Сетевой выпрямитель — стабилизатор напряжения и тока

Схема стабилизатора напряжения 220в своими руками

Главная > Теория > Схема стабилизатора напряжения 220в своими руками

По установленному стандарту ГОСТ 29322-2014 (IEC 60038:2009), напряжение в линии от промышленных источников питания подается с частотой 50±0,2 Гц и 230В±10 %. Несоблюдения определенных правил установки электроустановок при монтажных работах в процессе эксплуатации вызывают аварийные ситуации.

В этих случаях установленные параметры сети могут существенно отклоняться, что отрицательно воздействует на оборудование, которое используется в качестве нагрузки. Особенно чувствительна к скачкам напряжения старая бытовая техника: стиральные машины, холодильники, кондиционеры, пылесосы и ручные электроинструменты.

Для исключения этих отрицательных явлений напряжение сети стабилизируется до 220 вольт.

Общий вид одного из самодельных стабилизаторов напряжения

В случаях повышенного напряжения обмотки электродвигателей перегреваются, коллектора быстро изнашиваются, возможны пробои изоляционного слоя и межвитковое замыкание в обмотках. При заниженном напряжении двигатели запускаются рывками или не запускаются вообще, это приводит к преждевременному износу элементов пускового оборудования.

Контакты на магнитных пускателях искрят и пригорают, световые приборы работают не на полную мощность и светятся тускло.

Оптимальным вариантом стабилизировать параметры напряжения в сети без отрицательных последствий считается применение в схеме питания вольтодобавочного трансформатора, напряжение вторичной обмотки которого складывается с сетевым, приближая его к установленным параметрам.

В новых образцах радиоэлектронной аппаратуры, телевизорах, персональных компьютерах, видео,- или аудиоплеерах устанавливаются импульсные блоки питания, они эффективно выполняют работу стабилизирующих элементов.

Импульсный блок питания в состоянии поддерживать нормальную работу аппаратуры при напряжении сети в пределах от 160 до 230В. Такой способ надежно защищает оборудование от выгорания отдельных элементов входной цепи при перенапряжении в сети.

Для защиты устаревших видов техники используются отдельные стабилизаторы напряжения, через которые подключаются приборы.

Такие стабилизаторы продаются в специализированных магазинах, но при желании и наличии определенных знаний и практических навыков простейшие схемы можно собрать самостоятельно. Многие любители делают стабилизатор напряжения своими руками.

Виды стабилизаторов напряжения

В зависимости от мощности нагрузки в сети и других условий эксплуатации, используются различные модели стабилизаторов:

• Феррорезонансные стабилизаторы считаются самыми простыми, в них применяется принцип магнитного резонанса. Схема включает в себя всего два дросселя и конденсатор. Внешне он похож на обычный трансформатор с первичной и вторичной обмотками на дросселях. Такие стабилизаторы имеют большой вес и габариты, поэтому почти не используются для бытовой аппаратуры. Благодаря высокому быстродействию, эти приборы применяются для медицинского оборудования;

Схема феррорезонансного стабилизатора напряжения

• Сервоприводные стабилизаторы обеспечивают регулировку напряжения автотрансформатором, реостатом которого управляет сервопривод, получающий сигналы с датчика контроля напряжения. Электромеханические модели могут работать с большими нагрузками, но имеют малую скорость срабатывания. Релейный стабилизатор напряжения имеет секционную конструкцию вторичной обмотки, стабилизация напряжения производится группой реле, сигналы на замыкание и размыкание контактов которых поступают с платы управления. Таким образом, осуществляется подключение нужных секций вторичной обмотки для поддержания выходного напряжения в пределах установленных величин. Скорость регулировки осуществляется быстро, но точность установки напряжения невысокая;

Пример сборки релейного стабилизатора напряжения

• Электронные стабилизаторы имеют аналогичный принцип, как и релейные, но вместо реле используются тиристоры, симисторы или полевые транзисторы для выпрямления соответствующей мощности, в зависимости от тока нагрузки. Это значительно повышает скорость переключения секций вторичной обмотки. Бывают варианты схем без трансформаторного блока, все узлы выполнены на полупроводниковых элементах;

Вариант схемы электронного стабилизатора

• Стабилизаторы напряжения с двойным преобразованием осуществляют регулировку по инверторному принципу. Эти модели преобразуют переменное напряжение в постоянное, потом обратно в переменное напряжение, на выходе преобразователя формируется 220В.

Вариант схемы инверторного стабилизатора напряжения

Схема стабилизатора не преобразует напряжение сети. Инвертор постоянного напряжения в переменное при любом напряжении на входе генерирует на выходе 220В переменного тока. Такие стабилизаторы совмещают высокую скорость срабатывания и точность установки напряжения, но имеют высокую цену по сравнению с ранее рассмотренными вариантами.

