Как рассчитать мощность стабилизатора напряжения: Калькулятор расчета мощности стабилизатора напряжения

Расчитать мощность стабилизатора напряжения

Очень важная характеристика для надежной, долгой работы. Всем известно, если любое оборудование использовать на все сто процентов его возможностей, срок службы значительно сокращается. Мощность стабилизатора указывает максимальное значение нагрузки, которое можно подключить. Перед покупкой следует первым делом вычислить общее потребление бытовой техники дома, лишь после этого рассматривать модели, способные обеспечить соответствующий режим работы по нагрузке.

Как она влияет на работоспособность? Если неправильно подобрать мощность стабилизатора, периодически будет срабатывать защита — перегрузка. Результат, возникает дискомфорт от постоянных отключений. Работа будет в перегруженном режиме, последствия — перегрев трансформатора. Случай без гарантийный. Чтобы правильно рассчитать данный параметр электронного стабилизатора, существует несколько способов. Рассмотрим подробнее.

Расчет по техническим характеристикам

Каждый бытовой прибор имеет паспорт, где есть таблица характеристик прибора. В этой таблице без особого труда можно посмотреть сколько потребляет прибор. На каждом приборе (обычно на задней стороне прибора) есть шильдик с указанием основных характеристик. Собрав все значения с приборов которыми Вы можете пользоваться одновременно, суммируем. Получаем приблизительное значение необходимой мощности стабилизатора. Значение приблизительное. Поэтому рекомендуется всегда закладывать небольшой запас для Российских производителей, и 50% запаса для произведенных в Китае.

Мощность стабилизатора по входным автоматам

Самый простой способ определения мощности стабилизатора — посмотреть номинал входных автоматов установленных в щитке. Автоматы находятся рядом со счетчиком электроэнергии. На фото показан пример расположения автоматов, место обозначения номинала. Расчет мощности электронного стабилизатора прост. Смотрим значения номинала автомата. Приблизительно делим значение на 5, получаем мощность стабилизатора. Например стоят автоматы 25 Ампер (25 А). Будет прописано С25. Делим, получаем значение 5 кВа. Если автоматы не выбивало, значит Ваша нагрузка не превышает 5 кВа. Начинаем просматривать модели с данной характеристикой. Сложнее определить если в щитке много автоматических выключателей. Внимательно рассматриваем номиналы всех. Как правило вводной (входной) автомат имеет значение выше, чем все остальные, ставят его первым от счетчика электроэнергии.

Расчет мощности в онлайн калькуляторе

В процессе расчета надо сложить все электроприборы, которыми пользуетесь одновременно. Прибавить несколько киловатт на свет. Не забывайте учитывать мощные нагревательные элементы. Получив определенное значение, надо теперь заложить запас на падение мощности стабилизатора при пониженном напряжении. В нижней части калькулятора предусмотрена дополнительная шкала, которая учитывает падение, закладывая небольшой запас.

Серия ЛЮКС работает без падения мощности стабилизатора при пониженном напряжении. Измерительный элемент стоит на выходе стабилизирующего устройства. В результате защита по перегрузке сработает только тогда, когда потребитель даст нагрузку в 100% от заданных параметров. Естественно, законы физики не отменяли, на входе устройства при низком напряжении потребление тока будет больше. В результате само падение оплачивает не потребитель, а производитель. Что очень удобно для конечного потребителя.

Хотите получить бесплатную консультацию, узнать стоимость и действующие скидки?

Отправьте запрос, заполнив все поля в онлайн консультанте.

Рассчитать мощность стабилизатора можно позвонив по бесплатному номеру

Как рассчитать мощность стабилизатора напряжения для дома

Правильный подбор стабилизатора напряжения необходимо выполнять по основному параметру – общей мощности электроприборов, которые необходимо защитить от чрезмерной нагрузки и перепадов напряжения, подключенных к определенной сети питания.

Однофазные устройства устанавливают чаще всего для создания качественных параметров напряжения в небольшом офисе, квартире. Чтобы правильно рассчитать мощность стабилизатора, необходимо сначала сложить мощность всех электрических устройств. Кроме мощности по паспорту устройства, оснащенного электродвигателем, нужно учесть пусковой ток. Для этого к расчету добавляют около 30% мощности.

Наличие в цепи стабилизатора напряжения дает возможность обеспечить защиту бытовой техники. Через стабилизатор можно подключить отдельные приборы, однако эффективнее всего будет выбор прибора, через которое будет работать все оборудование

Расчет по техническим характеристикам

Каждый прибор в комплекте имеет паспорт, где указаны все характеристики работы. В нем указана мощность устройства. Необходимо суммировать все значения устройств. Эта величина будет приблизительной.

К ней необходимо добавить запас мощности около 30% для пусковых токов, и также 50% для устройств, изготовленных в Китае.

Мощность стабилизатора напряжения по автоматам

Оптимальным методом является посмотреть значение мощности на автоматах входа, находящихся в щитке. Они расположены вместе со счетчиком электрической энергии. Электронный стабилизатор рассчитать намного проще:

1. Сначала определяем номинал автомата.
2. Далее, эту величину делим на 5. В результате получаем необходимую полную мощность вашего стабилизатора.

Если автоматы на 25 А, то маркировка стоит С25. В результате деления получаем 5 кВА. Если у вас в квартире никогда не выбивало автоматы, то значит нагрузка вашей квартиры меньше 5 кВА. По этой информации подбираем полную мощность стабилизатора.

Расчет мощности стабилизатора будет сложнее, если в щите есть несколько автоматов. Необходимо выписать все значения с них. И по этим данным осуществляют подбор стабилизатора.

Стабилизаторы серии ЛЮКС функционируют без снижения мощности при низком напряжении. Элемент измерения находится на выходе устройства. В итоге защита сработает, когда потребитель превысит более 100% нагрузки от заданных номиналов. При пониженном напряжении на входе сила тока возрастет. В итоге падение напряжения будет оплачивать производитель устройства, а не потребитель.

Подкатегории стабилизаторов

Существуют различные типы стабилизирующих устройств с разным типом работы. Рассмотрим основные из таких стабилизаторов, для облегчения выбора в торговой сети.

Релейные

При повышенной скорости регулирования, сильных скачках напряжения, за небольшой промежуток несколько раз, стабилизаторы работают с малой точностью, при работе способны издавать щелчки. Это работает реле, переключает ступени трансформатора.

Тиристорные

Такие устройства еще называют симисторными. Они относятся к электронным приборам. Их повышенная точность и скорость регулирования напряжения питания, бесшумность работы привлекает покупателей при приобретении.

Из недостатков можно отметить различные микросекундные провалы при переключении. Однако, даже имею повышенную стоимость, для домашнего использования они вполне подходят. Чаще всего на такие приборы заводы изготовители дают расширенную длительную гарантию.

Электромеханические

К таким типам приборов относятся: сервоприводные, роликовые, щеточные, и электродинамические устройства. Они обладают повышенной точностью регулирования, не имеют шума при работе, постепенного изменения напряжения при входных колебаниях питания.

Одним из недостатков является быстрый износ узла щеток из-за повышенного искрообразования при значительной нагрузке. Стабилизаторы напряжения электродинамического вида, роликовые фирмы Ortea не имеют таких недостатков. Они являются оптимальным выбором для частного дома.

Особенности расчётов

Параметров выбора приборов стабилизации существует много. Одним из основных является полная мощность стабилизатора напряжения. Речь идет о характеристике напряжения и тока, то есть, о параметрах выхода тока, которые устройство может поддерживать в номинальном режиме работы. Однако исходными данными расчета становится расходуемая мощность устройств, которые будут подключаться к прибору.

• Иногда к стабилизатору подключают дополнительное оборудование. При этом нужно учитывать это показатель мощности при расчете.
• Если вы планируете устанавливать внешние циркуляционные насосы, то необходимо брать в расчет также их мощность.
• При преобразовании напряжения до требуемого значения всегда имеются потери мощности. Чем больше отклонение от 220 вольт, тем выше эти потери. Поэтому перед расчетом, целесообразно сделать проверку – измерить сетевое напряжение днем, вечером, утром, и в часы «пик». Эту проверку лучше провести за несколько дней. В результате вы получите информацию, которая вам пригодится для расчетов.
• Обычная сумма значений мощности будет неточными данными, так как значительное число приборов расходует кроме полезной мощности, также и реактивную составляющую. Она определяется по определенной формуле, и добавляется в результаты расчета.

Особенности выбора стабилизатора

Необходимо заметить, что если ваша электросеть способна выдать в пиковые часы напряжение 120 вольт, то понятно, что в это время нельзя подключать к прибору другие устройства значительной мощности. При таком режиме допускается подключать только маломощные потребители в виде телевизора, освещения. А такие устройства, как чайник, бойлер или стиральная машина перегрузят бытовую сеть, и защита обесточит всю вашу квартиру.

В торговой сети продавцы чаще всего говорят, что мощность при малых напряжениях входа теряется только на недорогих стабилизаторах. Однако, практически это далеко не так. Даже дорогой прибор не способен сделать чудо, и нарушить законы физики.

Многие изготовители стабилизаторов вместо Вт в инструкции указывают В/А. Это делается для введения покупателей в заблуждение, так как имеются приборы, расходующие электроэнергию, с разными типами нагрузки:

1. Активная нагрузка (лампы освещения, нагревательные элементы).
2. Реактивная нагрузка (электродвигатели).

При расчете мощности следует учитывать сечение кабеля. При размере в 4 кв. мм нагрузка не должна превышать 10 киловатт. Следовательно, если купить при этом стабилизатор выше 10 кВт, то это не даст больше мощности, и вы зря потратите деньги.

Калькулятор подбора стабилизатора — Volter

Подбор стабилизатора напряжения – достаточно серьезный вопрос, ведь неправильный подбор не решит проблему плохого качества сети, а возврат/замена стабилизатора принесет немало хлопот.

Подобрать стабилизатор для вашего дома/квартиры/объекта вы можете на нашем сайте.
Для удобства мы создали калькулятор подбора необходимого вам стабилизатора напряжения. При возникновении вопросов или проблем с подбором, вы всегда можете проконсультироваться с нашими менеджерами, любым удобным для вас способом.

Наши калькуляторы по подбору мощности необходимого вам стабилизатора напряжения помогут просчитать силу тока, который потребляется наиболее популярными бытовыми устройствами и помогут выбрать необходимую мощность стабилизатора напряжения.

Наша компания рекомендует выбирать стабилизатор напряжения с запасом по нужной вам мощности – около 20% Это будет резерв для подключения дополнительного оборудования в будущем.

И так, давайте более детально расскажем как выбрать стабилизатор напряжения производства VOLTER на нашем сайте:

Первый вариант:

Используйте калькулятор подбора стабилизатора «расчет по электроприборам».
Выбираете бытовую технику (например, холодильник или телевизор), которую используете на объекте (дом, квартира, завод и прочие объекты, нуждающиеся в стабильном напряжении), выбираете ее используемое количество, нажимаете кнопку «рассчитать». Просчет мощности электроприборов примерный, потому что модели техники бывают естественно разные, мы рассчитывали среднюю мощность.
Помните, что для того чтобы правильно выбрать мощность стабилизатора, нужно просчитать сумму мощностей всех устройств, подключенные к снабжению электроэнергией одновременно, учитывая пусковые токи приборов. Вот как раз эти пусковые токи могут быть более мощными, чем постоянная мощность прибора, поэтому запас мощности в 20% точно не будет лишним.

Второй вариант:

Используйте калькулятор подбора стабилизатора «расчет по мощности»
Этот вариант для тех, кто знает необходимую мощность. Узнать можно у вашего электрика, который вводил в эксплуатацию объект.
Вписываете в поле необходимую мощность в Ваттах и нажимаете кнопку «рассчитать».
Но также не забывайте, что мы рекомендуем выбирать стабилизатор с запасом (20%) по мощности, для подключения дополнительного оборудования.

Третий вариант:

Используйте калькулятор подбора стабилизатора «расчет по силе тока»

Вписываете в поле «введите номинал вводного автомата» необходимый номинал в Амперах и нажимаете кнопку «рассчитать».

Рекомендовано подбирать стабилизатор напряжения VOLTER с запасом 20% по мощности, как резерв для подключения в будущем дополнительного оборудования.
Также напоминаем, что выбрав стабилизатор напряжения производства VOLTER, вы получаете на него пожизненную гарантию.

Как рассчитать мощность стабилизатора напряжения

11.08.2018

Планируя покупку стабилизатора напряжения, современный потребитель, если он, конечно, не профессионал, часто сталкивается с целым рядом затруднений. В основном, все их можно свести к кругу вопросов, связанных с критериями выбора аппарата. В частности, один из важнейших вопросов, волнующих потенциального покупателя: как подобрать стабилизатор по мощности или как рассчитать мощность устройства.

Какие функции выполняют стабилизаторы напряжения?

Само название этого типа оборудования говорит об их предназначении. Их основной задачей является обеспечение стабильного напряжения на выходе и защита бытовых приборов и другого электрооборудования от перепадов напряжения в сети. Поскольку отечественные сети, к несчастью, далеки от стандартов качества электроснабжения, то приобретение стабилизаторов остается наиболее эффективным решением существующих проблем. По-иному решить данную проблему пока не представляется возможным.

Скачки напряжения, вызванные не зависящими от пользователя факторами, крайне опасны, особенно, если перепады слишком велики. Примеры просто разрушительных последствий, особенно для владельцев частных домов, имеются. Но даже небольшие скачки напряжения по меньшей мере неприятны, а в конечном счете, рано или поздно выводят технику из строя, причем раньше, чем это гарантирует производитель. Не случайно, сегодня все больше производителей заявляют об аннулировании своих гарантийных обязательств, если владелец техники эксплуатирует ее без стабилизаторов напряжения в проблемных сетях вроде российских.

Правильно подобранный аппарат поможет нормализовать сетевое напряжение до 220 В при наличии однофазной сети и 380 В при трехфазной сети. Однако возможности стабилизатора не ограничиваются его основной функцией. Вы по достоинству оцените возможности аппарата по защите приборов от короткого замыкания и резких кратковременных скачков напряжения вниз или вверх.

Что такое «cos φ» и «пусковые токи» и почему они нужны при расчете мощности?

Оба параметра, а них мы сейчас вкратце расскажем, имеют самое непосредственное отношение к расчету мощности. Первый — cos φ — обозначает коэффициент мощности и рассчитывается через отношение показателя активной мощности к показателю полной. В электротехнике считается, что идеальным показателем коэффициента мощности является 1, если речь идет об обычных бытовых электроприборах. То есть, чем ближе к единице значение cos φ, тем это лучше для потребителей и поставщиков.

Если быть более конкретным, то можно разобрать данный вопрос на примере одного из продуктов компании «Энергия» — стабилизаторе АСН 8000. Как известно, цифры в его названии указывают на мощность в Вольт/Амперах (8000 В/А). Так как обычно показатель мощности выражается в Ваттах, то отсюда и возникает необходимость использовать параметры коэффициента cosφ. Соответственно, если речь идет об использовании стабилизатора для нормальной работы различных бытовых электроприборов (электрочайника, нагревательного тэна, электроплиты и т.п.), то значение коэффициента должно быть равно единице.

Чтобы узнать значение в Ваттах, используется простая формула: Ватты = В/А х cosφ (1). Для примера вернемся к упоминавшемуся выше стабилизатору Энергия АСН 8000. Формула будет выглядеть следующим образом:

8000 ВА х 1 =8 кВт.

Если же планируется использование стабилизатора с техникой, оснащенной электродвигателями, насосами и компрессорами (то есть с активно/реактивной нагрузкой), то расчет производится исходя из значения cosφ, равного 0,8 или 0,7, причем лучше использовать последнее значение. Впрочем, здесь многое будет зависеть от конкретной ситуации. Например, Энергия HYBRID СНВТ 5000 обладает полной мощностью в 5000 В/А. Следовательно, опять используем вышеописанную формулу со значением коэффициента в 0,7. И получаем:

5000 (В/А) х 0.7 = 3.5 кВт.

Если же вы планируете одновременное подключение техники как с нагревательными элементами, так и с двигателями, то лучше если cosφ равен 0,8.

Теперь о пусковых токах. При расчете мощности стабилизатора данный показатель является одним из ключевых, так как при запуске двигателя бытовых электроприборов (стиральных машин, сплит-систем, насосов и т.д.) возникает краткосрочная нагрузка, которая превышает номинальную мощность стабилизатора.

Холодильники, стиральные машины, СВЧ-печи, пылесосы и другие подобные электроприборы могут потреблять в три и даже больше раз мощности, чем номинальный показатель, при запуске. Затем, когда прибор начнет работать на рабочих оборотах, показатель потребляемой мощности опять станет равным номиналу. И хотя длительность пусковых токов не превышает нескольких секунд, игнорировать данное обстоятельство не следует, если вы рассчитываете суммарную мощность. Допустим, у вас есть холодильник, номинальная мощность которого составляет 300 Вт. Но при запуске, когда начинает работать компрессор, мощность резко возрастает, достигая показателя в один киловатт. Следовательно, вам придется принимать в расчет не только номинальный показатель мощности холодильника, но и пусковые токи.

Как же правильно рассчитать мощность?

При покупке стабилизатора следует, прежде всего, определиться с тем, в каких условиях будет эксплуатировать прибор: для защиты отдельных устройств или же для всего комплекса электроприборов. Но допустим, что речь идет о покупке такого стабилизатора, который будет защищать всю технику в доме. Как действовать в этом случае?

Для начала необходимо узнать параметры совокупного потребления всеми приборами в доме. Сделать это можно несколькими способами. Первый и самый простой заключается в том, чтобы взять разрешение по электроснабжению, в котором должны содержаться данные о выделенной на участок мощности.

Можно обратиться ко второму способу, когда в качестве указателя мощности используются данные на входных автоматах защиты. На приборах обычно указывается сила тока в амперах, которую можно без труда перевести в ватты (кол-во в амперах умножить на 220 В). Например, если мощность равна 24 А, то путем несложных подсчетов мы получим 5,5 кВт. Это касается как однофазной, так и трехфазной сети. Только в последнем случае нужно умножить силу тока на напряжение и получить результат на каждую фазу. Если в вашем случае подключается 3-фазная нагрузка, то мощность трех фаз нужно суммировать, чтобы получить общую мощность.

Наконец, вы можете воспользоваться третьим способом, который еще проще. Взять информацию по нагрузке от каждого прибора с учетом пускового тока и суммировать данные, а затем умножить на коэффициент 0,7. Почему именно 0,7? Дело в том, что на практике пользователи не включают одновременно все электроприборы, то есть параметр коэффициента указывает на типичное положение, когда работает примерно 70 % домашней аппаратуры. Для защиты отдельных приборов иногда создается выделенная линия от стабилизатора, что часто более эффективно.

Группы стабилизаторов по мощности

Первую группу входят аппараты мощностью до 2 кВт, которые полезны при защиты наиболее распространенных видов электроприборов, включая автоматику котлов отопления, циркуляционные насосы, холодильники, телевизоры, СВЧ-печи. Примером подобного рода стабилизаторов может быть модель Энергия Voltron РСН 2000.

Во вторую группу включаются стабилизаторы мощностью от трех до пяти кВт, которые могут работать с более мощными образцами техники: глубинными насосами, стиральными машинами, компрессорами септики, мойками высокого давления. В качестве примера можно рассматривать модель Энергия Classic 5000.

Третья группа включает стабилизаторы мощностью от 8 до 20 кВт, которые подойдут для защиты дома, коттеджа или квартиры. Аппарат обычно устанавливают сразу после автоматов защиты по току. С помощью клеммной колодки делает ввод сети и подключение нагрузки. Среди примеров стабилизаторов такого рода можно рассмотреть популярную модель Voltron РСН 10000.

И, наконец, четвертая группа включает стабилизаторы мощностью от 30 кВт трехфазного типа, рассчитанные на профессиональное оборудование или коттеджи с большим энергопотреблением.

Рассказать друзьям:

О мощных стабилизаторах напряжения: полевые стабилизаторы повышенной мощности

В доме зачастую бывает немалое количество бытовой техники, а электросеть «грешит» скачками напряжения. Возникает потребность установить мощный стабилизатор напряжения (СН). Такой прибор станет гарантом бесперебойной и безаварийной эксплуатации дорогостоящего электрического оборудования и электронных устройств.

Мощные стабилизаторы для дома

Мощность стабилизатора

Мощности, которыми обладают стабилизаторы напряжения, – показатели возможностей приборов и оборудования в доме. Параметр определяет максимальную величину нагрузки, с которой может совладать СН. Если величина мощности стабилизатора окажется меньшей, чем общая потребность в ней всех потребителей электроэнергии в жилище, то будет постоянно срабатывать защита от перегрузки.

Это чревато частыми отключениями питания, что будет значительно повышать износ оборудования. Неправильный выбор параметров прибора вызовет у жильцов постоянное чувство дискомфорта от постоянных перебоев электроснабжения.

Важно! При выборе той или иной модели СН нужно не только обращать внимание на его стоимость, надо делать предварительный расчёт необходимой мощности, прежде чем приобретать стабилизаторы напряжения.

Методики расчёта мощности СН

Специалисты рекомендуют использовать три методики, как рассчитать величину мощности электротехнического прибора.

По техническим характеристикам

Максимальная нагрузка является основным фактором величины мощности СН. Чтобы не тратить время на определение нагрузки на каждого потребителя, можно обратиться к таблице ориентировочных значений максимальных нагрузок бытовых приборов и устройств.

Таблица максимальных нагрузок

Бытовые потребители	Мощность, Вт	Бытовые потребители	Мощность, Вт
Стиральная машина	500 – 1500	Холодильник	50 – 200
Электрочайник	1000 – 2000	Свет	200 – 1000
Кондиционер	1000 – 2000	ПК	300 – 800
Электрокотёл	1000 – 2000	Телевизор	100 – 200
Электроплита	2000 – 4000	Пылесос	1000 – 2000
Электроинструмент	500 – 1500	Водяной насос	1000 – 2000
Сварочный аппарат	1500 – 3000	Утюг	1000 – 2000

Обратите внимание! В сопроводительной документации указывают мощность бытового прибора. Если таковой нет, принимают во внимание табличные данные. Чтобы не допустить просчёта, используют максимальные значения таблицы.

Пример расчёта

Для расчёта берут данные тех потребителей, которые могут часто работать одновременно:

• освещение – 500 Вт;
• стиральная машина – 1500 Вт;
• телевизор – 200 Вт;
• компьютер (ПК) – 500 Вт;
• пылесос – 1500 Вт;
• электрочайник – 1000 Вт.

Суммарная мощность составила 5200 Вт. Специалисты рекомендуют, чтобы избежать пиковой перегрузки, к этой сумме добавить 10%:

5200 + 520 = 5720 Вт.

Необходимо выбирать стабилизаторы напряжения большой мощности, не менее 6 кВт.

По данным автоматических выключателей

Автоматы установлены на щитке рядом со счётчиком электрической энергии. Расчёт основного параметра СН чрезвычайно прост. На щитке определяют центральный входной автомат. Если на нём имеется маркировка С 25, это означает расчётную силу тока 25 А. Число делят на 5 и получают значение необходимой мощности стабилизатора – 5 кВт. Как и в предыдущем случае, следует добавить запас в размере 10-15% от расчётной величины.

Автоматические выключатели

Такая методика верна при условии отсутствия частых срабатываний автомата. Для полной гарантии выбор СН останавливают на модели 6 кВт.

Онлайн калькулятор

В интернете есть калькуляторы, чтобы рассчитать наибольшую мощность стабилизатора напряжения. В интерфейс калькулятора заносят характеристики всех используемых электроприборов, не забывая учесть освещение и мощное нагревательное оборудование. Получив выходной показатель, к нему добавляют запас (10%). Запас рассчитан на падение мощности СН при резком понижении напряжения в сети.

Виды мощных стабилизаторов напряжения

Мощные СН бывают разных типов конструкции, в зависимости от их предназначения.

Релейные

Конструкции СН состоит из трансформатора с несколькими вторичными катушками, реле-регулятора, схемы защиты от перегрузки и задержки. Устройство работает от однофазной или трёхфазной электрической сети.

В зависимости от мощности, СН применяются в бытовых и промышленных условиях. Передняя панель оборудования снабжена стрелочными, светодиодными индикаторами или цифровым дисплеем.

Цифровые экраны бывают светодиодными, жидкокристаллическими и вакуумно-люминесцентными. На экране в постоянном режиме отображается в числах величина входного и выходного напряжения. Помимо этого, на дисплее может подаваться числовая информация о задержке и перегрузке.

Мощный релейный стабилизатор

Практически все мощные модели оснащены системой «Байпас». При включении тумблера байпаса стабилизатор выключается из цепи и соединяет потребителей энергии напрямую с электросетью. Это делается для того, чтобы во время пониженного потребления тока СН не подвергался излишней эксплуатации. Система байпас срабатывает, как в автоматическом режиме, так и путём ручного управления.

Конденсаторные

В конструкциях таких СН вместо трансформатора применяют конденсаторы. Устройства также контролируют стабильность выходного напряжения. Во время работы прибора выделяется большое количество тепла. Поэтому в моделях применяют радиаторы и принудительную вентиляцию.

В отличие от релейных аппаратов, конденсаторные устройства в большинстве своём имеют более компактные габариты. Однако они насыщены сложными схемами, что сказывается на сроке службы приборов.

На полевом транзисторе

Полевые транзисторы большой мощности применяют в устройствах, снабжающих постоянным током радиодетали внутри сложного электронного оборудования. Стабилизатор на полевом транзисторе, например, может получить вольтаж на входе 50 вольт, а на выходе выдать напряжение 15 или 27 вольт. Понижающий СН многие любители собирают своими руками. В интернете можно найти множество схем и советов по их сборке.

Принципиальная схема транзисторного СН

Импульсные

Применяют импульсный высоковольтный стабилизатор напряжения в радиолюбительских электронных устройствах с фиксированным выходным напряжением. Мощные импульсные схемы, в которых встроены регуляторы уровня выходного напряжения, применяют в блоках питания различного электронного оборудования.

Плата импульсного СН

В основном для сборки стабилизаторов используют микросхемы LM-2596-ADJ. Схема оснащена встроенной тепловой защитой. Импульсные СН делают с фиксированным выходом: 3,3, 5 и 12 вольт.

Пониженного напряжения

Ситуации с низким уровнем напряжения в электрической сети встречаются в провинциальных районах, отдалённых от мощных линий электроснабжения. Если в доме на счётчик подаётся питание ниже 195 вольт, то многие бытовые приборы будут просто не включаться.

Чтобы исправить это положение, приобретают стабилизаторы пониженного напряжения. Как правило, это СН релейного вида. Они отлично справляются с повышением выходного уровня напряжения. При наличии в доме множества потребителей электроэнергии низкое напряжение питающей сети повысит до уровня 220 вольт только мощный прибор пониженного напряжения.

При покупке мощного стабилизатора напряжения не стоит экономить средства, ведь от правильного выбора СН зависит комфортное и безопасное пребывание в собственном жилище. Если по прочтении данной статьи остались какие-либо сомнения, то лучше обратиться к специалистам. Они проведут обследование условий электроснабжения в доме и порекомендуют приемлемую модель СН.

Видео

Оцените статью:

Калькулятор расчета мощности стабилизатора напряжения для газового котла

Многие современные модели газовых котлов оснащены достаточно сложной системой электронного управления. Она обеспечивает поддержание заданного режима работы системы, управляет циркуляционными насосами, вентиляторами подачи воздуха в камеру сгорания, дает команду на срабатывание различных электромагнитных клапанов или кранов, иногда сохраняет в памяти необходимые настройки и даже способна анализировать внешние данные для выработки наиболее оптимального алгоритма всей системы отопления в целом.

Калькулятор расчета мощности стабилизатора напряжения для газового котла

Безусловно, это все удобно, но если в сети питания нет достаточной стабильности напряжения, то система управления может начать сбоить, а то и вовсе «зависать». Чтобы избежать подобных ситуаций, настоятельно рекомендуется оснащать подобное котельное оборудование специально выделенным для него стабилизатором. А правильно выбрать подходящую к конкретным условиям модель поможет калькулятор расчета мощности стабилизатора напряжения для газового котла.

Цены на стабилизаторы для газового котла

стабилизатор для газового котла

Если по ходу расчетов возникнут вопросы, то под калькулятором даны необходимые разъяснения по работе с ним.

Калькулятор расчета мощности стабилизатора напряжения для газового котла

Перейти к расчётам

Несколько необходимых пояснений к проведению расчетов

Критериев выбора стабилизатора напряжения – немало. Одним из них является его мощность. Если быть точным, то разговор, конечно, идет о вольт-амперной характеристике, то есть не о полезной мощности (ватт), а о тех параметрах выходного тока (вольт-ампер), которые прибор способен поддерживать в нормальном режиме своей работы. Но все равно исходными параметрами для расчета, безусловно, будут значения потребляемой мощности подключенных к стабилизатору приборов.

• Простое суммирование – даст крайне неточный результат. Дело в том, что большинство приборов потребляют не только полезную, но еще и реактивную мощность. Она рассчитывается по специальной формуле, и ее следует принимать в расчет. В нашем калькуляторе это учтено.
• Далее, при трансформации напряжения до необходимого номинала, обязательно происходят потери мощности, и они тем больше, чем значительнее отклонение от установленных 220 В. Поэтому прежде чем приступать к расчетам, рекомендуется провести своеобразное «исследование» — организовать измерение напряжения в сети, например, утром, днем и в вечерние пиковые часы потребления, в течение нескольких дней. Должна получиться наглядная картина —  и значение, наибольшим образом отличающееся от номинала, и станет исходным параметром для расчетов.
• В калькуляторе будет запрашиваться потребляемая мощность котла. ВАЖНО: не путайте с тепловой мощностью котельного оборудования! Потребляемая мощность котла указывается в его паспорте, и касается исключительно его электротехнических параметров.
• Если к стабилизатору планируется подключение внешних (не входящих в компоновку котла) циркуляционных насосов, то учитывается и их потребляемая мощность. В калькуляторе достаточно указать количество насосов.
• Наконец, к стабилизатору иногда подключают и другое внешнее оборудование, необходимое для работы котельной (например, это может быть принудительная вентиляция). В этом случае в специальном поле калькулятора необходимо будет указать суммарную потребляемую мощность всех дополнительных приборов.

Результат будет получен в вольт-амперах. Он станет одним из ключевых критериев при дальнейшем выборе необходимой модели стабилизатора.

Как выбрать оптимальную модель?

В продаже представлен широкий ассортимент приборов такого класса, различающихся как принципом действия, так и эксплуатационными характеристиками. Не ошибиться при выборе стабилизатора напряжения для котла поможет специальная публикация нашего портала.

Советы по выбору мощности стабилизатора

КАК ПРАВИЛЬНО ПОДОБРАТЬ МОЩНОСТЬ СТАБИЛИЗАТОРА НАПРЯЖЕНИЯ?

Одним из главных критериев при выборе стабилизатора  является его мощность. Есть несколько способов выяснить, какая необходима мощность стабилизатора. В этой статье мы попытаемся доступно объяснить как выбрать стабилизатор напряжения.

 

СПОСОБ 1 – ПОДБОР СТАБИЛИЗАТОРА ПО ТОКУ ВВОДНОГО АВТОМАТА

В электрощите Вашего дома есть автоматический выключатель, который отключает весь дом. Такой автомат называется вводным. Как правило, вводной автомат расположен рядом с прибором учета электроэнергии (счетчиком) и ограничивает выделенную мощность, которую Вы можете потреблять.

Даже если в настоящее время Вы не потребляете всю выделенную мощность, то в будущем, Вы наверняка добавите оборудование. Стабилизатор, подобранный по току вводного автомата, не будет Вас ограничивать в мощности потребления.

Для наглядного примера выбора мощности стабилизатора предлагаем воспользоваться следующей таблицей:

таблица расчета мощности стабилизатора

Для однофазной сети			Для трехфазной сети
ток вводного автомата	максимально возможная мощность		ток вводного автомата	максимально возможная мощность
16А	4 кВА		16А	12 кВА
25А	6,4 кВА		25А	19,2кВА
32А	8 кВА		32А	24 кВА
40А	9,1 кВА		40А	27,3 кВА
50А	12 кВА		50А	36 кВА
63А	14 кВА		63А	42 кВА
			80А	54 кВА
			100А	72 кВА
			125А	91 кВА
			150А	108 кВА
			200А	144 кВА
			300А	216 кВА
			400А	288 кВА
			500А	375 кВА

Если номинал Вашего вводного автомата меньше, стабилизатор все равно можно установить, но при этом необходимо помнить, что при понижении напряжения, входной ток будет увеличиваться из-за потребляемого, т.е. если чайник без стабилизатора потреблял ток 10 А, то теперь во входной сети будет 15А (для соседей это будет выглядеть так, как будто Вы докупили еще пол-чайника). 

Если ток превысит значение номинала вводного автомата, то автомат отключится.

ПОЛЕЗНЫЙ СОВЕТ: При замене автомата на более мощный, убедитесь, что сечение проводов позволяет это сделать.

Для простоты выбора стабилизатора напряжения по току вводного автомата, Вы можете посетить специализированный сайт СНПТО  на котором доступно и интуитивно понятно реализован выбор стабилизаторов по необходимой мощности (по номиналу тока вводного автомата).  

 

СПОСОБ 2 — ПОДБОР СТАБИЛИЗАТОРА ПОД МОЩНОСТЬ НАГРУЗОК

Как выбрать стабилизатор напряжения под мощность нагрузок — берем калькулятор и подсчитываем, какую мощность потребляют Ваши электроприборы в кВА (киловольт амперах).
При переводе потребляемой мощности из кВт в кВА ее номинал делится на специальный коэффициент cos ф.

Для потребителей, имеющих обмотки индуктивности (двигатели, компрессоры, дроссельные преобразователи и т. п.) этот коэффициент:
cos ф = 0,8;
в этом случае 1 кВА = 0,8 кВт.

Для потребителей, преобразующих электроэнергию напрямую в тепло (ламп накаливания, обогревателей, чайника, электроплиты, духовки и т.п.):
cos ф = 1;
тогда 1 кВА = 1 кВт.

В некоторых случаях для электроприборов с двигателями коэффициент может составлять:
cos ф = 0,65;
и тогда 1 кВА = 0,65 кВт.
Таких нагрузок, как правило, немного. Обычно двигатели этих приборов часто работают на холостых оборотах. Типичным примером является рабочий инструмент (электродрели, шлифовальные машины и др.)

Пример расчета мощности оборудования дачного дома

электроприборы	мощность в Вт	коэффициент (cos ф)	мощность в ВА
лампы накаливания по 100 Вт (5 шт.)	500	1	500
скважинный насос	1000	0,8	1250
электроплита	2000	1	2000
чайник	2000	1	2000
холодильник	200	0,8	250
телевизор	50	1	50
стиральная машина:   тэн нагрева воды                                двигатель	1500 400	1 0,8	1500 500
водонагреватель	1200	1	1200
обогреватели 1500 Вт (3 шт.)	4500	1	4500
газонокосилка триммер	600	0,65	750
ИТОГОВАЯ МОЩНОСТЬ ПОТРЕБЛЕНИЯ			14 500

 

Рекомендуемая мощность стабилизатора: не ниже 14 500 ВА (14 500 ВольтАмпер, 14,5кВА), подходит стабилизатор СНПТО-18.

 

СПОСОБ 3 — ВЫЗОВ СПЕЦИАЛИСТА ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ СЕТИ

Если Вы не хотите загружать себя калькулятором и расчетами для подбора мощности стабилизатора напряжения, — Вы можете вызвать нашего специалиста.
Опытный специалист не только подсчитает мощности нагрузки, но и оценит состояние местной электросети, произведет замеры потребляемого тока и напряжения, проведет осмотр электропроводки, подберет стабилизатор напряжения исходя из состояния местной электросети и характера нагрузки. 

Для вызова специалиста магазина Электрокапризам – НЕТ!™, пожалуйста, обращайтесь по телефону: 044-587-94-49

 

 

У меня к вам вопрос.

Мощность и тепловыделение

По мере роста объема и сложности вашего встроенного проекта потребление энергии становится все более очевидной проблемой. По мере увеличения энергопотребления такие компоненты, как линейные регуляторы напряжения, могут нагреваться во время нормальной работы. Небольшой нагрев — это нормально, однако, когда становится слишком жарко, производительность линейного регулятора ухудшается.

Сколько — это много?

Хорошее практическое правило для регуляторов напряжения: если внешний корпус становится неудобным на ощупь, то деталь должна иметь эффективный способ передачи тепла другой среде.Хороший способ сделать это — добавить радиатор, как показано ниже.

Радиатор, прикрепленный к линейному регулятору напряжения на блоке питания макетной платы.

Радиатор часто представляет собой просто большой кусок металла, который помогает отводить тепло от детали под нагрузкой. За счет увеличения площади поверхности радиатора большее количество тепла передается более холодному воздуху, тем самым охлаждая деталь более эффективно. Вот почему вы видите «ребра» на некоторых радиаторах, как показано на рисунке выше.

Если вы используете радиатор, рекомендуется добавить радиатор или термоленту в зону физического контакта между регулятором напряжения и радиатором. Компаунд для радиатора или лента обеспечивает надлежащую передачу тепла от регулятора напряжения к радиатору. На картинке выше вы можете увидеть белый теплоотвод. Помните, что вам нужно совсем немного!

В вашем макете также можно использовать медные пластины в качестве радиаторов.

Иногда медные заливки на печатных платах используются в качестве радиаторов.На приведенном выше рисунке микросхема для зарядки LiPo-аккумулятора MCP73831 должна рассеивать тепло на печатной плате. Серые области — это медные плоскости, а черные точки — переходные отверстия (медные отверстия в нижнем слое). Вся эта медь составляет большую площадь излучающей тепловой массы, которая будет эффективно рассеивать тепло в наружный воздух.

---

Почему греется регулятор напряжения?

В этом кратком обсуждении мы поговорим о линейных регуляторах (по сравнению с SMPS).Эффективность линейного регулятора зависит от разницы между входным и выходным напряжениями и от величины тока, потребляемого вашей схемой. Чем больше разница между входным и выходным напряжением или больше ток, тем больше тепла будет рассеиваться регулятором. Это означает, что линейные регуляторы мощности не очень эффективны при регулировании напряжения, поскольку так много энергии теряется в виде тепла! Импульсные источники питания (SMPS) намного более эффективны и становятся все более распространенными, однако их трудно использовать, поскольку они иногда чувствительны к генерации шума при неправильном использовании.

Мы можем рассчитать среднее количество мощности, рассеиваемой регулятором, которое напрямую связано с теплом, выделяемым регулятором.

.

Чтобы рассчитать мощность, используемую регулятором в приведенной выше схеме, нам необходимо знать:

1. Vin, напряжение на входе регулятора.
2. Vout, выход регулятора и напряжение, которое используется для питания внешних устройств.
3. I, максимальное количество тока, которое может потреблять система.Сложите указанный (RTFM) максимальный ток, потребляемый всеми устройствами (MCU, GPS, светодиоды и т. Д.), Для надежной оценки.

Теперь мы можем использовать уравнение мощности и подставить три значения для расчета мощности, используемой регулятором.

---

ПРИМЕР 1

Какую мощность потребляет регулятор на картинке выше? Вот данные значения:

1. Вин. Допустим, мы используем полностью заряженный аккумулятор на 9 В.
2. Vout. В нашем примере это 5 В.
3. I. Предположим, что максимальный ток, потребляемый всеми устройствами, составляет 2,5 А.

Используйте уравнение мощности:

Power = мощность в ваттах
V = напряжение в вольтах
I = ток в амперах

10 Вт — это много энергии, которую нужно рассеять через небольшой электронный компонент! Вот почему может потребоваться использование радиаторов с линейными регуляторами напряжения.

Важный момент, о котором следует помнить: наш расчет можно рассматривать как пиковую мощность, рассеиваемую регулятором, потому что на самом деле система не потребляет 2,5 А непрерывно. Модули MCU, GPS и CELL обычно пульсируют током, который в среднем достигает гораздо меньшего значения. Но всегда полезно принимать значения наихудшего сценария!

% PDF-1.6 % 82 0 объект > эндобдж xref 82 94 0000000016 00000 н. 0000002775 00000 н. 0000002913 00000 н. 0000003033 00000 н. 0000003081 00000 н. 0000003275 00000 н. 0000003988 00000 н. 0000004034 00000 н. 0000004081 00000 н. 0000004127 00000 н. 0000004172 00000 н. 0000004217 00000 н. 0000004262 00000 н. 0000004308 00000 п. 0000004354 00000 п. 0000004400 00000 н. 0000004446 00000 н. 0000004492 00000 н. 0000004538 00000 н. 0000004585 00000 н. 0000004631 00000 н. 0000004677 00000 н. 0000004755 00000 н. 0000006066 00000 н. 0000006103 00000 п. 0000006156 00000 п. 0000007596 00000 п. 0000009097 00000 н. 0000009480 00000 н. 0000010161 00000 п. 0000010374 00000 п. 0000010622 00000 п. 0000012416 00000 п. 0000014345 00000 п. 0000014478 00000 п. 0000014613 00000 п. 0000014923 00000 п. 0000015329 00000 п. 0000017322 00000 п. 0000018941 00000 п. 0000020777 00000 п. 0000021733 00000 п. 0000050065 00000 п. 0000052758 00000 п. 0000052865 00000 п. 0000073403 00000 п. 0000073717 00000 п. 0000073927 00000 п. 0000074071 00000 п. 0000104337 00000 н. 0000104605 00000 н. 0000105214 00000 п. 0000105399 00000 н. 0000105452 00000 п. 0000105505 00000 н. 0000105586 00000 п. 0000105679 00000 н. 0000105820 00000 н. 0000105988 00000 н. 0000106075 00000 н. 0000106255 00000 н. 0000106354 00000 п. 0000106488 00000 н. 0000106547 00000 н. 0000106628 00000 н. 0000107106 00000 п. 0000107267 00000 н. 0000110525 00000 н. 0000110564 00000 н. 0000111735 00000 н. 0000111924 00000 н. 0000112105 00000 н. 0000112287 00000 н. 0000112522 00000 н. 0000112776 00000 н. 0000112969 00000 н. 0000113146 00000 н. 0000113441 00000 н. 0000113647 00000 н. 0000113844 00000 н. 0000114090 00000 н. 0000114264 00000 н. 0000114444 00000 н. 0000114743 00000 н. 0000114932 00000 н. KZC3 ݸ jQ54gChW / fVG 5`oh _ ~ & gRaW ܲ> (| N.͠Ph —

Как правильно выбрать регулятор (ы) напряжения для вашей конструкции

В этой статье показано, как выбрать лучший тип регулятора 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, необходим регулятор напряжения.Скорее всего, потребуется несколько регуляторов напряжения.

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

Выбор необходимого регулятора

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

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 напряжений 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, а на выходе больше шума.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 мощности, рассеиваемой регулятором.

Для линейных регуляторов используйте уравнение:

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

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

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

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

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

Например, если на входе 12 В, а на выходе 3,3 В, перепад напряжения будет рассчитан 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, тогда рассеиваемая мощность упадет до 0,87 Вт, что гораздо более управляемо 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 нагревается регулятор, в зависимости от мощности, которую он должен рассеять.

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

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

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

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

Мощность x Theta-JA = Температура выше 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 до того, как вызовут какие-либо повреждения.

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

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

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

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

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

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

Регуляторы с малым падением напряжения (LDO)

В некоторых случаях линейные регуляторы могут быть чрезвычайно эффективными, потребляя очень мало энергии.Это происходит, когда они работают с очень низким перепадом входного напряжения 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 никоим образом 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.

Рис. 2. Старым трехконтактным линейным регуляторам требуется больший перепад напряжения Vin-Vout, и поэтому они 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 ватта мощности, 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
• Вам нужно сделать дизайн максимально простым и дешевым

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

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

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

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

Импульсные регуляторы

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

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

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

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

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

Существует два основных типа импульсных регуляторов: повышающий и понижающий.

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

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

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

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

Импульсные регуляторы

обладают высокой эффективностью даже при очень больших перепадах между входом и выходом.

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

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

Уравнение эффективности то же самое 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 катушка индуктивности 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 близки к разряду, они выдают только 2,4 В.

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

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

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

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

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

Импульсный регулятор + линейные регуляторы

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

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

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

Допустим, у вас есть входное напряжение от литий-полимерной батареи, равное 3.6 В, но вам понадобится источник питания clean 5 В.

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

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

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

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

PSSR данного линейного регулятора изменяется в зависимости от частоты. 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 импульсный стабилизатор.

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 нового электронного оборудования . Вы также будете получать мой еженедельный информационный бюллетень, в котором я делюсь премиальным контентом, недоступным в моем блоге.

Другой контент, который вам может понравиться:

4.8 5 голоса

Рейтинг статьи

По какой формуле рассчитывается рассеиваемая мощность в импульсном стабилизаторе?

Так что это не так сложно, как вычисление рассеиваемой мощности для линейного регулятора напряжения…
IIN = IL + IG
PD = (VIN — VOUT) IL + (VIN) IG

Расчет рассеиваемой мощности линейного регулятора:

Pd = (Vi — Vo) x I

Pd (max) = (Vi (max) — Vo) x Io (max)

Pi = Vi x Ii

Po = Vo x Io

Pd = Pi — Po

Очень важно иметь хороший радиатор для линейного регулятора.

Поскольку рассеяние мощности (тепла) в линейных регуляторах является обязательным, некоторые регуляторы требуют, чтобы радиаторы работали в пределах своих параметров.Чтобы обеспечить максимально безопасное рассеивание мощности, которое может выдержать ваш регулятор, вам необходимо ознакомиться с его техническим описанием. Спецификация, которую вы ищете, — это тепловое сопротивление для соединения с окружающей средой для выбранной упаковки. Это число показывает, на сколько градусов Цельсия регулятор нагревается с каждым ваттом рассеиваемой мощности. Это в сочетании с максимальной рабочей температурой и максимальной ожидаемой температурой окружающей среды можно использовать для определения того, сколько ватт вы можете безопасно рассеять.

Используйте эту формулу Pdm = (Tm-Ta) / Rj .

Где
Tm — максимальная рабочая температура для устройства,
Ta — максимальная ожидаемая температура окружающей среды,
Rj — коэффициент перехода к температуре окружающей среды.

Пример:

Rj = 50 (корпус TO-220)
Tm = 125C (корпус TO-220)
Tm = 40C максимальная ожидаемая температура окружающей среды

Pdm = (125-40) / 50 = 1,7 Вт.

Максимальная ожидаемая температура окружающей среды — это максимальная температура воздуха вокруг устройства.Имейте в виду, что если устройство закрыто, а то и нет, воздух вокруг него будет нагреваться.

При использовании радиаторов все то же самое, за исключением того, что вы используете спецификацию термического сопротивления перехода к корпусу из таблицы данных. Это добавлено к тепловому сопротивлению радиатора, и вы получите общее тепловое сопротивление, которое вы можете использовать в приведенной выше формуле вместо Rj.

: подмигнуть:

Расчет типоразмеров кВА — UST

Для одно- и трехфазных систем.

Рассчитать размер стабилизатора мощности несложно. Самый сложный аспект — это определение силы тока (или силы тока).
Однофазный типоразмер

1. Определить входное напряжение для оборудования или цепи, подлежащей защите
2. Определите номинальную силу тока для оборудования или цепи, подлежащей защите
3. Умножьте напряжение на ток и разделите на 1000, чтобы получить номинальную мощность в кВА.

Пример

Однофазное устройство имеет номинальные значения на паспортной табличке 120 вольт, 40 ампер

Тогда мощность однофазной кВА составляет:

120 X 40 = 4800 вольт-ампер

4800 вольт-ампер ÷ 1000 = 4.8 кВ (примерно 5 кВА)

Расчет трехфазного тока

1. Определить входное напряжение для оборудования или цепи, подлежащей защите
2. Определить номинальную силу тока для защищаемого оборудования или цепи
3. Умножьте напряжение на ток на 1,732 и разделите на 1000, чтобы получить номинальную мощность в кВА.

Пример

Трехфазное устройство имеет номинальные значения на паспортной табличке 480 вольт, 60 ампер

Тогда мощность трехфазной кВА составляет:

480 х 60 х 1.732 = 49,882 вольт-ампер

49882 вольт-ампер ÷ 1000 = 49,9 киловольт-ампер (приблизительно 50 кВА)

Ампер. / Пусковой ток

Сила переменного тока — это сила тока, протекающего в устройстве или в цепи. Электрические устройства потребляют различное количество тока в зависимости от их рабочего состояния или объема выполняемой работы. Например, ток в трехфазном электродвигателе изменяется от нуля (выключено) до пикового уровня (пиковый, заблокированный ротор, пусковой или пусковой ток) и падает до промежуточного уровня (ток полной нагрузки или установившийся ток. ).Пусковой ток трехфазного двигателя может в 5-10 раз превышать ток полной нагрузки. (См. Перегрузочная способность.)

Расчет силы тока

Определение силы тока для использования при расчете мощности в кВА зависит от типа используемого стабилизатора мощности. Для стабилизаторов мощности с высокой перегрузочной способностью обычно используется установившийся режим или сила тока полной нагрузки. Для стабилизаторов мощности с низкой устойчивостью к условиям перегрузки обычно используется пусковой или пиковый ток.Нет ничего необычного в том, что стабилизатор питания с высокой устойчивостью к перегрузкам оказывается на 20-50% меньше, чем их непереносимые аналоги.

Есть несколько способов определить силу тока.

Первый способ — получить значения силы тока из паспортной таблички или документации для каждого устройства. Этот метод довольно точен и прост.

Второй способ — определение номинальной силы тока автоматического выключателя для цепей, которые защищает стабилизатор напряжения. Этот метод имеет тенденцию давать значения, которые слишком высоки для устройств, устойчивых к перегрузке, и могут быть слишком низкими для устройств, устойчивых к перегрузке.

Третий способ — измерение тока защищаемых устройств или цепей. Этот метод должен использоваться только квалифицированными техниками или профессионалами, знакомыми с методами измерения и процедурами безопасности. Этот метод часто дает очень точные результаты при условии, что измеренная сила тока точно соответствует ожидаемому максимальному потреблению.

Во всех случаях разумно обеспечить некоторый запас при расчете силы тока, чтобы гарантировать, что номинал стабилизатора мощности не будет заниженным.

Типы регуляторов напряжения

и принцип работы | Статья

.

СТАТЬЯ

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

Мы ценим вашу конфиденциальность

Как работает регулятор напряжения?

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

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

Типы регуляторов напряжения: линейные и импульсные

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

Линейные регуляторы

В линейном стабилизаторе напряжения используется устройство активного прохода (например, BJT или MOSFET), которое управляется операционным усилителем с высоким коэффициентом усиления. Чтобы поддерживать постоянное выходное напряжение, линейный регулятор регулирует сопротивление проходного устройства, сравнивая внутреннее опорное напряжение с дискретизированным выходным напряжением, а затем сбрасывая ошибку до нуля.

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

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

Рисунок 1: Линейный регулятор MP2018

Импульсные регуляторы

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

Импульсные регуляторы

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

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

Рисунок 2: Импульсный регулятор HF920

Ограничения регуляторов напряжения

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

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

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

Импульсные регуляторы

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

Топологии импульсного регулятора

: понижающий, повышающий, линейный, LDO и регулируемый

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

Регуляторы LDO

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

Понижающие и повышающие преобразователи

Понижающие преобразователи

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

Пониженно-повышающие преобразователи

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

Управление регулятором напряжения

Четыре основных компонента линейного регулятора — это проходной транзистор, усилитель ошибки, опорное напряжение и цепь обратной связи резистора. Один из входов усилителя ошибки установлен двумя резисторами (R1 и R2) для контроля процентного значения выходного напряжения. Другой вход — это стабильное опорное напряжение (VREF). Если дискретизированное выходное напряжение изменяется относительно VREF, усилитель ошибки изменяет сопротивление проходного транзистора для поддержания постоянного выходного напряжения (VOUT).

Для работы линейных регуляторов

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

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

Приложения для линейных и импульсных регуляторов

Линейные регуляторы

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

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

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

Рисунок 3: Понижающий регулятор MPQ4430-AEC1

Каковы основные параметры микросхемы регулятора напряжения?

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

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

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

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

Напряжение обратной связи — еще один важный параметр, который необходимо изучить, поскольку он определяет минимальное выходное напряжение, которое может поддерживать регулятор напряжения. Стандартно смотреть на параметры опорного напряжения. Это ограничивает нижнее выходное напряжение, точность которого влияет на точность регулирования выходного напряжения.

Как правильно выбрать регулятор напряжения

Чтобы выбрать подходящий регулятор напряжения, разработчик должен сначала понять их ключевые параметры, такие как V _IN , V _OUT , I _OUT , системные приоритеты (например, эффективность, производительность, стоимость) и любые дополнительные ключевые особенности, такие как индикация хорошего питания (PG) или включение управления.

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

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

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

Список литературы

Глоссарий по электронике

_________________________

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

Получить техническую поддержку

Источник питания переменного напряжения

с использованием LM317T

Продолжая наш учебник по преобразованию блока питания ATX в настольный блок питания, одним очень хорошим дополнением к нему является положительный стабилизатор напряжения LM317T.

LM317T представляет собой регулируемый трехконтактный стабилизатор положительного напряжения, способный подавать различные выходные напряжения постоянного тока, кроме источника питания с фиксированным напряжением +5 или +12 вольт, или в качестве переменного выходного напряжения от нескольких вольт до некоторого максимального значения все при токах около 1,5 ампер.

С помощью небольшой дополнительной схемы, добавленной к выходу блока питания, мы можем получить настольный блок питания, способный поддерживать диапазон фиксированных или переменных напряжений, положительных или отрицательных по своей природе.На самом деле это проще, чем вы думаете, поскольку трансформатор, выпрямление и сглаживание уже были выполнены блоком питания заранее, все, что нам нужно сделать, — это подключить нашу дополнительную схему к выходу желтого провода +12 В. Но сначала давайте рассмотрим фиксированное выходное напряжение.

Фиксированный источник питания 9 В

В стандартном корпусе TO-220 доступно большое количество трехконтактных регуляторов напряжения, наиболее популярными из которых являются положительные регуляторы серии 78xx, которые варьируются от очень распространенных стабилизаторов напряжения 7805 + 5 В до 7824, Постоянный стабилизатор напряжения +24 В.Существует также серия стабилизаторов постоянного отрицательного напряжения 79xx, которые создают дополнительное отрицательное напряжение от -5 до -24 вольт, но в этом руководстве мы будем использовать только положительные типы 78xx .

Фиксированный 3-контактный стабилизатор полезен в приложениях, где регулируемый выход не требуется, что делает выходной источник питания простым, но очень гибким, поскольку выходное напряжение зависит только от выбранного регулятора. Они называются трехконтактными регуляторами напряжения, потому что у них есть только три клеммы для подключения, а именно: Input , Common и Output соответственно.

Входное напряжение регулятора — это желтый провод +12 В от блока питания (или отдельного источника питания трансформатора), который подключается между входом и общими клеммами. Стабилизированное +9 вольт подается на общий выход, как показано.

Цепь регулятора напряжения

Итак, предположим, что нам нужно выходное напряжение +9 В от нашего настольного блока питания, тогда все, что нам нужно сделать, это подключить регулятор напряжения + 9 В к желтому проводу + 12 В. Поскольку блок питания уже выполнил выпрямление и сглаживание на выходе +12 В, единственными необходимыми дополнительными компонентами являются конденсатор на входе и еще один на выходе.

Эти дополнительные конденсаторы способствуют стабильности регулятора и могут иметь диапазон от 100 до 330 нФ. Дополнительный выходной конденсатор емкостью 100 мкФ помогает сгладить характерные пульсации, обеспечивая хорошую переходную характеристику. Этот конденсатор большой емкости, помещенный на выходе схемы источника питания, обычно называется «сглаживающим конденсатором».

Эти регуляторы серии 78xx обеспечивают максимальный выходной ток около 1,5 А при фиксированных стабилизированных напряжениях 5, 6, 8, 9, 12, 15, 18 и 24 В соответственно.Но что, если нам нужно выходное напряжение + 9 В, но есть только регулятор 7805, + 5 В ?. Выход + 5V 7805 привязан к клемме «земля, Gnd» или «0v».

Если мы увеличим это напряжение на контакте 2 с 0 В до 4 В, то выходной сигнал также увеличится на дополнительные 4 В при условии, что входное напряжение будет достаточным. Затем, поместив небольшой стабилитрон на 4 В (ближайшее предпочтительное значение 4,3 В) между контактом 2 регулятора и землей, мы можем заставить регулятор 7805 5 В выдавать выходное напряжение +9 В, как показано.

Увеличение выходного напряжения

Итак, как это работает. Стабилитрон на 4,3 В требует обратного тока смещения около 5 мА для поддержания выходного сигнала, когда регулятор потребляет около 0,5 мА. Этот общий ток 5,5 мА подается через резистор «R1» с вывода 3.

Таким образом, значение резистора, необходимого для регулятора 7805, будет R = 5 В / 5,5 мА = 910 Ом. Диод обратной связи D1, подключенный между входами и выходами, предназначен для защиты и предотвращает обратное смещение регулятора, когда входное напряжение питания отключено, в то время как выходное питание остается включенным или активным в течение короткого периода времени из-за большой индуктивной нагрузка, такая как соленоид или двигатель.

Затем мы можем использовать трехконтактные регуляторы напряжения и подходящий стабилитрон для получения различных фиксированных выходных напряжений из нашего предыдущего настольного источника питания в диапазоне от + 5 В до +12 В. Но мы можем улучшить эту конструкцию, заменив фиксированный регулятор напряжения регулятором переменного напряжения, таким как LM317T .

Источник питания переменного напряжения

LM317T — полностью регулируемый трехконтактный стабилизатор положительного напряжения, способный обеспечивать 1,5 А с выходным напряжением в диапазоне от 1.25 вольт до чуть более 30 вольт. Используя соотношение двух сопротивлений, одно из фиксированного значения и другое переменное (или оба фиксированных), мы можем установить выходное напряжение на желаемый уровень с соответствующим входным напряжением в пределах от 3 до 40 вольт.

Регулятор переменного напряжения LM317T также имеет встроенные функции ограничения тока и теплового отключения, что делает его устойчивым к коротким замыканиям и идеальным для любого низковольтного или самодельного настольного источника питания.

Выходное напряжение LM317T определяется соотношением двух резисторов обратной связи R1 и R2, которые образуют цепь делителя потенциала на выходной клемме, как показано ниже.

LM317T Регулятор переменного напряжения

Напряжение на резисторе обратной связи R1 представляет собой постоянное опорное напряжение 1,25 В, В _ref , возникающее между клеммой «выход» и «регулировка». Ток на клеммах регулировки — это постоянный ток 100 мкА. Поскольку опорное напряжение на резисторе R1 является постоянным, через другой резистор R2 будет протекать постоянный ток i, в результате чего будет получено выходное напряжение:

.

Тогда любой ток, протекающий через резистор R1, также протекает через резистор R2 (игнорируя очень небольшой ток регулировочной клеммы), при этом сумма падений напряжения на R1 и R2 равна выходному напряжению Vout.Очевидно, что входное напряжение Vin должно быть как минимум на 2,5 В больше, чем выходное напряжение, необходимое для питания регулятора.

Кроме того, LM317T имеет очень хорошее регулирование нагрузки, при условии, что минимальный ток нагрузки превышает 10 мА. Таким образом, чтобы поддерживать постоянное опорное напряжение 1,25 В, минимальное значение резистора обратной связи R1 должно быть 1,25 В / 10 мА = 120 Ом, и это значение может находиться в диапазоне от 120 Ом до 1000 Ом с типичными значениями R1 от 220 до 240 Ом. для хорошей устойчивости.

Если мы знаем значение требуемого выходного напряжения Vout и сопротивление резистора R1 обратной связи составляет, скажем, 240 Ом, то мы можем рассчитать значение резистора R2 из приведенного выше уравнения. Например, наше исходное выходное напряжение 9 В даст резистивное значение для R2:

.

R1. ((Vout / 1.25) -1) = 240. ((9 / 1.25) -1) = 1488 Ом

или 1500 Ом (1k5Ω) с точностью до ближайшего предпочтительного значения.

Конечно, на практике резисторы R1 и R2 обычно заменяются потенциометром для создания источника переменного напряжения или несколькими переключаемыми предварительно установленными сопротивлениями, если требуется несколько фиксированных выходных напряжений.

Но для того, чтобы сократить математические вычисления, необходимые при вычислении значения резистора R2 каждый раз, когда нам нужно определенное напряжение, мы можем использовать стандартные таблицы сопротивлений, как показано ниже, которые дают нам выходное напряжение регулятора для различных соотношений резисторов R1 и R2 с использованием сопротивления E24. ценности.

Отношение сопротивлений R1 к R2

R2 Значение	Резистор R1 Значение
	150	180	220	240	270	330	370	390	470
100	2.08	1,94	1,82	1,77	1,71	1,63	1,59	1,57	1,52
120	2,25	2,08	1,93	1,88	1,81	1,70	1,66	1,63	1,57
150	2,50	2,29	2,10	2,03	1,94	1.82	1,76	1,73	1,65
180	2,75	2,50	2,27	2,19	2,08	1,93	1,86	1,83	1,73
220	3,08	2,78	2,50	2,40	2,27	2,08	1,99	1,96	1,84
240	3.25	2,92	2,61	2,50	2,36	2,16	2,06	2,02	1,89
270	3,50	3,13	2,78	2,66	2,50	2,27	2,16	2,12	1,97
330	4,00	3,54	3,13	2,97	2,78	2.50	2,36	2,31	2,13
370	4,33	3,82	3,35	3,18	2,96	2,65	2,50	2,44	2,23
390	4,50	3,96	3,47	3,28	3,06	2,73	2,57	2,50	2,29
470	5.17	4,51	3,92	3,70	3,43	3,03	2,84	2,76	2,50
560	5,92	5,14	4,43	4,17	3,84	3,37	3,14	3,04	2,74
680	6,92	5,97	5,11	4,79	4,40	3.83	3,55	3,43	3,06
820	8,08	6,94	5,91	5,52	5,05	4,36	4,02	3,88	3,43
1000	9,58	8,19	6,93	6,46	5,88	5,04	4,63	4,46	3,91
1200	11.25	9,58	8,07	7,50	6,81	5,80	5,30	5,10	4,44
1500	13,75	11,67	9,77	9,06	8,19	6,93	6,32	6,06	5,24

Заменив резистор R2 на потенциометр 2 кОм, мы можем контролировать диапазон выходного напряжения нашего стендового блока питания примерно от 1.25 вольт до максимального выходного напряжения 10,75 (12-1,25) вольт. Затем наша последняя модифицированная схема переменного источника питания показана ниже.

Цепь источника питания переменного напряжения

Мы можем еще немного улучшить нашу базовую схему регулятора напряжения, подключив амперметр и вольтметр к выходным клеммам. Эти инструменты будут визуально отображать как ток, так и напряжение на выходе регулируемого регулятора напряжения. При желании в конструкцию можно также включить быстродействующий предохранитель, чтобы обеспечить дополнительную защиту от короткого замыкания, как показано.

Недостатки LM317T

Один из основных недостатков использования LM317T как части схемы источника питания переменного напряжения для регулирования напряжения заключается в том, что до 2,5 В падает или теряется в виде тепла на регуляторе. Так, например, если требуемое выходное напряжение должно составлять +9 В, то входное напряжение должно быть до 12 В или более, чтобы выходное напряжение оставалось стабильным в условиях максимальной нагрузки. Это падение напряжения на регуляторе называется «выпадением».Также из-за этого падения напряжения требуется какая-то форма радиатора для охлаждения регулятора.

К счастью, доступны регуляторы переменного напряжения с малым падением напряжения, такие как регулятор напряжения с низким падением напряжения National Semiconductor «LM2941T», который имеет низкое падение напряжения всего 0,9 В при максимальной нагрузке. За такое низкое падение напряжения приходится платить, поскольку это устройство способно выдавать только 1,0 А при регулируемом выходном напряжении от 5 до 20 вольт. Однако мы можем использовать это устройство для получения выходного напряжения около 11.1 В, что чуть ниже входного напряжения.

Итак, чтобы подвести итог, наш настольный блок питания, который мы сделали из старого блока питания ПК в предыдущем руководстве, можно преобразовать для обеспечения источника питания переменного напряжения с помощью LM317T для регулирования напряжения. Подключив вход этого устройства к желтому выходному проводу + 12 В блока питания, мы можем получить как фиксированные + 5 В, + 12 В, так и переменное выходное напряжение в диапазоне от 2 до 10 В при максимальном выходном токе 1,5 А.