Импульсные стабилизаторы постоянного тока на транзисторах: схема и принцип работы

Вопросы и ответы
Содержание
  1. Основы импульсного преобразования
  2. Принцип работы
  3. Сравнение с линейным стабилизатором
  4. Функциональные схемы по типу цепи управления
  5. С триггером Шмитта
  6. С широтно-импульсной модуляцией
  7. С частотно-импульсной модуляцией
  8. Особенность стабилизатора на транзисторах
  9. Основные схемы силовой части
  10. Преобразователь с понижением напряжения
  11. Преобразователь с повышением напряжения
  12. Инвертирующий преобразователь
  13. Влияние диода на КПД
  14. Гальваническая развязка
  15. Виды стабилизаторов
  16. Типы стабилизаторов тока
  17. Как работает стабилизация по току
  18. Схемные решения стабилизации электросети 220В
  19. Вариант #1 — феррорезонансная схема
  20. Вариант #2 — автотрансформатор или сервопривод
  21. Вариант #3 — электронная схема
  22. Подробные инструкции по сборке
  23. Шаг #1 — изготовление корпуса стабилизатора
  24. Шаг #2 — изготовление печатной платы
  25. Шаг #3 — сборка стабилизатора напряжения
  26. Принцип работы и тест самоделки
  27. Простой стабилизатор тока на транзисторе
  28. Сборка стабилизатора тока из двух транзисторов
  29. Реле тока на микросхемах импульсных стабилизаторов
  30. Как сделать светодиодный стабилизатор
  31. Стабилизаторы тока на микросхемах
  32. TL 431
  33. LM 7805, LM 7812
  34. LM 317
  35. Особенности использования
  36. Фильтрация импульсных помех
  37. Входное сопротивление
  38. Использование в сетях переменного тока
  39. Преимущества ОС-регулирования

Основы импульсного преобразования

Работа таких устройств, их еще называют импульсными стабилизаторами (ИС), основана на ключевой стабилизации. В схеме есть элемент, который регулирует выходные параметры за счет его защелки-разблокировки.

Обычная схема трансформатора включает в себя низкочастотный трансформатор с первичной и вторичной обмоткой. Импульсное преобразование также предполагает наличие трансформатора, но уже высокочастотного.

Обратите внимание на следующее! Импульсные высокочастотные трансформаторы меньше, дешевле, но их мощность выше.

Импульсные преобразователи напряжения (ИПН) позволяют использовать три типа схем:

  • увеличение;
  • понижение;
  • инвертор.

ППН имеет высокий КПД и малые габариты. Они включают в себя следующие пункты:

  • блок питания (блок питания);
  • ключ — элемент переключения;
  • накопитель энергии индуктивного характера – дроссель, катушка;
  • блокировочный диод;
  • фильтр выходного напряжения представляет собой большой конденсатор.

Фильтр обычно подключают параллельно нагрузке.

Принцип работы

Термическое сопротивление

Импульсный регулятор напряжения использует принцип сравнения опорного напряжения с выходным напряжением. Схема позволяет регулировать продолжительность открытия ключа. Входное напряжение от источника питания (ИП) посылается ключом по сигналу управления заданными частями (импульсами) с учетом того, чтобы средний потенциал (ниже или выше) был стабильным.

Сравнение с линейным стабилизатором

Термопара: что это такое

Чтобы сравнить два принципа преобразования, вспомним, что линейные регуляторы (LS) обычно представляют собой делитель напряжения. На вход в перегородку у него подается нестабильный потенциал, а с другого плеча (нижнего) снимается стабильный.

Принцип стабилизации заключается в постоянном изменении сопротивления на верхней стороне цепи таким образом, чтобы оно оставалось стабильным на нижней стороне.

К вашему сведению. Когда отношение Uin/Uout велико, эффективность линейного регулятора очень низкая. Это связано с потерями энергии в регулирующем резисторе. Он нагревается, из-за чего часть тока на входе теряется.

