Стабилизатор входного напряжения: Статьи о стабилизаторах напряжения, ИБП и другой продукции ГК «Штиль»

Стабилизаторы напряжения для дома и промышленные

Стабилизатор напряжения применяется для преобразования сетевого электрического тока до нормальных показателей (220 или 380 В). Он защищает бытовую, офисную и производственную технику от скачков параметров тока. Там, где он установлен, аварий нет.

Когда он нужен?

Чтобы компьютер, телевизор и осветительные приборы были защищены и служили дольше, а также для обеспечения возможности бесперебойной работы кондиционера, компрессора, сварочного аппарата, электромоторов, водяных насосов и другой техники.

Как выбрать стабилизатор напряжения?

1. Подбор по типу сети

  • Трехфазные — необходимы для устройств с подключением 380 В, рекомендуются при большой (от 12 КВт) суммарной нагрузке потребителей. Модели от 3 кВт.
  • Однофазные — стабилизаторы напряжения для дома (бытовые) со схемой подключения 220 В. Модели от 0,5 до 30 кВт.

2. Подбор по характеристикам

  • Мощность — складывается из суммарной мощности всех потребителей плюс 20%.
  • Входное напряжение — определяется параметрами сети, к которой подключается техника, необходимы замеры.
  • Выходное напряжение — в процентах указана точность.

3. Виды

  1. Качественный электромеханический стабилизатор плавно регулирует напряжение. Обеспечивает высокую точность на выходе — ± 3%, которая нужна для измерительных приборов, аудиоаппаратуры, освещения. Обладает высокой перегрузочной способностью.
  2. Устройства релейного типа выдают ток, регулируемый за счет автоматического механического переключателя. Применяются такие стабилизаторы напряжения для дома и на дачах.
  3. В цифровом нужную обмотку включает электронный ключ (тиристор, семистор). Режим регулировки импульсный, происходит очень быстро. Такой стабилизатор напряжения оснащен цифровым дисплеем, отличается небольшими размерами и весом. Применяется для защиты, как для одного, так и всех устройств в доме, может работать при низких температурах (до -20).

4. По способу установки:

Мы предлагаем купить стабилизаторы напряжения с доставкой и гарантией, у нас большой выбор оборудования для дома, дачи и производства. Не откладывайте покупку, ваша дорогая техника нуждается в защите!

Стабилизатор напряжения 220 В для дома и дачи (однофазный): цены, характеристики, фото, инструкции

Однофазный стабилизатор напряжения применяется в бытовой сети 220 В, поэтому его можно использовать дома в квартире. По мощности однофазные бытовые приборы обычно не превышают 20 кВт и предназначены для устранения негативного влияния таких явлений, как падение или повышение напряжения, импульсное перенапряжение, всплеск, шумы.

Виды однофазных стабилизаторов напряжения

1. Электромеханические аппараты представляют собой автотрансформаторы с плавной регулировкой выходящего напряжения за счет перемещения графитовой щетки вдоль катушки трансформатора. Скорость обработки возмущений в электросети ограничивается склонностью графитовых щеток к износу, но она приемлема для стабилизации работы не только бытовых, но и промышленных, и медицинских приборов.

Преимущества: электромеханический однофазный стабилизатор обеспечивает самую высокую точность выходящего напряжения и характеризуется высокой перегрузочной способностью.
Технические характеристики: параметры входного напряжения зависят от производителя, могут составлять 140-260 В или 160-250 В. Мощность от 0,5 до 30 кВт. Выходное напряжение регулируется с точностью 2 или 3%. Вес от 5 до 80 кг.
Ценовой диапазон: стоимость от 40 до 1100 USD.

2. Стабилизаторы напряжения однофазные со ступенчатым регулированием включают две разновидности: релейный и электронный. Работают по принципу переключения витков трансформатора с помощью ключей (автоматический переключатель). В релейном однофазном стабилизаторе автоматический переключатель механический, в электронном или цифровом переключатель выполнен в виде тиристоров и симисторов. Стабилизаторы со ступенчатым регулированием обрабатывают возмущения в электросети быстро, но дают высокую погрешность выходного напряжения. Подходят для использования дома, в офисе.

Преимущества: отсутствует проблема механического износа деталей, шумит только трансформатор, электронные ключи работают бесшумно, низкая чувствительность к частоте сети.
Технические характеристики: параметры входного напряжения 140-260 В. Мощность от 0,5 до 10 кВт. Выходное напряжение регулируется с точностью 8%. Вес от 3 до 18 кг.
Ценовой диапазон: стабилизатор 220 В с релейным управлением стоит от 30 USD, цифровые от 40 до 250 USD.

низкие цены, доставка и гарантия

Трехфазный стабилизатор напряжения применяется для защиты электрооборудования, его используют в электрораспределительных сетях с напряжением 380 В. Поэтому они преимущественно работают на промышленных и медицинских объектах, в банках; бытовые приборы устанавливают в коттеджах.

Стабилизаторы напряжения трехфазные состоят из трех блоков трансформаторов, которые включаются по схеме «звезда с выведенной нейтралью». Каждый блок состоит из вольтодобавочного трансформатора и автотрансформатора. Вольтодобавочный трансформатор отвечает за высокую перегрузочную способность, которой обладают стабилизаторы трехфазные. Автотрансформатор и вольтодобавочный трансформатор регулируют напряжение, не прерывая фазу и не искажая синусоиду.

Входные и выходные цепи каждого из трех трансформаторных блоков подключаются через блок коммутации (блок контроля и управления). Также через блок коммутации стабилизатор напряжения трехфазный подключается к сети и нагрузке. Каждый прибор оснащен тепловой защитой для надежности и пожаробезопасности.

Виды трехфазных стабилизаторов

1. В виде трех блоков однофазных стабилизаторов и блока коммутации в одном корпусе. В каждом из трех блоков вольтодобавочный трансформатор размещается на своем сердечнике и стабилизирует напряжение одной фазы. Все три блока вместе стабилизируют трехфазный ток. К функциям коммутирующего блока добавляется защита от неполнофазного режима. Применяются для подключения группы электроприборов, например, компьютеров в офисе, торгового оборудования в магазине.

Технические характеристики: диапазон входных напряжений: 240-430 В, мощность от 3 до 60 кВт, вес до 200 кг. Выполняются в передвижном корпусе на колесах. Стоимость от 200 до 2200 USD.

2. Трехфазные стабилизаторы напряжения с мощностью от 100 кВт и выше. Все три блока трансформаторов располагаются на общем сердечнике. Применяются для работы в системах электроснабжения домов, учреждений, предприятий.

Технические характеристики: диапазон входных напряжений: 240-430 В, мощность 100 кВт и выше, вес от 600 кг, большие габаритные размеры. Стоимость от 6600 USD.

Наш интернет-магазин занимается продажей трехфазных стабилизаторов напряжения любого вида, от производителей Resanta и Elitech. По вопросам выбора подходящей модели обращайтесь к менеджерам магазина.

Какой стабилизатор напряжения выбрать для частного дома?

Дачные домики часто строятся по принципу «я тебя слепила из того, что было», а избы в деревне — не ремонтируются с тех пор, как их поставил колхоз. В этом есть своя романтика, но она, определенно, не идет на пользу электрической проводке. Подача электроэнергии в дачном поселке далеко не так стабильна, как в городе, плюс сырость и зимний холод упорно точат старые провода. Что делать, чтобы в один прекрасный день дряхлая проводка не полыхнула, аки свеча? В этой статье расскажем, какой стабилизатор напряжения 220В для дачи выбрать.

Содержание

  1. Что такое стабилизатор напряжения, и зачем он нужен
  2. Какой стабилизатор напряжения выбрать для частного дома
  3. Стабилизатор напряжения для частного дома: как выбрать
  4. Стабилизаторы напряжения для дома: отзывы и какой лучше

Что такое стабилизатор напряжения, и зачем он нужен

Как ясно из самого названия, стабилизатор электрического напряжения — это устройство, которое стабильно поддерживает напряжение 220 В в вашем доме. Для дачи это устройство чрезвычайно полезно, так как скачки напряжения в дачно-садовых товариществах — вещь нередкая.

Часто на весь поселок один-единственный трансформатор, который обслуживается  постольку-поскольку. Поэтому напряжение в сети может то падать, то наоборот — взлетать до шокирующих высот (например, если в трансформатор попадает молния — случай, едва не стоивший инфаркта одному из наших редакторов).

Стабилизатор — это своего рода переходник между электросетью и проводкой вашего дома. Он принимает входной ток и усиливает или ослабляет его напряжение до 220 В, чтобы все электроприборы в доме получали равномерное питание. В случае значительных перепадов напряжения в сети стабилизатор может аварийно отключить электричество в доме.

Какой стабилизатор напряжения выбрать для частного дома

Выбор стабилизатора напряжения следует начинать с его типа. Во-первых, они бывают сетевыми и магистральными. Сетевые работают от розетки и стабилизируют напряжение для одного-двух подключенных устройств. Магистральные — подключаются прямо к проводке и защищают всю электросеть в доме. В случае частного дома имеет смысл вести речь о покупке магистрального стабилизатора.

Магистральные стабилизаторы делятся на несколько видов.

Ступенчатые стабилизаторы

Ступенчатые стабилизаторы разделяются на релейные и электронные.

Релейный стабилизатор содержит трансформатор, обмотки которого замыкаются с помощью программно управляемых реле. При переключении происходит повышение или понижение напряжения. Релейные стабилизаторы компактные, имеют широкий диапазон изменения напряжения, выдерживают длительную перегрузку в сети, работают даже в условиях низких температур, бесшумно и очень долго — до 10 лет. А стоят при этом недорого, так что очень широко применяются в быту.

Например, это стабилизаторы Ресанта:

Электронный стабилизатор вместо реле использует микроэлектронные компоненты, которые способны замыкать обмотки — ключи-тиристоры. По сигналу с управляющей платы они включаются и выключаются с определенной периодичностью, тем самым регулируя напряжение.

Электронные стабилизаторы имеют более высокую точность регулировки напряжения, более эффективно поддерживают мощность тока в сети при стабилизации (тогда как при переключении реле свет может «моргать») и также работают совершенно бесшумно. Однако, они имеют большие габариты и вес, а также стоят дорого.

Среди популярных марок — например, БАСТИОН:

Электромеханические стабилизаторы

Электромеханические стабилизаторы разделяются на собственно электромеханические, электродинамические и гибридные.

Электромеханический стабилизатор имеет графитную щеточку с сервоприводом, которая переключает количество витков обмотки трансформатора, тем самым повышая или понижая напряжение. Эти стабилизаторы имеют широкий диапазон входных напряжений, устойчивы к перегрузкам и искажениям тока на входе. Но зато у них недолгий срок работы — через 3-4 года угольная щеточка уже подлежит замене. Кроме того, он плохо работает в условиях низких температур и высокой влажности, а при стабилизации на долю секунды раздаются характерные щелчки. Стоят они намного дешевле электронных, но куда дороже релейных.

Популярные модели таких стабилизаторов выпускает, к примеру, RUCELF:

Электродинамические стабилизаторы — это подвид электромеханических стабилизаторов, в которых вместо щеточки переключения используется специальный ролик, который практически не изнашивается. Таким образом, они лишены главного недостатка элекромеханических стабилизаторов — быстрого выхода из строя, при этом сохраняя их достоинства.

К сожалению, это самый дорогой вид стабилизаторов. К этому виду относятся, к примеру, итальянские стабилизаторы ORTEA:

Гибридные стабилизаторы представляют собой комбинацию между электромеханическим и релейным стабилизатором. В них применяется и замыкание обмоток при помощи реле, и переключение количества витков, что позволяет объединить достоинства двух типов и побороть недостатки — к примеру, невозможность работы при низкой температуре.

Такие стабилизаторы стоят примерно как электронные — то есть, недешево. Например, их делает фирма Энергия:

Стабилизаторы с двойным преобразованием

Предыдущие типы стабилизаторов принимают на входе переменный ток из сети и выдают на выходе переменный ток. Стабилизаторы с двойным преобразованием сначала преобразуют переменный ток в постоянный, который питает инвертор, на выходе опять отдающий переменный ток — но со стабильным напряжением 220 В, частотой 50 Гц и синусоидальной формой.

Такой правильный, «выхолощенный» от всех помех ток — главное преимущество стабилизаторов с двойным преобразованием: он безопасен для питания любой техники, поэтому их рекомендуют для дорогостоящего оборудования. Недостаток — низкий коэффициент полезного действия: слишком много пустого расхода электроэнергии.

У стабилизаторов с двойным преобразованием широкий разброс цен. Например, вот такой стабилизатор Штиль относительно недорог:

Как выбрать стабилизатор для дачи? Для сезонного дачного домика наиболее рентабелен обыкновенный релейный стабилизатор. Но если вы живете в частном доме постоянно, и у вас есть отопление, можно задуматься об одной из электромеханических моделей. А если у вас, к тому же, дорогая бытовая техника, то и устройство с двойным преобразованием не будет лишним.

Стабилизатор напряжения для частного дома: как выбрать

Рассмотрим основные параметры, по которым выбирается стабилизатор любого типа:

  • Мощность. суммарная мощность приборов, подключаемых к стабилизатору — это ваш телевизор, холодильник, обогреватель и все остальное, вплоть до светильников. Узнать ее можно в инструкциях к вашей бытовой технике, или прямо на корпусе (например, у лампочек). У стабилизатора должен быть определенный запас мощности. Лучше, если он будет превышать суммарную мощность всей техники как минимум в 3 раза.
  • Рабочее напряжение (минимальное и максимальное). Диапазон напряжений, в котором стабилизатор может работать без перегрузки. Чем он шире, тем лучше.
  • Фазность. Стабилизаторы бывают однофазными и трехфазными — то есть, состоящими из одного или трех стабилизаторов, имеющих единую систему управления. Для частного дома нет никакого смысла приобретать трехфазный стабилизатор, если только вы не используете на даче электрическую печь или особо мощный насос. Для проводки в доме хватит однофазного.
  • Скорость стабилизации. Стабилизатор работает с определенной скоростью — она измеряется в вольтах в секунду (В/c). Чем она больше, тем лучше, тем меньше времени понадобится прибору, чтобы справиться с перепадом в сети.
  • Точность стабилизации. Под этим термином, на самом деле, понимается погрешность, с которой стабилизатор отклоняется от стандартных 220 В. Не рекомендуется приобретать приборы с погрешностью более 8%, для частного дома хватит 5-8%.
  • Размещение. Стабилизатор может крепиться на стену, устанавливаться на пол или в специальные стойки. Настенные и напольные варианты — самые удобные в быту.

Стабилизаторы напряжения для дома: отзывы и какой лучше

Приведем несколько удачных моделей стабилизаторов разных типов, чтобы вы могли ориентироваться на отзывы других покупателей.

РЕСАНТА ACH-5000/1-Ц

Качественный и бесшумный релейный стабилизатор с большим запасом мощности в 5000 Вт. Способен стабилизировать колебания напряжения от 140 до 260 В. На выходе получается напряжение с погрешностью 8% от 220 В — в среднем, от 202 до 238 В. Устанавливается на полу.

Штиль IS550

Простой в установке настенный стабилизатор с оптическими индикаторами и двойным преобразованием, а самое главное — недорогой. Впрочем, это обусловлено низким запасом мощности — 400 Вт. Зато диапазон входного напряжения огромный — от 90 до 310 В, и точность стабилизации высокая — погрешность всего 2%. Этим устройством можно отдельно экранировать от перепадов напряжения критически важные в частном доме приборы — к примеру, отопительный котел.

Энергия Classic 9000

Мощный электронный стабилизатор напряжения на 6300 Вт способен защитить целый дачный домик. Входное напряжение 125-254 В, выходное — 209-231 В. Точность стабилизации — 5%, хорошая норма. Стабилизатор крепится на стену и работает совершенно бесшумно.

Читайте еще полезные статьи о технике для дачи:

Фото: Flickr, MaxPixel, компании-производители

Какой стабилизатор напряжения выбрать. Лучшие стабилизаторы напряжения для дома

Стабилизаторы бывают однофазными и трехфазными, а также цифровыми и электромеханическими (латерными).

В зависимости от типа питающей сети стабилизаторы подразделяются по значению выходного напряжения на однофазные (220 В) и трёхфазные (380 В). Выбор зависит от того, как напряжение подведено в дом. Если подведено однофазное напряжение, подойдет только однофазный стабилизатор. Если к вашему дому подведено трехфазное напряжение, есть 2 варианта: купить один трехфазный стабилизатор или три однофазных.

Цифровые или электронные стабилизаторы, в свою очередь, делятся по способу коммутации на релейные и тиристорные.

Релейные стабилизаторы – самые популярные, т.к. имеют ряд преимуществ:

— надежны

— выдерживают перегрузки

— долговечны

— быстро реагируют на перепады

— принимают входное напряжение в любом диапазоне

— не вносят радиопомех, поэтому подходят для использования с самыми разными электроприборами

— компактны – могут быть установлены в квартирах

Тиристорные модели используют для работы с оборудованием, требующим высокой точности выходного напряжения, например, медицинским. Но они менее надежны и не так удобны в эксплуатации. Еще один минус – цена самого стабилизатора и ремонта в случае поломки. Для работы телевизора, холодильника и другой бытовой техники чрезмерная точность не нужна – все эти приборы нормально работают при напряжении 220 В ± 10%.

Электромеханические стабилизаторы латерного типа отличаются высокой точностью (2-3 %) и плавной регулировкой напряжения, но гораздо медленнее срабатывают при изменениях в электросети. Такие модели не приспособлены к перегрузкам и не отличаются надёжностью, требуют регулярного техобслуживания, имеют сравнительно большие размеры. Доступная цена – вот главное преимущество электромеханических стабилизаторов.

Мощность

Чтобы сделать правильный выбор, нужно еще учитывать мощность стабилизатора. Для бесперебойной работы стандартного набора «чайник-холодильник-телевизор-плита» мощности 10-15 кВт более, чем достаточно. Для точного расчета следует сложить мощность всей домашней техники, которую вы собираетесь подключать к стабилизатору. Учитывайте пусковые токи некоторых приборов, например, кондиционера, холодильника, микроволновки. Мощность этих приборов при запуске превышает номинальную в несколько раз. Если не учесть данного факта, при включении техники с высоким пусковым током остальные приборы могут отключиться – сработает защита стабилизатора от перегрузки.

Как выбрать стабилизатор напряжения — Статьи — Справочник

Основные эксплуатационные характеристики, по которым рекомендуется выбирать стабилизатор напряжения:

  • диапазон входных напряжений;
  • количество фаз;
  • мощность стабилизатора;
  • точность и скорость стабилизации напряжения;
  • дополнительные функциональные возможности;
  • габариты, масса.

Первоначально необходимо выяснить тип Вашей электросети – однофазная или трехфазная и исходя из этого подобрать необходимый вид прибора. Также стоит уточнить основные проблемы электропитания – постоянно пониженное или постоянно повышенное напряжение в сети либо частые скачки.

Многие модели стабилизаторов не рассчитаны на широкий диапазон входного напряжения и могут качественно отрабатывать только один вид отклонений – понижение либо скачки.

Также для выбора и подключения стабилизатора необходимо рассчитать примерную потребляемую суммарную мощность всех подключаемых к стабилизатору электроприборов. Основное условие выбора мощности стабилизатора напряжения – суммарная мощность подключаемой к нему нагрузки не должна превышать мощности самого стабилизатора (в противном случае автоматика современных стабилизаторов будет их просто отключать).

Ориентировочные значения мощности для различных приборов приведены в таблице. Точные значения можно узнать по паспортным данным.

Таблица: Ориентировочная потребляемая мощность наиболее распространённых бытовых электроприборов.




















потребительмощность, Втпотребительмощность, Вт
БЫТОВЫЕ ПРИБОРЫЭЛЕКТРОИНСТРУМЕНТ
Фен для волос450-2000Электродрель400-800
Утюг500-2000Перфоратор600-1400
Электроплита1100-6000Электроточило300-1100
Тостер600-1500Дисковая пила750-1600
Кофеварка800-1500Электрорубанок400-1000
Электрообогреватель1000-2400Электролобзик250-700
Электрогриль1200-2000Шлифовальная машина650-2200
Пылесос400-2000ЭЛЕКТРОПРИБОРЫ
Радио50-250Компрессор750-2800
Телевизор100-400Водяной насос500-900
Холодильник150-600Циркулярная пила1800-2100
Электродуховка1000-2000Кондиционер1000-3000
СВЧ печь1500-2000Электроника (плата и управления) и электронасосы газового котла200-900
Компьютер400-750Электромоторы550-3000
Электрочайник1000-2000Вентиляторы750-1700
Электролампа20-250Газонокосилка750-2500
Бойлер1200-1500Насос высокого давления2000-2900

Также необходимо учитывать высокие пусковые токи, сопровождающие работу многих приборов оснащенных электродвигателями. Данная величина зависит от типа и конструкции электродвигателя, наличия или отсутствия устройства плавного запуска. Любой электродвигатель в момент включения потребляет энергии в несколько раз больше, чем в штатном режиме. В случае, когда в состав нагрузки входит электродвигатель, который является основным потребителем в данном устройстве (например, погружной насос, холодильник), но его пусковой ток неизвестен, то паспортную потребляемую мощность двигателя необходимо умножить минимум на 3, во избежание перегрузки стабилизатора напряжения в момент включения устройства. Большие пусковые токи могут наблюдаться и у других устройств.

Рекомендуется выбирать модель стабилизатора напряжения как минимум с 30% запасом от потребляемой мощности нагрузки. Во-первых, Вы обеспечите «щадящий» режим работы стабилизатора, тем самым увеличив его срок службы, во-вторых, создадите себе резерв мощности для подключения нового оборудования.

Настоятельно рекомендуется устанавливать стабилизатор в специально отведенном для этого месте, недоступном для детей. Стабилизатор нельзя устанавливать на чердаках, в шкафах, в закрытых нишах стен, в сырых (с повышенной влажностью воздуха) помещениях. Так же нельзя располагать стабилизатор в помещении с горючими, легковоспламеняющимися, химически активными материалами и жидкостями. При установке стабилизатора необходимо применять кабели, имеющие соответствующее сечение и изоляцию а так же обеспечить надёжное заземление его корпуса.

Мощность стабилизаторов «Эра» изначальна указана в Вт, чтобы упростить Вам выбор необходимой мощности стабилизатора. Кроме того, стабилизатор «Эра» снабжен индикатором нагрузки, который позволяет наглядно увидеть мощность подключенных к стабилизатору приборов и ее изменения – в частности — пуск электродвигателя, и тем самым предупредить нежелательные перегрузки стабилизатора.

Входное рабочее напряжение стабилизатора напряжения что это ?

Вопрос:
Здравствуйте. Уточните, пожалуйста, при каком напряжении стабилизатор работает? «Рабочий диапазон входного напряжения от 155-275 Вольт. Номинальный диапазон входного напряжения от 180 ~ 255 Вольт.» Спасибо.

Ответ:

Входное рабочее напряжение стабилизатора напряжения что это?


Рабочий диапазон — это крайние границы работы стабилизатора напряжения, то есть, если указан рабочий диапазон стабилизатора напряжения  от 150 – 275 Вольт, то отключаться он будет при напряжении ниже 155, например при 154 вольтах стабилизатор отключит нагрузку подключенную к нему.


При возврате напряжения в диапазон номинального напряжения 180 вольт стабилизатор напряжения снова подключит потребителя к электропитанию.


При работе в в диапазоне между номинальным и рабочим, напряжение понижается, выходя за рамки 220 вольт с заявленной точностью стабилизатора. 


К примеру при рабочем напряжении в 155 вольт, стабилизаторы LIDER рассматриваемой нами серии SQ-15, будет выдавать 180 вольт, при напряжении ниже этого порога оборудование отключится.





Входное напряжение. В

рабочее

номинальное

155-275

180-255




Включение электронного стабилизатора напряжения Лидер  происходит автоматически при вхождении входного напряжения в пределы номинального, например в данном случае при 180 вольтах.   


Некоторые стабилизаторы напряжения не отключаются до предельно низкого напряжения в 60 вольт, продолжая работать, отслеживая качество сети, при этом нагрузка будет отключена. К таким стабилизаторам относятся ЭНЕРГОТЕХ. Это оборудование отличается еще одной особенностью, возможностью настройки порога рабочего напряжения, это позволяет гибко настраивать оборудование под запросы клиента.


Существует незначительная погрешность измерительных приборов. Поэтому в реальности пороги включения и отключения стабилизатора напряжения могут незначительно отличаться на некоторое значение.

Основы электроники: регулятор напряжения

Создание регулятора напряжения

Теория предыстории: как работает регулятор напряжения?

Название говорит само за себя: регулятор напряжения. Аккумулятор в вашем автомобиле, который заряжается от генератора переменного тока, розетка в вашем доме, которая обеспечивает все необходимое вам электричество, сотовый телефон, который вы, вероятно, держите под рукой каждую минуту дня, — все они требуют определенного напряжения для работы. Колеблющиеся выходы, превышающие ± 2 В, могут привести к неэффективной работе и, возможно, даже к повреждению ваших зарядных устройств.Существует множество причин, по которым могут возникать колебания напряжения: состояние электросети, включение и выключение других устройств, время суток, факторы окружающей среды и т. Д. Из-за необходимости постоянного постоянного напряжения введите регулятор напряжения.

Стабилизатор напряжения — это интегральная схема (ИС), которая обеспечивает постоянное фиксированное выходное напряжение независимо от изменения нагрузки или входного напряжения. Это можно сделать разными способами, в зависимости от топологии схемы внутри, но для того, чтобы этот проект оставался базовым, мы в основном сосредоточимся на линейном регуляторе.Линейный регулятор напряжения работает, автоматически регулируя сопротивление через контур обратной связи, учитывая изменения как нагрузки, так и входа, при этом сохраняя постоянное выходное напряжение.

Микросхема стабилизатора напряжения в корпусе ТО-220
С другой стороны, для импульсных регуляторов
, таких как понижающий (понижающий), повышающий (повышающий) и понижающий-повышающий (повышающий / понижающий), требуется несколько дополнительных компонентов, а также повышенная сложность как различные компоненты повлияют на результат. Импульсные регуляторы намного более эффективны с точки зрения преобразования энергии, где эффективность играет большую роль, но линейные регуляторы очень хорошо работают в качестве регуляторов напряжения в низковольтных приложениях.

В зависимости от приложения, стабилизатору напряжения может также потребоваться больше внимания для улучшения других параметров, таких как пульсирующее напряжение на выходе, переходная характеристика нагрузки, падение напряжения и выходной шум. Такие приложения, как аудиопроекты, более чувствительны к шуму и помехам, поэтому потребуется дополнительная фильтрация, особенно в импульсных регуляторах, где пульсации на выходе могут быть значительными. Большую часть информации, включая схемы, можно найти в техническом описании микросхемы стабилизатора напряжения, с которой вы работаете, в разделе «Примечания по применению».

Рекомендации по применению
для регулятора 7805T

Afrotechmods также имеет информативное видео о работе с популярным регулятором напряжения LM317T для получения регулируемого выхода.

Проект

Комплект регулятора напряжения макетной платы — отличный набор для пайки для любого новичка. Он выдает чистое 5 В постоянного тока с максимальным выходным током 500 мА. Он способен принимать диапазон входного напряжения от 6 до 18 В постоянного тока и имеет контакты, размер которых идеально подходит для любой стандартной макетной платы с 0.Расстояние 1 дюйм.

В комплекте:

(1) Печатная плата
(1) Выключатель питания
(1) Разъем питания постоянного тока 2,1 мм
(1) Электролитический конденсатор 10 мкФ
(1) Монолитный конденсатор 0,1 мкФ
(1) Резистор 1 кОм
(1) Красный источник питания светодиодный индикатор
(1) Разъемы контактов
(1) Руководство пользователя

Вам понадобятся:
• Паяльник
• Припой
• Фрезы
• Блок питания настенного адаптера 6-18В (Mean Well GS06U-3PIJ)

Комплект стабилизатора напряжения макетной платы Solarbotics 34020

Направление:

1.Резистор и конденсатор 0,1 мкФ:

Удалите ленту и согните выводы резистора, затем вставьте его в положение, обозначенное R1. Припаяйте его с другой стороны и отрежьте лишние выводы. Сделайте то же самое для конденсатора 0,1 мкФ в позиции C2. Неважно, как эти детали установлены — они не поляризованы.

2. Регулятор напряжения и цилиндрический домкрат:

Припаяйте регулятор напряжения в положение V-REG. Убедитесь, что сторона табуляции выровнена с жирной линией на символе — обратное направление не сработает! Затем обрежьте лишние провода.Защелкните цилиндрический домкрат в положение B1 и припаяйте его на место.

Шаг 1

Шаг 2

3. Конденсатор 10 мкФ и индикатор питания:

Установите электролитический конденсатор 10 мкФ в положение C1. Позиционирование имеет решающее значение. Убедитесь, что более длинный провод входит в площадку, отмеченную (+). Убедитесь, что он находится в правильном положении, убедившись, что полоса на стороне конденсатора находится ближе всего к этикетке PWR. Сделайте то же самое со светодиодом; более длинный вывод входит в круглую площадку. Вы можете подтвердить, что светодиод находится в правильном положении, заметив небольшую выемку на светодиоде, расположенную на стороне символа светодиода с линией (рядом с квадратной площадкой).

4. Выключатель питания и контакты макетной платы:

Выключатель питания просто устанавливается в положение PWR. С выводами на макетной плате посложнее — они идут снизу, и их сложнее удерживать при пайке. Тщательно припаяйте их как можно ровнее вручную или, если вы уверены, вставьте длинную сторону контактов в макет так, чтобы они совпали с отверстиями в печатной плате, затем припаяйте их, пока макетная плата удерживает все выровненные.

Шаг 3

Шаг 4

5. Настройка шин питания:

ЭТО ВАЖНО.Если вы забудете это сделать, ваша доска не будет работать! Выберите, на какой стороне макета вы хотите установить плату (в этом примере мы используем левую сторону). Обратите внимание на полярность направляющих макетной платы «+» внизу и «-» вверху. Найдите, какой набор контактных площадок на плате соответствует этому расположению, и нанесите каплю припоя на маленькие полумесяцы.

Если вы планируете переключать полярность питания на направляющих, вы можете установить номер детали SWT7 на контактные площадки между контактными площадками. В этом случае не оставляйте капли на подушечках.Обратите внимание, что это не рекомендуемая модификация.

Подайте питание на плату от любого источника питания постоянного тока 2,1 мм с номинальным напряжением 6–18 В — не превышайте максимальное значение 35 В постоянного тока! Регулятор мощности нагревается при питании от более 12 В (это нормально). Если вы не хотите использовать его на макетной плате, используйте контактные площадки с маркировкой «+ -» на конце, ближайшем к гнезду цилиндра, для регулируемой выходной мощности 5 В.

Шаг 5

SWT7 Навесной

Вопросы для обсуждения

1. Как тепло и шум будут влиять на выход цепи?
2.Как конденсаторы помогают отфильтровывать проблемы с помехами?
3. Каковы преимущества и недостатки линейных и импульсных регуляторов?
Типы регуляторов напряжения

и принцип работы | Статья

.

СТАТЬЯ

Получайте ценные ресурсы прямо на свой почтовый ящик — рассылается раз в месяц

Мы ценим вашу конфиденциальность

Как работает регулятор напряжения?

Стабилизатор напряжения — это схема, которая создает и поддерживает фиксированное выходное напряжение независимо от изменений входного напряжения или условий нагрузки.

Регуляторы напряжения (VR) поддерживают напряжение источника питания в диапазоне, совместимом с другими электрическими компонентами. Хотя регуляторы напряжения чаще всего используются для преобразования мощности постоянного / постоянного тока, некоторые из них также могут выполнять преобразование мощности переменного / переменного или переменного / постоянного тока. В этой статье речь пойдет о регуляторах постоянного / постоянного напряжения.

Типы регуляторов напряжения: линейные и импульсные

Существует два основных типа регуляторов напряжения: линейные и импульсные. Оба типа регулируют напряжение в системе, но линейные регуляторы работают с низким КПД, а импульсные регуляторы работают с высоким КПД.В высокоэффективных импульсных регуляторах большая часть входной мощности передается на выход без рассеивания.

Линейные регуляторы

В линейном стабилизаторе напряжения используется устройство активного прохода (например, BJT или MOSFET), которое управляется операционным усилителем с высоким коэффициентом усиления. Для того, чтобы поддерживать постоянное выходное напряжение, линейный регулятор регулирует сопротивление устройства прохода путем сравнения внутреннего опорного напряжения для дискретизированного выходного напряжения, а затем вождения ошибки к нулю.

Линейные регуляторы — это понижающие преобразователи, поэтому по определению выходное напряжение всегда ниже входного. Однако у этих регуляторов есть несколько преимуществ: они, как правило, просты в конструкции, надежны, экономичны и обладают низким уровнем шума, а также малыми колебаниями выходного напряжения.

Для работы линейных регуляторов

, таких как MP2018, требуется только входной и выходной конденсаторы (см. Рисунок 1). Их простота и надежность делают их интуитивно понятными и простыми устройствами для инженеров, а зачастую и очень рентабельными.

Рисунок 1: Линейный регулятор MP2018

Импульсные регуляторы

Схема импульсного регулятора обычно более сложна в разработке, чем линейный регулятор, и требует выбора значений внешних компонентов, настройки контуров управления для обеспечения стабильности и тщательного проектирования компоновки.

Импульсные регуляторы

могут быть понижающими преобразователями, повышающими преобразователями или их комбинацией, что делает их более универсальными, чем линейный регулятор.

Преимущества импульсных регуляторов включают то, что они высокоэффективны, имеют лучшие тепловые характеристики и могут поддерживать более высокие токи и более широкие приложения VIN / VOUT. Они могут достичь эффективности более 95% в зависимости от требований приложения. В отличие от линейных регуляторов, для импульсной системы питания могут потребоваться дополнительные внешние компоненты, такие как катушки индуктивности, конденсаторы, полевые транзисторы или резисторы обратной связи. HF920 является примером импульсного стабилизатора, который обеспечивает высокую надежность и эффективное регулирование мощности (см. Рисунок 2).

Рисунок 2: Импульсный регулятор HF920

Ограничения регуляторов напряжения

Одним из основных недостатков линейных регуляторов является то, что они могут быть неэффективными, поскольку в определенных случаях использования они рассеивают большое количество энергии.Падение напряжения линейного регулятора сравнимо с падением напряжения на резисторе. Например, при входном напряжении 5 В и выходном напряжении 3 В между клеммами возникает падение на 2 В, а эффективность ограничивается 3 В / 5 В (60%). Это означает, что линейные регуляторы лучше всего подходят для приложений с более низкими дифференциалами VIN / VOUT.

Важно учитывать предполагаемое рассеивание мощности линейного регулятора в приложении, поскольку использование более высоких входных напряжений приводит к высокому рассеянию мощности, которое может привести к перегреву и повреждению компонентов.

Еще одним ограничением линейных регуляторов напряжения является то, что они способны только к понижающему (понижающему) преобразованию, в отличие от импульсных регуляторов, которые также предлагают повышающее (повышающее) и понижающее-повышающее преобразование.

Импульсные регуляторы

очень эффективны, но к их недостаткам относится то, что они, как правило, менее рентабельны, чем линейные регуляторы, больше по размеру, более сложные и могут создавать больше шума, если их внешние компоненты не выбраны тщательно. Шум может быть очень важным для конкретного приложения, поскольку шум может повлиять на работу и производительность схемы, а также на характеристики электромагнитных помех.

Топологии импульсного регулятора

: понижающий, повышающий, линейный, LDO и регулируемый

Существуют различные топологии линейных и импульсных регуляторов. Линейные регуляторы часто используют топологию с малым падением напряжения (LDO). Для импульсных регуляторов существует три распространенных топологии: понижающие преобразователи, повышающие преобразователи и понижающие-повышающие преобразователи. Каждая топология описана ниже:

Регуляторы LDO

Одной из популярных топологий линейных регуляторов является стабилизатор с малым падением напряжения (LDO).Линейные регуляторы обычно требуют, чтобы входное напряжение было как минимум на 2 В выше выходного напряжения. Тем не менее, стабилизатор LDO разработан для работы с очень небольшой разницей напряжения между входными и выходными клеммами, иногда до 100 мВ.

Понижающие и повышающие преобразователи

Понижающие преобразователи

(также называемые понижающими преобразователями) принимают большее входное напряжение и производят более низкое выходное напряжение. И наоборот, повышающие преобразователи (также называемые повышающими преобразователями) принимают более низкое входное напряжение и производят более высокое выходное напряжение.

Пониженно-повышающие преобразователи

Понижающий-повышающий преобразователь — это одноступенчатый преобразователь, который сочетает в себе функции понижающего и повышающего преобразователя для регулирования выхода в широком диапазоне входных напряжений, которые могут быть больше или меньше выходного напряжения.

Регулятор напряжения

Четыре основные компоненты линейного регулятора являются проход транзистора, усилитель ошибки, опорное напряжение, и сетевой резистор обратной связи. Один из входов усилителя ошибки установлен двумя резисторами (R1 и R2) для контроля процентного значения выходного напряжения.Другой входом является ссылкой стабильного напряжения (VREF). Если дискретизированное выходное напряжение изменяется относительно VREF, усилитель ошибки изменяет сопротивление проходного транзистора для поддержания постоянного выходного напряжения (VOUT).

Для работы линейных регуляторов

обычно требуется только внешний входной и выходной конденсатор, что упрощает их внедрение.

С другой стороны, импульсный стабилизатор требует большего количества компонентов для создания цепи. Силовой каскад переключается между VIN и землей для создания пакетов заряда для доставки на выход.Подобно линейному регулятору, есть операционный усилитель, который производит выборку выходного постоянного напряжения из цепи обратной связи и сравнивает его с внутренним опорным напряжением. Затем сигнал ошибки усиливается, компенсируется и фильтруется. Этот сигнал используется для модуляции рабочего цикла ШИМ, чтобы вернуть выход в режим регулирования. Например, если ток нагрузки быстро увеличивается и вызывает падение выходного напряжения, контур управления увеличивает рабочий цикл ШИМ, чтобы обеспечить больший заряд нагрузки и вернуть шину в режим регулирования.

Приложения для линейных и импульсных регуляторов

Линейные регуляторы часто используются в приложениях, которые чувствительны к затратам, чувствительны к шуму, слаботочны или ограничены в пространстве. Некоторые примеры включают бытовую электронику, такую ​​как наушники, носимые устройства и устройства Интернета вещей (IoT). Например, в таких приложениях, как слуховой аппарат, можно использовать линейный регулятор, поскольку в них нет переключающего элемента, который мог бы создавать нежелательный шум и влиять на работу устройства.

Более того, если проектировщики в основном заинтересованы в создании недорогого приложения, им не нужно так беспокоиться о рассеивании мощности, и они могут полагаться на линейный регулятор.

Импульсные регуляторы

полезны для более общих приложений и особенно полезны в приложениях, требующих эффективности и производительности, таких как потребительские, промышленные, корпоративные и автомобильные приложения (см. Рисунок 3). Например, если приложение требует большого понижающего решения, лучше подходит импульсный стабилизатор, так как линейный регулятор может создавать большое рассеивание мощности, которое может повредить другие электрические компоненты.

Рисунок 3: Понижающий регулятор MPQ4430-AEC1

Каковы основные параметры микросхемы регулятора напряжения?

Некоторые из основных параметров, которые следует учитывать при использовании регулятора напряжения, — это входное напряжение, выходное напряжение и выходной ток. Эти параметры используются для определения того, какая топология VR совместима с ИС пользователя.

Другие параметры, включая ток покоя, частоту переключения, тепловое сопротивление и напряжение обратной связи, могут иметь значение в зависимости от приложения.

Ток покоя важен, когда приоритетом является эффективность в режимах малой нагрузки или ожидания. Если рассматривать частоту коммутации как параметр, максимальное увеличение частоты коммутации приводит к меньшим системным решениям.

Кроме того, термическое сопротивление имеет решающее значение для отвода тепла от устройства и его рассеивания по системе. Если контроллер включает в себя внутренний полевой МОП-транзистор, то все потери (проводящие и динамические) рассеиваются в корпусе и должны учитываться при расчете максимальной температуры ИС.

Напряжение обратной связи — еще один важный параметр, который необходимо изучить, поскольку он определяет минимальное выходное напряжение, которое может поддерживать регулятор напряжения. Это стандарт, чтобы посмотреть на опорное напряжение параметров. Это ограничивает более низкое выходное напряжение, точность которого влияет на точность регулирования выходного напряжения.

Как правильно выбрать регулятор напряжения

Чтобы выбрать подходящий регулятор напряжения, разработчик должен сначала понять их ключевые параметры, такие как V IN , V OUT , I OUT , системные приоритеты (например, V IN , V OUT , I OUT ).грамм. эффективность, производительность, стоимость), а также любые дополнительные ключевые функции, такие как индикация хорошего энергопотребления (PG) или включение управления.

После того, как разработчик определил эти требования, используйте таблицу параметрического поиска, чтобы найти лучшее устройство, отвечающее желаемым требованиям. Таблица параметрического поиска — ценный инструмент для дизайнеров, поскольку она предлагает различные функции и пакеты, доступные для соответствия требуемым параметрам для вашего приложения.

Каждое устройство MPS поставляется с таблицей данных, в которой подробно описано, какие внешние компоненты необходимы и как рассчитать их значения для достижения эффективной, стабильной и высокопроизводительной конструкции.Таблицу данных можно использовать для расчета таких значений компонентов, как выходная емкость, выходная индуктивность, сопротивление обратной связи и другие ключевые компоненты системы. Кроме того, вы можете использовать инструменты моделирования, такие как программное обеспечение DC / DC Designer или MPSmart, обращаться к примечаниям по применению или обращаться с вопросами в местный FAE.

MPS предлагает множество эффективных, компактных линейных и импульсных стабилизаторов напряжения, включая семейство HF500-x, семейство MP171x, MP20056, MP28310, MPQ4572-AEC1 и MPQ2013-AEC1.

Список литературы

Глоссарий по электронике

_________________________

Вам это показалось интересным? Получайте ценные ресурсы прямо на свой почтовый ящик — рассылайте их раз в месяц!

Получить техническую поддержку

Как правильно выбрать регулятор (ы) напряжения для вашей конструкции

В этой статье показано, как выбрать лучший тип стабилизатора напряжения для вашего конкретного электронного продукта.

Опубликовано Джон Тил

Вероятно, более 90% продукции требуют регулятора напряжения того или иного типа, что делает их одними из наиболее часто используемых электрических компонентов.

Если у вас нет возможности работать напрямую от напряжения батареи или внешнего адаптера постоянного / переменного тока, требуется стабилизатор напряжения. Скорее всего, потребуется несколько регуляторов напряжения.

Эта статья — ваше руководство по выбору регулятора (ов) напряжения для вашей конструкции.Мы расскажем обо всем, от определения того, какой тип регулятора напряжения вам нужен, до выбора того, который соответствует вашим конкретным требованиям.

Выбор необходимого регулятора

Первым шагом в выборе правильного регулятора напряжения является определение входного напряжения, выходного напряжения и максимального тока нагрузки.

Хотя существует множество других спецификаций, эти три помогут вам начать работу и помогут сузить круг необходимого вам регулятора.

Регуляторы напряжения

можно разделить на две широкие классификации:

  • Понижающий: напряжение на выходе ниже входного
  • Повышение: выдает напряжение, превышающее входное

Знание входного и выходного напряжения поможет вам легко решить, к какой группе относится ваш регулятор.

Регуляторы напряжения, которым требуется выходное напряжение меньше входного, являются наиболее распространенным типом регуляторов напряжения. Например, вы вводите 5 В и выдает 3,3 В, или вы вводите 12 В и выдает 5 В.

Вам необходимо рассмотреть два типа регуляторов:

  • Линейные регуляторы: простые, дешевые и бесшумные, но могут иметь низкий КПД. Линейные регуляторы способны только понижать напряжение.
  • Импульсные регуляторы: высокая энергоэффективность, но более сложная и дорогая, с большим шумом на выходе.Импульсные регуляторы могут использоваться как для понижения, так и для повышения напряжения.

Если вам требуется выходное напряжение ниже входного, начните с линейного регулятора, а не импульсного регулятора.

Рис. 1. В линейном стабилизаторе для регулирования выходного напряжения используется транзистор и контур управления с обратной связью. Линейный регулятор может производить только выходное напряжение ниже входного.

Линейные регуляторы

намного дешевле и проще в использовании, чем импульсные регуляторы, поэтому, как правило, они должны быть вашим первым выбором.

Вы не хотите использовать линейный стабилизатор только в том случае, если рассеиваемая мощность слишком велика или вам необходимо повысить напряжение.

Определение рассеиваемой мощности

Хотя линейные регуляторы дешевы и просты в использовании, основным недостатком является то, что они могут тратить много энергии. Это может вызвать чрезмерный разряд батареи, перегрев или повреждение продукта.

Если у вас есть аккумулятор, мощность которого расходуется на тепло, аккумулятор разряжается быстрее.Если это не аккумулятор, но он по-прежнему выделяет значительное количество тепла, это может вызвать другие проблемы с вашей конструкцией.

Фактически, при определенных условиях линейный регулятор может выделять столько тепла, что фактически разрушает себя. Очевидно, вы этого не хотите.

При использовании линейного регулятора начните с определения мощности, рассеиваемой регулятором.

Для линейных регуляторов используйте уравнение:

Мощность = (Входное напряжение — Выходное напряжение) x Ток (Уравнение 1)

Можно предположить, что выходной ток (также называемый током нагрузки) примерно такой же, как входной ток для линейных регуляторов.

На самом деле, входной ток равен выходному току плюс ток покоя, который потребляет линейный регулятор для выполнения функции регулирования.

Однако для большинства регуляторов ток покоя чрезвычайно мал по сравнению с током нагрузки, поэтому достаточно предположить, что выходной ток равен входному.

Как видно из уравнения 1, если у вас большой перепад напряжения (Vin — Vout) на регуляторе и / или большой ток нагрузки, то ваш регулятор будет рассеивать большое количество энергии.

Например, если на входе 12 В, а на выходе 3,3 В, разность напряжений будет рассчитана как 12 В — 3,3 В = 8,7 В.

Если ток нагрузки составляет 1 ампер, это означает, что регулятор должен рассеивать 8,7 Вт мощности. Это огромная потеря мощности, с которой не справится любой линейный регулятор.

Если, с другой стороны, у вас есть высокий перепад напряжения, но вы используете ток нагрузки всего в несколько миллиампер, тогда мощность будет небольшой.

Например, в приведенном выше случае, если вы теперь используете ток нагрузки только 100 мА, рассеиваемая мощность упадет до 0,87 Вт, что гораздо более приемлемо для большинства линейных регуляторов.

При выборе линейного регулятора недостаточно просто убедиться, что входное напряжение, выходное напряжение и ток нагрузки соответствуют спецификациям регулятора.

Например, у вас есть линейный регулятор, рассчитанный на 15 В и ток 1 А. Вы думаете: «Хорошо, если это так, я могу подать на вход 12 В, взять 3.3 В на выходе и запустить его при 1 А, не так ли? »

Неправильно! Вы должны убедиться, что линейный регулятор может выдерживать даже такое количество мощности. Способ сделать это — определить, насколько сильно нагреется регулятор, в зависимости от мощности, которую он должен рассеять.

Для этого сначала вычислите, сколько мощности будет рассеивать линейный регулятор, используя уравнение 1 выше.

Во-вторых, посмотрите в таблице данных регулятора в разделе «тепловые характеристики» параметр под названием «Theta-JA», выраженный в единицах ° C / Вт (° C на ватт).

Theta-JA указывает количество градусов, на которое микросхема будет нагреваться выше температуры окружающего воздуха, на каждый ватт мощности, которую он должен рассеять.

Просто умножьте рассчитанную рассеиваемую мощность на Theta-JA, и вы узнаете, насколько сильно линейный регулятор будет нагреваться при такой мощности:

Мощность x Theta-JA = Температура выше комнатной (уравнение 2)

Допустим, ваш регулятор соответствует спецификации Theta-JA 50 ° C на ватт. Это означает, что если ваш продукт рассеивает:

  • 1 ватт, он нагреется до 50 ° C.
  • 2 Вт нагреется до 100 ° С.
  • ½ ватта он нагреется до 25 ° C.

Важно отметить, что рассчитанная выше температура представляет собой разницу температур выше температуры окружающего воздуха.

Допустим, вы подсчитали, что при ваших условиях питания регулятор будет рассеивать 2 Вт мощности. Вы умножаете это на Theta-JA, и вы определяете, что он нагреется до 100 ° C.

Здесь важно не забыть добавить температуру окружающего воздуха.Комнатная температура обычно составляет 25 ° C. Следовательно, вы должны добавить 25 ° C к 100 ° C. Теперь у вас температура 125 ° C.

125 ° C — это максимальная температура, на которую рассчитано большинство электронных компонентов, поэтому вы никогда не захотите намеренно превышать 125 ° C.

Обычно вы не повредите свой продукт, пока не достигнете температуры примерно от 170 ° C до 200 ° C. К счастью, у большинства регуляторов также есть тепловое отключение, которое срабатывает при температуре около 150 ° C, поэтому они отключатся до того, как вызовут какие-либо повреждения.

Однако некоторые регуляторы не имеют теплового отключения, поэтому вы можете повредить их, если они рассеивают слишком много энергии.

В любом случае, вы не хотите, чтобы ваш продукт постоянно перегревался и ему приходилось отключаться, чтобы остыть.

Также следует учитывать, что температура воздуха не всегда может быть 25 ° C.

Допустим, ваш регулятор все еще нагревается до 100 ° C при нагрузке, но теперь температура окружающей среды составляет 50 ° C (например, в закрытой машине в жаркий летний день).

Теперь у вас 50 ° C плюс 100 ° C и температура до 150 ° C при загрузке. Вы превысили указанную максимальную температуру и находитесь на грани срабатывания теплового отключения.

Очевидно, этого следует избегать. Эксплуатация регулятора таким образом, чтобы он регулярно превышал заданную температуру 125 ° C, может не вызвать немедленного повреждения, но может сократить срок службы компонента.

Регуляторы с малым падением напряжения (LDO)

В некоторых случаях линейные регуляторы могут быть чрезвычайно эффективными, потребляя очень мало энергии. Это происходит, когда они работают с очень низким входным напряжением к выходному напряжению.

Например, если Vin — Vout составляет всего 300 мВ, то даже при токе нагрузки 3 А рассеиваемая мощность составляет всего 0.9 Вт, что достаточно мало для большинства регуляторов.

Минимальный дифференциал Vin-Vout, с которым может работать линейный регулятор, называется падением напряжения. Если разница между Vin и Vout падает ниже напряжения отключения, то регулятор находится в режиме отключения.

Регулятор в режиме отпускания просто выглядит как небольшой резистор от входа к выходу. Это означает, что выход, по сути, просто соответствует входному питанию, и на самом деле никакое регулирование не выполняется.

В большинстве случаев вы не хотите использовать линейный регулятор в режиме отключения.Это ни в коем случае не повредит чему-либо, но вы потеряете многие преимущества регулятора.

Например, если на вашем входном источнике много шумов сигнала, они обычно отфильтровываются линейным регулятором. Однако эта фильтрация не будет происходить в режиме отключения, поэтому весь шум входного источника питания передается прямо на выходное напряжение.

Причина, по которой стабилизаторы с малым падением напряжения так полезны, заключается в том, что они позволяют управлять регулятором с очень малой рассеиваемой мощностью.Это связано с тем, что линейный регулятор наиболее эффективен, когда разница между Vin и Vout небольшая.

Многие старые линейные регуляторы имели очень высокое падение напряжения. Например, популярные стабилизаторы серии 7800 имеют спецификацию падения напряжения 2 В. Это означает, что входное напряжение должно быть как минимум на 2 В выше выходного напряжения.

Рисунок 2 — Старые трехконтактные линейные регуляторы требуют большего перепада напряжения Vin-Vout и, следовательно, расходуют больше энергии, чем более новые регуляторы LDO.

Хотя 2 В — это не так уж и много, если вы пропускаете через этот регулятор ток в 1 ампер и у вас есть разница в 2 В, то это 2 Вт энергии, теряемой зря.

Регуляторы LDO нового поколения могут иметь очень низкое падение напряжения менее 200 мВ при полной нагрузке.

LDO, работающий только с перепадом напряжения 200 мВ, может пропускать в 10 раз больше тока при той же рассеиваемой мощности, что и линейный стабилизатор, работающий с перепадом напряжения 2 В. Таким образом, 1 ампер тока с дифференциалом Vin-Vout 200 мВ равняется только нулю.2 Вт рассеиваемой мощности.

Краткое описание линейных регуляторов

Линейные регуляторы полезны, если:

  • Разница между входным и выходным напряжением мала
  • У вас низкий ток нагрузки
  • Требуется исключительно чистое выходное напряжение
  • Дизайн должен быть максимально простым и дешевым

Как мы обсудим дальше, импульсные стабилизаторы создают много шума на выходе и могут создавать нечеткое выходное напряжение.

Это может быть приемлемо для некоторых приложений, но во многих случаях требуется очень чистое напряжение питания. Например, при генерации напряжения питания для аналого-цифрового преобразователя или какой-либо звуковой схемы.

Таким образом, линейные регуляторы не только проще в использовании, но и обеспечивают гораздо более чистое выходное напряжение по сравнению с импульсными регуляторами, без пульсаций, всплесков или шума любого типа.

Таким образом, если рассеиваемая мощность не слишком велика или вам не требуется повышающий регулятор, линейный регулятор будет вашим лучшим вариантом.

Импульсные регуляторы

Импульсные регуляторы намного сложнее для понимания, чем линейные регуляторы. Линейный регулятор основан на силовом транзисторе, который регулирует величину тока, разрешенного для подачи на выход.

ПРИМЕЧАНИЕ:
Обязательно загрузите бесплатное руководство в формате PDF 15 шагов для разработки нового электронного оборудования .

Если система управления линейного регулятора определяет, что выходное напряжение ниже, чем должно быть, то от входа к выходу может проходить больший ток. И наоборот, если обнаруживается, что выходное напряжение выше, чем должно быть, регулятор позволит меньшему току течь от входа к выходу, действуя таким образом, чтобы снизить выходное напряжение.

С другой стороны, импульсные регуляторы используют катушки индуктивности и конденсаторы для временного хранения энергии перед передачей ее на выход.

В этом уроке я проектирую печатную плату с использованием простого линейного регулятора, а в этом более глубоком курсе я проектирую индивидуальную плату с использованием более сложного импульсного регулятора.

Существует два основных типа импульсных регуляторов: повышающий и понижающий.

Понижающий импульсный стабилизатор также называется понижающим стабилизатором и, как линейный регулятор, выдает выходное напряжение ниже входного.

Рис. 3. Понижающий импульсный стабилизатор использует катушку индуктивности в качестве временного накопителя энергии для эффективного создания выходного напряжения ниже входного.

Если вы начали планировать использование линейного регулятора (понижающего), но определили, что рассеиваемая мощность слишком велика, тогда вам следует использовать понижающий импульсный стабилизатор.

В то время как повышающий импульсный стабилизатор создает выходное напряжение, превышающее входное, и называется повышающим регулятором.

Импульсные регуляторы

обладают высокой эффективностью даже при очень высоких разницах между входом и выходом.

КПД равен выходной мощности, деленной на входную. Это соотношение того, какая часть мощности от входа поступает на выход.

КПД = Pout / Pin = (Vout x Iout) / (Vin x Iin) (Уравнение 3)

Уравнение эффективности такое же для линейного регулятора.Однако, поскольку выходной ток равен входному току для линейного регулятора, уравнение 3 упрощается до простого:

КПД (линейный регулятор) = Vout / Vin (уравнение 4)

Например, предположим, что у вас на входе 24 В, а на выходе необходимо 3 В при токе нагрузки 1 А. Если бы это был линейный регулятор, он работал бы с чрезвычайно низким КПД, и почти вся мощность рассеивалась бы в виде тепла.

КПД линейного регулятора будет только 3 В / 24 В = 12.5%. Это означает, что только 12,5% мощности от входа поступает на выход. Остальные 87,5% передаваемой мощности теряются в виде тепла!

С другой стороны, импульсные регуляторы обычно имеют КПД 90% или больше независимо от разницы между входным и выходным напряжениями. Для импульсного регулятора около 90% мощности передается на выход и только 10% тратится впустую.

Только когда Vin и Vout близки друг к другу, линейный регулятор может сравниться по эффективности с импульсным регулятором.

Например, если у вас входное напряжение 3,6 В (напряжение литий-полимерной батареи), а на выходе выдается 3,3 В, то линейный регулятор будет иметь КПД 3,3 В / 3,6 В = 91,7%.

Повышающие регуляторы напряжения

В большинстве случаев выходное напряжение будет ниже входного. В этом случае следует использовать линейный регулятор или понижающий импульсный стабилизатор, как обсуждалось.

Однако есть и другие случаи, когда вам может потребоваться выходное напряжение выше входного.Например, если у вас аккумулятор 3,6 В и вам нужно питание 5 В.

Рис. 4. В повышающем импульсном стабилизаторе в качестве временного накопительного элемента используется катушка индуктивности для эффективного создания выходного напряжения, превышающего входное.

Многие новички в электронике удивляются, узнав, что можно генерировать более высокое напряжение из более низкого напряжения. Для выполнения этой функции необходим импульсный регулятор, называемый повышающим регулятором.

В отличие от линейных регуляторов выходной ток импульсного регулятора не равен входному току.Вместо этого вы должны смотреть на входную мощность, выходную мощность и эффективность.

Рассчитаем входной ток для повышающего регулятора. Предположим, что входное напряжение — 3 В, выходное напряжение — 5 В, выходной ток — 1 А, а энергоэффективность — 90% (как указано в таблице данных).

Чтобы выяснить это, нам нужно использовать небольшую базовую алгебру для уравнения 3, чтобы найти входную мощность:

Pin = Pout / КПД (уравнение 5)

Мы знаем, что эффективность составляет 90% (или 0.90), и мы знаем, что выходная мощность составляет 5 В x 1 А = 5 Вт. Мы можем рассчитать, что входная мощность составляет 5 Вт / 0,9 = 5,56 Вт.

Поскольку входная мощность составляет 5,56 Вт, а выходная мощность 5 Вт, это означает, что регулятор рассеивает только 0,56 Вт.

Далее, поскольку мы знаем, что мощность равна напряжению, умноженному на ток, это означает, что входной ток равен:

Входной ток = 5,56 Вт / Vin = 5,56 Вт / 3 В = 1,85 A (уравнение 6)

Для повышающего регулятора входной ток всегда будет выше, чем выходной ток.С другой стороны, входной ток понижающего регулятора всегда будет меньше выходного тока.

Понижающие регуляторы

Допустим, вы получаете питание от двух последовательно соединенных батареек AA. При полной зарядке две батареи AA могут выдавать около 3,2 В, но когда они почти полностью разряжены, они выдают только 2,4 В.

В этом случае напряжение вашего источника питания может находиться в диапазоне от 2,4 В до 3,2 В.

Теперь предположим, что вам нужно выходное напряжение ровно 3 В независимо от состояния батарей.Когда батареи полностью заряжены (выходное напряжение 3,2 В), вам необходимо понизить напряжение батареи с 3,2 В до 3 В.

Однако, когда батареи близки к разряду (выходное напряжение 2,4 В), вам необходимо увеличить напряжение батареи с 2,4 В до 3 В.

В этом сценарии вы должны использовать так называемый повышающий-понижающий импульсный стабилизатор, который представляет собой просто комбинацию повышающего и понижающего регуляторов.

Вы можете использовать отдельный понижающий регулятор, за которым следует повышающий регулятор (или наоборот), чтобы решить эту проблему.Но обычно лучше использовать одинарный понижающе-повышающий регулятор.

Импульсный регулятор + линейные регуляторы

Помните о трех преимуществах линейных регуляторов: дешевизне, простоте и чистоте выходного напряжения.

Может быть много случаев, когда вы хотите использовать линейный стабилизатор, потому что вам нужно чистое выходное напряжение, но вы не можете, потому что они тратят слишком много энергии.

В этой ситуации вы можете использовать импульсный регулятор, за которым следует линейный регулятор.

Допустим, у вас есть входное напряжение от литий-полимерной батареи, равное 3.6 В, но вам нужно чистое питание 5 В.

Для этого вы должны использовать повышающий регулятор, чтобы поднять напряжение до значения чуть выше целевого выходного напряжения. Например, вы можете использовать повышающий регулятор для повышения напряжения с 3,6 В до 5,5 В.

Затем вы следуете этому с помощью линейного регулятора, который берет 5,5 В и понижает его до 5 В, а также очищает шум и пульсации для получения чистого сигнала.

Это очень распространенный метод получения КПД импульсного регулятора и бесшумного выходного напряжения линейного регулятора.

Если вы выбрали эту опцию и специально пытаетесь отфильтровать коммутируемый шум, обязательно обратите внимание на коэффициент подавления подачи питания (PSRR) линейного регулятора.

PSSR данного линейного регулятора изменяется в зависимости от частоты. Следовательно, PSSR обычно представляется в виде графика, который показывает, как линейный регулятор подавляет любые пульсации на входном питании на различных частотах.

Рисунок 5 — Коэффициент подавления помех от источника питания (PSRR) в зависимости от частоты для TPS799 от Texas Instruments.

Чтобы использовать этот график, посмотрите на частоту переключения вашего импульсного стабилизатора (или любых других источников шума в вашей цепи). Затем посмотрите на PSSR линейного регулятора на этой конкретной частоте.

Затем вы можете рассчитать, какая часть шума импульсного регулятора будет удалена линейным регулятором.

Сводка

Чтобы выбрать регулятор напряжения для вашей системы, начните с предположения, что линейный регулятор может использоваться, если входное напряжение выше, чем выходное.

Только если при этом расходуется слишком много энергии, используйте понижающий импульсный стабилизатор.

Если вам нужно выходное напряжение выше, чем входное, используйте импульсный импульсный стабилизатор.

Если у вас есть ситуация, когда входное напряжение может быть выше или ниже выходного напряжения, вам нужен импульсный импульсный стабилизатор.

Наконец, если вам нужен чистый выход, но нужна энергоэффективность импульсного регулятора, используйте импульсный регулятор, а затем линейный регулятор для очистки напряжения питания.

Наконец, не забудьте скачать бесплатно PDF : Ultimate Guide to Develop and Sell Your New Electronic Hardware Product . Вы также будете получать мой еженедельный информационный бюллетень, в котором я делюсь премиальным контентом, недоступным в моем блоге.

Другой контент, который может вам понравиться:

Что такое регулятор напряжения и как он работает?

Большинству интегрированных ИС требуется постоянное напряжение, с которым они могли бы работать. Будь то простой логический вентиль или сложный микропроцессор, у них есть собственное рабочее напряжение.Наиболее распространенные рабочие напряжения — 3,3 В, 5 В и 12 В. Хотя у нас есть батареи и адаптеры постоянного тока, которые могут действовать как источник напряжения, в большинстве случаев они не могут быть напрямую подключены к нашей схеме, поскольку напряжение от них не регулируется.

Скажем, например, у нас есть батарея на 9 В, но нам нужно активировать реле 5 В, которое, очевидно, работает на 5 В. Что мы здесь делаем?

Что такое регулятор напряжения и почему мы его используем?

Вспомните школьные годы, когда нас учили, что на резисторах падает напряжение. Разве не было бы простым решением просто использовать резисторы для падения напряжения в соответствии с законом Ома? Но затем на резисторах падает напряжение в зависимости от протекающего через них тока. В тот момент, когда ваш компонент начинает потреблять меньше тока, напряжение резко возрастает и убивает его.

Вам нужно что-то получше — напряжение не должно зависеть от тока нагрузки, по крайней мере, не сильно. Следующее простейшее решение, которое приходит вам в голову, — это делитель напряжения. Для этого нужны два резистора, но, эй, если их можно втиснуть, они также могут работать.Еще одна неприятная проблема — в тот момент, когда ваш компонент начинает потреблять слишком большой ток, выход делителя проседает — верхний резистор не может удовлетворить текущую потребность. Теперь вы действительно начинаете желать, чтобы вы узнали об этом в школе. Вы можете исправить это, уменьшив номиналы резисторов, но это заставит два резистора потреблять слишком большой ток, что, вероятно, разрушит ваш текущий бюджет и станет слишком горячим с непосредственным риском отказа.

Что еще можно было сделать? Усиление! Конечно, вам пришлось потратить на это много часов лекций! Почему бы не добавить транзистор NPN в качестве повторителя напряжения? Делитель напряжения смещения можно подключить к базе, вход шины 12 В к коллектору, а выход к компоненту к эмиттеру, и бинго, вы решили проблему!

Конечно, исправление работает, но оставляет у вас неприятное ощущение — вы использовали три части, и при тестировании обнаруживаете, что сбои в шине питания 12 В идеально воспроизводятся на выходе.Конечно, это усилитель, у него нет интеллекта для автокомпенсации. Вы можете заменить нижний резистор делителя напряжения на стабилитрон, но ток, необходимый для правильного смещения стабилитрона (против таких вещей, как температурные коэффициенты и дрейф), почти равен потреблению вашего компонента, что совершенно бессмысленно.

Нет лучшего способа сделать это? Разве нет волшебного черного ящика, в котором было бы все необходимое для эффективного сброса напряжения? Миллионы EEE по всему миру пережили подобные периоды стресса (включая меня!). Конечно, не все проблемы связаны с падением напряжения, но подобные ситуации обычны в лабораториях EEE повсюду!

Но вам повезло — нужный вам компонент существует. Фактически, это одна из первых коммерческих реализаций технологии IC (не считая операционных усилителей) — скромного регулятора напряжения.

Если вы когда-нибудь посмотрите техническое описание регулятора напряжения, вы будете поражены схемотехникой, в которой они были упакованы, чтобы понижать напряжение и поддерживать его в чистоте — хороший стабильный регулятор напряжения, усилители с обратной связью и компенсацией. — приличный силовой каскад.Конечно, если мы смогли вместить столько технологий в эти наши телефоны, почему бы не сделать регулировку напряжения в красивом корпусе TO-92?

Они становятся лучше с каждым днем ​​- некоторые из них потребляют не более нескольких наноампер, то есть тысячных миллионных ампер! Более того, другие поставляются с защитой от короткого замыкания и перегрева, что делает их надежными.

Регуляторы напряжения — подробный обзор

Как мы видели в разделе выше, основная задача регулятора напряжения — понижать большее напряжение до меньшего и поддерживать его стабильность, поскольку это регулируемое напряжение используется для питания (чувствительной) электроники.

регулятор напряжения в основном доукомплектован эмиттерный повторитель, как описано выше, — транзистор, соединенный с ссылкой стабильной, что выкладывает постоянного напряжения, капельной остальное.

Они также имеют встроенный усилитель ошибки, который измеряет выходное напряжение (снова через делитель), сравнивает его с опорным напряжением, вычисляет разность и соответствующим образом управляет выходным транзистором. Это далеко от делителя напряжения, который точно воспроизводит входной сигнал, хотя и немного меньше.Вы не хотите, чтобы пульсации переменного тока накладывались на вашу шину постоянного напряжения.

Желательно иметь транзистор с высоким коэффициентом усиления, поскольку управлять силовыми транзисторами очень сложно, с жалким коэффициентом усиления в диапазоне двух цифр. Это было преодолено с помощью транзисторов Дарлингтона, а в последнее время — полевых МОП-транзисторов. Поскольку для управления этими типами требуется меньший ток, общее потребление тока снижается. Это дополняется тем, что опорное напряжение используется внутри и потребляет очень малый ток.

Ток, который регулятор потребляет для управления всей этой внутренней схемой, когда выход не нагружен, называется током покоя. Чем меньше ток покоя, тем лучше.

Эти регуляторы построены с использованием трех транзисторов на силовом выходном каскаде — два из них в конфигурации Дарлингтона, а другой — в качестве устройства ограничения тока. Последовательные переходы CE в сумме дают падение напряжения на регуляторе около 2 В.

Это напряжение известно как напряжение падения, напряжение, ниже которого регулятор перестает регулировать.

Вы можете найти устройства, называемые LDO-стабилизаторами или стабилизаторами с малым падением напряжения, с падением напряжения около 0,4 В, поскольку они используют переключатель MOSFET.

Три терминальных регулятора

Хватит разговоров, теперь перейдем к номерам деталей.

Самая распространенная серия регуляторов напряжения — серия 78ХХ.Две цифры после 78 представляют собой выходное напряжение регулятора, например, 7805 — это регулятор 5 В, а 7812 — регулятор 12 В. Выходные напряжения, доступные с фиксированными регуляторами, охватывают широкий диапазон от 3,3 В до 24 В с хорошими значениями, такими как 5 В, 6 В, 9 В, 15 В и 18 В.

Стабилизаторы этой серии отлично подходят для большинства целей, они могут выдерживать почти 30 В на входе и, в зависимости от комплектации, выходной ток до 1 А. Они исключительно просты в использовании — подключите входной контакт к входному напряжению, а выходной контакт — к устройству, которому требуется более низкое напряжение, и, конечно же, контакт заземления к земле.

Здесь развязывающие конденсаторы необязательны, поскольку усилители обратной связи «отклоняют» входные пульсации и шум, следя за тем, чтобы они не передавались на выход. Однако, если ваше устройство потребляет более нескольких десятков миллиампер, рекомендуется не менее 4,7 мкФ на входе и выходе, предпочтительно из керамики.

Интересная вещь, которую делают люди, — на этих регуляторах делают примитивные зарядные устройства для телефонов. Просто подключите батарею 9 В ко входу и соответствующий USB-разъем к выходу, и вуаля, у вас есть аварийное зарядное устройство для телефона.Эта конструкция достаточно прочная, поскольку на микросхеме встроена термозащита.

Хорошая особенность таких регуляторов напряжения заключается в том, что их распиновка практически универсальна, поэтому возможна их замена. В настоящее время большинство «транзисторных» корпусов на печатных платах представляют собой регуляторы напряжения, которые можно использовать для других проектов, поскольку они очень просты в использовании.

Увеличение выходного тока регуляторов напряжения

Одно ограничение, которое быстро преодолевает полезность, — это выходной ток, который сильно ограничен корпусом и способом его установки.

Существуют сильноточные варианты этих регуляторов, но их сложно найти.

Единственные устройства, способные выдавать большие токи, — это импульсные преобразователи постоянного тока в постоянный, но показатели выходного шума ужасны.

Возможно создание собственного сильноточного линейного стабилизатора, но в конечном итоге вы столкнетесь со всеми проблемами, упомянутыми выше.

К счастью, есть способ «захватить» стандартный регулятор с помощью нескольких дополнительных деталей и увеличить выходной ток.

Большинство этих модификаций включают добавление обходного транзистора через стабилизатор и управление базой с входом, как показано на рисунке ниже.

Регулируемые регуляторы

Три концевых стабилизатора довольно хороши и просты в использовании, но что, если вам нужно нестандартное выходное напряжение, такое как 10,5 В или 13 В?

Конечно, более или менее возможно взломать фиксированные регуляторы, но требуемая схема довольно сложна и превосходит основную цель простоты.

Существует

устройств, которые могут выполнять эту работу за нас, самым популярным из которых является LM317.

LM317 похож на любой другой линейный регулятор со входом и выходом, но вместо контакта заземления есть контакт, называемый «Adjust». Этот вывод предназначен для получения обратной связи от делителя напряжения на выходе, чтобы на выводе всегда было 1,25 В, изменяя значения сопротивления, мы можем получить разные напряжения. В техническом описании даже сказано: «устраняет запасы множества фиксированных напряжений», но, конечно, это применимо только в том случае, если вы можете позволить себе иметь эти два резистора на борту.

В таких регулируемых регуляторах хорошо то, что при небольшом изменении конфигурации они могут также служить в качестве источников постоянного тока.

Подключив резистор к выходному контакту, а регулировочный штифт к другому концу резистора, как показано на рисунке, регулятор пытается поддерживать постоянное напряжение 1,25 В на выходном резисторе и, следовательно, постоянный ток на выходе. Эта простая схема довольно популярна среди диодных лазеров.

Фиксированные стабилизаторы

тоже могут это делать, но напряжения падения неоправданно высоки (фактически, номинальное выходное напряжение). Однако они сработают в крайнем случае, если вы в отчаянии.

Ограничения регулятора напряжения

Самым большим преимуществом линейных регуляторов является их простота; больше нечего сказать.

Однако, как и все хорошие чипы, у них есть свои ограничения.

Линейные регуляторы работают как переменный резистор с обратной связью, сбрасывая ненужное напряжение. При рисовании такой же ток, как и в нагрузке. Эта потраченная впустую энергия преобразуется в тепло, что делает эти регуляторы горячими и неэффективными при высоких токах.

Например, регулятор 5 В с входом 12 В, работающий на токе 1 А, имеет потерю мощности (12 В — 5 В) * 1 А, что составляет 7 Вт! Это много потраченной впустую энергии, а КПД всего 58%!

Значит, при больших перепадах входного-выходного напряжения или при больших токах регуляторы имеют жалкую энергоэффективность.

Проблема дифференциального напряжения на входе-выходе может быть решена с помощью более чем одного регулятора, подключенного последовательно с уменьшением выходного напряжения (до желаемого значения напряжения), так что напряжение падает ступенчато.Хотя общая рассеиваемая мощность такая же, как при использовании одного регулятора, тепловая нагрузка распределяется по всем устройствам, снижая общую рабочую температуру.

Ограничения по мощности и эффективности можно преодолеть с помощью импульсного источника питания, но выбор зависит от приложения, нет четких правил относительно того, где и какой тип источника питания использовать.

7812 Регулятор напряжения 12В / 1А

Описание

7812 — это линейный стабилизатор с фиксированным напряжением, который может выдавать 12 В при токе до 1 А с диапазоном входного напряжения от 14 до 35 В.

В ПАКЕТ:

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РЕГУЛЯТОРА НАПРЯЖЕНИЯ 7812:

  • Линейный регулятор постоянного напряжения
  • Диапазон входного напряжения 14-35 В
  • Фиксированное выходное напряжение 12 В
  • Постоянный ток 1 А с возможностью импульсного перенапряжения 2,2 А
  • ТО-220 упаковка

Линейные регуляторы постоянного напряжения серии 78xx являются одними из самых популярных линейных регуляторов на рынке, которые существуют уже очень давно. Они имеют встроенное ограничение тока и защиту от перегрева и, как правило, являются довольно надежными устройствами. Префикс может различаться в зависимости от производителя, поэтому вы можете увидеть их в списке как LM78xx, MC78xx, L78xx или просто 78xx.

Основные операции

7812 — широко используемый линейный регулятор. Входное напряжение может варьироваться от 14 до 35 В постоянного тока, а на выходе — фиксированное 12 В при токе более 1 А и до 2,2 А при импульсном токе.

Для основной работы внешние компоненты не требуются. Просто подключите входное напряжение и землю, и на выходе будет 5 В.

Если вы используете его на достаточном расстоянии (> 10 ″) от источника питания, обеспечивающего входное напряжение, тогда a.Рекомендуется конденсатор входного фильтра 33 мкФ или больше. Деталь в идеале должна быть деталью с низким ESR, такой как танталовый или майларовый конденсатор, но небольшие электролитические конденсаторы обычно работают нормально. Выходной конденсатор 0,1 мкФ или больше также может быть добавлен для улучшения выходной переходной характеристики, как показано ниже

.

Рассеиваемая мощность

Линейные регуляторы

имеют меньшую пульсацию на своих выходах по сравнению с преобразователями постоянного тока в постоянный, которые могут использоваться для той же основной цели, но компромисс заключается в том, что линейные регуляторы также имеют тенденцию рассеивать больше тепла в процессе.Причина в том, что линейный регулятор использует на выходе последовательно проходной транзистор для снижения избыточного напряжения.

Рассеиваемая мощность линейного регулятора зависит от разницы между входным напряжением (Vin) и выходным напряжением (Vout), а также от величины тока, потребляемого регулятором. Чем больше разница в напряжении между Vin и Vout, тем выше будет рассеиваемая мощность, что ограничивает ток, который может потребляться от устройства.

Рассеиваемая мощность устройства 7812 легко вычисляется как рассеиваемая мощность = (Vin — Vout) * Iout.

Если на входе 7812 напряжение 15 В и ток составляет 1 А, тогда рассеиваемая мощность = (15 В — 12 В) * 1 А = 3 Вт. Корпус 7812 TO-220 должен рассеивать 3 Вт мощности. В типичных условиях устройство может рассеивать около 1–1,25 Вт, прежде чем потребуется радиатор, поэтому в нашем примере здесь устройству потребуется радиатор. Максимальный выходной ток без радиатора в этом случае будет ограничен примерно 300 — 350 мА, и устройство будет работать в диапазоне 85-95 ° C.

Как правило, вы всегда хотите использовать как можно более низкое входное напряжение, чтобы минимизировать потери мощности через устройство и максимально увеличить доступный выходной ток.

Примечания:

  1. Язычок 7812 совпадает с контактом заземления.
  2. При сильноточных нагрузках или при больших перепадах входного и выходного напряжения устройство может сильно нагреваться, поэтому будьте осторожны при обращении.

Технические характеристики

Максимальные характеристики
V IN Максимальное входное напряжение 35V
I O Максимальный выходной ток 1A (типовой)
I МАКС Пиковый импульсный ток (тип.) 2.2А
Эксплуатационные рейтинги
В О Выходное напряжение 12,0 В +/- 2%
V I — V O Отключение напряжения 2,0 ​​В
Упаковка К-220
Тип корпуса Пластиковый язычок, 3-выводный, сквозное отверстие
Производитель ON Semiconductor
Лист данных 7812

Назад к основам: выбор идеального регулятора

Регулятор напряжения выполняет две функции: изменение входного напряжения на другой уровень на выходе и регулирование (поддержание постоянного выходного напряжения, несмотря на изменение условий нагрузки). Регуляторы постоянного / постоянного тока являются ключевым компонентом любой энергосистемы, поэтому выбор правильного регулятора имеет решающее значение для разработки оптимального решения.

Хотя инженеры понимают функции регулятора, менее опытным инженерам часто бывает трудно выбрать лучший регулятор для своего применения. В этом сообщении в блоге определены критерии, которые может использовать любой, кто не является опытным разработчиком электроэнергии, чтобы выбрать идеальный регулятор.

Понижающий, повышающий или понижающий-повышающий регулятор?

Есть три основные категории:

  • Buck — регуляторы с выходным напряжением ниже, чем на входе
  • Boost — регуляторы с выходным напряжением выше, чем на входе
  • Понижающий-повышающий — регуляторы, которые могут обеспечивать выходное напряжение, которое выше, ниже или такое же, как входное

В большинстве приложений напряжение понижается от шины к нагрузке, поэтому обычно используются понижающие стабилизаторы.Другие приложения требуют увеличения напряжения с помощью повышающего регулятора: например, если мощность постоянного тока должна передаваться по длинному кабелю, потери I 2 R можно уменьшить, повысив напряжение перед передачей, а затем снова понизив его на Загрузка. В аккумуляторных батареях пониженно-повышающие регуляторы часто используются для обеспечения постоянного стабильного напряжения, преодолевая изменение выходного напряжения, которое проявляется в процессе зарядки и разрядки аккумуляторов.

Номинальные входы и выходы

Многие системы имеют четкие требования к входному и выходному напряжению — например, вам может потребоваться понизить уровень напряжения 12 В до 3.3В. Для многих приложений в наличии будет подходящий регулятор, отвечающий требованиям к напряжению.

Очевидно, что регулятор должен обеспечивать мощность, необходимую нагрузке. Мощность регулятора обычно определяется максимальным выходным током.

Диапазоны входов и выходов

Хотя приложениям часто требуется определенное напряжение, для других требуется регулируемый выход. Это может быть связано с изменением нагрузки — например, в части испытательного оборудования — или может быть, что нагрузка питается по длинному кабелю, и напряжение необходимо подрезать немного выше, чем требуется нагрузке, чтобы компенсировать падение напряжения на кабеле.

Диапазоны входного напряжения особенно важны для таких приложений, как системы с батарейным питанием. В автомобильном применении аккумулятор с номинальным напряжением 12 В может выдавать 12,5 В при полной зарядке и падать до 10 В или меньше по мере разряда аккумулятора. Регулятор с узким входным диапазоном может больше не работать при падении напряжения батареи, а это означает, что полная емкость батареи не может быть использована. Поэтому обеспечение достаточно широкого диапазона входных сигналов является важным критерием при выборе регулятора.

Выбор регуляторов с широким входом также имеет еще одно преимущество: они также могут снизить затраты на складские запасы, поскольку один регулятор может использоваться в различных ситуациях.

Эффективность

КПД — один из критериев для большинства проектируемых сегодня энергосистем. Выбор регулятора с высокими потерями мощности может сделать почти невозможным достижение целей эффективности. Также важно помнить, что эффективность регулятора непостоянна: обычно эффективность регулятора резко падает по мере увеличения коэффициента понижения или повышения и уменьшения тока, потребляемого на выходе.

Современные регуляторы, например, на основе топологии переключения при нулевом напряжении (ZVS) от Vicor, по своей сути обладают высокой эффективностью и более стабильны во всем рабочем диапазоне.

Шум

Импульсные регуляторы обеспечивают высокий КПД, но схема переключения генерирует шум. В некоторых системах, особенно с чувствительными аналоговыми компонентами, шум источника питания может ограничивать общую производительность. Излишний электронный шум также может затруднить получение сертификата ЭМС.

Как и в случае с эффективностью, топология регулятора является ключом к достижению низкого уровня шума: гораздо проще использовать компонент, который не генерирует шум, чем пытаться отфильтровать этот шум. ZVS, например, представляет собой топологию с мягким переключением, которая по своей сути является малошумной, что упрощает разработку высокопроизводительных систем.

Формат и упаковка

Сегодня электронные системы часто имеют ограниченное пространство. Даже если цель не состоит в том, чтобы сделать систему настолько маленькой, насколько это возможно, например, продукты, размещенные в стандартных 19-дюймовых стойках, уменьшение размера системы питания позволяет использовать сэкономленное пространство для добавления дополнительных функций.

При любом расчете размера следует также учитывать периферийные компоненты, необходимые для регулятора. За счет более высокого уровня интеграции и высокой частоты переключения размер и количество периферийных компонентов могут быть уменьшены, что потенциально может обеспечить большую экономию места, чем простой выбор регулятора в меньшем корпусе.

Доступные типы пакетов не только определяют необходимое пространство: часто пакеты меньшего размера могут быть расположены ближе к нагрузке, что обеспечивает более точное регулирование нагрузки и более быструю реакцию на переходные процессы.

Помимо размера важным фактором может быть вес, особенно в тех случаях, когда оборудование может перемещаться. Примеры таких систем варьируются от переносного портативного оборудования до автомобильной электроники и дронов.

Рабочая температура и тепловые характеристики

Регуляторы

не могут быть эффективными на 100%, поэтому они всегда будут рассеивать тепло, которое необходимо отводить. Если требуется радиатор, это может значительно увеличить как размер, так и вес системы питания.Неспособность рассеять тепло также может повлиять на производительность системы и другими способами: например, в системах освещения или отображения, если регулятор вызывает повышение температуры светодиодов, это снизит интенсивность и изменит длину волны и, следовательно, оттенок светодиода. генерируемый свет.

Регулятор должен надежно работать во всем диапазоне температур, которым он может подвергаться. В целом, более эффективные регуляторы смогут работать при более высоких температурах, поскольку им не нужно рассеивать так много тепла, но продукты от разных поставщиков могут сильно различаться, поэтому важно проверять технические характеристики.

Дополнительные возможности

В дополнение к критериям, описанным выше, вашему приложению может потребоваться определенная функциональность, которая может ограничить выбор. Примеры этих дополнительных функций:

  • Возможность параллельного подключения: если регуляторы могут быть подключены параллельно, то могут быть получены более высокие выходные токи. Не все регуляторы могут иметь параллельные выходы, поскольку во многих топологиях это вызовет нестабильность.
  • Постоянный выходной ток: в аккумуляторных приложениях требуется постоянное напряжение для питания нагрузки, но постоянный ток требуется для зарядки.Некоторые регуляторы предлагают выходы, которые можно настроить как на постоянный ток, так и на постоянное напряжение, что делает их идеальными для этих систем.
  • Плавный запуск: возможность медленно наращивать напряжение помогает обеспечить стабильность системы питания, даже когда к выходу регулятора подключена большая емкость.
  • Защита от перенапряжения: регуляторы, которые имеют защиту, гарантирующую, что они не могут выдавать напряжение, превышающее заданное выходное напряжение, гарантируют, что нагрузка не будет повреждена даже во время неисправности.Другая схема защиты может отключить регулятор, если входное напряжение выходит за пределы допустимого диапазона.
  • Переходный процесс: некоторые нагрузки быстро изменяют требуемый им ток. Быстрый переходный отклик гарантирует, что регулятор может выдавать необходимую мощность без больших выходных конденсаторов для хранения энергии.

Заключение

Хотя регуляторы концептуально являются простыми компонентами — они принимают напряжение на входе и подают другое напряжение на выходе, — существует множество факторов, которые определяют лучший регулятор для вашего приложения. Тщательное рассмотрение критериев, изложенных выше, поможет выбрать идеальный регулятор для вашей системы.

ТОП-10 линейных регуляторов напряжения

В электронике для стабилизации напряжения обычно используются линейные регуляторы напряжения. Независимо от входного напряжения или условий нагрузки они будут обеспечивать фиксированное выходное напряжение, тем самым защищая устройства от колебаний выходных сигналов, которые могут привести к неэффективной работе или даже к повреждению.

При разработке источника питания для приложения, в котором требуется небольшая разница между входным и выходным напряжениями, разработчикам оборудования следует учитывать линейные регуляторы напряжения.

Простота и стоимость — основные преимущества использования линейных регуляторов перед импульсными регуляторами напряжения. Кроме того, отсутствие шума переключения делает линейные регуляторы особенно полезными для аудио- и видеосвязи, медицинских устройств и других чувствительных к шуму приложений.

С другой стороны, линейные регуляторы напряжения выделяют тепло, и их эффективность довольно низкая, варьируется от 30% до 60%. Вот почему они используются в основном для маломощных устройств и небольших различий между входным и выходным напряжениями.

По сравнению с линейными регуляторами импульсные регуляторы напряжения (также известные как импульсные регуляторы) превосходят по эффективности и выделяют гораздо меньше тепла, но также являются более дорогими и сложными.

При выборе между различными регуляторами напряжения для вашего приложения вы должны учитывать несколько факторов, включая их максимальное входное напряжение, разницу между входным и выходным напряжениями, номинальные токи, номинальные температуры и выходной шум.

Большинство линейных регуляторов напряжения в нашем списке 10 имеют максимальную токовую защиту и тепловую защиту.Большинство из них также имеют максимальное входное напряжение от 5,5 до 40 В и выходное напряжение от 3,3 до 15 В. Самыми популярными поставщиками стабилизаторов напряжения для SnapEDA являются Diodes Inc, Richtek USA Inc, Microchip, STMicroelectronics и Texas Instruments.

Давайте теперь взглянем на 10 лучших линейных регуляторов напряжения на SnapEDA!

# 10 — LP2985-33DBVR от Texas Instruments

Этот стабилизатор с низким падением напряжения имеет максимальное входное напряжение 16 В, выходное напряжение 3,3 В, выходной ток 150 мА, напряжение отключения 280 мВ и диапазон температур перехода от -40 ° C до 125 ° C.
Средняя цена у дистрибьюторов: $ 0,60

Загрузить Symbol & Footprint

# 9 — L7805ACD2T от STMicroelectronics

Этот положительный стабилизатор имеет максимальное входное напряжение 35 В, выходное напряжение 5 В, выходной ток 1,5 А, падение напряжения 2 В и диапазон температур перехода от 0 ° C до 125 ° C.

Средняя цена у дистрибьюторов: N / A

Загрузить Symbol & Footprint

№ 8 — L7805CV-DG от STMicroelectronics

Этот положительный стабилизатор имеет максимальное входное напряжение 35 В, выходное напряжение 5 В, 1.Выходной ток 5 А, падение напряжения 2 В и диапазон температур перехода от 0 ° C до 125 ° C.

Средняя цена у дистрибьюторов: $ 0,52

Загрузить Symbol & Footprint

# 7 — REG1117 от Texas Instruments

Этот положительный стабилизатор с низким падением напряжения имеет максимальное входное напряжение 15 В, выходное напряжение 1,8 В, выходной ток 800 мА и диапазон температур перехода от -40 ° C до 125 ° C.

Средняя цена у дистрибьюторов: 2,02 доллара США

Скачать Symbol & Footprint

# 6 — L7805CV от STMicroelectronics

Этот положительный стабилизатор имеет максимальное входное напряжение 35 В, выходное напряжение 5 В, 1.Максимальный выходной ток 5 А, падение напряжения 2 В и диапазон температур перехода от 0 ° C до 125 ° C.

Средняя цена у дистрибьюторов: $ 0,41

Загрузить Symbol & Footprint

# 5 — LD1117S33CTR от STMicroelectronics

Этот регулятор напряжения с низким падением напряжения имеет максимальное входное напряжение 15 В, выходное напряжение 3,3 В, максимальный выходной ток 950 мА, падение напряжения 1 В и диапазон температур перехода от -40 ° C до 125 ° C.

Средняя цена у дистрибьюторов: $ 0.36

Загрузить Symbol & Footprint

# 4 — AP2112K-3.3TRG1 от Diodes Inc.

Этот положительный стабилизатор имеет максимальное входное напряжение 6 В, выходное напряжение 3,3 В, максимальный выходной ток 600 мА, напряжение падения 0,4 В и диапазон температур перехода от -40 ° C до 85 ° C.

Средняя цена у дистрибьюторов: $ 0,24

Загрузить Symbol & Footprint

# 3 — RT9193-33GB от Richtek USA Inc.

Этот регулятор с низким падением напряжения имеет 5.Максимальное входное напряжение 5 В, выходное напряжение 3,3 В, максимальный выходной ток 300 мА, падение напряжения 0,3 В и диапазон температур перехода от -40 ° C до 125 ° C.

Средняя цена у дистрибьюторов: $ 0,50

Загрузить Symbol & Footprint

# 2 — MIC29302WU от Microchip

Этот стабилизатор с низким падением напряжения имеет максимальное входное напряжение 26 В, выходное напряжение 3,3 В, выходной ток 3 А, максимальное падение напряжения 0,6 В и диапазон температур перехода от -40 ° C до 125 ° C.

Средняя цена по дистрибьюторам: N / A

Скачать Symbol & Footprint

И верхний линейный стабилизатор напряжения на SnapEDA — это…
№1- ЛМ1117МП-3.3 от Texas Instruments

Этот стабилизатор с низким падением напряжения имеет максимальное входное напряжение 15 В, выходное напряжение 3,3 В, максимальный выходной ток 800 мА, напряжение падения 1,2 и диапазон температур перехода от 0 ° C до 125 ° C.

Средняя цена у дистрибьюторов: N / A

Загрузить Symbol & Footprint

* Эти данные были собраны с помощью аналитики SnapEDA при просмотре загрузок из нашей библиотеки моделей деталей (символы, посадочные места и 3D-модели). Ежегодно в SnapEDA оцениваются миллионы деталей, однако, если детали нет в нашей базе данных, она не будет отображаться в этом списке.Мы постоянно увеличиваем охват и периодически обновляем этот список!

Создавайте электронные устройства в мгновение ока.