обладает удивительными функциями, такими как выходное напряжение, пропорциональное температуре (PTAT), и сверхнизким уровнем шума. В техническом описании говорится, что масштабирует напряжение питания в зависимости от температуры, чтобы максимизировать фазовый шум и характеристики выходной мощности .

 

Он имеет встроенную функцию ограничения выходного тока с отключением по температуре в случае перегрузки или короткого замыкания и работает при температуре от -40°C до +125°C. Для получения информации о различных вариантах выходного напряжения и информации об упаковке обратитесь к техническому описанию этого чипа. Приложения включают в себя подачу ВЧ и смешанных сигналов, генерацию частоты со сверхнизким уровнем шума (PLL, VCO, PLL со встроенными VCO) и многое другое. Этот чип стоит 9,435682 долларов за одну штуку и падает до 7 долларов.388182 для целой катушки 3000.

 

Название детали: HMC1060LP3E

Лист данных: HMC1060LP3E Лист данных

 

Примечание: Обратите внимание на производителя, некоторые параметры устройства могут сильно отличаться в зависимости от производителя.

 

Надеюсь, вам понравилась эта статья и вы узнали из нее что-то новое. Если у вас есть какие-либо сомнения, вы можете задать их в комментариях ниже.

Регуляторы напряжения — Подвал схем

Победи жару

Регуляторы напряжения являются ключевой технологией для управления отводом тепла в электронной системе. В этой статье Джефф знакомит вас с эволюцией, наукой и функциональностью регуляторов напряжения. Он рассматривает тепловые характеристики и КПД регуляторов напряжения и сравнивает линейные и импульсные технологии.

Пара резисторов часто используется для разделения входного напряжения на более низкое выходное напряжение.Каждый резистор снижает часть входного напряжения. Все это прекрасно работает в статической ситуации. Однако при изменении входного напряжения изменяется и выходное напряжение. Это не лучший регулятор напряжения. Замена выходного резистора стабилитроном может помочь сохранить относительно стабильное выходное напряжение, но, как вы знаете, это работает только в том случае, если все динамические параметры остаются в узком диапазоне условий. А регулирование напряжения в различных условиях всегда было сложной задачей.

Транзистор сделал возможным прецизионный регулятор напряжения, но необходимая схема содержала множество дискретных частей.В 1960-х работа началась с интеграции транзисторов в интегральную схему (ИС), которая представляла собой объединение дискретных частей и их взаимосвязей на единой подложке. Этот процесс позволил аналоговым, цифровым и смешанным схемам стать функциональными блоками вместо того, чтобы создавать их с нуля.

Первой микросхемой регулятора напряжения, которую я использовал, была микросхема UA723 (, рис. 1, ), разработанная Fairchild Semiconductor, ныне Texas Instruments. Первоначально многие микросхемы производились в металлических банках ТО-100, но вскоре предпочтительным упаковочным материалом стал пластик.Несмотря на то, что это линейный стабилизатор напряжения, он по-прежнему требует большого количества вспомогательных схем, и усовершенствования быстро привели к знакомому линейному стабилизатору напряжения с 3 клеммами.

РИСУНОК 1. Металлическая банка IC была привычным зрелищем до использования пластика. Круговой рисунок штифтов упаковывает большинство соединений в небольшой корпус. Вы все еще можете найти транзисторы, упакованные в стиле банки.

В простейшем случае используется усилитель с общим коллектором, также известный как «эмиттерный повторитель» ( рис. 2 ), база которого подключена непосредственно к источнику опорного напряжения, в данном случае к стабилитрону.Добавление транзистора в нашу исходную схему Зенера приводит к второму пути тока (в отличие от исходной схемы Зенера, где весь ток протекает через последовательный резистор). Здесь второй путь обрабатывает ток нагрузки, а стабилитрон просто обеспечивает опорное напряжение.

РИСУНОК 2. Простой регулятор подает опорное напряжение Зенера на транзистор с последовательным проходом. Выход эмиттера пытается поддерживать свое напряжение на уровне базового напряжения Зенера (плюс около 0,7 В). Поскольку большая часть тока протекает через транзистор, проблемы с стабилитроном (с напряжением/током/температурой) устранены.

Стабильность выходного напряжения можно значительно повысить, используя компаратор для контроля разницы между опорным напряжением и выходным напряжением. Рисунок 3.  – блок-схема функций, использованных для создания стационарного стабилизатора напряжения всего с тремя выводами. Он широко известен как регулятор типа 78xx. Они поставляются в различных упаковках, таких как TO-92, TO-220 и TO-3, а также в стилях SMT (поверхностный монтаж).

РИСУНОК 3. 3-контактный линейный регулятор напряжения выполняет ряд функций, необходимых для работы.По сути, опорное напряжение сравнивается с долей V OUT , создавая сигнал ошибки. Ошибка используется для настройки элемента последовательного прохода, чтобы обеспечить требуемое падение напряжения на нем, чтобы поддерживать V OUT на расчетном напряжении.

Некоторые стили имеют механизм, например отверстие для винта или открытую поверхность, позволяющую прикрепить их к радиатору. Линейный стабилизатор напряжения обеспечивает нагрузку током при фиксированном напряжении, сбрасывая избыточное напряжение (разницу между входным и выходным напряжением) на себя.Это напряжение, умноженное на ток, подаваемый на нагрузку, может создать много тепла. Это проблема, с которой сталкиваются многие проекты из-за спецификаций, которые могут потребоваться.

3-КОНТАКТНЫЙ РЕГУЛЯТОР
Если нашей целью не является производство тепла, любое произведенное тепло можно считать отходами. Для 3-выводного линейного регулятора тепло является побочным продуктом создания стабильного регулируемого напряжения. Выделяемое тепло зависит от падения напряжения на регуляторе и тока, подаваемого на нагрузку (плюс любой ток, потребляемый самим регулятором).Начнем с этого.

Максимальный ток смещения, необходимый для работы типичного линейного регулятора 78xx, составляет около 8 мА. Это может немного варьироваться в зависимости от входного напряжения, но мы можем использовать это для нашего обсуждения. Предположим, мы используем 7805 с фиксированным выходным напряжением 5,0 В и падением напряжения 2 В. Это означает, что он должен иметь минимальное входное напряжение 5,0 В + 2 В или 7,0 В для регулирования схемы. При входном напряжении 7,0 В и токе смещения 8 мА у нас выделяется 7 В × 0,008 А или 0,056 Вт тепла.

Теперь добавим нагрузку 100 мА. Это добавляет еще 0,100 А × 2 В или 200 мВт к мощности покоя, которую мы рассчитали выше, в результате чего общая мощность достигает 256 мВт. Если мы используем входное напряжение 12 В, теперь у нас есть падение 12–5 В или 7 В на регуляторе. Если мы используем входное напряжение 12 В, теперь у нас есть падение 12–5 В или 7 В на регуляторе. Мощность покоя становится равной 12 В × 0,008 А = 96 мВт, а мощность, обусловленная током нагрузки, становится равной 7 В × 0,100 А = 700 мВт, всего 796 мВт. Сейчас мы приближаемся к 1 Вт.Не похоже на много, да? Но 1Вт хорошенько обожжет палец, если он от корпуса SOT-233 (маленький транзистор) — но не так сильно, если он размазан по поверхности ТО-3.

Тип упаковки каким-то образом влияет на способность устройства выделять это тепло и обычно классифицируется как «термическое сопротивление» или TR (мера способности устройства рассеивать тепло с поверхности кристалла в окружающий воздух через все пути). Я указал на Рис. 4 термическое сопротивление для некоторых стилей корпуса.Обратите внимание на различия между R Θ JA (соединение с окружающей средой) и R Θ JB (соединение с платой) и R Θ JC (соединение с корпусом). R Θ JA — это техническое задание для устройства, контактирующего со свободным воздухом, тогда как R Θ JB/C  — это техническое задание для устройства, контактирующего с достаточной платой (медью) или дополнительным радиатором.

РИСУНОК 4. 3-терминальный LVR поставляется во многих вариантах упаковки. Способность пакетного стиля избавляться от тепла, передавая его от места соединения к воздуху, у каждого разная.Радиаторы увеличивают площадь поверхности, что может улучшить характеристики корпуса. Каждая упаковка имеет рейтинг термического сопротивления (TR), основанный на ее сопротивлении передаче тепла. Поскольку устройство будет разрушено, если его стык достигнет определенной температуры, TR дает вам представление о температуре стыка, когда вы знаете температуру поверхности устройства.
(нажмите, чтобы увеличить)

Это просто указывает на то, что температура спая устройства будет выше температуры окружающей среды на «X» градусов на каждый 1 Вт рассеиваемой энергии.В случае SOT-223, если температура окружающей среды составляет 25°C, то переход будет 25 + 62,1 = 87,1°C для устройства, находящегося на воздухе, и 25 + 10,7 = 35,7°C для устройства, правильно нагреваемого. затонул. В техническом описании указана максимальная температура перехода для этого 150°C. Итак, вы можете видеть, что без надлежащего радиатора еще один ватт приблизит это к максимуму. Никто не будет запускать устройство, близкое к его максимальному рейтингу. Как проектировщик, вы должны решить, насколько высоко вы хотите разместить переход, и спроектировать радиатор, который будет поддерживать температуру перехода ниже этой температуры.

Возможно, вы разработали блок питания в корпусе TO-220. Это один из наиболее широко используемых стилей упаковки для блока питания. Большой металлический язычок, находящийся под потенциалом земли, имеет отверстие для винта, облегчающее крепление к радиатору. Он может быть установлен на печатной плате с радиатором, зажатым между ними, или стоять вертикально с прикрепленным радиатором. Все дело в площади поверхности и воздушном потоке. Если вы не сможете отвести тепло от соединения, ваше устройство сгорит.

СОХРАНЕНИЕ ОХЛАЖДЕНИЯ
Вы заметите, что вторые ТУ, перечисленные на рис. 4 , для различных устройств предназначены для идеальных теплоотводов. Когда вы добавляете радиатор, вы пытаетесь снизить TR за счет увеличения его способности рассеивать тепло. Если требуемый ток и входное напряжение обеспечивают достаточно низкую мощность, радиатор может не понадобиться. Но как только эта мощность начнет расти, вам понадобятся радиаторы все большего и большего размера. В какой-то момент вам может понадобиться добавить вентилятор, чтобы увеличить поток воздуха.Водяное охлаждение используется для увеличения способности отводить тепло от устройства. Это одна из причин, по которой центры обработки данных оснащены кондиционерами.

При разработке блоков питания, которые должны работать при более высоких температурах, например, на улице летом, это становится еще более серьезной проблемой, поскольку температура окружающего воздуха изначально может составлять 40°C. По мере того, как перепад температур между радиатором и температурой окружающей среды падает, становится труднее передавать тепло.

Положите руку на кабельную приставку, проигрыватель Blu-ray или другое оборудование в вашем доме, и вы поймете, сколько тепла вырабатывается электроникой.Нагрев является одним из основных факторов отказа оборудования. Мы видели, что сохранение входного напряжения в пределах 2 В выше выходного напряжения позволяет сохранить наибольшую часть энергии. Эффективность вашего линейного регулятора рассчитывается как выходная мощность, деленная на входную мощность. Если мы сохраним входное напряжение как минимум на 2 В выше выходного напряжения, мы увидим в Таблице 1 , что эффективность снижается, когда мы регулируем более низкие напряжения.

ТАБЛИЦА 1 – Эффективность линейного регулятора, указанная в %, представляет собой отношение выходной мощности к входной мощности.

Нередко в системе требуется несколько напряжений. Например, вашей системе может потребоваться несколько регулируемых 12 В в дополнение к процессору 3,3 В. В то время как вход 14 В может дать вам 85% эффективности для ваших 12 В, 3,3 В в конечном итоге будет 3,3/14 или только 23% эффективности. Вы можете думать о низкой эффективности как о потраченном впустую тепле!

ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛИ НА ПОМОЩЬ
Линейные регуляторы напряжения недороги и просты в использовании. Однако, если вы обнаружите, что рвете на себе волосы из-за того, что вам нужны большие радиаторы, больший поток воздуха и, как следствие, большая упаковка, вы можете рассмотреть возможность использования импульсного регулятора.Импульсные стабилизаторы пытаются согласовать требования к выходной мощности с правильной входной мощностью. Они делают это, прерывая вход фиксированного напряжения. Понижающий преобразователь используется, когда выходное напряжение постоянного тока ниже, чем входное напряжение постоянного тока. Вход постоянного тока может быть получен от выпрямленного переменного тока или от любого источника постоянного тока.

В стандартном линейном источнике питания используется сетевой изолирующий трансформатор для снижения входного переменного напряжения до разумного уровня, чтобы при выпрямлении оно могло поддерживать минимальное напряжение, необходимое для линейного регулятора.Размер входного конденсатора рассчитан на обеспечение требуемого выходного тока при минимальных разрядах между циклами, что позволяет поддерживать пульсации выше напряжения падения. Вы можете обменять повышенное входное напряжение на меньший входной конденсатор, но это приведет к большему падению напряжения и, следовательно, к большему рассеиванию тепла.

Для линейного источника питания требуется постоянное входное напряжение постоянного тока, в то время как импульсный стабилизатор просто преобразовывает входное напряжение в высокочастотное пульсирующее постоянное напряжение. Регулирование происходит за счет управления рабочим циклом этого измельчающего действия в сочетании со схемой маховика (, рис. 5, ).Коммутационное устройство имеет два состояния: ВКЛ (подача питания на схему маховика) и ВЫКЛ (холостой ход). Во время включения ( рис. 6 ) току препятствует катушка индуктивности, поскольку она накапливает магнитную энергию, медленно заряжая конденсатор (диод смещен в обратном направлении). Во время выключения ( рис. 7 ) катушка индуктивности становится источником напряжения для конденсатора, потому что теперь диод смещен в прямом направлении.

При напряжении постоянного тока на В IN , если рабочий цикл равен 50%, то Vout будет равен V IN  × рабочий цикл / 100% или 0.5В В . Теоретически вы можете видеть, что, изменяя рабочий цикл, мы можем изменить V OUT с 0 В на V IN . Нам просто нужно как-то настроить это на основе V OUT . На рис. 8 показана функциональная схема того, как это достигается. Опорное напряжение и некоторая часть V OUT объединяются для создания сигнала ошибки. Логика управления определяет рабочий цикл, применяемый к коммутационной схеме. Обратите внимание, что верхний полевой транзистор будет включен во время этой фазы, чтобы применить V IN .Нижний полевой транзистор занимает место диода и на этой фазе будет отключен. Когда верхний полевой транзистор выключен, нижний полевой транзистор включается, чтобы завершить путь для тока коллапсирующего магнитного поля.

РИСУНОК 8 – Блок-схема SVR. Требуется несколько вспомогательных функций для правильной синхронизации циклического ВКЛ/ВЫКЛ переключающих полевых транзисторов, которые управляют работой маховика катушки индуктивности/конденсатора, что позволяет удерживать V OUT на расчетном значении.

Вы найдете множество импульсных стабилизаторов, которые содержат по крайней мере управляющую часть схемы, но затем требуют внешних полевых транзисторов, катушек индуктивности, конденсаторов и других вспомогательных частей.Все это может занимать приличное количество недвижимости. Я разрабатывал некоторые новые продукты, используя эти импульсные регуляторы, особенно когда входное напряжение высокое и тепло является фактором. Когда к системе, которая годами работала прохладно, добавляется еще несколько периферийных устройств, требуемый дополнительный ток может стать той соломинкой, которая сломала хребет верблюду, и дополнительное тепло становится проблемой. Вы можете заменить линейный регулятор переключателем с 3 контактами, чтобы снова охладить ситуацию.

3-КЛЕММНЫЙ SVR
Почти каждый производитель полупроводников в настоящее время использует ту или иную форму 3-контактного импульсного регулятора напряжения (SVR).Именно форм-фактор делает эти устройства уникальными ( Рисунок 9 ). Независимо от того, ставите ли вы их вертикально или кладете, они не потребуют больше места, чем линейный регулятор, который они заменяют.

РИСУНОК 9. Многие производители выпускают импульсные стабилизаторы напряжения в виде модулей, имеющих форм-фактор стабилизатора с 3 клеммами TO-220. Хотя некоторые из них «залиты», большинство модулей можно устанавливать либо лежа, либо стоя.

Конечно, есть и недостатки. Когда вы видите слово «переключение», вы, вероятно, думаете о шуме.И да, частота пульсаций зависит от тактирования коммутатора. Если в вашем проекте используются определенные частоты, скажем, 40 кГц, потому что вы выполняете некоторые действия с ИК-излучением, то вам следует выбрать SVR, который избегает этой частоты переключения (или кратной ей), чтобы вызвать как минимум вмешательство. Давайте сравним некоторые из этих устройств с 78xx LVR, чтобы увидеть, как они увеличиваются. В Таблице 2 показано сравнение интерпретируемых таблиц данных между LVR (первый элемент — часть STMicroelectronics) и SVR (остальные элементы).

ТАБЛИЦА 2 – Мои интерпретированные сравнения таблиц данных между LVR (первый элемент) и SVR (остальные элементы).
(нажмите, чтобы увеличить)

Первое, на что следует обратить внимание, это максимальный размах пульсаций 50 мкВ для линейного регулятора по сравнению со значениями в диапазоне милливольт для всех устройств SVR. Кроме цены характеристики схожи. Помните: более дешевая линейная цена не включает радиатор, который может быть необходим и который может стоить намного больше, чем само устройство, не говоря уже о каких-либо других требованиях к воздушному потоку.

Вы найдете массу дополнительной информации в спецификациях производителей о том, как можно улучшить регулирование пульсаций/линии/нагрузки, если необходимо, с помощью внешних катушек индуктивности/конденсаторов, если вам нужен более чистый выходной сигнал. Вы можете обнаружить, что внешние дискретные элементы, которые вы уже используете для линейного регулятора, могут быть всем, что вам нужно.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ‘EM
Я обнаружил, что эффективность использования SVR может постоянно снижать мощность, требуемую от вашей входной схемы питания. Будь то ваш собственный трансформатор и выпрямитель или подключаемый модуль Wall Wart, будет приятным сюрпризом обнаружить, что оборудование больше не выделяет лишнее тепло.Самое большое улучшение касается цепей, требующих нескольких напряжений, для которых использование SVR, по крайней мере, на выходе с более низким напряжением может иметь наибольшее влияние. Таблица 3  представляет собой общее сравнение линейного регулятора с импульсным.

ТАБЛИЦА 3 – Общее сравнение линейного регулятора с импульсным. Вы обнаружите области улучшений, которые стали возможными благодаря дизайну для конкретной задачи — в данном случае, замене 3-контактного LVR.

Я знаю, что вы найдете их полезными для улучшения существующего снаряжения.И они могут быть частью вашего набора приемов, потенциально полезных при поиске вариантов для новой схемы. Я сомневаюсь, что они убьют линейный регулятор, но они могут быть полезны, когда у вас есть проблемы с перегревом.

Одна из моих последних разработок требует всего 100 мА при 5 В. Он должен работать в диапазоне от 12 до 24 В постоянного тока. Использование здесь линейного регулятора требует избавления почти от 2 Вт тепла. Требования к размеру корпуса и весу были бы нарушены, если бы я использовал линейный регулятор. Использование этих небольших импульсных регуляторов спасло этот проект от того, чтобы стать лодочным якорем.Эти 3-выводные импульсные стабилизаторы практически избавили от необходимости избавляться от чрезмерного нагрева. Я призываю вас попробовать их и добавить в свой набор трюков.

Как всегда, слишком много дел, слишком мало времени. Ах да, и не забывайте мыть руки!

РЕСУРСЫ
Рисунок 5 и Рисунок 7
https://learnabout-electronics.org/PSU/psu31.php

НПИ | www.cui.com
Монолитные энергосистемы | www.monolithicpower.com
Murata Power Solutions | www.murata-ps.com
РЕКОМ | www.recom-power.com
STMicroelectronics | www.st.com
Texas Instruments | www.ti.com
Traco Power | www.tracopower.com
Würth Elektronik | www.we-online.com
XP Power | www.xppower.com

ОПУБЛИКОВАН В ЖУРНАЛЕ CIRCUIT CELLAR • НОЯБРЬ 2020 № 364 – Получить PDF-файл номера

Спонсор этой статьи

Джефф Бачиочи (произносится как BAH-key-AH-key) пишет для Circuit Cellar с 1988 года.Его опыт включает в себя дизайн и производство продукции. Вы можете связаться с ним по адресу: [email protected] или по адресу: www.imaginethatnow.com.

Различные типы регуляторов напряжения и принцип работы

ОСНОВНЫЕ ЗНАНИЯ — РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ Различные типы регуляторов напряжения и принцип работы

Автор / редактор: Эммануэль Одунлейд / Эрика Гранат

Регуляторы напряжения предназначены для интегральных схем. напряжения на их входе до постоянного, фиксированного напряжения на их выходе, независимо от изменений тока нагрузки или входного напряжения.

Связанные компании

Регулятор напряжения – это система, предназначенная для автоматического поддержания постоянного уровня напряжения.

(Источник: Adobe Stock)

Электронные конструкции/устройства обычно состоят из различных электронных компонентов, которые иногда работают при разных уровнях напряжения. Таким образом, для надежного удовлетворения требований к мощности конкретной конструкции или различных компонентов конструкции в блоке питания обычно используются стабилизаторы напряжения для регулирования напряжения в основном источнике до необходимого в различных частях устройства. .

При проектировании блока питания для любого устройства всегда приходится принимать массу решений. Одним из таких решений, хотя и трудным, является выбор стабилизаторов напряжения, так как они бывают разных «форм и размеров» с разными «наворотами», что делает их отличным выбором при использовании в одной цепи, но катастрофой в другой. другие схемы.

В результате выбор правильного регулятора для вашего проекта (и его ограничений) требует тщательного понимания вариантов, и сегодняшняя статья будет посвящена именно этому.Мы оценим различные типы регуляторов напряжения, принципы их работы и когда имеет смысл использовать один из них вместо другого.

Типы регуляторов напряжения

Регуляторы напряжения можно разделить на категории на основе различных факторов, таких как их применение, напряжения, при которых они работают, механизмы преобразования энергии и многое другое.

В этой статье мы сосредоточимся на активных регуляторах напряжения и разделим их на две большие категории в зависимости от используемого ими механизма регулирования.Эти две категории включают:

  • 1. Линейные регуляторы напряжения
  • 2. Импульсные регуляторы напряжения

1. Линейные регуляторы напряжения

Линейные регуляторы напряжения используют принципы делителей напряжения для преобразования напряжения на их входе в желаемое напряжение на их выходе. В них используется петля обратной связи, которая автоматически изменяет сопротивление в системе, чтобы противодействовать влиянию изменений импеданса нагрузки и входного напряжения, и все это для обеспечения постоянного выходного напряжения.

Типичные реализации линейных регуляторов напряжения включают использование полевых транзисторов в качестве одной стороны делителя напряжения с контуром обратной связи, подключенным к затвору транзистора, управляя им по мере необходимости для обеспечения согласованности выходного напряжения.

Хотя такое использование транзисторов в качестве резисторов помогает упростить конструкцию и реализацию линейных регуляторов, оно в значительной степени способствует неэффективности, связанной с регуляторами. Причина этого в том, что транзисторы преобразуют избыточную электрическую энергию (разность напряжений между входным и выходным напряжением) в тепло, что приводит к потерям мощности в результате нагрева транзисторов.

В ситуациях, когда напряжение на входе или ток нагрузки на выходе слишком высоки, регуляторы могут генерировать уровни тепла, которые могут привести к его выходу из строя. Чтобы смягчить это, разработчики обычно используют радиаторы, размер которых определяется величиной тока (мощности), проходящей через регулятор.

Еще один момент, о котором стоит упомянуть для линейных регуляторов, это необходимость того, чтобы напряжение на входе было больше, чем напряжение на выходе, на минимальное значение, называемое напряжением падения.Это значение напряжения (обычно около 2 В) варьируется в зависимости от регулятора и иногда является серьезным источником беспокойства для разработчиков, работающих с маломощными приложениями, из-за потери мощности. В качестве обходного пути используйте тип линейных стабилизаторов напряжения, называемый регуляторами LDO (с малым падением напряжения), поскольку они разработаны с возможностью работы при разнице между входным и выходным напряжением всего 100 мВ.

Некоторые популярные примеры линейных регуляторов напряжения включают серию регуляторов напряжения 78xx (например, L7805 (5 В), L7809 (9 В)) .

Плюсы и минусы линейного регулятора напряжения LM7805

Плюсы

Некоторые преимущества линейных регуляторов напряжения включают:

  • электромагнитных помех и помех
  • 3. Быстрое время отклика на изменения тока нагрузки или условий входного напряжения
  • 4. Низкие пульсации напряжения на выходе

Минусы

Некоторые линейные недостатки

  • 1.Низкий КПД, так как большое количество электроэнергии тратится впустую в виде тепла
  • 2. Требование к падающему напряжению делает их плохим выбором для маломощных приложений
  • 4. Низкий КПД, так как большое количество электроэнергии тратится впустую как тепло
  • 5. Из-за требований к падающему напряжению они являются плохим выбором для приложений с низким энергопотреблением
  • 6. Занимают больше места на печатных платах из-за необходимости установки радиаторов

2.Импульсные стабилизаторы напряжения

Хотя они имеют более сложную конструкцию и требуют большего количества сопутствующих компонентов для работы, импульсные стабилизаторы напряжения являются сверхэффективными регуляторами, используемыми в сценариях, где потеря мощности, как в линейных регуляторах, недопустима.

Механизм регулирования напряжения в импульсных регуляторах напряжения включает в себя быстрое переключение элемента, соединенного последовательно с компонентом накопления энергии (конденсатором или катушкой индуктивности), для периодического прерывания потока тока и преобразования напряжения от одного значения к другому.То, как это делается, зависит от управляющего сигнала от механизма обратной связи, подобного тому, который используется в линейных регуляторах.

В отличие от линейных регуляторов напряжения, переключающий элемент находится либо в полностью проводящем, либо в выключенном состоянии. Он не рассеивает мощность и позволяет регулятору достигать высокого уровня эффективности по сравнению с линейными регуляторами.

В базовой реализации импульсного регулятора напряжения в качестве переключающего элемента используется «проходной транзистор», работающий либо в состоянии отсечки, либо в состоянии насыщения.Когда проходной транзистор находится в закрытом состоянии, ток через него не течет, поэтому мощность не рассеивается, но когда он находится в состоянии насыщения, на нем возникает пренебрежимо малое падение напряжения, сопровождающееся рассеянием небольшой мощности, с максимальным током, подаваемым на нагрузку. В результате действия переключения и экономии энергии в состоянии отсечки КПД переключаемых регуляторов обычно составляет около 70 %.

Управление на основе коммутации и ШИМ дает достаточно большую гибкость, что позволяет импульсным регуляторам напряжения работать в разных режимах и существовать в различных типах, в том числе: / Импульсные регуляторы повышения давления

1.Понижающие импульсные стабилизаторы напряжения

Понижающие импульсные стабилизаторы, также известные как понижающие стабилизаторы, преобразуют высокое напряжение на входных клеммах в более низкое напряжение на выходных клеммах. Эта операция похожа на работу линейных регуляторов, за исключением того факта, что понижающие регуляторы работают с более высокой степенью эффективности. Изображение, иллюстрирующее расположение компонентов в понижающих регуляторах, представлено ниже.

2. Повышающие импульсные стабилизаторы напряжения

Повышающие импульсные стабилизаторы, также известные как повышающие стабилизаторы, могут преобразовывать низкое напряжение на входе в более высокое напряжение на выходе.Их конфигурация является одним из основных различий между линейными стабилизаторами и импульсными стабилизаторами, поскольку регулирование не происходит, если напряжение на входе линейных регуляторов напряжения больше, чем напряжение, требуемое на их выходе. Схема, иллюстрирующая повышающие импульсные стабилизаторы напряжения, представлена ​​ниже.

3. Понижающе-повышающий регулятор напряжения с переключением

Понижающе-повышающий стабилизатор сочетает в себе характеристики двух описанных выше регуляторов. Он может обеспечить фиксированное выходное напряжение независимо от разницы (+ или -) между входным и выходным напряжением.Они очень полезны в батареях, где напряжение на входе, которое может быть выше, чем выходное напряжение в начале, снижается до уровня ниже выходного напряжения с течением времени. Схема, иллюстрирующая импульсный/повышающий стабилизатор, представлена ​​ниже:

Плюсы и минусы

Минусы

Какими бы эффективными и совершенными ни казались импульсные регуляторы напряжения, у них есть недостатки, некоторые из которых включают:

  • 2. Требуется больше дополнительных компонентов
  • 4.Высокие уровни электромагнитных помех и шума, которые могут повлиять на сертификацию продукта при неправильном управлении. применения, преимущества импульсных регуляторов могут перевешивать их недостатки. Некоторые из преимуществ включают:

    • 3. Они могут обеспечить выходное напряжение, которое больше или меньше входного напряжения
    • 4.Подходит для приложений с низким энергопотреблением
    • 7. Они могут обеспечить выходное напряжение, которое больше или меньше входного напряжения
    • 8. Подходит для приложений с низким энергопотреблением

    Правильный выбор регулятора напряжения для вашего проекта

    Выбор правильного регулятора напряжения для вашего проекта обычно не является проблемой выбора между линейным или импульсным регулятором напряжения. Выбор между ними можно сделать, просто взвесив их плюсы и минусы и решив, какой из них лучше всего подходит вам.Однако необходимо проверить другие специфические свойства регулятора (импульсный или линейный), чтобы убедиться, что он идеально подходит для вашего проекта. Пять из этих основных свойств описаны ниже:

    1. Выходное напряжение (или диапазон напряжений)

    Вероятно, это первое, на что следует обращать внимание при выборе регулятора. Убедитесь, что выходное напряжение (или диапазон напряжений) регулятора соответствует требуемому значению для вашего приложения. Для некоторых регуляторов могут потребоваться внешние компоненты для поддержания стабильного выходного напряжения на желаемом уровне напряжения.Все это должно быть подтверждено до штамповки регулятора для вашего проекта.

    2. Выходной ток

    Регуляторы напряжения разработаны с учетом специфических номинальных токов. Подключение их к нагрузке с требованиями по току, которые превышают их номинальный ток, может привести к повреждению регулятора или неправильной работе нагрузки. Это еще более важно в случае линейных регуляторов напряжения, поскольку ток напрямую влияет на потери мощности.