У таких сборок есть свои преимущества, а именно: простота схемы, минимум элементов и отсутствие помех. По сравнению с линейными импульсные регуляторы (ИС) более сложны, но стабильнее работают при правильной схеме.

В ИС могут возникать автоколебания, приводящие к частичной неработоспособности или полному выходу преобразователя из строя. Это происходит, когда импеданс источника Uin превышает значение импеданса ИС, а при уменьшении Uin входной ток увеличивается.

Функциональные схемы по типу цепи управления

По типу схемы управления можно выделить несколько рабочих схем, в том числе:

  • триггер Шмитта;
  • ШИМ — широтно-импульсная модуляция;
  • ЧИМ — частотно-импульсная модуляция.

Важно! Импульсные регуляторы представляют собой самонастраивающиеся устройства, основанные на опорном напряжении, которое действует как опорный параметр для схемы регулирования.

С триггером Шмитта

При таком построении схемы стабилизации верхний и нижний пороги срабатывания сравниваются с Uвх. Для этого используется компаратор — устройство сравнения. Ключ открывается в момент, когда выходное напряжение становится равным напряжению срабатывания (Umax).

Накопленная за это время энергия отдается в нагрузку, а Uвых в дальнейшем снижается. Как только значение достигает Umin (нижний порог), триггер смещается и закрывает ключ.

Этот метод называется стабилизацией с двухпозиционной регулировкой или релейной. Схемы с триггером Шмитта имеют напряжение на выходе устройства с величиной пульсаций из-за разницы порогов срабатывания. Эту пульсацию практически невозможно устранить.

В ИС с триггером Шмитта преобразование частоты зависит от Vin и In (тока нагрузки) и является переменным.

С широтно-импульсной модуляцией

На выходе таких схем получается Uср (среднее), на которое влияет скважность импульсов и Uвх. Операционный усилитель (операционный усилитель) представляет собой схему сравнения Uвых и Uоп (опорного) путем вычитания и последующего усиления. Результат подается на модулятор, который настраивает параметры в зависимости от этого результата.

Модулятор изменяет (в сторону увеличения) соотношение между временем открытия ключа и периодом тактового импульса генератора, если Uвых < Uоп.

Схема обеспечивает такое ключевое управление, что разница между Vout и Uop минимизируется при изменении Vin или тока через нагрузку (In).

Обратите внимание на следующее! В ИС с ШИМ преобразование частоты не зависит от Uвх и In.

С частотно-импульсной модуляцией

Такие сборки отличаются тем, что скважность импульсов (частота) напрямую зависит от уменьшения Uвх или увеличения In. При этом длительность импульса, отпирающего ключ, неизменна. Частота импульсов зависит от разностного сигнала Uвых и Uоп. Моностабильный мультивибратор с управляемой частотой срабатывания спокойно справляется с подачей команд на клавишу.

Особенность стабилизатора на транзисторах

Использование такой элементной базы позволяет очень точно настроить работу блока стабилизации. Значительное выходное сопротивление транзистора снижает влияние обратной связи на нагрузку. Отсутствие в схеме больших резисторов снижает потери, что улучшает экономические показатели устройства.

Основные схемы силовой части

В зависимости от назначения ИС можно выделить три основные модели построения:

  • понижение;
  • увеличение;
  • инвертирование.

Вне зависимости от конструкции и назначения ИС устройства, используемые в качестве ключа, могут быть:

  • тиристор;
  • транзистор (биполярный или полевой).

Основная задача такого элемента – открываться или закрываться по команде, полученной управляющим электродом.

Преобразователь с понижением напряжения

Обычно приходится чаще снижать значение напряжения, т.к такие ИС более востребованы.

Простейшая понижающая микросхема

В случае показанного на схеме понижающего регулятора напряжения ключ на полевом транзисторе VT1 будет открываться при подаче на него управляющего напряжения. Ток от положительного вывода будет подаваться на нагрузку через выравнивающую катушку L1.

Параллельно включенный в схему диод VD1 ток в данный момент не пропускает. После открытия ключа схема следующая: дроссель L1 — нагрузка — общий провод — диод VD1 — дроссель L1. В этом случае ток, проходящий через дроссель, не прекратится сразу, а будет постепенно уменьшаться.

Важно! У дросселей с большой индуктивностью она не станет равной нулю до следующего открытия ключа. Установка таких элементов нецелесообразна из-за увеличения габаритов и стоимости.

Конденсатор С1 в это время будет разряжен на нагрузку и поддерживать U вых. Емкость C вместе с индуктивностью L образует фильтр, уменьшающий амплитуду пульсаций.

Преобразователь с повышением напряжения

В отличие от Uin, этот тип схемы используется для управления цепями нагрузки, для работы которых требуется напряжение выше источника.

увеличить ИС

Компоненты схемы одинаковы, но включены по-разному. Когда транзистор открыт, диод закрыт, и ток в катушке индуктивности увеличивается линейно.

При запертом ключе начинает двигаться ток по цепи: плюсовая клемма — катушка индуктивности L1 — диод VD1 — нагрузка — минусовая клемма. В это время будет заряжаться конденсатор С1. Он будет поддерживать ток на нагрузке во время разряда до следующего открытия ключа.

Инвертирующий преобразователь

В такой сборке также отсутствует гальваническая развязка между входным и выходным каскадами. У него совсем другое включение дросселя, конденсатора и нагрузки. Они размещены параллельно.ИС

При открытом ключе VT1 ток протекает по цепи: плюсовой вывод — транзистор — дроссель — минусовой вывод. Индуктор накапливает энергию с помощью магнитного поля. При закрытии транзистора меняется схема протекания тока: дроссель — конденсатор С1 — диод VD1 — дроссель. Энергия дросселя и энергия конденсатора будут полностью отданы в нагрузку.

Амплитуда пульсаций полностью зависит от емкости С1. В этот момент напряжение на нагрузке не меняется, несмотря на то, что ток через С1 падает практически до нуля.

Кстати. Выходное напряжение инвертирующих ИМС может отклоняться от напряжения источника питания как в большую, так и в меньшую сторону.

Влияние диода на КПД

Включенный в электрическую цепь диод вызывает падение напряжения от 0,4 до 0,7 В. При токе в несколько ампер и низком Uвых происходит потеря тока на элементе, что приводит к снижению КПД. Используется альтернативный вариант — диод заменить полевым транзистором. Их выбирают так, чтобы в открытом состоянии падение напряжения на нем было минимальным.

Обратите внимание на следующее! Можно вместо диода в цепи поставить другой ключ, который будет работать в противофазе с основным.

Гальваническая развязка

Для защиты человека при эксплуатации ИС используется гальваническая развязка. Для этого в схему включают разделительный трансформатор или дроссель с дополнительной обмоткой. На рабочих частотах 20 кГц — 1 МГц они не такие большие, как трансформаторы на 50 Гц переменного тока. Оптопары (оптопары) устанавливаются в цепях управления для отключения).

Виды стабилизаторов

В простейшем варианте используется ограничитель тока из резистора, установленного последовательно со схемой светодиода. Стандартные блоки подключаются к источникам 5В (12В). Увеличивая напряжение, можно повысить точность, но это снизит КПД.

Максимальные значения электрических параметров источника должны быть на 10 % больше рабочих значений светодиода. Падение напряжения указано в сопроводительной документации. Для расчета сопротивления (R) используйте следующую формулу:

(Вверх — Ук) / Ипот,

куда:

  • Up — напряжение на блоке питания;
  • Uc — падение светодиода;
  • Iпот — ток потребления.

Пример:

  • Вверх = 5 В;
  • Uк = 2,5 В;
  • Iпот = 0,25 А;
  • R = (5-2,5)/0,3 ≈ 8,33 Ом;
  • ближайший номинал 8,45 Ом;
  • мощность сопротивления = 0,3*0,3*8,45 ≈ 0,75 Вт.

К вашему сведению. Последняя строка в расчете четко показывает потери энергии. Нагревательный резистор повысит температуру окружающей среды.

Усовершенствованные схемы состоят из следующих компонентов:

  • трансформатор изменяет амплитуду сигнала по мере необходимости;
  • для выпрямления используется обычный мост из диодов;
  • конденсаторы сглаживают пульсации;
  • резисторы ограничивают выходной ток.

Транзисторный стабилизатор напряжения и тока экономичен. Электрическое сопротивление во входной цепи задается как датчик. Этот компонент дополняет стабилитрон. Изменение напряжения на эмиттере позволяет регулировать выходные параметры автоматически без контроля и вмешательства со стороны пользователя.

Вместо стабилитрона аналогичные функции может выполнять эмиттерное соединение биполярного транзистора с соответствующим включением в электрическую цепь.

Полевой транзистор используется для соединения цепочек из нескольких светодиодов, других мощных нагрузок

Вместо набора из нескольких радиодеталей удобнее использовать специализированные микросхемы. Такие изделия обеспечивают высокую точность поддержания рабочих параметров выходного сигнала. Как и в примере со стабилитроном, в конкретной цепи установлен резистор для быстрого обнаружения изменения тока.

Отдельно следует отметить импульсные схемы стабилизаторов. Такие изделия изготавливаются на основе быстродействующих электронных ключей. Главной особенностью является возможность работы при относительно высоких выходных напряжениях.

Типы стабилизаторов тока

Стабилизатор тока пропускает через светодиод заданный ток независимо от приложенного к цепи напряжения. При повышении напряжения на цепи выше порогового уровня ток достигает установленного значения и далее не изменяется. При дальнейшем увеличении общего напряжения напряжение на светодиоде перестает изменяться, а напряжение на регуляторе тока увеличивается.

Стабилизатор мощности светодиодов

Так как напряжение на светодиоде определяется его параметрами и в общем случае неизменно, регулятор тока можно также назвать регулятором тока светодиода. В простейшем случае выделяемая устройством активная мощность (тепло) распределяется между светодиодом и стабилизатором пропорционально напряжению на них. Такой стабилизатор называется линейным.

Есть и более экономичные устройства — стабилизаторы тока на основе импульсного преобразователя (переключатель-преобразователь или инвертор). Их называют пульсирующими, потому что они накачивают в себя мощность порциями — импульсами по мере необходимости потребителю.

Правильный преобразователь импульсов потребляет мощность непрерывно, передает ее внутри с помощью импульсов от входной цепи к выходной цепи и снова непрерывно подает мощность на нагрузку.

Как работает стабилизация по току

достижение стабильного (не зависящего от изменения нагрузки в заданных пределах) тока основано на законе Ома. Если ток в цепи падает, драйвер увеличивает выходное напряжение до тех пор, пока уровень тока не восстановится до заданного значения.

Если ток увеличивается, регулятор, наоборот, уменьшает напряжение. Для контроля уровня тока часто используют обратную связь (например, измерение падения напряжения на образцовом резисторе (шунте)).

Другой способ получить стабильный ток — управлять нагрузкой от регулятора напряжения. Если сопротивление нагрузки останется неизменным, ток через нее не изменится.

Второй способ проще в реализации, но эффективность ниже. Сопротивление цепочки светодиодов в процессе работы может изменяться (например, в зависимости от температуры), при этом яркость также не останется неизменной. Хотя это все же лучше, чем вообще без драйвера.

Другой проблемой, связанной с использованием стабилизаторов напряжения для достижения постоянной яркости, является крутая ВАХ светодиодов. Небольшое изменение напряжения приводит к значительному увеличению или уменьшению тока. Стабильность напряжения должна быть очень высокой.
Обзор схем изготовления стабилизатора тока
Вольт-амперная характеристика для светодиода

Схемные решения стабилизации электросети 220В

Рассматривая возможные схемные решения стабилизации напряжения с учетом относительно большой мощности (не менее 1-2 кВт), следует иметь в виду разнообразие технологий.

Существует несколько схемных решений, определяющих технологические характеристики устройств:

  • феррорезонансный;
  • сервопривод;
  • электронный;
  • инвертор.

Какой вариант выбрать, зависит от ваших предпочтений, доступных для сборки материалов и ваших навыков работы с электрооборудованием.

Вариант #1 — феррорезонансная схема

Для самостоятельного изготовления самый простой вариант схемы кажется первым пунктом в списке — феррорезонансный контур. Он работает на использовании эффекта магнитного резонанса.

Схема простого стабилизатора
Структурная схема простого стабилизатора, выполненного на основе дросселя: 1 — первый дроссельный элемент; 2 — второй газовый элемент; 3 — конденсатор; 4 — сторона ввода напряжения; 5 — сторона выходного напряжения

Конструкцию достаточно мощного феррорезонансного стабилизатора можно собрать всего из трех элементов:

  1. Рычаг дроссельной заслонки 1.
  2. Рычаг дроссельной заслонки 2.
  3. Конденсатор.

Однако эта простота сопряжена с рядом недостатков. Конструкция мощного стабилизатора, собранного по феррорезонансной схеме, получается массивной, громоздкой и тяжелой.

Вариант #2 — автотрансформатор или сервопривод

Фактически речь идет о схеме, использующей принцип автотрансформатора. Преобразование напряжения осуществляется автоматически за счет управления реостатом, ползунок которого перемещает сервопривод.

В свою очередь сервопривод управляется сигналом, поступающим, например, от датчика уровня напряжения.

Принципиальная схема серворегулятора напряжения
Принципиальная схема устройства с сервоприводом, сборка которого позволит вам создать мощный стабилизатор напряжения для дома или дачи. Однако этот вариант считается технологически устаревшим

Примерно по такой же схеме работает устройство релейного типа с той лишь разницей, что коэффициент трансформации при необходимости изменяют, подключая или отключая соответствующие обмотки с помощью реле.

Схемы такого типа уже технически выглядят более сложными, но в то же время не обеспечивают достаточной линейности изменения напряжения. Допускается ручной монтаж реле или сервоблока. Однако разумнее выбрать электронную версию. Стоимость труда и ресурсов практически одинакова.

Вариант #3 — электронная схема

Сборка мощного стабилизатора по электронной схеме управления с обширным ассортиментом радиодеталей для продажи становится вполне возможной. Как правило, такие схемы собираются на электронных компонентах — симисторах (тиристорах, транзисторах).

Разработан также ряд схем стабилизаторов напряжения, в которых в качестве ключей используются силовые полевые транзисторы.

Структурная схема электронного стабилизатора
Структурная схема модуля электронной стабилизации: 1 — входные клеммы устройства; 2 — симисторный блок управления обмотками трансформатора; 3 — микропроцессорный блок; 4 — выходные клеммы для подключения нагрузки

Сделать мощное устройство полностью под электронным управлением руками неспециалиста достаточно сложно, лучше купить готовое устройство. В этом случае без опыта и знаний в области электротехники не обойтись.

Этот вариант для самостоятельного изготовления целесообразно рассматривать при наличии сильного желания построить стабилизатор, плюс накопленный опыт электронщика. Далее в статье мы рассмотрим конструкцию электронной конструкции, подходящей для изготовления своими руками.

Читайте также: Индуктивное сопротивление: что это, от чего зависит, формула

Подробные инструкции по сборке

Схема, рассматриваемая для собственного производства, является скорее гибридной альтернативой, поскольку предполагает использование силового трансформатора в сочетании с электроникой. Трансформатор в данном случае используется из числа установленных в старых телевизорах.

