Схема стабілізатора напруги мікросхема, імпульсний, інтегральний і простий

Схеми стабілізаторів напруги – різновиди і пристрій

Стабілізатори напруги запобігають поломки обладнання та побутової техніки від коливання навантаження. Пристрій сумісний з однофазної і трифазної мережею, підходить для квартири і приватного будинку. Схема стабілізатора напруги може знадобитися при самостійному підключенні приладу або облаштуванні електромережі.

Принцип роботи стабілізаторів

Принцип функціонування залежить від типу обладнання. Для виділення загальних моментів доцільно розглянути конструкцію. Прилад складається з таких елементів:

  • Система управління. Дозволяє відстежувати вольтаж на виході, доводячи його до стабільного показника 220 В. Обладнання працює з похибкою 10-15%.
  • Автоматичний трансформатор. Є у релейних, симісторних, сервомоторние модифікацій. Підвищує або знижує номінал напруги.
  • Інвертор. Механізмом з генератора, трансформатора і транзисторів оснащуються інверторні моделі. Елементи через первинну обмотку можуть пропускати або вимикати струм, формуючи напруга на виході.
  • Захисний блок, джерело вторинного живлення. Є у моделей, розрахованих на 220 Вольт.

Принцип дії релейних моделей

Релейний апарат регулює вольтаж за допомогою замикання контактів реле. Контроль параметрів здійснюється за допомогою мікросхеми, елементи якої порівнюють мережеве напруга з опорним. Якщо показники не збігаються, від мікросхем стабілізаторів напруги надходять сигнали на зниження або підвищення обмотки.

При дешевизні і компактності релейне обладнання повільно реагує на скачки напруги, може короткочасно вимикатися, не витримує перевантаження.

Похибка пристроїв – 5-10%.

Як працюють сервоприводні прилади

Основні вузли сервоприводного апарату – серводвигун і автоматичний трансформатор. Якщо напруга відхилилося від норми, надходить сигнал на перемикання трансформаторних від контролера до мотору. Порівняння показників опорного і вхідного вольтажа здійснює плата управління.

Сервопривідні стабілізатори можуть регулювати навантаження трифазної і однофазної мережі. Вони відрізняються стійкістю, надійністю, справним функціонуванням при перевантаженні.

Точність приладів – 1%.

Принцип роботи інверторних пристроїв

Інверторний стабілізатор регулює напругу по системі подвійного перетворення:

  1. Змінний струм на вході вирівнюється, пропускається через конденсаторний фільтр пульсації.
  2. Випрямлений струм подається до инвертору, трансформується в змінний і надходить на навантаження.

Вихідна напруга залишається стабільним.

Прилади з інверторами відрізняються швидкістю реакції, ККД від 90%, безперебійної і безшумної роботою в діапазоні 115-300 Вольт.

Діапазон регулювання апарату знижується, якщо навантаження збільшується.

Особливості розрахунку характеристик

Щоб встановити параметричний апарат, знадобиться обчислити потужність, вольтаж на вході, струм бази транзисторів. Наприклад, максимальна напруга на виході дорівнює 14 В, мінімальне на виході – 1,5 В, а максимальний струм – 1 А. Знаючи параметри, проводиться розрахунок:

  1. Вхідна напруга. використовується формула Uвх = U вих + 3. Цифра – коефіцієнт падіння напруги на ділянці переходу від колектора до емітера.
  2. Максимальна потужність, яку розсіює транзистор. Для підбору на користь більшої величини знадобиться довідник. Застосовуються такі формули: Pmax = 1.3 (Uвх-U вих) Imax = 1.3 (17-14) = 3,9 Вт; Pmax = 1.3 (Uвх-Uвих1) Imax = 1.3 (17-1.5) = 20,15 Вт.
  3. Струм транзисторної бази. Розрахунки здійснюються за формулою: Іб max = Imax / h21Е min. Останній показник дорівнює 25, тому 1/25 = 0,04 А.
  4. Параметри баластного тиристора. застосовується формула Rб = (Uвх-Uст) / (I б max + Iст min) = (17-14) / (0,00133 + 0,005) = 474 Ом.Iст min – струм стабілізації; Uст – напруга стабілізації, яке видає стабілітрон.

Цифри і розрахунки надані для резисторів з опором 1 Ом.

Схема для компенсаційного стабілізатора

Компенсаційні схеми пояснюють підключення зі зворотним зв'язком. Самі пристрої мають точне напруга на виході без прив'язки до току навантаження.

послідовна схема

За позначенням з довідника можна ідентифікувати:

  • регулювальний вузол – Р;
  • джерело еталонного номіналу напруги – І;
  • порівнювані показники – ЕС;
  • підсилювач постійних струмів – У.

Для обчислення напруги на виході знадобиться знати особливості роботи пристрою. Один транзистор буде регулювати, а другий – стабілізувати. Стабілітрон є джерелом опорного. Різниця потужностей – напруга на ділянці між емітером і базою.

При подачі колекторного струму на резистор напруга падає, має зворотну полярність для емітерного вузла. В результаті відбувається падіння колекторного і емітерного струмів. Щоб регулювання була плавною, для лінії стабілізатора використовується дільник. Ступеневу регулювання досягається за допомогою напруги опори стабилитрона.

паралельна схема

Якщо напруга відхилилося від номіналу, виникає імпульс неузгодженості. Це різниця між показниками виходу та опори. Оскільки вузол регулювання розташований паралельно навантаженні, він підсилює сигнал. Відбувається зміна струму на елементі-регуляторі, падіння напруги резистора і збереження постійного номіналу на виході.

Схема параметричного стабілізатора

Схема, яка пояснює процес стабілізації опорного напруги, буде основною для параметричних моделей. Дільник напруги приладу являє собою баластовий резистор і стабілітрон з паралельним опором навантаження. При коливанні номіналу напруги харчування і струмового навантаження стабілізується напруга.

Якщо даний показник зростає на вході, збільшується струм, що проходить через стабілітрон і резистор. Завдяки вольт-амперних показниками номінал стабілітрона майже не змінюється, як і напруга опору навантаження. Всі коливання стосуються тільки резистора.

Специфіка імпульсного пристрою

Імпульсний апарат відрізняється високим ККД навіть в умовах великого діапазону напруги. Схема пристрою включає ключ, енергетичний накопичувач і ланцюг управління. Елемент регулювання підключається в режимі імпульсу. Принцип дії приладу:

  1. Від другого колектора через другий конденсатор до бази подається позитивна напруга зворотного зв'язку.
  2. Колектор №2 відкривається після насичення струмом від резистора №2.
  3. На переході від колектора до емітера насичення менше, і він залишається відкритим.
  4. Підсилювач підключається на колектор №3 через стабілітрон №2.
  5. Підключення бази здійснюється до дільнику.
  6. Перший стабілітрон управляє відкриттям / закриттям другого колектора по сигналу від третього.

Коли другий стабілітрон відкритий, енергія накопичується в дроселі, вступаючи поле закриття на навантаження.

Стабілізатори на мікросхемах

Лінійний дільник відрізняється подачею нестабільної напруги на вхід і зняттям стабільного з плеча дільника. Вирівнювання здійснює Ділильний плече, що підтримує постійний опір. Пристрої відрізняються простотою конструкції, відсутністю перешкод в роботі. Мікросхеми з'єднуються послідовно або паралельно.

послідовні стабілізатори

Послідовні пристрої характеризуються включенням елементу регулювання паралельно з навантаженням. Існує дві модифікації:

  • З біполярним транзистором. Не має авторегулируемого контуру, стабільність напруги залежить від величини струму і температурних показників. Як токового підсилювача використовується емітерний повторювач або транзистор складеного типу.
  • З контуром авторегулировки.Компенсаційний прилад працює за принципом вирівнювання вихідного і опорного номіналу. Частина напруги на виході знімається з резистивного дільника, а потім порівнюється за допомогою стабілітрона. Контуром регулювання є петля зворотного зв'язку із зсувом по фазі 180 градусів. Стабілізація струму проводиться резистором або джерелом живлення.

Найпопулярніші послідовні стабілізатори – інтегральні.

Специфіка паралельного стабілізатора

Паралельний прилад відрізняється включенням елементу регулювання паралельно подається навантаженні. Стабілітрон використовується напівпровідникового або газоразрядного типу. Схема затребувана для регулювання складних пристроїв.

Зниження нестабільного показника напруги на вході здійснюється за допомогою резистора. Допускається використовувати біполярний автомат з високими показниками диференціального опору на окремій ділянці.

Особливості приладів з трьома висновками

Стабілізатори для змінної напруги відрізняються невеликими габаритами, випускаються в пластиковому або металевому корпусі. Вони оснащуються каналами для входу, заземлення та виведення. Конденсатори приладу для зменшення пульсацій запаюються з двох сторін.

Напруга на виході складає близько 5 В, на вході – близько 10 В, потужність розсіювання – 15 Вт.

Трехвиводние модифікації дозволяють отримати вольтаж нестандартного номіналу, необхідне для заживлення макетів, малопотужних АКБ, при ремонті або модернізації апаратури.

Алгоритм самостійної збірки апарату

Для самостійного виготовлення доцільно використовувати схему симистора – ефективного приладу. Він вирівнює номінал подається струму при напрузі від 130 до 270 В. Зробити прилад можна на основі друкованої плати з фольгованого текстоліту. Збірка пристрою здійснюється так:

  1. Підготовка муздрамтеатру і декількох кабелів.
  2. Створення обмотки з дроту діаметром 0,064 мм – знадобиться 8669 витків.
  3. Решта провідники діаметром 0,185 мм потрібні для решти обмоток. Кількість витків кожної – 522.
  4. Послідовне з'єднання трансформаторів на 12 В.
  5. Організація 7-ми відводів. Перші 3 виготовляються з дроту діаметром 3 мм, інші – з шин з перетином 18 мм 2. Так саморобний апарат не буде нагріватися.
  6. Установка контроллерной мікросхеми на платиновий тепловідвід.
  7. Монтаж сімісторов і світлодіодів.

Для пристрою знадобиться міцний корпус, прикріплений до жорсткого каркаса. Найпростіший варіант – полімерні або алюмінієві пластини.

Схема підключення стабілізатора

Введення стабілізатора в приватний будинок виконується за допомогою три ВВГнг-кабелю, трипозиційного вимикача і дроти ПУГВ. Установка проводиться до лічильника, в окремому чи розподільчому щитку:

  1. Відкрити контакти, піднявши лицьову кришку.
  2. Пропустити на вихід і вхід кабель. Фазу входу затягнути на клеми Lin, нульовий (синій) провідник – на клеми Nin, землю – на гвинтовий затиск з відповідним позначенням.
  3. При відсутності землі закриття цю жилу під гвинт на корпусі приладу.
  4. Повернути стабілізовану напругу в загальний щиток. Фаза підводиться на вихід Lout, нуль – до Nout, земля – ​​до заземлення на вході.
  5. Протестувати схему в режимі без навантаження.

Для тесту відключаються всі автомати, крім вступного і спрямованого на стабілізатор.

Стабілізатор, підключений між мережею і навантаженням, підходить для приватного або дачного будинку, квартири, виробництва. Прилад захищає обладнання від виходу з ладу, усуває вплив на електролінію перевантаження і коротких замикань.