Yoga-mgn.ru

Строительный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Стабилизатор напряжения 12 вольт: как он работает?

Стабилизаторы напряжения, просто о сложном

04 сентября 2020

Наше государство подписало очередной евро-протокол, теперь нормой в сети является не 220 вольт, а 240 вольт.

Так как в частном секторе часто наблюдаются перекосы фаз, неправильное распределение нагрузок, неправильные настройки КТП, в некоторых населенных пунктах в сети замечено крайне существенное увеличение мощности. Так в начале августа в электрической сети Петрушино-3 наблюдалось до 285 вольт, что привело к выгоранию большого количества техники и самое страшное – произошел пожар в результате возгорания релейного стабилизатора.

В связи с вышеизложенным возникла необходимость дополнения данной статьи.

  1. Релейные стабилизаторы не годятся для понижения мощности. На срабатывание реле требуется время, а за этот промежуток стабилизатор получает на обмотки большую мощность, что весьма вероятно в скором времени приведет его выгоранию.
  2. Диодные стабилизаторы в основной массе справляются с данной задачей, но их стоимость достаточно высока, а с учетом того, что их требуется три штуки (по одному на фазу) такая установка не очень эффективна.
  3. С момента написания статьи прошло более семи лет (статья ниже) и на рынке появилось большое количество новых решений. Изучив ситуацию, мы пришли к выводу, что наиболее адекватным решением является инверторный стабилизатор, выбор пал на Штиль IS3115RT изучив его принцип работы я не нашел ни каких изъянов (время срабатывания вообще отсутствует, диапазон стабилизации впечатляет, да и сам принцип работы исключает какие-либо ошибки или пропускания высокого напряжения). Принцип работы заключается в том, что он забирает ток из сети 380 вольт (три фазы) и преобразует их в 220 вольт (одна фаза). Единственный недостаток – цена в районе 100 000 рублей.

Подключить к имеющейся разводке в доме RSG очень просто: на вход стабилизатора подается имеющиеся три фазы, с выхода снимается одна фаза (только снимать ее надо проводом сечением не менее 0.6 квадрата) которая подается на один из вводных автоматов (в системе их три), после этого с автомата на который подано напряжение делается перемычка на второй и третий автомат.

Стабилизаторы напряжения / Просто о сложном / Принцип работы / Зачем нужны стабилизаторы

В данной статье я максимально упростил все определения и понятия. Цель данной статьи: по возможности просто и ясно объяснить обычному обывателю, что за зверь этот стабилизатор, как он работает и зачем это вообще надо. Причина проста: один из наших покупателей поставил дополнительный стабилизатор (последовательно с имеющимся) на котел отопления, что привело к частичному выгоранию электроники котла и его неработоспособности.

Зачем нужен стабилизатор:

Для поддержания напряжения в сети 220 вольт. К сожалению крайне часто встречается, что напряжение падает и зачастую просто до неприемлемых величин, при которых приборы просто перестают работать. А еще более печально, что такая ситуация становится нормой для Подмосковья (о других вотчинах, не говорю ибо не знаю). Причины просты: 1. Изношенность сетей 2. Перегрузка сетей 3. Элементарный преступный умысел.

Скажу, про преступный умысел, все просто: Вы платите за каждый потребленный киловатт электроэнергии (вне зависимости от мощности). «Кто то» понижает мощность на 1/3 с 220 вольт до 150 вольт и теперь для Вам требуется уже больше энергии, то есть там где нужен был киловатт, Вам потребуется 1.3 кВт (для тех же нужд), но сами «они» получают энергию чистую 220 вольт, Вам отдают 150 вольт и таким образом из воздуха имеют 30% прибыли плюс маржа процентов 50. Хороший бизнес и всегда можно оправдаться в виде: сети изношены, перегруз ну и т.д. Для примера: я понижаю октановое число бензина и вроде бы наливаю Вам 10 литров, вот только проехать на этом бензине вы сможете меньше чем на 10 литрах нормального бензина. Знаете почему заявленный расход автомобилей на 100 км. всегда ниже чем реальный? Мерили в тепличных условиях? Да именно так, а еще ездили на нормальном бензине. Почему расход топлива одинаковых машин за границей 10 литров, а у нас 12? Гоняем? Все просто, у нас бензин хуже, а стоит столько же. Обманули? Нет, ведь мы же голосуем за тех кто продает нам этот бензин и электроэнергию.

Что такое стабилизатор:

Стабилизатор это прибор который стабилизирует ток и поддерживает в сети 220 вольт. К примеру в сети 180 вольт, стабилизатор в состоянии сделать из них 220 вольт.

Принцип работы стабилизатора:

Стабилизатор это по сути трансформатор на обмотки которого подается «любое» напряжение а снимается 220 вольт. Чем ниже напряжение на входе тем больше обмоток включает стабилизатор.

Предположим в стабилизаторе 10 обмоток, на период пока ток в входящей сети 220 вольт, он не работает, как только мощность упала до 200 он включает одну обмотку и тем самым сохраняет на выходе 220 вольт, мощность упала до 180, стабилизатор подключил еще одну обмотку (вторую) и все равно на выходе 220 и так далее. Я не буду писать про виды стабилизаторов (особенно прошлого века), к тому же отличие только: в принципе переключения обмоток.

В настоящий момент существует два основных принципа переключения: релейное и диодное. Первое от второго отличается медленной работой, отсутствием плавности переключения и низкой стоимостью. Вот низкая стоимость и играет значительную роль.

Порядок цен (февраль 2013 года): стабилизатор на 5 кВт релейного типа стоит порядка 6-10 тыс. рублей, диодного — 25-35 тыс рублей.

На что влияет принцип переключения:

  • Время срабатывания с момента понижения на входе до переключения как в плане отдачи команды на переключение обмоток, так и время необходимое для срабатывания устройства переключения (к примеру щелкнуть реле)
  • Шаг — на сколько должно упасть напряжение, что бы стабилизатор включил следующую обмотку (релейный — 3-12 вольт, диодный — 1.5-8 вольт)

Как понятно из вышеизложенного — вопрос можно свести только к плавности, поскольку диодный быстро срабатывает, шаг небольшой и скорость переключения — мгновенная, в отличии от релейного, который более задумчив и будет щелкать реле вызывая перепады.

Итак подведя итог: лучший стабилизатор это тот, который имеет минимальное время срабатывания, переключает быстро и малым шагом.

Дополнительно: на релейном стабилизаторе может наблюдаться незначительное мигание света. Релейный стабилизатор не подходит для установки инвертора, инвертор такого не перенесет.

Надеюсь стало немного понятно, теперь переходим к ошибкам:

  • Не стоит покупать трех-фазный стабилизатор. Три фазы это три раза по одной фазе, не более того, проще и дешевле купить три однофазных и если какой либо из них сломается, по крайне мере другие будут работать.
  • Лучше покупать диодный стабилизатор, но даже релейный это лучше чем полное отсутствие любого стабилизатора.
  • На стабилизаторах пишут не мощность а соотношение, то есть маркировка 5000 совсем не означает, что это 5 кВт, это вольт-ампер, что в пересчете составляет выдаваемую мощность около 4 кВт. Некоторые «умные продавцы» рекомендуют покупать 8000 вольт-ампер, что составляет около 6 кВт (при выделенной мощности 5 кВт). Так вот этот подход не верен. 5000 вольт-ампер хоть и выдает около 4 кВт (на выходе), но из сети то он забирает именно 5 кВт и делает из неправильных 5 кВт правильные 4 кВт, а эти самые 5 кВт как правило и являются ограничением потребляемой мощности, дальше вырубает автомат.
  • Самое главное: нашим покупателем был установлен дополнительный стабилизатор релейного типа в дополнение к уже имеющемуся. В моем понимании этого делать просто нельзя, однако порывшись в Интернет и просто ахнул. Люди с полной уверенностью дают советы «поставьте второй стабилизатор» ай! Интересно этим «гениям» кто нибудь пробовал выставлять претензии вида «у меня все погорело, оплати пожалуйста». Давайте просто логически посмотрим что происходит:

Что будет если подключить сварочный аппарат к стабилизатору?

Сварка это цикл кратковременных электрических импульсов, каждый из которых существенно понижает мощность тока на выходе стабилизатора. Таким образом сварка понижает мощность, стабилизатор пытается повысить, но импульс по времени меньше, чем время срабатывания и в результате: сварка понижает, стабилизатор пытается повысить, но не успевает и опять понижение, повышение, понижение. Для понимания к примеру время срабатывания стабилизатора 1 секунда, но на выходе он видит перепад 220 — 150 — 220 — 150 — 220 с промежутком в 0.5 секунды, что произойдет? Правильно он будет пытаться выровнять, но не успеет, потом опять и опять и опять. Сгорит или в лучшем случае заблокируется. НО в короткие моменты на выходе в сети будет то 180 то 220 то 280 вольт, то есть полный хаос. Все просто: на выходе 220 — хорошо, потом падение до 180, стабилизатор подключает две обмотки и как только подключил, оп нагрузка снимается, а обмотки подключены и значит уже 280 и так много раз. Один, два, пятьдесят раз это не критично, но постоянно это катастрофа. Аналогично, если сосед профессионал-сварщик, только перепады будут на входе стабилизатора, предложите ему по новой обставить Ваш дом.

Теперь ставим второй стабилизатор за первым.

В общем это тоже, что подключить сварку. Предположим время срабатывания у обоих 1 секунда:

220 падает до 180 вольт: первый стабилизатор включает две обмотки за 1 секунду, но в течение этой секунды мощность в 180 вольт передается дальше и следовательно и второй стабилизатор фиксируя 180 вольт подключает две обмотки.

180 на входе, но на выходе из первого стабилизатора уже 220, а второй также включил две обмотки, то есть на выходе из него уже 280 и он пытается снизить, но импульс есть.

Вход 180 возврат на 220, стабилизатор первый выключает две обмотки, второй тоже.

Читать еще:  Интегральный стабилизатор напряжения LM317. Описание и применение

Вы понимаете, к чему приводят два стабилизатора? Это цикл кратковременных высоковольтных импульсов, которые происходят всякий раз как мощность входящего тока падает и в ДВА раза превышают цифру на которую падает мощность. Так с случае падения с 220 до 150 на выходе второго стабилизаторы вы получите импульс 290 вольт.

Здесь я логически пытался объяснить, что же происходит при включении двух последовательных стабилизаторов, массу цифр я привел в соответствие с величинами ощущаемыми человеком, на самом деле все происходит намного быстрее но сути дела это не меняет.

Стабилизатор на 12 вольт. Простое решение стабилизации

Сложно представить навороченный тюнинг современных автомашин без светодиодного оформления. Отдельным доработкам нужно приложить немало усилий, к примеру, монтаж светодиодных лент в фары. И часто случается неприятный казус, если светодиоды вдруг сгорают или выходят из строя. Обычно, причина заключается в том, что схема подключения не оснащена стабилизатором.

Если в сети автомашины имеются светодиодная техника до 300 мА, то для увеличения их срока службы требуется установка ограничителя тока (резистора). При нестабильном напряжении в сети автомашины рекомендовано применять стабилизатор.

Итак, для обеспечения электрооборудования автомобиля качественным напряжением нужно использовать автономный стабилизатор. Даже такие модные сегодня элементы тюнинга, как светодиоды, лучше запитывать через стабилизатор 12 вольт.

Стабилизатор напряжения 12 вольт: как он работает?

Сегодня у нас есть некоторые замечательные электронные микросхемы, специально разработанные для применения регулирования напряжения. Такими микросхемами обеспечивается качественная стабилизация. Проектируются они на базе автопереключения секций применяемого трансформатора с помощью электронных ключей (тиристоров, симисторов и реле). Аппараты обладают быстродействием, широким диапазоном входных параметров и высоким КПД.

Имеется вариант — применить в качестве стабилизирующего ограничителя тока микросхему LM317. Принципиальная схема ниже показывает довольно простую конфигурацию, где СК 317 используется в стандартном режиме регулятора напряжения.

В предлагаемом устройстве включена микросхема LM317, которая ограничивает его от таких возможных опасностей, как перегрузка по току, перепады напряжения и короткие замыкания, обеспечивая идеальные условия для создания комфортного интерьера в автомобиле. Схема настроена на поддерживание 12 вольт на выходе. В системе предусмотрена тепловая защита (изоляция из слюды) и защита от короткого замыкания (пожарная опасность).

Упрощенный вариант стабилизатора напряжения 12 вольт

С использованием микросхемы LM196 и минимумом компонентов, как приведено ниже, конфигурация стабилизатора будет чрезвычайно простой.

где Р3 = 240 Ом, Д1, Д2 = 15 А, ІС1 = LM196.

Резисторами ограничивается ток на светодиоды, дабы они не сгорели. Мощность их должна быть не менее 0,05 Вт, поскольку при работе она находится в зависимости от разницы значений входного и выходного напряжения.

Однако два рассмотренных варианта имеют один довольно существенный недостаток – собранные по ним устройства греются. Потому что это линейные регуляторы. Импульсный же аппарат отличается от тех, что описаны выше, наряду с другими своими функциями тем, что практически не греется (лишь в случае, если очень перегрузить).

Импульсные стабилизаторы напряжения

Устройства в себе включают все что нужно. Исходя из их качеств, в большинстве случаев их и ставят для светодиодов.

Стабилизация осуществляется благодаря чередованию импульсов и пауз. Импульсные устройства обладают лучшим КПД по сравнению с линейными. Иными словами, они способны преобразовывать входное напряжение по параметрам, заданным заранее. Регулировка этих параметров легко выполняется благодаря различным вариантам электрических схем. Импульсные устройства бывают повышающие, понижающие либо инвертирующие.

Сеть автомашины довольно уязвима для всяких помех, скачков напряжения. Для защиты электросети в автомашинах применяют импульсный стабилизатор напряжения 12 вольт.

Благодаря ему нестабильное напряжение входной сети питает сеть стабильными 12 вольтами и током, около 0,3-0,4 ампера. Штатные электрические узлы автомашины, как правило, надежно защищены при установке.

Преимущества применения стабилизаторов

Стабилизаторы имеют ряд достоинств, среди которых:

  • cглаживание небольших скачков и колебаний сети;
  • защита электроприёмников внутренней сети от недонапряжения или перенапряжения;
  • надёжная защита чувствительной электронной системы от неполадок из-за сетевых перепадов;
  • исключение такого эффекта, как мерцание лампочек. И как следствие, существенное увеличение срока их службы.

Заключение

Электрическая система любого транспортного средства, вероятно, более изменчива, чем электрика в нашем доме, просто потому, что она создается из источника под названием автомобильный генератор. Выходные параметры последнего претерпевают существенные изменения в зависимости от скорости транспортного средства.

Это означает, что резкие изменения скорости или частое применение тормоза, генерируют изменение энергетических параметров на выходе генератора. Поскольку в настоящее время интерьеры нашего автомобиля или другого транспортного средства сильно наполнены сложными электронными устройствами, то нестабильные условия могут привести к нежелательным последствиям в работе этой техники, а именно повлиять на их производительность и срок службы.

Остаётся один выход: установить в автоматический стабилизатор напряжения или стабилизатор тока. Но что из них выбрать для установки?

  1. Если электроприёмник устанавливается в автомашину с нестабильным напряжением – без стабилизатора напряжения не обойтись.
  2. Если изделие рассчитано на 300 мА и выше – ставится стабилизатор тока.

Надеемся, что типовые решения для стабилизатора в автомашине, описанные в этой статье, помогут избавить вас от всех тревог и волнений.

Стабилизатор напряжения

Стабилизатор напряжения – важнейший радиоэлемент современных радиоэлектронных устройств. Он обеспечивает постоянное напряжение на выходе цепи, которое почти не зависит от нагрузки.

Стабилизаторы семейства LM

В нашей статье мы рассмотрим стабилизаторы напряжения семейства LM78ХХ. Серия 78ХХ выпускается в металлических корпусах ТО-3 (слева) и в пластмассовых корпусах ТО-220 (справа). Такие стабилизаторы имеют три вывода: вход, земля (общий) и вывод.

Вместо “ХХ” изготовители указывают напряжение стабилизации, которое нам будет выдавать этот стабилизатор. Например, стабилизатор 7805 на выходе будет выдавать 5 Вольт, 7812 соответственно 12 Вольт, а 7815 – 15 Вольт. Все очень просто.

Схема подключения

А вот и схема подключения таких стабилизаторов. Эта схема подходит ко всем стабилизаторам семейства 78ХХ.

На схеме мы видим два конденсатора, которые запаиваются с каждой стороны. Это минимальные значения конденсаторов, можно, и даже желательно поставить большего номинала. Это требуется для уменьшения пульсаций как по входу, так и по выходу. Кто забыл, что такое пульсации, можно заглянуть в статью как получить из переменного напряжения постоянное.

Характеристики стабилизаторов

Какое же напряжение подавать, чтобы стабилизатор работал как надо? Для этого ищем даташит на стабилизаторы и внимательно изучаем. Нас интересуют вот эти характеристики:

Output voltage – выходное напряжение

Input voltage – входное напряжение

Ищем наш 7805. Он выдает нам выходное напряжение 5 Вольт. Желательным входным напряжением производители отметили напряжение в 10 Вольт. Но, бывает так, что выходное стабилизированное напряжение иногда бывает или чуть занижено, или чуть завышено.

Для электронных безделушек доли вольт не ощущаются, но для прецизионной (точной) аппаратуры лучше все таки собирать свои схемы. Здесь мы видим, что стабилизатор 7805 может нам выдать одно из напряжений диапазона 4,75 – 5,25 Вольт, но при этом должны соблюдаться условия (conditions), что ток на выходе в нагрузке не будет превышать 1 Ампера. Нестабилизированное постоянное напряжение может “колыхаться” в диапазоне от 7,5 и до 20 Вольт, при это на выходе будет всегда 5 Вольт.

Рассеиваемая мощность на стабилизаторе может достигать до 15 Ватт – это приличное значение для такой маленькой радиодетали. Поэтому, если нагрузка на выходе такого стабилизатора будет кушать приличный ток, думаю, стоит подумать об охлаждении стабилизатора. Для этого ее надо посадить через пасту КПТ на радиатор. Чем больше ток на выходе стабилизатора, тем больше по габаритам должен быть радиатор. Было бы вообще идеально, если бы радиатор еще обдувался вентилятором.

Работа стабилизатора на практике

Давайте рассмотрим нашего подопечного, а именно, стабилизатор LM7805. Как вы уже поняли, на выходе мы должны получить 5 Вольт стабилизированного напряжения.

Соберем его по схеме

Берем нашу Макетную плату и быстренько собираем выше предложенную схемку подключения. Два желтеньких – это конденсаторы, хотя их ставить необязательно.

Итак, провода 1,2 – сюда мы загоняем нестабилизированное входное постоянное напряжение, снимаем 5 Вольт с проводов 3 и 2.

На Блоке питания мы ставим напряжение в диапазоне 7,5 Вольт и до 20 Вольт. В данном случае я поставил напряжение 8,52 Вольта.

И что же у нас получилось на выходе данного стабилизатора? 5,04 Вольта! Вот такое значение мы получим на выходе этого стабилизатора, если будем подавать напряжение в диапазоне от 7,5 и до 20 Вольт. Работает великолепно!

Давайте проверим еще один наш стабилизатор. Думаю, Вы уже догадались, на сколько он вольт.

Собираем его по схеме выше и замеряем входное напряжение. По даташиту можно подавать на него входное напряжение от 14,5 и до 27 Вольт. Задаем 15 Вольт с копейками.

А вот и напряжение на выходе. Блин, каких то 0,3 Вольта не хватает для 12 Вольт. Для радиоаппаратуры, работающей от 12 Вольт это не критично.

Как сделать блок питания на 5, 9,12 Вольт

Как же сделать простой и высокостабильный источник питания на 5, на 9 или даже на 12 Вольт? Да очень просто. Для этого Вам нужно прочитать вот эту статейку и поставить на выход стабилизатор на радиаторе! И все! Схема будет приблизительно вот такая для блока питания 5 Вольт:

Два электролитических конденсатора для для устранения пульсаций и высокостабильный блок питания на 5 вольт к вашим услугам! Чтобы получить блок питания на большее напряжение, нам нужно также на выходе трансформатора тоже получить большее напряжение. Стремитесь, чтобы на конденсаторе С1 напряжение было не меньше, чем в даташите на описываемый стабилизатор.

Для того, чтобы стабилизатор напряжения не перегревался, подавайте на вход минимальное напряжение, указанное в даташите. Например, для стабилизатора 7805 это напряжение равно 7,5 Вольт, а для стабилизатора 7812 желательным входным напряжением можно считать напряжение в 14,5 Вольт. Это связано с тем, разницу напряжения, а следовательно и мощность, стабилизатор будет рассеивать на себе.

Читать еще:  Простой нож из напильника без ковки и закалки

Как вы помните, формула мощности P=IU, где U – напряжение, а I – сила тока. Следовательно, чем больше входное напряжение стабилизатора, тем больше мощность, потребляемая им. А излишняя мощность – это и есть нагрев. В результате нагрева такой стабилизатор может перегреться и войти в состояние защиты, при котором дальнейшая работа стабилизатора прекращается или вовсе сгореть.

Заключение

Все большему числу электронных устройств требуется качественное стабильное питание без всяких скачков напряжения. Сбой того или иного модуля электронной аппаратуры может привести к неожиданным и не очень приятным последствиям. Используйте же на здоровье достижения электроники, и не парьтесь по поводу питания своих электронных безделушек.

Где купить стабилизатор напряжения

Купить дешево эти интегральные стабилизаторы можно сразу целым набором на Алиэкспрессе по этой ссылке. Здесь есть абсолютно любые значения даже для отрицательного напряжения.

Как сделать стабилизатор напряжения на 12 вольт своими руками

В электрической цепи автомобиля часто применяют стабилизатор напряжения 12 вольт. Необходимость установки его объясняется тем, что автомобильные источники питания (аккумуляторная батарея и генератор) различных 12-ти вольтовых электроприборов выдают постоянный ток с напряжением от 12,5 до 14 В. Такие большие колебания способны привести к повреждению и выходу из строя чувствительных и дорогостоящих светодиодных лент, противотуманных фар, магнитол. Также помимо электрических систем автомобилей подобные устройства применяются в 12-ти вольтных блоках питания, способных понижать и преобразовывать переменный ток электрической бытовой сети в более подходящий для ряда приборов постоянный.

Выбор устройства

При выборе стабилизатора учитывают следующие характеристики:

  • Размеры. Выбранный стабилизатор должен компактно размещаться в запланированном для него месте для установки с возможностью нормального доступа.
  • Вид. Из имеющихся в продаже устройств наиболее надежными, компактными и недорогими являются стабилизаторы на основе небольших микросхем.
  • Возможность самостоятельного ремонта. Так как даже самые надежные устройства выходят из строя, необходимо отдавать предпочтение ремонтопригодным стабилизаторам, радиодетали к которым имеются в продаже в достаточном количестве и по доступной цене.
  • Надежность. Выбранный стабилизатор должен обеспечивать постоянное значение напряжения без значительных отклонений от заявленного их производителем диапазона.
  • Стоимость. Для электрической системы автомобиля достаточно приобрести устройство стоимостью до 200 рублей.

Также при выборе стабилизатора необходимо учитывать отзывы их покупателей, которые можно найти на специализированных форумах и сайтах.

Разновидности 12В стабилизаторов

В зависимости от конструкции и способа поддержания 12-ти вольтного напряжения выделяют две разновидности стабилизаторов:

  • Импульсные – стабилизаторы, состоящие из интегратора (аккумулятора, электролитического конденсатора большой емкости) и ключа (транзистора). Поддержание напряжения в заданном интервале значений происходит благодаря циклическому процессу накопления и быстрой отдачи заряда интегратором при открытом состоянии ключа. По конструктивным особенностям и способу управления такие стабилизаторы подразделяются на ключевые устройства с триггером Шмитта, выравниватели с широтно-импульсной и частотно-импульсной модуляцией.
  • Линейные – стабилизирующие напряжение устройства, в которых в качестве регулирующего устройства применяются подключаемые последовательно стабилитроны или специальные микросхемы.

Наиболее распространены и популярны среди автолюбителей линейные устройства, отличающиеся простотой самостоятельной сборки, надежностью и долговечностью. Импульсный вид используется значительно реже из-за дороговизны деталей и сложностей самостоятельного изготовления и ремонта.

Классическая модель

Классические стабилизаторы – это большой класс устройств, собираемых на основе таких полупроводниковых деталей, как биполярные транзисторы и стабилитроны. Среди них основную функцию по поддержанию напряжения на уровне 12 В выполняют стабилитроны – разновидность диодов, подключаемых в обратной полярности (к катоду такого полупроводникового прибора подключается плюс источника питания, к аноду – минус), работающих в режиме пробоя. Суть работы данных полупроводниковых деталей заключается в следующем:

  • При напряжении подключенного к стабилитрону источника питания меньше 12 В он находится в закрытом положении и не участвует в регулировке данной характеристики электрического тока.
  • При превышении порога в 12 Вольт стабилитрон «открывается» и поддерживает данное значение в заданном его характеристиками диапазоне.

В случае превышения напряжения, подаваемого на стабилитрон, относительно заявленного как максимальное производителем прибор очень быстро выходит из строя из-за эффекта теплового пробоя.

Чтобы любая модель стабилитрона служила максимально долго, рекомендуется по его спецификации уточнить тот диапазон напряжений, силы тока, в котором его следует эксплуатировать.

В зависимости от подключения различают два варианта классического стабилизатора: линейный – регулировочные элементы подключаются последовательно нагрузке; параллельный – стабилизирующие напряжение устройства располагаются параллельно запитываемым приборам.

Интегральный стабилизатор

Устройства собирают с использованием небольших по размерам микросхем, способных работать при входном напряжении до 26-30 В, выдавая постоянный 12-ти вольтный ток силой до 1 Ампер. Особенностью данных радиодеталей является наличие 3 ножек – «вход», «выход» и «регулировка». Последняя используется для подключения регулировочного резистора, который используется для настройки микросхемы и предотвращения ее перегрузок.

Более удобные и надежные, собранные на основе стабилизирующих микросхем выравниватели постепенно вытесняют собранные на дискретных элементах аналоги.

Как сделать 12В стабилизатор

Простые, но при этом достаточно эффективные, надежные и долговечные стабилизирующие устройства можно сделать самостоятельно, используя при этом простые стабилитроны и специальные небольшие микросхемы типа LM317, LD1084, L7812, КРЕН (КР142ЕН8Б).

Стабилизатор на LM317

Процесс сборки такого стабилизирующего напряжение устройства состоит из следующих этапов:

  1. К среднему выходному контакту микросхемы припаивается 130-ти омное сопротивление.
  2. К входному правому контакту припаивается проводник, подающий нестабилизированное напряжение от источника питания.
  3. Левый регулировочный контакт припаивается ко второй ножке резистора, установленного на выходе микросхемы.

Процесс пайки такого стабилизатора занимает не более 10 минут и с учетом недорогой микросхемы не требует больших капиталовложений. При помощи подобного устройства запитывают светодиодные фонари, ленты.

Микросхема LD1084

Сборка устройства для стабилизации напряжения автомобильной бортовой сети с использованием микросхемы LD1084 производится следующим образом:

  1. К входному контакту микросхемы припаивается проводник с плюсовым напряжением от диодного моста.
  2. К регулировочному контакту припаивается эмиттер биполярного транзистора, базу которого через два резистора номиналом 1 кОм питает ток ближнего и дальнего света фар.
  3. К контакту выхода припаивается два резистора (один – обычный на 120 Ом, а второй – подстроечный, на 4,7кОм) и электролитический конденсатор на 10 мкФ

Для сглаживания пульсации тока после диодного моста устанавливается еще один электролитический конденсатор емкостью 10 мкф.

Стабилизатор на диодах и плате L7812

Простой интегральный выравниватель на диоде Шоттки и двух конденсаторах собирают следующим образом:

  1. К входному контакту микросхемы припаивается: диод типа 1N4007, анод которого при помощи провода соединяется с плюсом источника питания, плюсовая обкладка мощного 16-ти вольтного электролитического конденсатора емкостью 330 мкФ.
  2. К правому выходному контакту припаивается нагрузка и ножка плюсовой обкладки 16-ти вольтного электролитического конденсатора на 100 мкФ.
  3. К среднему регулировочному контакту припаивается минус, идущий от батареи, и провод от минусовых обкладок конденсаторов.

От такого простого устройства можно запитывать мощные ленты из светодиодов и магнитолу.

Самый простой стабилизатор — плата КРЕН

Схема стабилизатор напряжения на 12 вольт на основе платы крен (КР142ЕН8Б) включает в себя следующие компоненты:

  • Припаянный к входному контакту выпрямляющий диод типа 1N4007.
  • Микросхему КР142ЕН8Б либо KIA7812A.
  • Два провода, припаянные к выходному и регулировочному контакту микросхемы и соединенные с нагрузкой и минусом источника питания.

Конструкция на плате КРЕН является самой простой и быстрой в сборке. При этом эффективность и область применения у нее такая же, как и у других самодельных аналогов.

Что такое стабилизатор напряжения и для чего он нужен

Определение

Стабилизатор напряжения (СН) — это устройство, предназначенное для преобразования входного нестабильного напряжения из электросети: заниженного, завышенного или с периодическими скачками, в стабильное по величине на выходе устройства и подключенных к нему электроприборах.

Перефразируем для чайников: стабилизатор делает так, чтобы для подключенных к нему приборов напряжение всегда было одинаковым и близким к 220В независимо от того, каким оно поступает на его вход: 180, 190, 240, 250 Вольт или вообще плавает.

Отметим, что 220В или 240В это стандартная величина для РФ, Беларуси, Украины и так далее. Но в некоторых странах ближнего и дальнего зарубежья оно может быть другим, например 110В. Соответственно «наши» стабилизаторы там работать не будут.

Стабилизаторы бывают разных видов: как для работы в цепях постоянного тока (линейные и импульсные, параллельного и последовательного типов), так и для работы в цепях переменного тока. Последние часто называют «стабилизаторы сетевого напряжения» или просто «стабилизаторы 220В». Если говорить простым языком, то такие стабилизаторы подключают к электросети, а уже к нему подключают потребители.

В быту СН используют для защиты как отдельных приборов, например, для холодильника или компьютера, так и для защиты всего дома, в этом случае мощный стабилизатор устанавливается на ввод.

Классификация

Конструкция стабилизаторов зависит от физических принципов, на которых они работают. В связи с этим они подразделяются на:

  • электромеханические;
  • феррорезонансные;
  • инверторные;
  • полупроводниковые;
  • релейные.

По количеству фаз могут быть однофазными и трехфазными. Большой диапазон мощностей позволяет выпускать стабилизаторы как для дома, так и для небольших бытовых приборов:

  • для телевизора;
  • для газового котла;
  • для холодильника.

Так и для для крупных объектов:

Стабилизаторы достаточно энергоэффективны. Потребление электроэнергии составляет от 2 до 5%. Некоторые стабилизирующие устройства могут иметь дополнительные защиты:

  • от перенапряжений;
  • от перегрузок;
  • от коротких замыканий;
  • от перепадов частоты.

Принцип действия

Стабилизаторы напряжения бывают разных типов, каждый из которых отличается принципом регулирования. Эти отличия мы рассмотрим далее. Если обобщить принцип работы и структуру всех типов, то стабилизатор сетевого напряжения состоит из 2 основных частей:

  1. Система управления — отслеживает уровень входного напряжения и даёт команду силовой части увеличить или уменьшить его, чтобы на выходе получились стабильные 220В в пределах установленной погрешности (точности регулирования). Эта погрешность лежит в пределах 5-10% и у каждого прибора отличается.
  2. Силовая часть — в сервоприводных (или сервомоторных), релейных и электронных (симисторных) — это автотрансформатор, с помощью которого входное напряжение повышается или понижается до нормального уровня, а в инверторных стабилизаторах, или как их еще называют «с двойным преобразованием» — используется инвертор. Это устройство, которое состоит из генератора (ШИМ-контроллер), трансформатора и силовых ключей (транзисторов), которые пропускают или отключают ток через первичную обмотку трансформатора, формируя выходное напряжение нужной формы, частоты и, что самое главное — величины.
Читать еще:  Труборез для труб: какой выбрать и как использовать?

Если напряжение на входе в норме, то у некоторых моделей стабилизаторов есть функция «байпас» или «транзит», когда входное напряжение просто подаётся на выход до тех пор, пока не выйдет из заданного диапазона. Например, от 215 до 225 вольт будет включен «байпас», а при больших колебаниях, допустим, при просадке до 205-210В — система управления переключит цепь на силовую часть и начнет регулировку, повысит напряжение и на выходе будут уже стабильные 220В с заданной погрешностью.

Плавная и самая точная регулировка выходного напряжения у инверторных СН, на втором месте — сервоприводные, а у релейных и электронных регулировка происходит ступенчато, и точность зависит от количества ступеней. Как упоминалось выше, лежит в пределах 10%, чаще около 5%.

Кроме упомянутых выше двух частей в стабилизаторе напряжения 220В есть и блок защиты, а также источник вторичного электропитания для цепей системы управления, тех же защит и других функциональных элементов. Общее устройство наглядно демонстрирует картинка ниже:

В то же время схема работы в простейшей форме выглядит так:

Вкратце рассмотрим, как работают стабилизаторы напряжения основных типов.

Релейные

В релейном стабилизаторе регулирование происходит за счет переключения реле. Эти реле замыкают определенные контакты трансформатора, повышая или понижая выходное напряжение.

Контролирующим органом выступает электронная микросхема. Элементы на ней сравнивают опорное и сетевое напряжение. При несоответствии отдается сигнал переключающим реле на подключение повышающих или понижающих обмоток автотрансформатора.

Релейные СН обычно регулируют электроэнергию в пределах ± 15% с точностью на выходе от ± 5% до ± 10%.

Преимущества релейных стабилизаторов:

  • дешевизна;
  • компактность.
  • медленная реакция на колебания напряжения;
  • небольшой срок службы;
  • низкая надежность;
  • при переключениях возможны кратковременное отключение питания приборов;
  • неспособны выдерживать перенапряжения;
  • шум, щелчки при переключениях.

Сервоприводные

Основные элементы сервостабилизаторов это автотрансформатор и сервомотор. При отклонении напряжения от нормы контроллер отдает сигнал сервомотору, который переключает нужные обмотки автотрансформатора. В итоге применения такой системы обеспечивается плавное регулирование и точность до 1% от общего диапазона.

В сервоприводном СН один конец первичной обмотки трансформатора подключен к жесткому ответвлению автотрансформатора, а второй конец первичной обмотки подключен к подвижному контакту (графитовой щетке), который передвигается серводвигателем. Один вывод вторичной обмотки трансформатора подключен к входному источнику питания, а второй вывод подключен к выходу стабилизатора напряжения.

Плата управления сравнивает входное и опорное напряжение. При любых отклонениях от заданных вступает в работу сервопривод. Он перемещает щетку по ответвлениям автотрансформатора. Серводвигатель будет продолжать работать, пока разность между опорным и выходным напряжением станет равным нулю. Весь этот процесс, от поступления электроэнергии плохого качества до выхода стабилизированного тока, проходит за десятки миллисекунд и ограничен скоростью перемещения щетки сервоприводом.

Сервоприводные стабилизаторы сетевого напряжения производят в различном исполнении.

  1. Однофазные. Состоят из одного автотрансформатора и одного сервопривода.
  2. Трехфазные. Подразделяются на два типа. Сбалансированные – имеют три трансформатора и один сервопривод и одну цепь управления. Регулирование осуществляется на всех трех фазах одновременно. Используются для защиты трехфазных электрических аппаратов, станков, приборов. Несимметричные – имеют три автотрансформатора, три серводвигателя и три цепи управления. То есть стабилизация происходит в каждой фазе, независимо друг от друга. Область применения: защита электрооборудования зданий, цехов, промышленных объектов.

Достоинства сервоприводных стабилизирующих устройств:

  • быстродействие;
  • высокая точность стабилизации;
  • высокая надежность;
  • стойкость к перенапряжениям;
  • нуждаются в периодическом обслуживании;
  • требуют минимальных навыков настройки устройства.

Инверторные

Основным отличием этого типа СН является отсутствие подвижных частей и трансформатора. Регулирование напряжения осуществляется методом двойного преобразования. На первом этапе входной переменный ток выпрямляется и проходит через фильтр пульсаций, состоящий из конденсатора. После этого выпрямленный ток поступает на инвертор, где опять преобразуется в переменный и подаётся в нагрузку. При этом выходное напряжение стабильно как по величине, так и по частоте.

В следующем ролике вы узнаете о принципе работы одного из вариантов реализации преобразователя напряжения из 12В постоянного тока, в 220В переменного тока. Который от инверторного стабилизатора напряжения отличается в первую очередь входным напряжением, в остальном принцип работы во многом похож и видео позволит понять как работает этот тип устройств:

  • быстродействие (самое высокое из перечисленных);
  • большой диапазон регулируемого напряжения (от 115 до 300В);
  • высокий коэффициент полезного действия (более 90%);
  • бесшумная работа;
  • малые габариты;
  • плавное регулирование.
  • уменьшение диапазона регулирования при увеличении нагрузки;
  • высокая стоимость.

Вот мы и рассмотрели, как работает стабилизатор напряжения, для чего он нужен и где применяется. Надеемся, предоставленная информация была для вас полезной и интересной!

Стабилизатор на 12 вольт в автомобиле (видео)

Многих автомобилистов часто терзают сомнения по поводу питания некоторых электро- потребителей в автомобиле. В принципе их беспокойства я могу разделить. Так и на личном опыте сталкивался с выходом из строя стабилизатора напряжения установленным в генераторе, что явно сказалось на работе оборудования на машине. Если на счет ламп и реле беспокойства меня не терзали, то высокотехонлогичные устройства типа видеорегистраторов, навигаторов и прочего, уже хотелось хоть как-то защитить стабилизатором. Именно о таком стабилизаторе на номинальное напряжение бортовой сети в 12 вольт я и расскажу в статье

Подобная неисправность, выход стабилизатора из строя, часто встречалась на генераторах «классики», останется ли это наследственным у приемников Лады, это покажет время. Но с качеством у Лады всегда было не очень . В этой статье поговорю о другом, о том, как независимо от стабилизатора генератора обеспечить должное напряжение питания для электрических компонентов. Например питание светодиодной ленты, используемой в качестве элемента тюнинга, также лучше обеспечить через стабилизатор.

Принцип работы стабилизатора напряжения

Стабилизаторы напряжения работают весьма тривиально. Весь смысл их работы сводится к внутреннему изменению сопротивления реагирующего на изменение управляющего напряжения, подающегося через подстроечный резистор. Подобные стабилизаторы вполне можно назвать интеллектуальными резисторами.
Надо также понимать, что микросхемы имеют свой КПД, номинальное рабочее напряжение для входа и выхода. При этом напряжение на выходе будет всегда чуть ниже, чем на входе. Что собственно еще раз говорит о сущности КПД.

Микросхемы стабилизаторы на 12 вольт

В настоящее время фактически уже существуют готовые решения реализованные на микросхемах серии КР142, рассмотрим несколько из них. В этой статье мы расскажем о микросхеме КР142ЕН12, фактически рассчитанной на работу с напряжениями 12 вольт и микросхему КР142ЕН18, а также о их импортных аналогах.
Ту и другую можно использовать для стабилизации напряжения в вашем автомобиле. Микросхемы имеют защиту по пропускаемому току, а также в случае перегрева. Маркировка после букв ЕН указывает на номинальное напряжение с которым работает микросхема. Однако микросхемы стабилизаторы регулируемые и могут работать с разным выходным и входным напряжением. Естественно, что выходное напряжение не будет выше входного и также надо учесть потери на КПД микросхемы.
Итак, что на счет применения возможных микросхем для стабилизации напряжения в машине на 12 вольт и даже с вариациями по напряжению стабилизации, то они следующие.

МикросхемаНоминальное выходное напряжение, ток
1LM317Tот 1,2 в до 37 в, 1,5 А
2КР142ЕН12от 1,2 в до 37 (с индексом А — 1 А, с индексом Б — 1,5 А)
3КР142ЕН18от 1,2 в до 26,5 (с индексом А — 1 А, с индексом Б — 1,5 А)
4LT337Aот 1,2 в до 37 в, 1,5 А

Схемы стабилизатора на 12 вольт в автомобиле

Существует множество схем подключения микросхемы. Мы хотели бы привести самый простой, так как статья все же ориентирована на возможность все сделать самим, с минимальными усилиями, и что немаловажно для многих, не значительными знаниями и навыками в электронике.
Итак схема стабилизатора для этих микросхем будет выглядеть следующим образом.

Для микросхемы КР142ЕН18 схема аналогична, единственное, придется произвести подстройку переменного резистора R2, для должного выходного напряжения. Мощность резисторов не менее 0,05 Вт, в данном случае она сильно будет зависеть от перепада между входным и выходным напряжением. Микросхему необходимо установить на радиатор. Максимальный рассеиваемый ток, протекаемый через микросхему 1,5 А. Для хорошей магнитолы конечно не хватит, но для менее мощных устройств, можно вполне применить.

Подобные стабилизаторы вполне можно использовать и для другого ряда напряжений на выходе, ведь они регулируемые. То есть их можно использовать как стабилизаторы напряжения на 5, 7, 9 вольт.

Стоит сказать, что у российских микросхем есть и импортный аналог, (см таблицу) их можно использовать для тех же целей и с подключением по той же схеме.
В случае, если вам надо подключить более мощное устройство питающееся через стабилизатор, с большим током потребления, то здесь можно подключить несколько микросхем параллельно, для снижения проходящего через них тока. Хотя это не лучший вариант. Лучше уж подбирать более мощный стабилизатор или переходить на ШИМ.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector