Стабилизатор напряжения подобрать: как выбрать и какой лучше

Как выбрать стабилизатор напряжения для компьютера?

16.07.2018

Современная компьютерная техника из-за особенностей своей электронной базы расценивается как крайне чувствительная к перепадам сетевого напряжения – срок её службы в условиях отсутствия качественного электропитания значительно сокращается.

Содержание

Как типичные проблемы электроснабжения влияют на компьютерную технику?

Чтобы понять от чего именно стабилизатор обезопасит ваш компьютер рассмотрим наиболее характерные для отечественной энергосистемы проблемы:

  • кратковременное падение (провал) напряжения – результат подключения к сети мощного потребителя. Жильцы городских квартир сталкиваются с этой проблемой реже, чем владельцы частных домов, где одновременно могут включаться несколько электроприборов, характеризующихся большой потребляемой мощностью: насосная станция, электронагреватель, деревообрабатывающий станок и т.д. Знакома названная проблема и людям живущим рядом с крупными предприятиями, для них кратковременное снижение сетевого напряжения – следствие запуска расположенного по соседству мощного промышленного оборудования.
    На работе компьютера кратковременное падение напряжения отражается по-разному – от подвисания системы до полной перезагрузки устройства, которая чревата, как минимум, потерей несохраненных данных.
  • кратковременный скачок (всплеск) напряжения – явление обратное падению напряжения, возникает при отключении от сети мощных потребителей и длится от долей секунды до нескольких секунд. Напряжение в этот момент может превысить 300 В, что опасно для электронных компонентов современного компьютера.
  • импульсное перенапряжение – возникает при ударах молнии (как в линию электропередач, так и просто вблизи здания), а также при резкой смене системой электроснабжения режима работы, например, в случае короткого замыкания или обрыва нулевого провода в трехфазной сети. Импульсное перенапряжение характеризуется сильным выбросом электрической энергии, в результате которого происходит скачок напряжения, многократно превышающий номинальное значение. В таком случае бессильны даже импульсные блоки питания, применяющиеся в современных компьютерах. В лучшем случае в блоке перегорит плавкий предохранитель, в худшем - из строя выйдет не только сам блок питания, но и остальные узлы компьютера.
  • пониженное или повышенное напряжение в сети – одна из наиболее распространённых проблем, имеющая множество причин от несоблюдения поставщиками норм, устанавливающих качество электроэнергии, до одновременного включения большого количества потребителей.

Отклонения сетевого напряжения,превышающие 10%, от номинального значения и встречающиеся как в городских квартирах, так и в частных домах, ведут к нестабильному функционированию компьютера и сокращению срока его эксплуатации. Стоит отметить, что даже небольшие, не проявляющиеся зрительно сетевые колебания негативно влияют на электронные компоненты современной компьютерной техники, снижая её долговечность, производительность и быстродействие.

Преимущества использования стабилизатора напряжения с компьютером.

Первоочерёдная задача стабилизатора – не отключение защищаемого оборудования, а регулировка напряжения. При постоянно пониженном или повышенном напряжении в сети, а также при кратковременных скачках или падениях напряжения устройство корректирует сетевые параметры до значений, необходимых для устойчивого функционирования компьютерной техники.

В случае критических скачков напряжения (выходящих из допустимого для стабилизации диапазона), например, при импульсном перенапряжении, современный стабилизатор обесточит компьютер, защитив его таким образом от выхода из строя и дорогостоящего ремонта.

При эксплуатации компьютера без стабилизатора рекомендуется, при возникновении отклонений в сети, отключать устройство. Постоянная работа незащищённого компьютера в условиях нестабильного напряжения способствует быстрому износу электронных компонентов устройства и повышает риск потери данных вследствие некорректной перезагрузки или отключения.

Наличие стабилизатора даст возможность беспрепятственно использовать компьютер, практически не задумываясь о качестве питающего напряжения.

Какой тип стабилизаторов оптимален для защиты компьютера?

Для исправного функционирования компьютера необходимо обеспечить стабильное напряжение с минимальной погрешностью. Из четырёх основных типов стабилизаторов (релейные, электромеханические, полупроводниковые (тиристорные и симисторные) и инверторные) наименьшей погрешностью (максимальной точностью стабилизации) обладают инверторные устройства – ±2%. Кроме того, инверторные стабилизаторы опережают устройства других типов по всем техническим характеристикам, в том числе по качеству выходного сигнала (идеальная синусоида во всем допустимом диапазоне сетевого напряжения) и быстродействию (выходное напряжение регулируется мгновенно, то есть без задержек во времени).

Ещё одно преимущество инверторных моделей – низкий уровень шума, который в отличие от релейных и электромеханических стабилизаторов не осложняет их комфортное бытовое применение.

По некоторым показателям, включая стоимость, полупроводниковые стабилизаторы приближаются к инверторным. Но, тем не менее, симисторные и тиристорные модели, в отличии от инверторных, не могут полностью исключить трансляцию сетевых колебаний на выход устройства и не обеспечивают безразрывное электропитание идеальной синусоидальной формы.

На сегодняшний день именно инверторные стабилизаторы гарантируют максимальный уровень защиты подключенного оборудования от кратковременных всплесков и провалов напряжения, импульсного перенапряжения, повышенного или пониженного входного напряжения, а также от гармонических искажений и электрических помех.

Всё вышесказанное позволяет рассматривать инверторные стабилизаторы как наиболее оптимальное, с технической точки зрения, решение для защиты любой компьютерной техники.

Как определить мощность стабилизатора для компьютера?

Мощность стабилизатора определить не сложно – нужный показатель получают прибавлением к номинальной мощности защищаемого компьютера запаса, учитывающего возможные перегрузки. Рекомендуемое значение запаса составляет от 20 до 30% (от номинальной мощности ПК). Компьютерная техника не отличается высокими пусковыми токами, поэтому брать больший запас нет смысла.

Если необходимо организовать защиту локальной сети, необязательно приобретать стабилизатор для каждого из входящих в неё компьютеров. Удобнее и часто экономичнее организовать электропитание всех устройств от одного мощного стабилизатора, который следует выбирать, ориентируясь на общую суммарную мощность всех подключаемых к нему компьютеров.

Обратите внимание – при выборе стабилизатора для работы с группой компьютеров, запас по мощности определяется исходя не из мощности каждого устройства в отдельности, а общей суммарной мощности.

Читайте также:

Стабилизаторы напряжения «Штиль» для компьютера. Модельный ряд.

Инверторные стабилизаторы напряжения «Штиль» для компьютера:

Стабилизатор напряжения для компьютера. Какой лучше!

В наше время персональный компьютер есть практически в каждой семье (а то и несколько: по числу проживающих). Такой сравнительно дорогой электротехнике требуется особый уход и внимание. Это касается и обеспечения качественной электрической энергией. Ведь реалии сегодняшней жизни таковы, что износ линий электропередачи за последнее время только увеличивается, что приводит к перепадам напряжения и сбоям в электросети.

Если электричество отключается, компьютер сразу же выключается, как и все остальное. Это может вызвать проблемы: вы потеряете все несохраненные работы/проекты. Чувствительная электронная техника, в том числе персональные компьютеры, выйдет из строя. Скачкообразное электропитание опасно уже тем, что по этой причине компьютеру приходится внезапно перезагружаться.

Использование стабилизатора регулирует и обеспечивает правильное напряжение, что может защитить компьютер от повреждений и продлить ему жизнь. Стационарные компьютеры и ноутбуки оснащены встроенным блоком питания, который способен защитить лишь от слабых всплесков в сети, сильный скачок – и компьютер «летит». Почему это происходит? По причине перекоса фаз.

Опасность заключается в том, что при перекосе наблюдается неравномерность нагрузки на фазах – на задействованной линии напряжение резко падает, а на недогруженной фазе происходит энергетический скачок. Под повышенным напряжением быстрее выходит из строя компьютер – сгорает блок питания либо создаются импульсные помехи, действующие на чувствительные элементы компьютерной электроники. Под угрозой системное плато, память и другие компоненты.

Информация для обдуманного выбора стабилизатора напряжения

Возможно, стабилизатор и не нужен вовсе: если вы живёте в мегаполисе, где энергопитание сравнительно стабильное. В удалённых районах нормализатор напряжения абсолютно необходим, чтобы сохранить компьютер в безопасности.

Большая часть электрооборудования в целом прекращает работать из-за нестабильности сети. Работа электротехники ухудшается под действием высокочастотных помех, различных импульсов.

Хороший стабилизатор не пропустит резких сетевых колебаний или шумы на подключенные к нему приборы. Благодаря ему, работоспособности компьютерного процессора и других компонентов ничто не будет угрожать. Слабый прибор может не обеспечить безопасность, что приведет к неисправности, компьютерному сбою, сбросу и известному синему экрану смерти от системы Windows.

Если к тому же по схеме сборки использовались некачественные электролитические конденсаторы, то они потекут, набухнут или даже взорвутся. Такое происходит довольно часто, когда материнская плата умирает. Так что наличие качественного стабилизатора напряжения станет гарантией, что вы будете иметь стабильную систему и спокойствие долгие годы.

Какой стабилизатор напряжения лучше для компьютера

Тип устройства

Электромеханические обладают высокоточной стабилизацией (2–3%), плавной регулировкой выходного напряжения и невысокими ценами.

Релейные нужны при длительных провалах или подъемах напряжения. Для приборов характерно хорошее время реакции на изменения в сети и доступная стоимость.

Электронным стабилизаторам пока равных нет. Ими обеспечивается полная защита от всевозможных колебаний в сети, причем для всей аппаратуры в доме. Единственный вопрос в стоимости – она высока.

Мощность устройства

Выбирая качественный стабилизатор напряжения для компьютера, следует обратить внимание, прежде всего, на то, чтобы его мощность была больше мощности компьютера. В большом запасе мощности необходимости тоже нет. Поскольку суммарная мощность всех системных компонентов приблизительно составляет 700–1000 Вт, то стабилизатора мощностью 1000–1500 Вт соответственно будет вполне достаточно. Для одного ноутбука подойдёт прибор с мощностью в 500 Вт.

Модели для примера

Подберите для себя максимально подходящий вариант, можно из следующих:

  • Ресанта АСН 500 Н/1-Ц, отличающийся небольшими размерами и оснащенный розеткой с заземлением;
  • RUCELF SDW-1000-D, обладающий навесным корпусом;
  • QUATTRO ELEMENTI Stabilia 2000 W-Slim, выполненный в стильном черном цвете.
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

Как рассчитать мощность стабилизатора напряжения для дома

Правильный подбор стабилизатора напряжения необходимо выполнять по основному параметру – общей мощности электроприборов, которые необходимо защитить от чрезмерной нагрузки и перепадов напряжения, подключенных к определенной сети питания.

Однофазные устройства устанавливают чаще всего для создания качественных параметров напряжения в небольшом офисе, квартире. Чтобы правильно рассчитать мощность стабилизатора, необходимо сначала сложить мощность всех электрических устройств. Кроме мощности по паспорту устройства, оснащенного электродвигателем, нужно учесть пусковой ток. Для этого к расчету добавляют около 30% мощности.

Наличие в цепи стабилизатора напряжения дает возможность обеспечить защиту бытовой техники. Через стабилизатор можно подключить отдельные приборы, однако эффективнее всего будет выбор прибора, через которое будет работать все оборудование

Расчет по техническим характеристикам

Каждый прибор в комплекте имеет паспорт, где указаны все характеристики работы. В нем указана мощность устройства. Необходимо суммировать все значения устройств. Эта величина будет приблизительной.

К ней необходимо добавить запас мощности около 30% для пусковых токов, и также 50% для устройств, изготовленных в Китае.

Мощность стабилизатора напряжения по автоматам

Оптимальным методом является посмотреть значение мощности на автоматах входа, находящихся в щитке. Они расположены вместе со счетчиком электрической энергии. Электронный стабилизатор рассчитать намного проще:

  1. Сначала определяем номинал автомата.
  2. Далее, эту величину делим на 5. В результате получаем необходимую полную мощность вашего стабилизатора.

Если автоматы на 25 А, то маркировка стоит С25. В результате деления получаем 5 кВА. Если у вас в квартире никогда не выбивало автоматы, то значит нагрузка вашей квартиры меньше 5 кВА. По этой информации подбираем полную мощность стабилизатора.

Расчет мощности стабилизатора будет сложнее, если в щите есть несколько автоматов. Необходимо выписать все значения с них. И по этим данным осуществляют подбор стабилизатора.

Стабилизаторы серии ЛЮКС функционируют без снижения мощности при низком напряжении. Элемент измерения находится на выходе устройства. В итоге защита сработает, когда потребитель превысит более 100% нагрузки от заданных номиналов. При пониженном напряжении на входе сила тока возрастет. В итоге падение напряжения будет оплачивать производитель устройства, а не потребитель.

Подкатегории стабилизаторов

Существуют различные типы стабилизирующих устройств с разным типом работы. Рассмотрим основные из таких стабилизаторов, для облегчения выбора в торговой сети.

Релейные

При повышенной скорости регулирования, сильных скачках напряжения, за небольшой промежуток несколько раз, стабилизаторы работают с малой точностью, при работе способны издавать щелчки. Это работает реле, переключает ступени трансформатора.

Тиристорные

Такие устройства еще называют симисторными. Они относятся к электронным приборам. Их повышенная точность и скорость регулирования напряжения питания, бесшумность работы привлекает покупателей при приобретении.

Из недостатков можно отметить различные микросекундные провалы при переключении. Однако, даже имею повышенную стоимость, для домашнего использования они вполне подходят. Чаще всего на такие приборы заводы изготовители дают расширенную длительную гарантию.

Электромеханические

К таким типам приборов относятся: сервоприводные, роликовые, щеточные, и электродинамические устройства. Они обладают повышенной точностью регулирования, не имеют шума при работе, постепенного изменения напряжения при входных колебаниях питания.

Одним из недостатков является быстрый износ узла щеток из-за повышенного искрообразования при значительной нагрузке. Стабилизаторы напряжения электродинамического вида, роликовые фирмы Ortea не имеют таких недостатков. Они являются оптимальным выбором для частного дома.

Особенности расчётов

Параметров выбора приборов стабилизации существует много. Одним из основных является полная мощность стабилизатора напряжения. Речь идет о характеристике напряжения и тока, то есть, о параметрах выхода тока, которые устройство может поддерживать в номинальном режиме работы. Однако исходными данными расчета становится расходуемая мощность устройств, которые будут подключаться к прибору.

  • Иногда к стабилизатору подключают дополнительное оборудование. При этом нужно учитывать это показатель мощности при расчете.
  • Если вы планируете устанавливать внешние циркуляционные насосы, то необходимо брать в расчет также их мощность.
  • При преобразовании напряжения до требуемого значения всегда имеются потери мощности. Чем больше отклонение от 220 вольт, тем выше эти потери. Поэтому перед расчетом, целесообразно сделать проверку – измерить сетевое напряжение днем, вечером, утром, и в часы «пик». Эту проверку лучше провести за несколько дней. В результате вы получите информацию, которая вам пригодится для расчетов.
  • Обычная сумма значений мощности будет неточными данными, так как значительное число приборов расходует кроме полезной мощности, также и реактивную составляющую. Она определяется по определенной формуле, и добавляется в результаты расчета.

Особенности выбора стабилизатора

Необходимо заметить, что если ваша электросеть способна выдать в пиковые часы напряжение 120 вольт, то понятно, что в это время нельзя подключать к прибору другие устройства значительной мощности. При таком режиме допускается подключать только маломощные потребители в виде телевизора, освещения. А такие устройства, как чайник, бойлер или стиральная машина перегрузят бытовую сеть, и защита обесточит всю вашу квартиру.

В торговой сети продавцы чаще всего говорят, что мощность при малых напряжениях входа теряется только на недорогих стабилизаторах. Однако, практически это далеко не так. Даже дорогой прибор не способен сделать чудо, и нарушить законы физики.

Многие изготовители стабилизаторов вместо Вт в инструкции указывают В/А. Это делается для введения покупателей в заблуждение, так как имеются приборы, расходующие электроэнергию, с разными типами нагрузки:

  1. Активная нагрузка (лампы освещения, нагревательные элементы).
  2. Реактивная нагрузка (электродвигатели).

При расчете мощности следует учитывать сечение кабеля. При размере в 4 кв. мм нагрузка не должна превышать 10 киловатт. Следовательно, если купить при этом стабилизатор выше 10 кВт, то это не даст больше мощности, и вы зря потратите деньги.

Понимание регуляторов напряжения с малым падением напряжения (LDO) и их значение в устройствах с батарейным питанием

Сегодня электронные устройства сократились в размерах, чем когда-либо прежде. Это позволяет нам объединять множество функций в компактные портативные устройства, такие как интеллектуальные часы, фитнес-трекеры и другие носимые устройства, а также развертывать удаленные устройства IoT для мониторинга крупного рогатого скота, отслеживания активов и т. Д. Одна из общих черт среди всех этих портативных устройств является то, что они работают от батареи. А когда устройство работает от батареи, инженерам-проектировщикам важно выбирать компоненты, которые сохраняют каждый милливольт в их конструкции, чтобы работать с устройством в течение более длительного времени с использованием имеющегося аккумулятора.Когда-то таким компонентом является Регулятор низкого напряжения (LDO) . В этой статье мы узнаем больше о LDO и о том, как выбрать правильный вариант для вашей схемы.

Что такое регулятор в электронике?

Регулятор - это устройство или хорошо разработанный механизм, который что-то регулирует, здесь что-то обычно относится к напряжению тока. Существует двух типов регуляторов , в основном используемых в электронике, первый - , импульсный регулятор , а второй - линейный регулятор .Они оба имеют разную рабочую архитектуру и подсистему, но мы не будем обсуждать их в этой статье. Проще говоря, если регулятор контролирует выходной ток, то он называется регулятором тока. По тому же аспекту регуляторы напряжения используются для управления напряжением.

Разница между LDO и линейными регуляторами

Линейные регуляторы

являются наиболее распространенными устройствами, используемыми для регулирования питания , и большинство из нас будут знакомы с такими устройствами, как 7805, LM317.Но недостатком использования линейного регулятора в приложениях с батарейным питанием является то, что здесь входное напряжение линейного регулятора всегда должно быть выше, чем регулируемое выходное напряжение. Это означает, что разница между входным напряжением и выходным напряжением является высокой . Поэтому стандартные линейные регуляторы имеют некоторые ограничения, когда регулируемое выходное напряжение должно быть близким значением входного напряжения.

Обработка LDO

LDO является частью линейного регулятора династии.Но, в отличие от обычных линейных регуляторов, в LDO разница между входным напряжением и выходным напряжением меньше. Эта разница называется выпадения напряжения . Поскольку LDO имеет очень низкое напряжение при падении, оно называется регулятором низкого напряжения при падении. Вы можете представить себе линейный резистор LDO, соединенный последовательно с нагрузкой для снижения напряжения до требуемого уровня. Преимущество наличия LDO состоит в том, что падение напряжения на нем будет намного меньше, чем резистор.

Так как LDO предлагает низкое падение напряжения между входом и выходом, он может работать, даже если входное напряжение относительно близко к выходному напряжению.Падение напряжения на LDO будет максимум от 300 мВ до 1,5 В. В некоторых LDO перепады напряжения даже меньше 300 мВ.

Simple LDO Construction

Приведенное выше изображение показывает простую конструкцию LDO, в которой спроектирована замкнутая система. Опорное напряжение создается из входного напряжения и подается на дифференциальный усилитель. Выходное напряжение измеряется делителем напряжения и снова подается на входной вывод дифференциального усилителя. В зависимости от этих двух значений, выходной сигнал от опорного напряжения и выхода из делителя напряжения, усилитель производит выходной сигнал.Этот выход управляет переменным резистором. Следовательно, любое значение этих двух может изменить выход усилителя. При этом опорное напряжение необходимо, чтобы быть устойчивым, чтобы точно чувствовать другие. Когда опорное напряжение является стабильным, небольшое изменение выходного напряжения отражается на входе дифференциального усилителя через резистор делителя. Затем усилитель управляет переменным резистором для обеспечения стабильного выхода. С другой стороны, опорное напряжение не зависят от входного напряжения и обеспечивает стабильную ссылку через дифференциальный усилитель, что делает его невосприимчивым к переходным изменениям, а также делает выходного напряжение независимо от входного напряжения .Переменный резистор, показанный здесь, обычно заменяется эффективным МОП-транзистором или JFET в конструкции привода. Биполярные транзисторы не используются в LDO из-за дополнительных требований к току и выработке тепла, что приводит к низкой эффективности.

Параметры, которые следует учитывать при выборе LDO

Основные функции

Поскольку это важное устройство для обеспечения правильной подачи мощности на нагрузку, первой ключевой характеристикой является регулирование нагрузки и стабильный выход.Правильное регулирование нагрузки важно при изменении тока нагрузки. Когда нагрузка увеличивается или уменьшается, это потребление тока, выходное напряжение регулятора не должно колебаться. Флуктуация выходного напряжения измеряется в диапазоне мВ на ампер тока и называется точностью. Точность выходного напряжения LDO находится в диапазоне от 5 мВ до 50 мВ, несколько процентов от выходного напряжения.

Функции безопасности и защиты

LDO предлагает базовые функции безопасности, обеспечивая правильную подачу питания через выход.Функции безопасности обеспечиваются с помощью защитной схемы на входе и выходе. Цепи защиты: защита от пониженного напряжения (UVLO), защита от перенапряжения (OVLO), защита от перенапряжения, защита от короткого замыкания на выходе и тепловая защита.

В некоторых ситуациях входное напряжение, подаваемое на регулятор, может значительно упасть или увеличиться до высокого значения. Это приводит к неправильному выходному напряжению и току от LDO, что повредит нашу нагрузку. Если входное напряжение на LDO выходит за пределы, защита UVLO и OVLO срабатывает для защиты LDO и нагрузки.Нижний предел для UVLO и максимальные пределы входного напряжения могут быть установлены с помощью простых делителей напряжения.

Защита от перенапряжений Цепь защищает LDO от переходных процессов и скачков или скачков напряжения. Это также дополнительная функция, предлагаемая различными LDO. Защита от короткого замыкания на выходе является одной из форм защиты от перегрузки по току. Если нагрузка закорочена, функция защиты от короткого замыкания LDO отключает нагрузку от источника питания. Тепловая защита работает, когда LDO нагревается. Во время операции нагрева цепь тепловой защиты останавливает работу LDO, чтобы предотвратить дальнейшее его повреждение.

Дополнительные функции

LDO могут иметь два дополнительных контакта управления логическим уровнем для связи со входом микроконтроллера. Разрешить вывод , часто называемый EN, и это входной вывод LDO. Простой микроконтроллер может изменить состояние вывода EN LDO, чтобы включить или отключить выходную мощность.Это удобная функция, когда нагрузка должна быть включена или выключена в целях применения.

Power Good вывод - это выходной вывод от LDO. Этот вывод также может быть соединен с микроконтроллерным блоком для обеспечения низкого или высокого уровня логики в зависимости от состояния питания. Основываясь на хорошем состоянии питания, микроконтроллер может получить информацию о состоянии питания через LDO.

Ограничения LDO

Несмотря на то, что LDO обеспечивает правильный выход при низком падении напряжения, тем не менее он имеет некоторые ограничения.Основным ограничением LDO является эффективности . Это правда, что LDO лучше, чем стандартные линейные регуляторы, с точки зрения рассеивания мощности и эффективности, но это все еще плохой выбор для операций, связанных с переносными батареями, где эффективность является основной проблемой. Эффективность становится даже плохой, если входное напряжение значительно выше, чем выходное напряжение. Тепловыделение увеличивается, когда падение напряжения выше. Избыточная энергия отходов, которая преобразуется в тепло и требует радиатора, привела к увеличению площади печатных плат, а также к затратам на компоненты.Для повышения эффективности переключающие регуляторы по-прежнему являются лучшим выбором по сравнению с линейными регуляторами, особенно LDO.

Должен ли я использовать LDO для моего следующего дизайна?

Поскольку LDO предлагают очень низкое выходное напряжение, целесообразно выбирать LDO только тогда, когда требуемое выходное напряжение очень близко к доступному входному напряжению. Приведенные ниже вопросы могут помочь вам определить, действительно ли для вашей схемы требуется LDO

.
  1. Требуемое выходное напряжение близко к доступному входному напряжению? Если да, то сколько? Хорошо использовать LDO, если разница между входным напряжением и выходным напряжением меньше 300 мВ
  2. Принимается ли 50-60% эффективности для желаемого применения?
  3. Низкий уровень шума нужен?
  4. Если стоимость является проблемой и проста, меньшее количество деталей, необходимо решение для экономии места.
  5. Будет ли слишком дорого и громоздко добавлять схему коммутации?

Если вы ответили «ДА» на все вышеупомянутые вопросы, тогда LDO может быть хорошим выбором. Но какова будет спецификация LDO? Ну, это зависит от следующих параметров.

  • Выходное напряжение.
  • Минимальное и максимальное входное напряжение.
  • Выходной ток.
  • Упаковка из LDO.
  • Стоимость и доступность.
  • Включение и отключение опции требуется или нет.
  • Дополнительные варианты защиты, которые требуются для применения. Такие как защита от перегрузки по току, UVLO, OVLO и т. Д.

Популярные LDO на рынке

Каждый производитель мощных ИС, таких как Texas Instruments, Linear Technology и т. Д., Также имеет свои решения для LDO. Texas Instruments имеет широкий диапазон LDO в зависимости от различных требований к дизайну, нижеприведенная диаграмма показывает его огромный набор LDO с широким диапазоном выходного тока и входного напряжения.

Popular LDOs in the market

Аналогично, Линейная технология от Аналоговые устройства также имеет несколько высокопроизводительных регуляторов с малым падением напряжения.

LDO - Пример дизайна

Давайте рассмотрим практический случай, когда LDO будет обязательным. Предположим, что для преобразования выходной мощности литиевой батареи 3,7 В в стабильный источник 3,3 В 500 мА с коротким пределом тока и тепловой защитой необходимо недорогое простое решение.Энергетическое решение должно быть соединено с микроконтроллером, чтобы включить или отключить некоторую нагрузку, и эффективность может быть 50-60%. Поскольку нам нужно простое и недорогое решение , мы можем исключить конструкцию переключающего регулятора.

Литиевая батарея может обеспечить 4,2 В в режиме полной зарядки и 3,2 В в полностью разряженном состоянии. Следовательно, LDO может управляться для отключения нагрузки в ситуации низкого напряжения путем измерения входного напряжения LDO посредством блока микроконтроллера.

Для подведения итогов нам понадобится выходное напряжение 3,3 В, ток 500 мА, опция «Разрешить вывод», подсчет малых частей, требования к выпадению около 300–400 мВ, защита от короткого замыкания на выходе вместе с функцией теплового отключения, для этого приложения мой личный выбор LDO: MCP1825 - стабилизатор напряжения 3,3 В с микрочипом.

Полный список функций можно увидеть на изображении ниже, взятом из таблицы -

LDO Features

Ниже приведена принципиальная схема MCP1825 вместе с выводом.Схема также приведена в техническом описании, поэтому, просто подключив несколько внешних компонентов, таких как резистор и конденсатор, мы можем легко использовать наш LDO для регулировки требуемого напряжения с минимальным напряжением.

Circuit Diagram of MCP1825

LDO - Руководство по проектированию печатных плат

После того как вы определили LDO и протестировали его для работы в своем проекте, вы можете приступить к проектированию печатной платы для вашей схемы. Ниже приведены несколько советов, которые вы должны помнить при разработке печатной платы для компонентов LDO.

  1. Если используется SMD-пакет, важно, чтобы обеспечил надлежащую медную область в печатных платах, поскольку LDO рассеивает тепло .
  2. Толщина меди является основным источником бесперебойной работы. Толщина меди 2 унции (70um) будет хорошим выбором.
  3. C1 и C2 должны быть как можно ближе к , к MCP1825.
  4. Толстая плоскость заземления требуется для проблем, связанных с шумом .
  5. Используйте Vias для надлежащего отвода тепла в двухсторонних печатных платах.
.

Выбор правильного импульсного регулятора

Питание - важная часть любого электронного проекта / устройства. Независимо от источника, как правило, существует необходимость выполнения задач управления питанием, таких как преобразование / масштабирование напряжения и преобразование (AC-DC / DC-DC) среди других. Выбор правильного решения для каждой из этих задач может быть ключом к успеху (или провалу) продукта. Одной из самых распространенных задач управления питанием практически во всех видах устройств является регулирование напряжения DC-DC / масштабирование .Это включает в себя изменение значения напряжения постоянного тока на входе до более высокого или более низкого значения на выходе. Компоненты / модули, используемые для решения этих задач, обычно называются регуляторами напряжения. Как правило, они имеют возможность подавать постоянное выходное напряжение, которое выше или ниже, чем входное напряжение, и они обычно используются для подачи питания на компоненты в конструкциях, в которых имеются секции с разными напряжениями. Они также используются в традиционных источниках питания.

Существует два основных типа регуляторов напряжения ;

  1. Линейные регуляторы
  2. Импульсные регуляторы

Линейные регуляторы напряжения обычно являются понижающими регуляторами и используют управление импедансом для создания линейного снижения входного напряжения на выходе.Они, как правило, очень дешевые, но неэффективные, так как во время регулирования теряется много энергии на нагрев. Импульсные регуляторы , с другой стороны, способны увеличивать или уменьшать напряжение, подаваемое на вход, в зависимости от архитектуры. Они достигают регулирования напряжения, используя процесс включения / выключения транзистора, который управляет напряжением, доступным на выходе регуляторов. По сравнению с линейными регуляторами переключающие регуляторы обычно более дороги и намного более эффективны.

В сегодняшней статье мы сконцентрируемся на переключающих регуляторах , и, как следует из названия, мы рассмотрим факторов, которые следует учитывать при выборе переключающего регулятора для проекта .

В связи со сложностью других частей проекта (основные функции, RF и т. Д.) Выбор регуляторов для источника питания обычно является одним из действий, оставшихся до конца процесса проектирования. В сегодняшней статье мы постараемся предоставить ограниченному по времени конструктору советов о том, что искать в спецификациях переключающего регулятора, , чтобы определить, подходит ли он для вашего конкретного случая использования.Также будет предоставлена ​​подробная информация о том, как разные производители предоставляют информацию о таких параметрах, как температура, нагрузка и т. Д.

Типы импульсных регуляторов

Существует, по существу, три типа переключающих регуляторов, и факторы, которые необходимо учитывать, зависят от того, какой из типов должен использоваться для вашего применения. Три типа являются;

  1. Бак Регуляторы
  2. Повышающие регуляторы
  3. Buck Boost Регуляторы

1.Бак Регуляторы

Buck-регуляторы , также называемые -понижающими регуляторами или -понижающие преобразователи , возможно, являются наиболее популярными импульсными регуляторами. Они имеют возможность понижать напряжение , подаваемое на вход, до меньшего напряжения на выходе. Таким образом, их номинальное входное напряжение обычно выше, чем их номинальное выходное напряжение. Основные схемы для понижающего преобразователя показаны ниже.

Basic Architecture of the Buck Regulator

Выход регулятора обусловлен включением и выключением транзистора, и значение напряжения обычно является функцией рабочего цикла транзистора (как долго транзистор был включен в каждом полном цикле).Выходное напряжение задается приведенным ниже уравнением, из которого можно сделать вывод, что рабочий цикл никогда не может быть равен единице, и, таким образом, выходное напряжение всегда будет меньше входного напряжения. Поэтому стабилизаторы напряжения используются, когда требуется снижение напряжения питания между одной ступенью конструкции и другой. Вы можете узнать больше об основах проектирования и эффективности стабилизатора Бака здесь, узнать больше о том, как построить схему преобразователя Бака.

2. Регуляторы повышения

Повышающие регуляторы или повышающие преобразователи работают прямо противоположно понижающим регуляторам. Они подают напряжение выше, чем входное напряжение , на свой выход. Как и стабилизаторы напряжения, они используют действие переключающего транзистора для увеличения напряжения на выходе и обычно состоят из тех же компонентов, которые используются в стабилизаторах напряжения, с единственным отличием, состоящим в расположении компонентов. Простая схема для повышающего регулятора показана ниже.

Basic Architecture of the Boost Switching Regulator

Вы можете узнать больше об основах проектирования и эффективности Boost-регулятора здесь, можете создать один Boost-конвертер, следуя этой схеме Boost Converter.

3. Регуляторы Buck-Boost

Последними, но не менее важными являются понижающих повышающих регуляторов . Из их названия легко сделать вывод, что они обеспечивают как усиление, так и эффект замедления для входного напряжения . Повышающий преобразователь создает инвертированное (отрицательное) выходное напряжение, которое может быть больше или меньше входного напряжения в зависимости от рабочего цикла. Схема питания базового режима импульсного переключения приведена ниже.

Basic Architecture of the Buck-Boost Regulator

Повышающий преобразователь представляет собой разновидность схемы повышающего преобразователя, в которой инвертирующий преобразователь передает только нагрузку, накопленную индуктором L1, в нагрузку.

Выбор любого из этих трех типов переключающих регуляторов зависит исключительно от того, что требуется проектируемой системой. Независимо от типа используемого регулятора важно обеспечить, чтобы технические характеристики регуляторов соответствовали требованиям конструкции.

Факторы, которые следует учитывать при выборе переключающего регулятора

Конструкция импульсного регулятора в значительной степени зависит от используемой для него ИС мощности, поэтому большинство факторов, которые следует учитывать, будут спецификациями используемой ИС мощности. Важно понимать спецификации Power IC и их значение, чтобы убедиться, что вы выбрали правильный вариант для своего приложения.

Независимо от вашего приложения, проверка следующих факторов поможет вам сократить время, затрачиваемое на выбор.

1. Диапазон входного напряжения

Это относится к допустимому диапазону входных напряжений , поддерживаемому IC . Обычно это указывается в техническом паспорте, и в качестве конструктора важно обеспечить, чтобы входное напряжение для вашего приложения находилось в пределах диапазона входного напряжения, указанного для ИС. Хотя в некоторых листах данных можно указать только максимальное входное напряжение, лучше проверить лист данных, чтобы убедиться в отсутствии упоминания о минимальном входном диапазоне, прежде чем делать какие-либо предположения.При подаче напряжения, превышающего максимальное входное напряжение, микросхемы обычно перегорают, но обычно они перестают работать или работают ненормально, когда применяются напряжения ниже минимального входного напряжения, и все это в зависимости от действующих защитных мер. Одной из защитных мер, обычно применяемых для предотвращения повреждения микросхем, когда на вход подается напряжение вне диапазона, является блокировка пониженного напряжения (UVLO), проверка наличия такой возможности также может помочь при принятии проектных решений.

2.Диапазон выходного напряжения

Импульсные регуляторы обычно имеют переменные выходы. Диапазон выходного напряжения представляет собой диапазон напряжений, на которые может быть установлено требуемое выходное напряжение . В микросхемах без опции вывода переменной это обычно одно значение. Важно убедиться, что требуемое выходное напряжение находится в пределах диапазона, указанного для ИС, и с хорошим коэффициентом безопасности, так как разница между максимальным диапазоном выходного напряжения и требуемым выходным напряжением.как общее правило, минимальное выходное напряжение не может быть установлен на уровне напряжения ниже внутреннего опорного напряжения. В зависимости от вашего приложения (доллар или импульс) минимальный выходной диапазон может быть либо больше, чем входное напряжение (импульс), либо намного меньше, чем входное напряжение (доллар).

3. Выходной ток

Этот термин относится к текущему рейтингу, для которого была разработана IC. По сути, это показатель , сколько тока IC может подавать на свой выход .Для некоторых микросхем в качестве меры безопасности указывается только максимальный выходной ток, который помогает разработчику гарантировать, что регулятор сможет обеспечить ток, необходимый для применения. Для других микросхем предусмотрены как минимальные, так и максимальные значения. Это может быть очень полезно при планировании методов управления питанием для вашего приложения.

При выборе регулятора на основе выходного тока ИС важно обеспечить запас прочности между максимальным током, требуемым вашим приложением, и максимальным выходным током регулятора.Важно убедиться, что максимальный выходной ток регулятора превышает требуемый выходной ток как минимум на 10–20%, поскольку микросхема может генерировать большое количество тепла при непрерывной работе на максимальных уровнях и может быть повреждена из-за нагрева , Также эффективность IC уменьшается при работе на максимуме.

4. Диапазон рабочих температур

Этот термин относится к температурному диапазону, в котором регулятор функционирует должным образом.Он определяется в терминах : либо температура окружающей среды (Ta), либо температура соединения (Tj). Температура TJ относится к самой высокой рабочей температуре транзистора, в то время как температура окружающей среды относится к температуре окружающей среды вокруг устройства.

Если диапазон рабочих температур определяется с точки зрения температуры окружающей среды, это не обязательно означает, что регулятор можно использовать во всем диапазоне температур. Важно учитывать фактор безопасности, а также фактор планируемого тока нагрузки и сопутствующего тепла, так как сочетание этого и температуры окружающей среды является тем, что составляет температуру перехода, которая также не должна превышаться.Пребывание в диапазоне рабочих температур имеет решающее значение для правильной, непрерывной работы регулятора, так как чрезмерное нагревание может привести к ненормальной работе и катастрофическому выходу регулятора из строя. Таким образом, важно обращать внимание на тепло в окружающей среде, в которой будет использоваться устройство, а также определять возможное количество тепла, которое будет генерироваться устройством в результате тока нагрузки, прежде чем определять, соответствует ли указанный диапазон рабочей температуры у вас работает регулятор.Важно отметить, что некоторые регуляторы могут также выйти из строя в чрезвычайно холодных условиях, и стоит обратить внимание на минимальные значения температуры, если приложение будет развернуто в холодной среде.

5. Частота коммутации

Частота переключения относится к скорости, с которой управляющий транзистор включается и выключается в переключающем стабилизаторе. В регуляторах, основанных на широтно-импульсной модуляции, частота обычно фиксируется в режиме частотно-импульсной модуляции.

Частота переключения влияет на параметры регулятора, такие как пульсации, выходной ток, максимальный КПД и скорость отклика. Конструкция для частоты переключения всегда предполагает использование совпадающих значений индуктивности, так что производительность двух одинаковых регуляторов с различной частотой переключения будет отличаться. Если рассматривать два одинаковых регулятора на разных частотах, будет обнаружено, что, например, максимальный ток будет низким для регулятора, работающего на более низкой частоте, по сравнению с регулятором на высокой частоте.Кроме того, такие параметры, как пульсация, будут высокими, а скорость отклика регулятора будет низкой на низкой частоте, тогда как пульсация будет низкой, а скорость отклика - высокой на высокой частоте.

6. Шум

Действие переключения, связанное с переключающими регуляторами, генерирует шум и связанные с ним гармоники, которые могут повлиять на производительность всей системы, особенно в системах с РЧ-компонентами и аудиосигналами. В то время как шум можно уменьшить с помощью фильтра и т. Д.это действительно может уменьшить отношение сигнал / шум (SNR) в цепях, чувствительных к шуму. Поэтому важно быть уверенным, что количество шума, создаваемого регулятором, не повлияет на общую производительность системы.

7. Эффективность

Эффективность является важным фактором, который необходимо учитывать при разработке любого энергетического решения сегодня. По сути, это отношение выходного напряжения к входному напряжению . Теоретически эффективность переключающего регулятора составляет сто процентов, но на практике это обычно не так, поскольку сопротивление переключателя полевого транзистора, падения напряжения на диоде и ESR как индуктивности, так и выходного конденсатора снижает общую эффективность регулятора.В то время как большинство современных регуляторов обеспечивают стабильность в широком рабочем диапазоне, эффективность меняется в зависимости от использования и, например, значительно снижается при увеличении тока, потребляемого на выходе.

8. Регулировка нагрузки

Регулирование нагрузки - это мера способности регулятора напряжения поддерживать постоянное напряжение на выходе независимо от изменений требований к нагрузке.

9. Упаковка и размер

Одной из обычных задач при разработке любого аппаратного решения в наши дни является , чтобы максимально уменьшить размер .По сути, это включает в себя уменьшение размера электронного компонента и неизменно уменьшение количества компонентов, составляющих каждую часть устройства. Система электропитания небольшого размера не только помогает уменьшить общий размер проекта, но также помогает создать пространство, в которое могут быть встроены дополнительные функции продукта. В зависимости от целей вашего проекта, обеспечьте форм-фактор / размер пакета, который вы используете впишется в ваш космический бюджет. При выборе на основе этого фактора также важно учитывать размер периферийных компонентов, необходимых для работы регулятора.Например, использование высокочастотных ИС позволяет использовать выходные конденсаторы с низкой емкостью и индуктивности, что приводит к уменьшению размера компонентов и наоборот.

Идентификация всего этого и сравнение с вашими требованиями к дизайну быстро поможет вам определить, какой регулятор должен быть пересечен, а какой должен присутствовать в вашем дизайне.

Делитесь тем, какой фактор, по вашему мнению, я пропустил, и любыми другими комментариями через раздел комментариев.

До следующего раза.

,

Схема защиты от перенапряжения

Защитные цепи, такие как защита от обратной полярности, защита от короткого замыкания и защита от перенапряжения и напряжения, используются для защиты любого электронного устройства или цепи от любого непредвиденного сбоя. Обычно предохранитель или MCB используется для защиты от перенапряжения, здесь в этой схеме мы построим схему защиты от перенапряжения без использования предохранителя.

Защита от перенапряжения - это функции источника питания, которые отключают питание всякий раз, когда входное напряжение превышает заданное значение.Для защиты от перенапряжения мы всегда используем схему защиты от перенапряжения или лома. Схема защиты от лома - это тип защиты от перенапряжения, который чаще всего используется в электронных цепях.

Существует много разных способов защиты вашей цепи от перенапряжения. Самый простой способ - подключить предохранитель со стороны входного питания. Но проблема в том, что это одноразовая защита, потому что, когда напряжение превышает заданное значение, провод внутри предохранителя сгорит и разорвёт цепь.Затем вы должны заменить поврежденный предохранитель на новый, чтобы снова выполнить подключение.

Здесь, в этой схеме, стабилитрон и биполярный транзистор используются для автоматической защиты от перенапряжения. Это можно сделать двумя способами,

1. Цепь стабилизатора напряжения стабилитрона: Этот метод регулирует входное напряжение и защищает цепь от перенапряжения путем подачи регулируемого напряжения, но не отключает выходную часть , когда напряжение превышает пределы безопасности .Мы всегда будем получать выходное напряжение, меньшее или равное номинальному значению стабилитрона.

2. Цепь защиты от перенапряжения с использованием стабилитрона: Во втором методе защиты от перенапряжения, когда входное напряжение превышает заданный уровень, отключает выходную часть или нагрузку от цепи.

Схема стабилизатора напряжения стабилитрона

Регулятор напряжения Зенера защищает цепь от перенапряжения, а также регулирует входное напряжение питания.Принципиальная схема защиты от перенапряжения с использованием стабилизатора напряжения Зенера приведена ниже:

Overvoltage Protection Circuit Diagram using Zener Voltage Regulator Circuit

Предварительно установленное значение напряжения цепи является критическим значением, при превышении которого питание либо отключается, либо не допускает превышения напряжения этим значением. Здесь предустановленное значение напряжения является рейтингом стабилитрона. Мол, мы используем стабилитрон 5.1В, тогда напряжение на выходе не будет превышать 5.1В.

Когда выходное напряжение увеличивается, напряжение базового эмиттера уменьшается, из-за этого транзистор Q1 проводит меньше.Поскольку Q1 проводит меньше, это уменьшает выходное напряжение, следовательно, поддерживает постоянное выходное напряжение.

Выходное напряжение определяется как:

  VO = VZ - VBE  

Где,

VO - выходное напряжение

- напряжение пробоя стабилитрона

VBE - напряжение базы-эмиттера

Overvoltage Protection Circuit using Zener Voltage Regulator Circuit

Цепь защиты от перенапряжения с использованием стабилитрона

Ниже приведена принципиальная схема защиты от перенапряжения с использованием стабилитрона и PNP-транзистора. Эта схема отключает выход, когда напряжение превышает заданный уровень . Предварительно установленное значение является номинальным значением стабилитрона, подключенного к цепи. Вы даже можете изменить стабилитрон в соответствии с вашим подходящим значением напряжения. Недостатком схемы является то, что вы не можете найти точное значение стабилитрона, поэтому выберите тот, который имеет ближайший рейтинг к вашему заданному значению.

Требуемый материал

  • FMMT718 PNP Транзистор - 2 шт.
  • Стабилитрон
  • 5.1V (1N4740A) - 1nos.
  • резисторов (1 кОм, 2,2 кОм и 6,8 кОм) - 1nos. (каждый)
  • макет
  • Соединительные провода

Схема защиты от перенапряжения

Overvoltage Protection Circuit Diagram

Работа цепи защиты от перенапряжения

Когда напряжение меньше, чем предварительно установленный уровень , базовая клемма Q2 является высокой и, поскольку это транзистор PNP, она выключается.И когда Q2 находится в выключенном состоянии, базовая клемма Q1 будет НИЗКОЙ, и это позволяет току течь через него.

Теперь, когда напряжение превышает заданное значение , диод Зенера начинает проводить, который соединяет базу Q2 с землей и включает Q2. Когда Q2 включается, базовая клемма Q1 становится ВЫСОКОЙ, а Q1 включается, что означает, что Q1 ведет себя как открытый выключатель. Следовательно, Q1 не позволяет току течь через него и защищает нагрузку от превышения напряжения.

Теперь нам также необходимо учесть падение напряжения на транзисторах, оно должно быть низким для правильной точности схемы.Поэтому мы использовали PNP-транзистор FMMT718 , который демонстрирует очень низкое значение насыщения VCE, вследствие чего падение напряжения на транзисторах является низким.

Далее проверьте наши другие схемы защиты.

,

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о