Схема электронного стабилизатора напряжения

Рассмотрим более подробно, как сделать электронный стабилизатор напряжения своими руками на 220В, сборку схемы и настройку. Схема такого стабилизатора проста и востребована у потребителей, проверена временем.

Основные технические характеристики:

• Диапазон входного напряжения сети – 160-250В;
• Напряжение на выходе после стабилизации – 220В;
• Допустимая мощность, потребляемая нагрузкой, – 2 кВт;

Такой мощности вполне достаточно, чтобы подключить через стабилизатор один или несколько ценных бытовых приборов, чувствительных к перепадам напряжения. Вес и габариты прибора зависят от корпуса, основные элементы, трансформатор и плату можно разместить в готовой коробке или корпусе от другой электротехники.

Практика показывает, что самодельный стабилизатор напряжения при сборке имеет некоторые сложности: одним из трудоемких процессов в сборке схемы стабилизатора является изготовление трансформатора, но в нашем случае эту работу можно упростить. Для данной схемы на стабилизатор напряжения 220в идеально подходят трансформаторы марки ТС180-ТС320, в торговых сетях их может не быть, но в старых телевизорах и на рынках можно купить за 300-500 рублей.

Внешний вид трансформатора ТС-180

Трансформаторы серий ТН, ТПП тоже неплохо показали свою работу в составе этой схемы. Вторичные обмотки этих трансформаторов выдают напряжение от 24 до 36 вольт, выдерживают токи нагрузки до 8А.

Основные элементы и принцип работы схемы

На первичную обмотку трансформатора поступает сетевое напряжение 160-250В, после трансформации с выхода вторичной обмотки напряжение 24-36 подается на диодный мост VD1.

Ключевой транзистор VT1 подключен в цепь через стабилизатор напряжения DA1 c переменным сопротивлением R5, которым регулируется напряжение на выходе стабилизатора.

Параллельный стабилизатор DA1 и диодный мост VD2 контролируют напряжение ошибки и усиливают его.

Схема электрическая принципиальная электронного стабилизатора

При повышении напряжения сети увеличивается напряжение вторичной обмотки и на конденсаторе С3, что приводит к открытию стабилитрона DA1, таким образом, шунтируется напряжение на резисторе R7. Это приводит к падению напряжения на затворе транзистора VT1, он закрывается, на выходных контактах стабилизированного напряжения ХТ3, ХТ4 его увеличение ограничивается.

При пониженном напряжении на первичной обмотке происходит обратная реакция: снижается напряжение на вторичной обмотке, закрывается стабилитрон DA1, транзистор открывается, напряжение на вторичной обмотке растет.

Светодиод HL1 показывает состояние ключевого транзистора, когда он открыт, на вторичную обмотку подается дополнительное напряжение, диод светится. Стабилитрон VD3 ограничивает напряжение до установленного наминала, защищая затвор транзистора от перенапряжения.

Транзистор устанавливается на дюралевый радиатор 50x50x10 мм, обычно этого достаточно для отвода тепла, провода силовой линии должны быть сечением не менее 4 мм2, провода в цепях управления – меньшего сечения.

Пример установки транзистора на радиатор

Предохранители FU1, FU2 желательно ставить плавкие на 8-10 А.

Характеристики элементов схемы

Наименование деталиМаркаНоминальное значениеКоличество

Для монтажа всех элементов используется печатная плата, изготовление которой требует более детального рассмотрения в отдельной теме. При необходимости можно заказать изготовление платы для данной схемы у специалистов, которые занимаются этим профессионально на сайте http://megapcb.com/.

Как видно, схема стабилизатора напряжения 220в своими руками собирается несложно и надежно работает.

Очень важно! После сборки требуется отрегулировать пределы стабилизации выходного напряжения. Для этого на выход стабилизатора подключается обычная лампа накаливания 100-200 Вт, далее нужно выставить переменным резистором R5 на выходе 225В.

Потом подключить больше нагрузку до 1.5 кВ и довести напряжение до 220В. Измерения можно проводить обычным мультиметром или установить в схему стрелочный вольтметр.

После 10 минут работы на максимальной нагрузке потрогайте, как сильно разогрелся транзистор, при необходимости увеличьте размеры радиатора.

Важно! Не забывайте, что транзистор на радиатор крепится с использованием теплопроводящей пасты через слюдяную прокладку. В целях безопасности на входе стабилизатора используйте трехпроводной шнур или кабель с вилкой, у которой есть заземляющая клемма. Заземляющий провод подключите к нейтральной линии на плате и корпусу, особенно когда он металлический.

Видео

Источник: https://elquanta.ru/teoriya/skhema-stabilizatora-napryazheniya-220v.html

Стабилизаторы напряжения переменного тока 126

Стабилизаторы напряжения переменного тока — это устройства, автоматически преобразующие текущее повышенное или пониженное напряжение в стабильное напряжение 220В (или 380В).

Стабилизаторы напряжения применяются для защиты электрооборудования от повышения и понижения напряжения в электросети, скачков и перепадов напряжения, электромагнитных помех, короткого замыкания, тем самым позволяя увеличить срок эксплуатации оборудования.

Мы предлагаем стабилизаторы напряжения переменного тока двух типов: со ступенчатым регулированием напряжения (или релейные) и электромеханические (или сервомоторные).

Релейные стабилизаторы отличаются относительно небольшой ценой, быстротой регулирования, высокой помехоустойчивостью, особенно к импульсным перенапряжениям, малым весом и габаритами.

Они применяются при длительных интервалах пониженного или повышенного напряжений, но не рекомендованы к использованию для защиты электрооборудования с электродвигателями переменного тока и устройств с большими пусковыми токами.

Недостатком релейных стабилизаторов является ступенчатое регулирование напряжения на выходе, ограничивающее точность стабилизации.

Электромеханические стабилизаторы подходят для защиты любой нагрузки, характеризуются высокой точностью удержания выходного напряжения, хорошей нагрузочной способностью, отсутствием помех при работе, обеспечивают плавное регулирование выходного напряжения без искажения синусоидальной формы. Недостатками электромеханических стабилизаторов являются низкое быстродействие, шумность, наличие открытого скользящего контакта.

При выборе стабилизатора напряжения следует учитывать суммарную мощность и характер нагрузки, количество фаз, особенности питающей сети.

Обращайте внимание на рабочий диапазон стабилизатора, количество и качество розеток, наличие у них заземления, точность стабилизации. Мы предлагаем широкий ассортимент стабилизаторов напряжения переменного тока мощностью от 100 до 10000 Вт.

Основными поставщиками являются Krauler, Штиль, Эра.

Посмотреть и купить товар вы можете в наших магазинах в городах: Москва, Санкт-Петербург, Волгоград, Воронеж, Екатеринбург, Ижевск, Казань, Калуга, Краснодар, Красноярск, Минск, Набережные Челны, Нижний Новгород, Новосибирск, Омск, Пермь, Ростов-на-Дону, Рязань, Самара, Тверь, Тула, Уфа, Челябинск. Доставка заказа почтой или через салоны «Евросеть» в следующие города: Тольятти, Саратов, Барнаул, Ульяновск, Тюмень, Иркутск, Ярославль, Оренбург, Томск, Кемерово, Хабаровск, Владивосток и др.

Товары из группы «Стабилизаторы напряжения переменного тока» вы можете купить оптом и в розницу.

Источник: https://www.chipdip.ru/catalog-show/ac-voltage-stabilizers

Выпрямители и стабилизаторы напряжения

Принципы работы простейших сетевых блоков питания. В бытовой сети 220В переменного напряжения с частотой 50Гц (бывает и по-другому, но рассмотрим именно это случай). Часто электронным устройствам для питания требуется постоянное напряжение, обычно от 5 до 50В, к тому же, обычно необходима (в целях безопасности и не только) гальваническая развязка по питанию.

Полная гальваническая развязка означает, что напряжение (разность потенциалов) на выходе устройства зависит только от напряжения на входе и совершенно не зависит от абсолютного значения самих потенциалов. Т.е.

Читайте также:  Простая система радиооповещения

если на входе устройства с гальванической развязкой напряжение относительно земли на одном входе +500В, а на втором +700В, на выходе будет, например 0В и +200В, даже если на входе напряжение станет –300В и -100В (разница постоянна), на выходе по-прежнему будет 0В и +200В. К тому же, для питания различных устройств обычно нужны напряжения, ниже чем в бытовой сети.

Для решения этих задач (гальванической развязки и понижения напряжения) может применятся обычный понижающий трансформатор с двумя обмотками (первичной – на напряжение 220В и вторичной – на низкое напряжение). На выходе понижающего трансформатора получаем переменное напряжение той же формы и частоты что и на входе (сети), но более низкое по напряжению. 
Выпрямители. 
Рис 24.

 
Диодный однополупериодный выпрямитель (рис 24). Применяется только в случае очень малых токов, т.к. при работе большими токами требуются конденсаторы очень большой ёмкости, к тому же, трансформатор будет нагружен несимметрично, что может вызвать постоянное чрезмерное намагничивание сердечника и его насыщение.

 
На вторичной обмотке трансформатора будет переменное напряжение (чёрный график рис. 24 с)) с амплитудой в кв. корень из 2 (~1.4) больше, чем действующее напряжение. Диод, (рис. 24 а) пропустит только положительные полупериоды напряжения, в результате на нагрузке (Rнагр) будет напряжение изображенное на крсном графике (рис. 24 с)). Но нам нужно получить постоянное напряжение.

Добавим в схему конденсатор (рис. 24. b)). Теперь, во время положительного полупериода конденсатор С заряжается током текущим через диод, а всё остальное время конденсатор разряжается через нагрузку. Чем выше ёмкость конденсатора (при постоянной частоте), тем меньшее он будет успевать разряжаться и напряжение на выходе будет более стабильно.

 
Конденсатор заряжается относительно небольшой промежуток времени (по сравнению со временем разряда), токи заряда будут во много раз больше тока, отдаваемого в нагрузку. Попробуем рассчитать на сколько падает напряжение в течение периода и примерный ток через диод при заряде конденсатора. Ток через конденсатор равен I= С * dU/dt, отсюда dU =I* dt/C.

Конденсатор разряжается примерно 7/8 времени периода (при времени на заряд в 1/8 периода). При 50Гц полный период период =20mS. Время заряда ~ 2.5 mS, разряда – 17.5mS. Будем считать ток нагрузки постоянным. Получим, что при токе нагрузки в 1A и ёмкости конденсатора 5 000мкФ напряжение за период будет падать примерно на 3.5В.

Если считать ток заряда постоянным (что на самом деле не совсем так), то средний ток заряда для нашего случая равен I= С * dU/dt = 5 000мкФ * 3.5В/2.5mS = 7A! Вторичная обмотка трансформатора и диод должны выдерживать ток заряда с некоторым запасом.

На практике обычно применяют двухполупериодные выпрямители (диодный мост), позволяющие использовать энергию 2х- полупериодов (как положительного, так и отрицательного). Это позволяет как минимум в два раза сократить время разряда конденсатора в нагрузку, также в несколько раз сократить ток для заряда конденсатора. 
Рис 25. 
Рассмотрим принцип работы на рис 25. а).

В каждый полупериод ток течёт только по двум диодам. Допустим, в данный момент времени на вторичной обмотке сверху -, снизу +. Ток будет течь через D1 и D2, на нагрузке будет положительное напряжение. В следующий полупериод, на обмотке – сверху +, снизу -. Ток течёт через диоды D3 и D4. На нагрузке снова будет положительное напряжение (см. график в точке А на рис 25. d).

После подключения конденсатора (рис 25. b)), получим напряжение на выходе представленное на графике рис 25. e). Рассчитаем уровень пульсаций этого напряжение как и в прошлом примере. В нашем случае только изменились времена заряда/разряда конденсатора.

Пусть как и в прошлом случае, конденсатор заряжается за тот же период времени, но учитывая, что заряд и разряд происходит 2 раза за период, будем считать что время заряда ~2mS, время разряда ~8ms. dU =I* dt/C = 1A * 8ms / 5 000 мкФ = 1.6В, ток при заряде конденсатора примерно I= С * dU/dt = 5 000мкФ * 1.6В/2mS = 4A. Т.е. при той же ёмкости конденсатора, пульсации уменьшились в 2 раза (по сравнению с однополупериодным выпрямителем), и максимальный ток через диод тоже уменьшился. Также часто применяется схема выпрямителя представленная на рис.25 с). Там трансформатор имеет отвод от середины вторичной обмотки. В ней в один полупериод ток течёт через один диод, второй – через другой. 
Следует помнить, что выпрямленное напряжение будет почти равно амплитуде переменного напряжения, а не действующего значения. 

Линейный стабилизатор напряжения. 

Даже если в рассмотренных выше схемах до неприличия увеличивать ёмкость сглаживающего конденсатора, это снизит пульсации на выходе, сильно утяжелит и удорожит конструкцию, но стабильное напряжение на выходе мы не получим по нескольким причинам: 
-ток нагрузки не постоянен, а сопротивление источника питания >0 Om, таким образом, при увеличении тока нагрузки, напряжение на выходе неизбежно упадёт 
-на сколько бы мы не увеличивали ёмкость конденсатора (в разумных пределах), полностью избавиться от пульсаций не удастся 
-напряжение в бытовой сети не очень постоянно и стабильно, иногда может быть как завышено, так и занижено, причём очень заметно. 
Если устройству для питания требуется постоянное и стабильное напряжение, без стабилизатора не обойтись. Рассмотрим несколько вариантов стабилизаторов. За основу стабилизатора возьмём диод Зенера (стабилитрон), у которого есть свойство резко увеличивать ток при превышении напряжения стабилизации. 
Рис 26. 

На рис 26. a) представлен слаботочный простой стабилизатор напряжения. Работает он следующим образом: когда напряжение на входе больше напряжение стабилизации стабилитрона, через него начинает течь ток, причём величина этого тока будет сильно расти даже при небольшом увеличении напряжения на самом стабилитроне.

В результате будет ограничение напряжения сверху на одном уровне(см. рис 26 b)). Если выбрать входное напряжение заведомо выше выходного, то в результате н выходе будем иметь постоянное напряжение.

У этой схемы есть серьёзный недостаток – очень низкий КПД, особенно в случае с сильно изменяющейся нагрузкой или входным напряжением. 

Допустим, у нас на входе напряжение меняется от 15В до 20В, на выходе нам нужно получить стабильных 12В до 1А, т.е. минимальное сопротивление нагрузки = 12 Om. 
Пусть при минимальном входном напряжении (15В) и максимальном токе нагрузки (1A) весь ток идёт в нагрузку, и ток через стабилитрон близок к нулю. Тогда сопротивление R1 должно быть R1= (Uвх-Uвых)/Iнагр=3 Om, при этом, на нём будет выделяться мощность P=U*I = 3Вт. Теперь рассмотрим что же будет при максимальном входном напряжении (20В) и минимальном токе нагрузки (0A). Весь ток будет течь через стабилитрон. На выходе будет всегда постоянное напряжение =12В. Падение на R1= 8В, ток, текущий через R1 и стабилитрон равен 8В/3 Om ~ 2.6A. Мощность, выделяемая на R1 при этом составит 8В * 2.6А ~ 21 Вт. А мощность, выделяемая на стабилитроне 12В * 2.6А = 32 Вт. В итоге, наш стабилизатор впустую расходует почти 53Вт энергииЮ которая идёт на нагрев! К тому же, стабилитрон может работать только при определённом, хотя и достаточно широком диапазоне токов. 
Поэтому такую схему применяют только в случае очень небольших токов (единицы – десятки миллиампер). Если нужно стабилизировать большие токи, то применяют разного рода усилитель тока (повторители напряжения). Например, с эмиттерным повторителем (рис 26 с)). Эталонное напряжение формируется на стабилитроне (ток через него относительно небольшой), затем усиливается по току биполярным транзистором. Один из недостатков этой схемы – напряжение на выходе будет немного ниже напряжения на стабилитроне за счёт падения напряжение на переходе база-эмиттер, к тому же оно будет не идеально стабильно, за счёт увеличения падения напряжения на транзисторе при увеличении тока нагрузки, но это изменение незначительно. Рассмотрим эту схему применительно прошлого случая: входное напряжение 15В-20В, макс. Ток нагрузки – 1А. Пусть коэфф. усиления транзистора – 100. Среднее падение напряжения на переходе база- эмиттер – 0.5В, для получения на выходе 12В, возьмём стабилитрон на 12.5В. 
В случай минимального входного напряжения (15В) и максимальной нагрузки (1А): ток в базе = 1/100 = 10mA. На практике, для нормальной стабилизации через стабилитрон должен течь минимальный ток стабилизации, допустим для нашего стабилитрона он равен 5 mA. Падение на R1 = 2.5В, максимальное сопротивление R1 должно быть меньше 2.5В/(10mA+5mA) ~ 165 Om. Резистор и стабилитрон будут выделять мощность 2.5В*15mA + 12.5В*5mA=0,0375Вт + 0,0625Вт= 100мВт, что очень немного. Мощность на транзисторе равна (15В-12В)/1А = 3Вт. В случае максимального входного напряжения (20В) и минимальной нагрузки ток через танзистор течь не будет, через стабилитрон и резистор будет течь ток в (20-12.5)/165 = 45 mA. Выделяться на них будет менее 1Вт, что не очень много. В случае максимального входного напряжения и максимального тока нагрузки, мощность на транзисторе будет порядка (20В-12В)/1A = 8Вт. Это значительно меньше мощности, выделяемой стабилизатором в первом случае. Для повышения КПД схемы (рис 26 с)), выбирают транзисторы с максимальным коэф. усиления или ставят составные (для уменьшения токов управления). Стараются сделать так, чтобы минимально возможное напряжение на входе было как можно ближе к выходному напряжению (с учётом напряжения насыщения транзистора и возможности выставления токов управления), так же, чтобы диапазон питающих напряжений был как можно уже. Существует большое количество подобных схем стабилизации, в основном они различаются способом усиления по току.

Простейший транзисторный фильтр постоянного напряжения. 

Иногда бывают случаи, когда не требуется высокая стабильность питающего напряжения, но требуется хорошая фильтрация от пульсаций. Для этих целей можно применить схемку простейшего фильтра питания. 

Рис 27. 
Она очень похожа на схему стабилизатора (рис 26 с)), только в ней вместо стабилитрона стоит конденсатор и резистор. Эта схема в зависимости от соотношений резисторов R1 и R2 понижает напряжение, но при этом, учитывая что ток в цепи управления много меньше чем основной, конденсатор С1 достаточно стабильно держит напряжение на базе транзистора (сглаживает даже низкочастотные пульсации), соответственно и на эмиттере (выходе) напряжение будет достаточно стабильно. Конденсатор C2 дополнительно фильтрует питание (он особенно полезен при быстро изменяющейся нагрузке). Методика расчёта резисторов аналогично методике расчёта резистора в простейшем линейном стабилизаторе. Недостаток схемы – на ней всегда будет некоторое падение напряжения. 

Источник: http://people.overclockers.ru

Обсудить на форуме  Операционный усилитель (ОУ) – представляет собой устройство с двумя входами и одним выходом. Напряжение на выходе зависит только от разности напряжений на входах.    Схема включения транзистора с общим эмиттером. При подаче некоторого напряжения на базу транзистора (Vin), он немного открывается, через него начитает течь ток, который вызывает падение напряжения на R1.   Рассмотрим работу StepUp преобразователя (рис 16 a)). Он применяется для повышения напряжения. На выходе его напряжение всегда будет выше, чем на входе.    Переменное напряжение – это периодически изменяющиеся во времени значение напряжения, а постоянное, соответственно не изменяющиеся напряжение.  Ноутбук, безусловно, удобная вещь, но проблема в том, что заряда его аккумулятора хватает обычно часа на два-три работы. Это мало. Подключил я МВ110 к ПК через недорогой китайский преобразователь RS232/485 и вследствие недоразумения подал на этот преобразователь 24 вольта с промышленного БП… в преобразователе сгорели 2 диода.

Читайте также:  Рефлектометр для измерений ксв в диапазоне частот 1-60 мгц

Источник: https://ingeneryi.info/elektronika-elektrika/ne-razobrannoe-elektrika/2169-vypryamiteli-i-stabilizatory-napryazheniya.html

Схема стабилизатора напряжения

Источник: https://electric-220.ru/news/skhema_stabilizatora_naprjazhenija/2017-02-23-1187

“Космический” блок битания или как я создавал регулируемый стабилизатор напряжения/тока

Автор: Садовой А.В.

   Так назвал этот блок питания Александр Борисов, когда я ему показал что в итоге получилось))) значит тому и быть, пусть мой БП теперь  носит гордое название – Космический)

   Как уже стало понятным, речь пойдет о блоке питания с регулируемым выходным напряжением, данная статья совсем не новая, с момента создания этого БП прошло уже 2 года, а тему все ни как не мог воплотить на сайте. На то время этот БП был для меня самым приемлемым по соображению доступности деталей и повторяемости. Схема блока питания была взята из журнала РАДИО 2006, выпуск №6. 

   Источник удобен для питания налаживаемых электронных устройств и зарядки аккумуляторных батарей. Стабилизатор построен по компенсационной схеме, которой характерен малый уровень пульсаций выходного напряжения и, несмотря на невысокий по сравнению с импульсными стабилизаторами КПД, вполне соответствует требованиям, предъявляемым к лабораторному источнику питания.

   Принципиальная электрическая схема источника питания показана на рис. 1.

Источник состоит из сетевого трансформатора Т1 диодного выпрямителя VD3—VD6, сглаживающего фильтра СЗ—С6, стабилизатора напряжения DA1 с внешним мощным регулирующим транзистором VT1, стабилизатора тока, собранного на ОУ DA2 и вспомогательном двуполярном источнике его питания, измерителя выходного напряжения/тока нагрузки РА1 с переключателем SA2 “Напряже-ние’’/”Ток”. 

   В режиме стабилизации напряжения на выходе ОУ DA2 высокий уровень, светодиод HL1 и диод VD9 закрыты. Стабилизатор DA1 и транзистор VT1 работают в стандартном режиме. При сравнительно небольшом токе нагрузки транзистор VT1 закрыт, и весь ток протекает через стабилизатор DA1.

При увеличении тока нагрузки увеличивается падение напряжения на резисторе R3, транзистор VT1 открывается и входит в линейный режим, включаясь в работу и разгружая стабилизатор DA1. Выходное напряжение задает резистивный делитель R6R10.

Вращением ручки переменного резистора R10 устанавливают требуемое выходное напряжение источника.

   Сигнал обратной связи по току снимается с резистора R9 и поступает через резистор R8 на инвертирующий вход ОУ DA2. При увеличении тока сверх значения, устанавливаемого переменным резистором R8, напряжение на выходе ОУ уменьшается, открывается диод VD9, включается светодиод HL1 и стабилизатор переходит в режим стабилизации тока нагрузки индицируемый светодиодом HL1.

 В моем исполнении, почему то эта защита по току срабатывает только при КЗ.

 Идея такого совместного включения трехвыводного регулируемого стабилизатора и операционного усилителя заимствована из технического описания стабилизатора LM317T.

 Вспомогательный маломощный двуполярный источник питания ОУ DA2 собран на двух однополупериодных выпрямителях на VD1, VD2 с параметрическими стабилизаторами VD7R1, VD8R2.

Их общая точка соединена с выходом регулируемого стабилизатора DA1.

Такая схема выбрана из соображений минимизации числа витков вспомогательной обмотки III, которую нужно дополнительно намотать на сетевой трансформатор Т1. 

   Большинство деталей блока размещено на печатной плате из фольгированного с одной стороны стеклотекстолита толщиной 1 мм.  Резистор R9 составлен из двух сопротивлением по 1,5 Ом мощностью 1 Вт.

Транзистор VT1 закреплен на штыревом теплоотводе с внешними размерами 130x80x20 мм, представляющем собой заднюю стенку кожуха источника. Трансформатор Т1 должен иметь габаритную мощность 40…50 Вт.

Напряжение (под нагрузкой) обмотки II должно быть около 25 В, а обмотки III — 12 В.

   При указанных на схеме номиналах элементов блок обеспечивает выходное напряжение 1,25…25 В, ток нагрузки — 15…1200 мА. Верхний предел напряжения при необходимости можно расширить до 30 В подборкой резисторов делителя R6R10.

 Верхний предел тока также можно поднять, уменьшив сопротивление шунта R9, но при этом придется установить диоды выпрямителя на теплоотвод, применить более мощный транзистор VT1 (например, КТ825А—КТ825Г) а возможно, и более мощный трансформатор. 

   Сначала монтируют и проверяют выпрямитель с фильтром и двуполярный источник питания для ОУ DA2, затем все остальное, кроме DA2.

Убедившись в работоспособности регулируемого стабилизатора напряжения, впаивают ОУ DA2 и проверяют под нагрузкой регулируемый стабилизатор тока.

Шунт R11 изготавливают самостоятельно (его сопротивление — сотые или тысячные доли ома), а добавочный резистор R12 подбирают под конкретный имеющийся микроамперметр. В моем источнике применен микроамперметр М42305 с током полного отклонения стрелки 50 мкА.

   Конденсатор С13 в соответствии с рекомендациями производителя стабилизатора К142ЕН12А желательно использовать танталовый, например, К52-2 (ЭТО-1). Транзистор КТ837Е может быть заменен на КТ818А— КТ818Г или КТ825А—КТ825Г.

Вместо КР140УД1408А подойдут КР140УД6Б, К140УД14А, LF411, LM301A или другой ОУ с малым входным током и подходящим напряжением питания (может потребоваться коррекция рисунка проводников печатной платы).

Стабилизатор К142ЕН12А можно заменить импортным LM317T.

   Если необходимо, чтобы выходное напряжение можно было регулировать от нуля, нужно в источник добавить гальванически развязанный дополнительный стабилизатор напряжения на 1,25 В (его можно собрать так же на К142ЕН12А) и подключить его плюсом на общий провод, а минусом — к соединенным вместе правым выводом и движком переменного резистора R10, предварительно отключенным от общего провода.

Ну а теперь то, как реализовал этот БП я. 

 Начались поиски радиокомпонентов:

Верхний предел по току расширил до 2,5 А применив шунт из стрелочного прибора типа “Ц”

Для отображения выходных параметров использовал АЦП ICL 7107, один АЦП для отображения тока, другой АЦП для напряжения.

Готовый цифровой блок на АЦП мне достался с прошлой работы, эти блоки уже списали из-за неработоспособности, к счастью что негодным был только внутрений измерительный транс, остальное все целое.

