Регулятор напряжения 12 вольт своими руками схема: Как можно сделать простой регулятор напряжения на 12 вольт своими руками

Содержание

Как можно сделать простой регулятор напряжения на 12 вольт своими руками

5 частых вопросов, которые задают начинающие радиомеханики; 5 лучших транзисторов для регуляторов, тест на определение состава схемы

Регулятор электрического напряжения нужен для того, чтобы величина напряжения могла стабилизироваться. Он обеспечивает надежность работы и долговечность работы прибора.

Регулятор состоит из нескольких механизмов.

ТЕСТ:

Ответы на эти вопросы позволят узнать состав схемы регулятора напряжения 12 вольт и её сборку.

Какое сопротивление должно быть у переменного резистора?

a) 10 кОм

b) 500 кОм

Как нужно подключать провода?

a) 1 и 2 клемма – питание, 3 и 4 – нагрузка

b) 1 и 3 клемма – нагрузка, 2 и 4 — питание

Нужно ли устанавливать радиатор?

a) Да

b) Нет

Транзистор должен быть

a) КТ 815

b) Любой

Ответы:

Вариант 1. Сопротивление резистора 10 кОм – это стандарт для установки регулятора, провода в схеме подключаются по принципу: 1 и 2 клемма для питания, 3 и 4 для нагрузки – ток распределится правильно по нужным полюсам, радиатор устанавливать нужно – чтобы защитить от перегрева, транзистор использован КТ 815 – такой всегда подойдет. В таком варианте построенная схема сработает, регулятор станет работать.

Вариант 2. Сопротивление 500 кОм – слишком высокое, будет нарушена плавность звука в работе, а может не сработать вообще, 1 и 3 клемма это нагрузка, 2 и 4 питание, радиатор нужен , в схеме, где стоял минус будет плюс, транзистор любой – действительно можно использовать какой угодно.Регулятор не заработает из-за того, что схема собрана, будет неправильно.

Вариант 3. Сопротивление 10кОм, провода – 1 и 2 для нагрузки, 3 и 4 для питания, резистор имеет сопротивление 2кОм, транзистор КТ 815. Прибор не сможет заработать, так как он сильно перегреется без радиатора.

Как соединить 5 частей регулятора на 12 вольт.

Переменный резистор 10кОм.

Это переменный резистор 10ком. Изменяет силу тока или напряжений в электрической цепи, увеличивает сопротивление. Именно им регулируется напряжение.

Радиатор. Нужен для того, чтобы охладить приборы в случае их перегрева.

Резистор на 1 ком. Снижает нагрузку с основного резистора.

Транзистор. Прибор, увеличивает силу колебаний. В регуляторе он нужен, чтобы получить электрические колебания высокой частоты

2 проводка. Необходимы для того, чтобы по ним шел электрический ток.

Берем транзистор и резистор. У обоих есть 3 ответвления.

Проводятся две операции:

Левый конец транзистора (делаем это алюминиевой частью вниз) присоединяем к концу, который находится в середине резистора.
А ответвление середины транзистора соединяем с правым у резистора. Их необходимо припаять друг к другу.

Первый провод необходимо спаять с тем, что получилось во 2 операции.

Второй нужно спаять с оставшимся концом транзистора.

Прикручиваем к радиатору соединенный механизм.

Резистор на 1кОм припаиваем к крайним ножкам переменного резистора и транзистора.

Схема готова.

Как сделать диагностику без снятия?

Не рекомендуется проводить такую проверку, так как нет возможности оценить состояние щеточного узла. Но случаи бывают разные, поэтому даже такая диагностика может дать свои плоды. Для работы вам потребуется мультиметр или, если такового нет, лампа накаливания. Для вас главное – это провести замер напряжения в бортовой сети автомобиля, определить, нет ли скачков. Но их можно заметить и при езде. Например, мигание света при изменении оборотов коленчатого вала двигателя.

Но точнее окажутся измерения, проведенные с использованием мультиметра или вольтметра с растянутой шкалой. Заведите двигатель и включите ближний свет. Подключите мультиметр к клеммам аккумуляторной батареи. Напряжение не должно превышать 14,8 Вольт. Но и нельзя, чтобы оно опускалось ниже 12. Если оно находится не в дозволенном интервале, то имеется поломка регулятора напряжения. Не исключено, что нарушены контакты в местах соединения прибора с генератором, либо окислены контакты проводов.

Регулятор скорости двигателя постоянного тока с помощью 2 конденсаторов на 14 вольт.

Практичность таких двигателей доказана, они используются в механических игрушках, вентиляторах и др. У них малый ток потребления, поэтому требуется стабилизация напряжения. Часто возникает необходимость подстройки частоты вращения или изменения скорости двигателя для корректировки выполнения цели, представленной какому – либо типу электродвигателя любой модели.

Эту задачу выполнит регулятор напряжения, который совместим с любым типом блока питания.

Чтобы это осуществить, надо изменить выходное напряжение, не требующее большого тока нагрузки.

Необходимые детали:

2 Конденсатора
2 переменных резистора

Соединяем части:

Подключаем конденсаторы к самому регулятору.
Первый резистор подключается с минусом регулятора, второй на массу.

Теперь менять скорость двигателя у прибора по желанию пользователя.

Регулятор напряжения на 14 вольт готов.

Простой регулятор напряжения 12 вольт

lm317 калькулятор

Для упрощения расчета номинала резистора можно использовать несложный калькулятор, который поможет рассчитать необходимые номиналы не только для LM317, но и для L200, стабилитрона TL431, M5237, 78xx.

(319,9 Kb, скачано: 42 204)

Регулятор оборотов 12 вольт для двигателя с тормозом.

Состав:

Реле – 12 вольт
Теристор КУ201
Трансформатор для запитки двигателя и реле
Транзистор КТ 815
Вентиль от дворников 2101
Конденсатор

Используется для регулировки подачи проволоки, поэтому в ней присутсвует тормоз двигателя, реализованный с помощью реле.

К реле подключаем 2 провода от блока питания. На реле подается плюс.

Всё остально подключается по принципу обычного регулятора.

Схема полностью обеспечила 12 вольт для двигателя.

Схема номер 1

Имелся стабилизированный импульсный блок питания, дающий на выходе напряжение 17 вольт и ток 500 миллиампер. Требовалось периодическое изменение напряжения в пределе 11 – 13 вольт. И общеизвестная схема регулятора напряжения на одном транзисторе с этим прекрасно справлялась. От себя добавил к ней только светодиод индикации да ограничительный резистор. К слову, светодиод здесь это не только «светлячок» сигнализирующий о наличии выходного напряжения. При правильно подобранном номинале ограничительного резистора, даже небольшое изменение выходного напряжения отражается на яркости свечения светодиода, что даёт дополнительную информацию о его повышении или понижении. Напряжение на выходе можно было изменять от 1,3 до 16 вольт.

КТ829 — мощный низкочастотный кремниевый составной транзистор, был установлен на мощный металлический радиатор и казалось, что при необходимости он вполне может выдержать и большую нагрузку, но случилось короткое замыкание в схеме потребителя и он сгорел. Транзистор отличается высоким коэффициентом усиления и применяется в усилителях низкой частоты – видно действительно его место там а не в регуляторах напряжения.

Слева снятые электронные компоненты, справа приготовленные им на замену. Разница по количеству в два наименования, а по качеству схем, бывшей и той, что решено было собрать, она несопоставима. Напрашивается вопрос – «Стоит ли собирать схему с ограниченными возможностями, когда существует более продвинутый вариант «за те же деньги», в прямом и переносном смысле этого изречения?»

Регулятор мощности на симисторе BTA 12-600

Симистор – полупроводниковый аппарат, причисляется к разновидности тиристора и используется в целях коммутации тока. Он работает на переменном напряжении в отличие от динистора и обычного тиристора. От его параметра зависит вся мощность прибора.

Ответ на вопрос. Если схема собиралась бы на тиристоре, необходим был бы диод или диодный мост.

Для удобства схему можно собрать на печатной плате.

Плюс конденсатора нужно припаять к управляющему электроду симистора, он находится справа. Минус спаять с крайним третьим выводом, который находится слева.

К управляющему электроду симистора припаять резистор с номинальным сопротивлением 12 кОм. К этому резистору нужно присоединить подстрочный резистор. Оставшийся вывод нужно припаять к центральной ножке симистора.

К минусу конденсатора, который припаян к третьему выводу симистора необходимо прикрепить минус от выпрямительного моста.

Плюс выпрямительного моста к центральному выводу симистора и к той части, к которой симистор крепится на радиатор.

1 контакт от шнура с вилкой припаиваем к необходимому прибору. А 2 контакт к входу переменного напряжения на выпрямительном мосту.

Осталось припаять оставшийся контакт прибора с последним контактом выпрямительного моста.

Идет тестирование схемы.

Включаем схему в сеть. С помощью подстрочного резистора регулируется мощность прибора.

Мощность можно развить до 12 вольт для авто.

Разновидности 12В стабилизаторов

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

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

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

Динистор и 4 типа проводимости.

Это устройство, называется тригерным диодом. Обладает небольшой мощностью. В его внутренности нет электродов.

Динистор открывается при наборе напряжения. Скорость набора напряжения определяется конденсатором и резисторами. Вся регулировка производится через него. Работает на постоянном и переменном токе. Его можно не покупать, он находится в энергосберегающих лампах и его легко оттуда достать.

В схемах используется не часто, но чтобы не затрачивать деньги на диоды, применяют динистор.

Он содержит 4 типа: P N P N. Это сама электрическая проводимость. Между 2 прилегающими друг к другу областями образуется электронно-дырочный переход. В динистре таких переходов 3.

Схема:

Подключаем конденсатор. Он начинает заряжаться с помощью 1 резистора, напряжение почти равно тому, что в сети. Когда напряжение в конденсаторе достигнет уровня динистора, он включится. Прибор начинает работать. Не забываем про радиатор, иначе всё перегреется.

Интегральный стабилизатор

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

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

Топ 5 транзисторов

Разные виды транзисторов применяются для разных целей, и существует необходимость его выбирать.

КТ 315. Поддерживает NPN структуру. Выпущен в 1967 году, но до сих пор используется. Работает в динамическом режиме, и в ключевом. Идеален для приборов малой мощности. Больше подходит для радиодеталей.
2N3055. Лучше всего подходит для звуковых механизмов, усилителей. Работает в динамическом режиме. Спокойно используется для регулятора 12 вольт. Удобно крепится на радиатор. Работает на частотах до 3 МГц. Хоть транзистор и выдерживает только до 7 ампер, он вытягивает мощные нагрузки.
КП501. Производитель рассчитывал его на применение в телефонных аппаратах, механизмах связи и радиоэлектронике. Через него происходит управление приборами с минимальными затратами. Преобразует уровни сигнала.
Irf3205. Пригоден для автомобилей, повышает высокочастотные инверторы. Поддерживает значительный уровень тока.
KT 815. Биполярен. Имеет структуру NPN. Работает с усилителями низкой частоты. Состоит из пластмассового корпуса. Подходит для импульсных устройств. Используется часто в генераторных схемах. Транзистор сделан давно, по сей день работает. Даже есть шанс, что он находится в обычном доме, где лежат старые приборы, нужно только их разобрать и посмотреть, есть ли там.

Вступление.

Я много лет тому назад изготовил подобный регулятор, когда приходилось подрабатывать ремонтом р/а на дому у заказчика. Регулятор оказался настолько удобным, что со временем я изготовил ещё один экземпляр, так как первый образец постоянно обосновался в качестве регулятора оборотов вытяжного вентилятора. https://oldoctober.com/

Кстати, вентилятор этот из серии Know How, так как снабжён воздушным запорным клапаном моей собственной конструкции. Описание конструкции >>> Материал может пригодиться жителям, проживающим на последних этажах многоэтажек и обладающих хорошим обонянием.

Мощность подключаемой нагрузки зависит от применяемого тиристора и условий его охлаждения. Если используется крупный тиристор или симистор типа КУ208Г, то можно смело подключать нагрузку в 200… 300 Ватт. При использовании мелкого тиристора, типа B169D мощность будет ограничена 100 Ваттами.

Что получилось

Сам процесс обновлённого монтажа занял времени ни сколько не больше чем предыдущий. При этом получен не простой регулятор напряжения, который подключается к блоку питания стабилизированного напряжения, собранная схема при подключении даже к сетевому понижающему трансформатору с выпрямителем на выходе сама даёт необходимое стабилизированное напряжение. Естественно, что выходное напряжение трансформатора должно соответствовать допустимым параметрам входного напряжения микросхемы КР142ЕН12А. Вместо неё можно использовать и импортный аналог интегральный стабилизатор LM317Т. Автор Babay iz Barnaula.

Обсудить статью ДВА ПРОСТЫХ РЕГУЛЯТОРА НАПРЯЖЕНИЯ

Схема и фотографии мощнейшего ультразвукового отпугивателя.

Простейшая схема радиожучка на одном транзисторе, для работы в паре с ФМ приёмником.

В электрических схемах для изменения уровня выходного сигнала используется регулятор напряжения. Основное его назначение — изменять подаваемую на нагрузку мощность. C помощью устройства управляют оборотами электродвигателей, уровнем освещённости, громкостью звука, нагревом приборов. В радиомагазинах можно приобрести готовое изделие, но несложно изготовить регулятор напряжения своими руками.

ДВА ПРОСТЫХ РЕГУЛЯТОРА НАПРЯЖЕНИЯ

Собранный однажды простейший регулятор напряжения на одном транзисторе был предназначен для определённого блока питания и конкретного потребителя, никуда больше его подключать было конечно не нужно, но как всегда наступает момент, когда правильно поступать мы перестаём. Следствием этого являются хлопоты и раздумья как жить-быть дальше и принятие решения восстанавливать сотворённое ранее или продолжать творить.

Схема номер 1

При правильно подобранном номинале ограничительного резистора, даже небольшое изменение выходного напряжения отражается на яркости свечения светодиода, что даёт дополнительную информацию о его повышении или понижении. Напряжение на выходе можно было изменять от 1,3 до 16 вольт.

Схема номер 2

В новой схеме также присутствует трёхвыводной эл. компонент (но это уже не транзистор) постоянный и переменный резисторы, светодиод со своим ограничителем. Добавлено только два электролитических конденсатора. Обычно на типовых схемах указаны минимальные значения C1 и C2 (С1=0,1 мкФ и С2=1 мкФ) которые необходимы для устойчивой работы стабилизатора. На практике значения емкостей составляют от десятков до сотен микрофарад. Ёмкости должны располагаться как можно ближе к микросхеме. При больших емкостях обязательно условие C1>>C2. Если ёмкость конденсатора на выходе будет превышать ёмкость конденсатора на входе, то возникает ситуация при которой выходное напряжение превышает входное, что приводит к порче микросхемы стабилизатора. Для её исключения устанавливают защитный диод VD1.

У этой схемы уже совсем другие возможности. Входное напряжение от 5 до 40 вольт, выходное 1,2 – 37 вольт. Да, имеется падение напряжения вход – выход равное примерно 3,5 вольтам, однако роз без шипов не бывает. Зато микросхема КР142ЕН12А именуемая линейным регулируемым стабилизатором напряжения имеет неплохую защиту по превышению тока нагрузки и кратковременную защиту от короткого замыкания на выходе. Её рабочая температура до + 70 градусов по Цельсию, работает с внешним делителем напряжения. Выходной ток нагрузки до 1 А при длительной работе и 1,5 А при непродолжительной. Максимально допустимая мощность при работе без теплоотвода 1 Вт, если микросхему установить на радиатор достаточного размера (100 см.кв.) то Р макс. = 10 Вт.

Что получилось

Babay iz Barnaula.

Форум по ИП

Форум по обсуждению материала ДВА ПРОСТЫХ РЕГУЛЯТОРА НАПРЯЖЕНИЯ

ИК ДАТЧИК ПРИБЛИЖЕНИЯ

Инфракрасный датчик приближения объектов к транспортным средствам — схема для самостоятельной сборки на базе E18-D80NK.

ПРИСТАВКИ К МУЛЬТИМЕТРУ

Сборник из 10 конструкций и схем приставок к цифровым мультиметрам, расширяющих функционал измерительных приборов.

простые самодельные схемы для повторения

Описание устройства

Регулятором напряжения называется электронный прибор, служащий для повышения или понижения уровня выходного сигнала, в зависимости от величины разности потенциалов на его входе.

То есть это устройство, с помощью которого можно управлять значением мощности, подводимой к нагрузке. При этом регулировать подаваемый уровень энергии можно как на реактивной, так и активной нагрузке.

Самым простым устройством, с помощью которого можно изменять уровень сигнала, считается реостат. Он представляет собой резистор, имеющий два вывода, один из которых подвижный. При перемещении ползункового вывода реостата изменяется сопротивление. Для этого он подключается параллельно нагрузке. Фактически это делитель напряжения, позволяющий регулировать величину разности потенциалов на нагрузке в пределах от нуля до значения, выдаваемого источником энергии.

Использование реостата ограничено мощностью, которую можно через него пропустить. Так как при больших значениях тока или напряжения он начинает сильно нагреваться и в итоге перегорает, поэтому на практике применение реостата ограничено. Его используют в параметрических стабилизаторах, элементах электрического фильтра, усилителях звука и регуляторах освещённости небольшой мощности.

Разновидности приборов

По виду выходного сигнала регуляторы разделяют на стабилизированные и нестабилизированные. Также они могут быть аналоговыми и цифровыми (интегральными). Первые строятся на основе тиристоров или операционных усилителей. Их управление осуществляется путём изменения параметров RC цепочки обратной связи. Совместно с ними для повышения мощности применяются биполярные или полевые транзисторы. Работа же интегральных устройств связана с использованием широтно-импульсной модуляции (ШИМ), поэтому в цифровой схемотехнике используются микроконтроллеры и силовые транзисторы, работающие в ключевом режиме.

При изготовлении самодельного регулятора напряжения могут быть использованы следующие элементы:

резисторы;
тиристоры или транзисторы;
цифровые или аналоговые интегральные микросхемы.

Первые два типа имеют несложные схемы и довольно просты к самостоятельной сборке. Их можно изготавливать без использования печатной платы с помощью навесного монтажа, в то время как импульсные регуляторы на основе микроконтроллеров требуют более обширных знаний в радиоэлектронике и программировании.

Характеристика регулятора

По своему виду приспособления могут изготавливаться в портативном или стационарном исполнении. Устанавливаются они в любом положении: вертикальном, потолочном, горизонтальном.

Устройства могут крепиться с использованием дин-рейки или встраиваться в различные блоки и приборы. Конструктивно регуляторы возможно изготовить как корпусными, так и без помещения в корпус.

К основным характеристикам устройств относят следующие параметры:

Плавность регулировки. Обозначает минимальный шаг, с которым происходит изменение величины разности потенциалов на выходе. Чем он плавнее, тем точнее можно выставить значение напряжения на выходе.
Рабочая мощность. Характеризуется значением силы тока, которое может пропускать через себя прибор продолжительное время без повреждения своих электронных связей.
Максимальная мощность. Пиковая величина, которую кратковременно выдерживает устройство с сохранением своей работоспособности.
Диапазон входного напряжения. Это значения входного сигнала, с которым устройство может работать.
Диапазон изменяемого сигнала на выходе устройства. Обозначает значения разности потенциалов, которое может обеспечить устройство на выходе.

Тип регулируемого сигнала. На вход устройства может подаваться как переменное, так и постоянное напряжение.
Условия эксплуатации. Обозначает условия, при которых характеристики регулятора не изменяются.
Способ управления. Выставление выходного уровня сигнала может осуществляться пользователем вручную или без его вмешательства.

Особенности изготовления

Изготовить регулирующее приспособление можно несколькими способами. Самый лёгкий -приобрести набор, содержащий уже готовую печатную плату и радиоэлементы, необходимые для сборки своими руками. Кроме них, набор содержит электрическую и принципиальную схему с описанием последовательности действий. Такие наборы называются KIT и предназначены для самых неопытных радиолюбителей.

Другой путь подразумевает самостоятельное приобретение радиокомпонентов и изготовление в случае необходимости печатной платы. Используя второй способ, можно будет сэкономить, но он занимает больше времени.

Существует множество схем разного уровня сложности для самостоятельного изготовления. Но чтобы сделать регулятор напряжения, кроме схемы, понадобится подготовить следующие инструменты, приборы и материалы:

паяльник;
мультиметр;
припой;
пинцет;
кусачки;
флюс;
технический спирт;
соединительные медные провода.

Если планируется собирать устройство, состоящее из 6 и более элементов, то целесообразно будет смастерить печатную плату. Для этого необходимо иметь фольгированный текстолит, хлорное железо и лазерный принтер.

Техника изготовления печатной платы в домашних условиях называется лазерно-утюжной (ЛУТ). Её суть заключается в распечатывании печатной платы на глянцевом листе бумаги, и переносом изображения на текстолит с помощью проглаживания утюгом. Затем плату погружают в раствор хлорного железа. В нём открытые участки меди растворяются, а закрытые с переведённым изображением формируют необходимые соединения.

При самостоятельном изготовлении прибора важно соблюдать осторожность и помнить про электробезопасность, особенно при работе с сетью переменного тока 220 В. Обычно правильно собранный регулятор из исправных радиодеталей не нуждается в настройке и сразу начинает работать.

Простые схемы

Для управления величиной выходного напряжения для слабо мощных устройств можно собрать простой регулятор напряжения на 2 деталях. Понадобится лишь транзистор и переменный резистор. Работа схемы проста: с помощью переменного резистора происходит индуцирование (отпирание транзистора).

Если управляющий вывод резистора находится в нижнем положении, то напряжение на выходе схемы равно нулю. А если вывод перемещается в верхнее положение, то транзистор максимально становится открытым, а уровень выходного сигнала будет равен напряжению источника питания за вычетом падения разности потенциалов на транзисторе.

При изменении сопротивления регулируется величина напряжения на выходе. В зависимости от типа транзистора изменяется и схема включения. Чем номинал переменного резистора будет меньше, тем регулировка будет плавней. Недостатком схемы является чрезмерный нагрев транзистора, поэтому чем больше будет разница между Uвх и Uвых, тем он будет сильнее нагреваться.

Такую схему удобно применять для регулировки вращения компьютерных вентиляторов или других слабых двигателей, а также светодиодов.

Симисторный вид

Для регулировки переменного напряжения используются симисторные регуляторы, с помощью которых можно управлять мощностью паяльника или лампочки. Собрав схему на недорогом и доступном симисторе BT136, можно изменять мощность нагрузки в пределах 100 ватт.

Для сборки схемы понадобится:

Наименование	Номинал	Аналог
Резистор R1	470 кОм
Резистор R2	10 кОм
Конденсатор С1	0,1 мкФ х. 400 В
Диод D1	1N4007	1SR35–1000A
Светодиод D2	BL-B2134G	BL-B4541Q
Динистор DN1	DB3	HT-32
Симистор DN2	BT136	КУ 208

Принцип работы регулятора заключается в следующем: через цепочку, состоящую из динистора DN1, конденсатора C1 и диода D1, ток поступает на симистор DN2, что приводит к его открытию. Момент открытия зависит от ёмкости C1, которая заряжается через резисторы R1 и R2. Соответственно, изменением сопротивления R1 управляется скорость заряда C1.

Несмотря на простоту, такая схема отлично справляется с регулировкой вольтажа нагревательных устройств, использующих вольфрамовую нить. Но так как такая схема не имеет обратной связи, использовать её для управления оборотами коллекторного электродвигателя нельзя.

Реле напряжения

Для автолюбителей важным элементом является устройство, поддерживающее напряжение бортовой сети в установленных пределах при изменении различных факторов, например, оборотов генератора, включении или выключении фар. Использующиеся для этого приборы работают по одинаковому принципу – стабилизация напряжения путём изменения тока возбуждения. Иными словами, если уровень сигнала на входе изменяется, то устройство уменьшает или увеличивает ток возбуждения.

Собранная схема своими руками реле-регулятора напряжения должна:

работать в широком диапазоне температур;
выдерживать скачки напряжения;
иметь возможность отключения во время запуска мотора;
обладать малым падением разности потенциалов.

Упрощённо принцип работы можно описать в следующем виде: при величине напряжения, превышающей установленное значение, ротор отключается, а при её нормализации запускается вновь. Основным элементом схемы является ШИМ стабилизатор LM 2576 ADJ.

Микросхема TC4420EPA предназначена для моментального переключения транзистора. С помощью резистора R3, конденсатора C1 и стабилитронов VD1, VD2 осуществляется защита микросхемы и полевого транзистора. Резисторы R1 и R2 задают опорное напряжение для стабилизатора. DD1 управляет работой полевого транзистора и ротора. Диод D2 используется для ограничения управляющего напряжения. Индуктивность L1 обеспечивает плавность разрядки ротора через диоды D4 и D5 при размыкании цепи.

Управляемый блок питания

Конструируя различные схемы, радиолюбители часто собирают источники напряжений. Спаяв регулятор постоянного напряжения своими руками, его можно будет использовать как управляемый блок питания в диапазоне от 0 до 12В.

Собираемый источник напряжения состоит из 2 частей: блока питания и параметрического регулятора напряжения. Первая часть изготавливается по классической схеме: понижающий трансформатор — выпрямительный блок. Типом используемого трансформатора, выпрямительных диодов и транзистора определяется мощность устройства. Переменное напряжение сети понижается в трансформаторе до 11 вольт, после чего попадает на диодный мост VD1, где становится постоянным. Конденсатор C1 используется как сглаживающий фильтр. Сигнал поступает на параметрический стабилизатор, состоящий из резистора R1 и стабилитрона VD2.

Параллельно стабилитрону подключён резистор R2, которым и изменяется уровень выходного напряжения. Транзисторы включены по упрощённой схеме эмиттерного повторителя, и при появлении на их переходах напряжения начинают работать в режиме усиления тока. То есть сигнал, снятый с R2, поступает на выход прибора через транзисторы, которые снижают его значение на величину своего насыщения. Таким образом, чем больше подаётся на них напряжение, тем сильнее они открываются и больше мощности поступает на выход.

Этот регулируемый блок питания может работать с нагрузкой до трёх ампер, то есть обеспечивать мощность до 30 ватт. Если есть опыт, то схема паяется навесным монтажом с использованием проводов любого сечения.

Как сделать диммер на 220 и 12 В: схемы, видео, инструкция

Очень часто возникает потребность в регулировании яркости лампы в пределах определенной величины, это как правило, от 20% до 100%. Выставлять яркость меньше не имеет смысла, поскольку большинство ламп просто не работают в таком режиме или дают мизерное количество света, которого хватит только на свечение лампы, но при этом ничего освещать она не будет. Можно пойти в магазин и купить готовый прибор, но сейчас цены на данные устройства очень завышены и не соответствуют получаемому изделию. Так как мы с вами мастера на все руки, то будем делать данные девайсы самостоятельно. Сегодня рассмотрим несколько схем, благодаря которым вам станет понятно, как сделать диммер на 12 В и 220 В своими руками.

На симисторе

Для начало рассмотрим схему светорегулятора, работающего от сети 220 Вольт. Данный тип устройств работает по принципу фазового смещения открывания силового ключа. Сердцем диммера является RC цепочка. Узел формирования управляющего импульса, в качестве которого выступает симметричный динистор. И собственно, сам силовой ключ, управляющий нагрузкой — симистор.

Рассмотрим работу схемы. Резисторы R1 и R2 образуют делитель напряжения. Так как R1 является переменным, то с его помощью меняется напряжение в цепочке R2C1. Динистор DB3 включен в точку между ними и при достижении напряжения порога его открывания на конденсаторе C1 он срабатывает и подает импульс на силовой ключ — симистор VS1. Он открывается и пропускает через себя ток, тем самым на выходе мы получаем напряжение. От положения регулятора зависит, какая часть волны пойдет на лампу. Чем быстрее заряжается конденсатор, тем быстрее открывается ключ, и большая часть волны и мощности пойдет на нагрузку. Таким образом, схема буквально отрезает часть синусоиды. Ниже представлен график работы устройства.

Значение (t*) — это время, за которое конденсатор заряжается до порога открывания силового элемента. Эта схема диммера проста и легко повторяется на практике. Лучше всего она работает на лампах накаливания, из-за того что спираль в лампе имеет инертность, а вот со светодиодными и иными лампами могут возникнуть проблемы, поэтому необходимо перед окончательной установкой проверить работоспособность схемы конкретно на ваших потребителях. Рекомендуем просмотреть предоставленное ниже видео, в котором наглядно показывается, как сделать светорегулятор на симисторе:

Симисторный регулятор мощности на 1000 Вт

На тиристорах

Вы можете не покупать симистор, а сделать простой светорегулятор на тиристорах, которые можно легко достать из старой неработающей аппаратуры и плат, по типу телевизоров, магнитофонов и т. д. Схема немного отличается от предыдущей, тем что для каждой полуволны стоит свой тиристор, и тем самым свой динистор для каждого ключа.

Кратко опишем процесс регулирования. Во время положительной полуволны емкость C1 заряжается через цепочку R5, R4, R3. При достижении порога открывания динистора V3, ток через него попадает на управляющий электрод тиристора V1. Ключ открывается, пропуская положительную полуволну через себя. При отрицательной фазе тиристор запирается, а процесс повторяется для другого ключа V2 и конденсатора С2, который заряжается через цепочку R1, R2, R5.

Фазные регуляторы — димеры можно использовать не только для регулировки яркости ламп накаливания, а также для регулирования скорости вращения вентилятора вытяжки, можно сделать приставку для паяльника и регулировать таким образом температуру его жала для улучшения качества пайки.

Видео инструкция по сборке:

Сборка тиристорного диммера

Важно! Данный способ регулирования не подходит для работы с люминесцентными, экономными компактными и светодиодными лампами из-за особенностей их работы.

Конденсаторный светорегулятор

На ряду с плавными регуляторами в быту получили распространение конденсаторные диммеры. Работа данного девайса основана на зависимости передачи переменного тока от величины емкости. Чем больше емкость конденсатора, тем больший ток он пропускает через себя. Таким образом, с помощью конденсатора можно уменьшить мощность, подаваемую на лампу, однако этот способ не позволяет производить регулировку плавно. Данный вид самодельного диммера может быть довольно компактным, все зависит от требуемых параметров яркости, а следовательно, от емкости конденсатора, которая связана с его размерами.

Как видно из схемы, есть три положения: 100% мощности, через гасящий конденсатор (уменьшение мощности) и выключено. В устройстве используется неполярный бумажный конденсатор, который можно раздобыть в старой технике. О том, как правильно выпаивать радиодетали из плат мы рассказали в соответствующей статье!

Ниже приведена таблица, связывающая емкость и напряжение на лампе.

На основе этой схемы можно самому собрать простой ночник и с помощью тумблера или переключателя управлять яркостью светильника.

На микросхеме

Для регулирования мощностью, подаваемой на нагрузку в цепях постоянного тока 12 Вольт, часто используют интегральные стабилизаторы — КРЕНки. Применение микросхемы упрощает разработку и монтаж устройств за счет малого числа радиодеталей. Такой самодельный диммер прост в настройке и обладает некоторыми функциями защиты.

С помощью переменного резистора R2 создается опорное напряжение на управляющем электроде микросхемы. В зависимости от выставленного параметра регулируется значение на выходе от максимума в 12 В до минимума в десятые доли Вольта. Недостаток данных регуляторов в малом КПД и максимально возможной мощности подключаемой нагрузки, в следствие этого, есть необходимость установки дополнительного радиатора для хорошего охлаждения КРЕН, поскольку часть энергии выделяется на нем в виде тепла. Однако, это идеальный вариант для маломощных схем постоянного тока и низкого напряжения, за счет своей простоты и универсальности.

Данный регулятор освещения был повторен мной и отлично справлялся со светодиодной лентой 12 Вольт, длиною три метра и давал возможность регулировать яркость светодиодов от ноля до максимума.

Отличный вариант — диммер на интегральном таймере 555, который управляет силовым ключом КТ819Г, короткими ШИМ импульсами. Установив высокую частоту работы схемы, можно избавиться от мерцания, которое часто возникает из-за дешевых покупных диммеров и вызывает быструю усталость и раздражение глаз у человека.

В таком режиме транзистор пребывает в двух состояниях: полностью открыт или полностью закрыт. Падение напряжения на нем минимальны, что позволяет подключать более мощную нагрузку и использовать схему с малым радиатором, что по сравнению с предыдущей схемой с регулятором на КРЕН, выгодно отличается по габаритам и экономичности.

Напоследок рекомендуем просмотреть еще один мастер-класс, в котором показано, как можно сделать регулятор освещения для светодиодов:

Изготовление регулятора света на 12 Вольт

Вот собственно и все идеи сборки простого светорегулятора в домашних условиях. Теперь вы знаете, как сделать диммер своими руками на 220 и 12В.

Будет интересно прочитать:

Блок питания (12 Вольт) сделать самому своими руками. Схема блока питания на 12 Вольт

Блок питания 12 Вольт позволит осуществить питание практически любой бытовой техники, включая даже ноутбук. Обратите внимание на то, что на вход ноутбука подается напряжение до 19 Вольт. Но он прекрасно будет работать, если провести запитку от 12. Правда, максимальный ток составляет 10 Ампер. Только до такого значения потребление доходит очень редко, среднее держится на уровне 2-4 Ампер. Единственное, что следует учесть – при замене стандартного источника питания на самодельный использовать встроенную батарею не получится. Но все равно блок питания на 12 вольт идеально подходит даже для такого устройства.

Параметры блока питания

Самые главные параметры любого блока питания – это выходное напряжение и ток. Зависят их значения от одного – от используемого провода во вторичной обмотке трансформатора. О том, как провести выбор его, будет рассказано немного ниже. Для себя вы должны заранее решить, для каких целей планируется использовать блок питания 12 Вольт. Если необходимо запитывать маломощную аппаратуру – навигаторы, светодиоды, и прочее, то вполне достаточно на выходе 2-3 Ампер. И то этого будет много.

Но если вы планируете с его помощью осуществлять более серьезные действия – например, заряжать аккумуляторную батарею автомобиля, то потребуется на выходе 6-8 Ампер. Ток зарядки должен быть в десять раз меньше емкости АКБ – это требование обязательно учитывается. Если же возникает необходимость в подключении приборов, напряжение питания которых существенно отличается от 12 Вольт, то разумнее установить регулировку.

Как выбрать трансформатор

Первый элемент – это преобразователь напряжения. Трансформатор способствует преобразованию переменного напряжения 220 Вольт в такое же по амплитуде, только со значением, намного меньше. По крайней мере, вам нужно меньшее значение. Для мощных блоков питания за основу можно взять трансформатор типа ТС-270. У него высокая мощность, даже имеются 4 обмотки, которые выдают по 6,3 Вольт каждая. Они использовались для питания накала радиоламп. Без особого труда из него можно сделать блок питания 12 Вольт 12 Ампер, который сможет даже АКБ автомобиля заряжать.

Но если вас полностью не устраивают его обмотки, то можно вторичные все убрать, оставить только сетевую. И провести намотку провода. Проблема в том, как посчитать необходимое количество витков. Для этого можно воспользоваться простой схемой вычисления – посчитайте, сколько витков содержит вторичная обмотка, которая выдает 6,3 Вольт. Теперь просто разделите 6,3 на число витков. И вы получите величину напряжения, которое можно снять с одного витка провода. Осталось только высчитать, сколько нужно намотать витков, чтобы на выходе получить 12,5-13 Вольт. Будет даже лучше, если на выходе окажется на 1-2 Вольт напряжение выше требуемого.

Изготовление выпрямителя

Что такое выпрямитель и для чего он нужен? Это устройство на полупроводниковых диодах, которое является преобразователем. С его помощью переменный ток превращается в постоянный. Для анализа работы выпрямительного каскада нагляднее использовать осциллограф. Если на перед диодами вы увидите синусоиду, то после них окажется практически ровная линия. Но мелкие куски от синусоиды все равно останутся. От них избавитесь после.

К выбору диодов стоит отнестись с максимальной серьезностью. Если блок питания на 12 Вольт будет использоваться в качестве зарядчика аккумулятора, то потребуется использовать элементы, у которых величина обратного тока до 10 Ампер. Если же намерены осуществлять питание слаботочных потребителей, то вполне достаточно окажется мостовой сборки. Вот тут стоит остановиться. Предпочтение стоит отдавать схеме выпрямителя, собранного по типу мост – из четырех диодов. Если применить на одном полупроводнике (однополупериодная схема), то КПД блока питания уменьшается практически вдвое.

Блок фильтров

Теперь, когда на выходе имеется постоянное напряжение, то необходимо, чтобы схема блока питания на 12 Вольт была немного усовершенствована. Для этой цели нужно использовать фильтры. Для питания бытовой техники достаточно применить LC-цепочку. О ней стоит рассказать более подробно. К плюсовому выходу выпрямительного каскада подключается индуктивность – дроссель. Ток должен проходить через него, это первая ступень фильтрации. Далее идет вторая – электролитический конденсатор с большой емкостью (несколько тысяч микрофарад).

После дросселя к плюсу подключается электролитический конденсатор. Второй его вывод соединяется с общим проводом (минусом). Суть работы электролитического конденсатора в том, что он позволяет избавиться от всей переменной составляющей тока. Помните, на выходе выпрямителя оставались небольшие кусочки синусоиды? Вот, именно от нее нужно избавиться, иначе блок питания 12 Вольт 12 Ампер будет создавать помеху для устройства, подключаемого к нему. Например, магнитола или радиоприемник будет издавать сильный гул.

Стабилизация напряжения на выходе

Для осуществления стабилизации выходного напряжения можно воспользоваться одним всего полупроводниковым элементом. Это может быть как стабилитрон с напряжением рабочим 12 Вольт, так и более современные и совершенные сборки типа LM317, LM7812. Последние рассчитаны на стабилизацию напряжения на уровне 12 Вольт. Следовательно, даже при условии, что на выходе выпрямительного каскада 15 Вольт, после стабилизации останется всего 12. Все остальное уходит в тепло. А это значит, что крайне важно устанавливать стабилизатор на радиатор.

Регулировка напряжения 0-12 Вольт

Для большей универсальности прибора стоит воспользоваться несложной схемой, которую можно соорудить за несколько минут. Такое можно воплотить при помощи ранее упомянутой сборки LM317. Только отличие от схемы включения в режиме стабилизации будет небольшое. В разрыв провода, который идет на минус, включается переменный резистор 5 кОм. Между выходом сборки и переменным резистором включено сопротивление около 220 Ом. А между входом и выходом стабилизатора защита от обратного напряжения – полупроводниковый диод. Таким образом, блок питания 12 Вольт, своими руками собранный, превращается в многофункциональное устройство. Теперь остается только произвести сборку его и градуировку шкалы. А можно и вовсе на выходе поставить электронный вольтметр, по которому и смотреть текущее значение напряжения.

Электронный ЛАТР своими руками

В настоящее время производится много регуляторов напряжения и большинство из них изготовлены на тиристорах и симисторах, которые создают значительный уровень радиопомех. Предлагаемый регулятор помех не даёт совсем и может использоваться для питания различных устройств переменного тока, без каких – либо ограничений, в отличие от симисторных и тиристорных регуляторов.
В Советском Союзе выпускалось очень много автотрансформаторов, которые, в основном, применялись для повышения напряжения в домашней электрической сети, когда по вечерам напряжение очень сильно падало, и ЛАТР (лабораторный автотрансформатор) был единственным спасением для людей, желающих посмотреть телевизор.

Но главное в них то, что на выходе из этого автотрансформатора получается такая же правильная синусоида, как и на входе, не зависимо от напряжения. Этим свойством активно пользовались радиолюбители.
Выглядит ЛАТР так:

Напряжение в этом приборе регулируется при помощи качения графитового ролика по оголённым виткам обмотки:

Помехи в таком ЛАТРе, всё же были из — за искрения, в момент качения ролика по обмоткам.
В журнале «РАДИО», №11, 1999г на странице 40 была напечатана статья «Беспомеховый регулятор напряжения».
Схема этого регулятора из журнала:

В предлагаемом журналом регуляторе не искажается форма выходного сигнала, но низкий коэффициент полезного действия и невозможность получения повышенного напряжения (выше напряжения сети), а также устаревшие комплектующие, которые найти сегодня проблематично, сводят на нет все преимущества данного прибора.

Схема электронного ЛАТРа

Я решил по возможности избавиться от некоторых недостатков регуляторов, перечисленных выше и сохранить их главные достоинства.

От ЛАТРа возьмём принцип автотрансформации и применим его на обычном трансформаторе, тем самым повысим напряжение выше напряжения сети. Мне понравился трансформатор от блока бесперебойного питания. В основном тем, что его не нужно перематывать. Всё нужное в нём есть. Марка трансформатора: RT-625BN.

Вот его схема:

Как видно из схемы, в нём присутствует, помимо основной обмотки на 220 вольт, ещё две, выполненные обмоточным проводом того же диаметра, и две вторичные мощные. Вторичные обмотки отлично подходят для питания цепи управления и работы кулера охлаждения силового транзистора. Две дополнительные обмотки соединяем последовательно с первичной обмоткой. На фотографиях видно, как это сделано по цветам.

На красный и чёрный провода подаём питание.

Добавляется напряжение с первой обмотки.

Плюс две обмотки. Итого получается 280 вольт.
Если нужно большее напряжение, то можно домотать ещё провода до заполнения окна трансформатора, предварительно сняв вторичные обмотки.

Только мотать нужно обязательно в том же направлении, что и предыдущая обмотка, и соединять конец предыдущей обмотки с началом следующей. Витки обмотки должны, как бы продолжать предыдущую обмотку. Если намотаете навстречу, то при включении нагрузки будет большая неприятность!
Повышать напряжение можно, лишь бы регулирующий транзистор выдержал это напряжение. Транзисторы из импортных телевизоров встречаются до 1500 вольт, так что простор есть.
Трансформатор можно взять и любой другой, подходящий вам по мощности, удалить вторичные обмотки и домотать провод до нужного вам напряжения. В этом случае, напряжение управления можно получить от дополнительного вспомогательного маломощного трансформатора на 8 – 12 вольт.

Если кому – то захочется повысить КПД регулятора, то можно и здесь найти выход. Транзистор бесполезно расходует электроэнергию на нагрев тогда, когда ему приходится сильно убавлять напряжение. Чем сильнее нужно убавить напряжение, тем сильнее нагрев. В открытом состоянии, нагрев незначителен.

Если изменить схему автотрансформатора и сделать на нём много выводов нужных вам уровней напряжения, то можно при помощи переключения обмоток подать на транзистор напряжение близкое к нужному вам в данный момент. Ограничения в количестве выводов трансформатора не имеется, нужен только соответствующий количеству выводов переключатель.
Транзистор в этом случае будет нужен только для незначительной точной корректировки напряжения и КПД регулятора повысится, а нагрев транзистора уменьшится.

Изготовление ЛАТРа

Можно приступать к сборке регулятора.
Схему из журнала я немного доработал, и получилось вот что:

С такой схемой можно значительно повышать верхний порог напряжения. С добавлением автоматического кулера, снизился риск перегрева регулирующего транзистора.
Корпус можно взять от старого компьютерного блока питания.

Сразу нужно прикинуть порядок размещения блоков устройства внутри корпуса и предусмотреть возможность их надёжного закрепления.

Если нет предохранителя, то обязательно нужно предусмотреть другую защиту от короткого замыкания.

Высоковольтный клеммник надёжно крепим к трансформатору.

На выход я поставил розетку для подключения нагрузки и контроля напряжения. Вольтметр можно поставить любой другой, на соответствующее напряжение, но не меньше 300 Вольт.

Понадобится

Нам понадобятся детали:

Радиатор охлаждения с кулером (любой).
Макетная плата.
Контактные колодки.
Детали можно подбирать исходя из наличия и соответствия номинальным параметрам, я ставил то, что первым под руку попало, но выбирал более или менее подходящее.
Диодные мосты VD1 – на 4 — 6А – 600 В. Из телевизора, кажется. Или собрать из четырёх отдельных диодов.
VD2 — на 2 — 3 А – 700 В.
T1 – C4460. Транзистор я поставил от импортного телевизора на 500V и мощностью рассеяния 55W. Можете попробовать любой другой подобный высоковольтный, мощный.
VD3 – диод 1N4007 на 1A 1000 В.
C1 – 470mf х 25 В, лучше ёмкость ещё увеличить.
C2 – 100n.
R1 – 1 кОм потенциометр любой проволочный, от 500 Ом и выше.
R2 – 910 — 2 Вт. Подбор по току базы транзистора.
R3 и R4 — по 1 кОм.
R5 – подстрочный резистор на 5 кОм.
NTC1 — терморезистор на 10 кОм.
VT1 – любой полевой транзистор. Я поставил RFP50N06.
M – кулер на 12 В.
HL1 и HL2 – любые сигнальные светодиоды, их можно вовсе не ставить вместе с гасящими резисторами.

Первым делом нужно приготовить плату для размещения деталей схемы и закрепить её на месте в корпусе.

Размещаем на плате детали и припаиваем их.

Когда схема собрана, настаёт время её предварительного испытания. Но нужно это делать очень осторожно. Все детали находятся под напряжением сети.
Для испытания устройства я спаял две лампочки на 220 вольт последовательно, чтобы они не сгорели, когда на них пойдёт напряжение 280 вольт.

Одинаковой мощности лампочек не нашлось и поэтому накал спиралей сильно различается. Нужно иметь ввиду, что без нагрузки регулятор работает очень некорректно. Нагрузка в данном устройстве является частью схемы. При первом включении лучше поберегите глаза (вдруг что – то напутали).
Включаем напряжение и потенциометром проверяем плавность регулировки напряжения, но не долго, во избежание перегрева транзистора.

После испытаний начинаем собирать схему автоматической работы кулера, в зависимости от температуры.
У меня не нашлось терморезистора на 10 кОм, пришлось взять два по 22 кОм и соединить их параллельно. Получилось около десяти кОм.

Крепим терморезистор рядом с транзистором с применением теплопроводной пасты, как и для транзистора.

Устанавливаем остальные детали и припаиваем. Не забудьте удалить медные контактные площадки макетной платы между проводниками, как на фото, иначе при включении высокого напряжения может произойти замыкание в этих местах.

Осталось отрегулировать подстроечным резистором начало работы кулера, когда температура радиатора возрастёт.

Помещаем всё в корпус на штатные места и закрепляем. Окончательно проверяем и закрываем крышку.

Смотрите, пожалуйста, видео работы беспомехового регулятора напряжения.
Удачи вам.

Смотрите видео

Как собрать собственный блок питания »maxEmbedded

Этот пост написал Вишвам, фанат электроники и отличный гитарист. Он является одним из основных членов roboVITics. Не забудьте поделиться своим мнением после прочтения!

Блок питания — это устройство, которое подает точное напряжение на другое устройство в соответствии с его потребностями.

Сегодня на рынке доступно множество источников питания, таких как регулируемые, нерегулируемые, регулируемые и т. Д., И решение о выборе правильного полностью зависит от того, какое устройство вы пытаетесь использовать с источником питания. Источники питания, часто называемые адаптерами питания или просто адаптерами, доступны с различным напряжением и разной токовой нагрузкой, что является не чем иным, как максимальной мощностью источника питания для подачи тока на нагрузку (нагрузка — это устройство, которое вы пытаетесь подать. мощность к).

Можно спросить себя, «Почему я делаю это сам, когда он доступен на рынке?» Что ж, ответ — даже если вы его купите, он обязательно перестанет работать через некоторое время (и поверьте мне, блоки питания перестают работать без каких-либо предварительных указаний, однажды они будут работать, завтра они просто перестанут работать. прекратить работу!).Итак, если вы построите его самостоятельно, вы всегда будете знать, как его отремонтировать, поскольку вы будете точно знать, какой компонент / часть схемы что делает. А в дальнейшем, зная, как построить один, вы сможете отремонтировать уже купленные, не тратя деньги на новый.

Медные провода с допустимой нагрузкой по току не менее 1 А для сети переменного тока
Понижающий трансформатор
1N4007 Кремнеземные диоды (× 4)
Конденсатор 1000 мкФ
Конденсатор 10 мкФ
Регулятор напряжения (78XX) (XX — требуемое выходное напряжение. Я объясню эту концепцию позже)
Паяльник
Припой
Печатная плата общего назначения
Гнездо адаптера (для подачи выходного напряжения на устройство с определенной розеткой)
2-контактный штекер

Дополнительно

Светодиод (для индикации)
Резистор (значение поясняется позже)
Радиатор для регулятора напряжения (для более высоких выходов тока)
Переключатель SPST

Трансформаторы

Трансформаторы — это устройства, которые понижают относительно более высокое входное напряжение переменного тока до более низкого выходного напряжения переменного тока.Найти входные и выходные клеммы трансформатора очень сложно. Обратитесь к следующей иллюстрации или в Интернете, чтобы понять, где что находится.

Клеммы ввода / вывода трансформатора

В основном трансформатор имеет две стороны, где заканчивается обмотка катушки внутри трансформатора. Оба конца имеют по два провода (если вы не используете трансформатор с центральным отводом для двухполупериодного выпрямления). На трансформаторе одна сторона будет иметь три клеммы, а другая — две.Один с тремя выводами — это пониженный выход трансформатора, а другой с двумя выводами — это то место, где должно быть обеспечено входное напряжение.

Регуляторы напряжения

Стабилизаторы напряжения серии 78ХХ — это регуляторы, широко используемые во всем мире. XX обозначает напряжение, которое регулятор будет регулировать как выходное, исходя из входного напряжения. Например, 7805 будет регулировать напряжение до 5 В. Точно так же 7812 будет регулировать напряжение до 12 В.Обращаясь к этим регуляторам напряжения, следует помнить, что им требуется как минимум на 2 вольта больше, чем их выходное напряжение на входе. Например, для 7805 потребуется не менее 7 В, а для 7812 — не менее 14 В в качестве входов. Это избыточное напряжение, которое необходимо подавать на регуляторы напряжения, называется пониженным напряжением .

ПРИМЕЧАНИЕ: Входной вывод обозначен как «1», земля — как «2», а выходной — как «3».

Схема регулятора напряжения

Диодный мост

Мостовой выпрямитель состоит из четырех обычных диодов, с помощью которых мы можем преобразовать напряжение переменного тока в напряжение постоянного тока.Это лучшая модель для преобразования переменного тока в постоянный, чем двухполупериодные и полуволновые выпрямители. Вы можете использовать любую модель, какую захотите, но я использую ее ради высокой эффективности (если вы используете модель двухполупериодного выпрямителя, вам понадобится трансформатор с центральным отводом, и вы сможете использовать только половину преобразованное напряжение).

Следует отметить, что диоды теряют около 0,7 В каждый при работе в прямом смещении. Таким образом, в мостовом выпрямлении мы упадем на 1,4 В, потому что в один момент два диода проводят ток, и каждый из них упадет на 0.7В. В случае двухполупериодного выпрямителя будет потеряно только 0,7 В.

Так как это падение влияет на нас? Что ж, это пригодится при выборе правильного понижающего напряжения для трансформатора. Видите ли, нашему регулятору напряжения нужно на 2 вольта больше, чем его выходное напряжение. Для пояснения предположим, что мы делаем адаптер на 12 В. Таким образом, для регулятора напряжения требуется как минимум 14 вольт на входе. Таким образом, выход диодов (который входит в стабилизатор напряжения) должен быть больше или равен 14 вольт.Теперь о входном напряжении диодов. В целом они упадут на 1,4 Вольт, поэтому входное напряжение на них должно быть больше или равно 14,0 + 1,4 = 15,4 Вольт. Поэтому я бы, вероятно, использовал для этого понижающий трансформатор с 220 на 18 вольт.

Таким образом, понижающее напряжение трансформатора должно быть как минимум на 3,4 В выше желаемого выходного напряжения источника питания.

Схема и изображение диода

Цепь фильтра

Мы фильтруем как вход, так и выход регулятора напряжения, чтобы получить максимально плавное напряжение постоянного тока от нашего адаптера, для которого мы используем конденсаторы.Конденсаторы — это простейшие фильтры тока, они пропускают переменный ток и блокируют постоянный ток, поэтому используются параллельно с выходом. Кроме того, если есть пульсация на входе или выходе, конденсатор выпрямляет его, разряжая накопленный в нем заряд.

Схема и изображение конденсатора

Вот принципиальная схема блока питания:

Принципиальная схема

Как это работает

Сеть переменного тока подается на трансформатор, который понижает 230 В до желаемого напряжения.Мостовой выпрямитель следует за трансформатором, преобразуя переменное напряжение в выходное постоянное и через фильтрующий конденсатор подает его непосредственно на вход (вывод 1) регулятора напряжения. Общий вывод (вывод 2) регулятора напряжения заземлен. Выход (вывод 3) регулятора напряжения сначала фильтруется конденсатором, а затем снимается выходной сигнал.

Сделайте схему на печатной плате общего назначения и используйте 2-контактный штекер (5A) для подключения входа трансформатора к сети переменного тока через изолированные медные провода.

Если вы хотите включить устройство, купленное на рынке, вам необходимо припаять выход блока питания к разъему адаптера. Этот переходник бывает разных форм и размеров и полностью зависит от вашего устройства. Я включил изображение наиболее распространенного типа переходного разъема.

Очень распространенный тип переходного разъема

Если вы хотите запитать самодельную схему или устройство, то вы, вероятно, пропустите выходные провода вашего источника питания напрямую в вашу схему.

Важно отметить, что вам нужно будет соблюдать полярность при использовании этого источника питания, так как большинство устройств, которые вы включаете, будут работать только с прямым смещением и не будут иметь встроенного выпрямителя для исправления неправильной полярности. .

Порты подключения переходного разъема

Практически всем устройствам потребуется заземление на наконечнике и заземление на рукаве, за исключением некоторых, например, в музыкальной индустрии, почти все устройства нуждаются в заземлении на наконечнике и плюсе на рукаве.

Вы можете добавить последовательно светодиод с токоограничивающим резистором для индикации работы источника питания. Значение сопротивления рассчитывается следующим образом:

 R = (Vout - 3) / 0,02 Ом

Где, R — значение последовательного сопротивления, а Vout — выходное напряжение регулятора напряжения (а также источника питания).

Схема и изображение резистора

ПРИМЕЧАНИЕ: Значение резистора не обязательно должно быть точно таким, как рассчитано по этой формуле, оно может быть любым, близким к рассчитанному, желательно большим.

Схема и изображение светодиода

Помимо светодиода, вы также можете добавить переключатель для управления режимом включения / выключения источника питания.

Вы также можете использовать теплоотвод, который представляет собой металлический проводник тепла, прикрепленный к регулятору напряжения с помощью болта. Используется в случае, если нам нужны сильноточные выходы от блока питания и регулятор напряжения нагревается.

Радиатор

Здесь я сделал блок питания на 12 В для питания моей платы микроконтроллера. Он работает отлично и стоит где-то около 100 баксов (индийских рупий).

ПРИМЕЧАНИЕ: Для всех плат микроконтроллеров потребуется положительный полюс на наконечнике и заземление на втулке.

Это адаптер на 12 В, который я сделал

Перед тем, как паять детали на печатную плату, спланируйте на ней расположение вашей схемы, это поможет сэкономить место и позволит меньше места для ошибок при пайке.
Если вы новичок в схемах и пайке, я бы посоветовал вам сначала сделать эту настройку на макетной плате и проверить свои соединения, а после того, как эта схема заработает на макетной плате, перенесите эту схему на печатную плату и припаяйте.
Будьте осторожны, , так как вы работаете напрямую с сетью переменного тока.
Проверьте заранее, какое напряжение требуется устройству, которое вы пытаетесь подключить к источнику питания. Некоторые устройства можно сжечь всего парой дополнительных вольт.
Стабилизаторы напряжения серии 78XX способны обеспечивать токи до 700 мА при использовании радиатора.

Вот и все. Если вам понравился этот пост, у вас есть какие-либо мнения относительно него или любые дальнейшие запросы и проекты, пожалуйста, прокомментируйте ниже.Кроме того, подпишитесь на maxEmbedded, чтобы оставаться в курсе! Ваше здоровье!

Вишвам Аггарвал
[email protected]

Нравится:

Нравится Загрузка …

Связанные

Что такое регулятор напряжения?

Регулятор напряжения — это компонент, который преобразует напряжение в более низкий (или более высокий) уровень.

Типичный пример: вы хотите использовать батарею на 9 В, но вам нужно в цепи 5 В. Например, чтобы создать портативное зарядное устройство USB. Затем вы можете использовать регулятор напряжения, который принимает эти 9 В в качестве входа и создает стабильный выход 5 В для использования в вашей схеме.

Или, если вам нужны разные уровни напряжения для схемы, которую вы строите. Допустим, у вас есть схема с микроконтроллером, которому нужно 5 В, и двигателем, которому нужно 12 В. Вместо двух блоков питания вы можете использовать только блок питания 12 В и добавить регулятор напряжения, обеспечивающий 5 В для микроконтроллера.

Как подключить регулятор напряжения

Обычно вам нужно несколько дополнительных компонентов, подключенных к регулятору напряжения, чтобы сделать выход более стабильным.По крайней мере, конденсатор-другой. Но это зависит от того, какой вы выберете. Вы найдете информацию о том, как подключить конкретный регулятор напряжения, в его техническом описании.

Например, регулятор напряжения 7805 обычный. Это дает вам 5 В. В таблице данных 7805 вы можете найти этот пример схемы, которая показывает, что вам нужны два конденсатора:

Регулятор напряжения с выходом 5В

Типы регуляторов напряжения

Существует два распространенных типа регуляторов напряжения, о которых стоит знать:

Линейные регуляторы напряжения
Импульсные регуляторы постоянного тока

Линейный регулятор напряжения — самый простой, для работы которого требуется всего пара конденсаторов и, возможно, один или два резистора.

Примерами линейных регуляторов являются 7805 и LM317 с регулируемым выходным напряжением.

Схема LM317 с регулируемым выходом

Импульсный стабилизатор DC-DC немного сложнее, и для работы требуется индуктор и диод. Одним из примеров является LM2596. Но часто вы можете найти их в виде небольших модулей (ищите преобразователи постоянного тока в постоянный), на плате которых есть все необходимое.

Модуль преобразователя постоянного / постоянного тока

Основное различие между ними состоит в том, что линейный регулятор потребляет гораздо больше энергии, чем импульсный регулятор. Таким образом, линейный регулятор может легко сильно нагреться, если вы не обеспечите хорошее охлаждение.

Кроме того, импульсный стабилизатор — единственный, который может дать вам более высокое выходное напряжение, чем то, которое вы вставили. Линейный стабилизатор всегда будет давать вам более низкое выходное напряжение.

Как работают линейные регуляторы напряжения

Есть много способов спроектировать линейный регулятор напряжения. Вот, пожалуй, один из самых простых:

На выходе всегда будет напряжение стабилитрона диода минус напряжение V _BE транзистора.V _BE обычно составляет от 0,6 до 0,7 В. Таким образом, с стабилитроном 5,6 В на выходе будет около 5 В.

Если выходное напряжение превышает 5 В, это означает, что V _BE становится ниже. Это заставит транзистор уменьшить ток, так что напряжение снова упадет. Если выходное напряжение станет ниже 5 В, произойдет обратное.

Как работают регуляторы переключения

Другой основной тип — импульсный регулятор. Это регулятор напряжения, который включает и выключает входное напряжение и использует некоторые хитрости умных схем с индуктором для преобразования напряжения гораздо более энергоэффективным способом.

Существует 3 основных типа:

Понижающий преобразователь — Может преобразовывать в более низкое напряжение
Повышающий преобразователь — Может преобразовывать в более высокое напряжение
Понижающий преобразователь — Может преобразовывать как в более низкое, так и в более высокое напряжение

Вот основная концепция понижающего преобразователя :

При нажатии переключателя ток течет в катушку индуктивности, конденсатор и нагрузку от батареи. И индуктор, и конденсатор заряжаются. Когда переключатель отпускается, накопленная энергия в катушке индуктивности и конденсаторе обеспечивает ток для нагрузки.

В реальной жизни переключатель заменен на транзистор. И есть чувствительный механизм, который проверяет выходное напряжение и включает и выключает транзистор быстрее (для получения большего напряжения) или медленнее (для получения меньшего напряжения).

Вопросы?

Дайте мне знать, какие вопросы у вас есть о регуляторе напряжения в разделе комментариев ниже. Я постараюсь ответить на них и соответствующим образом обновить статью!

LM317 / LM338 / LM350 Калькулятор регулятора напряжения и схемы

LM317 / LM338 / LM350 Регуляторы напряжения

Семейство регулируемых 3-контактных регуляторов положительного напряжения LM317 / LM338 / LM350 может принимать входное напряжение от 3 до 40 В постоянного тока и обеспечивать стабилизированное напряжение выше 1.Выходной диапазон от 2 В до 37 В. Стабилизаторы напряжения LM317 могут обеспечивать выходной ток до 1,5 А (А). Там, где требуется больший выходной ток, регуляторы серии LM350 подходят до 3 А, а регуляторы напряжения серии LM338 — до 5 А.

Стабилизаторы напряжения LM317 / LM338 / LM350 исключительно просты в использовании, им требуется всего два внешних резистора для установки регулируемого выходного напряжения. При использовании регулируемых регуляторов напряжения LM317 / LM338 / LM350 вы можете рассчитывать на эффективность регулирования как линии, так и нагрузки, по сравнению со стандартным стабилизатором напряжения. Стабилизаторы напряжения LM317 / LM338 / LM350 обеспечивают полную защиту от перегрузки. Обычно конденсаторы не требуются, если только устройство не расположено на расстоянии более 150 мм (6 дюймов) от конденсаторов входного фильтра, и в этом случае требуется входной байпасный конденсатор. Для улучшения переходной характеристики можно добавить дополнительный выходной конденсатор. Клемма регулировки регулятора может быть отключена для достижения очень высокого подавления пульсаций. Дополнительные сведения о регулируемых регуляторах напряжения LM317 / LM338 / LM350 см. В таблицах данных регулируемых регуляторов ниже.

Фотография 1: Регулятор напряжения LM317 (пластиковый корпус TO-220)

Калькулятор регулятора напряжения LM317 / LM338 / LM350

Вы можете использовать этот калькулятор регуляторов напряжения для изменения значения программного резистора (R ₁) и выходного заданного резистора (R ₂) и расчета выходного напряжения для семейства LM317 / LM338 / LM350, состоящего из трех клеммных регулируемых регуляторов напряжения. . Этот калькулятор регуляторов напряжения будет работать со всеми регуляторами напряжения с опорным напряжением (V _REF), равным 1.25. Обычно программный резистор (R ₁) устанавливается на 240 Ом для регуляторов LM117, LM317, LM138 и LM150. Для регуляторов LM338 и LM350 обычно используется 120 Ом для программного резистора R ₁. Однако другие значения, такие как 150 или 220 Ом, также могут использоваться для R ₁. Стабилизаторы напряжения серии LM317 / LM338 / LM350 также могут быть настроены для регулирования тока в цепи. Для получения информации о регулировании тока с помощью этих регуляторов на интегральных схемах (IC) см. Калькулятор регулятора тока LM317 / LM338 / LM350.

Рисунок 1: Схема калькулятора регулятора напряжения LM317 / LM338 / LM350

Калькулятор регулятора напряжения LM317 / LM338 / LM350

Для определения выходного напряжения введите значения для программы (R ₁) и установите (R ₂) резисторы и нажмите кнопку «Рассчитать».

ПРИМЕЧАНИЕ: для этого онлайн-калькулятора регулятора напряжения требуется, чтобы в вашем браузере был включен JavaScript.

Калькулятор регулятора напряжения LM317 / LM338 / LM350

ОБНОВЛЕНИЕ — калькулятор регулятора тока LM317 / LM338 / LM350 перемещен на свою страницу, калькулятор регулятора тока LM317 / LM338 / LM350.Пожалуйста, обновите свои закладки.

Лист данных — 3-контактный регулируемый регулятор LM317 / LM338 / LM350

Цепи регулятора напряжения LM317 / LM338 / LM350

На следующих схемах показаны типовые схемы применения регуляторов напряжения LM317 / LM338 / LM350. Примечание : Падение напряжения регулятора IC составляет от 1,5 до 2,5 В в зависимости от выходного тока (I _OUT). Следовательно, входное напряжение регулятора LM317 / LM338 / LM350 должно быть не менее 1.На 5–2,5 В больше желаемого выходного напряжения. Планируйте, что желаемое выходное напряжение будет примерно на 3 В. Вы не хотите использовать слишком высокое входное напряжение, так как избыток необходимо будет отводить в виде тепла через регулятор. Подробные сведения о падении напряжения и требованиях к радиатору см. В таблицах данных регуляторов напряжения выше.

Рисунок 2: Схема регулируемого стабилизатора напряжения от 1,2 до 25 В для LM317 / LM338 / LM350

Когда внешние конденсаторы используются с регулятором напряжения, может потребоваться использование защитных диодов, чтобы предотвратить разряд конденсаторов через точки с низким током в регулятор напряжения.Даже небольшие конденсаторы могут иметь достаточно низкое внутреннее последовательное сопротивление, чтобы обеспечивать выбросы 20 А при коротком замыкании. Хотя импульс очень непродолжителен, энергии достаточно, чтобы повредить части регулятора IC. Для выходных напряжений менее 25 В или более 10 мкФ защитные диоды не требуются. На рисунке 3 показан LM317 / LM338 / LM350 с включенными защитными диодами для использования с выходным напряжением более 25 В и высокими значениями выходной емкости.

Рисунок 3: Схема регулятора напряжения LM317 / LM338 / LM350 с защитными диодами

На выходе напряжения можно использовать твердотельные танталовые конденсаторы, чтобы улучшить подавление пульсаций регулятора напряжения.

Рисунок 4: Схема регулируемого регулятора напряжения LM317 / LM338 / LM350 с улучшенным подавлением пульсаций

Рисунок 5: Схема зарядного устройства 12 В аккумулятора с регулятором LM317

Видеоурок — Регулируемый регулятор напряжения LM317

Учебное пособие по регулируемому регулятору напряжения LM317 — загружено Afrotechmods 17 апреля 2011 г. (YouTube) — 4 минуты 8 секунд.

LM317 Регулируемый регулятор напряжения Учебное пособие

Тяги регулятора напряжения и тока

Что такое регулятор напряжения? | EAGLE

Регуляторы, установка:

Регулятор напряжения и как он защищает вашу схему

Будь то ваш автомобиль, ноутбук или смартфон, каждое электронное устройство нуждается в некоторой защите от скачков напряжения. В наши дни, когда устройства становятся плотнее, чем когда-либо, с такими чувствительными компонентами, как микропроцессоры и интегральные схемы (ИС), даже малейшее изменение напряжения может нанести ущерб вашей тщательно спроектированной схеме. Итак, что может сделать чувствительный компонент, когда он требует защиты? Ему нужен регулятор, чтобы поддерживать стабильное и плавное напряжение от входа к выходу.

Обзор регуляторов напряжения

В мире электронных компонентов стабилизатор напряжения является одним из наиболее широко используемых, но что делает эта ИС? Он обеспечивает схему с предсказуемым и фиксированным выходным напряжением в любое время, независимо от входного напряжения.

LM7805 — один из самых популярных линейных регуляторов напряжения. (Источник изображения)

Как регулятор напряжения решает эту задачу, в конечном итоге зависит от разработчика. Некоторое напряжение можно контролировать с помощью более простого стабилитрона, в то время как для других приложений требуется продвинутая топология линейных или импульсных стабилизаторов. В конце концов, у каждого регулятора напряжения есть основная и вторичная цель:

Первичный: Для создания постоянного выходного напряжения цепи в ответ на изменения условий входного напряжения.У вас может быть 9 В на входе, но если вы хотите только 5 В на выходе, вам нужно будет понизить его (Бак) с помощью регулятора напряжения.

Вторичный : Регуляторы напряжения также служат для экранирования и защиты вашей электронной схемы от любого потенциального повреждения. Меньше всего вам нужно сжечь микроконтроллер, потому что он не справляется с скачком напряжения.

Когда дело доходит до добавления регулятора напряжения в вашу схему, вы обычно работаете с одним из двух типов — линейными регуляторами напряжения или импульсными регуляторами напряжения.Давайте посмотрим, как они работают.

Линейные регуляторы напряжения

Этот тип регулятора действует как делитель напряжения в вашей цепи и представляет собой тип регулятора, обычно используемый при разработке маломощных и недорогих приложений. С линейным стабилизатором вы воспользуетесь преимуществом силового транзистора (BJT или MOSFET), который играет роль переменного резистора, повышая и понижая выходное напряжение вашей схемы при изменении входного питания.

Независимо от того, какая нагрузка находится в вашей цепи, линейный стабилизатор напряжения всегда будет идти в ногу, чтобы обеспечить вам постоянное стабильное выходное напряжение.Например, трехконтактный линейный стабилизатор напряжения, такой как LM7805, обеспечивает стабильный выходной сигнал 5 вольт на 1 ампер, пока входное напряжение не превышает 36 вольт.

LM705 подключен последовательно для обеспечения стабильного выходного напряжения. (Источник изображения)

Обратной стороной этого типа регулятора в конечном итоге является принцип его работы. Поскольку он ведет себя как резистор для стабилизации напряжения, он в конечном итоге тратит массу энергии на преобразование тока сопротивления в тепло. Вот почему линейные регуляторы напряжения идеально подходят для приложений, в которых требования к мощности невысоки, а разница между входным и выходным напряжениями минимальна. Давайте сравним две разные ситуации регулирования напряжения, чтобы увидеть, как складывается линейный регулятор:

С входным источником 10 В, который понижается до 5 В с помощью LM7805, вы в конечном итоге потратите 5 Вт и получите только 50% эффективности от ваших усилий.

Возьмите тот же регулятор LM7805 и подайте на него входное напряжение 7 вольт, пониженное до 5 вольт, и в конечном итоге вы потратите только 2 ватта и достигнете эффективности 71%.

Как видите, чем ниже начальная потребляемая мощность, тем эффективнее может быть линейный стабилизатор напряжения.При работе с этими регуляторами в вашей собственной схеме вы обычно столкнетесь с двумя вариантами: последовательным или шунтирующим.

Регулятор напряжения серии

В этом стандартном стабилизаторе последовательно с нагрузкой установлен транзистор, управляемый стабилитроном. Здесь регулятор использует в качестве переменного элемента (в данном случае транзистор), плавно увеличивая и уменьшая сопротивление в зависимости от переменного входного напряжения, чтобы обеспечить стабильное и стабильное выходное напряжение.

Простая схема последовательного регулятора напряжения, обеспечивающая регулируемый выход постоянного тока.(Источник изображения)

Шунтирующий регулятор напряжения

Это приложение работает аналогично последовательному регулятору напряжения, но не подключено последовательно. Все избыточное напряжение по-прежнему отправляется на землю через тот же процесс переменного сопротивления, что снова приводит к потере энергии. Чаще всего шунтирующие регуляторы используются в:

Прецизионные ограничители тока
Контроль напряжения
Источники питания с регулируемым напряжением
Усилители ошибок
Цепи источника и потребителя тока
Импульсные источники питания с низким выходным напряжением

Шунтирующий регулятор напряжения не подключен последовательно, но по-прежнему посылает избыточный ток на землю.(Источник изображения)

В целом, если вы работаете с маломощным и недорогим приложением, в котором эффективность преобразования энергии не является основным приоритетом, то линейный стабилизатор напряжения будет вашим выбором. Вот некоторые окончательные преимущества и недостатки, о которых следует помнить перед выбором линейного регулятора для вашего следующего проекта:

Преимущества	Недостатки
Имеет более низкие электромагнитные помехи и шум, чем импульсные регуляторы	Вариант с очень низким энергопотреблением, если разница между входным и выходным напряжением велика
Быстро реагирует на изменения нагрузки или напряжения сети	Часто потребуется добавить радиатор для рассеивания всей потраченной впустую энергии
Обеспечивает стабильное и стабильное низкое выходное напряжение, идеально подходит для приложений с низким энергопотреблением.	У вас нет возможности получить выходное напряжение выше входного

Импульсные регуляторы напряжения

Импульсные регуляторы

идеально подходят, когда у вас большая разница между входным и выходным напряжениями. По сравнению с линейными регуляторами напряжения переключение выигрывает в эффективности преобразования энергии. Однако вся эта дополнительная эффективность также делает вашу схему более сложной.

Вы обнаружите, что импульсные регуляторы имеют совершенно иную внутреннюю схему, в которой для регулирования напряжения используется управляемый переключатель. Вот почему он называется импульсным регулятором.

Как работает импульсный регулятор? Вместо того, чтобы постоянно сопротивляться входному напряжению и посылать его на землю в качестве приемника, импульсные регуляторы вместо этого накапливают, а затем доставляют заряд меньшими частями к выходному напряжению на основе обратной связи.Подавая выходное напряжение обратно в переключатель, регулятор постоянно проверяет, нужно ли ему увеличивать или уменьшать синхронизацию порций напряжения для вывода.

Переключение регуляторов становится немного сложнее. (Источник изображения)

Импульсный стабилизатор поддерживает уровень заряда с помощью транзистора, который включается, когда для его накопителя требуется больше энергии, и выключается, когда он достигает желаемого выходного напряжения. Это помогает обеспечить гораздо более энергоэффективный метод управления уровнями выходного напряжения с помощью своего рода плотиноподобной системы, которая не просто сопротивляется потоку входного напряжения, но вместо этого реагирует на изменения напряжения и включение / выключение как нужный.

Однако у этого процесса включения / выключения есть некоторые недостатки. Чем быстрее переключается ваш импульсный регулятор, тем больше времени он потратит на переход из проводящего в непроводящее состояние, что приводит к общему снижению эффективности преобразования. Вы также получите намного больше шума в своей цепи с импульсным стабилизатором, чем с линейным регулятором напряжения.

Однако, в отличие от линейных регуляторов напряжения, импульсные стабилизаторы гораздо более разнообразны в своих доступных применениях.Эти регуляторы не только понижают или повышают ваше напряжение, но также могут его инвертировать. Вот три метода, которыми известны импульсные регуляторы напряжения:

Boosting (Повышающий)

Этот метод обеспечивает более высокое регулируемое выходное напряжение за счет увеличения входного напряжения.

Эта схема увеличивает входное напряжение 5 В до 12 В на выходе. (Источник изображения)

Bucking (понижающий)

Этот метод обеспечивает более низкое регулируемое выходное напряжение на основе переменного входного напряжения, аналогично тому, как работает линейный регулятор.

Эта схема понижает вход 8-40 В, до 5 В на выходе. (Источник изображения)

Повышающий / понижающий (инвертор)

Этот метод представляет собой своего рода гибрид, предоставляющий разработчику возможность повышать, понижать или инвертировать выходное напряжение по мере необходимости.

В целом, если вы работаете со сложной конструкцией, в которой важна эффективность преобразования мощности, а разница между входным и выходным напряжениями велика, тогда вам подойдут импульсные стабилизаторы.Вот некоторые окончательные преимущества и недостатки, о которых следует помнить, прежде чем выбирать этот регулятор для вашего следующего проекта:

Преимущества	Недостатки
Достигает гораздо более высокой эффективности преобразования мощности, чем линейные регуляторы, 85% +	Производит больше электромагнитных помех и шума, чем линейные регуляторы
Не требует добавления радиатора на вашу плату, экономя место	Требует большей сложности и дополнительных компонентов на вашем макете
Может легко работать с силовыми приложениями, где есть широкий диапазон входных и выходных напряжений.	Дополнительные компоненты увеличивают общую стоимость проекта, что не идеально для низкозатратных или бюджетных проектов.

Простота — стабилитрон

Многим разработчикам может не понадобиться иметь дело со сложными линейными или импульсными регуляторами напряжения. В этих ситуациях мы можем полагаться на еще более простое решение для регулирования напряжения с помощью стабилитрона. Один только этот компонент может в некоторых случаях обеспечить все необходимое регулирование напряжения, не требуя каких-либо специальных деталей.

Стабилитрон выполняет свою работу, шунтируя все избыточное напряжение выше его порогового значения на землю.Однако вся эта простота имеет ограниченные возможности, и вы обычно будете использовать стабилитроны только в качестве стабилизаторов напряжения для приложений с очень низким энергопотреблением.

Какой регулятор вам нужен?

Все конструкции уникальны, и нет ни одного универсального регулятора, который удовлетворит потребности каждого инженера. Лучше оценивать каждый новый проект в индивидуальном порядке и задавать себе следующие вопросы:

Требует ли ваша конструкция низкого уровня шума на выходе и низкого уровня электромагнитных помех? Если это так, то линейные регуляторы и — это то, что вам нужно.
Требуется ли ваша конструкция максимально быстрого реагирования на помехи на входе и выходе? Линейные регуляторы снова выигрывают.
Есть ли у вашего проекта строгие ограничения по стоимости, и вам нужно учитывать каждый доллар? Линейные регуляторы — это экономичный выбор.
Ваша конструкция работает на уровне мощности выше нескольких ватт? В этой ситуации импульсные регуляторы дешевле, поскольку не требуют радиатора.
Требуется ли для вашей конструкции высокий КПД преобразования мощности? Импульсные регуляторы — это лучший выбор, предлагающий КПД 85% + для повышающих и понижающих приложений.
Ваше устройство работает только от источника постоянного тока, и вам нужно увеличить выходное напряжение? Регуляторы переключения справятся с этим.

Все еще не уверены, какого риэлтора выбрать? Вот некоторые другие детали, которые следует учитывать в разделе Как выбрать лучший стабилизатор напряжения для моей схемы? от Силовой Электроники.

Регуляторы, монтаж вверх

Какое бы устройство вы ни создавали, ему потребуется серьезная защита от колебаний напряжения.Стабилизаторы напряжения — идеальный инструмент для этой задачи, способный обеспечить стабильное выходное напряжение, чтобы ваша схема работала должным образом. В конечном итоге, выбор регулятора напряжения зависит от требований вашей конструкции. Работаете с малопотребляющим и недорогим приложением, где преобразование энергоэффективности не имеет значения? Возможно, вам подойдут линейные регуляторы. Или, может быть, вы работаете над более сложной конструкцией, требующей повышения и понижения напряжения по мере необходимости. Если это так, подумайте о переключении регуляторов.Какой бы регулятор вы ни выбрали, вы защитите свою электрическую цепь от опасностей, связанных с этими напряжениями в дикой природе.

Знаете ли вы, что Autodesk EAGLE включает в себя массу бесплатных библиотек регуляторов напряжения, готовых для использования в вашем следующем проекте? Попробуйте Autodesk EAGLE бесплатно сегодня!

Стабилизатор напряжения

| Дискретные полупроводниковые схемы

ДЕТАЛИ И МАТЕРИАЛЫ

Четыре батареи по 6 В
Стабилитрон, 12 В — тип 1N4742 (каталог Radio Shack № 276-563 или аналогичный)
Один резистор 10 кОм

Для этого эксперимента подойдет любой низковольтный стабилитрон.Перечисленная здесь модель 1N4742 (напряжение стабилитрона = 12 вольт) является лишь одним предложением.

Какую бы модель диода вы ни выбрали, я настоятельно рекомендую диод с номинальным напряжением стабилитрона выше , чем напряжение одной батареи, для максимального обучения. Важно, чтобы вы видели, как работает стабилитрон при воздействии на него напряжения на меньше, чем его номинальное значение пробоя.

СПРАВОЧНЫЕ ССЫЛКИ

Уроки электрических цепей , том 3, глава 3: «Диоды и выпрямители»

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

СХЕМА

ИЛЛЮСТРАЦИЯ

ИНСТРУКЦИЯ

Создайте эту простую схему, подключив диод в режиме «обратного смещения» (положительный катод и отрицательный анод), и измерьте напряжение на диоде, используя одну батарею в качестве источника питания.Запишите это падение напряжения для использования в будущем.

Также измерьте и запишите падение напряжения на резисторах 10 кОм. Измените схему, подключив последовательно две 6-вольтовые батареи для получения общего напряжения источника питания 12 вольт. Повторно измерьте падение напряжения на диоде, а также падение напряжения на резисторе с помощью вольтметра:

Подключите последовательно три, а затем четыре 6-вольтовых батареи, образуя источник питания на 18 и 24 В соответственно. Измерьте и запишите падения напряжения на диодах и резисторах для каждого нового напряжения источника питания.

Что вы заметили в падении напряжения на диоде для этих четырех различных источников напряжения? Вы видите, что напряжение на диоде никогда не превышает уровня 12 вольт?

Что вы заметили в падении напряжения на резисторе для этих четырех различных уровней напряжения источника? Стабилитроны часто используются в качестве устройств , регулирующих напряжение, потому что они действуют, чтобы ограничить падение напряжения на себе на заданном уровне.

Какое бы избыточное напряжение ни подавалось от источника питания, оно падает на последовательном резисторе. Однако важно отметить, что стабилитрон не может компенсировать недостатка напряжения источника.

Например, этот 12-вольтовый стабилитрон не пропускает 12 вольт при напряжении источника питания всего 6 вольт. Полезно думать о стабилитроне как о ограничителе напряжения : установление максимального падения напряжения, но не минимального падения напряжения.

КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

Схема с номерами узлов SPICE:

Netlist (создайте текстовый файл, содержащий следующий текст, дословно):

Стабилитрон v1 1 0 r1 1 2 10k d1 0 2 mod1.модель mod1 d bv = 12 .dc v1 18 18 1 .print dc v (2,0) .end

Стабилитрон можно смоделировать в SPICE с помощью обычного диода, параметр обратного пробоя (bv = 12) установлен на желаемое напряжение пробоя стабилитрона.

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

Схема и схема ИС регулятора напряжения 7805

Источники напряжения в цепи могут иметь колебания, в результате чего выходное напряжение не фиксируется. ИС регулятора напряжения поддерживает постоянное значение выходного напряжения.Регулятор напряжения 7805, член серии 78xx фиксированных линейных регуляторов напряжения, используемых для поддержания таких колебаний, является популярной интегральной схемой регулятора напряжения (ИС).

xx в 78xx указывает выходное напряжение, которое он обеспечивает. 7805 IC обеспечивает источник питания с регулируемым напряжением +5 В с возможностью добавления радиатора.

7805 Рейтинг IC

Диапазон входного напряжения 7–35 В
Номинальный ток I _{c =} 1A
Диапазон выходного напряжения В _{Макс. = 5.2 В, 90 215 В _{Мин. = 4,8 В}}

Контактная информация о 7805 IC

Штифт №	Штифт	Функция	Описание
1	ВХОД	Входное напряжение (7–35 В)	На этом выводе IC подается положительное нерегулируемое напряжение в режиме стабилизации.
2	ЗЕМЛЯ	Земля (0 В)	В этом штыре дается земля.Этот вывод нейтрален как для входа, так и для выхода.
3	ВЫХОД	Регулируемая мощность; 5 В (4,8-5,2 В)	Выход регулируемого напряжения 5 В выводится на этот вывод регулятора IC.

Как вы могли заметить, существует значительная разница между входным и выходным напряжениями регулятора напряжения. Эта разница между входным и выходным напряжением выделяется в виде тепла.Чем больше разница между входным и выходным напряжением, тем больше выделяется тепла.

Если регулятор не имеет радиатора для отвода этого тепла, он может выйти из строя и выйти из строя. Следовательно, рекомендуется ограничить напряжение максимум на 2-3 В выше выходного напряжения. Итак, теперь у нас есть 2 варианта. Либо спроектируйте свою схему так, чтобы входное напряжение, поступающее в регулятор, было ограничено на 2-3 В выше выходного регулируемого напряжения, либо установите соответствующий радиатор, который может эффективно рассеивать тепло.

Что делать со всем жаром?

Регулятор напряжения
7805 не очень эффективен и имеет проблемы с пропаданием напряжения. Много энергии тратится в виде тепла. Если вы собираетесь использовать радиатор, лучше рассчитайте его размер правильно. Приведенная ниже формула должна помочь в определении подходящего размера радиатора для таких приложений.
Выработанное тепло = (входное напряжение — 5) x выходной ток
Если у нас есть система с входным напряжением 15 вольт и требуемым выходным током.5 ампер, имеем: (15 — 5) х 0,5 = 10 × 0,5 = 5Вт;
5 Вт энергия тратится впустую в виде тепла, поэтому для его рассеивания требуется соответствующий радиатор. С другой стороны, фактически используемая энергия: (5 x 0,5 А) = 2,5 Вт.
Итак, вдвое больше энергии, которая фактически используется, тратится впустую. С другой стороны, если на входе подается 9 В при той же нагрузке: (9-5) x 0,5 = 2 Вт
2 Вт энергии будет потрачено впустую в виде тепла.
Что мы узнали: чем выше входное напряжение, тем менее эффективен ваш 7805.
Расчетное эффективное входное напряжение будет около 7,5 В.
Прочие компоненты схемы?
Если регулятор напряжения расположен на расстоянии более 25 см (10 дюймов) от источника питания, необходимы конденсаторы для фильтрации остаточного шума переменного тока. Стабилизаторы напряжения эффективно работают при подаче чистого сигнала постоянного тока. Шунтирующие конденсаторы помогают снизить пульсации переменного тока.
По сути, они сокращают шум переменного тока от сигнала напряжения и пропускают только постоянное напряжение в регулятор. Два конденсатора не обязательно требуются, и их можно не устанавливать, если вас не беспокоят линейные шумы.
Однако для зарядного устройства мобильного телефона или логической оценки вам понадобится хорошая чистая линия постоянного тока. Конденсаторы в этом случае будут полезны, поскольку они хороши для максимального регулирования напряжения. Номиналы конденсаторов также можно немного изменить.
Давайте посмотрим, что заставляет IC работать.
Схема регулятора напряжения 7805 IC
Сердцем 7805 IC является транзистор (Q16), который регулирует ток между входом и выходом и, таким образом, регулирует выходное напряжение.Эталон ширины запрещенной зоны (желтый) поддерживает стабильное напряжение. Он принимает масштабированное выходное напряжение в качестве входного (Q1 и Q6) и выдает сигнал ошибки (на Q7) для индикации, если напряжение слишком высокое или низкое. Ключевой задачей запрещенной зоны является обеспечение стабильного и точного эталона даже при изменении температуры чипа.
Сигнал ошибки от эталона запрещенной зоны усиливается усилителем ошибки (оранжевый). Этот усиленный сигнал управляет выходным транзистором через Q15. Это замыкает контур отрицательной обратной связи, регулирующий выходное напряжение.
Цепь запуска (зеленая) обеспечивает начальный ток в цепи с запрещенной зоной, поэтому она не застревает в выключенном состоянии. Цепь фиолетового цвета обеспечивает защиту от перегрева (Q13), чрезмерного входного напряжения (Q19) и чрезмерного выходного тока (Q14). Эти схемы уменьшают выходной ток или отключают регулятор, защищая его от повреждения в случае неисправности. Делитель напряжения (синий) уменьшает напряжение на выходном контакте для использования в качестве эталона запрещенной зоны.
Масштабирование вывода
Масштабированный выход 7805 обеспечивает входное напряжение (Vin) для эталонной ширины запрещенной зоны, а ширина запрещенной зоны обеспечивает сигнал ошибки на выходе.Схема запрещенной зоны 7805 устраняет петлю обратной связи, которая существует внутри традиционного эталона запрещенной зоны. Вместо этого весь чип становится петлей обратной связи.
Если выходное напряжение правильное (5 В), то делитель напряжения обеспечивает 3,75 В на Vin. Любое изменение выходного напряжения распространяется через Q6 и R7, вызывая соответственно повышение или падение напряжения на базе Q7. Это изменение усиливается Q7 и Q8, генерируя вывод ошибки. Выходной сигнал ошибки, в свою очередь, уменьшает или увеличивает ток через выходной транзистор.Контур отрицательной обратной связи регулирует выходное напряжение до тех пор, пока оно не станет правильным.
Области применения для 7805 IC
7805 IC используется в широком диапазоне схем. Основные из них:
Регулятор с фиксированным выходом
Регулятор положительного напряжения в конфигурации отрицательного напряжения
Регулируемый выходной регулятор
Регулятор тока
Регулируемый регулятор напряжения постоянного тока
Регулируемое двойное питание
Схема защиты от переполюсовки выходного сигнала
Схема проецирования обратного смещения
7805 Регулятор напряжения также находит применение в электрических цепях для измерителя индуктивности, зарядного устройства для телефона, портативного проигрывателя компакт-дисков, инфракрасного пульта дистанционного управления и цепей питания ИБП.
Более подробную информацию об ИС регулятора напряжения 7805 можно найти в даташите.
В слайд-шоу ниже также освещены некоторые моменты, связанные с регуляторами напряжения. Взгляни.
Дополнительные руководства доступны на учебных ресурсах
Эта статья была впервые опубликована 14 октября 2017 г.
и обновлена 19 ноября 2020 г.
Обеспечение ваших электронных проектов | Мастерская DroneBot
Введение
Если вы хоть немного работали с Arduinos и другими электронными устройствами, вы, вероятно, придумали способ их включения на своем рабочем месте.Блоки питания USB и настольные блоки питания отлично справятся со своей задачей. С Arduino вы можете просто подключить устройство к USB-порту компьютера. Получить электричество еще никогда не было так просто!
Но после того, как вы закончите свой дизайн, вам часто захочется создать более постоянную версию своего проекта, и для этого вам нужно будет подумать, как обеспечить ему мощность.
Электронным устройствам, таким как Arduino, для работы требуется напряжение «логического уровня». Эти напряжения «логического уровня» бывают двух видов — традиционные 5 В постоянного тока, также известные как напряжение «уровня TTL», и энергосберегающие 3.Источник постоянного тока 3 В, который используется во многих маломощных устройствах. В обоих случаях необходимо достаточно точно регулировать напряжения, чтобы не повредить компоненты.
Блок питания USB может быть простым решением во многих случаях. Он обеспечивает регулируемое питание 5 В постоянного тока, которое подходит для большинства электронных устройств, а его полностью закрытая конструкция защищает вас от любой опасности поражения электрическим током.
А что, если вы хотите питать свое устройство от батареек? Получение точных и последовательных 5 или 3.3 вольта от батареи — это проблема, тем более что батарея разряжается.
Сегодня мы рассмотрим несколько недорогих вариантов обеспечения регулируемой мощности для ваших электронных устройств.
Общие требования к напряжению
Существует несколько стандартных уровней напряжения, которые могут потребоваться для вашей конструкции, для некоторых конструкций потребуется более одного из них. Вот некоторые из них:
3,3 В постоянного тока — это обычное напряжение, используемое в маломощных цифровых устройствах.
5 В постоянного тока — это стандартное напряжение TTL (транзисторная транзисторная логика), используемое цифровыми устройствами.
6 В постоянного тока — Часто используется для двигателей постоянного тока и серводвигателей.
12 В постоянного тока — Также используется с двигателями постоянного тока, а также со многими шаговыми двигателями.
48 Volts DC — Используется в профессиональном аудиооборудовании в качестве «фантомного источника» для микрофонов.
Все вышеперечисленные уровни напряжения положительны относительно земли. Некоторые старые конструкции также требовали отрицательного напряжения, например, -12 В постоянного тока использовалось в последовательном соединении RS-232, которое раньше было стандартом для всех компьютеров и модемов.Для аудиоусилителей часто требуются как положительные, так и отрицательные источники питания.
Регулировка напряжения
Напряжение логического уровня требует очень точного регулирования. Например, для правильной работы логики TTL напряжение питания должно быть между 4,75 и 5,25 вольт, любое более низкое значение приведет к прекращению правильной работы логических компонентов, а более высокое может буквально их разрушить.
Некоторые требования к напряжению питания менее строгие. Мощность, подаваемую на двигатели, светодиоды и другие дисплеи и электромеханические компоненты, не нужно регулировать так же строго, как для логических напряжений питания.Эти источники питания часто не регулируются для экономии на окончательной конструкции.
Регулировка напряжения для устройств с сетевым питанием не так уж и сложна, поскольку входное напряжение схемы регулятора довольно стабильно. Однако конструкции с батарейным питанием представляют собой гораздо более сложную задачу, поскольку уровни напряжения батареи будут колебаться по мере разряда батареи.
Устройства, которые могут питаться как от сетевого напряжения, так и от батарей, часто имеют дополнительную схему для зарядки батарей, когда устройство работает от сети. В зависимости от технологии батареи, используемой в конструкции, она может варьироваться от простой до очень сложной схемы зарядки.
Текущие требования
Уровень напряжения источника питания — не единственная спецификация, которую необходимо учитывать при разработке источника питания для вашего проекта. Не менее важно определить текущие требования проекта.
В отличие от требований к напряжению, потребляемый в проекте ток не всегда является статическим значением. Двигатели, светодиоды и другие дисплеи, динамики и другие преобразователи могут вызывать колебания потребляемого тока, и вам необходимо спроектировать источник питания так, чтобы он соответствовал «наихудшей» ситуации, когда каждый двигатель, индикатор и звуковой сигнализатор работают на полную мощность.
И снова современные требования могут стать проблемой при проектировании с батарейным питанием. Когда батарея разряжается, ее текущие возможности уменьшаются, попытка превысить эти текущие возможности может привести к быстрой разрядке батареи.
КПД
Еще одним важным аспектом конструкции регулятора напряжения является эффективность. Сам регулятор или преобразователь напряжения потребляет электричество, которое в противном случае могло бы быть использовано для питания вашего проекта.
Эффективность идет рука об руку с производством тепла, неэффективная конструкция регулятора будет рассеивать его избыточную энергию в виде тепла.Если вы намеренно не пытаетесь нагреть свою схему, это нехорошо! Тепло — один из величайших врагов электронных компонентов, и если ваш регулятор выделяет много тепла, вам придется потренировать вентиляцию и, возможно, отвести тепло в вашу конструкцию.
Ни одна конструкция не обеспечивает 100% -ную эффективность, поэтому следует ожидать некоторого тепловыделения. Переоценив компоненты вашего дизайна, вы можете свести это к минимуму.
Основы питания
Функция источника питания, конечно же, состоит в том, чтобы подавать питание с правильными уровнями напряжения и тока, соответствующими требованиям вашего проекта. Энергия для работы источника питания может поступать из ряда источников — батарей, солнечных элементов, переменного тока и других.
Напряжения, которые нам нужны для наших маленьких электронных устройств, обычно являются постоянным или постоянным током. Батареи также производят постоянный ток, но линейные напряжения бывают переменным или переменным током. Таким образом, помимо обеспечения правильного напряжения (ей), источник питания переменного тока также должен преобразовывать входной переменный ток в выход постоянного тока.
AC DC
Если этот подзаголовок заставляет вас думать об австралийских рокерах в коротких штанах, значит, вы читаете не ту статью!
В ваш дом всегда подается переменный ток.Переменный ток можно передавать на очень большие расстояния, а также повышать и понижать с помощью трансформаторов.
Частота переменного тока зависит от вашего местоположения. В Северной Америке мы используем 60 Гц, тогда как Европа, Австралия, Новая Зеландия и многие азиатские и африканские страны используют 50 Гц. Уровни напряжения также разные: в домах в Северной Америке линейное напряжение составляет около 110–120 вольт переменного тока, в то время как в других местах в мире используется более высокое напряжение переменного тока 220–240 вольт.
Если вы собираете или покупаете блок питания для устройства, которое планируете экспортировать на коммерческой основе, вам необходимо учитывать различные сетевые напряжения и частоты по всему миру.Также существуют разные стандарты для типов разъемов или вилок, используемых в разных странах.
Поскольку нашим электронным устройствам требуется постоянный ток при гораздо более низком напряжении, вам необходимо сделать две вещи, прежде чем вы сможете использовать питание от сетевой розетки:
Уменьшите напряжение до более низкого уровня.
Преобразуйте его из переменного тока в постоянный.
Интересно, что описанное выше может быть выполнено в любом порядке.
В обычном линейном источнике питания переменное напряжение сначала пропускается через трансформатор, который его существенно снижает, а затем преобразуется в постоянное.
В современном импульсном блоке питания (например, в вашем настольном компьютере) переменное напряжение напрямую преобразуется в высоковольтное постоянное, и оно используется для управления высокочастотным генератором. Высокочастотный переменный ток, создаваемый этим генератором, затем пропускается через небольшой трансформатор, и выходное низкое напряжение преобразуется в постоянный ток.
В любом случае в какой-то момент нам нужно преобразовать переменный ток в постоянный. На самом деле это довольно просто.
Выпрямители и мосты
Термин «выпрямитель» восходит к временам электронных ламп, это просто еще одно название сильноточного диода.Диод, как я уверен, вы уже знаете, — это базовый электронный компонент, который позволяет току проходить только в одном направлении.
Если вы вставите выпрямитель или диод последовательно с источником переменного напряжения, вы предотвратите прохождение как положительной, так и отрицательной части сигнала переменного тока, в зависимости от того, в каком направлении вы ориентируете диод.
Это этап создания постоянного напряжения из переменного тока, но результирующий выходной сигнал не совсем гладкий, как показано ниже.
На выходе можно использовать электролитический конденсатор, чтобы попытаться сгладить напряжение и создать достаточно стабильное напряжение постоянного тока.Это простой способ преобразования переменного тока в постоянный с несколькими недостатками.
Выходное напряжение будет уменьшено. Это будет входное напряжение переменного тока, умноженное на 0,7072.
По сути, вы тратите половину каждого цикла переменного тока, поэтому это не очень эффективно.
Лучше использовать четыре диода для создания так называемого «мостового выпрямителя». Вы можете увидеть результаты на следующей диаграмме. Мы снова будем использовать электролитический конденсатор, чтобы сгладить результирующее напряжение постоянного тока.
Этот метод имеет несколько преимуществ перед методом с одним диодом:
Выходное напряжение больше. Это будет входное напряжение переменного тока, умноженное на 1,414.
Вы используете как положительную, так и отрицательную части цикла переменного тока, что намного эффективнее.
Вы можете построить эту схему с четырьмя отдельными диодами или купить мостовой выпрямитель с предварительно смонтированной проводкой.
Между прочим, указанные мной ранее выходные напряжения не совсем точны, вам также необходимо учитывать падение напряжения на диоде (диодах).Обычно это около 0,7 вольт.
Эти схемы преобразуют переменное напряжение в постоянное, однако они ничего не делают для регулирования напряжения. Если напряжение переменного тока должно возрасти или упасть, то соответствующее выходное напряжение постоянного тока изменится на ту же величину.
Регуляторы и преобразователи
Независимо от того, получено ли напряжение постоянного тока от переменного тока или от батареи, скорее всего, это напряжение не будет подходящим для вашего приложения. Вам нужно будет изменить напряжение до желаемого уровня (т.е.е. 5 вольт), и вам необходимо убедиться, что он остается на этом уровне, даже если входное напряжение изменяется.
Мы можем сделать это несколькими способами, используя либо регуляторы, либо преобразователи.
Линейные регуляторы напряжения
Линейный регулятор напряжения принимает входное напряжение постоянного тока и выдает регулируемый выходной сигнал при более низком напряжении.
Отличный пример используемого стабилизатора напряжения — на плате Arduino Uno. Arduino Uno имеет 5-вольтовый линейный стабилизатор напряжения на печатной плате, что позволяет использовать его коаксиальный разъем питания для подключения источника питания от 8 до 20 вольт постоянного тока.Регулятор снижает его до уровня 5 В постоянного тока, который использует Arduino.
Линейные регуляторы напряжения доступны с середины 1970-х годов и по сей день являются ценными компонентами. Они очень просты в использовании и доступны с разными номинальными токами. Обычно они имеют тот же форм-фактор, что и транзисторы и силовые транзисторы.
Линейным регуляторам напряжения обычно требуется входное напряжение, по крайней мере, на 2,2 В выше, чем желаемое выходное напряжение.Хотя они, как правило, могут выдерживать широкий диапазон входных напряжений, вам необходимо знать, что чем выше входное напряжение, тем больше энергии потребуется регулятору для рассеивания в виде тепла.
Линейные регуляторы напряжения недороги и идеально подходят для устройств с сетевым питанием. Они также используются в звуковом оборудовании, поскольку не создают электрических помех, которые создают преобразователи напряжения. Хотя вы, безусловно, можете использовать их с конструкциями с батарейным питанием, они, как правило, не лучший выбор для этого приложения, поскольку в конечном итоге вы потратите много энергии в виде тепла.Однако это не всегда так, поскольку сейчас существует новое поколение регуляторов с низким падением напряжения, мы рассмотрим некоторые из них чуть позже.
Лучшим способом регулирования напряжения в устройствах с батарейным питанием является использование преобразователя напряжения.
Преобразователи напряжения
На самом деле существует три типа преобразователей напряжения, которые вы можете использовать в своих проектах:
Понижающие преобразователи
Повышающие преобразователи
Повышающие преобразователи
Buck
Давайте быстро посмотрим, в чем разница между ними.
Понижающий преобразователь
Понижающие преобразователи
работают по так называемой «цепи маховика». Во время работы транзистор включается и выключается, и его выход подается через индуктивность (катушку), а затем на конденсатор. Когда транзистор включается и выключается, конденсатор заряжается и разряжает энергию, которая хранится в катушке. Период или частота, при которой происходит переключение, определяет выходное напряжение.
Как и линейный регулятор, понижающий преобразователь используется в ситуациях, когда желаемое выходное напряжение ниже входного.
Повышающий преобразователь
Повышающий преобразователь работает аналогично понижающему преобразователю, разница заключается в расположении катушки, диода и конденсатора, которые образуют цепь маховика. Повышающие преобразователи также называют «импульсными источниками питания».
Судя по названию, выходное напряжение повышающего преобразователя на самом деле выше входного.
Понижающий повышающий преобразователь
Практически лучшее из обоих миров, повышающий преобразователь Buck использует пару транзисторных цепей обратного хода для повышения или понижения входящего напряжения.
Этот тип преобразователя напряжения особенно полезен для устройств с батарейным питанием. Например, возьмем схему, которая требует 5 В и с которой мы хотим использовать батарею на 7,2 В. Когда аккумулятор полностью заряжен, преобразователь действует как понижающий преобразователь, снижая выходное напряжение до 5 вольт. Когда батарея разряжается ниже уровня 5 вольт, схема действует как повышающий преобразователь, повышая выходное напряжение до 5 вольт.
Мы рассмотрим все три типа преобразователей.
Популярные регуляторы и преобразователи
Теперь, когда мы обсудили источники питания, регуляторы и преобразователи, пора применить полученные знания на практике.
Я собрал несколько примеров этих устройств, чтобы показать вам. Все это простые и недорогие методы обеспечения напряжением вашего проекта.
Линейный регулятор
— серии 78XX и 79XX
Наш первый линейный регулятор — это компонент, который существует уже более 40 лет.Фактически, это семейство компонентов, члены которого имеют разное выходное напряжение и ток.
Стабилизаторы напряжения 78XX — это 3-контактные устройства, доступные в различных корпусах, от больших корпусов силовых транзисторов (T220) до миниатюрных устройств для поверхностного монтажа. Это регуляторы положительного напряжения, наиболее распространенный тип. Серии 79XX являются эквивалентными регуляторами отрицательного напряжения.
Система нумерации этих компонентов довольно проста, XX в номере детали обозначает выходное напряжение. Так, например, 7805 — положительный регулятор на 5 вольт, 7812 — положительный регулятор на 12 вольт, а 7915 — отрицательный регулятор на 15 вольт. И положительная, и отрицательная серии доступны с несколькими общими напряжениями.
Эти регуляторы напряжения довольно просты в использовании. Помимо самого регулятора, единственные дополнительные компоненты, которые вам потребуются, — это пара электролитических конденсаторов на входе и выходе. Значения не являются критическими, обычно на входе можно использовать конденсатор 2,2 мкФ или больше, а на выходе — конденсатор 100 мкФ или больше.
Обратите внимание, что хотя вы используете как положительный, так и отрицательный стабилизаторы одинаково, распиновка различается:
Регуляторы 78XX (положительные) имеют следующую распиновку:
ВХОД
СПРАВОЧНИК (ЗЕМЛЯ)
ВЫХОД
Регуляторы 79XX (отрицательные) имеют следующую распиновку:
ССЫЛКА (ЗЕМЛЯ)
ВХОД
ВЫХОД
Одна вещь, которую следует отметить в версии этих регуляторов напряжения с корпусом TO-220, заключается в том, что корпус электрически подключен к центральному контакту (контакт 2). В серии 78XX это означает, что корпус заземлен, но обратите внимание, что в серии 79XX (отрицательный регулятор) контакт 2 является входом, а не заземлением. Это означает, что вам нужно соблюдать осторожность при подключении радиатора к устройству, что вам нужно будет сделать, если вы планируете потреблять большой ток. При необходимости вы можете использовать слюдяной изолятор на радиаторе, чтобы он не контактировал с контактом 2.
Несмотря на свой возраст, эти регуляторы все еще широко используются сегодня и подходят для схем с питанием от сети.Однако они не так эффективны, как современные регуляторы, поэтому для устройств с батарейным питанием вам стоит взглянуть на другие представленные здесь решения.
Линейный регулятор — Регулируемый регулятор LM317
LM317 — положительный линейный стабилизатор напряжения с регулируемым выходом. Это также классический электронный компонент, и его регулируемый выход делает его очень полезным в ситуациях, когда вам нужно «нестандартное» напряжение. Он также был популярен среди любителей для использования в простых регулируемых источниках питания для верстаков.
Как и серия 78XX или регуляторы, LM317 представляет собой трехконтактное устройство. Однако проводка немного отличается, как показано здесь.
Главное, на что следует обратить внимание при подключении LM317, — это два резистора, которые обеспечивают опорное напряжение для регулятора, это опорное напряжение определяет выходное напряжение. Вы можете рассчитать эти значения резисторов следующим образом:
Рекомендуемое значение для R1 составляет 240 Ом, но на самом деле это может быть любое значение от 100 до 1000 Ом.
Конечно, вы также можете заменить два резистора потенциометром, чтобы получить переменный линейный регулятор напряжения. Вы, вероятно, захотите подключить резистор 100 Ом последовательно с потенциометром, чтобы быть уверенным, что сопротивление R1 никогда не опускается до нуля.
Как и серия регуляторов 78XX, LM317 все еще используется сегодня, но, опять же, теперь доступны более эффективные регуляторы. Тем не менее, это был бы хороший выбор для источника питания с питанием от сети, которому требуется нестандартное напряжение.
Линейный стабилизатор — Линейный понижающий стабилизатор с 12 на 3,3 В PSM-165
PSM-165 — это небольшая коммутационная плата, содержащая стабилизатор на 3,3 В. Эта крошечная плата принимает входное напряжение от 4,5 до 12 вольт и преобразует его в 3,3 вольта для маломощной логической схемы.
Микросхема, используемая в PSM-165, такая же, как и на большинстве плат Arduino Uno, для подачи выходного напряжения 3,3 В. Он имеет максимальный ток 800 мА.
Плата интересна тем, что имеет несколько соединений для ввода и вывода, что обеспечивает большую гибкость при разработке печатной платы, которая использует этот модуль в качестве «дочерней платы».
Как видите, подключить этот модуль очень просто, никаких внешних компонентов не требуется.
Линейный регулятор
— Модуль линейного регулятора 5 В AMS1117-5
Трехконтактные стабилизаторы напряжения серии AMS1117 во многом работают так же, как серия 78XX. Они доступны для нескольких различных напряжений и совместимы по выводам с серией 78XX.
Это более современные устройства, чем серия 78XX, и они отличаются более низким падением напряжения, что делает их полезными как для источников питания с питанием от сети, так и с питанием от батарей.
AMS1117-5 — регулятор на 5 В. Он доступен отдельно или на популярной коммутационной доске. Коммутационная плата позволяет очень просто включить ее в ваш проект.
Как и в случае с PSM-165, подключение модуля AMS1117-5 очень просто. На коммутационной плате установлены фильтрующие конденсаторы, поэтому внешние компоненты не требуются. Просто подключите входное напряжение и возьмите выходную мощность — это так просто!
Линейный регулятор
— L4931CZ33-AP 3.3 В регулятор с очень низким падением напряжения
Последний линейный стабилизатор напряжения, который мы рассмотрим сегодня, — это L4931CZ33-AP.Как и в случае с PSM-165, этот регулятор обеспечивает 3,3 В для питания маломощных логических схем.
Этот регулятор имеет чрезвычайно низкое падение напряжения, точнее всего 0,4 вольт. Это делает его идеальным регулятором для использования в слаботочных устройствах с батарейным питанием. Он также чрезвычайно крошечный, доступен в корпусе транзистора TO-92, а также в нескольких корпусах для поверхностного монтажа.
L4931CZ33-AP на самом деле является членом семейства стабилизаторов падения напряжения, есть также модели на 3,5, 5 и 12 В с аналогичными характеристиками.Единственный дополнительный компонент, необходимый для использования этого устройства, — это небольшой электролитический конденсатор 2,2 мкФ.
Подключение L4931CZ33-AP очень похоже на подключение серии 78XX. Упомянутый мною конденсатор 2.2 мкФ используется на выходе, вы также можете разместить дополнительный керамический конденсатор на входе.
Понижающий преобразователь
— Понижающий понижающий преобразователь постоянного тока MINI-360
Теперь давайте посмотрим на понижающий преобразователь. MINI-360 — это крошечный и сверхэффективный понижающий преобразователь, который может принимать входное напряжение до 23 вольт и обеспечивать выходной сигнал, который можно регулировать от 1 до 17 вольт.
Устройство находится на крошечной коммутационной плате с потенциометром для установки выходного напряжения. При КПД около 95% очень мало энергии расходуется в виде тепла, что делает это устройство идеальным выбором для устройств с батарейным питанием.
Как показано на схеме, подключить MINI-360 очень просто, просто подключите входное напряжение, и он готов к использованию. Было бы неплохо отрегулировать потенциометр и установить выходной уровень перед подключением к нему какой-либо нагрузки, особенно если вы планируете использовать его для низкого напряжения.
Повышающий преобразователь — PSM-205 Повышающий 5-вольтовый USB-преобразователь постоянного тока в постоянный
Первый повышающий преобразователь, который мы рассмотрим, является уникальным устройством, поскольку в него встроен разъем USB на коммутационной плате. Это очень удобно при сборке блока питания для устройства с питанием от USB.
Этот недорогой модуль повышает напряжение с 0,9 В до 5 В при токе до 600 мА. Очевидно, это идеально подходит для проектов с питанием от батареек, теперь один элемент AA или AAA может использоваться для питания ваших логических устройств на 5 вольт.
Опять же, модуль упрощает подключение: вы буквально подключаете источник от 0,9 до 5 вольт ко входу и подключаете устройство с питанием от USB к разъему USB.
Как вы уже догадались, этот повышающий преобразователь часто используется в USB-банках питания.
Повышающий преобразователь — MT3608 Повышающий преобразователь постоянного тока в постоянный
Еще один крошечный повышающий преобразователь, MT3608, может принимать входное напряжение от 2 вольт и повышать его до 28 вольт. Он включает в себя блокировку пониженного напряжения, тепловое ограничение и защиту от перегрузки по току.
MT3608 упакован на крошечной коммутационной плате с подстроечным резистором для установки уровней напряжения. Хотя это устройство может показаться крошечным, оно может обеспечивать впечатляющий ток в 2 ампера. MT3608 имеет рейтинг эффективности 93%.
Благодаря наличию всего четырех четко обозначенных контактов MT3608 очень прост в использовании. Поскольку он способен выдавать выходное напряжение до 28 вольт, рекомендуется использовать подстроечный резистор для установки выходного напряжения перед подключением устройства к вашей цепи.
Понижающий повышающий преобразователь — S9V11F5 Повышающий / понижающий регулятор
Теперь мы переходим к устройству, которое мне больше всего нравится в устройствах с батарейным питанием — Step Up / Step Down регулятору S9V11F5.
Сделанное Pololu это маленькое чудо может вырабатывать 5 вольт при входном напряжении от 2 до 16 вольт. Следует отметить, что для запуска преобразователя напряжение должно составлять не менее 3 вольт, но как только он заработает, входное напряжение может упасть до 2 вольт, прежде чем он перестанет работать.
Эта плата очень мала и имеет всего три разъема. Он снабжен как прямыми, так и прямоугольными штекерами, что позволяет использовать его в том же месте, что и традиционный 3-контактный линейный регулятор.
S9V11F5 является членом семейства коммутационных плат, некоторые с фиксированным выходным напряжением, а некоторые — с переменным выходным напряжением.
Для работы S9V11F5 не требуются внешние конденсаторы или другие компоненты. Его сверхмалый размер и относительно высокий выходной ток делают его идеальным для многих конструкций.
Однако следует помнить, что S9V11F5 может сильно нагреваться, особенно при использовании на полную мощность. Помните об этом, кладя печатную плату и не касаясь преобразователя во время его использования, вы можете обжечься!
Блок питания макетной платы
Прежде чем мы закончим, я хочу упомянуть еще об одном способе активизации ваших проектов.
Блок питания макетной платы — это распространенный компонент, который, как вы уже догадались, предназначен для питания беспаечных макетов. Эти недорогие устройства имеют два встроенных линейных регулятора, обеспечивающих стабильное напряжение 5 и / или 3,3 вольт при входном напряжении 9–15 вольт постоянного тока. Они предназначены для вставки в шины питания стандартной макетной платы без пайки. Устройство также имеет коаксиальный вход питания 2,1 мм, светодиодные индикаторы питания, выход питания USB и переключатель включения / выключения.
Хотя эти устройства, очевидно, предназначены для использования на рабочем месте с беспаечными макетами, они также могут стать прекрасным источником питания для постоянного проекта.Они используют линейные регуляторы, они, вероятно, больше подходят для схем с питанием от сети, хотя они могут питаться от 9-вольтовой батареи.
Я бы порекомендовал иметь несколько таких возле вашей мастерской, хотя бы для экспериментов.
В заключение
Обеспечение хорошего источника питания — важная часть проектирования электронных устройств. Как вы видели, существует множество методов, которые можно использовать для обеспечения источника энергии для ваших проектов в области электроники.
Если вы собираетесь использовать питание от сети (переменного тока) для обеспечения электроэнергией вашего устройства, убедитесь, что вы приняли надлежащие меры безопасности, чтобы предотвратить вероятность поражения электрическим током.Лучший способ сделать это — использовать имеющийся в продаже адаптер переменного тока или «настенную бородавку», чтобы обеспечить безопасный источник постоянного тока, который вы затем можете регулировать, используя один из методов, описанных выше, если это необходимо. Использование коммерческого адаптера, сертифицированного для использования в вашей стране (например, одобрения UL, CAS и т. Д.), Также будет соответствовать требованиям страхования, что является очень важным фактором, особенно если вы собираетесь серийно производить свою конструкцию.
Для конструкций с батарейным питанием использование эффективного преобразователя напряжения может продлить время работы вашего проекта, выжимая из ваших батарей до последней капли энергии, прежде чем потребуется подзарядка или замена.