Стабилизатор напряжения с пониженным током

Низкое напряжение или как увеличить напряжение в сети?

Низкое напряжения — реальность современной жизни
Состояние электрических сетей в нашей стране далеко от идеального, особенно во многих дачных кооперативах, в загородных домах. Зачастую возникает такая проблема, как пониженное напряжение в сети, по причине чего случаются сбои в работе электроаппаратуры, бытовой техники, ее возгорание. Ниже мы расскажем почему возникают такие ситуации и как увеличить напряжение в сети.

Низкое напряжение в сети

Причины пониженного напряжения бывают разные: износ электропроводки, одновременное подключение нескольких мощных электрических устройств (особенно с электродвигателями, сварочных аппаратов), включение большого числа климатической техники, а также сбои в работе трансформаторной подстанции и др. Если ваши бытовые электроустройства (холодильник, стиральная машина, электрический котел, микроволновка. ) длительное время работают в условиях пониженного напряжения, то это грозит быстрым износом электронных компонентов, перегревом деталей, что в свою очередь приводит к поломке или даже возгоранию электробытовой техники.

Стабилизатор — надежная защита от пониженного напряжения!

Принцип работы стабилизатора напряжения

Работа стабилизатора основана на изменении количества витков трансформатора (с помощью реле, тиристоров или щеток). Схема защиты от низкого напряжения довольна проста. Пока питающее U находится в допустимых пределах (например, для электромеханической модели — от 140 до 260V), оговариваемых инструкцией, стабилизатор способен сглаживать колебания, выдавая U в 220V с погрешностью, не превышающей 8%, что составляет 17,6V (для разных устройств погрешность может отличаться). При понижении (повышении) U за рабочие пределы устройство отключает питание, информируя об этом (звуковая индикация и/или световая).

Необходимо рассмотреть, как построен алгоритм работы стабилизатора напряжения при выходе U за рабочие пределы. При критическом падении U (ниже 140V) выходное U достигает 130% от величины питающего напряжения. При снижении U на выходном устройстве стабилизатора до 180V (± 5V) прибор отключает питание, обнуляя U на выходе. При превышении максимального значения U сети свыше 260V прибор способен поддерживать выходное U на уровне 90% от величины питающего U. При достижении на выходе 255 вольт (± 5В), т.е. сильном увеличении напряжения, питание нагрузки тоже отключается.
Восстановление параметров питающего U позволяет возобновить подачу U на нагрузку, но происходит это в режиме, позволяющем избежать вредного для устройств влияния резких «ударных» изменений режима питания.

Кроме того, стабилизатор имеет заданную рабочую температуру (номинально – до 120°С). При отклонении от этого параметра, превышающем 10 градусов, также может отключаться питание, восстанавливаемое автоматически при достижении допустимой температуры (как правило, включение происходит при температуре 85°С (± 15°С). Большинство регуляторов сетевого напряжения снабжены системами, позволяющими в полностью автоматическом режиме производить аварийное отключение и при превышении допустимого тока (использовании регулятора для подключения нагрузки выше допустимой).

Таким образом, повысить напряжение в сети довольно просто.

Реальные варианты решения проблемы низкого напряжения

Здесь мы хотим остановиться на конкретных моделях стабилизаторов напряжения для разных потребностей. Если Вам нужно защитить отопительный газовый котел или холодильник, то как-правило будет достаточно мощности в 1-2 кВт. Если не принимать во внимание дешевые релейные устройства китайского производства, то наиболее оптимальным решением проблемы будет приобретение или стабилизатора Вольт Гибрид Э 7-1/10А (если напряжение не падает ниже 130В) или псковского — Штиль ИнСтаб IS1500, при более серьезной просадке сетевого напряжения (до 90 вольт).
Вариант для дачи. Тут покупатели в своем большинстве останавливают выбор на недорогих релейниках 5-8 кВт.
Примеры: Руцелф SRWII-9000-L, ВоТо 10000, Suntek СНЭТ-8500.
Также рекомендуем присмотреться и к гибридным моделям (сочетание реле и симисторов при переключении трансформаторной обмотки). На 5 кВт хорошим спросм пользуется российский стабилизатор Вольт Гибрид Э 7-1/25A, а на 7 кВт — Вольт Гибрид Э 7-1/32A.
Из приборов отечественного производства часто также выбирают недорогие симисторные модели: Энерготех NORMA-9000 или Вольт АМПЕР Э 9-1/40A.
Для квартиры или загородного дома, 8 кВт — это уже минимальная мощность, обычно устанавливаются стабилизаторы на 10-12 кВт и более.
Примеры хороших моделей: Донстаб СНПТО-11, Skat STP-20000, Оптимум 15000, Вольт АМПЕР Э 12-1/50A.

Правильно подобранный стабилизатор — надежная защита от низкого напряжения в электросети!

Стабилизаторы напряжения с малым током потребления (КР1014КТ1)

Стабилизаторы могут найти применение в различных конструкциях с автономным питанием при потребляемом нагрузкой токе до 200 мА. Потребляемый стабилизаторами ток не превышает 20 мкА во всем диапазоне входного напряжения и тока нагрузки. В ряде случаев описываемые стабилизаторы вполне смогут заменить современные интегральные КМОП стабилизаторы.

На рис. 1.3 приведена схема экономичного компенсационного стабилизатора напряжения отрицательной полярности на выходное напряжение -5 В.

Ток покоя этого стабилизатора около 8 мкА при входном напряжении 10 В. При изменении тока нагрузки от 0 до 200 мА выходное напряжение изменяется не более чем на 0,1%- Зависимость выходного напряжения от входного линейна и не превышает 3% при изменении входного напряжения от 8 до 18 В. ТКН выходного напряжения отрицателен и составляет примерно 6 мВ на 1 °С.

Источник опорного напряжения выполнен на светодиоде HL1 и биполярных транзисторах VT4, VT5 в диодном включении. Если напряжение на выходе стабилизатора по каким-то причинам начнет увеличиваться, то это приведет к росту напряжения затвор-исток транзистора ѴТЗ, в результате транзистор откроется чуть сильнее и снизит напряжение затвор-исток транзистора ѴТ2, что приведет к уменьшению выходного напряжения. Схема включения полевых транзисторов ѴТ1, ѴТ2 в чем-то напоминает составной биполярный транзистор по схеме Шиклаи. В данном случае это вынужденная мера, объясняемая отсутствием у автора р-каналь-ных транзисторов обогащенного типа с низким пороговым открывающим напряжением и достаточной мощности.

Если же выходное напряжение начнет уменьшаться, то это приведет к уменьшению тока в цепи светодиода, транзистор ѴТЗ будет стремиться к закрыванию, что повлечет за собой увеличение напряжения затвор-исток транзистора ѴТ2 и повышение выходного напряжения. Таким образом, осуществляется стабилизация выходного напряжения.

Терморезисторы R3, R4 с отрицательным ТКС снижают зависимость выходного напряжения от температуры. Следует отметить, что даже значительный нагрев транзистора ѴТ5 не приводит к какому-либо изменению выходного напряжения (измерения проводились мультиметром с разрешающей способностью 0,002 В). Резистор R1 — нагрузочный для транзистора ѴТ2. Конденсатор СЗ препятствует самовозбуждению стабилизатора.

На рис. 1.4 приведена схема экономичного стабилизатора напряжения положительной полярности. Его основные параметры такие же, как и у предыдущего стабилизатора. По сравнению с конструкцией рис 1.3 введен узел защиты от перегрузки по току (ѴТ1, ѴТ2) и снижена зависимость выходного напряжения от входного (ѴТЗ). Напряжение стабилизации зависит от типа и количества светодиодов HL1-HL3 и порогового напряжения транзистораѴТ4. Резистор R6 устраняет самовозбуждение.

Защита от перегрузки выполнена по традиционной схеме — при увеличении потребляемого нагрузкой тока растет падение напряжения на резисторе R3. Когда оно составит более 0,5. 0,6 В, транзистор ѴТ1 откроется, следовательно, откроется и транзистор ѴТ2, который шунтирует подачу через Rl, R5 открывающего напряжения для ѴТ5. Потребляемый этим стабилизатором ток будет около 12 мкА при напряжении питания 10 В.

В стабилизаторах можно использовать постоянные резисторы общего применения типов С1-4, С2-23, МЯТ или импортные. Терморезисторы ММТ-1, ММТ-4 или любые другие аналогичные. Неполярные конденсаторы К10-17, КМ-5, КМ-6, К10-7. Так как эти конденсаторы могут иметь заметный микрофонный эффект, то иногда может потребоваться замена некоторых из них на пленочные К73-9, К73-17. С целью сохранения высокой экономичности оксидные конденсаторы следует взять с возможно меньшим током утечки, желательно не превышающим 1 мкА при напряжении 15 В. Использованы обычные алюминиевые конденсаторы фирмы RUBYCON, ток утечки которых не превышал 300 нА при комнатной температуре.

Все полевые транзисторы желательно взять с возможно более низким пороговым открывающим напряжением. Вместо КП301Б можно применить транзисторы КП301, 2П301 с любым буквенным индексом или КП304А, 2П304А. КП501В заменяется любым из серий КП501, ZVN2120, VN2120, К1014КТ1. Примененный в качестве силового транзистора n-канальный ключ на МОП-транзисторе можно заменить на любой из КР1014КТ1, К1014КТ1, при этом рассеиваемая на нем мощность не должна превышать 0,5 Вт. Если применить на его месте транзистор КП7131А9, постоянная рассеиваемая мощность может быть увеличена до 2 Вт, а с транзистором КП744Г еще больше. Впрочем, необходимость в этом может возникнуть лишь в том случае, если подключенное к такому стабилизатору устройство на время выхода из «спящего» режима будет потреблять значительный ток. КТ3107Г заменяется любым из серий КТ3107, КТ6112, SS9015, ВС556, 2SA992. Остальные биполярные транзисторы заменимы на КТ3102, КТ6111, SS9014, ВС547, ВС549, 2SC900, 2SC1222 с любым индексом.

Выходное напряжение стабилизаторов зависит от количества и типа последовательно включенных светодиодов и/или маломощных биполярных транзисторов в диодном включении. Так как все транзисторы работают в микротоковом режиме, то для устранения влияния внешних наводок может потребоваться экранировка платы. Если при увеличении тока нагрузки будет наблюдаться заметное увеличение выходного напряжения, то это свидетельствует о возбуждении стабилизатора, которое устраняется введением цепей ООО по переменному напряжению. Работающие в качестве источника опорного напряжения светодиоды должны быть защищены от яркого света. Схемы стабилизаторов легко могут быть модифицированы под конкретные задачи.

Литература: А. П. Кашкаров, А. Л. Бутов — Радиолюбителям схемы, Москва 2008

Что делать, если у вас низкое напряжение в сети?

Как бороться с низким напряжением в сети.

Многие сейчас даже не задумываются о такой нередкой для наших электросетей проблеме как низкое напряжение. Разумеется, не задумываются до тех пор, пока это не коснется их лично, и не начнутся серьезные проблемы с работоспособностью и состоянием электроприборов или даже их возгоранием, так как длительная работа при низком или высоком напряжении приводит к их быстрому износу и перегреву. Такие нежелательные последствия лучше предупредить как можно быстрее, и самый простой способ это сделать – установить стабилизатор напряжения для вашей квартиры, загородного дома или производства.

Как работает стабилизатор напряжения?

Пониженное напряжение – зачастую следствие старой электропроводки, повышенной нагрузки на сеть в связи с одновременной работой нескольких нагревательных, сварочных и других приборов высокой мощности, а также неисправности в работе трансформаторной подстанции. Последнее, к слову, может быть причиной как пониженного, так и повышенного напряжения. В функционал стабилизатора входит решение сразу двух этих проблем.

Он устанавливается между электрощитом и приборами; если стабилизация необходима только для одного конкретного прибора, то устанавливать лучше ближе к нему. После подключения стабилизатор непрерывно пропускает через себя электрический ток, преобразовывая его входное напряжение в необходимое (например, 220В) с погрешностью не выше 8%. Если же оно падает ниже или выше рабочей области стабилизатора, как правило, от 140В до 260В, то питание моментально отключается, а звуковые или световые индикаторы сообщают о случившемся сбое. Некоторые модели способны стабилизировать напряжение и в более широком диапазоне, например, стабилизаторы «Saver» от ОРТЕА, имеют рабочую область от 77В до 273В.

Существует еще один фактор, который, при постоянных и значительных отклонениях напряжения в электросети, непременно даст о себе знать. У каждого стабилизатора есть своя рабочая температура, и превышение ее во время работы на 10 градусов также приводит к отключению питания и оповещению о перегреве. После этого, некоторое время прибор охлаждается. Если максимальная рабочая температура стабилизатора составляет, скажем, 120°С, то, после ее превышения и отключения питания, прибору необходимо будет охладиться примерно до 75-100°С, затем его работа будет восстановлена.

Какие бывают стабилизаторы?

Стабилизаторы напряжения можно классифицировать, как минимум, по 4 основным критериям:

1. Мощность (от 5 кВА до 6000 кВА)
2. Однофазный (бытовой, офисный) и трехфазный (Как правильно, для больших зданий и производств с высокими мощностями)
3. Релейный (обладает широким рабочим диапазоном и хорошей скоростью срабатывания, но низкой точностью выходного напряжения), электромеханический (обладает высокой точностью на выходе, но небольшим рабочим диапазоном), электронный (способен выдерживать более мощные нагрузки и имеет более длительный срок службы, точность его выходного напряжения до 0,5%)
4. Предназначение для установки (уличное или внутреннее, напольное или настенное, диапазон окружающей температуры, возможность воздействия на прибор осадков или химикатов).

При выборе стабилизатора напряжения для покупки, необходимо, в первую очередь, отталкиваться именно от этих критериев. Данный прибор незаменим и очень эффективен в решении проблем с электросетями, однако хорошие, довольно недешевые, поэтому лучше сразу приобрести вариант, подходящий под все условия дальнейшего использования.

Стабилизаторы напряжения с низким падением между входом и выходом с приемкой «5»

Владимир Алексеев

Существенно улучшить энергетические и массогабаритные показатели источников питания возможно путем использования микросхем непрерывных стабилизаторов напряжения
с низким напряжением между входом и выходом.

Для низковольтной аппаратуры специального
применения предназначены разработанные ОАО
«НПП «ЭлТом» микросхемы 142ЕР3У, 1303ЕН1.8П,
1303ЕН2.5П, 1303ЕН3.3П, 1303ЕН5П, существенно
превосходящие по своим техническим характеристикам типичные микросхемы предыдущего поколения,
что следует из сравнительных таблиц (табл. 1 и 2).

Таблица 1. Основные параметры для микросхем 142ЕН1 и 142ЕР3У

Таблица 2. Основные параметры для микросхем 142ЕН5А и 1303ЕН5П1

Микросхемы 142ЕР3У имеют универсальное применение и обеспечивают регулировку стабилизированного напряжения в диапазоне 2–8 В при выходном токе до 200 мА. Стабилизирующие свойства
микросхем сохраняются при снижении напряжения
(мВ) между входом и выходом до величины

то есть не превышающей 400 мВ при предельнодопустимом выходном токе.

Рекомендуемая схема включения микросхемы
142ЕР3У приведена на рис. 1. Особенностью микросхемы является питание усилителя рассогласования
и источника опорного напряжения стабилизированным выходным напряжением с помощью отдельного вывода 5. Такое включение позволяет компенсировать падение напряжения на выводах микросхемы
и соединительных проводниках и обеспечить нестабильность по входному напряжению и выходному
току не хуже 0,015%/В и 3%/А.

Температурный уход выходного напряжения менее
0,01%/ °С в диапазоне рабочих температур –60…+125 °С.
Экономичность микросхемы обеспечивается малым током собственного потребления, составляющим 1–2 мА,
а также возможностью ее перевода в дежурный режим
с током потребления 10–20 мкА путем соединения вывода 1 с общей шиной.

При необходимости увеличения выходного тока
свыше 200 мА к микросхеме 142ЕР3У можно подключить во входную цепь работающий в режиме
усилителя мощности дискретный р-n-р-транзистор
или к выходу n-p-n-транзистор — аналогично схемам усилителей мощности, рассмотренным
в технической литературе [1, 2]. Кроме того,
микросхемы 142ЕР3У очень эффективно работают в схемах стабилизации тока в нагрузке,
обеспечивая выходное динамическое сопротивление при выходном токе 10 мА до 100 кОм
и 10 кОм при выходном токе до 100 мА.

Таблица 3. Электрические параметры микросхем 142ЕР3У

Высокая надежность 142ЕР3У и источников
питания на ее основе обеспечиваются защитой
от превышения выходного тока свыше 500 мА,
возможностью работы на короткозамкнутую
нагрузку, устойчивостью к переполюсовке
входного и выходного напряжения, а также защитой от перегрева кристалла свыше +160 °С.
Основные электрические параметры микросхемы 142ЕР3У приведены в табл. 3 и на рис. 2.
Микросхемы устойчивы к самовозбуждению
при подключении конденсаторов малой емкости (существенно меньшей, чем обычно
используемые в стабилизаторах с малым падением напряжения). Микросхемы 142ЕР3У
выпускаются в малогабаритных металлокерамических корпусах Н02.8-2В, позволяющих
рассеивать мощность не менее 0,2 Вт при температуре окружающей среды до +125 °С.

Для питания низковольтных микропроцессорных узлов с большим током потребления
предназначена серия стабилизаторов напряжения 1303ЕН-ХХ с фиксированными выходны-
ми напряжениями 1,8; 2,5; 3,3 и 5,0 В с точностью его подгонки около 1%. Эти стабилизаторы обеспечивают ток в нагрузке до 5 А во всем
рабочем диапазоне температуры среды (–60…
+125 °С) при напряжении между входом и выходом всего 0,6 В. Уменьшение выходного тока
этих микросхем при эксплуатации позволяет
пропорционального снизить минимальное падение напряжения между входом и выходом.
Микросхемы характеризуются очень высокими
показателями стабильности, типовые значения
которых равны 0,01%/В и 0,1%/А. В серии 1303
достаточно четко выражена особенность всех
стабилизаторов с малым падением напряжения,
заключающаяся в зависимости тока потребления от выходного тока, которую необходимо
учитывать при определении выделяющейся
в микросхеме мощности. Обычное значение
тока, протекающего через нулевой вывод микросхемы, равно 1% от выходного.

Для предотвращения самовозбуждения
микросхем рекомендуется использовать сочетание керамических и танталовых конденсаторов (рис. 3).

Микросхемы серии 1303 выпускаются в корпусах КТ-28А, представляющих собой металлокерамический аналог распространенного
корпуса ТО-220. Типовое значение теплового
сопротивления кристалл-корпус составляет
5–6 °С/Вт, что позволяет рассеивать мощность
около 5 Вт при установке микросхем на теплоотводящий радиатор с температурой +125 °С.

Таблица 4. Электрические параметры микросхем серии 1303

Устойчивость микросхем серии 1303 к аварийным режимам работы обеспечивается встроенными защитами от превышения выходного
тока и перегрева кристалла свыше +150 °С, переполюсовки напряжения между входом и выходом, а также блокировкой выхода при увеличении входного напряжения выше 17 В. Основные
электрические параметры микросхем серии 1303
представлены в табл. 4 и на рис.4.