    Всегда проверяйте, сможет ли выбранный вами регулятор выдержать предполагаемый ток нагрузки.

    3. Диапазон входного напряжения

    Относится к допустимому диапазону входного напряжения, поддерживаемому регулятором. Обычно оно указывается в техническом описании, и разработчику важно убедиться, что возможное входное напряжение для вашего приложения находится в пределах допустимого диапазона. Одна ошибка, которую допускают большинство начинающих разработчиков, заключается в том, что они сосредотачиваются только на максимальном входном напряжении, забывая, что входное напряжение ниже указанного минимального напряжения может привести к ошибкам регулирования, особенно в случае линейных стабилизаторов.Знание этих значений поможет вам оценить условия, при которых регулятор выйдет из строя либо из-за чрезмерного выделения тепла в случае линейных регуляторов, либо из-за неисправностей в случае импульсных регуляторов.

    4. Диапазон рабочих температур

    Определяемый в большинстве спецификаций как температура окружающей среды (Ta) или температура перехода, диапазон рабочих температур — это диапазон температур, в котором регулятор работает должным образом. Говоря более конкретно, температура перехода обычно относится к самой высокой рабочей температуре транзистора.Напротив, температура окружающей среды относится к температуре окружающей среды вокруг устройства. Оба значения важны, особенно для линейных регуляторов, поскольку они способствуют процессу выбора идеального радиатора для регулятора.

    5. Напряжение отпускания

    Это важно при выборе линейных регуляторов напряжения. Как объяснялось ранее, падение напряжения относится к величине, на которую входное напряжение должно быть больше, чем выходное напряжение, чтобы произошла стабилизация.Хотя для большинства приложений это может быть неважным соображением, для приложений, где важны КПД и малое энергопотребление, имеет смысл использовать регуляторы напряжения с малым падением напряжения.

    Также следует учитывать другие факторы, такие как эффективность, размер корпуса, переходная характеристика и потенциальные электромагнитные помехи/шум.

    В заключение, простой способ решить, какой стабилизатор использовать, это сначала решить, линейный или импульсный регулятор напряжения будет лучшим выбором, исходя из их плюсов и минусов.После этого уровня принятия решений могут быть проведены дальнейшие исследования свойств регулятора, поскольку они могут повлиять на вашу конструкцию. Какой бы ненужной иногда ни казалась эта комплексная проверка, она может иметь решающее значение для успеха вашего проекта.

    (ID:46489302)

    Как выбрать регулятор напряжения для вашей печатной платы — Блог Upverter

    Начните работу с Altium Upverter, зарегистрируйтесь сейчас.

    Если вы не работаете только с системой переменного тока, ваша печатная плата должна получать стабильное напряжение постоянного тока для правильной работы.Схема регулятора напряжения обеспечивает необходимое постоянное напряжение с фиксированной величиной, даже если входное напряжение (линия) или выходной ток (нагрузка) изменяются. Некоторые схемы более чувствительны к колебаниям напряжения, чем другие, а некоторые линии электропередачи более шумные, чем другие. Любой проектировщик должен понимать, как правильно выбрать регулятор напряжения для своей платы. Давайте рассмотрим различные типы регуляторов постоянного тока и рассмотрим некоторые факторы, которые следует учитывать при выборе регулятора напряжения.

    Типы регуляторов напряжения

    Регуляторы напряжения

    обычно размещаются на выходе схемы двухполупериодного выпрямителя, чтобы удалить оставшуюся форму волны пульсаций.Существует несколько способов классификации регуляторов напряжения, но пока мы будем придерживаться линейных и импульсных регуляторов. Эти стабилизаторы могут быть относительно легко добавлены в схему и обеспечивают достаточно стабильное выходное напряжение для большинства приложений.

    Линейные регуляторы

    Линейные регуляторы

    используют BJT или FET для стабилизации напряжения питания и управляются с помощью усилителя. Усилитель сравнивает выходное напряжение регулятора с прецизионным эталоном и заменяет транзистор для поддержания постоянного выходного напряжения.Линейные регуляторы всегда понижают выходное напряжение (т. е. входное напряжение > выходное напряжение). Линейные стабилизаторы с малым падением напряжения называются регуляторами с малым падением напряжения (LDO). Линейные регуляторы обладают следующими преимуществами:

    • Низкий уровень шума: Поскольку в них не используется переключение, эти регуляторы создают низкий уровень шума и лучше всего подходят для питания чувствительных цепей. Напротив, импульсные стабилизаторы по своей природе шумные, поскольку они часто переключаются, чтобы поддерживать выходное напряжение.
    • Низкая мощность: При правильной конструкции линейные стабилизаторы могут работать с довольно низким током покоя. Импульсные регуляторы используют сложные системы обратной связи и в конечном итоге используют более высокую мощность покоя. При работе в качестве LDO эти регуляторы могут иметь очень высокий КПД (~90%).
    • Низкая стоимость: Линейные регуляторы дешевле, и их легко добавить в компоновку. Они не требуют слишком много компонентов и фильтров. Обычно к выходу подключается конденсатор, который помогает регулировать выходное напряжение.

    Пример схемы линейного регулятора

    Импульсные регуляторы

    Импульсный стабилизатор преобразует входное постоянное напряжение в более стабильное выходное постоянное напряжение с помощью силового MOSFET или BJT переключателя. Выходной сигнал импульсного регулятора обычно фильтруется и используется для уменьшения шума переключения выходного напряжения. Существует три типа импульсных стабилизаторов: понижающий (понижающий), повышающий (повышающий) и понижающе-повышающий (может повышать или понижать). Импульсные регуляторы обладают следующими преимуществами:

    • Высокий КПД: Поскольку импульсные стабилизаторы работают либо в выключенном, либо во включенном режиме, они более эффективны.Они могут обеспечить КПД 90% или выше, что очень сложно для большинства линейных регуляторов, если только они не предназначены для работы в качестве LDO.
    • Повышающая конфигурация: Линейные стабилизаторы могут только понижать входное напряжение, а повышающий импульсный стабилизатор может повышать напряжение. Это особенно полезно в тех случаях, когда требуется большое напряжение в течение короткого периода времени (например, для задней подсветки камеры).
    • Тепловые характеристики: Линейные регуляторы менее эффективны, а это означает, что они рассеивают больше тепла и нуждаются в радиаторе.Большинству импульсных регуляторов не нужны радиаторы.

    Понижающими и повышающими характеристиками можно управлять с помощью сигнала ШИМ, что делает этот регулятор идеальным для использования в приложениях, где требуются определенные уровни напряжения. Например, вы можете использовать выход ШИМ микроконтроллера для питания другой схемы с определенным уровнем напряжения. Существует множество различных способов построения ИС импульсного стабилизатора, и мы не можем показать все возможные схемы. Если вы хотите узнать больше о конкретных схемах для импульсных регуляторов, взгляните на таблицы данных в вашей библиотеке деталей.

    Важные параметры для выбора регуляторов

    Один вопрос, который я часто вижу на форумах, касается выбора стабилизатора напряжения для различных приложений. На этот вопрос нет однозначного ответа. При поиске регулятора напряжения следует учитывать следующие характеристики; обратите внимание, что эти аспекты относятся как к линейным, так и к импульсным регуляторам:

    Выходное напряжение

    Если вам нужен повышающий регулятор, то вам придется использовать импульсный регулятор в повышающей конфигурации.Если вы используете в системе несколько источников питания, обычно для каждого источника используется один регулятор. Регуляторы обычно выдают фиксированное выходное напряжение, хотя на рынке есть некоторые регуляторы, которые можно использовать с некоторыми регулируемыми настройками.

    Эффективность и уровень шума

    Импульсные стабилизаторы

    обеспечивают более высокий КПД, чем линейные регуляторы, но они создают больше шума. Ненужные электронные помехи могут мешать другим цепям, когда регулятор выдает большой ток.Если вы хотите, чтобы ваш продукт вышел на рынок, получить сертификат EMC может быть сложнее. Если другие схемы на вашей плате чувствительны (например, чисто аналоговые компоненты), то лучше выбрать линейный стабилизатор.

    Выбор регулятора с высокими потерями мощности может сделать почти невозможным достижение целей эффективности. Линейные регуляторы менее шумные, но они очень неэффективны (кроме LDO), то есть часть мощности преобразуется в тепло. Если ваш регулятор будет работать при большом токе, вам следует установить радиаторы на плату.Если у вас нет места на плате для радиатора или если вас беспокоит рассеивание мощности, то импульсный стабилизатор может быть лучшим вариантом.

    Эти линейные стабилизаторы напряжения 7805 от Fairchild включают радиатор на задней стороне упаковки.

    Переходная характеристика

    При быстром изменении выходного тока на выходе возникает небольшой всплеск. Регулятору напряжения требуется некоторое время, прежде чем он снова переключится на то же напряжение.Это называется переходной реакцией. Переходная характеристика обычно зависит от выходной емкости и тока нагрузки. Быстрая переходная характеристика гарантирует, что регулятор может обеспечить требуемую мощность. Проверьте спецификации компонентов и найдите рекомендуемый шунтирующий конденсатор, который следует включить на выходе регулятора.

    Рекомендации по компоновке регулятора напряжения

    После того, как вы выбрали правильный регулятор напряжения для своей конструкции, вам нужно разместить его в нужном месте на плате.Как правило, вам понадобится один конденсатор между выходом и землей и один между входом и землей как можно ближе к контактам. Вы также должны тщательно спроектировать дорожки, чтобы они могли проводить требуемый ток без перегрева.

    Если вы посмотрите на некоторые проекты с открытым исходным кодом в библиотеке проектов Upverter™, вы найдете несколько хороших примеров компоновки регуляторов, которые вы можете использовать в качестве эталона для своего следующего проекта.

    Плата управления повышающим преобразователем от James Fotherby , созданная в Upverter.

    Хороший инструмент компоновки позволяет легко создавать схемы для вашей платы и сохранять их в качестве исходной компоновки. Upverter® предоставляет огромную библиотеку надежных компонентов, которые вы можете легко добавить в свою схему и топологию, в том числе широкий спектр регуляторов напряжения и многое другое. Как облачный инструмент, Upverter позволяет пользователям легко делиться своей работой, контролировать версии и получать доступ к своим данным из любого места.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *