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

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

Как правильно подобрать стабилизатор напряжения

Время прочтения: 5 мин

Дата публикации: 23-12-2020

В какой части Украины Вы бы ни жили, везде имеет место одна и та же проблема — нестабильная работа централизованной сети. Это приводит к постоянным колебаниям напряжения. К сожалению, многие не в курсе опасности, которую представляет нестабильное электропитание и принимают этот факт как должное. На самом деле, немалая часть поломок электроприборов, например компрессора холодильника, связана именно с некачественной электроэнергией, на работу с которой техника попросту не рассчитана. Вся сертифицированная в Украине бытовая техника гарантированно работает под напряжением 220В

с отклонением до 10%.  Производитель не может отвечать за исправность электроприбора, на который подается, например, 190 или 250 вольт. Следовательно, Вы должны позаботиться о защите бытовой техники от некачественной электроэнергии. Именно на этом и специализируется магазин стабильного электропитания «Вольтмаркет».

Самым популярным средством борьбы с некачественной электроэнергией являются стабилизаторы напряжения. Стабилизатор напряжения — это устройство, которое принимает на входе опасную нестабильную электроэнергию, а на выходе выдает качественный безопасный сигнал

, пригодный для работы бытовой техники и электроники. Рынок Украины полон самых разнообразных отечественных и импортных моделей. От выбора может закружиться голова, однако, мы выделим основные критерии, определившись с которыми масштабы поиска сузятся с сотен стабилизаторов напряжения до единиц.

Как выбрать стабилизатор напряжения — основные критерии выбора

1.Количество фаз

Первое, на что стоит обратить внимание при выборе стабилизатора напряжения — это тип нагрузки. Вся домашняя бытовая техника — телевизор, компьютер, холодильник — работают от однофазной сети 220В. Соответственно, если Вы выбираете стабилизатор напряжения для дома, то сужайте поиск до однофазных моделей. Специально для промышленного оборудования в каталоге интернет-магазина «Вольтмаркет» Вы сможете найти трехфазные стабилизаторы.

2. Мощность

Мощность стабилизатора напряжения — это крайне важный критерий. Если выбрать слишком слабую модель, то устройство будет регулярно «уходить в защиту» при превышении максимально допустимого тока. А купив излишне мощный стабилизатор напряжения, Вы банально переплатите за ненужные характеристики. Обычно, для квартир и небольших частных домов выбирают модели из среднего сегмента, такие как ЭЛЕКС АМПЕР 12-1/40 v2.0 или Укртехнология OPTIMUM 9000. Интернет-магазин «Вольтмаркет» осуществляет все стадии обслуживания своих клиентов: от консультации по выбору оборудования до подключения и настройки. Поэтому, если Вы не знаете, на какую мощность рассчитывать при выборе стабилизатора, обратитесь к нашим специалистам.

3. Тип стабилизации

Все особенности работы стабилизатора напряжения зависят от применяемого типа стабилизации. Самые популярные из них — это релейный, электронный и сервоприводный. Каждый обладает достоинствами и недостатками, взвесив которые Вы сможете легко и правильно выбрать стабилизатор.

• Электронные стабилизаторы напряжения являются самыми распространенными в нашей стране. Их принцип работы основан на ступенчатом тороидальном трансформаторе с множеством обмоток (ступеней), которые коммутируются полупроводниковыми тиристорами. В зависимости от выбранной ступени меняется коэффициент трансформации и, соответственно, выходное напряжения. К достоинствам данного типа стабилизаторов напряжения можно отнести отсутствие подвижных деталей, что делает их крайне надежными, практически бесшумную работу и высокую скорость реакции. Электронный стабилизатор реагирует на сетевые колебания в течение 20 миллисекунд
  , выдавая на выходе чистый сигнал. К минусам можно отнести ступенчатый принцип регулировки. Выходное напряжение меняется не плавно,а скачкообразно с разницей в одну ступень, которая, в зависимости от точности конкретной модели, в среднем составляет 5-10В. Этот недостаток никак не воспринимается холодильником и прочей бытовой техникой, отчего электронные стабилизаторы напряжения — крайне популярный выбор для дома и квартиры.
• Релейные стабилизаторы работают по тому же принципу, что и электронные, поэтому по большей части имеют те же достоинства и недостатки. Разница лишь в том, что коммутацию ступеней трансформатора производят не тиристоры, а электромагнитные реле, которые имеют меньше (но,тем не менее, тоже крайне большой) ресурс работы и издают характерный щелчок при каждом переключении. Их достоинством является самая низкая цена среди всех остальных типов, однако они постепенно уступают место электронным моделям.
• Сервоприводные, они же электромеханические стабилизаторы напряжения являются достойным конкурентом электронным моделям. Подробная информация поможет выбрать нужный. Особенностью сервопривода является то, что вместо ступени он коммутирует при помощи скользящего контакта каждый виток трансформатора. Как результат — максимально плавная регулировка напряжения и высокая точность выходного сигнала. Выбранные стабилизаторы отлично подходят для сетей, которым характерно стабильно завышенное или заниженное напряжение без резких перепадов, так как сервопривод не может мгновенно подстроиться под резкое изменение входного сигнала, как это делают электронные и релейные аналоги. Это происходит ввиду того, что при сильных колебаниях сетевого напряжения сервоприводу может потребоваться целая секунда, и даже больше, чтобы установить токопроводящий контакт в требуемое положение. Другим недостатком данных стабилизаторов является звук, издаваемый сервоприводом в момент вращения, поэтому их желательно подключать в отдельном помещении, например в котельной.

• Также существуют электронные бесступенчатые стабилизаторы, которые благодаря различным дополнительным схемам способны осуществлять стабилизацию электронного типа с высокой скоростью срабатывания, но без характерных для ступеней “шагов” регулирования. Основным недостатком данного типа стабилизаторов является высокая цена, отчего их затмили более дешевые аналоги, упомянутые выше.

4. Характеристики

С мощностью мы уже довольно легко определились, однако количество характеристик у отдельно взятого стабилизатора напряжения очень велико. Не стоит этого пугаться, ведь при выборе особо важными являются буквально несколько из них.

• Точность стабилизации

Как выбрать нужный аппарат опираясь на данный параметр? Ответ — легко! Именно он определяет, насколько выходное напряжение может отклоняться от требуемых 220В (или 380В в случае с трехфазными моделями). Стабильно высокой точностью обладают сервоприводные модели, у которых данный показатель обычно составляет 1-3%. Это просто отличный выбор для самых чувствительных электроприборов, однако домашняя бытовая техника, такая как холодильник или газовый котел, допускают отклонения до 10%, что и объясняет огромную популярность электронных стабилизаторов. Модели электронного типа в зависимости от количества ступеней стабилизации чаще всего обладают точностью 2,5-7%, чего вполне достаточно. Некоторые флагманские электронные стабилизаторы напряжения, например ЭЛЕКС ГЕРЦ 36-1/40 v3.0 благодаря наличию 36 ступеней достигают точности 1%, догнав, и уверенно обогнав сервоприводные аналоги.

• Рабочий диапазон стабилизации

Стабилизаторы напряжения не могут обеспечивать выход 220В при абсолютно любом номинале на входе. У каждой модели есть свой допустимый рабочий диапазон, на который следует обращать внимание. В наличии нашего интернет-магазина также есть особые стабилизаторы со сдвинутым в ту или иную сторону рабочим диапазоном, рассчитанные на сети, для которых характерны либо сильнейшие просадки, либо регулярные скачки напряжения. При выходе за рабочий диапазон, стабилизатор чаще всего отключает нагрузку и сообщает об аварии, поэтому данная характеристика является крайне важной при выборе конкретной модели.

• Прочие особенности и функции стабилизаторов

Каждый стабилизатор напряжения индивидуален. Поэтому, определившись с критично важными характеристиками, Вы вышли на финишную прямую и дальнейший выбор зависит от Ваших индивидуальных предпочтений в дизайне корпуса, типе монтажа, органах управления, функционале меню и так далее.

О том как выбрать стабилизатор напряжения для газового котла читайте рекомендации в нашей статье.

При покупке стабилизатора напряжения в интернет-магазине «Вольтмаркет», Вам не стоит волноваться за подключение и настройку устройства, с этим Вам с радостью помогут наши квалифицированные специалисты. Если Вы хотите разобраться как выбрать стабилизатор напряжения, лучше всего посетите одну из наших торговых точек в Киеве или Днепре, чтобы лично ознакомиться с функционалом интересующих моделей и получить ответы на все интересующие Вас вопросы.

Как выбрать стабилизаторы напряжения для дома и дачи?

Стабилизатор напряжения бесспорно необходим на даче или в загородном доме, где в электросетях постоянно скачет напряжение. Этот прибор сбережет дорогую электронную аппаратуру и бытовую технику. Как его выбрать? Об этом пойдет речь в данной статье.

Актуальность применения стабилизаторов напряжения не требует доказательств. Они необходимы для нивелирования всплесков напряжения в электросетях. Сегодня такие проблемы встречаются намного реже, но даже небольшие скачки приводят к негативным последствиям, связанным с выходом из строя дорогостоящей бытовой техники. Качественные стабилизаторы для дома и дачи выравнивают величину напряжения электротока до стандартных параметров и очищают от высокочастотных помех. Аппараты для дома выпускаются номиналами мощности от 10 до 20 кВт.

Таким образом, на даче или в загородном доме стабилизаторы обеспечивают:

• Стабильность работы бытовой техники и электронных устройств с повышенными требованиями к устойчивости напряжения.

• Продление срока эксплуатации дорогостоящего бытового и электронного оборудования.

Принцип работы стабилизатора напряжения и его конструкция

Принцип работы устройства состоит в отслеживании изменений входного напряжения и его регулировании в соответствии с обстоятельствами и согласно определенному алгоритму:

• Первая фаза (20 м/с) используется при изменении входного напряжения для его тестирования.

• Тестирование напряжения и реакция на ситуацию.

• При изменении напряжения в пределах диапазона, оно выравнивается до 220 В.

• При падении напряжения ниже допустимого диапазона идет фаза «вытягивания», в пределах имеющегося ресурса трансформатора.

• При скачке выше допустимых показателей происходит аварийное отключение.

• При импульсных скачках и при отключениях и включениях, идет выравнивание напряжения.

Процесс корректировки напряжения идет за счет добавочных обмоток трансформатора. Напряжение переключается электронными ключами, которые срабатывают при падении синусоиды напряжения на нулевое значение. Сами ключи управляются процессором, который собирает с датчиков данные и коммутирует ключи согласно заданному алгоритму. Он не дает включаться более чем одному ключу и контролирует их исправность.

Процессор работает в определенных режимах:

• Транзитном, когда напряжение на входе имеет нормальные показатели. Стабилизатор осуществляет только защиту от скачков.

• Повышенном, когда входное напряжение ниже нормы и агрегат вытягивает его до номинального.

• Аварийном, очень низком напряжении на входе. Стабилизатор поднимает его до возможностей ресурса своего транформатора. Другой аварийный режим связан со скачком напряжения вверх. Тогда прибор отключается, переходит в работу дежурного режима и ждет падения напряжения.

• Пониженном, когда напряжение на входе высокое, но еще в диапазоне возможной корректировки. Агрегат понижает его до номинала.

• Задержка включения, этот режим обеспечивает сглаживание скачка в сети при включении электроэнергии после отключения.

Конструкция стабилизатора напряжения

Устройство разных стабилизаторов отличается друг от друга в зависимости от вида. Но по своей сути, стабилизатор – это регулируемый трансформатор, с обратной связью.

Виды стабилизаторов напряжения: их преимущества и недостатки

Стабилизаторы на основе трансформаторов делятся на две группы (по способу регулирования).

Электромеханические стабилизаторы представляют собой электромагнитную катушку с бегунком. Положение бегунка изменяется действием мотора или реле. В отличие от других видов аналогичного оборудования такие стабилизаторы имеют плавную регулировку напряжения. Основным их плюсом считается высокая точность стабилизации. Это главный аргумент в пользу применения электромеханических стабилизаторов в качестве защиты особо чувствительной электротехники. Они оснащены автоматической системой защиты, позволяющей обезопасить бытовые приборы и сам аппарат от скачков напряжения и помех в электросетях. Еще один плюс данных приборов – низкая цена.

Недостатки у приборов электромеханического типа тоже есть. Это – медленное изменение параметров и шум при работе. Менее шумные – аппараты с мотором. Еще один минус – перенапряжение в случаях, когда резко упавшее напряжение также резко приходит в норму. Он попросту не успевает среагировать на резкий подъем напряжения и на выходе возникает скачок, губительный для бытовой техники. Для исключения такой неприятности на входе ставится защита по напряжению, отключающая питание.

Электронные стабилизаторы работают на симисторах или тиристорах. Они имеют многоступенчатую регулировку, которая работает на включение/выключение в зависимости от входного напряжения. Функция переключения выполняется электронным ключом или реле. К достоинствам данных приборов относят высокую скорость реакции и бесшумность работы. Минусы – низкая точность стабилизации и высокая стоимость. Чем больше ступеней, тем выше точность регулировки, тем дороже прибор.

Основные параметры выбора стабилизатора напряжения

Стабилизаторы напряжения выбирают по нескольким параметрам:

• Мощность. Перед тем как выбрать оптимальный вариант стабилизатора для дома надо правильно рассчитать суммарную потенциальную мощность нагрузки. Полная мощность указана в техпаспорте и измеряется в вольт-амперах — ВА, VA. При расчете надо учитывать пусковые токи электродвигателей, сделать поправку на рост входного тока при пониженном напряжении. Не стоит нагружать прибор на все сто процентов, чтобы он прослужил в исправном состоянии долгое время.

• Тип стабилизатора. По способу регулирования они бывают ступенчатые, симисторные, тиристорные и стабилизаторы плавного регулирования. Последние лучше выбирать при несущественных скачках напряжения. Чаще выбирают релейные и тиристорные аппараты, которые отличаются более качественными характеристиками и могут работать при резких перепадах напряжения в сети.

• Точность стабилизации. Эта характеристика выбирается в зависимости с диапазоном допустимых напряжений, необходимых для работы оборудования. Более высокая точность у тиристорных вариантов. Она получается за счет большого числа ступеней, переключение на которые связано с кратковременным разрывом фазы.

• Фаза. Для выбора фазы аппарата надо знать, к какой сети он будет подключен. Если сеть однофазная, то и стабилизатор должен быть однофазный. При наличии хотя бы одного трехфазного потребителя необходимо приобретать трехфазный стабилизатор напряжения. Преимущества трехфазного варианта – возможность работы этого устройства при исчезновении напряжения на одной из фаз.

• По производителю. Аппараты делятся по этому параметру на российские, китайские, итальянские. У каждой группы есть как более качественные марки, так и менее качественные. Более выгодные в соотношении цена/качество – российские и китайские модели. Итальянские стабилизаторы отличаются высоким качеством, длительным сроком службы, но высокой стоимостью.

Как выбрать номинальную мощность стабилизатора напряжения

Выбирая номинальную мощность бытового стабилизатора, необходимо подсчитать полную мощность всех подключаемых к нему потребителей, которые могут работать одновременно. Она указывается в ВА при напряжении 220В. Снижение питающего напряжения ведет к уменьшению мощности прибора. Поэтому, рассчитывая полную мощность потребителей, надо умножить ее на 1,2 при 180В в сети и на 1,3 при 170В. Если стабилизатор будет использоваться длительное время, то коэффициент составит 1,25. Номинальная мощность прибора, указанная на маркировке, не должна быть меньше полной величины мощности при расчетах.

Как выбрать стабилизаторы напряжения для дома и дачи

Оптимальным вариантом прибора защиты от перебоев электропитания станет тот вариант, который обеспечит автоматическое поддержание установленного значения выходного напряжения (220В). Основными критериями выбора являются:

• Наличие питающей сети. Для трехфазной сети лучшими решениями станут: один трехфазный стабилизатор напряжения 380 В, или три однофазных на 220В, по одному на каждую фазу.

• Тип подключения. Важно определиться, что будет подключаться к стабилизатору – один прибор, или все электрооборудование в доме. Для небольшого дома или дачи подойдет однофазный прибор на 220В, подключаемый через бытовую розетку и рассчитанный на несколько потребителей. В большой загородный коттедж более подходящий вариант – мощный однофазный или трехфазный прибор, обеспечивающий комплексную защиту всей электросети.

• Мощность. Как показывает опыт для современной дачи или загородного дома для самой основной техники следует рассматривать варианты моделей мощностью 5-6 кВт. Если необходим стабилизатор напряжения на весь загородный дом, то мощность его должна составлять не менее 15 кВт.

• Диапазон входного напряжения. Более дешевые варианты стабилизаторов имеют небольшие границы входного напряжения. Они не всегда справляются с ситуацией, когда скачки напряжения в сети находятся в интервалах ниже 165В и выше 250В. Определить отклонения в электросети можно произведя замеры вольтмером через розетку. На основании выполненного тестирования можно определить нижние и верхние границы сетевых колебаний. Исходя из этого, можно подобрать стабилизатор, который справится с ними.

• Точность стабилизации. Этот критерий должен соответствовать требованиям к качеству электричества, подключенных к нему электроприборов. Есть допустимые отклонения для некоторых категорий бытовой техники: для сложной электронной аппаратуры – от 1% до 3%; для осветительных приборов – 3%; для бытовой техники – от 5% до 7%. Если стабилизатор имеет точность стабилизации более 7%, то он не соответствует требованиям современного электрооборудования.

• Стоимость. Цена стабилизатора зависит от его характеристик и сложности схемы. Самые дорогостоящие – симисторные и тиристорные стабилизаторы. Но их технические характеристики намного выше электромеханических и релейных вариантов.

• Если стабилизатор необходим для работы такого оборудования как отопительный котел, то выбирать надо только электронный вариант (симисторный или тиристорный). Устройства другого типа не гарантируют стабильность работы газового или электрического котла.

• Уровень шума при работе. Более шумные в работе – релейные и электромеханические приборы. Электронные приборы работают без шума.

В заключение надо отметить, что бытует мнение, что современная техника вполне может обойтись без стабилизаторов и выдерживает перепады в электросетях до 10-15%. В то же время, частые поломки сложной бытовой техники не всегда можно отнести на счет недобросовестности производителя. В действительности же, в большинстве случаев виноваты скачки в электросетях. Поэтому, в целях рациональной экономии средств на ремонт дорогостоящей бытовой аппаратуры лучшим решением будет приобретение надежного стабилизатора напряжения.

Какой стабилизатор напряжения выбрать: электромеханический или электронный

Стабилизатор напряжения – прибор, защищающий оборудование от аварий при перегрузке сети путем сглаживания выходного напряжения. Перегрузки могут быть вызваны перенапряжением, бросками питающего напряжения или высоковольтными импульсами.

Для бытовых целей, в малом бизнесе, промышленности и медицине нужны разные по своим техническим параметрам и степени защищенности стабилизаторы. Главное отличие – мощность и точность коррекции.

Существует два вида стабилизаторов напряжения: электромеханические и электронные.

Также стабилизаторы напряжения подбирают по типу сети: однофазный или трехфазный, и по мощности подключаемого оборудования (кВт или кВА).

Широко используются бытовые стабилизаторы напряжения – при отоплении газовыми котлами в коттедже, даче или частном доме, для защиты бытовой и оргтехники.

Сравнение типов стабилизаторов напряжения или в чем разница между электромеханическим и электронным стабилизатором.

Если вы столкнулись с проблемой перепадов напряжения в сети, то вы уже озадачились вопросом подбора стабилизатора напряжения. И наверняка пришли в замешательство от ассортимента представленных моделей, производителей и диапазона цен на стабилизаторы. Разобраться в таком количестве информации достаточно трудно. Эта статья поможет вам найти качественный стабилизатор напряжения. Чем же отличаются  стабилизаторы и как из десятков  названий выбрать тот, который действительно защитит вашу технику?

Стабилизаторы различаются принципом работы: релейные, электромеханические (сервомоторные, сервоприводные), электронные (симисторные, тиристорные), мощностью, эксплуатационными характеристиками, страной производства (Россия), стоимостью и самое главное — качеством, от которого зависит срок службы.

Как выбрать подходящий стабилизатор напряжения, который не только будет надежно выполнять свои функции, но и не заставит вас переплачивать?

В первую очередь необходимо сформулировать проблемы, характерные непосредственно для вашей сети. Обычно это постоянное завышенное, заниженное напряжение, или их резкие скачки. Для выбора стабилизатора желательно знать точные значения сети.

Далее необходимо выбрать стабилизатор напряжения по наиболее значимым параметрам.

Значимые параметры стабилизатора

1. Соответствие стабилизатора и сети

Тип стабилизатора должен соответствовать типу сети. Однофазной сети нужен однофазный стабилизатор, трехфазной сети – трехфазный. Если в сети есть хотя бы один трехфазный прибор, необходим трехфазный стабилизатор. Он устанавливается также в том случае, когда в трехфазной сети используются однофазные приборы.

2. Мощность стабилизатора

Мощность стабилизатора подбирается исходя из суммы мощностей приборов и оборудования, которые будут к нему подключены.

Нужно определить полную мощностью нагрузки (ВА) – это сумма активной (Вт) и реактивной нагрузки (ВАр). Для расчета мощности можно использовать формулу: кВт/cos ф = кВа. Значение cos ф разное у разных потребителей. Cos ф бытовых приборов можно принять за 0,8; cos ф электродвигателей – за 0,7.

При этом покупать стабилизатор завышенной мощности не требуется, так как наши стабилизаторы имеют высокую перегрузочную способность. Считаем важным напомнить, что в момент запуска многие электроприборы (такие как асинхронные двигатели, насосы, компрессоры) имеют высокие пусковые токи, то есть потребляют больше электроэнергии, чем в ходе работы в целом. Оптимальным решением для работы с самой требовательной техникой будет электромеханический стабилизатор, который выдерживает перегрузку в 1000%. Определить потребляемую мощность того или иного устройства вы можете, ознакомившись с техпаспортом или инструкцией по эксплуатации.

3. Уровень надежности

Выбирая стабилизатор напряжения, важно обращать внимание на частоту его отказов при тех или иных условиях, ведь именно этот показатель и говорит об уровне его надежности. В настоящее время наиболее надежными считаются 2 вида стабилизаторов:

• Ступенчатого типа – регулировка при помощи реле, обеспечивающих высокую помехоустойчивость и значительный КПД.
• Электромеханического типа, где основной элемент – автотрансформатор, обеспечивающий высокую перегрузочную способность, плавную коррекцию напряжения и высокую точность стабилизации.

4. Точность стабилизатора напряжения

Разным типам оборудования соответствует свой показатель рабочего напряжения, то есть напряжения, которое будет поступать от стабилизатора к технике. Диапазон изменения напряжения на выходе стабилизатора называется точностью коррекции стабилизатора и измеряется в %. Чем этот показатель меньше, тем напряжение ближе к 220 В.

• Для точных измерительных приборов и сложной медицинской аппаратуры с особыми требованиями по безопасности и надежности подойдет высокоточный стабилизатор напряжения с точностью ±1%. На производстве такой стабилизатор необходим для защиты станков и оборудования, дома – при наличии дорогостоящей техники и аппаратуры.
• Большая часть бытовых и офисных электроприборов успешно работает при напряжении 210-230 В, значит, для них подойдут стабилизаторы с точностью не более 5%.

Можно ли  купить дешевый стабилизатор напряжения?

Дешевый стабилизатор — в 80% случаев китайского производства, а как все мы знаем качество китайской техники оставляет желать лучшего. Если вам нужен стабилизатор только на пару лет и с весьма сомнительной гарантией защиты оборудования, то вы конечно в праве выбрать китайский. Но если вы дорожите своей техникой, вам дорого ваше время, спокойствие, и вы не хотите переплачивать за покупку новой техники, к выбору стабилизатора стоит подойти более вдумчиво.

Цель данной статьи помочь вам разобраться в основных видах стабилизаторов и выбрать наиболее подходящий для вас.

Итак: Какой же тип стабилизатора необходим именно вам?

Как мы ранее уже говорили существует несколько основных типов стабилизаторов: релейного типа, электромеханические (сервомоторные, сервоприводные), электронные (симисторные, тиристорные).
Мы обсудим два самых надежных вида стабилизаторов: электромеханические и электронные на примере стабилизаторов напряжения российского производства Сатурн и Каскад торговой марки «Полигон».

Электромеханические стабилизаторы напряжения Сатурн

Эти приборы иначе называют сервомоторными или сервоприводными. Принцип работы электромеханических стабилизаторов напряжения заключается в том, что при изменении входного напряжения по обмотке трансформатора перемещаются графитовые щетки, изменяя выходное значение. Этот процесс осуществляется при помощи регулируемого автотрансформатора (латр), который и перемещает щетку по катушке. Он является коммутационным элементом и регулирует напряжение на первичной обмотке вольтодобавочного трансформатора. Латр входит в качестве основного силового элемента в состав конструкции электромеханического трансформатора. В стабилизаторах Сатурн используется высококачественный автотрансформатор (латр) немецкой компании Thalheimer Transformatorenwerke GmbH (TTW).

Среди достоинств электромеханических стабилизаторов Сатурн нужно выделить высокую точность коррекции ±1%, которая не зависит от подключенной мощности и входного напряжения. Стабилизатор будет работать и защищать всю подключенную технику во всем диапазоне входных напряжений и нет необходимости переплачивать и брать стабилизатор с запасом по мощности. Регулировка напряжения плавная, стабилизаторы выдерживают перегрузки 200% в течение 100 секунд, 400% за 10 секунд и 1000% – 2 секунд.

Также среди плюсов присутствует минимальный износ механический частей за счет отсутствия щеточного узла трансформатора именно в цепи нагрузки и его работе с малыми токами. Низкая шумность стабилизатора достигается благодаря естественной вентиляции, отсутствию вентилятора и благодаря сервоприводу.

Рекомендуется для эксплуатации в тяжелых промышленных сетях, так как коммутационный элемент (щетка) не воспринимает помехи и искажения формы тока и напряжения.

Электронные стабилизаторы напряжения Каскад

Принцип работы электронных стабилизаторов напряжения заключается в переключении при помощи симисторов или тиристоров между обмотками. В электронном стабилизаторе напряжения при изменении параметров входного напряжения, микропроцессор посылает знак на закрытие одной и открытие другой ступени. Именно так осуществляется регулировка количества задействованных витков трансформатора, что влияет на выходные показатели напряжения.

Среди достоинств электронных стабилизаторов выделяют низкий уровень шума, так как используется естественное охлаждение, быстродействие, небольшие габариты устройства. Регулирование выходного напряжения происходит без искажения и разрыва фазы.

В преимущества электронных стабилизаторов Каскад можно включить точность коррекции +/-2,5%, которая не зависит от подключенной мощности и входного напряжения. Такие стабилизаторы работают без потери мощности во всем диапазоне входных напряжений. Плавная отработка всплесков и просадок напряжения. Регулирование выходного напряжения без искажения и разрыва фазы. Как и электромеханические стабилизаторы работают с нулевыми нагрузками, а использование естественного охлаждения избавляет от шума вентилятора. За счет использования собственных трансформаторов не требуется учитывать запас по мощности. Качественная элементная база обеспечивает долгие годы работы.

Стабилизаторы напряжения должны подходить для российских сетей, а это значит, что они должны быть изготовлены с запасом по мощности  и выдерживать большие перегрузки. «Сатурн» и «Каскад» выдерживают перегрузку в 1000%.

Ниже приведено видео, которое поможет осуществить выбор типа стабилизатора.

Стабилизаторы напряжения различных видов производства АО «ПФ «Созвездие» можно приобрести в розничных магазинах или через основной завод в Санкт-Петербурге.
Контактные данные: 8-800-333-00-68 (бесплатно по России), (812) 327-07-06 (Санкт-Петербург), 8 (495) 665-54-39 (Москва), e-mail: [email protected].

Если вы затрудняетесь при выборе стабилизатора напряжения, то специалисты нашей компании грамотно вас проконсультируют.

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.

потребитель	мощность, Вт	потребитель	мощность, Вт
БЫТОВЫЕ ПРИБОРЫ		ЭЛЕКТРОИНСТРУМЕНТ
Фен для волос	450-2000	Электродрель	400-800
Утюг	500-2000	Перфоратор	600-1400
Электроплита	1100-6000	Электроточило	300-1100
Тостер	600-1500	Дисковая пила	750-1600
Кофеварка	800-1500	Электрорубанок	400-1000
Электрообогреватель	1000-2400	Электролобзик	250-700
Электрогриль	1200-2000	Шлифовальная машина	650-2200
Пылесос	400-2000	ЭЛЕКТРОПРИБОРЫ
Радио	50-250	Компрессор	750-2800
Телевизор	100-400	Водяной насос	500-900
Холодильник	150-600	Циркулярная пила	1800-2100
Электродуховка	1000-2000	Кондиционер	1000-3000
СВЧ печь	1500-2000	Электроника (плата и управления) и электронасосы газового котла	200-900
Компьютер	400-750	Электромоторы	550-3000
Электрочайник	1000-2000	Вентиляторы	750-1700
Электролампа	20-250	Газонокосилка	750-2500
Бойлер	1200-1500	Насос высокого давления	2000-2900

 

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.

Выбор стабилизатора напряжения | Заметки электрика

Здравствуйте, уважаемые читатели сайта http://zametkielectrika.ru.

В прошлой статье я рассказывал Вам про необходимость установки стабилизатора напряжения для дома, показатели качества электрической энергии и типы стабилизаторов. Сегодня проведем выбор стабилизатора напряжения по мощности на примере своего дома (дачи) в деревне. В конце статьи я расскажу Вам про виды крепления и установку стабилизаторов напряжения.

Пример выбора стабилизатора напряжения для однофазной сети

Вы решили приобрести стабилизатор напряжения, но не знаете, как его правильно выбрать. Привожу наглядный пример выбора стабилизатора напряжения для своего «домика в деревне».

Пока речь завели про деревянный дом, то рекомендую Вам почитать мои следующие полезные статьи:

1. Однофазная или трехфазная сеть

Для начала необходимо узнать количество фаз питающего напряжения. В моем примере это однофазная сеть, поэтому мне будет достаточно выбрать один однофазный стабилизатор напряжения.

Если у Вас трехфазная сеть, то в таком случае необходимо выбирать трехфазный стабилизатор напряжения, либо три однофазных стабилизатора, соединив их  «звездой».

2. Мощность потребителей

Теперь нам нужно определиться с мощностью потребителей, для которых будем использовать стабилизатор напряжения. Это может быть один или несколько электроприемников. Также стабилизатор напряжения можно установить на вводе для абсолютно всех потребителей. Но об этом чуть позже.

Мощность всех потребителей выписываю в один список с указанием их активной мощности. Активная мощность измеряется в ваттах (Вт). Ее можно найти в руководстве (паспорте) на прибор или на корпусе самого прибора.

Вот мой составленный список:

Подход к расчету мощности для выбора стабилизатора напряжения должен быть рациональным, ведь у Вас не всегда включены в сеть все перечисленные выше потребители. Поэтому здесь нужно точно определиться, что у нас будет включено одновременно.

Если не хотите с этим «заморачиваться», то берите всю мощность.

Например, для себя я определил потребителей, которые могут быть включены одновременно:

Далее из полученного списка необходимо выбрать те приборы, в которых содержатся электродвигатели.

Это нужно нам для того, чтобы учесть их пусковые токи, которые достигают величину в 3-5 раз больше, чем номинальные. Пусковая мощность или пусковой ток этих потребителей можно найти в паспортах. Если паспортов уже давно нет, то можно воспользоваться приблизительным расчетом, умножив их номинальную мощность на 3. Я так и сделал.

Далее рассчитаем общую полную мощность. Полная мощность измеряется в вольт-амперах (ВА) и отличается от активной мощности на коэффициент мощности «косинус фи» (cosφ). Этот коэффициент всегда указан в паспортах на приборы. Опять же, если паспортов у Вас нет, то можно принять приближенный cosφ = 0,75.

Еще хочу заметить, что нагреватель и утюг имеют cosφ = 1, т.к. это чисто активная нагрузка, которая идет только на образование тепла.

Освещение в моем доме выполнено с помощью энергосберегающих ламп, у которых коэффициент мощности равен примерно cosφ = 0,9. Кому интересно, то можете почитать мою статью о том, почему мигают энергосберегающие лампы.

Для остальных потребителей принимаем средний коэффициент мощности, равный cosφ = 0,75.

Чтобы перевести активную мощность в полную мощность необходимо разделить активную мощность на cosφ.

В итоге получаем суммарную полную мощность наших потребителей: 12322,22 + 12600 = 24922,22 (ВА) или 24,9 (кВА).

Можно округлить до 25 (кВА).

3. Фактическое напряжение сети

После расчета потребляемой мощности необходимо измерить фактическое напряжение питающей сети. Сделать это можно самостоятельно, воспользовавшись мультиметром. Более подробно об этом я писал в статье: «Как пользоваться мультиметром при измерении напряжения».

Еще вариант, это пригласить специалистов для проведения энергоаудита, но это обойдется Вам дороже. Они установят приборы на 24 часа для анализа качества электрической энергии и в конце выдадут Вам подробный отчет.

Допустим Вы зафиксировали, что напряжение в сети в вечернее время у Вас составляет 180 (В).

4. Выбор мощности стабилизатора напряжения

Номинальная полная мощность стабилизатора напряжения всегда указывается в вольт-амперах (В) и соответствует питающему напряжению 220 (В).

При снижении питающего напряжения, соответственно, снижается его выходная мощность. Также хочу сказать Вам, что не допускается длительная работа стабилизатора напряжения при пониженном напряжении, т.к. это вызывает перегрузку и может привести к его отключению, что приведет к обесточиванию всех потребителей.

Чтобы избежать таких последствий, необходимо к полученной полной мощности наших потребителей 25 (кВА) добавить коэффициент нижнего предела напряжения стабилизатора, который равен 1,2 при 180 (В), и 1,3 — при напряжении 170 (В). В нашем случае напряжение в вечернее время составляет 180 (В), поэтому применяем коэффициент 1,2.

25 · 1,2 = 30 (кВА)

Чтобы была возможность использовать стабилизатор напряжения длительное время со всей включенной нагрузкой, необходимо к полученной выше мощности добавить коэффициент запаса по мощности, равный 1,25.

30 · 1,25 = 37,5 (кВА)

Остается только выбрать стабилизатор напряжения из предложенных моделей, зная его необходимую мощность. Например, нам подойдет стабилизатор напряжения мощностью 40 (кВА) и больше.

 

Как выбрать стабилизатор напряжения для трехфазной сети

Выбор стабилизатора напряжения для трехфазной сети практически аналогичен. Производим расчет мощности для какой-то одной фазы, желательно наиболее загруженной. По этой фазе замеряем фактическое напряжение в сети в часы пиковых нагрузок. Полную мощность в вольт-амперах, умножаем на 3 (количество фаз).

Запас по мощности делаем порядка 10%.

Полученное значение и есть полная мощность стабилизатора напряжения для трехфазной сети. По этой мощности из всего ассортимента предлагаемой продукции выбираем необходимый стабилизатор напряжения.

А вообще выбор стабилизатора напряжения лучше доверить специалистам. Так будет надежнее.

Иногда меня спрашивают, можно ли вместо трехфазного стабилизатора напряжения приобрести три однофазных? Да конечно можно, так будет даже дешевле и практичнее. Например, при обрыве одной питающей фазы, остальные фазы будут в рабочем состоянии. Но если у Вас в доме имеется хоть какая нибудь трехфазная нагрузка, то в любом случае Вам нужен трехфазный стабилизатор напряжения, потому что он ведет контроль фаз по линейному напряжению сети. И если хоть одна фаза оборвется, то стабилизатор полностью отключается.

Еще два не менее важных совета по выбору стабилизатора напряжения для трехфазной сети:

• стабилизаторы должны быть установлены в каждой фазе (оставлять без стабилизатора напряжения хоть одну фазу запрещено)
• нагрузка по каждому стабилизатору напряжения должна быть примерно равная, иначе в нуле пойдет большой ток, который может вывести стабилизатор из строя
• если разница линейных напряжений сети составляет более 25%, то стабилизаторы напряжений устанавливать запрещено

Функция BYPASS

Для начала давайте определимся что это за функция BYPASS (Байпас) и нужна ли она нам?

Практически во всех стабилизаторах мощностью от 3 (кВА) имеется функция BYPASS (Байпас). Включив автомат с этой надписью, стабилизатор на выходе выдает входное напряжение. Удобна эта функция тогда, когда напряжение в сети понижается не всегда, а например, только по вечерам, как в моем случае.

 

Выбор стабилизатора напряжения. Функция задержки

Еще одна из удобных функций стабилизатора напряжения, на которую стоит обратить внимание при покупке. Это функция задержки включения выходного напряжения, когда питающее напряжение вышло за пределы входного напряжения стабилизатора или совсем пропало. Существует несколько регулировок задержки — у разных производителей по-разному.

Крепление и установка стабилизатора напряжения

Стабилизатор напряжения можно крепить двумя способами:

• на полу
• на стене

Установка стабилизатора напряжения на полу или на полке применима к стабилизаторам небольшой мощности. У них малые габариты и вес. Например, мой небольшой и старенький стабилизатор напряжения «Ресанта» мощностью всего 0,5 (кВА) установлен прямо на подоконнике окна.

Более мощные стабилизаторы напряжения целесообразно размещать на стене, поэтому они выпускаются немного плоскими. Хотя по желанию их тоже можно установить на полу.

 

Заключение по выбору стабилизатора напряжения

В конце данной статьи хочу сделать небольшой вывод. Я показал пример расчета и выбора стабилизатора напряжения для однофазной сети. Мы получили, что стабилизатор напряжения для наших потребителей должен быть мощностью не ниже 37,5 (кВА). Можно идти покупать, но я задумался о его стоимости. Ведь стабилизатор напряжения такой мощности стоит совсем не дешево.

Как вариант можно через него не запитывать нагреватель и утюг, ведь при понижении напряжения в сети они будут лишь медленнее нагреваться. Остальным потребителям необходима только  качественная электрическая энергия. Если воспользоваться таким вариантом, то можно немного сэкономить.

P.S. На этом я заканчиваю статью на тему выбора стабилизатора напряжения. Если у Вас есть вопросы, то спрашивайте в комментариях. Можете поделиться данной статьей с друзьями и коллегами, особенно владельцев дач и домов. Спасибо.

Если статья была Вам полезна, то поделитесь ей со своими друзьями:

Как выбрать стабилизатор?

Каждый человек, столкнувшийся с проблемой некачественного электроснабжения, когда напряжение сети изменяется в значительных пределах, приходит к единственно верному решению — установке стабилизатора.

В этой статье мы рассмотрим параметры, по которым осуществляется выбор стабилизатора, а так же определим алгоритм для самостоятельного выбора стабилизатора для вашей сети.

• Первое, с чего стоит начать, это определение количества фаз. Бытовая сеть может быть однофазной (220В), либо трехфазной (380В). Стабилизаторы также подразделяются на однофазные и трехфазные. Трехфазный стабилизатор представляет из себя три однофазных стабилизатора, объединенных в одном корпусе и управляемых единым блоком контроля (при пропадании или перекосе одной из фаз стабилизатор отключится). Если в трехфазной бытовой сети отсутствует трехфазная нагрузка, могут быть подключены три однофазных стабилизатора.
• Второй крайне важный параметр это мощность. Для выбора мощности стабилизатора необходимо уяснить несколько важных моментов. Первое – мощность стабилизатора, как правило, указывается в вольт-амперах (полная мощность), что не равно ваттам. Полная мощность состоит из активной и реактивной, чтобы получить привычное нам значение в Вт, необходимо полную мощность умножить на коэффицент 0,8 (косинус фи). Второй важный момент – чтобы продлить срок службы стабилизатора, он не должен работать на предельной мощности, необходимо оставлять запас 25-30%.
• Третий важный параметр – это диапазон входных напряжений. Этот параметр указывает разброс входных напряжений, при которых стабилизатор способен выдавать стабильное напряжение с заявленной погрешностью.
• Четвертый параметр, который надо учитывать – это точность стабилизации. В большинстве случаев для бытовых приборов достаточно точности 7-8%. Более надежную защиту могут дать стабилизаторы с точностью стабилизации 3-6%. Если есть необходимость защитить оборудование с высокими требованиями к входному напряжению (серверное оборудование, медицинское, точные измерительные приборы, профессиональное фото/видео оборудование), используют стабилизаторы с точностью 1-1,5%

Давайте рассмотрим алгоритм выбора стабилизатора на конкретном примере:

Допустим, в связи с регулярными перепадами напряжения в диапазоне 160-245В есть необходимость обеспечить качественным напряжением трехфазную сеть загородного дома. Набор потребителей стандартный – насос, котел, освещение, посудомоечная и стиральная машины, холодильник и прочее. Потребители по фазам распределены равномерно.

Первым делом необходимо определиться – будет использован трехфазный стабилизатор, либо три однофазных. В случае отсутствия трехфазных нагрузок, рационально использовать три однофазных прибора – это позволит при выходе из строя одного из них продолжить эксплуатировать оставшиеся.

Второй момент с которым необходимо определиться – это мощность. Рассмотрим на примере наиболее часто встречающегося варианта – это загородные дома с трехфазной сетью и выделенной мощностью 5,5 кВт на фазу (вводной автомат 25А), оптимальным выбором будут три стабилизатора мощностью 7500 ВА.

Касаемо выбора по диапазону входных напряжений, большинство стабилизаторов перекрывают 160-245В (например у стабилизаторов Энерготех этот диапазон составляет 121-259 В рабочего напряжения и 60-267 В предельного). В случае более серьёзных отклонений может быть установлен прибор со смещённым диапазоном.

Если приборы с повышенными требованиями к входному напряжению не используются, выбор можно остановить на приборах точностью 7% или 5% этого будет достаточно в большинстве случаев.

Посмотреть фотографии наших монтажей стабилизаторов напряжения можно здесь

Рекомендуем посмотреть наиболее популярные модели стабилизаторов напряжения

Если у Вас остаются сомнения в правильности выбора модели стабилизатора, обращайтесь в компанию RealSolar. Наши специалисты имеют огромный опыт в установке и эксплуатации стабилизаторов напряжения.

Проконсультируйтесь у специалистов

Как правильно выбрать регулятор (ы) напряжения для вашей конструкции

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

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 регуляторов напряжения, подходящих 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 при выборе правильного регулятора напряжения является определение входного напряжения, выходного напряжения и максимального тока нагрузки.

Несмотря на то, что 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 : Выходное напряжение ниже входного
• Повышающий : Выходное напряжение больше входного

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 низкую энергоэффективность. Линейные регуляторы способны только понижать напряжение.
• Импульсные регуляторы : Высокая энергоэффективность, но более сложная и дорогая, и 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.

Рисунок 1. Линейный регулятор использует транзистор и контур управления с обратной связью для регулирования выходного напряжения. 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.

Единственный случай, когда вы не хотите использовать линейный стабилизатор, — это если рассеиваемая мощность слишком велика или вам нужно 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 того, сколько мощности будет рассеиваться 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 току.

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

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

Мощность x Theta-JA = Температура выше окружающей (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 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, прежде чем причинят какой-либо ущерб.

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 под нагрузкой, 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 является достаточно низкой мощностью, чтобы выдерживать нагрузку большинством 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 до выхода. 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 у вас много шума на входе, он обычно будет отфильтрован 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, у популярных регуляторов серии 7800 значение падения напряжения составляет 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 соответствует лишь 0,2 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
• Вы должны сделать дизайн 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 шумов 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 больших перепадах между входом и выходом.

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

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

Уравнение эффективности такое же, как и 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 индуктивность используется в качестве временного накопительного элемента 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.

Для решения этой проблемы потенциально можно использовать отдельный понижающий регулятор, за которым следует повышающий регулятор (или наоборот).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 понадобится источник clean 5 В.

Для этого вы должны использовать повышающий стабилизатор, 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 коммутационные шумы, обязательно обратите внимание на коэффициент отклонения источника питания (PSRR) линейного регулятора.

PSSR данного линейного регулятора изменяется в зависимости от частоты. Таким образом, 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 стабилизатор с повышенным и понижающим током.

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

Наконец, не забудьте загрузить бесплатно PDF : Окончательное руководство по разработке и продаже вашего нового электронного оборудования . Вы также будете получать мой еженедельный информационный бюллетень, в котором я делюсь премиальным контентом, недоступным в моем блоге.

Другой контент, который может вам понравиться:

Как выбрать лучший стабилизатор напряжения для моей схемы?

Конференция APEC по энергетике является одновременно образовательной конференцией и выставкой поставщиков. Путешествие по выставочному залу 19 марта ^-го дало большую уверенность в первенстве, еще больше подчеркнув, что конференция APEC является главным событием в области силовой электроники.

Мой пресс-паспорт позволил мне проникнуть на шоу пораньше, чтобы я мог сделать несколько снимков стенда EPC, прежде чем он будет занят. (Рис. 1 и 2) .

1. На стенде EPC на APEC 2019 было несколько замечательных демонстраций и эталонных проектов.

2. Преобразователь мощностью 3 кВт, 48 в 12 В с использованием транзисторов EPC GaN.

EPC — компания, основанная бывшим президентом International Rectifier Алексом Лидоу (рис.3). Он намеревался создать коммерческий, практичный высокоскоростной транзистор на основе GaN (нитрида галлия) для силовых приложений.

3. Алекс Лидоу, основатель EPC, объясняет преимущества своих высокоскоростных транзисторов на основе GaN на кремнии.

Для этого Лидоу использовал кремниевую подложку для слоев GaN. Это означает, что пластины могут изготавливаться на обычном оборудовании для обработки кремния. Вдобавок Лидоу считал важным сделать транзисторы GaN улучшенного типа, то есть нормально выключенными.Устройства с режимом истощения производятся некоторыми компаниями, но Лидоу считает, что они незнакомы большинству энергетиков. Наконец, Лидоу решил заставить свои устройства на основе GaN работать при умеренных напряжениях, от 15 до 200 В. Это не пытается конкурировать с высоковольтными возможностями SiC (карбид кремния) транзисторов или очень дешевыми низковольтными полевыми МОП-транзисторами.

4. Крис Джованниелло демонстрирует свое силовое реле MEMS.

Полупроводники — это здорово, но иногда физические переключатели — лучший способ справиться с питанием.Именно поэтому Menlo Micro разработала линейку реле MEMS (микроэлектромеханических систем). МЭМС десятилетиями использовались в радиочастотном переключении. Они имеют низкое сопротивление и очень контролируемый импеданс, что очень важно для радиочастот. Микросхемы силовых реле MEMS, которые производит Menlo Micro, отличаются номинальным током 8 А и напряжением 120 В. Чип меньше ногтя. Крис Джованниелло, соучредитель, старший вице-президент по разработке продуктов (рис. 4), по праву гордится этим достижением.Одно из приложений — замена твердотельных реле в силовых установках (рис. 5) .

5. Реле MEMS от Menlo Micro могут заменить механические и твердотельные реле (SSR).

Компании всех размеров

В то время как все крупные компании, производящие силовые полупроводники, приезжают в АТЭС, вы также можете увидеть несколько небольших компаний с интересными технологиями. Захид Рахим, вице-президент по маркетингу Silanna Semiconductor, демонстрировал свой эталонный дизайн с фиксированным обратным ходом (рис.6) . У них на выставке был дизайн, подключенный к сетевому напряжению. Там они могли провести измерения эффективности, которые показали улучшение на 2% при типичных нагрузках. Это действительно большое дело, выжать даже 0,5% улучшения из запаса обратного хода — большое достижение. Снижение потерь мощности, вероятно, означает меньшие EMI ​​(электромагнитные помехи), более легкие требования к охлаждению и более низкие счета за электроэнергию для потребителей. Улучшение на 2% при 90% -ном КПД означает, что потери увеличиваются с 10% до 8%, поэтому думайте об этом как о 20% улучшении того, что имеет значение.

6. Захид Рахим из Силанны держит на ладони свой референсный дизайн активного зажима с обратным ходом.

Я восхищаюсь Кри, отличной компанией из Северной Каролины. Они всегда лидировали в материалах с широкой запрещенной зоной. Несмотря на то, что компания больше всего известна своими потребительскими светодиодными лампами, она также пользуется уважением в области радиочастотных транзисторов и других силовых устройств. Теперь новый генеральный директор Грег Лоу продает осветительный бизнес и делает упор на полупроводниковую часть компании.По иронии судьбы, Кри создал бренд Wolfspeed, когда предыдущий генеральный директор хотел продать бизнес по производству транзисторов. Эта сделка была отклонена правительством, что, вероятно, было благословением для Кри. Гай Мокси (рис. 7) объяснил огромный потенциал карбидокремниевых (SiC) транзисторов Wolfspeed в быстрорастущих электромобилях, солнечной энергии, ветре и промышленности.

7. Гай Мокси из подразделения Wolfspeed компании Cree рядом с эталонной конструкцией SiC на 60 кВт.

Появление практичных электромобилей дальнего действия, а также мягких гибридных электромобилей (mHEV) создает потребность в практических системах для моделирования и разработки систем электропривода. На стенде dSPACE Торстен Опперманн (рис. 8) , менеджер по работе с клиентами, продемонстрировал как программное обеспечение, так и оборудование, которое dSPACE предлагает в помощь производителям автомобилей и подсистем (рис. 9) .

8. Торстен Опперманн из dSPACE рассказал о своих автомобильных системах моделирования и тестирования.

9. Эта высоковольтная электронная нагрузка от dSPACE может имитировать двигатель и аккумулятор в электромобиле.

Магнитные материалы — фундаментальный строительный блок силовых электрических систем. Standex Electronics — известный производитель силовых магнетиков, датчиков, реле и герконов. Крис Риккарделла, инженер по эксплуатации в области магнетизма, работал в кабине Standex (рис. 10) .

10.Крис Риккарделла из Standex Magnetics рассказал о широком ассортименте продукции компании.

Helix Semiconductors производит микросхемы с накачкой заряда на переключаемых конденсаторах. Эти высоковольтные зарядные насосы могут создавать интегральные передаточные отношения выпрямленного сетевого напряжения. Джефф Соренсен, старший главный инженер по приложениям (рис.11), продемонстрировал микросхемы Helix, которые также могут обеспечивать питание оптопар с обратной связью на вторичной стороне, а также изоляцию высоковольтных линий за счет использования конденсаторов с номиналом X или Y. .

11. Джефф Соренсен из Helix Semiconductor присутствовал с демонстрацией своей линейки высоковольтных ИС с накачкой заряда.

У Microchip был отличный стенд на APEC (рис. 12) . Несколько станций на стенде показывают, сколько силовых приложений можно использовать с продуктами Microchip.

12. Стенд Microchip на APEC 2019 был переполнен весь день.

Некоторыми интересными приложениями были системы управления двигателями (рис.13) , стабилизатор напряжения LDO (малое падение) (рис. 14) с блокировкой пульсаций и демонстрация PFC (коррекция коэффициента мощности) мощностью 30 кВт с использованием SiC-транзисторов от Microchip (рис. 15) . Я был удивлен, что компания, известная своими микроконтроллерами PIC, имела устройства питания. Затем специалист по маркетингу Microchip Надин Кастильо напомнила мне, что они купили Microsemi несколько лет назад.

13. Патрик Хит рассказал о некоторых из обширных аппаратных средств и прошивок Microchip для управления двигателями.

14. LDO с блокировкой пульсаций Microchip может очищать выходной сигнал линейных и импульсных регуляторов.

15. Джейсон Чанг из Microchip демонстрирует эталонный проект с 3-фазной системой коррекции коэффициента мощности (PFC) мощностью 30 кВт.

Выставочная площадка APEC 2019 — это не просто стенды. Был театр, где целый день проходили интересные презентации. ROHM’s Mitch Van Ochten (рис. 16) . представил один, посвященный SiC-транзисторам, пригодным для использования в автомобилях, который был организован хорошими людьми из Mouser Electronics.

16. Митч Ван Охтен из ROHM выступил с прекрасной презентацией SiC-транзисторов в демонстрационном зале Mouser.

Ametherm — еще одна компания, которая производит строительные блоки для силовой электроники. На стенде компании был Мехди Самии, вице-президент по проектированию (Рис. 17) , демонстрирующий лишь некоторые из своих многочисленных продуктов (Рис. 18) .

17. Mehdi Samii от Ametherm представлял линейку ограничителей пускового тока с отрицательным температурным коэффициентом (NTC).

18. Ограничители броска тока Ametherm — это простой и надежный способ защиты силовых цепей.

Renesas — это крупное имя в сфере силовой электроники, у которого на APEC 2019 (Рис.19) был загружен стенд. Компания продемонстрировала систему управления двигателем для пылесоса, в котором используется бесщеточный двигатель постоянного тока (BLDC) для достижения значительного повышения эффективности. Помимо управления двигателем, Renesas предлагает микросхемы и устройства для радиационно-стойких (радиационно-жестких) спутниковых GaN-устройств и наземное приложение для управления питанием в промышленных, серверных и двунаправленных аккумуляторных системах.Renesas приобрела Intersil, которая только увеличила его мощность и расширила возможности для операционных усилителей.

19. Стенд Renesas был забит людьми, проверявшими его силовые и моторные компоненты.

Стенд Tamura привлек внимание своим чистым дизайном и логичной планировкой. (Рис. 20) . Tamura производит силовые, коммутационные и импульсные трансформаторы. Он также производит трансформаторы для измерения тока, дроссели, реакторы и сборки панелей.

20.Стенд Tamura был чистым и привлекательным.

Я закончил свой день на стенде Silicon Labs (Рис. 21) . Брайан Миркин объяснил их изолированный модулятор дельта-сигма, который может передавать аналоговый сигнал через границы высокого напряжения. Он также представил преобразователь LLC (индуктор-индуктор-конденсатор) мощностью 20 кВт, разработанный совместно с дистрибьютором Arrow Electronics (рис. 22) . Arrow десятилетиями отстаивал эталонные проекты, и приятно видеть, что Silicon Labs вносит свой вклад в эти разработки.

21. Брайан Миркин из Silicon Labs с их эталонным дизайном изолированного дельта-сигма-модулятора.

22. Дистрибьютор Arrow Electronics работал с Silicon Labs над созданием эталонного проекта блока питания LLC на 20 кВт.

На выходе из выставочного зала APEC 2019 я наткнулся на трогательную сцену, где отец и его сын (рис. 23) . Было здорово увидеть человека, который знал, как важно не отставать от силовой электроники и поддерживать интерес и образование своих детей.Не ждите, что я скучаю по поводу «молодых людей сегодня». Пока есть такие папы, молодые люди будут жить прекрасно, превзойдя все достижения нас, старых динозавров.

23. Папа с маленьким сыном хорошо проводят время на APEC 2019.

Важные параметры, которые следует учитывать при выборе регулятора напряжения для вашей конструкции

Регулятор напряжения — это простое и экономичное устройство, которое может изменять входное напряжение на выходе на другой уровень и поддерживать постоянное выходное напряжение даже в различные условия нагрузки.Практически все электронные устройства, от зарядного устройства для сотового телефона до кондиционеров и сложных электромеханических устройств, используют регулятор напряжения для подачи различных напряжений постоянного тока к различным компонентам устройства. Кроме того, во всех схемах питания используются микросхемы регуляторов напряжения.

Например, в вашем смартфоне регулятор напряжения используется для повышения или понижения напряжения батареи для компонентов (таких как светодиод подсветки, микрофон, сим-карта и т. Д.), Для которых требуется более высокое или более низкое напряжение, чем у батареи.Выбор неправильного регулятора напряжения может привести к снижению надежности, более высокому энергопотреблению и даже поджариванию компонентов.

Итак, в этой статье мы обсудим некоторые важные параметры, которые следует учитывать при выборе регулятора напряжения для вашего проекта .

Важные факторы при выборе регулятора напряжения

1. Входное и выходное напряжение

Первым шагом к выбору регулятора напряжения является знание входного и выходного напряжения, с которыми вы будете работать.Для линейных регуляторов напряжения требуется входное напряжение, превышающее номинальное выходное напряжение. Если входное напряжение меньше желаемого выходного напряжения, это приводит к состоянию недостаточного напряжения, которое вызывает выпадение регулятора и выдачу нерегулируемого выходного сигнала.

Например, , если вы используете стабилизатор напряжения 5 В с падающим напряжением 2 В, то входное напряжение должно быть как минимум равным 7 В для регулируемого выхода. Входное напряжение ниже 7 В приведет к нерегулируемому выходному напряжению.

Существуют разные типы регуляторов напряжения для разных диапазонов входного и выходного напряжения. Например, вам понадобится стабилизатор напряжения 5 В для Arduino Uno и стабилизатор напряжения 3,3 В для ESP8266. Вы даже можете использовать регулируемый регулятор напряжения, который можно использовать для ряда приложений вывода.

2. Падение напряжения

Падение напряжения — это разница между входным и выходным напряжениями регулятора напряжения. Например, мин.Входное напряжение для 7805 составляет 7 В, а выходное напряжение — 5 В, поэтому у него есть падение напряжения 2 В. Если входное напряжение упадет ниже, выходное напряжение (5 В) + напряжение падения (2 В) приведет к нерегулируемому выходу, который может повредить ваше устройство. Поэтому перед выбором регулятора напряжения проверьте падение напряжения.

Падение напряжения зависит от регулятора напряжения; Например, вы можете найти ряд регуляторов на 5 В с разным падением напряжения. Линейные регуляторы могут быть чрезвычайно эффективными, когда они работают с очень низким падением входного напряжения.Поэтому, если вы используете аккумулятор в качестве источника питания, вы можете использовать стабилизаторы LDO для повышения эффективности.

3. Рассеиваемая мощность

Линейные регуляторы напряжения рассеивают больше мощности, чем импульсные регуляторы напряжения. Чрезмерное рассеивание мощности может привести к разрядке аккумулятора, перегреву или повреждению продукта. Поэтому, если вы используете линейный регулятор напряжения, сначала рассчитайте рассеиваемую мощность. Для линейных регуляторов рассеиваемая мощность может быть рассчитана по:

  Мощность = (Входное напряжение - Выходное напряжение) x Ток  

Вы можете использовать импульсные регуляторы напряжения вместо линейных регуляторов напряжения, чтобы избежать проблемы рассеивания мощности.

4. КПД

КПД — это отношение выходной мощности к входной мощности, которое пропорционально отношению выходного напряжения к входному напряжению. Таким образом, эффективность регуляторов напряжения напрямую ограничивается падением напряжения и током покоя, так как чем выше падение напряжения, тем ниже эффективность.

Для повышения эффективности необходимо минимизировать выпадающее напряжение и ток покоя, а также минимизировать разницу напряжений между входом и выходом.

5. Точность напряжения

Общая точность регулятора напряжения зависит от линейного регулирования, регулирования нагрузки, дрейфа опорного напряжения, дрейфа напряжения усилителя ошибки и температурного коэффициента. Типичные линейные регуляторы обычно имеют спецификацию выходного напряжения, которая гарантирует, что регулируемый выход будет в пределах 5% от номинального. Поэтому, если вы используете стабилизатор напряжения для питания цифровых микросхем, то отклонение в 5% не является большой проблемой.

6.Положение о нагрузке

Регулировка нагрузки определяется как способность схемы поддерживать заданное выходное напряжение при различных условиях нагрузки. Регулировка нагрузки выражается как:

Регулировка нагрузки = ∆Vout / ∆I  out  

7. Регулирование линии

Линейное регулирование определяется как способность схемы поддерживать заданное выходное напряжение при изменении входного напряжения. Линейное регулирование выражается как:

Регулировка нагрузки = ∆V  на выходе  / ∆V  на выходе  

Таким образом, при выборе подходящего регулятора напряжения для любого приложения необходимо учитывать все вышеперечисленные факторы,

Важные моменты, которые следует учитывать при выборе регулятора напряжения

Регулятор напряжения поддерживает стабильное выходное напряжение и может использоваться во многих коммерческих приложениях, таких как генераторы и аварийные источники питания.Они получают питание от сети переменного тока, батарей или источника постоянного тока. Вот ключевые факторы, на которые следует обратить внимание при выборе регулятора напряжения.

Функция регулятора напряжения Двумя основными типами регуляторов напряжения являются линейные и импульсные регуляторы напряжения. В то время как линейные типы снижают напряжение с контролем импеданса на выходе, типы переключения, также известные как преобразователи постоянного тока в постоянный, имеют возможность повышать или понижать напряжение с помощью переключателей включения / выключения. Хотя линейные регуляторы не так эффективны, они дешевле, а импульсные регуляторы считаются более качественными.

Применение регуляторов напряжения Линейные регуляторы напряжения полезны для приложений с очень низким уровнем шума. В этих регуляторах не используются переключатели, что является ключевой причиной, по которой они не производят такого большого шума, как импульсные стабилизаторы. Еще одно применение линейных регуляторов — это приложения с очень низким энергопотреблением, особенно когда выходное напряжение не сильно отличается от входного. Линейные регуляторы также подходят для более дешевых приложений.

Одна из причин того, что импульсные стабилизаторы более дорогие, заключается в том, что в них используются катушка индуктивности, конденсатор и диод Шоттки.Импульсные регуляторы гораздо более универсальны среди электронных устройств, отчасти из-за их высокой эффективности как при повышении, так и при понижении постоянного напряжения. Тот факт, что эти регуляторы включаются и выключаются, делает их более эффективными. В то время как линейные регуляторы тратят энергию впустую, импульсные регуляторы полезны, когда приоритетом являются тепловые характеристики.

Производительность и эффективность Один из наиболее важных вопросов, который следует задать, касается того, насколько производительность важна для ваших нужд.Важно понимать, насколько хорошо регулятор преобразует шумный вход в стабильный уровень напряжения. Важным показателем является точность выходного напряжения, которая указывает на изменения температуры. Он также измеряет изменения тока нагрузки, который является максимальным ожидаемым выходным током.

КПД регулятора выражается отношением выходной мощности к входной. В линейных регуляторах расстояние между выходом и входом ограничено падением напряжения. Высокая эффективность коррелирует с низким падением напряжения.

Заключение Есть два типа регуляторов напряжения: линейные и переключаемые. В то время как линейные регуляторы работают с менее дорогой электроникой, импульсные регуляторы более высокого уровня. Другие факторы, которые влияют на принятие решения о выборе регулятора напряжения, включают линейное регулирование, регулирование нагрузки и переходные характеристики.

Allied Components International

Allied Components International специализируется на разработке и производстве широкого спектра стандартных магнитных компонентов и модулей, таких как индукторы для микросхем, магнитные индукторы на заказ и трансформаторы на заказ.Мы стремимся предоставлять нашим клиентам продукцию высокого качества, обеспечивать своевременные поставки и предлагать конкурентоспособные цены.

Мы — растущее предприятие в магнитной промышленности с более чем 20-летним опытом.

Основы электроники: регулятор напряжения

Создание регулятора напряжения

Справочная теория

: 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, будете держать под рукой каждую минуту дня, им всем требуется определенное напряжение, чтобы функция. Колеблющиеся выходы, превышающие ± 2 В, могут привести к неэффективной работе и, возможно, даже к повреждению ваших зарядных устройств. Колебания напряжения могут происходить по разным причинам: состояние электросети, включение и выключение других приборов, время суток, факторы окружающей среды и т. Д.Из-за необходимости постоянного постоянного напряжения введите регулятор напряжения.

Регулятор 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».

Указания 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 входное напряжение в диапазоне 6-18 В постоянного тока и имеет контакты, размер которых идеально подходит для любой стандартной макетной платы с шагом 0,1 дюйма.

В комплект входит:

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

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

Комплект регулятора 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 работает! Затем обрежьте лишние провода. Вставьте 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. Контакты выключателя питания и 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 Power Rails:
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 контактных площадках между контактными площадками. Не помещайте капли на подушечки, если вы это сделаете. Обратите внимание, что это не рекомендуемая модификация.

Подайте питание на плату от любого источника постоянного тока диаметром 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.Какое влияние на выход цепи окажут тепло и шум?
2. Как конденсаторы помогают отфильтровывать помехи?
3. Каковы преимущества и недостатки линейных и импульсных регуляторов?

Как выбрать регулятор напряжения для вашей конструкции печатной платы — блог Upverter

Начните работу с Altium Upverter, зарегистрируйтесь сейчас.

Если вы не работаете только с системой переменного тока, ваша печатная плата должна будет получать стабильное напряжение постоянного тока для правильной работы.Схема регулятора напряжения обеспечивает необходимое постоянное напряжение с фиксированной величиной, даже если входное напряжение (линия) или выходной ток (нагрузка) изменяются. Некоторые цепи более чувствительны к колебаниям напряжения, чем другие, а некоторые линии электропередач более шумные, чем другие. Любой дизайнер должен понимать, как правильно выбрать стабилизатор напряжения для своей платы. Давайте рассмотрим различные типы регуляторов постоянного тока и рассмотрим некоторые факторы, которые следует учитывать при выборе регулятора напряжения.

Типы регуляторов напряжения

Стабилизаторы напряжения

обычно устанавливаются на выходе двухполупериодной схемы выпрямителя, чтобы удалить оставшуюся форму волны пульсаций.Существует несколько способов классификации регуляторов напряжения, но пока мы остановимся на линейных и импульсных регуляторах. Эти регуляторы можно относительно легко добавить в схему и обеспечить достаточно стабильное выходное напряжение для большинства приложений.

Линейные регуляторы

Линейные регуляторы

используют BJT или FET для стабилизации напряжения питания и управляются с помощью усилителя. Усилитель сравнивает выходное напряжение регулятора с прецизионным эталоном и меняет транзистор для поддержания постоянного выходного напряжения.Линейные регуляторы всегда понижают выходное напряжение (т. Е. Входное напряжение> выходное напряжение). Линейные регуляторы с низким падением напряжения называются регуляторами с малым падением напряжения (LDO). Линейные регуляторы обладают следующими преимуществами:

• Низкий уровень шума: Поскольку переключение не требуется, эти регуляторы генерируют низкий уровень шума и лучше всего подходят для питания чувствительных цепей. Напротив, импульсные стабилизаторы по своей природе являются шумными, поскольку они часто переключаются для поддержания выходного напряжения.
• Низкое энергопотребление: При правильной конструкции линейные регуляторы могут работать с довольно низким током покоя. Импульсные регуляторы используют сложные системы обратной связи и в конечном итоге используют более высокую мощность покоя. При работе в режиме LDO эти регуляторы могут иметь очень высокий КПД (~ 90%).
• Низкая стоимость: Линейные регуляторы менее дороги, и их легко добавить в схему. Для них не требуется слишком много компонентов и фильтров. Обычно на выходе помещается конденсатор, который помогает регулировать выходное напряжение.

Пример схемы линейного регулятора

Импульсные регуляторы

Импульсный стабилизатор преобразует входное постоянное напряжение в более стабильное выходное постоянное напряжение с помощью силового MOSFET или BJT-переключателя. Выход импульсного регулятора обычно фильтруется и используется для уменьшения шума переключения выходного напряжения. Существует три типа импульсных регуляторов: понижающий (понижающий), повышающий (повышающий) и понижающий-повышающий (повышающий или понижающий). Импульсные регуляторы имеют следующие преимущества:

• Высокая эффективность: Поскольку импульсные регуляторы работают либо в выключенном, либо в включенном режиме, они, как правило, более эффективны.Они могут обеспечить КПД 90% или более, что очень сложно для большинства линейных регуляторов, если они не предназначены для использования в качестве LDO.
• Повышающая конфигурация: Линейные регуляторы могут только понижать входное напряжение, но повышающий импульсный стабилизатор может повышать напряжение. Это особенно полезно в случае, когда требуется большое напряжение в течение короткого периода времени (например, подсветка в камере).
• Тепловые характеристики: Линейные регуляторы менее эффективны, что означает, что они имеют тенденцию рассеивать больше тепла и нуждаются в радиаторе.Большинству импульсных регуляторов не нужны радиаторы.

Понижающими и повышающими характеристиками можно управлять с помощью формы волны ШИМ, что делает этот регулятор идеальным для использования в приложениях, где требуются определенные уровни напряжения. Например, вы можете использовать выход ШИМ микроконтроллера для питания другой схемы с определенным уровнем напряжения. Существует множество различных способов создания ИС импульсного стабилизатора, и мы не можем показать все возможные схемы. Если вам интересно узнать больше о конкретных схемах для импульсных регуляторов, взгляните на таблицы данных в вашей библиотеке запчастей.

Важные параметры при выборе регуляторов

Один вопрос, который я часто вижу на форумах, — как выбрать стабилизатор напряжения для различных приложений. На этот вопрос нет однозначного ответа. При выборе регулятора напряжения следует учитывать следующие характеристики: обратите внимание, что эти аспекты относятся как к линейным, так и к импульсным регуляторам:

Выходное напряжение

Если вам нужен повышающий регулятор, то вам нужно будет использовать импульсный регулятор в повышающей конфигурации.Если вы используете несколько источников питания в системе, обычно для каждого источника используется один регулятор. Регуляторы обычно обеспечивают фиксированное выходное напряжение, хотя на рынке есть несколько регуляторов, которые можно использовать с некоторыми регулируемыми настройками.

Эффективность и шум

Импульсные регуляторы обеспечивают более высокий КПД, чем линейные регуляторы, но они производят больше шума. Излишний электронный шум может мешать работе других цепей, когда регулятор выдает большой ток.Если вы хотите, чтобы ваш продукт попал на рынок, получить сертификат EMC может быть сложнее. Если другие схемы на вашей плате чувствительны (например, чисто аналоговые компоненты), то лучше выбрать линейный регулятор.

Выбор регулятора с высокими потерями мощности может сделать почти невозможным достижение целей эффективности. Линейные регуляторы менее шумны, но они очень неэффективны (за исключением LDO), что означает, что некоторая мощность преобразуется в тепло. Если ваш регулятор будет работать с большим током, вам следует установить на плате радиаторы.Если на плате нет места для радиатора или если рассеяние мощности вызывает беспокойство, то импульсный стабилизатор может быть лучшим вариантом.

Эти линейные регуляторы напряжения 7805 от Fairchild включают радиатор на задней стороне корпуса.

Переходный процесс

При быстром изменении выходного тока на выходе появляется небольшой всплеск. Стабилизатору напряжения требуется некоторое время, прежде чем он снова переключится на то же напряжение.Это называется переходной реакцией. Переходная характеристика обычно является функцией выходной емкости и тока нагрузки. Быстрый переходный отклик гарантирует, что регулятор может выдавать требуемую мощность. Проверьте спецификации компонентов и найдите рекомендуемый байпасный конденсатор, который следует включить на выход регулятора.

Рекомендации по компоновке стабилизатора напряжения

После того, как вы выбрали правильный регулятор напряжения для вашей конструкции, вам нужно будет разместить его в нужном месте на плате.Как правило, вам понадобится один конденсатор между выходом и землей и один между входом и землей как можно ближе к контактам. Вы также должны тщательно спроектировать дорожки, чтобы они могли проводить требуемый ток без перегрева.

Если вы взглянете на некоторые проекты с открытым исходным кодом в библиотеке проектов Upverter ™, вы найдете несколько хороших примеров компоновки регуляторов, которые вы можете использовать в качестве справочника для своего следующего проекта.

Плата управления повышающим преобразователем от Джеймса Фотерби , созданная в Upverter.

Хороший инструмент компоновки позволяет легко разрабатывать схемы для вашей платы и фиксировать их в качестве начального макета. Upverter® предоставляет огромную библиотеку надежных компонентов, которые вы можете легко добавить в свою схему и компоновку, включая огромный выбор регуляторов напряжения и многое другое. Как облачный инструмент, Upverter позволяет пользователям легко делиться своей работой, контролировать изменения и получать доступ к своим данным из любого места.

Вы можете бесплатно зарегистрироваться и получить доступ к лучшему редактору плат на базе браузера, редактору схем и базе данных компонентов.Посетите Upverter сегодня, чтобы узнать больше.

Как это:

Нравится Загрузка …

Учебное пособие и основы работы с регулятором напряжения

В основном существует два типа регуляторов напряжения: линейные и импульсные. Названия происходят от того, как они работают и как они достигают регулирования напряжения. Линейные регуляторы, как правило, немного дешевле в реализации, но они не так эффективны, как их более сложные варианты переключения.

Есть также несколько «дешевых и грязных» методов, которые используются в некоторых конструкциях.Ниже приводится краткое описание и пример каждого из них.

Линейный

Проще всего представить себе линейный стабилизатор как активный последовательный резистор. Он будет изменять свое эффективное сопротивление, чтобы выходное напряжение оставалось неизменным. Достоинством такого дизайна является то, что он дешев, прост в реализации и обеспечивает относительно чистый результат. Обратной стороной является то, что регулятор рассеивает относительно большое количество энергии.

Если рассматривать линейный регулятор как последовательный резистор, можно понять, как он рассеивает мощность.Падение напряжения на регуляторе похоже на падение напряжения на резисторе: разница между входной и выходной сторонами. Таким образом, если номинальные 9 В входят и выходят номинальные 5 В, возникает номинальное падение на 4 В. Используя уравнение Power = Current * Voltage, вы можете увидеть, что даже ток 100 мА вызывает рассеивание тепла в 400 мВт. Это просто потеря мощности 400 мВт!

Типовая линейная схема

Большинство микросхем линейных регуляторов работают только сами с собой, с входным и выходным конденсаторами.Хотя вы должны следовать рекомендациям в таблице, значение, которое вы выбираете для этих ограничений, обычно не так уж и важно. Самый распространенный линейный регулятор — LM7805. Эта конструкция существует уже много лет и обычно встречается в корпусе TO-220.

Выбор конденсаторов

Страница 22 таблицы Fairchild LM78xx показывает, что входной конденсатор должен быть не менее 0,33 мкФ, а выходной конденсатор 0,1 мкФ. Многие люди предпочитают использовать гораздо большие значения. Однако это бывает редко.Так что возьмите пару керамических конденсаторов и готово!

Следите за входным напряжением

Имейте в виду, что линейным регуляторам, таким как серия LM78xx (где XX — выходное напряжение), для работы требуется на 2 В больше на Vin, чем ожидаемый Vout. Например, на плате Arduino подача 5 вольт на Vin приведет лишь к примерно 3,5 вольт на узле 5V. Итак, чтобы использовать LM7805 для получения 5 В, вам понадобится источник как минимум 7 В. Если вы не используете регулятор Low Drop Out.

Регулятор с малым падением напряжения (LDO)

Существует один вариант линейного регулятора, называемый регулятором с малым падением напряжения или, чаще, LDO.Эти регуляторы предназначены для работы с входным напряжением, которое намного ближе к выходному напряжению по сравнению с традиционными линейными регуляторами.

LP2985 LDO [таблица] от Texas Instruments (National) — популярный LDO. Этот LDO подходит только для слаботочных приложений, поскольку он ограничен примерно 150 мА. Однако при использовании версии микросхемы на 5 В входное напряжение может составлять около 4,7 В и при этом оставаться в стабилизаторе, что отлично подходит для приложений с батарейным питанием!

При использовании LDO важно выбрать правильные значения ограничения, поскольку они намного более чувствительны к изменениям выходного сигнала по сравнению с их «более крупными» традиционными линейными аналогами.Например, в таблице данных LP2985 указано:

Как и любой стабилизатор с малым падением напряжения, LP2985 требует внешних конденсаторов для стабильности регулятора. Эти конденсаторы должны быть правильно выбраны для хорошей работы.

Дальше почти целая страница посвящена обсуждению того, какие конденсаторы выбрать.

LDO

имеют преимущество перед традиционными линейными регуляторами, но они немного сложнее. По сути, они по-прежнему работают так же и могут сжигать довольно много энергии.Для экономии энергии существует схема стабилизатора совершенно другого типа.

Импульсные регуляторы

Пример схемы переключения

Ключ к пониманию того, как работает импульсный источник питания, основан на двух принципах: как работают транзисторы и как накапливать энергию в катушках индуктивности и конденсаторах.

Транзисторы

Теоретически, когда транзистор работает как переключатель, на нем не падает напряжение, в то время как, когда он включен, и блокируют весь ток, когда он выключен. .Если нет падения напряжения или тока, то энергия не тратится впустую в виде тепла. К сожалению, это происходит только в теории. На практике также наблюдается небольшое падение напряжения или протекание тока, что приводит к потере энергии и .

Катушки индуктивности и конденсаторы

Катушки индуктивности накапливают энергию в магнитном поле, когда в них протекает ток. Конденсаторы действительно работают как фильтры напряжения. Глядя на схему ниже, обратите внимание на то, что в ИС помимо выходного конденсатора есть катушка индуктивности.

Катушки индуктивности не любят, когда их ток меняется, поэтому они стараются поддерживать ток на том же уровне. Конденсаторам не нравится, когда напряжение меняется, поэтому они используют свою энергию для поддержания постоянного напряжения.

Переключение

Когда транзистор включается, он заряжает катушку. Когда катушка достаточно заряжена, транзистор выключается. Затем катушка сбрасывает свою энергию в виде тока в нагрузку. Выходной конденсатор работает с катушкой индуктивности, чтобы поддерживать постоянное напряжение.Транзистор внутри ИС импульсного стабилизатора будет изменять частоту переключения (или рабочий цикл), чтобы также управлять выходным напряжением.

Эта связь — очень сложная операция, но она дает огромное преимущество. Несмотря на то, что реальные детали вызывают потерю энергии, импульсный источник питания очень эффективен на . Компромиссы: 1) используемые компоненты немного больше, особенно катушка. 2) Расположение компонентов имеет решающее значение для минимизации электрических шумов.3) Правильный выбор компонентов также важен. Если в конструкции требуется определенная емкость или размер катушки, эти значения следует выбирать осторожно.

Buck and Boost

Есть несколько различных типов коммутационных источников питания. Два самых важных, о которых нужно знать, — это предложение «баксов» и «повышение». «Понижающий» источник питания будет принимать большее напряжение и «понижать» его до более низкого выходного напряжения. Например, он может потреблять питание 7 В и создавать выход 5 В. А «форсированное» предложение работает в обратном направлении.Например, элемент батареи AA на 1,5 В может быть увеличен до 5 В.

Наконец, их можно объединить в «Boost-Buck», который делает и то, и другое. Возьмем пример, когда вам нужно 5 Вольт при питании от батареи 6 В (4 AA последовательно). Часть понижающего напряжения будет работать, пока батареи не разрядятся примерно до 5 В, а затем повышающая часть будет работать до тех пор, пока батареи полностью не разрядятся.

Альтернативные «регуляторы»

При рассмотрении альтернатив регуляторам напряжения возникают три распространенных метода: 1) Делитель напряжения, 2) Стабилитрон и 3) Использование без регулятора.Давайте посмотрим, как работает каждый из них.

Делитель напряжения

Новички в электронике часто спрашивают, могут ли они использовать делитель напряжения в качестве регулятора. Поначалу подход кажется простым: рассчитать резистор, обеспечивающий необходимый Vout.

Самый плохой способ сделать регулировку напряжения!

Есть две проблемы с этим слишком простым пониманием. Во-первых, он не учитывает изменение Vin. По мере изменения Vin изменится и Vout. Что еще более важно, он делает неверное предположение, что нагрузка (или устройство, подключенное к Vout) имеет постоянный И очень низкий ток.Нагрузка параллельна Z2, что означает, что она является частью общего разделителя.

Практически невозможно рассчитать делитель для ИС, такой как микропроцессор, потому что он постоянно меняет свое текущее использование, что постоянно изменяет Vout. Так что никакого регулирования не происходит.

Есть никогда любые ситуации, когда делитель напряжения должен использоваться вместо регулятора.

Ознакомьтесь с этим видеоуроком AddOhms по делителям напряжения для получения дополнительной информации о том, как они работают.

Стабилитрон

Стабилитроны

уникальны, потому что они проводят ток как в прямом, так и в обратном направлении. Они проводят обратное при определенном напряжении.

Если источник превышает напряжение обратного пробоя стабилитрона, он проводит ток, поддерживая напряжение, воспринимаемое нагрузкой, «в режиме стабилизации». Для этого необходим последовательный резистор, обозначенный как R1. Это предохраняет стабилитрон от сгорания, когда он начинает проводить ток.Это также означает, что R1 сжигает энергию независимо от того, проводит стабилитрон или нет.

Стабилитроны

как регуляторы работают нормально, когда у вас очень маломощная цепь, питаемая от батареи. Однако, если вам нужно больше нескольких десятков мА тока, они, вероятно, не являются разумным решением. Иногда люди используют их с датчиками для защиты от скачков напряжения из-за повреждения датчика.

Без регулятора

Иногда обсуждается идея вообще не использовать регулятор.Или используется только конденсатор, чтобы сгладить какой-то шумный источник питания. Кто-то может возразить, что если напряжение остается выше минимума микросхемы и ниже максимального входного, то регулировать его не нужно. Во многих случаях это может быть правдой. Однако, если микросхема имеет какие-либо аналоговые функции, например аналого-цифровой преобразователь, то этот метод становится очень проблематичным.

Типичный пример — проекты Arduino, работающие от 4-х аккумуляторов AA. Эти элементы имеют номинальное напряжение 1,2 В, поэтому 4 последовательно соединенных элемента дают 4.8V. Поскольку они не могут превышать это значение, возможно, нет необходимости в использовании регулятора. Однако, если был использован импульсный источник питания, возможно, удастся получить больше жизни из этих клеток.

Регуляторы напряжения поддерживают стабильное напряжение, чтобы цепи могли работать предсказуемым образом. Выбор типа регулятора будет зависеть от того, как используется схема. Для большинства хобби-проектов я бы рекомендовал использовать относительно простой линейный стабилизатор и рассматривать LDO только при необходимости.Опции, такие как стабилитрон в качестве стабилизатора, могут быть хороши только для самых минимальных конструкций, особенно с учетом того, насколько дешевы детали серии LM78xx.