Рис. 2. Схема вольтметра 

Схему собрал с нуля, та что была в готовом блоке не подходила, поэтому пришлось лопатить инфу, искать даташиты в итоге схема получилась такая, в принципе ни чем не отличающаяся от той, что по даташиту. 

В процессе настроек, выяснилось, что АЦП можно питать и однополярным напряжением. Яркость сегментов индикаторов может быть различна, добавляя или удаляя 1N4148 диоды.

Настройка АЦП – Подстроечным резистором R5 10 кОм установить напряжение между выв. 35 и 36 равным 1 В. Приведенная схема – схема вольтметра, ниже привожу схему входного делителя для построения амперметра

 (рис. 3.)

Рис. 3. Делитель

При сборке амперметра необходимо исключить резистор R3 рис. 2 и на его место подключить делитель (на рисунке подписано “к 31 ноге”) 

Для того, чтобы было возможным измерять токи от 20 мА до 2,5 А в делитель введена цепочка на резисторах R5-R8 (на схеме приведены часто применяемые диаппазоны), но я для себя как уже говорил выше ограничил до 2,5 А. Конденсатор в делителе – 100…470nF. Можно конечно в качестве отображения выходных параметров использовать мультиметры типа DT-838 встроив их в корпус блока питания.

Для питания всех АЦП не нашлось лишней обмотки на трансе, поэтому пришлось использовать еще один небольшой транс.

Трансформатор питающий АЦП, питает кулер для охлаждения силового транзистора и кренки, запасливый уж я по этому поводу) Можно было бы обойтись и без кулера.

Не стал рисовать питание АЦП, там все просто, диодный мост КЦ407, кренка на 5 вольт и два электролита

Корпус применил от высокочастотного миливольтметра

 Вот и получился Космический блок питания, извините за мою назойливость, но уж очень люблю применять светодиоды в качестве подсветки)))

Ну вот и все. Трудится БП и по сей день, а на дворе уже 2013 год.

Если что то не понятно написал или не правильно изложил мысль – пишите…

Источник: http://shemu.ru/istocniki/transformatornueip/384-labolatornui-blok-pitaniy

Отличия выпрямителя и стабилизатора

В связи с ростом энергопотребления домохозяйств подстанции не редко приходится модернизировать. В ином случае качество энергоснабжения заметно снижается. Решением проблемы может стать установка стабилизатора или выпрямителя напряжения.

Под выпрямителем тока понимается полупроводниковое, механическое, электровакуумное устройство. Большинство таких приборов создают «пульсирующий» ток. Их основные преимущества заключаются в следующем:

• незначительные пульсации напряжения, неразрывная форма выходного тока;
• высокий КПД во всем регулировочном диапазоне;
• эффективное воздушное охлаждение;
• герметичность конструкции обеспечивает защиту от проникновения внутрь агрессивных сред;
• современные модели имеют промышленный интерфейс для управления с пульта или компьютера при различной удаленности;
• возможность задать автоматический режим работы;
• модульная конструкция выпрямителей высокой мощности позволяет работать при неисправности одного силового модуля;
• оптимальные массогабаритные параметры;
• возможность использования в качестве устройства выпрямления одно- и трехфазного тока.

Представленные в продаже выпрямители тока просты в обслуживании и отличаются высокой степенью ремонтопригодности. Для них характерен высокой энергетический фактор, то есть небольшое реактивное энергопотребление (за исключением тиристорных моделей).

Стабилизаторы напряжения – уникальная техника для автоматической регулировки сетевых параметров на прикрепленных зажимах с заранее установленными пределами.

Основное отличие стабилизаторов от выпрямителей заключается в принципе их действия.

Например, в стабилизирующих устройствах параметрического типа в основу положено использование свойств нелинейных элементов: карборундовых резисторов, насыщенных дросселей, нелинейных конденсаторов.

Стабилизаторы компенсационного типа работают за счет воздействия колебаний выходного напряжения через цепочку обратной связи на регулирующий элемент. Как правило, это замкнутые системы автоматической регулировки, поэтому их иногда именуют регуляторами напряжения. Через регулирующий орган ток проходит импульсно или непрерывно.

Преимущества стабилизаторов напряжения:

• многофункциональность в отличие от выпрямителей. Современные модели стабилизаторов не только регулируют напряжение, но и могут включать задержку его подачи;
• возможность сетевого мониторинга посредством вольтметров встроенного типа;
• наличие дополнительной защиты от замыканий в подключенной сети и перенапряжений с внешней стороны;
• позволяют владельцу быть в курсе происходящего с электросетью.

Источник: https://stihl-msk.ru/staty/otlichie-vypryamitelya-ot-stabilizatora/

Источник

Спасибо за чтение!