Подобрать стабилизатор напряжения: Как выбрать стабилизатор напряжения? Основные рекомендации по выбору.

Содержание

Какой стабилизатор напряжения выбрать для частного дома?

Дачные домики часто строятся по принципу «я тебя слепила из того, что было», а избы в деревне — не ремонтируются с тех пор, как их поставил колхоз. В этом есть своя романтика, но она, определенно, не идет на пользу электрической проводке. Подача электроэнергии в дачном поселке далеко не так стабильна, как в городе, плюс сырость и зимний холод упорно точат старые провода. Что делать, чтобы в один прекрасный день дряхлая проводка не полыхнула, аки свеча? В этой статье расскажем, какой стабилизатор напряжения 220В для дачи выбрать.

Содержание

  1. Что такое стабилизатор напряжения, и зачем он нужен
  2. Какой стабилизатор напряжения выбрать для частного дома
  3. Стабилизатор напряжения для частного дома: как выбрать
  4. Стабилизаторы напряжения для дома: отзывы и какой лучше

Что такое стабилизатор напряжения, и зачем он нужен

Как ясно из самого названия, стабилизатор электрического напряжения — это устройство, которое стабильно поддерживает напряжение 220 В в вашем доме.

Для дачи это устройство чрезвычайно полезно, так как скачки напряжения в дачно-садовых товариществах — вещь нередкая.

Часто на весь поселок один-единственный трансформатор, который обслуживается  постольку-поскольку. Поэтому напряжение в сети может то падать, то наоборот — взлетать до шокирующих высот (например, если в трансформатор попадает молния — случай, едва не стоивший инфаркта одному из наших редакторов).

Стабилизатор — это своего рода переходник между электросетью и проводкой вашего дома. Он принимает входной ток и усиливает или ослабляет его напряжение до 220 В, чтобы все электроприборы в доме получали равномерное питание. В случае значительных перепадов напряжения в сети стабилизатор может аварийно отключить электричество в доме.

Какой стабилизатор напряжения выбрать для частного дома

Выбор стабилизатора напряжения следует начинать с его типа. Во-первых, они бывают сетевыми и магистральными.

Сетевые работают от розетки и стабилизируют напряжение для одного-двух подключенных устройств. Магистральные — подключаются прямо к проводке и защищают всю электросеть в доме. В случае частного дома имеет смысл вести речь о покупке магистрального стабилизатора.

Магистральные стабилизаторы делятся на несколько видов.

Ступенчатые стабилизаторы

Ступенчатые стабилизаторы разделяются на релейные и электронные.

Релейный стабилизатор содержит трансформатор, обмотки которого замыкаются с помощью программно управляемых реле. При переключении происходит повышение или понижение напряжения. Релейные стабилизаторы компактные, имеют широкий диапазон изменения напряжения, выдерживают длительную перегрузку в сети, работают даже в условиях низких температур, бесшумно и очень долго — до 10 лет. А стоят при этом недорого, так что очень широко применяются в быту.

Например, это стабилизаторы Ресанта:

Электронный стабилизатор вместо реле использует микроэлектронные компоненты, которые способны замыкать обмотки — ключи-тиристоры.

По сигналу с управляющей платы они включаются и выключаются с определенной периодичностью, тем самым регулируя напряжение.

Электронные стабилизаторы имеют более высокую точность регулировки напряжения, более эффективно поддерживают мощность тока в сети при стабилизации (тогда как при переключении реле свет может «моргать») и также работают совершенно бесшумно. Однако, они имеют большие габариты и вес, а также стоят дорого.

Среди популярных марок — например, БАСТИОН:

Электромеханические стабилизаторы

Электромеханические стабилизаторы разделяются на собственно электромеханические, электродинамические и гибридные.

Электромеханический стабилизатор имеет графитную щеточку с сервоприводом, которая переключает количество витков обмотки трансформатора, тем самым повышая или понижая напряжение. Эти стабилизаторы имеют широкий диапазон входных напряжений, устойчивы к перегрузкам и искажениям тока на входе.

Но зато у них недолгий срок работы — через 3-4 года угольная щеточка уже подлежит замене. Кроме того, он плохо работает в условиях низких температур и высокой влажности, а при стабилизации на долю секунды раздаются характерные щелчки. Стоят они намного дешевле электронных, но куда дороже релейных.

Популярные модели таких стабилизаторов выпускает, к примеру, RUCELF

Электродинамические стабилизаторы — это подвид электромеханических стабилизаторов, в которых вместо щеточки переключения используется специальный ролик, который практически не изнашивается. Таким образом, они лишены главного недостатка элекромеханических стабилизаторов — быстрого выхода из строя, при этом сохраняя их достоинства.

К сожалению, это самый дорогой вид стабилизаторов. К этому виду относятся, к примеру, итальянские стабилизаторы ORTEA:

Гибридные стабилизаторы представляют собой комбинацию между электромеханическим и релейным стабилизатором.

В них применяется и замыкание обмоток при помощи реле, и переключение количества витков, что позволяет объединить достоинства двух типов и побороть недостатки — к примеру, невозможность работы при низкой температуре.

Такие стабилизаторы стоят примерно как электронные — то есть, недешево. Например, их делает фирма Энергия:

Стабилизаторы с двойным преобразованием

Предыдущие типы стабилизаторов принимают на входе переменный ток из сети и выдают на выходе переменный ток. Стабилизаторы с двойным преобразованием сначала преобразуют переменный ток в постоянный, который питает инвертор, на выходе опять отдающий переменный ток — но со стабильным напряжением 220 В, частотой 50 Гц и синусоидальной формой.

Такой правильный, «выхолощенный» от всех помех ток — главное преимущество стабилизаторов с двойным преобразованием: он безопасен для питания любой техники, поэтому их рекомендуют для дорогостоящего оборудования. Недостаток — низкий коэффициент полезного действия: слишком много пустого расхода электроэнергии.

У стабилизаторов с двойным преобразованием широкий разброс цен. Например, вот такой стабилизатор Штиль относительно недорог:

Как выбрать стабилизатор для дачи? Для сезонного дачного домика наиболее рентабелен обыкновенный релейный стабилизатор. Но если вы живете в частном доме постоянно, и у вас есть отопление, можно задуматься об одной из электромеханических моделей. А если у вас, к тому же, дорогая бытовая техника, то и устройство с двойным преобразованием не будет лишним.

Стабилизатор напряжения для частного дома: как выбрать

Рассмотрим основные параметры, по которым выбирается стабилизатор любого типа:

  • Мощность. суммарная мощность приборов, подключаемых к стабилизатору — это ваш телевизор, холодильник, обогреватель и все остальное, вплоть до светильников. Узнать ее можно в инструкциях к вашей бытовой технике, или прямо на корпусе (например, у лампочек). У стабилизатора должен быть определенный запас мощности. Лучше, если он будет превышать суммарную мощность всей техники как минимум в 3 раза.
  • Рабочее напряжение (минимальное и максимальное). Диапазон напряжений, в котором стабилизатор может работать без перегрузки. Чем он шире, тем лучше.
  • Фазность. Стабилизаторы бывают однофазными и трехфазными — то есть, состоящими из одного или трех стабилизаторов, имеющих единую систему управления. Для частного дома нет никакого смысла приобретать трехфазный стабилизатор, если только вы не используете на даче электрическую печь или особо мощный насос. Для проводки в доме хватит однофазного.
  • Скорость стабилизации. Стабилизатор работает с определенной скоростью — она измеряется в вольтах в секунду (В/c). Чем она больше, тем лучше, тем меньше времени понадобится прибору, чтобы справиться с перепадом в сети.
  • Точность стабилизации. Под этим термином, на самом деле, понимается погрешность, с которой стабилизатор отклоняется от стандартных 220 В.
    Не рекомендуется приобретать приборы с погрешностью более 8%, для частного дома хватит 5-8%.
  • Размещение. Стабилизатор может крепиться на стену, устанавливаться на пол или в специальные стойки. Настенные и напольные варианты — самые удобные в быту.

Стабилизаторы напряжения для дома: отзывы и какой лучше

Приведем несколько удачных моделей стабилизаторов разных типов, чтобы вы могли ориентироваться на отзывы других покупателей.

РЕСАНТА ACH-5000/1-Ц

Качественный и бесшумный релейный стабилизатор с большим запасом мощности в 5000 Вт. Способен стабилизировать колебания напряжения от 140 до 260 В. На выходе получается напряжение с погрешностью 8% от 220 В — в среднем, от 202 до 238 В. Устанавливается на полу.

Штиль IS550

Простой в установке настенный стабилизатор с оптическими индикаторами и двойным преобразованием, а самое главное — недорогой. Впрочем, это обусловлено низким запасом мощности — 400 Вт. Зато диапазон входного напряжения огромный — от 90 до 310 В, и точность стабилизации высокая — погрешность всего 2%. Этим устройством можно отдельно экранировать от перепадов напряжения критически важные в частном доме приборы — к примеру, отопительный котел.

Энергия Classic 9000

Мощный электронный стабилизатор напряжения на 6300 Вт способен защитить целый дачный домик. Входное напряжение 125-254 В, выходное — 209-231 В. Точность стабилизации — 5%, хорошая норма. Стабилизатор крепится на стену и работает совершенно бесшумно.

Читайте еще полезные статьи о технике для дачи:

Фото: Flickr, MaxPixel, компании-производители

Как правильно подобрать стабилизатор напряжения

Время прочтения: 5 мин

Дата публикации: 23-12-2020

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

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

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

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

Как выбрать стабилизатор напряжения - основные критерии выбора

1.Количество фаз

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

2. Мощность

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

3. Тип стабилизации

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

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

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

4. Характеристики

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

  • Точность стабилизации

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

  • Рабочий диапазон стабилизации

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

  • Прочие особенности и функции стабилизаторов

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

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

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

Как выбрать стабилизаторы напряжения для дома и дачи?

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

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

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

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

  • Продление срока эксплуатации дорогостоящего бытового и электронного оборудования.

Принцип работы стабилизатора напряжения и его конструкция

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

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

  • Тестирование напряжения и реакция на ситуацию.

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

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

  • При скачке выше допустимых показателей происходит аварийное отключение.

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

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

Процессор работает в определенных режимах:

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

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

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

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

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

Конструкция стабилизатора напряжения

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

Виды стабилизаторов напряжения: их преимущества и недостатки

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

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

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

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

Основные параметры выбора стабилизатора напряжения

Стабилизаторы напряжения выбирают по нескольким параметрам:

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

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

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

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

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

Как выбрать номинальную мощность стабилизатора напряжения

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

Как выбрать стабилизаторы напряжения для дома и дачи

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Как выбрать стабилизатор напряжения - Статьи - Справочник

Основные эксплуатационные характеристики, по которым рекомендуется выбирать стабилизатор напряжения:

  • диапазон входных напряжений;
  • количество фаз;
  • мощность стабилизатора;
  • точность и скорость стабилизации напряжения;
  • дополнительные функциональные возможности;
  • габариты, масса.

 

Первоначально необходимо выяснить тип Вашей электросети – однофазная или трехфазная и исходя из этого подобрать необходимый вид прибора. Также стоит уточнить основные проблемы электропитания – постоянно пониженное или постоянно повышенное напряжение в сети либо частые скачки.

Многие модели стабилизаторов не рассчитаны на широкий диапазон входного напряжения и могут качественно отрабатывать только один вид отклонений – понижение либо скачки.

Также для выбора и подключения стабилизатора необходимо рассчитать примерную потребляемую суммарную мощность всех подключаемых к стабилизатору электроприборов. Основное условие выбора мощности стабилизатора напряжения – суммарная мощность подключаемой к нему нагрузки не должна превышать мощности самого стабилизатора (в противном случае автоматика современных стабилизаторов будет их просто отключать).

Ориентировочные значения мощности для различных приборов приведены в таблице. Точные значения можно узнать по паспортным данным.

Таблица: Ориентировочная потребляемая мощность наиболее распространённых бытовых электроприборов.

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

 

Также необходимо учитывать высокие пусковые токи, сопровождающие работу многих приборов оснащенных электродвигателями. Данная величина зависит от типа и конструкции электродвигателя, наличия или отсутствия устройства плавного запуска. Любой электродвигатель в момент включения потребляет энергии в несколько раз больше, чем в штатном режиме. В случае, когда в состав нагрузки входит электродвигатель, который является основным потребителем в данном устройстве (например, погружной насос, холодильник), но его пусковой ток неизвестен, то паспортную потребляемую мощность двигателя необходимо умножить минимум на 3, во избежание перегрузки стабилизатора напряжения в момент включения устройства. Большие пусковые токи могут наблюдаться и у других устройств.

 

Рекомендуется выбирать модель стабилизатора напряжения как минимум с 30% запасом от потребляемой мощности нагрузки. Во-первых, Вы обеспечите "щадящий" режим работы стабилизатора, тем самым увеличив его срок службы, во-вторых, создадите себе резерв мощности для подключения нового оборудования.

 

Настоятельно рекомендуется устанавливать стабилизатор в специально отведенном для этого месте, недоступном для детей. Стабилизатор нельзя устанавливать на чердаках, в шкафах, в закрытых нишах стен, в сырых (с повышенной влажностью воздуха) помещениях. Так же нельзя располагать стабилизатор в помещении с горючими, легковоспламеняющимися, химически активными материалами и жидкостями. При установке стабилизатора необходимо применять кабели, имеющие соответствующее сечение и изоляцию а так же обеспечить надёжное заземление его корпуса.

Мощность стабилизаторов «Эра» изначальна указана в Вт, чтобы упростить Вам выбор необходимой мощности стабилизатора. Кроме того, стабилизатор «Эра» снабжен индикатором нагрузки, который позволяет наглядно увидеть мощность подключенных к стабилизатору приборов и ее изменения – в частности - пуск электродвигателя, и тем самым предупредить нежелательные перегрузки стабилизатора.

Выбор стабилизатора напряжения | Заметки электрика

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

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

Пример выбора стабилизатора напряжения для однофазной сети

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

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

1. Однофазная или трехфазная сеть

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

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

2. Мощность потребителей

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

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

Вот мой составленный список:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Можно округлить до 25 (кВА).

3. Фактическое напряжение сети

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

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

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

4. Выбор мощности стабилизатора напряжения

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

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

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

25 · 1,2 = 30 (кВА)

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

30 · 1,25 = 37,5 (кВА)

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

 

Как выбрать стабилизатор напряжения для трехфазной сети

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

Запас по мощности делаем порядка 10%.

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

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

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

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

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

Функция BYPASS

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

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

 

Выбор стабилизатора напряжения. Функция задержки

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

Крепление и установка стабилизатора напряжения

Стабилизатор напряжения можно крепить двумя способами:

  • на полу
  • на стене

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

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

 

Заключение по выбору стабилизатора напряжения

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

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

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

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


Как выбрать стабилизатор напряжения


Стабилизатор напряжения - прибор, который позволяет поддерживать стабильное и качественное напряжение в домашней и промышленной электросети. 
Пример: если напряжение в сети 180В, то стабилизатор поддерживает (стабильно) 220В.

Как выбрать стабилизатор напряжения:

1. Определяем необходимый тип стабилизатора. 

Электромеханический стабилизатор:
применяется в случаях, когда необходима высокая точность стабилизации и отсутствуют резкие скачки напряжения (например, при постоянном пониженном напряжении в сети).

Релейный стабилизатор:
обладает высокой скоростью стабилизации, подходит для случаев с постоянными скачками напряжения.  
Более подробная информация - Таблица 2. Типы стабилизаторов.

2. Определяем тип питающей сети необходимого стабилизатора.

Однофазные стабилизаторы:
предназначены для однофазных сетей с напряжением 220В. Они используются для защиты бытовой техники (например, холодильник, компьютер, телевизор и тд.) от перепадов напряжения. К слову, большинство квартир в наше время имеют однофазные сети.

Трёхфазные стабилизаторы:
предназначены для трёхфазных сетей, напряжение которых 380В. Такие стабилизаторы выдерживают большие нагрузки и применяются для защиты мощного оборудования офисов, загородных домов и промышленных объектов. Определить трехфазную сеть можно по вводному кабелю – число жил в нем составляет три (без учета нуля).

3. Определяем тип подключения необходимого стабилизатора.

Подключение к розетке (то есть сразу после счётчика) - стационарные стабилизаторы.
Они стабилизируют напряжение во всей домашней электросети. Для приборов, мощностью свыше 3кВт/кВа.

Подключение к розетке (а техника, которую нужно  защитить от перепадов напряжения, подключается уже к самому стабилизатору) - локальные стабилизаторы.
Для приборов, мощностью до 3 кВт/кВа. 

Совет: необходимо четко понимать, нужна защита всех домашних электроприборов или одного наиболее ценного. 

4. Определяем необходимую мощность стабилизатора.

- рассчитываем суммарную мощность, потребляемую электроприборами. 
Мощность, потребляемую конкретным электроприбором, можно узнать из паспорта или инструкции по эксплуатации.
Можно воспользоваться таблицей - Таблица 1. Приблизительная мощность электроприборов и их пусковой ток (коэффициент мощности) - cos (φ).

- при расчете мощности приборов с двигателями необходимо учитывать пусковой ток, для этого мощность прибора нужно разделить на 0,7 или умножить на 1,5.

- после подсчета общей мощности рекомендуется прибавить еще 20% в качестве резерва для обеспечения нормального режима работы, возможности подключения нового оборудования и продления срока службы стабилизатора.

- после подсчета мощности необходимо выбрать соответствующую модель с учетом просадки напряжения в сети. 

5. Определяем необходимый диапазон работы: стандартный или расширенный. 

Стандартный диапазон - если перепады напряжения колеблются в пределах 140-270В.

Расширенный диапазон - если перепады напряжения колеблются в пределах 90-270В.

Определить диапазон поможет измерение напряжения в сети в моменты пиковых нагрузок (утром и вечером) в течение нескольких дней с помощью мультиметра или подобных устройств.

Советы по выбору стабилизатора: 

1. Бесшумность. 
Лучше устанавливать горизонтально или вертикально, удаленно от зон отдыха (спальня, гостиная).  

2. Компактность приборов. 

3. Цена. 
Не стоит экономить на такой покупке.

4. Мощность. 
Если потеря мощности составляет 50%, то следует приобретать стабилизатор с мощностью в два раза больше.

5. Установка. 
Установку лучше доверить сертифицированному электрику. Подключение стабилизатора стоит производить при помощи кабеля с достаточным диаметром. 

6. Гарантия. 
Необходимо внимательно изучить гарантийные обязательства продавца. 

Приблизительная мощность электроприборов и их пусковой ток (коэффициент мощности) - cos (φ).

Бытовые электроприборы      Мощность, Вт       cos (φ)      
 Электроплита  1200 - 6000  1
 Обогреватель  500 - 2000  1
 Пылесос  500 - 2000  0. 9
 Утюг  1000 - 2000  1
 Фен  600 - 2000  1
 Телевизор  100 - 400  1
 Холодильник  150 - 600  0.95
 СВЧ-печь  700 - 2000  1
 Электрочайник  1500 - 2000  1
 Лампы накаливания  60 - 250  1
 Люминисцентные лампы  20 - 400  0. 95
 Бойлер  1500 - 2000  1
 Компьютер  350 - 700  0.95
 Кофеварка  650 - 1500  1
 Стиральная машина  1500 - 2500  0.9
Электроинструмент Мощность, Вт cos (φ)
 Электродрель  400 - 1000  0.85
 Болгарка  600 - 3000   0. 8
 Перфоратор  500 - 1200  0.85
 Компрессор  700 - 2500  0.7
 Электромоторы  250 - 3000  0.7 - 0.8
 Вакуумный насос  1000 - 2500  0.85
 Электросварка (дуговая)  1800 - 2500  0.3 - 0.6 

Типы стабилизаторов:

Типы стабилизаторов напряжения Применение Плюсы Минусы
Ступенчатые (релейные) стабилизаторы Могут применяться для защиты и стабилизации напряжения питания бытовой (видеотехника, компьютеры и тд. ) и промышленной техники (медицинское и торговое оборудование, аппаратура связи и тд.). Используется для комплексной защиты квартир, офисов, коттеджей и пр. Подходят для работы в реальных условиях. - Универсальность.
- Быстрое переключение обмоток (до 200мс.).
- Высокая надежность.
- Простота обслуживания.
- Широкий диапазон напряжения на входе (100-290 В).
- Невысокая цена.
- Компактные размеры. 
- Возможность больших погрешностей на выходе.
- Механический износ и вероятность отгорания контактной группы реле. 
Сервомоторные (электромеханические) стабилизаторы Могут применяться на объектах с редкими скачками напряжения, которые имеют явно выраженный односторонний характер; при подключении бытовой и измерительной техники.
Нельзя использовать при работах с электросварочным оборудованием (в связи с невозможностью быстрого реагирования на скачкообразное сетевое напряжение).  
- Высокая точность поддержания напряжения на выходе (2-3%).
- Плавная регулировка напряжения.
- Низкая цена.
- Компактные размеры. 
- При резком скачке напряжения может кратковременно отключить нагрузку.
- Низкая скорость регулирования из-за инерционности электродвигателя.
- Повышенный уровень шума. 
Симисторные (тиристорные) стабилизаторы напряжения Могут применяться для защиты и стабилизации напряжения питания бытовых приборов и промышленного оборудования.  - Универсальность.
- Бесшумность.
- Высокий КПД.
- Обеспечение полной защиты от колебаний напряжения в электросети и плавного регулирования напряжения.
- Компактные размеры. 

- Слабый теплообмен.
- Высокая цена.
Стабилизаторы двойного преобразования Могут применяться для защиты наиболее чувствительных приборов с мощностью 1-30 кВт. - Бесшумность работы.
- Сверхбыстрое переключение.
- Широкий диапазон напряжения на входе.
- Полное снятие помех внешней электросети.
- Небольшие габариты.
- Высокая цена.
Стабилизаторы напряжения с широтно-импульсной модуляцией Могут применяться для защиты и стабилизации напряжения питания бытовых приборов и промышленного оборудования. Подходит для всех типов потребителей и для любых электрических сетей. - Универсальность.
- Бесшумность.
- Надежность.
- Высокое быстродействие.
- Высокая точность корректировки.
- Малый вес и небольшие габариты.
- Низкий порог верхнего напряжения на входе.
- Небольшой модельный ряд.
- Высокая цена.

Какой стабилизатор напряжения выбрать для дачи

1. Зачем выбирать стабилизатор напряжения?

В результате скачков напряжения, которые в сельской местности происходят регулярно, электрическое оборудование и бытовая техника на даче подвергаются критическим нагрузкам, поэтому могут быстро выйти из строя. Особенно критично стабильное напряжение для газовых котлов, холодильников, компьютеров, освещения.

Стабилизатор напряжения предназначен для автоматического регулирования напряжения, защиты оборудования от бросков напряжения, сглаживания импульсных помех, чтобы скачки напряжения в сети не сказывались на работе электрооборудования и техники. Очень часто стабилизатор используется в частных домах и на дачах.

2. Как быстро выбрать стабилизатор напряжения для дачи?

Обратите внимание на 4 момента:

  1. Вес стабилизатора напряжения. Чем он тяжелее – тем лучше. В нем больше меди.
  2. Защита от короткого замыкания на корпус стабилизатора. У хорошего стабилизатора должна быть гальваническая развязка. Тогда Вас никогда не ударит током от корпуса.
  3. Принудительное охлаждение стабилизатора. На качественном стабилизаторе напряжения обязательно стоит вентилятор.
  4. Качественный стабилизатор напряжения не может постоянно показывать на выходе 220 Вольт. В реальности напряжение все равно отклоняется в каких-то пределах, в зависимости от точности работы стабилизатора.

Теперь давайте постараемся определить, какой стабилизатор напряжения выбрать лучше, по техническим характеристикам:

3. Выбрать трёхфазный, или однофазный?

Если Вы используете электроэнергию исключительно в бытовых целях, то у Вас однозначно однофазная сеть, под которую необходимо купить стабилизатор напряжения однофазный.
Если сеть - трёхфазная: При наличии хотя бы одного трёхфазного потребителя потребуется трёхфазный стабилизатор. При условии, что вся нагрузка однофазная можно использовать три однофазных стабилизатора или один трехфазный стабилизатор с независимой регулировкой по каждой фазе. Преимущества такого варианта заключаются в меньшей стоимости, и позволяет обойти особенность трёхфазных стабилизаторов, а именно отключение всего устройства при исчезновении напряжения на одной из фаз (по любым причинам).

4. Как выбрать стабилизатор напряжения по мощности?

Стабилизатор напряжения можно устанавливать для стабилизации напряжения, как отдельного взятого оборудования, так и всего объекта в целом. Это зависит от конкретных требований и возможностей. Для правильного выбора стабилизатора по мощности необходимо определить сумму мощностей всех потребителей, нуждающихся одновременно в снабжении электроэнергией (Вт), для которых критичны перепады напряжения. В первую очередь обратите внимание на котельное оборудование и бытовую технику.

Как правило, потребляемая мощность прибора указана на задней стенке прибора или устройства, рядом с напряжением питания и частотой сети.

Примерная потребляемая мощность различных электроприборов (Вт):

  • электролампы 20-250
  • радио 50-250
  • телевизор 100-400
  • компьютер 400-750
  • холодильник 150-600
  • утюг 500-2000
  • тостер 600-1500
  • кофеварка 800-1500
  • электроплита 1100-6000
  • гриль 1200-2000
  • духовка 1000-2000
  • СВЧ-печь 1200-2000
  • электрочайник 1000-2500
  • стиральные машины 2500-5000
  • кондиционер 1000-3000
  • обогреватель 1000-2500
  • фен для волос 450-2000
  • бойлер 1200-1500
  • проточный нагреватель воды 3000-6000
  • дрель 400-800
  • перфоратор 600-1400
  • электроточило 300-1100
  • дисковая пила 750-1600
  • циркулярная пила 1800-2100
  • электрорубанок 400-1000
  • электролобзик 250-700
  • компрессор 750-2800
  • водяной насос 500-900
  • электродвигатели 550-3000
  • вентиляторы 750-1700
  • насос выcокого давления 2000-3000
  • сварочный агрегат 1500-3000

Необходимо также учитывать, что электродвигатели в момент запуска потребляют более высокую мощность.  Мощность стабилизатора при использовании асинхронных электродвигателей, компрессоров, насосов должна превышать в 3-4 раза мощность потребителей.

При этом очень желательно заложить не менее 25% на превышение потребляемой мощности, поскольку очень немногие стабилизаторы напряжения, существующие сейчас на рынке способны проработать длительное время на максимальном декларируемом пределе их возможностей.

Пример, как выбрать стабилизатор напряжения:

В стационарном режиме работают холодильник (мощностью 200 Вт (при пуске 600 Вт)), телевизор (400 Вт), кондиционер (1000 Вт (при пуске 3000 Вт)), радио (100 Вт), электрические лампы (200 Вт). Суммарная мощность составляет: 600+400+3000+100+200 = 4300 (Вт). 

Одновременно со стационарными электроприборами могут подключаться утюг (1000 Вт), пылесос (800 Вт (при пуске 2400 Вт)), электрочайник (1000 Вт). В этом случае общая нагрузка может увеличиваться на 1000-4400 Вт. Максимальная суммарная мощность составит 4300+4400 = 8700 (Вт).  

Добавляем еще 25% резерв.

Таким образом, при одновременном включении вышеперечисленных приборов, вам необходимо приобрести стабилизатор напряжения мощностью не менее 11 кВт.

При подсчете мощности, потребляемой устройством, необходимо учесть так называемую полную мощность. Полная мощность - это вся мощность, потребляемая электроприбором, она состоит из активной мощности и реактивной мощности, в зависимости от типа нагрузки. Активная мощность всегда указывается в ваттах (Вт), полная - в вольт-амперах (ВА). Устройства - потребители электроэнергии зачастую имеют как активную, так и реактивную составляющие нагрузки. 

Активная нагрузка. У этого вида нагрузки вся потребляемая электроэнергия преобразуется в другие виды энергии (тепловую, световую и т. п.). У некоторых устройств данная составляющая является основной. Примеры - лампы накаливания, обогреватели, электроплиты, утюги и т. п. Если их указанная потребляемая мощность составляет 1 кВт, для их питания достаточно стабилизатора мощностью 1кВА.

Реактивные нагрузки. Все остальные. Они, в свою очередь, подразделяются на индуктивные и емкостные. 

Пример - устройства, содержащие электродвигатель, электронная, бытовая техника. Полная мощность в вольт-амперах и активная мощность в ваттах связаны между собой коэффициентом COS фи. На приборах, имеющих реактивную составляющую нагрузки, часто указывают их активную потребляемую мощность в ваттах и COS фи. Чтобы подсчитать полную мощность в ВА, нужно активную мощность в Вт разделить на COS фи. Например: если на дрели написано "600 Вт" и "COS фи = 0,6", это означает, что на самом деле потребляемая инструментом полная мощность будет равна 600 / 0,6=1000 ВА. Если COSф не указан, для грубого расчета активную мощность можно  разделить на 0,7. 

При подключении через стабилизатор нагрузки типа сварочный аппарат или электродвигатель расчетный номинал мощности стабилизатора УДВАИВАЕТСЯ или даже УТРАИВАЕТСЯ. 

Высокие пусковые токи. Любой электродвигатель в момент включения потребляет энергии в несколько раз больше, чем в штатном режиме. В случае, когда в состав нагрузки входит электродвигатель, который является основным потребителем в данном устройстве (например, погружной насос, холодильник), его паспортную потребляемую мощность необходимо умножить на 3, во избежание перегрузки стабилизатора в момент включения устройства. 

5. Как подобрать стабилизатор напряжения для дачи, по способу установки? 

Стабилизаторы напряжения могут быть:

Настольные - установка на стол, как правило, небольшой мощности.

6. Как выбрать стабилизатор для дома, по точности стабилизации?

Для выбора точности стабилизации необходимо определить диапазон напряжений, допустимых для питания защищаемой стабилизатором напряжения аппаратуры. Чтобы узнать параметры электропитания Вашей аппаратуры, обратитесь к инструкции по эксплуатации или в сервисный центр ее производителя. Ниже приведены примерные рекомендации по подбору стабилизатора для типовой аппаратуры. 

Для питания сложной медицинской аппаратуры и точных измерительных приборов желателен стабилизатор напряжения с точностью до 3%.

Осветительную аппаратуру (люстры, прожекторы, софиты и т.п.) рекомендуется подключать через стабилизатор с точностью не менее 3%. Чем выше точность стабилизации, тем меньше разброс выходного напряжения, и соответственно, меньше видимое изменение интенсивности света при резких скачках входного напряжения.

Электропитание большинства бытовых приборов и аппаратуры можно осуществлять напряжением 220±5-7%. 

7. Какой стабилизатор напряжения лучше: электронный или электромеханический?

Электромеханические (сервоприводные) стабилизаторы рекомендованы для применения там, где нет резкого скачкообразного изменения напряжения (20-30 В и более) в электрической сети. 

При эксплуатации электромеханических стабилизаторов в подобных сетях возможно кратковременное отключение нагрузки (срабатывает защита относительно выходного напряжения) с последующим автоматическим включением.

Электромеханические стабилизаторы имеют небольшую стоимость, но требуют периодического сервисного обслуживания. При непрерывной работе раз в 2 года, а то и раз в год нужно вызывать специалиста для чистки рабочих контактов. При стирании трущихся частей - менять их. 

Электронные (симисторные и релейные) стабилизаторы напряжения - более быстродействующие и успевают среагировать на резкие изменения питающего напряжения. Но они дороже, поэтому стабилизаторы напряжения на электронных ключах следует устанавливать на дорогостоящие потребители или там, где требуется непрерывная работа и качественная защита потребителей. 

8. Что выбрать, если Вам подходят стабилизаторы различных моделей?

Разные модели отличаются друг от друга помимо основных характеристик множеством других параметров:

  • Принципом действия
  • Конструктивными особенностями
  • Быстродействием
  • Степенью защищённости
  • Набором функций и т.д. 

Рекомендуем также почитать: 

Cos фи или коэффициент реактивной мощности – что это? 

Напряжение в сети 

Как найти скрытую проводку в стене? 

Классы защиты от поражения электрическим током 

Климатическое исполнение 

Ассортимент стабилизаторов в нашем интернет магазине

Как правильно выбрать регулятор (ы) напряжения для вашей конструкции

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

Вероятно, более 90% продукции требуют регулятора напряжения того или иного типа, что делает их одними из наиболее часто используемых электрических компонентов.

Если у вас нет возможности работать напрямую от напряжения батареи или внешнего адаптера постоянного / переменного тока, требуется стабилизатор напряжения.Скорее всего, потребуется несколько регуляторов напряжения.

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

Выбор необходимого регулятора

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

Хотя существует множество других спецификаций, эти три помогут вам начать работу и помогут сузить круг необходимого вам регулятора.

Регуляторы напряжения

можно разделить на две широкие классификации:

  • Понижающий : Выходное напряжение ниже входного
  • Повышающий : Выходное напряжение больше входного

Знание входного и выходного напряжения поможет вам легко решить, к какой группе относится ваш регулятор.

Регуляторы напряжения, которым требуется выходное напряжение меньше входного, являются наиболее распространенным типом регуляторов напряжения. Например, вы вводите 5 В и выдает 3,3 В, или вы вводите 12 В и выдает 5 В.

Вам необходимо рассмотреть два типа регуляторов:

  • Линейные регуляторы : простые, дешевые и бесшумные, но могут иметь низкую энергоэффективность. Линейные регуляторы способны только понижать напряжение.
  • Импульсные регуляторы : высокая энергоэффективность, но более сложная и дорогая, а на выходе больше шума.Импульсные регуляторы могут использоваться как для понижения, так и для повышения напряжения.

Если вам требуется выходное напряжение меньше входного, начните с линейного регулятора, а не импульсного регулятора.

Рисунок 1. Линейный регулятор использует транзистор и контур управления с обратной связью для регулирования выходного напряжения. Линейный регулятор может производить только выходное напряжение ниже входного.

Линейные регуляторы

намного дешевле и проще в использовании, чем импульсные регуляторы, поэтому, как правило, они должны быть вашим первым выбором.

Единственный случай, когда вы не хотите использовать линейный стабилизатор, - это если рассеиваемая мощность слишком велика или вам нужно повысить напряжение.

Определение рассеиваемой мощности

Хотя линейные регуляторы дешевы и просты в использовании, основным недостатком является то, что они могут тратить много энергии. Это может вызвать чрезмерный разряд батареи, перегрев или повреждение продукта.

Если у вас есть аккумулятор, мощность которого расходуется на тепло, аккумулятор разряжается быстрее.Если это не аккумулятор, но он по-прежнему выделяет значительное количество тепла, это может вызвать другие проблемы с вашей конструкцией.

Фактически, при определенных условиях линейный регулятор может выделять столько тепла, что фактически разрушает себя. Очевидно, вы этого не хотите.

При использовании линейного регулятора начните с определения того, сколько мощности будет рассеиваться регулятором.

Для линейных регуляторов используйте уравнение:

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

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

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

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

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

Например, если на входе 12 В, а на выходе 3,3 В, разность напряжений будет рассчитана как 12 В - 3,3 В = 8,7 В.

Если ток нагрузки составляет 1 ампер, это означает, что регулятор должен рассеивать 8,7 Вт мощности. Это огромная потеря мощности, с которой не справится любой линейный регулятор.

Если, с другой стороны, у вас есть высокий перепад напряжения, но вы используете ток нагрузки всего в несколько миллиампер, тогда мощность будет небольшой.

Например, в случае, приведенном выше, если вы сейчас используете ток нагрузки только 100 мА, тогда рассеиваемая мощность упадет до 0,87 Вт, что гораздо более приемлемо для большинства линейных регуляторов.

При выборе линейного регулятора недостаточно просто убедиться, что входное напряжение, выходное напряжение и ток нагрузки соответствуют спецификациям регулятора.

Например, у вас есть линейный регулятор, рассчитанный на 15 В и ток 1 А. Вы думаете: «Хорошо, если это так, я могу подать на вход 12 В, взять 3.3 В на выходе и запустить его при 1 А, не так ли? "

Неправильно! Вы должны убедиться, что линейный регулятор может выдерживать даже такое количество мощности. Способ сделать это - определить, насколько сильно нагреется регулятор, в зависимости от мощности, которую он должен рассеять.

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

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

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

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

Мощность x Theta-JA = Температура выше окружающей (Уравнение 2)

Допустим, ваш регулятор соответствует спецификации Theta-JA 50 ° C на ватт.Это означает, что если ваш продукт рассеивает:

  • 1 ватт, он нагреется до 50 ° C.
  • 2 Вт нагреется до 100 ° С.
  • ½ ватта нагревается до 25 ° C.

Важно отметить, что рассчитанная выше температура представляет собой разницу температур выше температуры окружающего воздуха.

Допустим, вы подсчитали, что при ваших условиях питания регулятор будет рассеивать 2 Вт мощности. Вы умножаете это на Theta-JA, и вы определяете, что он нагреется до 100 ° C.

Здесь важно не забыть добавить температуру окружающего воздуха. Комнатная температура обычно составляет 25 ° C. Следовательно, вы должны добавить 25 ° C к 100 ° C. Теперь у вас температура 125 ° C.

125 ° C - это максимальная температура, на которую рассчитано большинство электронных компонентов, поэтому вы никогда не захотите намеренно превышать 125 ° C.

Обычно вы не повредите свой продукт, пока не достигнете температуры примерно от 170 ° C до 200 ° C. К счастью, у большинства регуляторов также есть тепловое отключение, которое срабатывает при температуре около 150 ° C, поэтому они отключатся до того, как вызовут какие-либо повреждения.

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

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

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

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

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

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

Регуляторы с малым падением напряжения (LDO)

В некоторых случаях линейные регуляторы могут быть чрезвычайно эффективными, потребляя очень мало энергии. Это происходит, когда они работают с очень низким входным напряжением к выходному напряжению.

Например, если Vin - Vout составляет всего 300 мВ, то даже при токе нагрузки 3 А рассеиваемая мощность составляет всего 0,9 Вт, что является достаточно низкой мощностью, чтобы выдерживать нагрузку большинством регуляторов.

Минимальный дифференциал Vin-Vout, с которым может работать линейный регулятор, называется падением напряжения. Если разница между Vin и Vout падает ниже напряжения отключения, то регулятор находится в режиме отключения.

Регулятор в режиме отпускания просто выглядит как небольшой резистор от входа к выходу. Это означает, что выход, по сути, просто соответствует входному питанию, и на самом деле никакое регулирование не выполняется.

В большинстве случаев вы не хотите использовать линейный регулятор в режиме отключения. Это ни в коем случае не повредит чему-либо, но вы потеряете многие преимущества регулятора.

Например, если у вас много шума на входе, он обычно будет отфильтрован линейным регулятором. Однако эта фильтрация не будет происходить в режиме отключения, поэтому весь шум входного источника питания проходит прямо через выходное напряжение.

Причина, по которой стабилизаторы с малым падением напряжения так полезны, заключается в том, что они позволяют управлять регулятором с очень небольшой рассеиваемой мощностью. Это связано с тем, что линейный регулятор наиболее эффективен, когда разница между Vin и Vout небольшая.

Многие старые линейные регуляторы имели очень высокое падение напряжения. Например, популярные стабилизаторы серии 7800 имеют паспортное напряжение 2 В.Это означает, что входное напряжение должно быть как минимум на 2 В выше выходного напряжения.

Рисунок 2 - Старые трехконтактные линейные регуляторы требуют большего перепада напряжения Vin-Vout и, следовательно, расходуют больше энергии, чем более новые регуляторы LDO.

Хотя 2 В - это не так уж и много, если вы пропускаете через этот регулятор ток в 1 ампер и у вас есть разница в 2 В, то это 2 Вт энергии, теряемой зря.

Регуляторы LDO нового поколения могут иметь очень низкое падение напряжения менее 200 мВ при полной нагрузке.

LDO, работающий только с перепадом напряжения 200 мВ, может пропускать в 10 раз больше тока при той же рассеиваемой мощности, что и линейный стабилизатор, работающий с перепадом напряжения 2 В. Таким образом, 1 ампер тока с дифференциалом Vin-Vout 200 мВ соответствует лишь 0,2 Вт рассеиваемой мощности.

Краткое описание линейных регуляторов

Линейные регуляторы полезны, если:

  • Разница между входным и выходным напряжением мала
  • У вас низкий ток нагрузки
  • Требуется исключительно чистое выходное напряжение
  • Дизайн должен быть максимально простым и дешевым

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

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

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

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

Импульсные регуляторы

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

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

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

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

В этом уроке я проектирую печатную плату, используя простой линейный регулятор, а в этом более глубоком курсе я проектирую индивидуальную плату, используя более сложный импульсный стабилизатор.

Существует два основных типа импульсных регуляторов: повышающий и понижающий.

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

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

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

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

Импульсные регуляторы

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

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

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

Уравнение эффективности то же самое для линейного регулятора.Однако, поскольку выходной ток равен входному току для линейного регулятора, уравнение 3 упрощается до простого:

КПД (линейный регулятор) = Vout / Vin (уравнение 4)

Например, предположим, что у вас на входе 24 В, а на выходе необходимо 3 В при токе нагрузки 1 А. Если бы это был линейный регулятор, он работал бы с чрезвычайно низким КПД, и почти вся мощность рассеивалась бы в виде тепла.

КПД линейного регулятора будет только 3 В / 24 В = 12.5%. Это означает, что только 12,5% мощности от входа поступает на выход. Остальные 87,5% передаваемой мощности теряются в виде тепла!

С другой стороны, импульсные регуляторы обычно имеют КПД 90% или больше независимо от разницы между входным и выходным напряжениями. Для импульсного регулятора около 90% мощности передается на выход и только 10% тратится впустую.

Только когда Vin и Vout близки друг к другу, линейный регулятор может сравниться по эффективности с импульсным регулятором.

Например, если у вас входное напряжение 3,6 В (напряжение литий-полимерной батареи), а на выходе выдается 3,3 В, то линейный регулятор будет иметь КПД 3,3 В / 3,6 В = 91,7%.

Повышающие регуляторы напряжения

В большинстве случаев выходное напряжение будет ниже входного. В этом случае следует использовать линейный регулятор или понижающий импульсный стабилизатор, как обсуждалось.

Однако есть и другие случаи, когда вам может потребоваться выходное напряжение выше входного.Например, если у вас аккумулятор 3,6 В и вам нужно питание 5 В.

Рис. 4. В повышающем импульсном стабилизаторе индуктивность используется в качестве временного накопительного элемента для эффективного создания выходного напряжения, превышающего входное.

Многие новички в электронике удивляются, узнав, что можно генерировать более высокое напряжение из более низкого напряжения. Для выполнения этой функции необходим импульсный регулятор, называемый повышающим регулятором.

В отличие от линейных регуляторов выходной ток импульсного регулятора не равен входному току. Вместо этого вы должны смотреть на входную мощность, выходную мощность и эффективность.

Рассчитаем входной ток для повышающего регулятора. Предположим, что входное напряжение - 3 В, выходное напряжение - 5 В, выходной ток - 1 А, а энергоэффективность - 90% (как указано в таблице данных).

Чтобы выяснить это, нам нужно использовать небольшую базовую алгебру для уравнения 3, чтобы найти входную мощность:

Pin = Pout / КПД (Уравнение 5)

Мы знаем, что эффективность составляет 90% (или 0.90), и мы знаем, что выходная мощность составляет 5 В x 1 А = 5 Вт. Мы можем рассчитать, что входная мощность составляет 5 Вт / 0,9 = 5,56 Вт.

Поскольку входная мощность составляет 5,56 Вт, а выходная мощность 5 Вт, это означает, что регулятор рассеивает только 0,56 Вт.

Далее, поскольку мы знаем, что мощность равна напряжению, умноженному на ток, это означает, что входной ток равен:

Входной ток = 5,56 Вт / Vin = 5,56 Вт / 3 В = 1,85 A (Уравнение 6)

Для повышающего регулятора входной ток всегда будет выше, чем выходной ток.С другой стороны, входной ток понижающего регулятора всегда будет меньше выходного тока.

Понижающие регуляторы

Допустим, вы питаете свой продукт от двух последовательно соединенных батареек AA. При полной зарядке две батареи AA могут выдавать около 3,2 В, но когда они почти полностью разряжены, они выдают только 2,4 В.

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

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

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

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

Для решения этой проблемы потенциально можно использовать отдельный понижающий регулятор, за которым следует повышающий регулятор (или наоборот).Но обычно лучше использовать одинарный понижающе-повышающий регулятор.

Импульсный регулятор + линейные регуляторы

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

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

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

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

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

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

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

Если вы выбрали эту опцию и специально пытаетесь отфильтровать коммутационные шумы, обязательно обратите внимание на коэффициент отклонения источника питания (PSRR) линейного регулятора.

PSSR данного линейного регулятора изменяется в зависимости от частоты. Следовательно, PSSR обычно представляется в виде графика, который показывает, как линейный регулятор подавляет любые пульсации на входном питании на различных частотах.

Рисунок 5 - Коэффициент подавления помех от источника питания (PSRR) в зависимости от частоты для TPS799 от Texas Instruments.

Чтобы использовать этот график, посмотрите на частоту переключения вашего импульсного стабилизатора (или любых других источников шума в вашей цепи). Затем посмотрите на PSSR линейного регулятора на этой конкретной частоте.

Затем вы можете рассчитать, какая часть шума импульсного регулятора будет удалена линейным регулятором.

Сводка

Чтобы выбрать регулятор напряжения для вашей системы, начните с предположения, что линейный регулятор может использоваться, если входное напряжение выше, чем выходное.

Только если при этом расходуется слишком много энергии, используйте понижающий импульсный стабилизатор.

Если вам нужно выходное напряжение выше, чем входное, используйте импульсный импульсный стабилизатор.

Если у вас есть ситуация, когда входное напряжение может быть выше или ниже выходного напряжения, вам нужен импульсный импульсный стабилизатор.

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

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

Другой контент, который может вам понравиться:

Как выбрать лучший стабилизатор напряжения для моей схемы?

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

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

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

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

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

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

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

4. Крис Джованниелло демонстрирует свое силовое реле MEMS.

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

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

Компании всех размеров

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

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

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

7. Гай Мокси из подразделения Wolfspeed компании Cree рядом с эталонным проектом SiC на 60 кВт.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Выставочная площадка APEC 2019 - это не просто стенды. Был театр, где целый день проходили интересные презентации. ROHM’s Mitch Van Ochten (рис. 16) . представил один по пригодным для автомобильной промышленности SiC-транзисторам, организованный хорошими людьми из Mouser Electronics.

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

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

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

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

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

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

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

20.Стенд Tamura был чистым и привлекательным.

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

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

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

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

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

Назад к основам: выбор идеального регулятора

Регулятор напряжения выполняет две функции: изменение входного напряжения на другой уровень на выходе и регулирование (поддержание постоянного выходного напряжения, несмотря на изменение условий нагрузки).Регуляторы постоянного и постоянного тока являются ключевым компонентом любой энергосистемы, поэтому выбор правильного регулятора имеет решающее значение для разработки оптимального решения.

Хотя инженеры понимают функции регулятора, менее опытным инженерам часто бывает трудно выбрать лучший регулятор для своего применения. В этом сообщении в блоге определены критерии, которые может использовать любой, кто не является опытным разработчиком электроэнергии, чтобы выбрать идеальный регулятор.

Понижающий, повышающий или понижающий-повышающий регулятор?

Есть три основных категории:

  • Buck - регуляторы с выходным напряжением ниже, чем на входе
  • Boost - регуляторы с выходным напряжением выше, чем на входе
  • Понижающий-повышающий - регуляторы, которые могут обеспечивать выходное напряжение, которое выше, ниже или такое же, как входное

В большинстве приложений напряжение понижается от шины к нагрузке, поэтому обычно используются понижающие стабилизаторы.Другие приложения требуют увеличения напряжения с помощью повышающего регулятора: например, если мощность постоянного тока должна передаваться по длинному кабелю, потери I 2 R могут быть уменьшены путем повышения напряжения перед передачей, а затем его повторного понижения на Загрузка. В аккумуляторных батареях пониженно-повышающие регуляторы часто используются для обеспечения постоянного стабильного напряжения, преодолевая изменение выходного напряжения, которое проявляется как зарядка и разрядка аккумуляторов.

Номинальные входы и выходы

Многие системы имеют четкие требования к входному и выходному напряжению - например, вам может потребоваться понизить уровень напряжения 12 В до 3.3В. Для многих приложений в наличии будет подходящий регулятор, отвечающий требованиям к напряжению.

Очевидно, что регулятор должен обеспечивать мощность, требуемую нагрузкой. Мощность регулятора обычно определяется максимальным выходным током.

Диапазоны ввода и вывода

Хотя приложениям часто требуется определенное напряжение, для других требуется регулируемый выход. Это может быть связано с изменением нагрузки - например, в части испытательного оборудования - или может быть, что нагрузка питается по длинному кабелю, и напряжение необходимо подрезать немного выше, чем требуется нагрузке, чтобы компенсировать падение напряжения на кабеле.

Диапазоны входного напряжения особенно важны для таких приложений, как системы с батарейным питанием. В автомобильном применении аккумулятор с номинальным напряжением 12 В может выдавать 12,5 В при полной зарядке и падать до 10 В или меньше по мере разрядки аккумулятора. Регулятор с узким входным диапазоном может больше не работать при падении напряжения батареи, а это означает, что полная емкость батареи не может быть использована. Поэтому обеспечение достаточно широкого диапазона входных сигналов является важным критерием при выборе регулятора.

Выбор регуляторов с широким входом также имеет еще одно преимущество: они также могут снизить затраты на складские запасы, поскольку один регулятор может использоваться в различных ситуациях.

Эффективность

КПД - один из критериев для большинства проектируемых сегодня энергосистем. Выбор регулятора с высокими потерями мощности может сделать почти невозможным достижение целей эффективности. Также важно помнить, что эффективность регулятора непостоянна: обычно эффективность регулятора резко падает по мере увеличения коэффициента понижения или повышения и уменьшения тока, потребляемого на выходе.

Современные регуляторы, например, на основе топологии переключения при нулевом напряжении (ZVS) от Vicor, по своей сути обладают высокой эффективностью и более стабильны во всем рабочем диапазоне.

Шум

Импульсные регуляторы обеспечивают высокий КПД, но схема переключения генерирует шум. В некоторых системах, особенно с чувствительными аналоговыми компонентами, шум источника питания может ограничивать общую производительность. Излишний электронный шум также может затруднить получение сертификата ЭМС.

Как и в случае с эффективностью, топология регулятора является ключом к достижению низкого уровня шума: гораздо проще использовать компонент, который не генерирует шум, чем пытаться отфильтровать этот шум. ZVS, например, представляет собой топологию с мягким переключением, которая по своей сути является малошумной, что упрощает разработку высокопроизводительных систем.

Размер и упаковка

Сегодня электронные системы часто имеют ограниченное пространство. Даже если цель не состоит в том, чтобы сделать систему настолько маленькой, насколько это возможно, например, продукты, размещенные в стандартизированных 19-дюймовых стойках, уменьшение размера системы питания позволяет использовать сэкономленное пространство для добавления дополнительных функций.

При расчете размера следует также учитывать периферийные компоненты, необходимые для регулятора. За счет более высокого уровня интеграции и высокой частоты переключения размер и количество периферийных компонентов могут быть уменьшены, что потенциально может обеспечить большую экономию места, чем простой выбор регулятора в меньшем корпусе.

Доступные типы пакетов не только определяют необходимое пространство: часто пакеты меньшего размера могут быть расположены ближе к нагрузке, что обеспечивает более точное регулирование нагрузки и более быструю реакцию на переходные процессы.

Помимо размера, важным фактором может быть вес, особенно в тех случаях, когда оборудование может перемещаться. Примеры таких систем варьируются от переносного портативного оборудования до автомобильной электроники и дронов.

Рабочая температура и тепловые характеристики

Регуляторы

не могут быть эффективными на 100%, поэтому они всегда будут рассеивать тепло, которое необходимо отводить. Если требуется радиатор, это может значительно увеличить как размер, так и вес системы питания.Неспособность рассеять тепло также может повлиять на производительность системы и другими способами: например, в системах освещения или отображения, если регулятор вызывает повышение температуры светодиодов, это снизит интенсивность и изменит длину волны и, следовательно, оттенок светодиода. генерируемый свет.

Регулятор должен надежно работать во всем диапазоне температур, которым он может подвергаться. В целом, более эффективные регуляторы смогут работать при более высоких температурах, поскольку им не нужно рассеивать столько тепла, но продукты от разных поставщиков могут сильно различаться, поэтому важно проверять технические характеристики.

Дополнительные возможности

В дополнение к критериям, описанным выше, вашему приложению может потребоваться определенная функциональность, которая может ограничить выбор. Примеры этих дополнительных функций:

  • Возможность параллельного подключения: если регуляторы могут быть подключены параллельно, то могут быть получены более высокие выходные токи. Не все регуляторы могут иметь параллельные выходы, поскольку во многих топологиях это вызывает нестабильность.
  • Постоянный выходной ток: в аккумуляторных батареях требуется постоянное напряжение для питания нагрузки, но для зарядки требуется постоянный ток.Некоторые регуляторы предлагают выходы, которые можно настроить как на постоянный ток, так и на постоянное напряжение, что делает их идеальными для этих систем.
  • Плавный запуск: возможность медленного увеличения напряжения помогает обеспечить стабильность системы питания, даже когда к выходу регулятора подключена большая емкость.
  • Защита от перенапряжения: регуляторы, которые имеют защиту, гарантирующую, что они не могут выдавать напряжение, превышающее заданное выходное напряжение, гарантируют, что нагрузка не будет повреждена даже во время неисправности.Другая схема защиты может отключить регулятор, если входное напряжение выходит за пределы допустимого диапазона.
  • Переходный отклик: некоторые нагрузки быстро изменяют требуемый им ток. Быстрый переходный отклик гарантирует, что регулятор может выдавать необходимую мощность без больших выходных конденсаторов для хранения энергии.

Заключение

Хотя регуляторы концептуально являются простыми компонентами - они принимают напряжение на входе и подают другое напряжение на выходе, - существует множество факторов, которые определяют лучший регулятор для вашего приложения.Тщательное рассмотрение критериев, изложенных выше, поможет выбрать идеальный регулятор для вашей системы.

Как правильно выбрать ИС линейного стабилизатора напряжения для современных схем

Регуляторы напряжения

являются неотъемлемой частью любой электронной конструкции, вы можете не заметить, но более 90% проектов / продуктов в области электроники требуют наличия какого-либо регулятора напряжения для функциональной работы. Что делает их одними из наиболее часто используемых и легкодоступных электронных компонентов для различных приложений.

Но часто возникает ситуация, когда ваш лучший в своем классе регулятор напряжения не соответствует конкретным требованиям для конкретного приложения, и после небольшого поиска регулятора напряжения в mouser, element14 или Digikey вы попали в ситуацию, когда вы не можете решить. как выбрать стабилизатор напряжения IC для вашей электронной конструкции.

Итак, в этой статье мы узнаем о некоторых из самых дешевых и часто используемых стабилизаторов напряжения , доступных на рынке.Кроме того, я подробно покажу вам, какие параметры необходимо учитывать перед выбором регулятора напряжения для конкретного приложения. Наконец, я вручную выберу несколько крутых Top 10 Modern Linear Regulator IC , которые можно использовать как современную замену старым LM7805, LM317, AMS1117 и т. Д., А также будет краткое описание для каждого из них.

Выбор правильного типа регулятора для вашей схемотехники

Перед тем, как выбрать микросхему регулятора напряжения, вам необходимо сначала установить самые основные параметры, хотя существуют и другие критические параметры, на данный момент мы сосредоточимся на трех основных: входное напряжение , выходное напряжение и ток нагрузки .

Зная входное и выходное напряжение, вы можете определить входной и выходной ток. Зная все эти параметры, вы можете легко рассчитать входную и выходную рассеиваемую мощность и определить, какой тип регулятора напряжения вам нужен для вашего конкретного применения.

Говоря о типах регуляторов напряжения , как вы все знаете, существует только два основных типа регуляторов напряжения: это импульсные регуляторы и линейные регуляторы , и они также подразделяются на повышающие и понижающие . Регуляторы .Для лучшего понимания ниже представлена ​​подробная блок-схема.

Если вы ищете выходное напряжение ниже входного, просто выберите линейный стабилизатор напряжения, потому что линейный стабилизатор напряжения дешевый и его легко найти на рынке, поскольку он часто используется во многих приложениях

Если вы смотрите на выходное напряжение, большее, чем входное, тогда просто используйте импульсный стабилизатор, по-видимому, если ваша рассеиваемая мощность очень высока, что означает, что ваш выходной ток находится в нескольких элементах, в этой ситуации вы можете выбрать импульсный стабилизатор. вместо. Импульсные регуляторы напряжения более эффективны, чем линейные регуляторы.

Расчет мощности и тепловыделения для повышения эффективности

Линейное напряжение дешевое, простое в использовании и легко доступное, но основным недостатком линейного регулятора является рассеиваемая мощность, если ее не учитывать внимательно, это может привести к быстрому расходу заряда батареи (для приложений с питанием от батареи) или к перегреву, что может привести к необратимому повреждению устройства.Чтобы лучше понять эту концепцию, давайте проясним ситуацию на нескольких примерах,

Предположим, у нас есть входное напряжение 12 В и выходное напряжение 3,3 В, разница напряжений составляет 12 В - 3,3 В = 8,7 В. Теперь предположим, что ток нагрузки составляет 500 мА, а в другом сценарии ток нагрузки составляет 100 мА.

В первом сценарии регулятор должен рассеивать 8,7 В * 0,5 А = 4,35 Вт мощности в виде тепла, а это очень много для любого регулятора на 3,3 В.

Во втором сценарии регулятор должен рассеивать 8.7 В * 0,05 А = 0,43 Вт, с чем легко справится любой хороший стабилизатор на 3,3 В.

Другой ключевой аспект, на который следует обратить внимание, известен как термическое сопротивление , он определяется как «-JA», а его единица измерения записывается как ° C / Вт. А теперь вы спрашиваете, что вообще это за параметр «Θ-JA»?

Он определяет, насколько будет нагреваться ИС (выше температуры окружающей среды), чтобы рассеять один ватт мощности. Умножение мощности на «Θ-JA» даст вам повышение температуры выше температуры окружающей среды.

Низкое падение напряжения (LDO) для низковольтных батарей

Чтобы преодолеть некоторые из основных проблем в линейном регуляторе, были введены LDO и импульсные регуляторы. Как следует из названия, LDO - это тип регулятора с очень низким падением напряжения. Вы можете узнать больше о стабилизаторах напряжения с низким падением напряжения, перейдя по ссылке на статью.

Но теперь остается вопрос: что вообще означает с низким падением напряжения ?

Чтобы понять концепцию падения напряжения, давайте возьмем на примере наиболее популярные регуляторы серии 78XX, такие как микросхемы регуляторов напряжения LM7805 или LM7809.Просто взглянув на таблицу 78-й серии, вы увидите, что у этой серии регуляторов есть падение напряжения 2 В. Это означает, что регулятор будет работать правильно только тогда, когда входное напряжение на 2 В выше выходного напряжения.

Если вы думаете, что 2 В - это не так много, вы снова ошибаетесь, если вы потребляете значительный ток с падением напряжения на 2 В. Допустим, вы потребляете ток 500 мА, затем вы тратите 1 Вт мощности на регулятор, а это большая потеря мощности для регулятора 7805.

Более новые наиболее эффективные LDO имеют очень низкое падение напряжения, которое может быть менее 200 мВ при полной нагрузке. Вот почему такие LDO могут обеспечивать в 10 раз больший выходной ток при 10 раз меньшей рассеиваемой мощности. Список таких LDO будет рассмотрен далее в статье.

Лучшие 10 современных ИС линейных регуляторов напряжения

HT7333-A от Holtek Semiconductor

HT7333-A - это промышленный классический, очень дешевый однокристальный стабилизатор с малым падением напряжения с максимальным входным напряжением 12 В, и выходным напряжением , равным 3.3В . С допуском на выходное напряжение 3% эта микросхема может выдерживать максимальный выходной ток 250 мА .

Это очень часто используемый чип, который используется в различных продуктах и ​​поставляется в корпусе TO-92, который представляет собой сквозную версию. Версия для поверхностного монтажа также доступна в пакете SOT-89. Последние две цифры номера детали представляют собой выходное напряжение. Итак, HT73 33 означает 3,3 В, также есть другие версии с фиксированным выходом, доступные для этого чипа, которые варьируются от 1.8В - 5В. Пожалуйста, обратитесь к таблице данных для получения дополнительной информации.

Приложения включают оборудование с батарейным питанием, регулятор напряжения для микроконтроллера и микропроцессора, оборудование для беспроводной связи и многое другое. Этот чип стоит 0,49 доллара за одну штуку, а выпадает всего за 0,016 доллара за за всю катушку из 3000.

Название детали: HT7333

Лист данных: HT7333 Лист данных

AP2112K, компания Diodes Incorporated

AP2112K - это немного современный, однокристальный, очень дешевый стабилизатор со сверхнизким падением напряжения, который имеет входное напряжение , равное 6.5 В и выходное напряжение 3,3 В и имеет точность выходного напряжения ± 1,5%. Этот чип может выдерживать максимальный выходной ток мА, при типичном падении напряжения 250 мВ. Он имеет встроенную защиту от короткого замыкания и специальный вывод для включения или отключения микросхемы извне.

Он имеет ток покоя 55 мкА и ток в режиме ожидания 0,01 мкА с диапазоном рабочих температур от -40 ° C до + 85 ° C. Он может быть сконфигурирован как вторичный регулятор в системе регулирования, состоящей из двух частей.Эта ИС также имеет большой диапазон фиксированных выходных напряжений и поставляется в крошечном корпусе SOT23-5. Вы можете обратиться к техническому описанию этого чипа для ваших конкретных потребностей.

Приложения

включают в себя эффективные регуляторы напряжения, блоки питания для микроконтроллеров, блоки питания для ЖК-дисплеев и ноутбуков. Этот чип стоит 0,47 доллара за единицу и падает до 0,098 доллара за всю катушку из 3000.

Название детали: AP2112K

Срок эксплуатации: AP2112K Лист данных

NX1117CE от NXP Semiconductors

NX1117CE также является отраслевым стандартом, очень дешевая, легко доступная однокристальная и, безусловно, наиболее часто используемый LDO (стабилизатор с малым падением напряжения), который имеет входное напряжение 20 В, макс @ 6 мА и выходное напряжение из 3.3 В (для версии 3,3 В) и с точностью выходного напряжения ± 1,5%. Этот чип может выдерживать максимальный выходной ток , равный 1 А, при типичном падении напряжения 500 мВ.

Имеет встроенную функцию ограничения выходного тока с тепловым отключением в случае перегрузки или короткого замыкания. Он имеет ток покоя 10 мА с диапазоном рабочих температур от -40 ° C до + 125 ° C. С различными вариантами корпуса он может использоваться в качестве первичного стабилизатора напряжения для различных приложений. Для получения информации о различных вариантах выходного напряжения и упаковке см. Техническое описание этого чипа.

Приложения включают пост-регулятор для переключения преобразователя постоянного тока в постоянный, высокоэффективные линейные регуляторы, зарядное устройство и многое другое. Этот чип стоит 0,37 доллара за одну штуку, а упадет с 0,067 доллара до за всю катушку из 3000.

Название детали: NX1117CE

Лист данных: NX1117CE Лист данных

LP2985 от Texas Instruments

LP2985 - это новый, очень недорогой, однокристальный стабилизатор со сверхнизким падением напряжения, входное напряжение которого составляет не более 16 В, , а выходное напряжение - 3.3 В (для версии 3,3 В) и с точностью выходного напряжения ± 1,5%. Этот чип может работать с максимальным выходным током , равным 150 мА, при типичном падении напряжения 280 мВ.

Он имеет встроенную защиту от короткого замыкания и специальный вывод байпаса, в который можно добавить конденсатор емкостью 10 нФ для сверхмалошумной работы. Он имеет ток покоя 850 мкА и ток в режиме ожидания 0,01 мкА с диапазоном рабочих температур от -40 ° C до + 85 ° C. Он поставляется в крошечном корпусе SOT23-5, поэтому его можно использовать в некоторых из самых густонаселенных сверхмалых приложений, все эти функции делают его идеальным кандидатом в качестве вторичного регулятора после первичного импульсного регулятора.

Он также имеет большой диапазон постоянных выходных напряжений. Вы можете обратиться к техническому описанию этого чипа для ваших конкретных потребностей. Приложения включают портативные устройства, цифровые камеры и видеокамеры, проигрыватели компакт-дисков и многое другое. Этот чип стоит 0,51 доллара за единицу и падает до 0,298 доллара за всю катушку из 3000.

Название детали: LP2985

Срок эксплуатации: LP2985 Лист данных

MIC29302WU от Microchip

MIC29302WU также является отраслевым стандартом, очень дешевым, сильноточным LDO (Low Dropout Regulator) (Low Dropout Regulator), который имеет входное напряжение макс. 26 В и выходное напряжение 3.3 В (для версии 3,3 В) и с гарантированной точностью выходного напряжения 1%, этот чип может выдерживать максимальный выходной ток , равный 3 А, при типичном падении напряжения 500 мВ. В качестве дополнительной функции эта ИС предоставляет дополнительный логический уровень для включения и вывод состояния. Вывод EN предназначен для управления выходом регулятора, а вывод состояния - для состояния ИС.

Он имеет ток покоя 10 мА с диапазоном рабочих температур от -40 ° C до + 125 ° C. Функции защиты включают перегрузку по току, обратную полярность, перегрев, а также защиту от положительных и отрицательных скачков переходного напряжения.С различными вариантами корпуса он может использоваться в качестве первичного стабилизатора напряжения для различных приложений. Для получения информации о различных вариантах выходного напряжения и упаковке см. Техническое описание этого регулятора.

Приложения включают пост-регулятор для переключения преобразователя постоянного тока в постоянный, микропроцессорное питание, зарядное устройство, автомобильную электронику и многое другое. Этот чип стоит $ 2,14 за одну штуку и падает до $ 1,61 за всю катушку из 3000.

Название детали: MIC29302WU

Лист данных: MIC29302WU Лист данных

LM1084 от Texas Instruments

LM1084 также является отраслевым стандартом, очень дешевым, однокристальным, сильноточным LDO (стабилизатор с малым падением напряжения), который имеет переменное входное напряжение макс. 25-29 В, в зависимости от выходного напряжения он имеет три варианта один рассчитан на 3,3 В, второй - на 5 В, а также есть регулируемый вариант, в котором выходное напряжение может быть установлено с помощью комбинации резисторов обратной связи.Это чудовищный LDO с выходным током мощностью 5А .

Имеет встроенную функцию ограничения выходного тока с тепловым отключением в случае перегрузки или короткого замыкания. Он имеет ток покоя 10 мА с диапазоном рабочих температур от -40 ° C до + 125 ° C. С различными вариантами корпусов эту ИС можно использовать в качестве первичного стабилизатора напряжения для множества приложений. Для получения информации о различных вариантах выходного напряжения и корпусе см. Техническое описание этого чипа.Этот LDO также производится китайской компанией под названием HGSEMI , но таблица данных на мандарине; Если вы зритель из Китая или умеете читать на мандарине, вы также можете проверить эту альтернативную часть. Цена этого регулятора значительно снижается с китайской версией.

Приложения включают пост-регулятор для переключения преобразователя постоянного тока в постоянный, высокоэффективные линейные регуляторы, зарядное устройство и многое другое. Этот чип стоит 2,65 доллара за единицу и упадет до 1 доллара.13 для всего барабана 3000.

Название детали: LM1084

Лист данных: LM1084 Лист данных

AZ1084C, компания Diodes Incorporated

AZ1084C также является отраслевым стандартом, очень дешевым, сильноточным LDO (стабилизатор с низким падением напряжения), который имеет входное напряжение не более 13,2 В и выходное напряжение 3,3 В , и с точностью выходного напряжения ±.015%, этот чип может выдерживать максимальный выходной ток 5 А при типичном падении напряжения 1,35 В.

Имеет встроенную функцию ограничения выходного тока с тепловым отключением в случае перегрузки или короткого замыкания. Он имеет ток покоя 10 мА с диапазоном рабочих температур от -40 ° C до + 125 ° C. С различными вариантами корпуса он может использоваться в качестве первичного стабилизатора напряжения для различных приложений. Для получения информации о различных вариантах выходного напряжения и упаковке см. Техническое описание этого регулятора.

Приложения

включают пост-регулятор для переключения преобразователя постоянного тока в постоянный, источник питания микропроцессора, зарядное устройство, настольные ПК, блоки питания RISC и встроенных процессоров и многое другое. Этот чип стоит 0,50 доллара за единицу и падает до 0,167 доллара за всю катушку из 3000.

Я упомянул эту деталь, потому что она не производится ни компанией Biggy, как Texas Instruments, ни китайской компанией, которая предоставляет свои технические данные только на мандарине.Diodes Incorporated - известная компания, продукту которой мы можем доверять с закрытыми глазами, и в качестве бонуса он действительно дешев.

Название детали: AZ1084C

Лист данных: AZ1084C Лист данных

LT1085 от Linear Technologies

LT1085 также является отраслевым стандартом, очень дешевый, сильноточный LDO (Low Dropout Regulator), который имеет входное напряжение не более 30 В и доступен в версиях с регулируемым и фиксированным выходным напряжением с точностью выходного напряжения. из ±.015% этот чип может выдерживать максимальный выходной ток 7,5 А при типичном падении напряжения 1 В.

Он имеет ток покоя 10 мкА с диапазоном рабочих температур от -40 ° C до + 150 ° C в зависимости от размера корпуса. Функции защиты включают перегрузку по току, обратную полярность, перегрев, а также защиту от положительных и отрицательных скачков переходного напряжения. С различными вариантами корпуса он может использоваться в качестве первичного стабилизатора напряжения для различных приложений.Для получения информации о различных вариантах выходного напряжения и упаковке см. Техническое описание этого регулятора.

Применения включают пострегулятор для переключения преобразователя постоянного тока в постоянный, высокоэффективные линейные регуляторы, зарядное устройство для аккумуляторов, регуляторы постоянного тока и многое другое. Этот чип стоит 0,50 доллара за единицу и падает до 0,167 доллара за всю катушку из 3000.

Название детали: LT1085

Лист данных: LT1085 Лист данных

BA3258HFP от Rohom Semiconductors

BA3258HFP также является промышленным стандартом, недорогим, однокристальным, двойным выходом, сильноточным LDO (стабилизатор с малым падением напряжения), который имеет входное напряжение макс. 14 В, эта ИС имеет двойной выходной каскад в показанной версии.Он может производить две шины питания с регулируемым выходом: одну 3,3 В и одну шину питания 1,5 В из одного входа. Это очень компактный LDO, который поставляется в корпусе HRP5.

Он имеет ток покоя 10 мА с диапазоном рабочих температур от -40 ° C до + 125 ° C. Для получения информации о различных вариантах выходного напряжения и упаковке см. Техническое описание этого чипа. Приложения включают FPD, телевизоры, DSP и многое другое. Эта микросхема стоит 0,57 доллара за единицу и падает до 0 долларов.38 для всего барабана 3000.

Название детали: BA3258HFP

Лист данных: BA3258HFP Лист данных

HMC1060LP3E от Analog Devices

HMC1060LP3E также является отраслевым стандартом, однокристальным, многовыводным, сильноточным LDO (стабилизатором с малым падением напряжения), который имеет входное напряжение 5,6 В и предлагает четыре выходных канала. Четыре канала выходного напряжения программируются и называются VR1 - VR4.VR1 можно запрограммировать на 1,8–5,2 В при 100 мА, VR2 и VR3 можно запрограммировать на 1,8–5,2 В при 50 мА, а VR4 можно запрограммировать на 1,8–5,2 В при 300 мА

Это, безусловно, самый дорогой чип во всем этом списке, он обладает удивительными функциями , такими как выходное напряжение, пропорциональное температуре (PTAT), и сверхнизкими шумовыми характеристиками. В таблице данных указано, что масштабирует напряжение питания в зависимости от температуры, чтобы максимизировать фазовый шум и характеристики выходной мощности .

Он имеет встроенную функцию ограничения выходного тока с тепловым отключением в случае перегрузки или короткого замыкания и работает при температуре от -40 ° C до + 125 ° C. Для получения информации о различных вариантах выходного напряжения и упаковке см. Техническое описание этого чипа. Приложения включают подачу ВЧ и смешанных сигналов, генерацию сверхмалых шумов (ФАПЧ, ГУН, ФАПЧ со встроенными ГУН) и многое другое. Этот чип стоит $ 9.435682 за единицу и упадёт до $ 7.388182 на всю катушку 3000.

Название детали: HMC1060LP3E

Лист данных: HMC1060LP3E Лист данных

Примечание: Обратите внимание на производителя, некоторые параметры устройства могут сильно отличаться в зависимости от производителя.

Надеюсь, вам понравилась эта статья и вы узнали из нее что-то новое. Если у вас есть сомнения, вы можете задать вопрос в комментариях ниже.

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

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

Например, в вашем смартфоне регулятор напряжения используется для повышения или понижения напряжения батареи для компонентов (таких как светодиод подсветки, микрофон, сим-карта и т. Д.), Которые требуют более высокого или более низкого напряжения, чем батарея. Выбор неправильного регулятора напряжения может привести к снижению надежности, более высокому энергопотреблению и даже поджариванию компонентов.

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

Важные факторы при выборе регулятора напряжения

1. Входное и выходное напряжение

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

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

Существуют разные типы регуляторов напряжения для разного диапазона входного и выходного напряжения. Например, вам понадобится стабилизатор напряжения 5 В для Arduino Uno и стабилизатор напряжения 3,3 В для ESP8266. Вы даже можете использовать регулируемый стабилизатор напряжения, который можно использовать для различных выходных приложений.

2. Падение напряжения

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

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

3. Рассеиваемая мощность

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

  Мощность = (Входное напряжение - Выходное напряжение) x Ток  

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

4. КПД

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

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

5. Точность напряжения

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

6. Нормы нагрузки

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

Регулировка нагрузки = ∆Vout / ∆I  out  

7. Регулировка линии

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

Регулировка нагрузки = ∆V  на выходе  / ∆V  на  

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

Важные моменты, которые следует учитывать при выборе регулятора напряжения

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

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

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

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

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

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

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

Международный союз компонентов

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

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

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

Начните работу с Altium Upverter, зарегистрируйтесь сейчас.

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

Типы регуляторов напряжения

Стабилизаторы напряжения

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

Линейные регуляторы

Линейные регуляторы

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

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

Пример схемы линейного регулятора

Импульсные регуляторы

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

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

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

Важные параметры при выборе регуляторов

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

Выходное напряжение

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

Эффективность и шум

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

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

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

Переходный процесс

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

Рекомендации по компоновке стабилизатора напряжения

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

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