Schetchiksg.ru

Счетчик СГ
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Нагрузочный ток стабилизатора напряжения

Стабилизаторы напряжения Orion

Трёхфазные электромеханические сервоприводные стабилизаторы напряжения Orion являются одними из лучших устройств в своём классе. Конструктивно представляют собой три однофазных стабилизатора напряжения с рабочим нулевым проводом в одном корпусе. Стабилизаторы напряжения Orion имеют независимую регулировку по каждой фазе, предназначены для качественного электропитания сегментированных несимметричных однофазных нагрузок с возможностью 100 % перекоса и несбалансированных трёхфазных нагрузок. Пропадание одной из фаз в таких трёхфазных стабилизаторах напряжения не вызывает отключения двух других и, следовательно, обесточивания всех потребителей. Возможно их применение и для питания сбалансированных трёхфазных нагрузок (например, двигателей) при условии обязательного использования индивидуальной защиты потребителей (реле контроля фаз) или изменения системы защиты стабилизатора напряжения, обеспечивающего его отключение от потребителя при пропадании одной фазы. Cтабилизаторы напряжения Orion оснащены уникальными токосъёмными механизмами компании Ortea; многофункциональными цифровыми анализаторами, графическим дисплеем, отображающем (в том числе в виде графиков) фазное и линейное напряжение, токи фазные и нейтрали, частоту, активную, реактивную и полную мощность, коэффициент мощности cos φ, гармонические искажения тока, фазного и линейного напряжения, потребляемую электроэнергию и другие параметры сети (всего более 150);с защитой (реализуется в виде плавких предохранителей для схемы управления и автоматических размыкателей для силовых цепей) от короткого замыкания в электродвигателе, завышенного и заниженного выходного напряжения, перегрузки, перенапряжения на выходе; встроенной молниезащитой (реализуемой в виде разрядников тока молнии и ограничителей импульсных перенапряжений); аварийной сигнализацией при минимальном и максимальном напряжении, перегрузке и перегреве трансформатора; корректирующей схемой для предотвращения перенапряжения на выходе при восстановлении электропитания; автоматическим переходом в транзит( подключением нагрузки к сети при отключении стабилизатора) при перегрузке; микропроцессорной платой управления, которая с помощью программных средств управляет работой сервопривода и схем защиты.

Стабилизаторы напряжения Orion надёжны, пожаробезопасны, способны выдерживать десятикратные пусковые токи; имеют низкий уровень шума, небольшие вносимые искажения формы сигнала, высокий КПД, точность стабилизации ±0,5% (при высоком быстродействии) во всём диапазоне регулирования и диапазоне нагрузки 0-100%, рабочую частоту 50/60 Гц ±5%, допустимое изменение нагрузки от 0 до 100%, допустимую несбалансированность нагрузки 100%, перегрузочную способность 200% в течении 2 минут, класс защиты IP 21, уставки по номинальному выходному напряжению 380-400-415 В, естественное и принудительное (от +45 °C) охлаждение, рабочую температуру от -25°C до +45 °C и относительную влажность до 95%, температуру хранения от -25°C до +60 °C, металлический корпус на колёсах; устанавливаются в помещении.

У стабилизаторов напряжения Orion с двумя диапазонами регулирования более широкому диапазону соответствует меньшая номинальная мощность стабилизатора. Например у стабилизатора Orion 80-10/20 / 15/30 диапазону +10%/-20% соответствует номинальная мощность 80 кВА, а диапазону +15%/-30% — 60 кВА. При выходе сетевого напряжения за установленный диапазон погрешность выходного напряжения увеличивается. Например, при выборе диапазона +10%/-20%(176-242 В) изменение входного напряжения в диапазоне 167-254 В приведёт к погрешности выходного ±5% при небольшом уменьшении мощности. При отклонениях выходного напряжения свыше +10% или -20% от номинала происходит срабатывание защиты и отключение стабилизатора от нагрузки с последующим его подключением при вхождении напряжения в допустимые пределы.

Благодаря своим возможностям, европейскому качеству, превосходным техническим характеристикам, большому выбору мощностей и рабочих диапазонов, адаптированности к российским электросетям стабилизаторы напряжения Orion находят широкое применение в России для качественного трёхфазного электроснабжения частных, социальных и промышленных объектов.

Нагрузочный ток стабилизатора напряжения

Домой • Статьи • Журналы • Схемы • Справочник • Ссылки
Источники питания
[Содержание номера] [Содержание года] [Архив] [Статьи]

Рис.1

Техничесике характеристики
Входное напряжение, U вх , В15..25
Выходное напряжение, U вых , В12
Номинальный ток нагрузки, I н , А1,0
Пульсации выходного напряжения при I н = 1 А, В0,2
К.П.Д. при U вх = 18 В, I н = 1 А0,89
Потребляемый ток, А, в режиме короткого замыкания цепи нагрузки при U вх = 18 В0,4
Выходной ток короткого замыкания, А, при U вх = 18 В2,5

При подаче питания на вход устройства ток, текущий через резистор R2, открывает ключевой элемент, образованный транзисторами VT2, VT3, в результате чего в цепи транзистор VT3 — дроссель L1 — нагрузка — резистор R6 возникает ток. Происходит зарядка конденсатора C4 и накопление энергии дросселем L1. Если сопротивление нагрузки достаточно большое, то напряжение на ней достигает 12 В и открывается стабилитрон VD4. Это приводит к открыванию транзисторов VT5, VT1 и закрыванию ключевого элемента, а благодаря наличию диода VD1, дроссель L1 отдает накопленную энергию нагрузке.

По мере уменьшения тока через дроссель и разрядки конденсатора C4 напряжение на нагрузке уменьшится, что приводит к закрыванию транзисторов VT5, VT1 и открыванию ключевого элемента. Далее процесс работы стабилизатора повторяется.

Конденсатор CЗ, снижающий частоту колебательного процесса, повышает КПД стабилизатора.

Читайте так же:
Стабилизатор постоянного тока что это

Более подробно о работе такого стабилизатора рассказано в [1].

При малом сопротивлении нагрузки колебательный процесс в стабилизаторе происходит иначе. Нарастание тока нагрузки приводит к увеличению падения напряжения на резисторе R6, открыванию транзистора VT4 и закрыванию ключевого элемента. Далее процесс протекает аналогично описанному выше. Диоды VD2 и VD3 способствуют более резкому переходу устройства из режима стабилизации напряжения в режим ограничения тока, потребляемого нагрузкой.

Нагрузочная характеристика стабилизатора приведена на рис.2. На участке а-б устройство работает как стабилизатор напряжения, на участке б-в — как стабилизатор тока. На участке в-г выходной ток с уменьшением сопротивления нагрузки хотя и растет, но даже в режиме короткого замыкания (точка г) он безопасен для деталей стабилизатора.

Рис.2

Интересно отметить: во всех режимах работы стабилизатора потребляемый им ток меньше тока нагрузки.

Стабилизатор выполнен на печатной плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита (рис.3). Резисторы — МЛТ и С5-16Т (R6). Оксидный конденсатор C4 составлен из двух конденсаторов К50-6 емкостью по 500 мкф каждый; конденсаторы C2 и CЗ — К10-7В. Диод КД226А (VD1) заменим на КД213; VD2 и VD3 могут быть любыми импульсными. Транзисторы VT1, VT4, VT5 — любые маломощные соответствующих структур с U кэ max > U вх . Транзистор VT2 (с некоторым ухудшением КПД) может быть любым из серии КТ814, VT3 — любым мощным структуры N-P-N в пластмассовом корпусе, который следует установить на теплоотводе размерами 40х25 мм из алюминиевого сплава.

Дроссель L1 представляет собой 20 витков жгута из трех проводов ПЭВ-2 0,47, помещенных в чашечный магнитопровод Б22 из феррита 1500НМ3. Магнитопровод собран с зазором толщиной 0,5 мм из немагнитного материала.

Безошибочно смонтированный стабилизатор налаживания не требует.

Стабилизатор несложно перестроить на другое выходное напряжение и ток, потребляемый нагрузкой. Необходимое выходное напряжение устанавливают выбором соответствующего стабилитрона VD4, а максимальный ток нагрузки — пропорциональным изменением сопротивления резистора R6 или подачей на базу транзистора VT4 небольшого тока от отдельного параметрического стабилитрона через переменный резистор.

Участок б-в на нагрузочной характеристике позволяет использовать устройство для зарядки аккумуляторных батарей стабильным током. При этом, правда, КПД стабилизатора падает, и если предполагается длительная работа на этом участке нагрузочной характеристики, то транзистор VT3 придется установить на более эффективный теплоотвод. Иначе допустимый выходной ток придется уменьшить.