Трансформатор силовой ТС-180 для стабилизатора
Вот примерный силовой трансформатор, необходимый для изготовления самодельной конструкции стабилизатора. Однако не исключен выбор и других вариантов или намотка своими руками

Правда, как правило, в ТВ-приемники устанавливались трансформаторы ТС-180, тогда как стабилизатор требует не менее ТС-320 для обеспечения выходной нагрузки до 2 кВт.

Шаг #1 — изготовление корпуса стабилизатора

Для изготовления корпуса устройства подойдет любой подходящий короб на основе изоляционного материала – пластика, текстолита и т.п. Главный критерий — достаточно места для размещения силового трансформатора, электронной платы и других компонентов.

Допускается также изготовление корпуса из стеклопластикового листа путем скрепления отдельных листов уголками или другими способами.

Корпус стабилизатора напряжения
Допускается выбрать корпус из любой электроники, подходящий для размещения всех рабочих элементов схемы самодельного стабилизатора. Корпус тоже можно собрать своими руками, например из листов стеклопластика

Коробка стабилизатора должна быть оборудована пазами для установки переключателей, интерфейсов ввода и вывода, а также других аксессуаров, предусмотренных схемой в качестве элементов управления или переключателей.

Под изготовленный корпус нужна нижняя пластина, где будет «лежать» электронная плата и закрепляться трансформатор. Пластина может быть изготовлена ​​из алюминия, но должны быть предусмотрены изоляторы для крепления электронной платы.

Шаг #2 — изготовление печатной платы

Здесь необходимо предварительно разработать схему размещения и подключения всех электронных деталей согласно принципиальной схеме, кроме трансформатора. Затем лист фольгированного текстолита размечают по макету и на боковой стороне фольги рисуют (распечатывают) созданную дорожку.

Затем производится травление платы соответствующим раствором (электронщики должны быть знакомы с методом травления платы).

Производство печатных плат
Сделать плату стабилизатора можно довольно недорогими способами прямо в домашних условиях. Для этого необходимо подготовить трафарет и набор инструментов для травления на фольгированном текстолите

Полученная таким образом печатная копия проводов зачищается, лужится и производится сборка всех радиодеталей в схеме с последующей пайкой. Так изготавливается электронная плата мощного стабилизатора напряжения.

В принципе, можно использовать сторонние услуги по травлению печатных плат. Эта услуга вполне доступна, а качество «вывески» значительно выше, чем в домашнем варианте.

Шаг #3 — сборка стабилизатора напряжения

Плата, оснащенная радиодеталями, подготовлена ​​для внешней обвязки. В частности, из платы выведены внешние линии связи (проводники) с другими элементами — трансформатором, выключателем, интерфейсами и так далее

На нижней плите корпуса установлен трансформатор, к трансформатору подключены цепи электронной платы, а плата закреплена на изоляторах.

Пример самодельного стабилизатора
Пример самодельного релейного регулятора напряжения, изготовленного в домашних условиях, помещенного в корпус от изношенного промышленного измерительного прибора

Остается только подключить к схеме внешние элементы, закрепленные на корпусе, установить ключевой транзистор на радиатор, после чего собранная электронная конструкция закрывается корпусом. Регулятор напряжения готов. Вы можете начать настройку с дополнительных тестов.

Принцип работы и тест самоделки

Регулирующим элементом электронной схемы стабилизации является мощный полевой транзистор типа IRF840. Напряжение для обработки (220-250В) проходит через первичную обмотку силового трансформатора, выпрямляется диодным мостом VD1 и поступает на сток транзистора IRF840. Исток этого же компонента подключен к отрицательному потенциалу диодного моста.

Схема устройства стабилизации
Принципиальная схема стабилизирующего устройства большой мощности (до 2 кВт), на основе которого были собраны и успешно использовались несколько устройств. Схема показала оптимальный уровень стабилизации при заданной нагрузке, но не выше

Часть схемы, в которую входит одна из двух вторичных обмоток трансформатора, образована диодным выпрямителем (VD2), потенциометром (R5) и другими элементами электронного регулятора. Эта часть схемы генерирует управляющий сигнал, который подается на затвор полевого транзистора IRF840.

