Типы стабилизаторов напряжения: Основные типы стабилизаторов напряжения

Виды стабилизаторов напряжения

В этой статье мы вкратце раскроем суть устройства стабилизатора напряжения, а также коснёмся самых важных отличительных черт, плюсов и минусов каждого из его видов.

Грубо говоря, стабилизатор представляет собой катушку с двумя мотками проволоки. Катушка – это автотрансформатор, а мотки проволоки – это первичная и вторичная обмотки.

Первичная обмотка – входное напряжение, а вторичная – выходное. При равном количестве витков на обеих обмотках они выдают одинаковое напряжение на входе и на выходе. Напряжение на выходе можно менять, увеличивая или уменьшая количество витков на вторичной обмотке.

Чтобы сделать это возможным, один из контактов в устройстве трансформатора делают подвижным. Напряжение увеличивается или уменьшается в зависимости от того, в какую сторону двигается контакт.

Решение, куда же двигаться контакту принимается электронным блоком управления, который снимает показания с вольтметра.

Как правило, в современных стабилизаторах таким блоком является микропроцессор.

Есть стабилизаторы напряжения для однофазных (220 В) и трёхфазных (380 В) сетей. Не всегда для трёхфазной сети нужно брать только трёхфазный стабилизатор. Об этом читайте в статье «2 причины брать однофазные стабилизаторы для трёхфазной сети».

От того, каким способом происходит изменение числа витков вторичной обмотки, зависит, какой это тип стабилизатора. В настоящее время активно используются 4 вида стабилизаторов:

• электромеханические
• релейные 
• гибридные
• тиристорные

 

Тип стабилизаторов напряжения: электромеханические

Эти стабилизаторы еще называются сервоприводными. Они стабилизируют напряжение с помощью контакта-щётки, а иногда двух, которая двигается по катушке за счёт электродвигателя (именно его называют сервоприводом):

1. Блок управления анализирует показания вольтметра, который измеряет входное напряжение.
   Если напряжение отличается от нормального, он посылает сигнал.
2. Сигнал получает сервопривод и начинает вращаться в нужную для данного случая сторону.
3. Вращение двигателя заставляет двигаться щётку. Щётка будет двигаться по виткам обмотки до тех пор, пока блок управления не отправит двигателю сигнал, что напряжение нормализовано и можно останавливаться.

ПЛЮСЫ:

— высокая точность стабилизации, подходят даже для чувствительной аппаратуры

— плавно регулируют напряжение

МИНУСЫ:

— скорость регулировки в 2 раза ниже, чем у релейных стабилизаторов

— работают только при положительных температурах

— движущиеся щётки, при помощи которых осуществляется стабилизация, подвержены физическому износу

ВЫВОДЫ: ДЛЯ КАКИХ ЦЕЛЕЙ ПОДХОДЯТ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ СТАБИЛИЗАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ?

1. для загородных домов с отапливаемыми техническими помещениями
2. для районов, где проблемы с напряжением – не скачки, а постоянно пониженное или повышенное напряжение.
3. если планируется подключать осветительное оборудование – прожекторы, люстры и др. Для их нормальной работы важна плавность регулировки напряжения.
4. для подключения высокочувствительного оборудования. К такому могут относиться как дорогостоящие бытовые приборы, так и медицинское или звуковое оборудование. 
    

Тип стабилизаторов напряжения: релейные

Релейные стабилизаторы регулируют напряжение ступенчато, при помощи системы реле. Обычно бывает от 4 до 9 ступеней. Чем больше ступеней, тем более плавно происходит процесс стабилизации. Устройство релейного стабилизатора составляют реле, плата – «мозг» устройства и вольтодобавочный трансформатор, который добавляет или отключает дополнительные обмотки катушки, тем самым стабилизируя напряжение. Ход процесса:

1. Плата считывает данные, измеряет входной ток и определяет его «нормальность», так рассчитывается величина в вольтах, на которую должно повыситься или понизиться выходной ток
2. Плата посылает сигнал на вольтодобавочный трансформатор, он подключает необходимое количество обмоток, задействуя реле.
3. Подключение обмоток происходит ступенчато, сначала срабатывает реле на одной обмотке, добавляя определённое количество вольт. Затем, если уровень выходного напряжения еще не соответствует норме, срабатывает другое реле и происходит подключение еще одной обмотки.

 ПЛЮСЫ:

— высокая скорость срабатывания, независимо от того, насколько большой скачок напряжения зафиксирован

— широкий диапазон входного напряжения

— морозостойкость – релейные стабилизаторы выдерживают морозы до -30˚C

— более доступные цены по сравнению с другими типами стабилизаторов

МИНУСЫ:

— точность стабилизации релейных стабилизаторов обычно ниже, чем у других видов. Погрешность в среднем может составлять от 5 до 10%

— ступенчатое переключение реле. Лампы накаливания и галогенные лампы чувствительно реагируют на переключение реле и могут помаргивать или немного приглушаться в моменты подключения дополнительных обмоток

— некоторые пользователи относят к минусам слышимость работы релейных стабилизаторов. При переключении реле раздаются характерные щелчки и чем больше в сети скачков напряжения, тем больше щелчков будет издавать стабилизатор.

ВЫВОДЫ: ДЛЯ КАКИХ ЦЕЛЕЙ ПОДХОДЯТ релейные СТАБИЛИЗАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ?

1. релейные стабилизаторы небольших мощностей – прекрасное решение для защиты газовых котлов.
2. для дач, здесь пригодятся такие плюсы релейников, как морозостойкость и невысокая цена.
3. для районов, где проблемы с напряжением – не постоянно пониженное или повышенное напряжение, а скачки в сети.
4. если скачки в сети достигают экстремальных значений и скорость реакции стабилизатора имеет важное значение.
5. для защиты большинства бытовой техники и другого оборудования, которые не требуют высокой точности выходных показателей сети.  
    

Тип стабилизаторов напряжения: гибридные

Этот вид стабилизаторов напряжения относительно новый и подразумевает в себе сочетание двух принципов стабилизации напряжения – электромеханического и релейного. Это позволило расширить диапазон входного напряжения и сочетать положительные стороны обоих типов стабилизаторов.

1. В основном диапазоне напряжения (140 – 260В) гибридный стабилизатор работает как электромеханический, то есть регулирует напряжение плавно при помощи щёток.
2. Если же напряжение выходит за пределы основных значений, то подключается система реле и моментально реагирует на эти экстремальные скачки, выводя эти показатели из критических значений.

ПЛЮСЫ:

— широкий диапазон входного напряжения

— плавность работы в основном диапазоне и мгновенная реакция на сильные перепады напряжения

— высокая точность стабилизации в основном диапазоне напряжения

МИНУСЫ:

— возможность эксплуатации только при положительных температурах

— повышение погрешности, когда подключается релейный принцип

ВЫВОДЫ: ДЛЯ КАКИХ ЦЕЛЕЙ ПОДХОДЯТ гибридные СТАБИЛИЗАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ?

1. для загородных домов с отапливаемыми техническими помещениями
2. для районов, где в основном наблюдается стабильно низкий или повышенный уровень напряжения, но иногда бывают большие скачки, которые вредят бытовой технике
3. если планируется подключать осветительное оборудование – прожекторы, люстры и др. Для их нормальной работы важна плавность регулировки напряжения.
4. для подключения высокочувствительного оборудования. В этих случаях обращайте внимание насколько часто случаются скачки в сети и насколько они велики.

 

Тип стабилизаторов напряжения: тиристорные

Тиристорные стабилизаторы работают по той же схеме, что и релейные, с разницей в переключении, которое выполняется тиристорами (симисторами). Работа этих стабилизаторов построена полностью на электронном управлении и регулировании напряжения

ПЛЮСЫ:

— высокая точность стабилизации позволяет использовать их даже с самым чувствительным медицинским и лабораторным оборудованием

— высокая скорость реакции стабилизирует напряжение практически незаметно для техники

— морозостойкость. Стабилизаторы можно устанавливать даже в неотапливаемых помещениях

— стабилизаторы работают бесшумно, в них ничего не гудит и не щелкает

— так как в тиристорных стабилизаторах нет движущихся деталей, изнашиваться нечему и потому срок их беспроблемной эксплуатации, как и гарантийный срок – дольше, чем у других типов стабилизаторов.

МИНУСЫ:

— цена на тиристорные стабилизаторы заметно выше, чем на другие их виды, потому конструкция этих стабилизаторов сложнее и для их производства требуются высококачественные дорогостоящие детали

ВЫВОДЫ: ДЛЯ КАКИХ ЦЕЛЕЙ ПОДХОДЯТ тиристорные СТАБИЛИЗАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ?

1. долгосрочная защита техники в загородных домах и коттеджах
2. для разных проблем с напряжением – тиристорные стабилизаторы надёжно выровняют как скачки, так и постоянно пониженное/повышенное напряжение.
3. если планируется подключать чувствительное к качеству напряжения оборудование и дорогостоящую бытовую технику.

 

Источник изображения: http://www.thenakedscientists.com/HTML/content/interviews/interview/1000710/

Тэги: стабилизаторы напряжения, стабилизаторы, виды стабилизаторов, обзоры, плюсы и минусы, полезно знать, советы по выбору

Какие бывают стабилизаторы напряжения? — Сам электрик

На сегодняшний день низкое напряжение в сети – проблема весьма актуальная и решить ее лучше всего одним способом – приобрести стабилизатор напряжения (СН), который защитит всю технику в доме от выхода из строя. Чтобы правильно выбрать устройство, сначала нужно разобраться с его разновидностями, а также принципом работы каждого варианта исполнения. Далее мы рассмотрим плюсы и минусы основных типов стабилизаторов напряжения для дома, а именно: релейных, электронных, электромеханических, феррорезонансных и инверторных.

• Релейные
• Электронные
• Электромеханические
• Феррорезонансные
• Инверторные

Релейные

Релейные или как их еще называют ступенчатые стабилизаторы, считаются самыми популярными для применения в доме и на даче. Связано это с низкой стоимостью устройств, а также высокой точностью регулирования. Принцип работы релейной модели заключается в переключении обмоток на трансформаторе при помощи силового реле, которое срабатывает в автоматическом режиме. Основными недостатками данного типа СН считается ступенчатое изменение напряжения (не плавное), искажение синусоиды и ограниченная мощность на выходе. Однако судя по отзывам в интернете, большинство покупателей довольны устройствами, т. к. цена в разы меньше более усовершенствованных моделей. Представителем стабилизаторов релейного типа для дома является Ресанта АСН-5000Н/1-Ц, который Вы можете увидеть на картинке ниже:

Электронные

Электронные СН могут быть симисторными и тиристорными. Принцип работы первых построен на переключении между обмотками автотрансформатора с помощью симистора, благодаря чему данный тип стабилизаторов напряжения имеет высокий КПД и быструю реакцию на срабатывание. Помимо этого симисторные модели бесшумно работают, что является еще одним плюсом СН данной разновидности. Что касается тиристорных, они также себя хорошо зарекомендовали и пользуются популярностью в быту. Единственный недостаток устройств электронного типа – более высокая стоимость.

Электромеханические

Электромеханические СН также принято называть сервомоторными или же сервоприводными. Работают такие стабилизаторы за счет передвижения угольного электрода по обмоткам автотрансформатора благодаря электроприводу. Электромеханические устройства также могут использоваться для защиты бытовых приборов в доме, квартире и на даче. Преимущество такого типа стабилизаторов – низкая стоимость, плавная регулировка напряжения и компактные размеры. Из минусов можно выделить повышенный шум при работе и низкое быстродействие.

Феррорезонансные

Принцип работы таких СН построен на эффекте феррорезонанса напряжения в цепи конденсатор-трансформатор. Данный тип защитных устройств не пользуется большой популярностью среди потребителей из-за шумности в работе, крупных габаритов (а, соответственно, и значительного веса), а также отсутствия возможности работать при перегрузках. Плюсами феррорезонансных стабилизаторов считаются длительный срок службы, точность регулировки и способность работать в помещениях с повышенной влажностью/температурой.

Инверторные

Наиболее дорогостоящий тип стабилизаторов напряжения, которые применяются не только в доме, но и на производстве. Принцип работы инверторных моделей заключается в преобразовании переменного тока в постоянный (на входе) и назад в переменный (на выходе) благодаря микроконтроллеру и кварцевому генератору. Безусловным плюсом инверторных СН с двойными преобразованием считается широкий диапазон входного напряжения (от 115 и до 290 Вольт), а также высокая скорость регулирования, бесшумность работы, компактные размеры и наличие дополнительных функций. Что касается последнего, то СН инверторного типа могут дополнительно защищать бытовые приборы от перенапряжения, а также остальных помех внешней электрической сети. Основным недостатком устройств считается самая высокая цена.

Узнать больше о разновидностях СН Вы можете на видео ниже:

Какие бывают типы стабилизаторов?

Вот мы и рассмотрели основные типы стабилизаторов напряжения. Хотелось бы также отметить, что бывают такие виды СН, как однофазные и трехфазные. В этом случае Вы должны выбрать модель, в зависимости от того, какое напряжение у Вас в сети – 220 или же 380 Вольт.

Типы регуляторов напряжения — ElectronicsHub

В этом уроке мы узнаем об одном из наиболее важных компонентов системного проектирования: регуляторах напряжения. Они являются неотъемлемой частью системы или, если быть точным, частью системы электропитания. Мы узнаем о регуляторах напряжения, о том, какие бывают типы регуляторов напряжения, о принципе работы некоторых важных регуляторов напряжения.

Схема

Роль источника питания

Прежде чем углубляться в детали регулятора напряжения и различных типов регуляторов напряжения, мы сначала рассмотрим важность источника питания в конструкции системы.

Возьмем любую функционирующую систему: электронные наручные часы, современный смартфон или ноутбук. Как вы думаете, что самое большое существо в целом? Это Блок питания.

Роль источника питания заключается в обеспечении системы надежным, стабильным и воспроизводимым питанием ее компонентов. В контексте электронных устройств источник питания должен обеспечивать постоянную, стабильную и регулируемую мощность для правильной работы цепей.

Итак, какие источники питания?

Два основных источника питания: 1. Источник переменного тока от наших сетевых розеток и 2. Источник постоянного тока от батарей.

ПРИМЕЧАНИЕ: Приведенный выше список основан на доступных источниках питания и источниках энергии.

Несмотря на то, что источник питания легко доступен, он еще не «системно готов». Что это значит? Давайте разберемся в этом на примере компьютерной системы.

Как правило, компьютерная система, а точнее электроника компьютерной системы требуют регулируемого постоянного напряжения. ЦП работает при напряжении от 1,2 В до 1,8 В постоянного тока (зависит от ЦП), порты USB работают при напряжении 5 В постоянного тока, для механических жестких дисков требуется напряжение как 5 В, так и 12 В постоянного тока и так далее.

Если напряжение выше или ниже требуемой величины, компонент может не работать или, в худшем случае, может выйти из строя и не подлежит ремонту. Итак, важно «отрегулировать» напряжение до допустимого диапазона.

Здесь на помощь приходят регуляторы напряжения. Источником может быть питание переменного тока от сетевой розетки или питание постоянного тока от батарей, требование любой электронной системы одинаково: регулируемое напряжение постоянного тока.

Регуляторы напряжения

Регулятор напряжения — это устройство или схема, обеспечивающая подачу постоянного напряжения на электронную нагрузку. На следующем изображении показан типичный блок питания с регулятором напряжения.

Как упоминалось ранее, задача источника питания постоянного тока состоит в том, чтобы получать переменный ток от сетевых розеток (обычно 240 В при частоте 50 Гц) и преобразовывать его в постоянный постоянный ток. В этом процессе переменное напряжение от сети сначала выпрямляется с помощью схемы выпрямителя для получения пульсирующего постоянного напряжения.

Этот пульсирующий постоянный ток затем фильтруется для получения относительно плавного напряжения. Наконец, регулятор напряжения обеспечивает постоянное выходное напряжение.

Компоненты регулятора напряжения

Вообще говоря, ступень регулятора напряжения источника питания обычно состоит из трех компонентов:

• Цепь обратной связи
• Стабильное опорное напряжение
• Цепь управления проходным элементом

Процесс регулирования напряжения прост. Цепь обратной связи помогает обнаруживать изменения выходного напряжения постоянного тока. В зависимости от обратной связи и опорного напряжения затем вырабатывается управляющий сигнал для управления проходным элементом для компенсации изменений.

Говоря о проходном элементе, это твердотельный полупроводниковый прибор, такой как PN-диод, BJT-транзистор или полевой МОП-транзистор. Теперь выходное напряжение D поддерживается почти постоянным.

Различные типы регуляторов напряжения

Регуляторы напряжения могут быть реализованы с использованием схем на дискретных компонентах или интегральных схем. Независимо от исполнения регуляторы напряжения можно разделить на два типа:

• Линейные регуляторы напряжения
• Импульсные регуляторы напряжения

Принимая во внимание приведенное выше обсуждение компонентов регулятора напряжения и его основных функций, предположим, что проходным элементом в цепи регулятора напряжения является транзистор.

Этот транзистор может работать либо в своей активной области, либо в качестве переключателя для регулирования выходного напряжения. Если транзистор остается в активной области или омической области или линейной области своей работы в процессе регулирования напряжения, то регулятор называется линейным регулятором напряжения.

Когда транзистор работает в состоянии отсечки и состоянии насыщения, т. е. он переключается между состоянием выключения и состоянием насыщения, тогда регулятор называется импульсным регулятором напряжения.

Теперь давайте углубимся в оба этих регулятора напряжения и подробнее рассмотрим их работу и типы.

Линейные регуляторы напряжения

Исходной формой регуляторов для регулирования источников питания являются линейные регуляторы напряжения. В линейном регуляторе напряжения переменная проводимость активного проходного элемента (обычно BJT или MOSFET) отвечает за регулирование выходного напряжения.

Когда подключена нагрузка, изменения либо на входе, либо на нагрузке приведут к изменению тока через транзистор, так что выход останется постоянным. Чтобы транзистор мог изменять свой ток (ток коллектор-эмиттер в случае BJT), он должен работать в активной или омической области (также известной как линейная область).

Во время этого процесса линейный регулятор напряжения тратит много энергии в виде сетевого напряжения, т. е. разница между входом и выходом падает в транзисторе и рассеивается в виде тепла.

Обычно линейные регуляторы напряжения подразделяются на пять категорий. Это:

• Регулируемые регуляторы положительного давления
• Негативные регулируемые регуляторы
• Регуляторы с фиксированным выходом
• Регуляторы слежения
• Плавающие регуляторы

Примером положительно регулируемых линейных регуляторов напряжения является известная микросхема регулятора LM317. Выходное напряжение LM317 можно регулировать в диапазоне от 1,2 В до 37 В.

Что касается линейных регуляторов напряжения с фиксированным выходом, то знаменитая серия ИС регуляторов напряжения 78XX подпадает под эту категорию. 7805 — широко используемый стабилизатор постоянного напряжения с выходным напряжением 5 В.

Преимущества линейных регуляторов напряжения

Преимущества линейных регуляторов напряжения заключаются в следующем:

• Реализация линейных регуляторов напряжения очень проста и ими легко пользоваться.
• Несмотря на рассеиваемую мощность, линейные регуляторы напряжения обладают надежной защитой от перегрузки по току и тепловой защитой.
Для работы регулируемых регуляторов напряжения
• требуется очень мало внешних компонентов. Стационарные регуляторы напряжения почти не требуют внешних компонентов (может быть пара шунтирующих конденсаторов).
• По низкой цене у вас есть широкий выбор напряжения и тока.

Недостатки линейных регуляторов напряжения

Недостатки линейных регуляторов напряжения следующие:

• Обычно линейные регуляторы напряжения являются только понижающими, т.е. выходное напряжение всегда меньше входного.
• При работе от сети переменного тока требуется понижающий трансформатор для доведения напряжения до рабочего уровня. Поэтому они обычно громоздкие.
• Поскольку регулирование осуществляется путем рассеивания избыточной мощности в виде тепла, они имеют тенденцию сильно нагреваться, и использование радиатора неизбежно.
• Кроме того, эффективность линейных регуляторов обычно очень мала, где-то между 20% и 60%.

Кроме того, линейные регуляторы напряжения снова классифицируются в зависимости от способа подключения нагрузки. Это:

• Регуляторы напряжения серии
• Шунтирующие регуляторы напряжения

Давайте теперь кратко рассмотрим оба этих типа линейных регуляторов напряжения.

Регулятор напряжения серии

В линейных регуляторах напряжения, если активный проходной элемент, например, транзистор, подключен последовательно с нагрузкой, то он называется последовательным регулятором напряжения.

На следующей схеме показан типичный линейный последовательный регулятор напряжения.

В этой схеме выходное напряжение регулятора измеряется через цепь делителя напряжения R1 и R2. Это напряжение сравнивается с эталонным напряжением V _REF . Результирующий сигнал ошибки будет контролировать проводимость проходного транзистора.

В результате напряжение на транзисторе изменяется, а выходное напряжение на нагрузке поддерживается практически постоянным.

Тип последовательного регулятора напряжения представляет собой стабилизатор напряжения на стабилитроне, который может поддерживать постоянное напряжение на нагрузке.

Этот тип регулятора напряжения может уменьшить пульсации в источнике питания и улучшить регулирование. Но из-за ненулевого сопротивления Зенера эффективность низкая. Это можно улучшить, ограничив ток Зенера.

Шунтовой регулятор напряжения

Шунтовой регулятор напряжения отличается от последовательного регулятора напряжения. Если проходной транзистор в линейном регуляторе напряжения подключен параллельно нагрузке, то регулятор называется шунтирующим регулятором напряжения.

Дополнительно последовательно с нагрузкой подключен резистор ограничения напряжения. На следующем изображении показан типичный шунтирующий регулятор напряжения.

В этой схеме проводимость транзистора регулируется на основе обратной связи и опорного напряжения, так что ток через последовательный резистор остается постоянным. При изменении тока через транзистор напряжение на нагрузке остается практически постоянным.

По сравнению с последовательными регуляторами шунтирующие регуляторы немного менее эффективны, но имеют более простую реализацию.

Импульсные регуляторы напряжения

Как в линейных регуляторах напряжения, т.е. в последовательном регуляторе, так и в шунтирующем регуляторе, активный проходной элемент, т.е. транзистор, работает в своей линейной области. Изменяя проводимость транзистора, выходное напряжение поддерживается на желаемом уровне.

Напротив, импульсный регулятор работает немного иначе, чем линейный регулятор в том смысле, что проходной транзистор действует как переключатель, т. е. он либо остается в выключенном состоянии (область отсечки), либо во включенном состоянии (область насыщения).

Регулируя время включения проходного транзистора, выходное напряжение поддерживается на постоянном уровне.

Блок-схема типичного импульсного источника питания показана ниже.

На самом деле, есть отдельное руководство по импульсному источнику питания или SMPS с работой, типами и их работой. Для получения дополнительной информации см. « Импульсный блок питания ».

Преимущества импульсного регулятора напряжения

• Основным преимуществом импульсного источника питания или импульсного регулятора напряжения является эффективность. Обычно с лучшей расчетной эффективностью до 95% можно получить.
• Поскольку транзистор колеблется между состояниями ВКЛ и ВЫКЛ, и время его пребывания в активной области очень мало, количество потерянной мощности очень меньше.
• Выходное напряжение может быть больше или меньше входного напряжения.
• Не требует понижающего или повышающего трансформатора, но требует крошечного высокочастотного переключающего трансформатора.

Недостатки импульсных регуляторов напряжения

• Сложность конструкции импульсного источника питания очень высока.
• Из-за частого переключения транзистора и, как следствие, тока транзистора возникают высокие помехи и шумы.

В зависимости от конструкции схемы импульсные стабилизаторы напряжения можно разделить на две топологии.

• Неизолированные преобразователи
• Изолированные преобразователи

Неизолированные преобразователи также бывают нескольких типов, но наиболее важными из них являются:  

• Понижающий регулятор напряжения (понижающий преобразователь)
• Повышающий регулятор напряжения (повышающий преобразователь)
• Понижающий/повышающий преобразователь

В изолированных преобразователях есть в основном два важных типа. Это:

• Преобразователи обратного хода
• Передние преобразователи

Все эти типы обсуждаются в теме Импульсный блок питания. Итак, обратитесь к этому документу для получения дополнительной информации.

Понижающий регулятор напряжения (понижающий преобразователь)

В понижающем регуляторе напряжения или понижающем преобразователе выходное напряжение меньше, чем входное напряжение. На следующем изображении показан типичный понижающий преобразователь.

Повышающий регулятор напряжения (повышающий преобразователь)

В отличие от понижающего преобразователя, повышающий преобразователь или повышающий регулятор напряжения обеспечивают более высокое выходное напряжение, чем входное.

На следующем изображении показан типичный повышающий преобразователь.

Существует множество других топологий импульсных регуляторов напряжения, таких как непрерывные, прерывистые, полумостовые, полномостовые и т. д.

Какие существуют типы регуляторов напряжения и как они работают?

Когда вам нужно стабильное и надежное напряжение, стабилизатор напряжения — это то, что вам нужно. Эти устройства производят фиксированное количество напряжения независимо от входного напряжения или изменения тока нагрузки. В свою очередь, это помогает защитить ваши электрические компоненты от внезапного изменения напряжения или частых колебаний электричества.

Как работают регуляторы напряжения?

Регуляторы напряжения автоматически создают и поддерживают постоянный уровень выходного напряжения независимо от входного напряжения или колебаний тока нагрузки. Эти системы гарантируют, что напряжение источника питания останется в диапазоне, который соответствует требованиям к мощности вашего электрооборудования.

По большей части регуляторы напряжения предназначены для преобразования мощности постоянного тока в постоянный. Однако на рынке доступны некоторые регуляторы напряжения переменного/переменного и переменного/постоянного тока.

В этой статье мы сосредоточимся на регуляторах напряжения постоянного/постоянного тока.

Типы регуляторов напряжения

Регуляторы напряжения подразделяются на разные категории в зависимости от их применения, механизма преобразования мощности и напряжения, при котором они работают. Существует два основных типа регуляторов напряжения. Они включают;

·         Линейные стабилизаторы

·         Импульсные стабилизаторы

1. Линейные стабилизаторы

Линейные стабилизаторы в основном представляют собой понижающие преобразователи, поскольку они производят более низкое выходное напряжение по сравнению с входным напряжением. Для этого в линейных стабилизаторах используется активное проходное устройство, управляемое операционным усилителем с высоким коэффициентом усиления

По сравнению с другими типами регуляторов линейные регуляторы экономичны, просты в конструкции и надежны.

2. Импульсные регуляторы

Импульсные регуляторы могут быть понижающими или повышающими преобразователями или их комбинацией, что делает их более универсальными, чем линейные регуляторы.

Эти виды регуляторов сложнее проектировать, чем их линейные аналоги. Вам также необходимо правильно настроить и выбрать правильные значения в зависимости от ваших компонентов для повышения стабильности.

Некоторые преимущества импульсных стабилизаторов включают в себя поддержку более широкого применения ВХОД/ВЫХОД напряжения, улучшенные тепловые характеристики, более высокий КПД до 95%, и помогает поддерживать более высокий ток.

Импульсные регуляторы требуют дополнительных компонентов для работы. Некоторое из этого оборудования включает конденсаторы, катушки индуктивности и полевые транзисторы.

Недостатки регуляторов напряжения

Линейные регуляторы имеют низкий КПД, поскольку они теряют часть электрической энергии в виде тепла. Например, линейный стабилизатор входного напряжения 5 В с выходным напряжением 3 В приводит к падению на 2 В, что означает, что его эффективность ограничена 3 В/5 В (60%). Таким образом, вам следует избегать использования более высоких входных напряжений, поскольку они могут привести к рассеиванию высокой мощности и, следовательно, к перегреву, который может повредить компоненты.

Кроме того, линейные стабилизаторы ограничены функцией понижающего преобразования, в отличие от импульсных стабилизаторов, которые можно использовать как для повышающего, так и для понижающего преобразования.

Точно так же импульсные регуляторы имеют свои ограничения, в том числе; являются очень сложными, большими и производят много шума.

Топологии переключения

Линейные и импульсные регуляторы имеют несколько топологий. Некоторые распространенные топологии включают в себя; понижающие, повышающие и повышающе-понижающие преобразователи для импульсных регуляторов и топологии с малым падением напряжения, в основном используемые для линейных регуляторов.

1. Регуляторы с малым падением напряжения (LDO)

LDO является одной из распространенных топологий для линейных регуляторов. LDO работает лучше всего, когда разница между входным и выходным напряжением меньше.

2. Понижающие и повышающие преобразователи

Понижающие преобразователи, также называемые понижающими преобразователями, допускают высокое входное напряжение и создают небольшое выходное напряжение.

Повышающие преобразователи, с другой стороны, называются повышающими преобразователями и работают за счет более низкого входного напряжения и более высокого выходного напряжения

3. Понижающе-повышающие преобразователи

Эти преобразователи сочетают в себе функции понижающего и повышающего преобразователей. Как таковые, они используются в большинстве компонентов.

Применение линейных и импульсных регуляторов

Линейные регуляторы обычно используются в слаботочных и чувствительных к шуму компонентах. Эти регуляторы также лучше всего работают в компонентах с ограниченным пространством или там, где разработчикам необходимо сократить расходы, например, на наушники и носимые устройства.

Импульсные регуляторы в основном используются там, где эффективность и производительность являются приоритетными. Некоторые из этих приложений включают промышленные, автомобильные, потребительские и корпоративные приложения.

Основные параметры регулятора напряжения на ИС

Основные параметры регулятора включают:

·         Входное напряжение

·         Выходное напряжение

·         Выходной ток

Приведенные выше параметры крайне важны для определения типа топологии VR, которая лучше всего работает с вашей ИС.