Меню

Регулируемый источник питания переменного тока в постоянный ток



Как выбрать регулируемый преобразователь напряжения

Подробное руководство преобразователей напряжения от Суперайс

В среде радиолюбителей и профессионалов очень популярны лабораторные блоки питания, а именно регулируемые источники напряжения и тока. Кроме привычных регулировок они содержат дополнительные функции, например, триггерную защиту от перегрузки, память режимов, возможность удаленного управления с ПК или смартфона. В любом случае они все равно остаются регулируемыми блоками питания.

Конечно, если у вас достаточно денег, то можно просто купить что-то из продукции Rigol, ITECH, Siglent, но часто это дорого, а иногда излишне, особенно если речь идет о «домашнем» использовании или небольшом бюджете начинающего радиолюбителя.

Время чтения: 16 минут
Автор статьи — Андрей Кириченко

Топология блоков питания

Чтобы не ошибиться при выборе блоков питания, рассмотрим их топологию.

Линейные — в качестве регулирующего узла применен линейный стабилизатор.

Преимущества — быстрая реакция на изменение нагрузки, малая емкость по выходу, отсутствуют пульсации по выходу.

Недостатки — большое тепловыделение, небольшая выходная мощность. Так как в них обычно применяется трансформатор 50 Гц, то добавляется вес и цена.

Импульсные — регулируемый импульсный блок питания или инвертор с ШИМ регулировкой.

Преимущества — хорошее соотношение мощность/объем/цена, высокий КПД. Данные блоки питания активно развиваются, встречаются сложные, программируемые источники.

Недостатки — повышенный уровень ВЧ пульсаций, большая емкость выходного конденсатора, возможен бросок тока при подключении нагрузок.

Гибридные — блок, где основная регулировка производится импульсной схемой, но на выходе стоит линейный стабилизатор. Схема настроена так, что на выходе импульсного модуля питания немного (1-3 Вольта) выше, чем на выходе линейного.

Преимущества — КПД уступает импульсным устройствам, уровень пульсаций, скорость реакции почти такие же, как у линейных.

Недостатки — выше сложность устройства, цена, что сдерживает распространение таких блоков питания.

Импульсные блоки питания

Линейные и гибридные блоки на время отставим в сторонку, рассказ пойдет о импульсных. Ассортимент их очень широк и позволяет сделать все самостоятельно или купить готовое устройство, которое надо только установить в корпус.

Примеры импульсных преобразователей

На некоторых платах инверторов вы увидите один, два или три регулятора, обычно если он один, то это регулировка напряжения, если два, то добавлена регулировка тока.

Первый преобразователь популярен среди начинающих радиолюбителей, стоит недорого, подстроечные резисторы выводятся на проводах. Если добавить ампервольтметр и блок питания, то получится простой регулируемый источник для тестирования различных поделок, причем ток нагрузки достигает предела до 8-10 Ампер.

Применяя плату на базе LTC3780, можно получить то же самое, но выбор блоков питания будет шире, так как модуль универсальный.

Иногда производители сразу выпускают преобразователи с внешним переменным резистором, а бывают модели со встроенным индикатором тока и напряжения, остается только блок питания и корпус.

Импульсные преобразователи напряжения

Импульсные преобразователи напряжения

Пара ZK-SJVA-4X и D3806 более интересна, но если у первой добавили индикатор, а регулировка производится все равно подстроечными резисторами, то вторая показанная справа, более любопытна.

У D3806 полностью цифровое управление, съемная плата с индикатором и кнопкам, что выводит её на переднюю панель вашего будущего блока питания без сложностей. Конвертор является повышающе-понижающим. Единственный существенный недостаток — нельзя одновременно видеть значение тока и напряжения.

Импульсные преобразователи ZK-SJVA-4X и D3806

Импульсные преобразователи ZK-SJVA-4X и D3806

Принципы регулировки модулей питания

Самое время пояснить про отличия в принципах регулировки:

Аналоговая — при помощи переменных резисторов, для установки тока надо сначала закоротить клеммы, выставить необходимый максимальный ток, только потом подключить нагрузку.

Цифровая — при помощи кнопок или энкодера, можно установить напряжение и максимальный ток при неактивном выходе блока питания, что гораздо удобнее.

Преобразователи с расширенным функционалом

Модули питания с расширенными функциями стали очень популярны. Делают их с универсальным входом. Например, использовать блок питания 19 Вольт от ноутбука и получить на выходе как 5, так 35 Вольт. Но к сожалению конверторы с топологией SEPIC имеют повышенный уровень пульсаций и рекомендуется применять меры по их подавлению, но для не критичных нагрузок нормально.

Пример известной модели — XYS3580, выходное напряжение до 36 Вольт, ток до 5 Ампер, мощность 80 Ватт.

Регулируемый SEPIC преобразователь напряжения XYS3580

Популярна в этом сегменте продукция молодой фирмы Fnirsi, выпускающей компактные DC-DC конвертеры.

Регулируемый источник питания FNIRSI DC-580

DC-580 — характеристики подобны XYS3580, только минимальное напряжение 1,8 Вольт, а не 0,6. Такие модели обычно имеют стандартные размеры, потому устройство легко переделать на более мощную без замены передней панели устройства.

При этом есть DC-DC модули питания без корпуса.

Но объединяет их не сходство характеристик, универсальное питание или стандартный корпус, а то, что здесь помимо простой регулировки тока и напряжения расширен функционал. Например, измерять выходную мощность, отданную емкость, поворачивать изображение на экране, настраивать порог срабатывания защиты.

Цифровые преобразователи напряжения

Цифровые преобразователи напряжения

Среди популярных есть менее известные блоки, несправедливо забытые, хотя по-своему удобные, надежные в работе:

DPX6012S от YIYIELECTRONIC, 60 Вольт 12 Ампер, но кроме неё есть вариант 60 Вольт 5 Ампер и 32 Вольт 3 Ампер, индекс S означает управление с ПК.

ZXY-6005S производства MingHe, с напряжением 60 Вольт и током 5 Ампер. Как у DC-DC инверторов DPX существует три модели, все на 60 Вольт, но ток 5, 10 и 20 Ампер. Также, как у DPX индекс S это поддержка управления с компьютера.

Регулируемые преобразователи DPX6012S и ZXY-6005S

Регулируемые преобразователи DPX6012S и ZXY-6005S

Регулируемые преобразователи фирмы RDtech серии DPS и DPH

Самым известным производителем регулируемых источником питания называют фирму RDtech, которая выпускает большое количество источников питания. Мало того, разработчики стараются прислушиваться к пользователям и предлагают обновления прошивок своих устройств.

Первые модели, где производитель скорее «тренировался», приводить смысла нет, а вот о последующих стоит рассказать подробно, они того стоят.

Стабилизаторы серии DPS и DPH. Сюда входят три основные модели, несколько их модификаций:

DPS3005, DPS5005, DPS8005 — компактные, скорее даже сверхкомпактные, понижающие стабилизаторы, выходной ток до 5 Ампер, напряжение 30, 50, 80 Вольт. Цена отличается мало, то DPS8005 популярней.

Понижающие стабилизаторы DPS3005, DPS5005 и DPS8005

Понижающие стабилизаторы DPS3005, DPS5005 и DPS8005

DPS3012, DPS3015, DPS5020 — понижающие конвертеры с выходным током 12, 15, 20 Ампер и напряжением 30, 50 Вольт. Первая модель считается устаревшей, вторая стоит почти как третья, потому лучше взять старший вариант — DPS5020.

Понижающие конвертеры DPS3012, DPS5015 и DPS5020

Понижающие конвертеры DPS3012, DPS5015 и DPS5020

DPH3205, DPH5005 — повышающе-понижающие стабилизаторы с выходным током 5 Ампер и напряжением 32, 50 Вольт. Эти модули не сильно мощные, но позволяют проще подобрать подходящий блок питания. Для получения полной мощности надо использовать блок питания на 19-20 Вольт в первом случае и 30-32 во втором.

Повышающе-понижающие стабилизаторы DPH3205 и DPH5005

Повышающе-понижающие стабилизаторы DPH3205 и DPH5005

Программа управляет стабилизатором, строит графики, задает несложные алгоритмы работы, например, автоматическое ступенчатое повышение напряжения или тока.

Программное обеспечение стабилизатора напряжения DPH5005

Программное обеспечение стабилизатора напряжения DPH5005

Регулируемые преобразователи фирмы RDtech серии RD60xx

Прорывом стал выпуск понижающих преобразователей серии RD60xx, в которую входят три модели — RD6006, RD6012, RD6018, все они имеют выходное напряжение до 60 Вольт и ток 6, 12, 18 Ампер. Ожидается выпуск RD6024 с током до 24 Ампер линейки Pro RD6006P, отличающаяся точностью измерения, установки параметров.

Все приборы подключаются к компьютеру через USB, с индексом W комплектуются модулем WiFi, а при желании докупается адаптер для подключения через промышленный интерфейс RS485.

Производитель опять не стал плодить разнообразие корпусов и выпустил все модели не только в одном дизайне, размере, а с одним принципом управления.

Понижающие преобразователи RD6006, RD6012 и RD6018

Понижающие преобразователи RD6006, RD6012 и RD6018

Корпус здесь заметно больше чем у предыдущей серии, но значительно больше стал дисплей, а также прямой выбор величины тока и напряжения.

Все модели этой серии дополнены необычной функцией, заряда аккумуляторов, причем с защитой от подключения в неправильной полярности. В отличие от обычных лабораторных блоков питания, при подключении аккумулятора к отдельной клемме включается режим заряда с полным отключением при падении тока до 10 миллиампер у модели RD6006 или до 100 миллиампер у моделей RD6012 и RD6018.

Но RDTech пошел еще дальше и теперь инвертор можно купить с корпусом.

Всего есть четыре типа корпуса, два для линейки DPS/DPH, имеющие небольшие отличия, два для линейки RD60xx, разного размера. Корпус собирает лабораторный программируемый блок питания буквально «из кубиков».

Разновидности корпусов для линейки преобразователей DPS/DPH и RD60xx

Разновидности корпусов для линейки преобразователей DPS/DPH и RD60xx

Регулируемые преобразователи фирмы Juntek

Отдельного упоминания заслуживает фирма Juntek, которая выпускает серию стабилизаторов напряжения с разными параметрами. Концепция знакомая, но имеет существенные отличия.

Распространенные модели имеют верхний лимит по напряжению в 60 Вольт, за исключением DPS8005, у которого 80 Вольт и серия ZXY60xx, которая хоть и имеет 60 в названии модели, но реально выдает 62 Вольт. Была еще модель ZXY12010 на 120 Вольт 10 Ампер, но её никто не видел и вряд ли теперь увидит, а жаль, хорошие преобразователи.

Линейка DPM примечательна моделями на 24, 50 Ампер, а серия DPH выходным напряжением до 96 Вольт.

Выглядят DC-DC конверторы аскетично, несколько кнопок, пара семисегментных дисплеев и четыре светодиода. Дизайн у всех одинаков, небольшое различие в месте установки вентилятора.

Читайте также:  Что такое петля тока в медицине

Стабилизаторы напряжения серии DPM и DPH

Стабилизаторы напряжения серии DPM и DPH

Но так как мы живем в эпоху компьютеров, то в данном случае производитель решил «не отбиваться от коллектива», все преобразователи подключаются к ПК. При этом без индекса они имеют только порт TTL, с индексом 485 — RS485, а если указано RF, то здесь добавлена внешняя панель с большим дисплеем, кнопками, энкодером, беспроводным подключением.

Подключение DC-DC конвертеров к ПК

Подключение DC-DC конвертеров к ПК

Казалось бы, что на этом выбор ограничивается, но это не так. Если начать перечислять все что есть на рынке регулируемых преобразователей, то пока дойдешь до конца списка, успеют выпустить пару новых моделей.

Например, компактный, но устаревший преобразователь на базе XL4005E1 с парой индикаторов, регулировкой тока и напряжения.

Старенькая, но любопытная DP30V5A-L от RDtech, характеристики ничем не выделяются, но хитрость со съемными индикаторами выглядит необычно.

А как не сказать про отдельную серию разных регулируемых SEPIC модулей с питанием от USB и поддержкой QC, как например, ZK-DP2F. Преобразователь умеет регулировать напряжение, ограничивать ток — «лабораторник в кармане».

Конечно еще две интересные модели от фирмы Juntek, это мощный повышающий DC-DC стабилизатор B900W с током до 15 Ампер и малогабаритный понижающий B3603, как показанный ранее D3806 они все имеют съемную плату с индикатором и кнопками.

Регулируемые преобразователи напряжения

Регулируемые преобразователи напряжения

Особенности при выборе модуля питания DC-DC

Что важно знать и помнить при выборе регулируемого преобразователя?

Внутри это самый обычный инвертор, со всеми их тонкостями и нюансами, они также бывают понижающие, повышающие, универсальные, но первые встречаются гораздо чаще.

Надо помнить, что понижающим необходим запас по входному напряжению около 4-5 Вольт, повышающие и универсальные могут отдать полную мощность только при входном напряжении не ниже определенного предела.

На этом все, дальше выбираем подходящую модель и помним, что «кормить» ваши устройства лучше хорошей «пищей».

Источник

Трехфазный тиристорный выпрямитель напряжения: примеры практического применения

Трехфазный тиристорный выпрямитель предназначен для преобразования трехфазного переменного напряжения сети в постоянное регулируемое. Рассмотрим примеры практического применения управляемого тиристорного преобразователя.

Трехфазный тиристорный выпрямитель тока предназначен для преобразования трехфазного переменного напряжения сети в постоянное регулируемое. Выпрямитель является одним из наиболее распространенным и классическим изделием силовой электроники. Предлагаем читателю ознакомиться с его внутренним устройством и вариантами применения.

Общая структура типовой выпрямительной системы представлена на рисунке 1:

Трехфазный тиристорный выпрямитель

Рисунок 1. Трехфазный тиристорный выпрямитель тока (напряжения)

Трехфазное переменное напряжение подается на первичную обмотку сетевого трансформатора TV через сетевой дроссель L. Напряжение со вторичной обмотки поступает на управляемый тиристорный выпрямитель VS, собранный по мостовой схеме Ларионова. Выходное напряжение выпрямителя содержит гармоники и фильтрации, для подавления которых предназначен Г-образный идуктивно-емкостной фильтр Ф. В ряде случаев требуется заземление минусового провода (провод PE).

Рассмотрим практические примеры применения этого устройства.

Пример 1. Распределение мощности по трем фазам при питании однофазной нагрузки

Довольно часто встречается случай, когда нагревательный элемент электрической печи выполнен однофазным. При большом количестве таких печей на предприятии и питании их однофазным напряжением возникают сильные перекосы фаз, что неблагоприятно сказывается на других потребителях и снижает пропускную способность электрической сети. Одним из решений может стать применение выпрямителя — при питании нагрузки через управляемый выпрямитель мощность равномерно распределяется по всем трем фазам:

Трехфазный тиристорный выпрямитель
Рисунок 2. Питание однофазной нагрузки от трехфазного выпрямителя

Пример 2. Источник питания постоянного тока

Выпрямитель напряжения может использоваться как регулируемый мощный источник питания постоянного тока. Такой источник может использоваться для различных применений: питания гальванических ванн, зарядки аккумуляторных батарей (тиристорное зарядное устройство), питания приборов и автоматики подстанций оперативным током (шкаф оперативного тока ШОТ). В случае необходимости реализации системы питания постоянного тока с защитным заземлением необходима гальваническая развязка через трансформатор.

Трехфазный тиристорный выпрямитель

Рисунок 3. Источник питания постоянного тока

Пример 3. Управление двигателем постоянного тока

Классическое применение трехфазного выпрямителя — регулирование частоты вращения двигателя постоянного тока (ДПТ):

Трехфазный тиристорный выпрямитель

Рисунок 4. Регулятор скорости двигателя постоянного тока

Для этого необходимо два выпрямителя: один питает обмотку возбуждения, второй обмотку якоря. В настоящее время электропривод постоянного тока интенсивно вытесняется частотно регулируемым приводом (ЧРП) переменного тока; однако по ряду причин и в настоящее время двигателя постоянного тока широко применяются в промышленности и на транспорте.

Трехфазный тиристорный выпрямитель
Рисунок 5. Трехфазный тиристорный
управляемый выпрямитель переменного
тока ТВН фирмы «Звезда-Электроника»

Российским производителем регулируемых выпрямителей является фирма ООО «Звезда-Электроника», которая серийно и под заказ производит трехфазный тиристорный выпрямитель напряжения ТВН. Изделия фирмы отличаются широким набором сервисных функций, наличием комплекса защит, стабильностью, разумными массо-габаритными показателями. Цена тиристорного выпрямителя держится на уровне, доступном для большинства потенциальных заказчиков. При производстве применяются современные материалы и комплектующие, например, тиристорные модули Semikron – ведущего мирового производителя силовых полупроводниковых приборов. Вся продукция проходит тщательный контроль на всех этапах.

Основные технические данные:

  • номинальный выходной ток 40, 80, 125, 160, 200, 250, 315, 400, 500, 630 А;
  • выходное напряжение – регулируемое или стабилизированное (согласно заказу);
  • система управления – микропроцессорная;
  • режимы стабилизации выходного напряжение и тока;
  • защиты от короткого замыкания, перегрузки, перегрева, потери или «слипания» фаз;
  • индикация данных на жидкокристаллическом дисплее;
  • программирование параметров с кнопочной панели управления;
  • широкий выбор управляющих сигналов;
  • степень защищенности IP41 с возможностью усиления до IP54;
  • по заказу дополнительное комплектование сглаживающим дросселем, сетевым фильтром, сглаживающими конденсаторами, платой аналогового вывода.

По материалам компании «Звезда-Электроника»

Источник

5 самых популярных схем регуляторов напряжения (РН) 0-220 вольт своими руками

8 основных схем регуляторов своими руками. Топ-6 марок регуляторов из Китая. 2 схемы. 4 Самых задаваемых вопроса про регуляторы напряжения.+ ТЕСТ для самоконтроля

Регулятор напряжения – это специализированный электротехнический прибор, предназначенный для плавного изменения или настройки напряжения, питающего электрическое устройство.

Фото 3

Регулятор напряжения

Фото 2

Важно помнить! Приборы этого типа предназначены для изменения и настройки питающего напряжения, а не тока. Ток регулируется полезной нагрузкой!

4 вопроса по теме регуляторов напряжения

  1. Для чего нужен регулятор:

а) Изменение напряжения на выходе из прибора.

б) Разрывание цепи электрического тока

  1. От чего зависит мощность регулятора:

а) От входного источника тока и от исполнительного органа

б) От размеров потребителя

  1. Основные детали прибора, собираемые своими руками:

а) Стабилитрон и диод

б) Симистор и тиристор

  1. Для чего нужны регуляторы 0-5 вольт:

а) Питать стабилизированным напряжением микросхемы

б) Ограничивать токопотребление электрических ламп

Ответы.

2 Самые распространенные схемы РН 0-220 вольт своими руками

Схема №1.

Самый простой и удобный в эксплуатации регулятор напряжения — это регулятор на тиристорах, включенных встречно. Это создаст выходной сигнал синусоидального вида требуемой величины.

СНиП 3.05.06-85

СНиП 3.05.06-85

Входное напряжение величиной до 220в, через предохранитель поступает на нагрузку, а по второму проводнику, через кнопку включения синусоидальная полуволна попадает на катод и анод тиристоров VS1 и VS2. А через переменный резистор R2 производится регулировка выходного сигнала. Два диода VD1 и VD2, оставляют после себя только положительную полуволну, поступающую на управляющий электрод одного из тиристоров, что приводит к его открытию.

Важно! Чем выше токовый сигнал на ключе тиристора, тем сильнее он откроется, то есть тем больший ток сможет пропустить через себя.

Для контроля входного питания предусмотрена индикаторная лампочка, а для настройки выходного – вольтметр.

Схема №2.

Отличительная особенность этой схемы — замена двух тиристоров одним симистором. Это упрощает схему, делает ее компактней и проще в изготовлении.

СНиП 3.05.06-85

СНиП 3.05.06-85

В схеме, также присутствует предохранитель и кнопка включения, и регулировочный резистор R3, а управляет он базой симистора, это один из немногих полупроводниковых приборов с возможностью работать с переменным током. Ток, проходя через резистор R3, приобретает определенное значение, оно и будет управлять степенью открытия симистора. После этого оно выпрямляется на диодном мосту VD1 и через ограничивающий резистор попадает на ключевой электрод симистора VS2. Остальные элементы схемы, такие как конденсаторы С1,С2,С3 и С4 служат для гашения пульсаций входного сигнала и его фильтрации от посторонних шумов и частот нерегламентированной частоты.

Как избежать 3 частых ошибок при работе с симистором.

  1. Буква, после кодового обозначения симистора говорит о его предельном рабочем напряжении: А – 100В, Б – 200В, В – 300В, Г – 400В. Поэтому не стоит брать прибор с буквой А и Б для регулировки 0-220 вольт — такой симистор выйдет из строя.
  2. Симистор как и любой другой полупроводниковый прибор сильно нагревается при работе, следует рассмотреть вариант установки радиатора или активной системы охлаждения.
  3. При использовании симистора в цепях нагрузок с большим потреблением тока, необходимо четко подбирать прибор под заявленную цель. Например, люстра, в которой установлено 5 лампочек по 100 ватт каждая будет потреблять суммарно ток величиной 2 ампера. Выбирая по каталогу необходимо смотреть на максимальный рабочий ток прибора. Так симистор МАС97А6 рассчитан всего на 0,4 ампера и не выдержит такой нагрузки, а МАС228А8 способен пропустить до 8 А и подойдет для этой нагрузки.
Читайте также:  Подъемные электромагниты постоянного тока это

3 Основных момента при изготовлении мощного РН и тока своими руками

Прибор управляет нагрузкой до 3000 ватт. Построен он на использовании мощного симистора, а затвором или ключом его управляет динистор.

Динистор – это тоже, что и симистор, только без управляющего вывода. Если симистор открывается и начинает пропускать через себя ток, когда на его базе возникает управляющее напряжение и остается открытым пока оно не пропадет, то динистор откроется, если между его анодом и катодом появится разность потенциалов выше барьера открытия. Он будет оставаться незапертым, пока между электродами не упадет ток ниже уровня запирания.

СНиП 3.05.06-85

СНиП 3.05.06-85

Как только на управляющий электрод попадет положительный потенциал, он откроется и пропустит переменный ток, и чем сильнее будет этот сигнал, тем выше будет напряжение между его выводами, а значит и на нагрузке. Что бы регулировать степень открытия используется цепь развязки, состоящая из динистора VS1 и резисторов R3 и R4. Эта цепь устанавливает предельный ток на ключе симистора, а конденсаторы сглаживают пульсации на входном сигнале.

2 основных принципа при изготовлении РН 0-5 вольт

  1. Для преобразования входного высокого потенциала в низкий постоянный используют специальные микросхемы серии LM.
  2. Питание микросхем производится только постоянным током.

Рассмотрим эти принципы подробнее и разберем типовую схему регулятора.

Микросхемы серии LM предназначены для понижения высокого постоянного напряжения до низких значений. Для этого в корпусе прибора имеется 3 вывода:

  • Первый вывод – входной сигнал.
  • Второй вывод – выходной сигнал.
  • Третий вывод – управляющий электрод.

Принцип работы прибора очень прост – входное высокое напряжение положительной величины, поступает на входной выход и затем преобразуется внутри микросхемы. Степень трансформации будет зависеть от силы и величины сигнала на управляющей «ножке». В соответствии с задающим импульсом на выходе будет создаваться положительное напряжение от 0 вольт до предельного для данной серии.

СНиП 3.05.06-85

СНиП 3.05.06-85

Входное напряжение, величиной не выше 28 вольт и обязательно выпрямленное подается на схему. Взять его можно с вторичной обмотки силового трансформатора или с регулятора, работающего с высоким напряжением. После этого положительный потенциал поступает на вывод микросхемы 3. Конденсатор С1 сглаживает пульсацию входного сигнала. Переменный резистор R1 величиной 5000 ом задает выходной сигнал. Чем выше ток, который он пропускает через себя, тем выше больше открывается микросхема. Выходное напряжение 0-5 вольт снимается с выхода 2 и через сглаживающий конденсатор С2 попадает на нагрузку. Чем выше емкость конденсатор, тем ровнее оно на выходе.

Регулятор напряжения 0 — 220в

Топ 4 стабилизирующие микросхемы 0-5 вольт:

  1. КР1157 – отечественная микросхема, с пределом по входному сигналу до 25 вольт и током нагрузки не выше 0.1 ампер.
  2. 142ЕН5А – микросхема с максимальным выходным током 3 ампера, на вход подается не выше 15 вольт.
  3. TS7805CZ – прибор с допустимыми токами до 1.5 ампер и повышенным входным напряжением до 40 вольт.
  4. L4960 – импульсная микросхема с максимальным током нагрузки до 2.5 А. Входной вольтаж не должен превышать 40 вольт.

РН на 2 транзисторах

Данный вид применяется в схемах особо мощных регуляторов. В этом случае ток на нагрузку также передается через симистор, но управление ключевым выводом происходит через каскад транзисторов. Это реализуется так: переменным резистором регулируется ток, который поступает на базу первого маломощного транзистора, а тот через коллектор-эмиторный переход управляет базой второго мощного транзистора и уже он открывает и закрывает симистор. Это реализует принцип очень плавного управления огромными токами на нагрузке.

СНиП 3.05.06-85

СНиП 3.05.06-85

Ответы на 4 самых частых вопроса по регуляторам:

  1. Какое допустимое отклонение выходного напряжения? Для заводских приборов крупных фирм, отклонение не будет превышать +-5%
  2. От чего зависит мощность регулятора? Выходная мощность напрямую зависит от источника питания и от симистора, который коммутирует цепь.
  3. Для чего нужны регуляторы 0-5 вольт? Эти приборы чаще всего используют для питания микросхем и различных монтажных плат.
  4. Зачем нужен бытовой регулятор 0-220 вольт? Они применяются для плавного включения и выключения бытовых электроприборов.

4 Схемы РН своими руками и схема подключения

Коротко рассмотрим каждую из схем, особенности, преимущества.

Схема 1.

Очень простая схема для подключения и плавной регулировки паяльника. Используется, чтобы предотвратить разгорание и перегрев жала паяльника. В схеме используется мощный симистор, которым управляет цепочка тиристор-переменный резистор.

Схема 2.

Схема основанная на использовании микросхемы фазового регулирования типа 1182ПМ1. Она управляет степенью открытия симистора, который управляет нагрузкой. Применяются для плавного регулирования степени светимости лампочек накаливания.

Схема 3.

Простейшая схема регулирования накалом жала паяльника. Выполнена по очень компактной схеме с использованием легкодоступных компонентов. Управляет нагрузкой один тиристор, степень включения которого регулирует переменный резистор. Также присутствует диод, для защиты от обратного напряжения.

СНиП 3.05.06-85

СНиП 3.05.06-85

Схема 4.

Схема, предназначенная для управления уровнем освещения в комнате. Может регулировать степень накала лампочки. Выполнена на основе одного тиристора, который управляется диммером. Поворотом ручки резистора, изменяется воздействие на ключевой вывод тиристора, что изменяет его пропускную способность по электрическому току.

СНиП 3.05.06-85

СНиП 3.05.06-85

Китайский РН на 220 вольт

В наше время товары из Китая стали довольно популярной темой, от общей тенденции не отстают и китайские регуляторы напряжения. Рассмотрим самые популярные китайские модели и сравним их основные характеристики.

Название Мощность Напряжение стабилизации Цена Вес Стоимость одного ватта
Module ME 4000 Вт 0-220 В 6.68$ 167 г 0.167$
SCR Регулятор 10 000 Вт 0-220 В 12.42$ 254 г 0.124$
SCR Регулятор II 5 000 Вт 0-220 В 9.76$ 187 г 0.195$
WayGat 4 4 000 Вт 0-220 В 4.68$ 122 г 0.097$
Cnikesin 6 000 Вт 0-220 В 11.07$ 155 г 0.185$
Great Wall 2 000 Вт 0-220 В 1.59$ 87 г 0.080$

Существует возможность выбрать любой регулятор именно под свои требования и необходимости. В среднем один ватт полезной мощности стоит менее 20 центов, и это очень выгодная цена. Но все же, стоит обращать внимание на качество деталей и сборки, для товаров из Китая она по-прежнему остается очень низким.

Источник

Как сделать выпрямитель и простейший блок питания

Выпрямитель — это устройство для преобразования переменного напряжения в постоянное. Это одна из самых часто встречающихся деталей в электроприборах, начиная от фена для волос, заканчивая всеми типами блоков питания с выходным напряжением постоянного тока. Есть разные схемы выпрямителей и каждая из них в определённой мере справляется со своей задачей. В этой статье мы расскажем о том, как сделать однофазный выпрямитель, и зачем он нужен.

Как сделать выпрямитель и простейший блок питания

Определение

ВыпрямительВыпрямителем называется устройство, предназначенное для преобразования переменного тока в постоянный. Слово «постоянный» не совсем корректно, дело в том, что на выходе выпрямителя, в цепи синусоидального переменного напряжения, в любом случае окажется нестабилизированное пульсирующие напряжение. Простыми словами: постоянное по знаку, но изменяющееся по величине.

Выпрямитель в одном корпусе

Различают два типа выпрямителей:

Однополупериодный. Он выпрямляет только одну полуволну входного напряжения. Характерны сильные пульсации и пониженное относительно входного напряжение.

Двухполупериодный. Соответственно, выпрямляется две полуволны. Пульсации ниже, напряжение выше чем на входе выпрямителя – это две основных характеристики.

Что значит стабилизированное и нестабилизированное напряжение?

Стабилизированным называется напряжение, которое не изменяется по величине независимо ни от нагрузки, ни от скачков входного напряжения. Для трансформаторных источников питания это особенно важно, потому что выходное напряжение зависит от входного и отличается от него на Ктрансформации раз.

Нестабилизированное напряжение – изменяется в зависимости от скачков в питающей сети и характеристик нагрузки. С таким блоком питания из-за просадок возможно неправильное функционирование подключенных приборов или их полная неработоспособность и выход из строя.

Выходное напряжение

Основные величины переменного напряжения — амплитудное и действующее значение. Когда говорят «в сети 220В переменки» имеют в виду действующее напряжение.

Синусоидальный ток и его характеристики

Если говорят об амплитудной величине, то имеют в виду, сколько вольт от нуля до верхней точки полуволны синусоиды.

Амплитудное значение напряжения и тока

Опустив теорию и ряд формул можно сказать, что действующее напряжение в 1.41 раз меньше амплитудного. Или:

Амплитудное напряжение в сети 220В равняется:

Схемы

Однополупериодный выпрямитель состоит из одного диода. Он просто не пропускает обратную полуволну. На выходе получается напряжение с сильными пульсациями от нуля до амплитудного значения входного напряжения.

Если говорить совсем простым языком, то в этой схеме к нагрузке поступает половина от входного напряжения. Но это не совсем корректно.

Двухполупериодные схемы пропускают к нагрузке обе полуволны от входного. Выше в статье упоминалось об амплитудном значении напряжения, так вот напряжение на выходе выпрямителя то же ниже по величине, чем действующее переменное на входе.

Напряжение на выходе выпрямителя

Двухролупериодный выпрямитель

Но, если сгладить пульсации с помощью конденсатора, то, чем меньшими будут пульсации, тем ближе напряжение будет к амплитудному.

О сглаживания пульсаций мы поговорим позже. А сейчас рассмотрим схемы диодных мостов.

Читайте также:  Контроллер отключения по току

1. Выпрямитель по схеме Гретца или диодный мост;

2. Выпрямитель со средней точкой.

Первая схема более распространена. Состоит из диодного моста – четыре диода соединены между собой «квадратом», а в его плечи подключена нагрузка. Выпрямитель типа «мост» собирается по схеме приведенной ниже:

Диодный мост

Схема включения диодного моста

Её можно подключить напрямую к сети 220В, так сделано в современных импульсных блоках питания, или на вторичные обмотки сетевого (50 Гц) трансформатора. Диодные мосты по этой схеме можно собирать из дискретных (отдельных) диодов или использовать готовую сборку диодного моста в едином корпусе.

Вторая схема – выпрямитель со средней точкой не может быть подключена напрямую к сети. Её смысл заключается в использовании трансформатора с отводом от середины.

Выпрямитель со средней точкой

По своей сути – это два однополупериодных выпрямителя, подключенные к концам вторичной обмотки, нагрузка одним контактом подключается к точке соединения диодов, а вторым – к отводу от середины обмоток.

Её преимуществом перед первой схемой является меньшее количество полупроводниковых диодов. А недостатком – использование трансформатора со средней точкой или, как еще называют, отводом от середины. Они менее распространены чем обычные трансформаторы со вторичной обмоткой без отводов.

Сглаживание пульсаций

Питание пульсирующим напряжением неприемлемо для ряда потребителей, например, источники света и аудиоаппаратура. Тем более, что допустимые пульсации света регламентируются в государственных и отраслевых нормативных документах.

Для сглаживания пульсаций используют фильтры – параллельно установленный конденсатор, LC-фильтр, разнообразные П- и Г-фильтры…

Схемы фильтров

Но самый распространенный и простой вариант – это конденсатор, установленный параллельно нагрузке. Его недостатком является то, что для снижения пульсаций на очень мощной нагрузке придется устанавливать конденсаторы очень большой емкости – десятки тысяч микрофарад.

Его принцип работы заключается в том, что конденсатор заряжается, его напряжение достигает амплитуды, питающее напряжение после точки максимальной амплитуды начинает снижаться, с этого момента нагрузка питается от конденсатора. Конденсатор разряжается в зависимости от сопротивления нагрузки (или её эквивалентного сопротивления, если она не резистивная). Чем больше емкость конденсатора – тем меньшие будут пульсации, если сравнивать с конденсатором с меньшей емкостью, подключенного к этой же нагрузке.

Простым словами: чем медленнее разряжается конденсатор – тем меньше пульсации.

Скорости разряда конденсатора зависит от потребляемого нагрузкой тока. Её можно определить по формуле постоянной времени:

где R – сопротивление нагрузки, а C – емкость сглаживающего конденсатора.

Таким образом, с полностью заряженного состояния до полностью разряженного конденсатор разрядится за 3-5 t. Заряжается с той же скоростью, если заряд происходит через резистор, поэтому в нашем случае это неважно.

Отсюда следует – чтобы добиться приемлемого уровня пульсаций (он определяется требованиями нагрузки к источнику питания) нужна емкость, которая разрядится за время в разы превышающее t. Так как сопротивления большинства нагрузок сравнительно малы, нужна большая емкость, поэтому в целях сглаживания пульсаций на выходе выпрямителя применяют электролитические конденсаторы, их еще называют полярными или поляризованными.

Обратите внимание, что путать полярность электролитического конденсатора крайне не рекомендуется, потому что это чревато его выходом из строя и даже взрывом. Современные конденсаторы защищены от взрыва – у них на верхней крышке есть выштамповка в виде креста, по которой корпус просто треснут. Но из конденсатора выйдет струя дыма, будет плохо, если она попадет вам в глаза.

Расчет емкости ведется исходя из того какой коэффициент пульсаций нужно обеспечить. Если выражаться простым языком, то коэффициентом пульсаций показывает, на какой процент проседает напряжение (пульсирует).

Чтобы посчитать емкость сглаживающего конденсатора можно использовать приближенную формулу:

Где Iн – ток нагрузки, Uн – напряжение нагрузки, Kн – коэффициент пульсаций.

Для большинства типов аппаратуры коэффициент пульсаций берется 0.01-0.001. Дополнительно желательно установить керамический конденсатор как можно большей емкости, для фильтрации от высокочастотных помех.

Как сделать блок питания своими руками?

ПрактикаПростейший блок питания постоянного тока состоит из трёх элементов:

Если нужно получить высокое напряжение, и вы пренебрегаете гальванической развязкой то можно исключить трансформатор из списка, тогда вы получите постоянное напряжение вплоть до 300-310В. Такая схема стоит на входе импульсных блоков питания, например, такого как у вас на компьютере. О них мы недавно писали большую статью — Как устроен компьютерный блок питания.

Схема простого блока питания

Это нестабилизированный блок питания постоянного тока со сглаживающим конденсатором. Напряжение на его выходе больше чем переменное напряжение вторичной обмотке. Это значит, что если у вас трансформатор 220/12 (первичная на 220В, а вторичная на 12В), то на выходе вы получите 15-17В постоянки. Эта величина зависит от емкости сглаживающего конденсатора. Эту схему можно использовать для питания любой нагрузки, если для нее неважно, то, что напряжение может «плавать» при изменениях напряжения питающей сети.

У конденсатора две основных характеристики – емкость и напряжение. Как подбирать емкость мы разобрались, а с подбором напряжения – нет. Напряжение конденсатора должно превышать амплитудное напряжение на выходе выпрямителя хотя бы в половину. Если фактическое напряжение на обкладках конденсатора превысит номинальное – велика вероятность его выхода из строя.

Старые советские конденсаторы делались с хорошим запасом по напряжению, но сейчас все используют дешевые электролиты из Китая, где в лучшем случае есть малый запас, а в худшем – и указанного номинального напряжения не выдержит. Поэтому не экономьте на надежности.

Стабилизатор напряжения

Схема стабилизированного выпрямителя

Стабилизированный блок питания отличается от предыдущего всего лишь наличием стабилизатора напряжения (или тока). Простейший вариант – использовать L78xx или другие линейные стабилизаторы, типа отечественного КРЕН.

Так вы можете получить любое напряжение, единственное условие при использовании подобных стабилизаторов, это то, напряжение до стабилизатора должно превышать стабилизированную (выходную) величину хотя бы на 1.5В. Рассмотрим, что написано в даташите 12В стабилизатора L7812:

Даташит стабилизатора L7812

Входное напряжение не должно превышать 35В, для стабилизаторов от 5 до 12В, и 40В для стабилизаторов на 20-24В.

Даташит стабилизатора L7812

Входное напряжение должно превышать выходное на 2-2.5В.

Т.е. для стабилизированного БП на 12В со стабилизатором серии L7812 нужно, чтобы выпрямленное напряжение лежало в пределах 14.5-35В, чтобы избежать просадок, будет идеальным решением применять трансформатора с вторичной обмоткой на 12В.

Но выходной ток достаточно скромный – всего 1.5А, его можно усилить с помощью проходного транзистора. Если у вас есть PNP-транзисторы, можно использовать эту схему:

Схема включения стабилизатора напряжения

На ней изображено только подключение линейного стабилизатора «левая» часть схемы с трансформатором и выпрямителем опущена.

Если у вас есть NPN-транзисторы типа КТ803/КТ805/КТ808, то подойдет эта:

Еще одна схема включения стабилизатора напряжения

Стоит отметить, что во второй схеме выходное напряжение будет меньше напряжения стабилизации на 0.6В – это падение на переходе эмиттер база, подробнее об этом мы писали в статье о биполярных транзисторах. Для компенсации этого падения в цепь был введен диод D1.

Можно и в параллель установить два линейных стабилизатора, но не нужно! Из-за возможных отклонений при изготовлении нагрузка будет распределяться неравномерно и один из них может из-за этого сгореть.

Установите и транзистор, и линейный стабилизатор на радиатор, желательно на разные радиаторы. Они сильно греются.

Регулируемые блоки питания

Простейший регулируемый блок питания можно сделать с регулируемым линейным стабилизатором LM317, её ток тоже до 1.5 А, вы можете усилить схему проходным транзистором, как было описано выше.

Вот более наглядная схема для сборки регулируемого блока питания.

Схема для сборки регулируемого блока питания

Чтобы получить больший ток можно и использовать более мощный регулируемый стабилизатор LM350.

Мощный регулируемый стабилизатор LM350

Схема блока питания с регулируемым стабилизатором LM350

В последних двух схемах есть индикация включения, которая показывает наличие напряжения на выходе диодного моста, выключатель 220В, предохранитель первичной обмотки.

Вот пример регулируемого зарядного устройства для аккумулятора с тиристорным регулятором в первичной обмотке, по сути такой же регулируемый блок питания.

Схема регулируемого зарядного устройства для аккумулятора с тиристорным регулятором

Кстати похожей схемой регулируют и сварочный ток:

Схема для регулирования сварочного тока

Заключение

Выпрямитель используется в источниках питания для получения постоянного тока из переменного. Без его участия не получится запитать нагрузку постоянного тока, например светодиодную ленту или радиоприемник.

Также используются в разнообразных зарядных устройствах для автомобильных аккумуляторов, есть ряд схем с использованием трансформатора с группой отводов от первичной обмотки, которые переключаются галетным переключателем, а во вторичной обмотке установлен только диодный мост. Переключатель устанавливают со стороны высокого напряжения, так как, там в разы ниже ток и его контакты не будут пригорать от этого.

По схемам из статьи вы можете собрать простейший блок питания как для постоянной работы с каким-то устройством, так и для тестирования своих электронных самоделок.

Схемы не отличаются высоким КПД, но выдают стабилизированное напряжение без особых пульсаций, следует проверить емкости конденсаторов и рассчитать под конкретную нагрузку. Они отлично подойдут для работы маломощных аудиоусилителей, и не создадут дополнительного фона. Регулируемый блок питания станет полезным автолюбителями и автоэлектрикам для проверки реле регулятора напряжения генератора.

Регулируемый блок питания используется во всех областях электроники, а если его улучшить защитой от КЗ или стабилизатором тока на двух транзисторах, то вы получите почти полноценный лабораторный блок питания.

Источник

Adblock
detector