Меню

Стабилизатор напряжения зависимость входного напряжения от выходного

Стабилизатор напряжения зависимость входного напряжения от выходного

Микросхемы (далее ИМС) линейных стабилизаторов напряжения очень удобны для применения в различных схемотехнических проектах, не требующих высоких КПД и больших мощностей. При использовании правильных схемотехнических решений, они обеспечивают более высокую надёжность (за счёт меньшего числа компонентов, даже с учётом интегральных) и меньший уровень шумов, кроме того такие источники питания проще в проектировании и реализации. Дополнительным плюсом также являтся то, что многие ИМС стабилизаторов обеспечивают встроенную защиту от перенапряжения, от превышения тока и от переполюсовки входного напряжения — всё это позволяет в большинстве случаев обойтись без дополнительных элементов в схеме.

Из недостатков данных решений следует отметить два основных:

  • Низкий КПД — «лишнее» напряжение такие схемы фактически сбрасывают в тепло, что, соответственно, в большинстве случаев требует применения дополнительного охлаждения.
  • Необходимость положительной разницы напряжений между входом и выходом — даже самые лучшие модели линейных стабилизаторов имеют падение напряжения около 0.4В, а большинство перестаёт работать уже при разнице 0.5В.

Несмотря на все недостатки, такие схемы часто вполне уместно использовать в своих проектах. В данной статье пойдёт речь о различных схемотехнических особенностях применения данных микросхем.

Стабилизаторы с фиксированным напряжением

Интегральные линейные стабилизаторы могут иметь фиксированное выходное напряжение, либо же иметь возможность выбора выходного напряжения. Начнём с рассмотрения базовых схем включения большинства фиксированных интегральных стабилиазторов напряжения:

Конденсатор C1 рекомендуется ставить для предотвращения возникновения «генерации на входе», если микросхема стабилизатора находится дальше 10 см от источника напряжения — по сути это просто фильтрующий конденсатор. Мы в своих проектах ставим на вход конденсатор в любом случае. Рекомендуется использовать керамику или тантал, ёмкостью не менее 0.1 мкФ. При выборе номинала ёмкости керамики помните, что при повышении температуры у большинства керамических кондёров сильно падает ёмкость.

Назначение конденсатора C2 различается в зависимости от внутренней схемы стабилизатора. Например в микросхемах серии КР1158ЕН, данный элемент обеспечивает отсутствие возбуждения выходного напряжения. А производитель LM317 отмечает, что выходной конденсатор служит лишь для улучшения переходной характеристики и на стабильность не влияет. Так или иначе, при использовании конденсатора малой ёмкости (1-2 мкФ) на выходе многих линейных стабилизаторов наблюдаются небольшие колебания выходного напряжения с частотой несколько кГц и амплитудой порядка 0.2-0.4 вольт. Увеличение выходного конденсатора до 10 мкФ полностью данные колебания убирает.

Оба конденсатора необходимо размещать как можно ближе к корпусу микросхемы.

Диод Д1 ставить не обязательно, в большинстве типовых схем его не используют, но если вы используете конденсатор C2 или выходные напряжения превышают 25 В, диод Д1 рекомендуется всё-таки оставлять, поэтому я оставил его на схемах. Также, данный диод рекомендуется использовать если нагрузка носит индуктивный характер. Он обеспечивает путь для разрядки C2, а в случае индуктивной нагрузки ограничивает броски тока через стабилизатор.

Стабилизаторы с регулируемым напряжением

В схемах с регулируемым выходным напряжением добавляются дополнительные элементы:

Конденсатор C3 уменьшает пульсации выходного напряжения. Рекомендуемый номинал C3 — от 1 до 10 мкФ, большее значение ёмкости значимых улучшений не даёт.

Диод Д2 нужен при использовании C3 — он обеспечивает его разрядку при выключении питания. При отсутствии C3 достаточно диода Д1.

Резисторы R1 и R2 используются для задания выходного напряжения. Регулируемый стабилизатор стремится поддерживать опорное напряжение (Vref) между выводом подстройки и выходом. Поскольку значение опорного напряжения является постоянным, величина тока, протекающего через делитель R1 и R2 определяется только резистором R2. Величина опорного напряжения может меняться от экземпляра к экземпляру от 1.2 до 1.3 В, и в среднем составляет 1.25 В. Напряжение на выходе фактически является суммой падения напряжения на R1 и Vref, т.о., чем больше будет падение напряжения на R1, тем больше будет напряжения на выходе.

Рекомендуемый номинал резистора R2 240 Ом, но допустимо его варьировать в пределах 100-1000 Ом. Выходное напряжение рассчитывается по следующей формуле:

Согласно спецификации значение Iadj лежит в диапазоне 50-100 мкА, поэтому при малых R1 им можно пренебречь.

Читайте также:  Стабилизатор подвески ваз 2112

Повышение напряжения стабилизации регуляторов с фиксированным выходным напряжением

Выходное напряжение фиксированных линейных регуляторов можно повысить, включив в цепь подстройки стабилитрон:

В этой схеме выходное напряжение повысится на величину напряжения стабилизации Vстаб стабилитрона Д2. Резистор R служит для установки тока через стабилитрон и выбирается исходя из параметров стабилитрона. Для большинства стабилитронов подходит R = 200 Ом.

Если поднять напряжение нужно на небольшую величину (0.5 — 1.5 В) вместо стабилитрона Д2 можно использовать практически любой диод в прямом включении (катод на землю). Тогда выходное напряжение будет увеличено на величину падения напряжения на диоде, а резистор R нужно исключить, потому что колебания тока из вывода подстройки невелики и падение напряжения на диоде будет практически постоянным.

Ограничитель тока на линейном стабилизаторе

На микросхемах линейных стабилизаторов типа LM317 (и аналогичных) удобно собирать схему ограничителя тока, для этого требуется всего один дополнительный резистор.

Выходное напряжение зависит от входного напряжение и падения напряжения на стабилизаторе. В данной схеме регулируемые стабилизаторы стремятся поддерживать на выходе напряжение Vref

1.25В, поэтому выходной ток определяется соотношением:

Для ИМС с фиксированным напряжением Vref заменяется на Vном., и ток через резистор получается слишком большим (как если бы микросхемы не было), поэтому применение стабилизаторов с фиксированным напряжением в данной схеме нецелесообразно.

Рассеиваемая резистором мощность вычисляется по формуле:

Данная схема будет работать также на всей серии LM340 и аналогичных ИМС.

Увеличение максимального тока ИМС линейных регуляторов

Есть способ увеличить максимальный ток линейного линейного стабилизатора тока.

В данной схеме R1 определяет напряжение открытия транзистора T1:

Здесь Vоткр. — напряжение открытия T1, а Iстаб.max максимальный ток протекающий через стабилизатор (ток, при котором откроется T1). Рекомендуется выбирать Iстаб.max меньше максимального тока микросхемы по спецификации, чтобы был некоторый запас.

Микросхема поддерживает падение напряжения между выходом и выводом подстройки и в случае превышения тока через R2 уменьшает ток через себя, что вызывает уменьшение падения напряжения на R1 и последующее закрытие транзистора. Таким образом, максимальный выходной ток определяется резистором R2 и опорным напряжением микросхемы:

Следует помнить, что при быстрых бросках тока T1 может не успеть закрыться, что вызовет повреждения элементов, поэтому следует использовать дополнительные компоненты для защиты транзистора (здесь не показаны).

Повысить ток можно и для стабилизатора напряжения, включив его по аналогичной схеме (но без R2), однако следует помнить, что в этом случае схема лишится автоматического ограничения по току и превышение максимального значения повлечёт за собой повреждение элементов.

Стабилизатор с плавным нарастанием выходного напряжения

При включении питания напряжение на конденсаторе C2 начинает возрастать, вместе с ним возрастает и выходное напряжение. PNP транзистор выключается когда выходное напряжение достигает значения, определяемого резисторами R1 и R2 (как в обычной схеме регулируемого стабилизатора). Начальное выходное напряжение складывается из начального напряжения на конденсаторе, падения на база-эммитерном переходе и опорного напряжения микросхемы. Скорость нарастания напряжения можно регулировать изменяя номиналы R3 и C2.

Управляемый стабилизатор напряжения с дискретными уровнями выходного напряжения

На регулируемом стабилизаторе можно собрать простой управляемый стабилизатор напряжения, добавивь несколько резисторов и транзисторов. Данное решение удобно, если требуется собрать простой регулируемый стабилизатор с несколькими фиксированными уровнями напряжения.

Резистор R2 рассчитывается на максимальное требуемое напряжение. Включение транзистора будет добавлять в параллель к проводимости резистора R2 дополнительную проводимость и напряжение на выходе будет снижаться. Не забывайте подтягивать базы транзисторов через высокоомные резисторы к питанию, либо к земле (в зависимости о того закрыт или открыт должен быть транзистор без управляющего сигнала).

Конденсатор C2 в данной схеме допустимо не использовать, так как транзисторы обладают некоторой собственной ёмкостью.

Источник

Зависимость выходного напряжения линейного стабилизатора

Как изменяется напряжение на выходе линейного стабилизатора при изменении напряжения на его входе, сопротивления нагрузки, напряжения опорного источника?

Я точно знаю, что выходное напряжение стабилизатора не зависит от входного, а определяется отношение опорного напряжения к коэффициенту передачи делителя напряжения. Но что будет, если поменять нагрузку? Допустим, было 50 Ом, а стало 1000 Ом? По идее придется перенастраивать делитель напряжения и выставлять новое опорное напряжение, верно? Есть какой-то развернутый ответ на эту тему?

Читайте также:  Ремонт стойки стабилизатора своими руками форд фокус 2

Исследование линейного стабилизатора напряжения на транзисторах
Помогите разобраться каким будет Uo при обрыве цепи /помечено крестиком/ на Так будет?

Расчет стабилизатора напряжения для МС
Добрый день. Каков принцип расчета стабилизатора напряжения для схемы? Наврятли тут можно просто.

Закоротка линейного стабилизатора.
Добрый день! Когда входное напряжение меньше, чем необходимо линейному стабилизатору для.

Алгоритм программы для стабилизатора напряжения.
Вот вернулся к проэкту стабилизатора сетевого напряжения. Я в микроконтроллерах новичёк, но всё.

насчёт учебника не знаю. помоему лучше даташит открыть на этот стабилизатор.
посмотреть минимальное и максимальное входное напряжение и максимальный выходной ток.
пока эти параматры в норме, напряжение на выходе должно быть стабильным.
ну почти стабильным. это зависит от схемы стабилизатора. вроде учебник по радиоэлектронике. но не помню чтоб мы подробно схемы разбирали.
короче, в идеале, выходное напряжение зависит только от опорнрго.
но схемы не идеальны

Добавлено через 45 минут
по моему большинство стабилизаторов астатичны.
к статичным я бы отнёс только простые стабилизаторы, без обратной связи.

Источник

10 вопросов о стабилизаторах. Отвечает производитель

У меня на блоге уже есть несколько статей о стабилизаторах напряжения , в которых я затронул, кажется, все стороны их устройства, подключения и ремонта. Но есть однотипные вопросы, которые продолжают интересовать новых и новых читателей.

На такие вопросы ответил представитель производителя стабилизаторов. Ведь он уже много лет, “по долгу службы” работает с покупателями, и знает всё, чем они интересуются. Итак, публикую ответы на популярные вопросы о стабилизаторах напряжения. Пользуясь служебным положением, буду по тексту статьи в цитатах вставлять свои пару вольт.

Итак, статья с ответами от производителя стабилизаторов

Меня зовут Александр Румянцев, я работаю в компании Торговый Дом Сантек уже много лет. Мы производим стабилизаторы напряжения и ЛАТРы различных типов под брендом SUNTEK (если интересно, то на официальном вебсайте www.suntek.su есть информация о компании, описание продукции и адреса точек продаж по всей России).

За 10 лет работы я услышал немало вопросов от клиентов и в этой статье решил дать ответы на самые частые из них. Надеюсь, статья будет полезна и поможет среди широкого разнообразия моделей выбрать такой стабилизатор напряжения, который подойдет именно вам.

Итак, наиболее актуальные вопросы.

Настенный или напольный стабилизатор напряжения, есть ли разница в сроках службы?

Существует мнение, что настенное крепление стабилизатора напряжения продлевает срок его службы, потому что, например, в электромеханических моделях, крошки и пыль со щетки падают вниз, а не оставаться на катушке, тем самым не создают помех движению щеток. Это миф! И, похоже, он существует с момент создания первого стабилизатора напряжения. Бытовые стабилизаторы напряжения, не более 15 КВА, действительно могут быть настенными. Но, а как же модели на 30, 50 или 100 КВА? Это огромные ящики весом от 100 кг и более, они физически не могут быть подвешены на стену, да и щетки там покрупнее, значит и крошки должны быть побольше. Получается что их «срок жизни» совсем короткий?

В настоящее время качество щеток или роликов, в зависимости от модификации стабилизатора напряжения, значительно улучшилось. Прижимной механизм достаточно мощный, пружинный, он обеспечивает плотное прилегание и не позволяет никакому мусору попасть под щетку.

Из собственного опыта могу добавить, что стабилизаторы напряжения SUNTEK, выпускаемые в универсальном корпусе, (то есть устанавливать их можно как горизонтально, так и вертикально) за почти десять лет эксплуатации (с 2012 года) «не износили» свои щетки. Так что выбирайте стабилизатор напряжения с удобным для вас размещением, а не только настенный.

Читайте также:  Втулка стабилизатора 6520 2916040

Нужен ли стабилизатор напряжения в дом, если напряжение не очень плохое?

Этот вопрос мы слышим обычно от тех, кто только покупает или строит дом. Конечно, тратить деньги на вещь, которая не приносит пользы не хочется. Но так ли вы уверены, что стабилизатор не пригодится?

Во-первых, давайте разберемся, действительно ли напряжение в вашей сети «не очень плохое» . В 70% случаях напряжения в сетях не бывает стабильно плохим, всегда есть периоды с 220 вольтами в розетки. Поэтому, чтобы делать выводы о качестве напряжения недостаточно единичного измерения. Полную картину можно увидеть, только проведя серию замеров в разное время суток в течение как минимум одной недели.

  1. Шаг первый. Измерьте напряжение на каждой фазе на буднях утром.
  2. Шаг второй. Измерьте напряжение на каждой фазе на буднях вечером (с 19 до 21 час). Не забудьте включить технику.
  3. Шаг третий. Измерьте напряжение на каждой фазе на выходных утром.
  4. Шаг четвертый. Измерьте напряжение на каждой фазе в субботу вечером (с 19 до 21 час).

Если у Вас напряжение не выходит за рамки 10% от 220 вольт, то есть напряжение не падает ниже 198 вольт и не поднимается выше 242 вольт, то в данный момент вы находитесь в зоне комфорта.

«Так стабилизатор не нужен?» – спросите вы. Да, в данный момент не нужен. Но я не зря опять сделал акцент, что именно «в данный момент», ведь ситуация может очень быстро поменяться.

Оглянитесь вокруг. Если рядом уже идет стройка или расчищается территория для будущего строительства, то в скором времени нагрузка на сети кардинально изменится. В такой ситуации мы рекомендуем устанавливать стабилизатор, даже если напряжение «здесь и сейчас» в норме. Только так вы можете быть уверены, что котел, холодильник, телевизор и другая дорогостоящая техника будут постоянно получать стабильное напряжение.

Что делать, если напряжение меньше 100 вольт?

Это ужасный вопрос, но, к сожалению, мы периодически слышим его от своих покупателей. Вам необходимо замерить показания приборов в сети, снять видео и обратиться в ГорЭлектроСети в своем регионе и прокуратуру, потому, что такое напряжение переходит уже все рамки приличия.

Если вы все-таки хотите получить напряжение выше, не дожидаясь глобального решения вопроса, то у каждого бренда стабилизаторов напряжения есть свои серии пониженного напряжения. Например, в линейке стабилизаторов напряжения SUNTEK есть специальная серия НН (низкое напряжение). Установив такой стабилизатор и не нагружая его свыше 50-60% от номинала, вы получите более-менее стабильное напряжение даже при 100 вольт в розетке.

Как выбрать стабилизатор напряжения для дома или дачи, если физику плохо помнишь?

Во-первых, надо пройти 4 шага, которые были описаны выше. Только поняв, какое у вас напряжение, можно правильно выбрать стабилизатор напряжения.

В-вторых, считайте потребление на каждой фазе отдельно. Если нагрузка трехфазная, ее мощность делите на три и добавьте к каждой фазе отдельно.

В-третьих, посчитайте все крупные и средние потребители на каждой фазе, в которых нет двигателя, и все приборы в которых двигатель есть (в этом списке холодильник, стиральная машина, микроволновая печь и т.д.). Как правило, мощность бытового прибора указана на шильдике, если нет, то информацию можно найти в сети интернет. Мощность всех приборов с двигателем умножьте на 1,3 (коэффициент учитывает пусковые и реактивные токи), а суммарную мощность оборудования без двигателей оставьте как есть. Сложив оба результата вместе, вы получите полную мощность на каждой фазе. Еще подумайте, реально ли вы используете все оборудование сразу и прикиньте, какая часть этих приборов может быть включена вместе. Это и будет ваше итоговое число.

Далее у каждого производителя есть график зависимости мощности стабилизатора напряжения от входного напряжения. В SUNTEK он выглядит так:

Источник