При увеличении напряжения питания управляющий сигнал понижает напряжение затвора полевого транзистора, что приводит к замыканию ключа. Следовательно, ограничивается возможное повышение напряжения на контактах подключения нагрузки (ХТ3, ХТ4). Схема работает в обратном направлении в случае снижения сетевого напряжения.

настройка устройства не представляет особой сложности. Здесь понадобится обычная лампа накаливания (200-250 Вт), которую следует подключить к выходным клеммам устройства (Х3, Х4). Далее вращением потенциометра (R5) доводят напряжение на отмеченных клеммах до уровня 220-225 вольт.

Выключите стабилизатор, выключите лампу накаливания и включите прибор уже на полную нагрузку (не выше 2 кВт).

Через 15-20 минут работы прибор снова выключается и контролируется температура радиатора ключевого транзистора (IRF840). Если нагрев радиатора значительный (более 75º), следует выбрать более мощный радиатор теплоотвода.

Если процесс производства стабилизатора показался вам слишком сложным и нерациональным с практической точки зрения, вы без проблем сможете найти и купить узел заводского изготовления. Правила и критерии выбора стабилизатора на 220 В приведены в рекомендуемой нами статье.

Простой стабилизатор тока на транзисторе

Реактивное сопротивление

Параметры компонентов и производительность схемы:

  • R1 выбрать 1-15 Ом;
  • R2 — от 150 до 250 Ом;
  • D1 — стабилитрон или резистор подходящего характера;
  • Q1 — КТ 818 или аналог;
  • напряжение питания — от 8 до 40 В;
  • выходной ток — 0,5-4,5А.

Стабилизатор тока на транзисторе

Пояснения:

  • R2 и D2 образуют стандартный делитель напряжения;
  • изменением потенциала на базе корректируется ток в коллекторной цепи;
  • при подключении большой нагрузки R1 сильно нагревается;
  • для точной настройки выходных параметров устанавливается переменный резистор R2 (порог насыщения изменяется на соответствующем полупроводниковом переходе);
  • при необходимости увеличить выходной ток составным транзистором.

При правильном расчете стабилизация тока выполняется с минимальными потерями в рабочем диапазоне. Простую схему легко сделать своими руками, даже не имея предыдущего опыта сборки.

Сборка стабилизатора тока из двух транзисторов

Кабель ПРКС

В этой схеме функцию датчика выполняет резистор R2. Значение при подключении светодиодов выбирается по формуле:

0,6/In (ток нагрузки).

Увеличение In открывает VT2, который в свою очередь запирает переход транзистора VT1.

Стабилизатор на двух транзисторах

Недостатком схемы специалисты считают значительное падение напряжения на основном транзисторе. При подключении нескольких светодиодов проблем не возникает. Но при увеличении нагрузки необходимо ставить VT1 на большой радиатор, чтобы обеспечить эффективную вентиляцию рабочего объема. Такие решения используются для изготовления мощных зарядных устройств.

Реле тока на микросхемах импульсных стабилизаторов

Для снижения потерь и сохранения широкого рабочего диапазона используются готовые решения. В этом разделе представлен импульсный регулятор тока на базе микросхемы MAX771.

Напряжение управления подается с делителя (R1, R2). При превышении уровня, указанного производителем, выходные параметры корректируются автоматически.

Как сделать светодиодный стабилизатор

Простую конструкцию из резистора, конденсатора и стабилитрона можно собрать всего за несколько минут. Используйте универсальную монтажную пластину или шарнирный способ крепления. Номинальное электрическое сопротивление выбирают с учетом параметров нагрузки. При необходимости установите самодельный радиатор из подходящего алюминиевого листа.

Стабилизаторы тока на микросхемах

Использование такой элементной базы несколько удорожает проект. Однако использование качественных микросхем обеспечивает хорошие стабилизационные свойства в широком диапазоне входных параметров. Учитывая хорошие показатели КПД, можно рассчитывать на низкое энергопотребление.

TL 431

В левой части рисунка представлена ​​типовая схема подключения микросхемы TL 431 (DA1). Отмечена основная функция — поддерживать напряжение 2,5 В на управляющем резисторе.

Такая конструкция подходит для последовательного соединения нескольких десятков светодиодов общей мощностью 12-14 Вт. Силовые компоненты подбираются исходя из реальных потребностей. В представленном примере падение напряжения на транзисторе составит 25-35В. Рассеивается не более 1,75 Вт. В этом варианте радиатор не требуется.

Входной резистор (R3) предотвращает повреждение конденсатора при подключении устройства к сети. Ток в нагрузке ограничивает сопротивление R3 до безопасного уровня. При выборе светодиодов специалисты рекомендуют создавать запас мощности, чтобы продлить срок их службы при одновременном снижении тепловыделения.

LM 7805, LM 7812

В схеме, показанной ниже, входное напряжение должно быть увеличено. Уровень должен быть на 2,5-3В больше степени стабилизации данной микросхемы.

В примере показан регулятор напряжения постоянного тока, рассчитанный на подключенную нагрузку мощностью 9-11 Вт.

LM 317

При подключении нагрузки 28-30 Вт эта микросхема обеспечивает стабилизацию тока 100 мА. Диапазон входного напряжения от 207 до 240 В.

В таблице на рисунке приведены значения контрольного сопротивления, соответствующие определенным выходным параметрам.

При выборе подходящей схемы следует учитывать комплекс:

  • минимальное и максимальное напряжения в цепи;
  • точность стабилизации;
  • эффективность агрегата;
  • сложность изготовления конкретной конструкции своими руками;
  • стоимость комплектующих, расходных материалов.

Список инструментов, приспособлений и измерительных приборов рекомендуется подготовить заранее. Внимательное выполнение вышеуказанных инструкций поможет вам создать функциональный стабилизатор без ошибок и лишних затрат.

Особенности использования

Импульсные регуляторы можно использовать в качестве драйверов для светодиодов и светодиодных ламп. Кроме того, они используются в различных устройствах, например:

  • блоки питания для ЖК телевизоров;
  • навигационное оборудование;
  • блоки питания для компьютеров и устройств в цифровых системах.

Импульсные регуляторы используются для зарядных устройств и для преобразования переменного тока в постоянный.

Фильтрация импульсных помех

Сильные помехи, излучаемые импульсным стабилизатором напряжения (ПСВ) в момент переключения ключа (броски тока и напряжения), должны быть подавлены. Для этого необходимо использовать фильтры и размещать их на входе и выходе.

Входное сопротивление

Для ИСН, работающих под нагрузкой, с увеличением Uвх уменьшается входной ток (Iвх). Это означает, что входное сопротивление является отрицательным дифференциальным. При подключении ИСН к источникам с большим внутренним сопротивлением возможна нестабильная работа.

Использование в сетях переменного тока

Для подключения к источнику переменного тока перед ИСН устанавливают выпрямитель и фильтр. Это место, где есть риск поражения человека электрическим током. Элементы, входящие в эту зону, должны быть закрыты от прикосновения или отмечены маркером (графическое и цветовое предупреждение).

Преимущества ОС-регулирования

Обратная связь по регулированию напряжения на микросхемах является важной альтернативой импульсным стабилизаторам. Он позволяет поддерживать стабильное напряжение на выходе устройства, а также чутко отслеживает скачки напряжения и тока. В ИСН используется широкополосная ОС (чем шире частотный диапазон, тем ниже уровень пульсаций в результате).

Наличие на рынке радиодеталей компонентов для построения ИСН позволяет собрать любую из схем импульсного стабилизатора своими руками. Использование в них готовых стабилизаторов на интегральных схемах (ИС) и ключей на полевых транзисторах делает устройство максимально компактным.

Оцените статью
Блог об электричестве
Adblock
detector