Меню

Стабилизатор блока питания что это



Стабилизаторы тока. Виды и устройство. Работа и применение

Стабилизаторы тока предназначены для стабилизации тока на нагрузке. Напряжение на нагрузке зависит от его сопротивления. Стабилизаторы необходимы для функционирования различных электронных приборов, например газоразрядные лампы.

Для качественного заряда аккумуляторов также необходимы стабилизаторы тока. Они используются в микросхемах для настройки тока каскадов преобразования и усиления. В микросхемах они играют роль генератора тока. В электрических цепях всегда есть разного рода помехи. Они отрицательно влияют на действие приборов и электрических устройств. С такой проблемой легко справляются стабилизаторы.

Виды стабилизаторов тока

Отличительной чертой стабилизаторов тока является их значительное выходное сопротивление. Это дает возможность исключить влияние напряжения на входе, и сопротивления нагрузки, на значение тока на выходе устройства. Стабилизаторы тока поддерживают выходной ток в определенных пределах, меняя при этом напряжение таким образом, что ток, протекающий по нагрузке, остается постоянным.

Стабилизаторы тока на резисторе

В элементарном случае генератором тока может быть схема, состоящая из блока питания и сопротивления. Подобная схема часто используется для подключения светодиода, выполняющего функцию индикатора.

Stabilizator na rezistore

Из недостатков такой схемы можно отметить необходимость использования высоковольтного источника. Только при таком условии можно использовать резистор, имеющий высокое сопротивление, и получить хорошую стабильность тока. На сопротивлении рассеивается мощность P = I 2 х R.

Стабилизаторы на транзисторах

Значительно лучше функционируют стабилизаторы тока, собранные на транзисторах.

Stabilizator toka na tranzistore

Можно выполнить настройку падения напряжения таким образом, что оно будет очень маленьким. Это дает возможность снижения потерь при хорошей стабильности тока на выходе. На выходе транзистора сопротивление очень большое. Такая схема применяется для подключения светодиодов или зарядки аккумуляторных батарей малой мощности.

Напряжение на транзисторе определяется стабилитроном VD1. R2 играет роль датчика тока и обуславливает ток на выходе стабилизатора. При увеличении тока падение напряжения на этом резисторе становится больше. Напряжение поступает на эмиттер транзистора. В итоге напряжение на переходе база-эмиттер, которое равно разности напряжения базы и эмиттерного напряжения, снижается, и ток возвращается к заданной величине.

Схема токового зеркала

Аналогично функционируют генераторы тока. Популярной схемой таких генераторов является «токовое зеркало», в которой вместо стабилитрона применяется биполярный транзистор, а точнее, эмиттерный переход. Вместо сопротивления R2 применяется сопротивление эмиттера.

Stabilizator toka zerkalo

Стабилизаторы тока на полевике

Схема с применением полевых транзисторов более простая.

Stabilizator toka na polevike

Нагрузочный ток проходит через R1. Ток в цепи: «+» источника напряжения, сток-затвор VТ1, нагрузочное сопротивление, отрицательный полюс источника – очень незначительный, так как сток-затвор имеет смещение в обратную сторону.

Напряжение на R1 положительное: слева «-», справа напряжение равно напряжению правого плеча сопротивления. Поэтому напряжение затвора относительно истока минусовое. При снижении нагрузочного сопротивления, ток повышается. Поэтому напряжение затвора по сравнению с истоком имеет еще большую разницу. Вследствие этого транзистор закрывается сильнее.

При большем закрытии транзистора нагрузочный ток снизится, и возвратится к начальной величине.

Устройства на микросхеме

В прошлых схемах имеются элементы сравнения и регулировки. Аналогичная структура схемы применяется при проектировании устройств, выравнивающих напряжение. Отличие устройств, стабилизирующих ток и напряжение, заключается в том, что в цепь обратной связи сигнал приходит от датчика тока, который подключен к цепи нагрузочного тока. Поэтому для создания стабилизаторов тока используют популярные микросхемы 142 ЕН 5 или LМ 317.

Stabilizatory toka LМ 317

Здесь роль датчика тока играет сопротивление R1, на котором стабилизатор поддерживает постоянное напряжение и нагрузочный ток. Величина сопротивления датчика значительно ниже, чем нагрузочное сопротивление. Снижение напряжения на датчике влияет на напряжение выхода стабилизатора. Подобная схема хорошо сочетается с зарядными устройствами, светодиодами.

Импульсный стабилизатор

Высокий КПД имеют импульсные стабилизаторы, выполненные на основе ключей. Они способны при незначительном напряжении входа создавать высокое напряжение на потребителе. Такая схема собрана на микросхеме МАХ 771.

Impulsnyi stabilizator

Сопротивления R1 и R2 играют роль делителей напряжения на выходе микросхемы. Если напряжение на выходе микросхемы становится выше опорного значения, то микросхема снижает выходное напряжение, и наоборот.

Если схему изменить таким образом, чтобы микросхема реагировала и регулировала ток на выходе, то получится стабилизированный источник тока.

Impulsnyi stabilizator 2

При падении напряжения на R3 ниже 1,5 В, схема работает в качестве стабилизатора напряжения. Как только нагрузочный ток повышается до определенного уровня, то на резисторе R3 падение напряжения становится больше, и схема действует как стабилизатор тока.

Сопротивление R8 подключается по схеме тогда, когда напряжение становится выше 16,5 В. Сопротивление R3 задает ток. Отрицательным моментом этой схемы можно отметить значительное падение напряжения на токоизмерительном сопротивлении R3. Эту проблему можно решить путем подключения операционного усилителя для усиления сигнала с сопротивления R3.

Устройство и принцип действия

На нестабильность нагрузочного тока влияет значение сопротивления и напряжения на входе. Пример: в котором сопротивление нагрузки постоянно, а напряжение на входе повышается. Ток нагрузки при этом также возрастает.

Ustroistvo i printsip deistviia

В результате этого повысится ток и напряжение на сопротивлениях R1 и R2. Напряжение стабилитрона станет равным сумме напряжений сопротивлений R1, R2 и на переходе VT1 база-эмиттер: Uvd1=UR1+UR2+UVT1(б/э)

Напряжение на VD1 не меняется при меняющемся входном напряжении. Вследствие этого ток на переходе база-эмиттер снизится, и повысится сопротивление между клеммами эмиттер-коллектор. Сила тока на переходе коллектор-эмиттере и нагрузочное сопротивление станет снижаться, то есть переходить к первоначальной величине. Так выполняется выравнивание тока и поддержание его на одном уровне.

Читайте также:  Как проверить блок питания мультиметром 12v
Стабилизатор для светодиодов
Изготовить такое устройство самостоятельно можно с применением микросхемы LМ 317. Для этого останется только подобрать резистор. Питание для стабилизатора целесообразно применять следующее:
  • Блок от принтера на 32 В.
  • Блок от ноутбука на 19 В.
  • Любой блок питания на 12 В.

Stabilizatory toka dlia svetodiodov

Достоинством такого устройства является низкая стоимость, простота конструкции, повышенная надежность. Сложную схему нет смысла собирать самостоятельно, проще ее приобрести.

Источник

Нужен ли стабилизатор напряжения для телевизора или любой другой цифровой техники

Если вы пойдете покупать телевизор, консультант наверняка предложит вам защитить его с помощью стабилизатора напряжения. Он будет рассказывать про защиту от помех, про скачки напряжения, про выгорающие пиксели и прочие ужасы. В качестве последнего довода обычно приводится сравнение цены стабилизатора и телевизора: доплатить 3-5 тысяч, чтобы защитить технику стоимостью в десятки раз дороже — звучит разумно. Но так ли нужна эта защита?

От чего защищает стабилизатор

Как видно из его названия, он стабилизирует напряжение. В первую очередь, под этим подразумевается поддержание выходного напряжения в нужных пределах. Допустим, из-за большой нагрузки на сеть напряжение у вас в розетке упало до 190 В, а то и ниже. Подключите к этой розетке стабилизатор — и на его выходе будут «честные» 230 В (с недавних пор именно такое напряжение является стандартным взамен ранее принятых 220 В).

То же самое, если по каким-то причинам у вас в розетке напряжение выше нормального: например, 250В — такое тоже случается, и для многих видов бытовой техники может оказаться фатальным. Подключенный к розетке стабилизатор будет держать все те же 230 В.

А еще стабилизатор защищает от скачков напряжения — в сильно нагруженных сетях при подключении мощных потребителей нередки кратковременные «просадки» напряжения. Жители загородных домов наверняка вспомнят лампочки, мерцающие, когда сосед включает сварочный аппарат.

От высокочастотных помех, которые могут стать причиной искажения изображения, стабилизатор не защищает. Вообще, все блоки питания телевизоров снабжены встроенным фильтром — не для защиты питания телевизора, а для защиты других приборов в сети: импульсный блок питания телевизора сам по себе является мощным источником помех. Но если вы уверены, что помеха идет по сети и встроенный фильтр блока питания телевизора с ней не справляется, то вместо стабилизатора лучше купить хороший сетевой фильтр.

От выгорания пикселей стабилизатор также не защищает. Выгорание пикселей происходит по причинам, никак не связанным с напряжением в сети питания. Наличие активного корректора мощности в блоке питания (а им снабжено большинство БП цифровой техники) фактически оснащает технику встроенным стабилизатором. Если блок питания работает, он будет выдавать на выходе требуемое напряжение, сколько бы он ни получал на входе. Если входного напряжения не будет хватать, БП просто отключится.

Так нужен ли стабилизатор?

В первую очередь это зависит от параметров напряжения в вашей электросети. Если вы живете в городе, в относительно новом доме, то, скорее всего, с напряжением у вас все в порядке и никакой надобности в стабилизаторе нет. Чтобы быть уверенным, можете замерить напряжение в розетке с помощью мультиметра — лучше это делать в часы пиковых нагрузок утром (7-10 часов) и вечером (17-19 часов). Если напряжение не выходит за пределы 230+10% — беспокоиться не о чем.

Даже если вы хотите перестраховаться и защитить вашу технику на случай аварий в сети или на подстанции, для этого намного лучше подойдет реле напряжения.

Оно устанавливается, как правило, в электрощитке и просто отключает электричество при выходе напряжения за установленные пределы. Когда напряжение вернется в норму, реле напряжения включит электричество обратно. Такое устройство, во-первых, дешевле (раза в 3-4 по сравнению с самыми дешевыми стабилизаторами), а, во-вторых, защитит не только телевизор, но вообще всю технику в квартире.

Напряжение понижено — тогда что?

Допустим, в розетке не 230, а 200 вольт. Пора идти за стабилизатором? Посмотрите сначала на параметры питания вашего телевизора — их можно найти в паспорте или на корпусе телевизора.

Импульсные блоки питания зачастую работают в очень широком диапазоне напряжений — от 100 до 250 В. Если напряжение в розетке укладывается в эти рамки, стабилизатор не нужен.

Так когда точно нужен стабилизатор?

Когда напряжение в сети часто опускается ниже допустимого. Например, ваша техника требует 200-250В, а в розетке напряжение порой опускается до 190. Тогда стабилизатор будет уместен. Особенно в такой ситуации установка стабилизатора показана технике, имеющей электродвигатели — насосам, холодильникам, кондиционерам и т. д.

Когда напряжение у вас в сети повышенное. Иногда в сельской местности подстанции настраивают на выдачу напряжения 240-250В, чтобы на удаленных потребителях оно опустилось до нормального. При этом на потребителях, близких к подстанции, могут быть проблемы из-за повышенного напряжения в сети: перегрев и выход из строя блоков питания, обмоток электродвигателей и т. п.

Читайте также:  Блок питания fsp atx 700w fsp700 50arn

Если перепады напряжения происходят часто (моргают лампочки), стабилизатор следует брать электронный — они дороже, но у них отсутствует риск залипания реле.

Консультанты об этом не говорят, но релейный стабилизатор (а это самый недорогой и самый распространенный вид) сам может быть причиной выхода техники из строя. У механических реле, входящих в состав релейного стабилизатора, со временем растет риск залипания контактов. Если контакты реле «залипнут», напряжение на выходе стабилизатора может оказаться повышенным до весьма опасных значений.

Источник

Стабилизаторы напряжения в блоках питания

Стабилизаторы напряжения в блоках питания при конструировании стабилизированных блоков питания различной аппаратуры, как правило, используют микросхемы стабилизаторов напряжения. Большая номенклатура таких микросхем предоставляет конструкторам широкую возможность их выбора для создания стабилизатора с требуемыми параметрами. В некоторых случаях, однако, для построения относительно мощных стабилизаторов вполне применимы маломощные микросхемы. Примером в этом отношении может служить построение стабилизатора напряжения, встраиваемого в сетевой адаптер.

В большинстве случаев, как известно, такие адаптеры, особенно импортные, обеспечивают выходной ток до 0,5 А и не содержат стабилизатора напряжения. Если для повышения “качества” выпрямленного напряжения необходим стабилизатор, можно использовать микросхемы ИМС. Из-за доступности микросхем серии КР142. Для получения выходного напряжения 9В обычно выбирают КР142ЕН8А, КР142ЕН8Г. Однако они обеспечивают ток нагрузки до 1 …1,5А при еще большем токе короткого замыкания (КЗ). Из-за этого при возникновении аварийной ситуации могут выйти из строя трансформатор и выпрямительные диоды адаптера. Чтобы избежать этого, нужен стабилизатор с током нагрузки до 0,5 А и током КЗ не более 0,6 А. Но найти микросхемы с такими параметрами и с выходным напряжением 9 В затруднительно.

Стабилизаторы напряжения в блоках питания выход из положения есть. Нужно использовать маломощную микросхему и “умощнить” ее с помощью транзистора (на рисунке выше в статье). В таком устройстве при токе нагрузки более 20 мА падения напряжения на резисторе R1 окажется достаточно для открывания транзистора VT1. Ток потечет “в обход” DA1, выходное напряжение будет определяться ее параметрами, а ток нагрузки может превысить допустимый выходной ток микросхемы во много раз. Правда, ток КЗ достигнет 1…1.5А, что чревато вышеуказанными последствиями.

Ограничить ток КЗ нетрудно введением еще одного транзистора (VT2 на рисунке).

Тогда при токе нагрузки до 20 мА по-прежнему будет работать только DA1, а транзисторы окажутся закрытыми. Когда ток превысит указанное значение, откроется транзистор VT1 и ток потечет через него. Как только ток достигнет значения 400…500 мА либо в цепи нагрузки возникнет КЗ, на резисторе R1 появится такое напряжение, которое откроет транзистор VT2. Теперь оба транзистора начнут работать в режиме стабилизатора тока.

Резистором R1 задают ориентировочное значение тока стабилизации: lCT = 0,6/R1. При этом ток КЗ составит: lK3 = lCT + 1КЗ.МС, где кз.мс ток КЗ микросхемы. В обоих устройствах транзисторы VT1 — любые из серий КТ814, КТ816. Транзистор VT2 должен быть с малым напряжением насыщения коллектор—эмиттер, поэтому желательно применить, кроме указанного на схеме, транзисторы КТ208А—КТ208М, КТ209А—КТ209М, КТ3107А-КТ3107И, КТ3108А— КТ3108В. Конденсатор С1 — конденсатор фильтра адаптера.

Источник

Трансформаторный БП со стабилизацией. Для самых маленьких.

На написание этой статьи меня натолкнул разговор с покупателем одного из VEF`ов. Который хотел запитать приемник от импульсного бп, просил что-то подсказать по китайским модулям. Я его отговаривал от этой этой затеи, хороший импульсник который не будет создавать помех будет ценой практически как VEF, самому собрать такое без опыта — задача нереальная. Найти готовый довольно сложно, но можно. Начал на пальцах объяснять как сделать трансформаторный БП, потом понял что это бесполезно и сказал просто запитать от двух последовательно соединенных банок лития.

Поэтому сейчас постараюсь рассказать как устроен трансформаторный бп со стабилизацией чтобы любой понял и смог собрать. Рассмотрим подробно за что отвечает каждый элемент схемы. Схема кстати реальная, если по ней собрать бп от нее можно легко запитать VEF или любое другое устройство которое питается от постоянки 9в, например — транзитор тестер.

Для начала рассмотрим схему блока питания:

1.Предохранитель

Многие этой штукой пренебрегают. А зря — очень важная вещь. В случае КЗ на выходе схемы или в ней сгорит копеечный предохранитель, а не какой то из элементов схемы или того хуже помещение в котором все это находится. Представляет собой стеклянную колбочку с тоненькой проволокой которая перегорает при превышении номинального тока, тем самым обесточивая схему.

2.Трансформатор

Очень простая, и в то же время классная и многофункциональная штука.

Трансформаторы бывают понижающие (выходное напряжение ниже чем входное), повышающие (выходное напряжение выше чем входное) и развязывающие (выходное напряжение равно входному).

Для низкочастотных схем (сетевых) используются трансформаторы с железным сердечником, самые распространенные типы это Ш-образные (вот те самые непонятные штуки которые в изобилии валяются на заброшках и есть пластины сердечника такого трансформатора) и тороидальные. Эти своим видом напоминают бублик.

Трансформатор по сути нужен для повышения, либо понижения напряжения. Еще он выполняет одну важную функцию — гальванически развязывает выход от сети. т.е. электрическая связь только через магнитную индукцию.

Читайте также:  Различия блоков питания corsair

Обмотку которая подключается в сеть принято называть первичной, с которой снимается напряжение — вторичной, либо вторичными, если таковых несколько.

Основные параметры трансформатора:

1.Габаритная мощность — этот параметр определяет сколько мощности способен протащить через себя трансформатор. А габаритная — потому что напрямую зависит от габаритов, т.е. чем больше трансформатор тем большую мощность с него можно снять. Если вы когда-нибудь видели железный трансформатор с габаритной мощностью ватт так в 300-500 понимаете о чем я. Размеров и веса эта штука — внушительных.

2.Колличество и напряжение вторичных обмоток. Тут бывают либо трансформаторы с одной вторичкой, либо с несколькими, если их несколько их можно включать последовательно или параллельно варьируя выходное напряжение или ток. Параллельно можно включать только одинаковые обмотки!

3.Выходной ток вторичной обмотки. Тут все просто — сколько ампер способна отдать обмотка без ущерба для себя.

Нам подойдет трансформатор с напряжением вторичной обмотки 9-10 вольт переменного напряжения, и током около 500 мА. т.е. довольно скромных размеров трансформатор.

Далее буду приводить рисованные осцилограммы, т.к. с 1-20 несовершенен то на сетевых частотах у него довольно медленная разветрка, луч затухает — фото выходят некрасивыми. Будет у нас виртуальный С1-20 который способен передавать и постоянную составляющую сигнала и с неограниченной полосой пропускания. Пусть у меня будет хороший осциллограф, хотя бы на картинке)

На выходе трансформатора если ткемся в него щупами осциллографа увидим следующую картину:

3.Выпрямитель

Блочно состоит из двух частей: диодного моста и сглаживающих конденсаторов. В данной схеме сглаживающие кондесаторы являются и заодно частью входного фильтра для стабилизатора.

3.1.Диодный мост

Можно собрать как из отдельных диодов навроде 1n4007, так и взять готовую сборку диодного моста. там все еще проще — один элемент, два входа, два выхода.

Если мы ткнем щупы осциллографа в выходы диодного моста увидим следующее:

Нижняя часть синуса переместилась вверх и мы получили постоянное пульсирующее напряжение у которого уже нет переменной составляющей но оно скачает вверх вниз, так что это никуда не годится. Поэтому добавляется следующий элемент.

3.2 Сглаживающий конденсатор

Таковых, как правило, ставится пара. Электролитический и в пару ему керамика небольшой емкости для сглаживания ВЧ-помех «иголок». Электролиты хуже работают на высоких частотах. Таким образом мы и убираем из напряжения ВЧ помехи и продлеваем жизнь электролиту.

Если ткнуться осциллографом за сглаживающим конденсатором увидим примерно следующее:

Тут для демонстрации выбран конденсатор емкости заведомо меньшей чем нужная, чтобы показать принцип работы, в идеале там должен быть «пульс трупа» Эмм.. Прямую линию, а на с1-20 на самом деле вообще бы ничего не увидели. У него на входе конденсатор и постоянную составляющую он отсекает. Кстати, после выпрямителя и сглаживающих конденсаторов переменное напряжение увеличится в 1,41 раза. На самом деле никакой магии тут нет. При измерении «переменки» используют среднеквадратичное значение напряжения, а при выпрямлении в постоянку напряжение получается уже из действующего (амплитудного) напряжения.

На этом этапе мы получаем источник постоянного нестабилизированного напряжения около 12 вольт (если был использован трансформатор на 9 вольт переменки). Но у этого источника есть фатальный недостаток: напряжение на его выходе «гуляет» вместе с сетевым.

«ГОСТ гласит что в розетке 230вольт +/- 10%. По факту в некоторых сетях напряжение гуляет даже гораздо сильнее чем +/- 10%, у меня, допустим, днем в розетке 225-228в, а ночью 240-246в. Кстати, занятный факт: это же явление объясняет что микроволновка за одно и то же время иногда то еле разогревает пищу, а иногда вроде и то же количество пищи, и время то же, но как из адского пламени. Все просто — достаточно вспомнить закон Ома. Мощность равна отношению квадрата напряжения и сопротивления. P=U^2/R Т.е. у выходной мощности квадратичная зависимость от напряжения»

Для устранения этого недостатка вводим в цепь следующий элемент.

4.Линейный стабилизатор

Трехногая штука похожая на транзистор. Из доступных как правило используются отечественные КР142ЕН** либо импортные серии 78**, последние удобны тем что две последних цифры означают напряжение стабилизации, а вот чтобы понять какая КРЕНка нужна, надо уже курить даташит, хотя какой даташит микросхема то отечественная! Значит будем курить документацию =) Линейный стабилизатор сглаживает напряжение, а излишки его переводит в тепло. Поэтому КПД у него низковат, зато помех не создает. Ну, и ему нужен запас по напряжению сверху в пару вольт. Если сильно выше — в больше энергии будет угодить в нагрев, выше потери и ниже кпд. Зато никаких пульсаций! Вот после нее напряжение уже будет стабильным, без существенных колебаний, то что нам нужно! Но так как стабилизатор не может мгновенно отдать большой ток и имеет собственный шум ему на выход также ставится парочка из электролита и керамики.

Готово, поздравляю , Вы освоили принцип построения и работы однополярных стабилизированных блоков питания и теперь даже сможете собрать свой. Но как всегда помните об опасности работы со схемами в которых присутствует сетевое напряжение. Будьте аккуратны и соблюдайте технику безопасности.

Источник