Для снижения уровня пульсации выходного напряжения целесообразно использовать LC-фильтр, аналогичный примененному в [1].

Мною смакетирован аналогичный стабилизатор на напряжение 18 В при токе нагрузки, регулируемом от 1 до 5 А. Такое устройство можно использовать, например, для зарядки автомобильных аккумуляторных батарей, если предусмотреть защиту от их переполюсовки. Его транзисторы VT1 и VT2 — КТ914А, VT3 — КТ935А, VT4 и VT5 — КТ645А; диод VD1 — КД213; VD4 — два последовательно включенных стабилитрона Д814А. Конденсатор C4 — два оксидных емкостью по 500 мкф на номинальное напряжение 25 В. Дроссель L1 — 12 витков жгута из шести проводов ПЭВ-2 0,57 в магнитопроводе Б36 из феррита 1500НМ3 с зазором 0,5 мм. Резистор R6 — проволочный сопротивлением 0,05 Ом. Транзистор VT3 и диод VD1 установлены на общем теплоотводе с поверхностью 300 см&sup2 через слюдяные прокладки.

Для питания такого зарядного устройства использовался трансформатор ТН54 с соединенными последовательно обмотками. Мостовой выпрямитель на диодах Д242 с фильтрующим конденсатором емкостью 10 000 мкф на номинальное напряжение 50 В.

1. Миронов А. Простой ключевой стабилизатор напряжения. Радио, 1985, №8, стр.43-45.
2. Миронов А. Усовершенствование импульсного стабилизатора напряжения. Радио, 1987, №4, стр.35-36.
3. Миронов А. Мощный импульсный стабилизатор постоянного напряжения. Радио, 1987, №9, стр.46-48.
4. Медведев И. Импульсный стабилизатор. Радио, 1989, №3, с.58-59.

Как выбрать стабилизатор напряжения для дома на 220В.

Легкий способ подбора стабилизатора напряжения КАСКАД.
5 шагов к жизни в комфорте.

В этой статье будет рассмотрен ЛЕГКИЙ СПОСОБ выбора стабилизатора напряжения серии КАСКАД для дома. Легкость выбора заключается в том, что стабилизаторы КАСКАД лишены ряда недостатков присущих более дешевым моделям других производителей. Поэтому часть необходимых требований, при выборе стабилизаторов КАСКАД, просто не учитывается, а выбор модели становится очевидным.

Дочитайте до конца, и у Вас не останется сомнений какой стабилизатор выбрать.

Всего 5 шагов!

Начнем.

Шаг 1: Выбираем класс точности стабилизатора.

Для подключения бытовой техники частного дома, будет более чем достаточно установка высокоскоростного релейного стабилизатора напряжения серии КАСКАД с точностью коррекции выходного напряжения 2,5 % . Для обеспечения качественным электропитанием бытовой техники этой точности более чем достаточно. В случае применения стабилизаторов с точностью коррекции 5…10%, скачки напряжения, в рабочих режимах стабилизатора, будут достаточно существенными и могут достигать 40В. Стабилизаторы с точностью 5-10% целесообразно подключать к электросетям, в которых напряжение стабильно-заниженное 160-190В и отсутствуют регулярные, кратковременные скачки напряжения. В этих случаях имеет смысл присмотреться к более доступным, узкопрофильным, повышающим стабилизаторам напряжения серии ОПТИМА . Применение стабилизаторов с точностью коррекции напряжения 1% экономически не оправдано, из за высокой стоимости таких устройств, — но, если финансовые возможности позволяют, то здесь можно ознакомится с техническими характеристиками и ценами на высокоточные стабилизаторы серии САТУРН.

Читайте так же:
Простейший импульсный стабилизатор тока
Шаг 2: Определяемся с типом стабилизатора. 1 или 3 фазы.

Вся бытовая техника питается от 1-но фазной сети с напряжением 220В/50Гц. Встречаются дома с 3-х фазным вводом, но опять же, бытовая техника рассчитана на питание от 220В, поэтому, каждый из 3-х вводов независим и имеет напряжение 220В (3 ввода по 220В), что позволяет более равномерно распределять нагрузки на весь дом, и понизить суммарную мощность подключаемых устройств на каждый из трех вводов на 30..50%, по сравнению с однофазным вводом. В обоих случаях применяют однофазные стабилизаторы напряжения. При трехфазном вводе (3 х 220В), целесообразно, с экономической токи зрения, установить однофазные стабилизаторы на одну или две линии с низким качеством напряжения и к ним же подключить устройства требовательные к качественному питающему напряжению.
Существенным преимуществом трехфазных вводов (3х220В), является возможность подключения нагрузки к любой из фаз с наилучшим напряжением. Для решения этой задачи устанавливают автоматические коммутаторы фаз.

Если необходимо будет запитать оборудование работающего от 3-х фазного напряжения 380В, в этом случае необходимо устанавливать 3 однофазных стабилизатора КАСКАД, по одному на каждую из трех фаз, и обязательно реле контроля фаз.

Шаг 3: Выбираем мощность устанавливаемого стабилизатора.

Здесь все просто. Все стабилизаторы КАСКАД работают с номинальной мощностью при любом входном напряжении. Мощность ПОСТОЯННАЯ! Достаточно подсчитать, путем сложения, все нагрузки планируемые подключить к сети дома и которые могут быть включены ОДНОВРЕМЕННО. На каждом бытовом приборе есть шильдик, где прописана мощность устройства, обычно в ватах (Вт), эти мощности и будем суммировать.

Приблизительный расчет мощности ОДНОВРЕМЕННО подключаемых нагрузок
в семье из 4 человек для негазифицированного дома.

Составляем список бытовых приборов, которые планируете использовать одновременно, и суммируем мощности.

Фактически электроприборов в доме намного больше, и если сложить все мощности то сумма может получится и в 2 раза больше, не 7080 Вт а 14000 Вт. Нас интересуют только те приборы которые могут быть использованы ОДНОВРЕМЕННО, т.к. все имеющие приборы одновременно не используются, и приобретать более мощную модель стабилизатора экономически не выгодно. Принимаем за отправную точку расчета мощность 7080 Вт.

Далее, как рекомендуют многие производители дешевых стабилизаторов, из перечня приборов нужно выбрать те устройства, которые имеют электродвигатель. Это делается потому, что в момент пуска электродвигатель, допустим, кондиционера мощностью 900 Вт, мощность достигнет 4000 Вт. Это увеличение кратковременное, но произойдет обязательно. Во-вторых, при понижении входного напряжения мощность стабилизатора падает и он не вытягивает подключенную нагрузку и отключается от перегрузки, как и в первом случае. Соответственно, стабилизатор надо выбирать с учетом перечисленных нюансов, и при нагрузке мощностью 7000 Вт стабилизатор придется взять на 20000 Вт.

В стабилизаторах КАСКАД, все вышеперечисленное, не принимается во внимание, т.к. он и с 9-ти кратными пусковыми перегрузками справляется прекрасно и его мощность постоянная при любом напряжении.

И повторимся, что во всех диапазонах входного напряжения стабилизатор КАСКАД выдает заявленную мощность. Нет никаких 30-40-70% мощности, при таком или таком напряжении, как достаточно часто можно встретить в паспортах некоторых производителей стабилизаторов. Или рекомендации приобрести «помощнее», с учетом запаса мощности при высоких пусковых токах или слабых сетях. Мощность ПОСТОЯННАЯ! во всем диапазоне заявленных входных напряжений. Если КАСКАД СН-0-10 — то максимальная мощность 10 кВА, будет всегда, при любом входном напряжении и нагрузке. Это относится ко всем стабилизаторам КАСКАД.

Но нам, эти устройства с двигателями, потребуются для подбора коэффициента мощности(cosφ) при обязательном вычислении полной мощности всех нагрузок.

Теперь полученную активную мощность в Ватах (Вт) необходимо перевести в полную фактическую мощность, которая измеряется в вольт-амперах (ВА). Для этого необходимо 7080 Вт разделить на коэффициент мощности косинус-фи (cosφ). Берем усредненное значение коэффициента cosφ равное 0,75(сosф бытовых приборов можно принять за 0,8; cosф электродвигателей – за 0,7.).У нагревательных приборов, чайника или мультиварки, коэффициент будет ровняться 1(cosφ=1).Но в жизни может быть так, что кто-то отключит телевизор и захочет просверлить отверстие в стене, а электродрель уже имеет электродвигатель, или отключат мультиварку и подключат беговую дорожку, в которой установлен электродвигатель. По этой причине, проводить полную сортировку бытовых приборов — особого смысла нет.

Получается полная мощность: 7080 Вт/0.75 cosφ = 9440 ВА.

В идеале, нагрузки, которые не имеют сложной электроники, например чайник, утюг, тостер, фен желательно подключить к отдельной линии без стабилизатора, при условии, что напряжение в этой линии не сильно занижено и тот же чайник не будет закипать 15 минут.
У нас получилась полная мощность 9440 ВА. Ближайшая модель стабилизатора рассчитанная на такую нагрузку, будет КАСКАД СН-0-10 мощностью 10000 ВА.

Читайте так же:
Стабилизатор электрического тока что это
Шаг 4: Анализ сети .

Рекомендуется протестировать сеть , хотя бы в течении недели лучше двух, чтобы понять как меняется напряжение, какие бывают пики и просадки. Это нужно для того чтобы правильно выбрать рабочий диапазон напряжений стабилизатора и номинал автоматического выключателя. У любого стабилизатора есть так называемая вилка напряжений «От-До» минимум и максимум входных напряжений. Приблизительную картину происходящего в сети можно определить самостоятельно при помощи мультиметра или вольтметра, делая периодические промеры, но резкие просадки и скачки напряжения отследить будет проблематично. Для качественного анализа сети необходим регистратор напряжения , который в автоматическом режиме соберет всю необходимую информацию.

Услугу тестирования сети Вы можете заказать у нас, отправив сообщение через форму «Подбор стабилизатора» , после чего наши специалисты свяжутся с вами и предложат варианты решения.

Например: После проведения тестирования сети было выявлено, что были кратковременные просадки напряжения до 162 В три раза, и скачки напряжения до 275 В два раза, в течении 2-х недель. Среднее напряжение сети дома в течении 2-х недель было пониженное и держалось на уровне 185 В.
Стабилизатор КАСКАД СН-0-10(мощностью 10000 ВА) имеет вилку напряжений по нижнему порогу 167 вольт а по верхнему 278 вольт. В момент просадки напряжения до 162 вольт стабилизатор отключит нагрузку и автоматически подключит когда напряжение подымится до минимального допустимого значения 167 вольт, и это может повторится 3 раза в течении 2 недель. По верхнему порогу напряжение до 278 В – все в норме, стабилизатор проходит. Такой вариант с возможным отключением бытовой техники не всем подойдет. Поэтому обратим внимание на две другие модели стабилизаторов, это КАСКАД СН-0-8 ( мощностью 8000 ВА), и КАСКАД СН-0-12 (мощностью 12000 ВА), у обоих стабилизаторов минимальное входное нижнее напряжение 158 вольт, и в нашем случае, с просадкой до 162 вольт, стабилизаторы справятся, продолжат работать в штатном режиме и отключений нагрузки не последует. Верхние пороги напряжений у них составляют почти 290В , по этому показателю они также проходят как и КАСКАД СН-0-10 . Что нам и нужно.
Какой выбрать по мощности, 8000 или 12000 ВА ? Лучше в рост на 12000 ВА. Появится возможность добавить в список навороченный очиститель воздуха или продвинутый пылесос. Будет место для маневра. Тем более разница в цене у моделей 10 и 12 не существенная. Хотите сэкономить – берите модель мощностью 8000 ВА, но уменьшите мощность одновременно включенных устройств, например, вычеркните из списка стиральную машину. КАСКАД СН-0-12 (мощностью 12000 ВА) будет идеальным вариантом. Решать Вам.

Шаг 5: Выбор автоматического выключателя.

Самый интересный и не менее важный момент.
После диагностики электрической сети был получен результат, что напряжение в сети чаше всего держалось на уровне 185 вольт.

Все стабилизаторы «КАСКАД» обеспечивают номинальную мощность на нагрузке при выходном напряжении 220±2,5%, В, в заявленном диапазоне входного напряжения. Поэтому при выборе входного автоматического выключателя или предохранителя необходимо учитывать, что при снижении входного напряжения при номинальной нагрузке пропорционально увеличивается входной ток.

В нашем случае, для стабилизатора КАСКАД — СН-О-12, при нагрузке 9440 ВА и при выходном напряжении после стабилизатора на уровне 220В ток нагрузки на выходе стабилизатора составит 43 ампера(Iвых = Рн /Uвых = 9440ВА/220В=43А). Когда напряжения на входе в стабилизатор опустится до 185В, ток нагрузки на входе в стабилизатор будет уже 51 ампер, т.к. мощность у стабилизаторов КАСКАД останется постоянной (Iвх = Рн /Uвх = 9440ВА/186В=51А). Далее смотрим, на сколько ампер стоит вводной автоматический выключатель в общедомовом щите и если он слабый (допустим на 40А) необходимо будет установить более мощный (на 50А или 60А), для исключения срабатывая автомата при напряжении входной сети 185В. Если все соответствует, то и менять нечего.

Вот и выбрали стабилизатор напряжения. Все просто!

Что еще может стабилизатор КАСКАД ?

-Стабильная работу при питании от генераторных установок.

-Защита нагрузки от аварий в сети, пропадании фаз, перепадов напряжения с последующим автоматическим подключением при восстановлении сети.

-Не искажает форму синусоиды.

-Высокая скорость отработки возмущения.

-Регулировка напряжения без разрыва фазы.

-Защита нагрузки от импульсных помех.

-Отключение нагрузки при аварии сети.

-Отключение нагрузки при перегрузке стабилизатора.

-Отключение при коротком замыкании в нагрузке.

-Выдерживает 8-кратные пусковые токи.

-Работа с любыми типами нагрузки.

-Анализ параметров сети и тест системы перед включением нагрузки.

Читайте так же:
Стабилизатор тока для тиристора

-Система прямого включения «BYPASS».

— Цифровая индикация параметров сети и нагрузки.

— Индикация вида защитного отключения

— Грозозащита.

Далее заказываем все необходимое, подключаем сами или нашими силами и наслаждаемся комфортом в доме. Скачки и просадки напряжения становятся проблемой стабилизатора КАСКАД, а он, с этим, отлично справляется.

Закажите «Подбор стабилизатора» и наши специалисты в кратчайшие сроки, бесплатно , проконсультируют, рассчитают и подберут требуемый комплект оборудования.

  • О нас
  • Каталог
  • Услуги
  • Полезная информация
  • Доставка
  • Контакты

© 2002 — 2020 ЦентрРосОборудование

Стабилизаторы напряжения и тока на ИМС

Б. Успенский

СТАБИЛИЗАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ И ТОКА НА ИМС

Задача создания стабильного источника питания встает всякий раз, когда необходимо обеспечить не­зависимость параметров электронного устройства от изменений питающего напряжения. Современная аппара­тура, работающая на цифровых и аналоговых микро­схемах, всегда предусматривает наличие стабилизаторов напряжения и тока, как правило, нескольких. С распро­странением интегральных операционных усилителей (ОУ) появилась возможность решить эту задачу просто и эффективно с точностью регулировки и стабильности в диапазоне 0,01…0,5 %, причем ОУ легко встраивать в традиционные стабилизаторы напряжения и тока.

Рис. 1.Стабилизатор с делителем выходного напряжения

Рис. 2.Стабилизатор с делителем опорного напряжения

Рис. 3. Улучшенный стабилизатор напряжения:

a — принципиальная схема, б — нагрузочная характеристика

Простейший стабилизатор напряжения представляет собой усилитель постоянного тока, на вход которого подано постоянное напряжение стабилитрона или часть его. Нагрузочная способность такого стабилизатора определяется силой максимального выходного тока ОУ.

Следящие стабилизаторы, как известно, работают на принципе сравнения опорного и выходного напряжений, усиления их разности и управления электропровод­ностью регулирующего транзистора.

Стабилизатор по схеме рис. 1 выдает напряжение Uвых большее, чем опорное напряжение стабилитрона VD1, а стабилизатор по схеме рис. 2 — меньшее. Стаби­лизаторы питаются от одного источника. С помощью эмиттерного повторителя VT2 увеличивают ток нагрузки, в нашем примере — до 100 мА, но можно и более с составным повторителем на мощном транзисторе. Тран­зистор VT1 защищает выходной транзистор VT2 от пе­регрузок по току, причем датчиком тока служит резис­тор R8 небольшого сопротивления, включенный в цепь эмиттера транзистора VT2. Когда падение напряжения на нем превысит Uб-э=0,6 В, откроется транзистор VT1 и зашунтирует эмиттерный переход транзистора VT2. При токах нагрузки до 10… 15 мА резисторы R7, R8 и транзисторы VT1, VT2 можно не ставить. Отметим, что в стабилизаторах по схемам рис. 1 и 2 входное напря­жение не должно превышать максимально допустимой для ОУ суммы напряжений питания.

Рис. 4.Источник питания с ком­пенсированными пульса­циями

Рис. 5. Схема образования дву-полярного стабилизиро­ванного напряжения:

а — на разнополярных ста­билизаторах, б — на едина-ковых стабилизаторах

Рис. 6. Преобразование однополярного напряжения в симметричное двуполярное

Если проектируемый источник питания имеет выход­ное напряжение, не меньшее чем сумма минимально до­пустимых напряжений питания для имеющегося ОУ, то его лучше включить в стабилизатор таким образом, что­бы усилитель питался стабилизированным напряжением. Схема подобного стабилизатора приведена на рис. 3. Здесь дополнительно включены несколько элементов, улучшающих работу стабилизатора напряжения. Потен­циал выхода О У DA1 смещен в сторону положительного напряжения с помощью стабилитрона VD3 и транзис­тора VT1. Выходной эммитерный повторитель — состав­ной (VT2, VT3), а к базе защитного транзистора VT4 подключен делитель R4R5, что позволяет создать «па­дающую» характеристику ограничения тока перегрузки. Ток короткого замыкания не превышает 0,3 А, хотя нормальный рабочий ток составляет 0,5 А. Термоком-пенсированный источник опорного напряжения выполнен на микросхеме К101КТ1А (DA2). Выходное напряжение стабилизатора, равное +15 В, изменяется всего на 0,0002 % при изменении входного напряжения в преде­лах 19…30 В; при изменении тока нагрузки от нуля до номинального выходное напряжение падает лишь на 0,001 %. В этом стабилизаторе подавление пульсаций входного напряжения частотой 100 Гц составляет 120 дБ. К достоинствам стабилизатора следует отнести также и то, что в отсутствии нагрузки потребляемый ток составляет около 10 мА. При скачкообразном изме­нении тока нагрузки выходное напряжение устанавли­вается с погрешностью 0,1 % за время не более 5 мкс.

Практически нулевые пульсации напряжения на вы­ходе может обеспечить стабилизатор по схеме рис. 4. Если движок переменного резистора R1 находится в верхнем (по схеме) положении, амплитуда пульсаций максимальна. По мере перемещения движка вниз ампли­туда будет уменьшаться, так как напряжение пульса­ций, поданное на инвертирующий вход ОУ через конден­сатор С2, в противофазе складывается с выходным на­пряжением пульсаций. Примерно в среднем положении движка резистора R1 пульсации будут компенсированы.

Стабилизаторы по приведенным выше схемам рас­считаны на положительное выходное напряжение. Чтобы получить отрицательное, надо в качестве повторителя применить р-n-р транзистор, а также заземлить положи­тельную шину питания ОУ. Но можно поступить по-дру­гому, если в аппаратуре требуются стабилизированные напряжения разной полярности. На рис. 5 приведены две упрощенные схемы соединения стабилизаторов для получения выходных напряжений разного знака. В пер­вом случае входная и выходная цепи имеют общую ши­ну. Пусть, например, имеются только положительные стабилизаторы. Тогда в стабилизаторе по второй схеме их можно применить, если оба канала по входным це­пям гальванически развязаны, чтобы можно было зазем­лять положительный полюс нижнего (по схеме) стаби­лизатора. Источником опорного напряжения для одного из каналов служит стабилитрон, а для второго — выход­ное напряжение первого стабилизатора. Для этого не­обходимо включить делитель из двух резисторов между выводами +UСT и — UCT стабилизаторов и подвести на­пряжение средней точки делителя к неинвертирующему входу ОУ второго стабилизатора, заземлив инвертирую­щий вход ОУ. Тогда выходные напряжения двух стаби­лизаторов (несимметричные в общем случае) связаны и регулирование напряжений осуществляется одним пере­менным резистором.

Читайте так же:
Стабилизатор мощности постоянного тока

Если для питания устройства используется одна ба­тарея, а необходимы два питающих напряжения с зазем­ленной средней точкой, тр можно применить активный делитель на ОУ с повторителями для увеличения на­грузочной способности (рис. 6). Если R1 = R2, то равны и выходные напряжения относительно заземленной средней точки. Через выходные транзисторы VT1 и VT2 протекают полные токи нагрузки, а падения напряже­ния на участках коллектор — эмиттер равны половине входного напряжения. Зто надо иметь в виду при выбо­ре радиаторов охлаждения.

Ключевые стабилизаторы напряжения зарекомендо­вали себя наилучшим образом с точки зрения экономич­ности, так как КПД таких устройств всегда высокий. Несмотря на их сложность по сравнению с линейными стабилизаторами-, только за счет уменьшения размеров теплоотводящего радиатора проходного транзистора ключевой стабилизатор позволяет уменьшить габариты регулируемого мощного источника питания в два-три раза. Недостаток ключевых стабилизаторов заключается в повышенном уровне помех. Однако рациональное конструирование, когда весь блок выполнен в виде экранированного модуля с расположенной непосред­ственно на теплоотводе мощного транзистора платой управления, позволяет свести помехи к минимуму. Устранить «пролезание» высокочастотных помех в не-стабилизиоованный источник первичного питания и на­грузку можно путем включения последовательно радио­частотных дросселей, рассчитанных на постоянный точ 1…3 А. Имея в виду эти замечания, подготовленный радиолюбитель может браться за создание ключевых стабилизаторов напряжения, в которых с успехом ра­ботают интегральные компараторы.

Рис. 7. Релейный стабилизатор с регулированием выходного на­пряжения

Для примера приведём описание релейного стабили­затора на базе микросхемы К554СА2 (рис. 7). В нем компаратор DA1 работает от источников напряжением + 12 и — G В. Эта комбинация образована подключе­нием вывода 11 положительного питания DA1 к эмитте­ру транзистора VTI (+18 В), вывода 2 — к стабилитро­ну VD6 (примерк +6 В), вывода 6 отрицательного питания — к нулевому потенциалу общей шины. Опор­ное напряжение стабилизатора формируется диодами VD3VD5, оно равно +4,5 В. Это напряжение подает­ся ка неинвертирующий вход компаратора DA1, включенного по схеме детектора уровня с гистерезисной ха­рактеристикой из-за положительной обратной связи по цепи R5, R3. Цепь отрицательной обратной связи замы­кается через усилительный транзистор VT2, ключевой элемент на транзисторах VT3, VT4 и фильтр L1C7. Глубину отрицательной обратной связи по выходному напряжению регулируют переменным резистором R4, в результате оно изменяется в пределах 4…20 В при ми­нимальном входном нестабилизированном напряжении +23 В и максимальном — до +60 В с применением элементов, рассчитанных на такое напряжение. В то же время переменная составляющая выходного напряжения (пульсации) проходит без ослабления через конденса­тор С4, поэтому регулирование выходного напряжения не приводит к пропорциональному изменению пуль­саций.

Данный стабилизатор напряжения относится к числу автогенерирующих, когда в зависимости от входного напряжения и тока нагрузки, разряжающего накопи­тельный конденсатор С7, автоматически меняется как период автоколебаний, так и время включенного состоя­ния транзисторов VT3, VT4. Усилитель управления на компараторе DA1 и транзисторе VT2 открывает ключе­вой элемент в тот момент, когда потенциал инвертирую­щего входа станет немного меньше, чем потенциал неин-вертирующего (опорного) входа. В этот момент напря­жение на нагрузке падает несколько ниже заданного Уровня стабилизации, т. е. пульсирует. После включения транзисторов VT3, VT4 ток через дроссель L1 нарастает, его индуктивность и конденсатор С7 запасают энергию, так что потенциал инвертирующего входа повышается. Благодаря действию усилителя управления ключевой элемент закрывается. Затем фильтр L1C7 отдает некото­рую часть запасенной энергии в нагрузку, причем поляр­ность напряжения на дросселе L1 изменяется и цепь питания замыкается через диод VD7. Как только напря­жение на конденсаторе С7 станет ниже опорного на ве­личину гистерезиса, вновь включаются транзисторы VT3, VT4. Далее циклы повторяются.

Скорость этих процессов определяется номиналами дросселя L1, конденсатора С7 и нагрузкой. Оценку часто­ты можно произвести по формуле

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию