Стабилизатор напряжения какой лучше: Какой стабилизатор напряжения лучше: релейный или симисторный

Содержание

Какой стабилизатор напряжения лучше: релейный или симисторный

Время прочтения: 5 мин

Дата публикации: 12-08-2020

Вопрос стабильного электропитания будет актуален всегда, так как факторов, влияющих на сетевое напряжение, довольно много. Часть из них является виной человека, а часть — результатом стечения обстоятельств по независящим ни от кого причинам. И не важно, живете ли Вы в квартире или на даче, сеть постоянно будет подвергаться перегрузкам, неблагоприятным метеорологическим условиям и многим другим негативным воздействиям. Какой бы ни была причина сетевых колебаний, их результат неизменен: некорректная работа оборудования или его выход из строя.

Лучше всего действовать превентивно и обеспечить защиту своих электроприборов, не дожидаясь неудачного стечения обстоятельств, из-за которых оборудование сгорит. Оптимальный вариант сделать это — установить стабилизатор напряжения. В бытовой сфере фигурирует три основных типа стабилизаторов: релейные, электронные и сервоприводные. Последние (их еще называют электромеханическими) не особо популярны из-за некоторых компромиссных моментов в работе, поэтому чаще всего пользователи обращают внимание на релейные и электронные (симисторные/тиристорные).

Какой стабилизатор напряжения лучше: релейный или симисторный? Все зависит от того, чего конкретно Вы хотите от стабилизатора. Попробуем разобраться, как работают данные типы стабилизаторов и какой из них выбрать.

Принцип работы ступенчатого стабилизатора

Как симисторный, так и релейный стабилизатор имеют схожий принцип работы, основанный на коммутации ступеней стабилизации. Ступень стабилизации можно представить как вывод автотрансформатора. Эти выводы находятся в разных частях обмотки и, соответственно, соответствуют разным коэффициентам трансформации. Представим ситуацию: на входе напряжение поднялось до 250В. Чтобы получить искомое значение 220В, надо найти вывод, коэффициент трансформации которого будет несколько ниже единицы. Так мы понизим напряжение до значения, близкого к 220В. И чем больше у трансформатора ступеней (выводов), тем меньше шаг регулировки между двумя ступенями и, как следствие, меньше отклонение от искомого значения 220В.

Таким образом, принцип работы ступенчатого стабилизатора заключается в том, чтобы своевременно фиксировать отклонения на входе и подбирать ту ступень стабилизации, при которой выход будет ближе всего к номинальному значению. За весь этот процесс отвечает автоматика стабилизатора, которая нас не сильно интересует в данном контексте. Куда важнее, посредством чего осуществляется подключение (коммутация) ступени. Тут у стабилизаторов напряжения релейного и симисторного типа начинаются различия. И об этих отличиях говорит само название. В релейном стабилизаторе напряжения коммутация ступеней осуществляется посредством электромагнитных реле, когда как симисторный аналог выполняет эту задачу при помощи полупроводниковых ключей — симисторов.

Чем отличаются релейные и симисторные стабилизаторы

Выше мы уже упомянули основное отличие электронного стабилизатора от релейного. Пройдемся по преимуществам и недостаткам того или иного решения:

  • Долговечность. Электромагнитные реле состоят из подвижных контактов и якоря, который их перемещает, притягиваясь к намагниченной катушке. Любые подвижные элементы снижают надежность конструкции. К тому же, при каждой коммутации контакта реле возникает искра, приводящая к постепенному подгоранию контакта. Нагар — это одна из самых распространенных причин выхода реле из строя. Ресурс реле при максимальной нагрузке обычно составляет около 100 тыс коммутаций. Полупроводниковые ключи подобными проблемами не страдают и имеют неограниченный срок службы.
  • Шум. Нередко стабилизаторы напряжения устанавливаются в жилом помещении, в связи с чем одним из важных критериев может считаться бесшумность работы. Релейные стабилизаторы бесшумными быть просто не могут даже при наличии пассивной системы охлаждения. Каждое переключение ступени стабилизации будет сопровождаться легким щелчком, сравнимым с авторучкой, звук которой несколько приглушен корпусом прибора. Симисторы и тиристоры, ожидаемо, никакие звуковые эффекты не производят.
  • Скорость. Как симисторы, так и реле срабатывают при подаче управляющего сигнала постоянного тока. Временем замыкания тиристора фактически можно пренебречь, посему скорость реакции электронных стабилизаторов обычно оценивается в пределах 20 миллисекунд. Причем, в эти 20 миллисекунд входит время на фиксацию входных колебаний и обработку информации. В случае с реле определенное время тратится на перемещение якоря. Этот процесс очень быстрый, для глаза практически мгновенный, но на деле время реакции релейных стабилизаторов может достигать 100 миллисекунд (0,1с). Однако это время все равно считается очень быстрым и безопасным, особенно на фоне электромеханических аналогов.
  • Цена. Пожалуй, это единственное преимущество релейных ключей перед полупроводниковыми. Стоимость одного реле во много раз ниже стоимости одного симистора. И чем выше мощность, тем больше эта разница.

Какой стабилизатор купить

И все же, какой стабилизатор напряжения лучше: релейный или симисторный? Если смотреть на характеристики, то симисторный стабилизатор по всем параметрам лучше. Но лучшим считается не тот стабилизатор, чьи характеристики превосходят, а тот, который за минимальную цену эффективно выполняет поставленную перед ним задачу.

Попробуем перефразировать сказанное выше на конкретном примере. Вы собираетесь защитить газовый котел, который установлен в отдельном помещении. Смысла переплачивать за симисторный стабилизатор не много, так как щелчки реле беспокоить не будут, а сам котел назвать очень чувствительным к колебаниям нельзя — ему хватит и базовой защиты. Другое дело, когда требуется защитить высокоточную чувствительную технику. Тогда лучше выбрать симисторный стабилизатор с большим количеством ступеней (релейные стабилизаторы обычно не отличаются большим количеством ступеней, чтобы снизить количество коммутаций при слабых сетевых колебаниях). В бытовой сфере симисторный стабилизатор может также пригодиться в случае его установки в жилом помещении.

Если Вы не знаете, какой стабилизатор подойдет именно в Вашем случае — проконсультируйтесь со специалистами.

Какой стабилизатор лучше релейный или электромеханический – RozetkaOnline.COM

Для того чтобы ответить на вопрос какой стабилизатор лучше – релейный или электромеханический, давайте сравним основные характеристики этих приборов, их основные достоинства и недостатки.

В качестве примера возьмем два популярных у потребителей стабилизатора фирмы РЕСАНТА, которые часто покупают как на дачу, так и в квартиру, это:

Ресанта АСН 10000/1-Ц  – однофазный релейный стабилизатор напряжения (электронный), подробная информация досупна по ссылке

Ресанта АСН 10000/1-ЭМ – однофазный электромеханический стабилизатор напряжения, подробная информация досупна по ссылке

Ниже вы можете видеть сводную таблицу со всеми основными характеристиками этих стабилизаторов напряжения.

В ней, как вы можете видеть, довольно много совпадений, но есть и существенные различия, давайте рассмотрим их, сразу же по каждому пункту выявим лидера, а в конце статьи подведем общий итог и узнаем какого типа стабилизатор напряжения всё же лучше.

Начнем с последнего по положению, но не по значению при выборе и покупке пункту – цена.

 

Стоимость релейного и электромеханического стабилизатора

 

Чаще всего, независимо от производителя, разница в цене на релейные и электромеханические стабилизаторы напряжения составляет около 30%, на столько, в среднем, электронные модели дешевле.

И здесь нечему удивляться, большая часть этой разницы составляет регулируемый автотрансформатор в механическом стабилизаторе, в электронной модели его нет, используются гораздо более дешевые – обычный автотрансформатор и силовые реле.

По этому пункту безоговорочно побеждает релейный стабилизатор, его цена ниже электромеханического на 30%.

 

Масса

Вес стабилизатора напряжения не самый критичный показатель при выборе, но он, в некоторых ситуациях, всё же играет свою роль, мобильность электромеханической модели гораздо ниже, т.к. его масса на 23% больше релейного, переносить сложнее.

 

Габаритные размеры

Габаритные размеры стабилизаторов этих видов вполне сопоставимы, здесь с небольшим преимуществом (разница всего 5-10%) побеждает релейный стабилизатор, его габариты чуть меньше, чем у механического.

Точность поддержания напряжения и номинальная величина выходного напряжения

Две этих важных характеристики, на деле показывают одно и то же, точность стабилизации, поэтому они объединены в один общий пункт. Как вы понимаете, эта характеристика очень важная и показывает насколько точно стабилизатор корректирует входящее напряжение.

Так, например, механический стабилизатор имея точность 2%, в нормальном режиме работы, будет выдавать напряжение в диапазоне от 216 до 224 Вольт, а это очень хороший показатель, даже самые чувствительные приборы не заметят такие изменения напряжения, для большинства из них это заложенные производителем нормальные режимы работы.

При этом релейный стабилизатор со своими 8% точности, будет давать выходное напряжение уже в диапазонах от 202 до 238 Вольт, а вот это уже существенная разница, не каждый прибор будет работать в штатном режиме при таком напряжении.

Таким образом, по точности стабилизации механический стабилизатор безоговорочно выигрывает у релейного.

 Время регулирования

Время регулирования напряжения, она же скорость стабилизации, еще один наиважнейший показатель и здесь ситуация складывается совсем другая.

Так релейный стабилизатор, реагирует на изменения входящего напряжения со скоростью 10 миллисекунд, при этом ему не важно на сколько оно упало или выросло (в пределах своего рабочего диапазона 140-260В), он за эти доли секунды сменит режим и будет выдавать напряжение 200+/- 8%.

В это же время электромеханический стабилизатор имеет скорость стабилизации всего 10 Вольт в секунду. Таким образом, если падение напряжения составит 30 Вольт (входящее напряжение будет 190В), сервоприводной модели потребуется порядка 3 секунд чтобы на выходе было 200+/- 2%. Все эти 3 секунды, приборы подключенные к стабилизатору будут работать при пониженном напряжении.

По времени регулирования релейный стабилизатор значительно превосходит электромеханический.

ИТОГИ СРАВНЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК релейного и электромеханического стабилизаторов

Как вы видите, если сравнивать основные характеристики, то получается, что релейный стабилизатор напряжения лучше электромеханического. Он в среднем на треть дешевле, а главное значительно быстрее реагирует на изменения напряжения в сети.

Казалось бы, зачем тогда вообще выпускать сервоприводные стабилизаторы, если значительно более доступные релейные модели по многим характеристикам их обгоняют?

Ответ прост, несмотря на все свои недостатки, в частности очень медленную скорость стабилизации напряжения, механические стабилизаторы имеют недостижимый для обычных релейных моделей показатель точности стабилизации.

Таким образом, сравнивать напрямую, какой стабилизатор лучше релейный или электромеханический некорректно, каждый из них предназначен для выполнения определенных задач, с которыми не справится соперник.

Зная эту информацию, давайте теперь рассмотрим, в каких случаях лучше всего купить релейный трансформатор, а в каких электромеханический.

 

В каких случаях лучше купить релейный стабилизатор напряжения

Релейный (сервоприводный) стабилизатор наиболее универсальное устройство и именно его покупают чаще всего на дачу или в квартиру. И даже достаточно низкая точность стабилизации, в стандартных бытовых условиях применения, не такая уж критичная характеристика, ведь ГОСТ 32144-2013, который регламентирует качество электроэнергии в наших квартирах и домах, допускает отклонения по напряжению до 10%.

Получается, что у вас вполне официально напряжение в розетке может быть на 10% ниже номинального, например, 198В, при этом погрешность стабилизации релейных моделей на уровне 8% уже не кажутся такой страшной цифрой. Особенно если учесть, что производители электрооборудования придерживаются того же госта при разработки своих устройств и практически любое из них безболезненно выдерживает напряжения на 10% большее или меньшее чем номинальное.

Более подробно о достоинствах электронных моделей и особенностях их работы читайте в нашей статье – «Что такое релейный стабилизатор напряжения»

В каких случаях лучше купить электромеханический стабилизатор напряжения

Главными преимуществами электромеханического стабилизатора являются его точность стабилизации и отсутствие скачков и искажений при переключении режимов.

Его можно рекомендовать к покупке тогда, когда к нему подключается чувствительное электронное оборудование – персональный компьютер, телевизор, лабораторные или измерительные приборы и многое другое в сетях, в которых не бывает резких скачков и падений напряжения. Так, например, это идеальный вариант если вы живете в городской квартире или даже деревне и из-за старости или недостаточной оптимизации ваши электрические сети выдают заниженное или завышенное напряжение , особенно если у вас нет соседа с мощнейшим сварочным аппаратом, работая которым он даёт просадку на всей линии.

Пусть механический стабилизатор несколько дороже, но позволит вашему оборудованию работать практически в идеальных условиях.

Тяжело посчитать возможную прямую выгоду от решения приобретения механического стабилизатора, но вы должны понимать, что даже один спасённый электроприбор или то что просто исправно проработает весь срок службы и даже больше, уже окупит с лихвой ту разницу в стоимости между релейной и электромеханической моделями.

Более подробно о достоинствах сервоприводных моделей и особенностях их работы читайте в нашей статье – «Что такое электромеханический стабилизатор напряжения»

Ну а если вы еще сомневаетесь, что лучше релейный или электромеханический стабилизатор и у вас есть аргументы в защиту одного или другого решения, расскажите об этом в комментариях к статье, особенно инетересно было бы узнать о вашем опыте использования стабилизатора в хозяйстве – это будет полезным многим.

Какой стабилизатор напряжения выбрать для частного дома?

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

Содержание

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

Что такое стабилизатор напряжения, и зачем он нужен

Как ясно из самого названия, стабилизатор электрического напряжения — это устройство, которое стабильно поддерживает напряжение 220 В в вашем доме. Для дачи это устройство чрезвычайно полезно, так как скачки напряжения в дачно-садовых товариществах — вещь нередкая.

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

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

Какой стабилизатор напряжения выбрать для частного дома

Выбор стабилизатора напряжения следует начинать с его типа. Во-первых, они бывают сетевыми и магистральными. Сетевые работают от розетки и стабилизируют напряжение для одного-двух подключенных устройств. Магистральные — подключаются прямо к проводке и защищают всю электросеть в доме. В случае частного дома имеет смысл вести речь о покупке магистрального стабилизатора.

Магистральные стабилизаторы делятся на несколько видов.

Ступенчатые стабилизаторы

Ступенчатые стабилизаторы разделяются на релейные и электронные.

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

Например, это стабилизаторы Ресанта:

Электронный стабилизатор вместо реле использует микроэлектронные компоненты, которые способны замыкать обмотки — ключи-тиристоры. По сигналу с управляющей платы они включаются и выключаются с определенной периодичностью, тем самым регулируя напряжение.

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

Среди популярных марок — например, БАСТИОН:

Электромеханические стабилизаторы

Электромеханические стабилизаторы разделяются на собственно электромеханические, электродинамические и гибридные.

Электромеханический стабилизатор имеет графитную щеточку с сервоприводом, которая переключает количество витков обмотки трансформатора, тем самым повышая или понижая напряжение. Эти стабилизаторы имеют широкий диапазон входных напряжений, устойчивы к перегрузкам и искажениям тока на входе. Но зато у них недолгий срок работы — через 3-4 года угольная щеточка уже подлежит замене. Кроме того, он плохо работает в условиях низких температур и высокой влажности, а при стабилизации на долю секунды раздаются характерные щелчки. Стоят они намного дешевле электронных, но куда дороже релейных.

Популярные модели таких стабилизаторов выпускает, к примеру, RUCELF

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

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

Гибридные стабилизаторы представляют собой комбинацию между электромеханическим и релейным стабилизатором. В них применяется и замыкание обмоток при помощи реле, и переключение количества витков, что позволяет объединить достоинства двух типов и побороть недостатки — к примеру, невозможность работы при низкой температуре.

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

Стабилизаторы с двойным преобразованием

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

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

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

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

Стабилизатор напряжения для частного дома: как выбрать

Рассмотрим основные параметры, по которым выбирается стабилизатор любого типа:

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

Стабилизаторы напряжения для дома: отзывы и какой лучше

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

РЕСАНТА ACH-5000/1-Ц

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

Штиль IS550

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

Энергия Classic 9000

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

Читайте еще полезные статьи о технике для дачи:

Фото: Flickr, MaxPixel, компании-производители

Стабилизаторы напряжения для дома и промышленные

Полезная информация

Стабилизатор напряжения применяется для преобразования сетевого электрического тока до нормальных показателей (220 или 380 В). Он защищает бытовую, офисную и производственную технику от скачков параметров тока. Там, где он установлен, аварий нет.

Когда он нужен?

Чтобы компьютер, телевизор и осветительные приборы были защищены и служили дольше, а также для обеспечения возможности бесперебойной работы кондиционера, компрессора, сварочного аппарата, электромоторов, водяных насосов и другой техники.

Как выбрать стабилизатор напряжения?

1. Подбор по типу сети

  • Трехфазные — необходимы для устройств с подключением 380 В, рекомендуются при большой (от 12 КВт) суммарной нагрузке потребителей. Модели от 3 кВт.
  • Однофазные — стабилизаторы напряжения для дома (бытовые) со схемой подключения 220 В. Модели от 0,5 до 30 кВт.

2. Подбор по характеристикам

  • Мощность — складывается из суммарной мощности всех потребителей плюс 20%.
  • Входное напряжение — определяется параметрами сети, к которой подключается техника, необходимы замеры.
  • Выходное напряжение — в процентах указана точность.

3. Виды

  1. Качественный электромеханический стабилизатор плавно регулирует напряжение. Обеспечивает высокую точность на выходе — ± 3%, которая нужна для измерительных приборов, аудиоаппаратуры, освещения. Обладает высокой перегрузочной способностью.
  2. Устройства релейного типа выдают ток, регулируемый за счет автоматического механического переключателя. Применяются такие стабилизаторы напряжения для дома и на дачах.
  3. В цифровом нужную обмотку включает электронный ключ (тиристор, семистор). Режим регулировки импульсный, происходит очень быстро. Такой стабилизатор напряжения оснащен цифровым дисплеем, отличается небольшими размерами и весом. Применяется для защиты, как для одного, так и всех устройств в доме, может работать при низких температурах (до -20).

4. По способу установки:

Мы предлагаем купить стабилизаторы напряжения с доставкой и гарантией, у нас большой выбор оборудования для дома, дачи и производства. Не откладывайте покупку, ваша дорогая техника нуждается в защите!

Как выбрать стабилизатор напряжения для дома и какой лучше

Прежде чем идти в магазин за стабилизатором напряжения, необходимо выяснить какое количество потребителей электрической энергии у Вас дома имеется, возможно еще предстоит приобрести в ближайшем будущем и какую суммарную мощность потребления они составляют. Ведь цена приобретения стабилизатора напрямую зависит от нагрузки, которую он сможет удерживать на уровне 220 вольт, без последствия для себя. То-есть параметры должны быть подобраны не впритык по мощности потребления, а с запасом, чтобы устройство не работало постоянно на максимуме, а в случае аварийных ситуациях с легкостью переносило их. В этой статье мы расскажем, как выбрать стабилизатор напряжения для дома и какой лучше по мощности и производителю в 2017 году.

Определяем мощность

Для определения мощности нужно выяснить максимально вероятное количество одновременно работающих электроприборов. После этого сложить их Ватты вместе. Как узнать мощность потребителей мы рассказали в одной из наших статей. После того как определили суммарную нагрузку, с помощью формулы сможем вычислить полную мощность S va (вольт-амперы).

 

Этот параметр учитывает кроме активных потребителей электроэнергии (это ТЭН-ы в нагревателях и лампы накаливания), еще и реактивных потребителей. К ним относятся всевозможные двигатели, вентиляторы, трансформаторы, дроссели, конденсаторы в электроприборах.

Параметр S нам необходим, ведь именно его производители стабилизаторов указывают в паспортных данных своего устройства. Для того, чтобы найти S, в паспорте прибора смотрим потребление и параметр cos (φ). Если нет паспорта под рукой, можете выбрать стандартное значение из таблицы:

Если данный параметр отсутствует, берем приблизительное значение 0.7.

Также при расчете стабилизатора надобно внести запас прочности для таких устройств, которые во время запуска потребляют ток, превосходящий паспортные данные в несколько раз. Например, для того чтобы двигатель тронулся с места, в обмотках электрической машины возникает импульс тока и постепенно уменьшается до номинального, с возрастанием оборотов ротора. Кондиционеры, стиральные машины, система вентиляции, насосы, пылесосы, подъемные механизмы — все эти агрегаты имеют у себя в механизме электродвигатель.

Прикинув реальную нагрузку своих девайсов, необходимо при выборе стабилизатора для частного дома либо квартиры добавить еще около 20-30%. Так рекомендуют сами производители, поскольку при стабилизации на низком входном напряжении устройство работает в режиме, близком к экстремальному.

В большинстве случаев, опираясь на данные производителей и дистрибьюторов, для среднестатистической городской квартиры, с учетом вышеизложенного, будет достаточно устройства мощностью 7500 ВА. Для частного домовладения с договорными 15 кВт нагрузки, потребуется агрегат на 22000 ВА.

Можно существенно сэкономить на покупке стабилизатора меньшего ценового диапазона, если группу потребителей уменьшить до обоснованно нужных. Через защитное устройство подключать отдельной линией такие потребители как холодильник, компьютер, бойлер и прочее. Оставшуюся не стабилизированную линию в этом случае лучше защитить с помощью реле напряжения.

На что еще обратить внимание?

Помимо мощности, которая является одним из главных критериев выбора стабилизатора напряжения, существуют еще и дополнительные параметры, на которые нужно обратить внимание. Итак, чтобы выбрать оптимальный по цене и качеству аппарат, учитывайте следующие нюансы:

  1. Для дома, квартиры и дачи лучше всего подобрать релейный тип устройства. В крайнем случае, если ищите недорогую модель, рассматривайте электромеханические СН. Более подробно о типах стабилизаторов напряжения мы рассказывали в соответствующей статье.
  2. Входное напряжение должно соответствовать состоянию вашей электросети. Если у вас постоянно низкое напряжение в доме, нужно выбрать модель, которая работает в диапазоне от 140 Вольт. Если же наблюдается перенапряжение в сети, лучше подобрать модель, работающую при более высоком входном напряжении.
  3. Точность стабилизации должна быть как можно меньше. Этот параметр является погрешностью выходного напряжения. Оптимальным считается диапазон от 8 до 5%. Точность стабилизации более 8% является плохим показателем, которого стоит избегать. Если вы хотите выбрать стабилизатор для холодильника и прочих чувствительных приборов, советуем найти модель с точностью стабилизации в 5%.
  4. КПД или как вы понимаете эффективность работы. 90% считается хорошим показателем, хотя на рынке сейчас можно встретить множество моделей с КПД 97%.
  5. Тип установки может быть напольным или настенным. Для квартиры лучше выбрать настенный вариант монтажа, чтобы сэкономить пространство. На даче и в частном доме напольный стабилизатор не станет помехой.
  6. Защищенность корпуса от влаги, степень защиты IP может быть 20, если установка подразумевается в сухом обогреваемом помещении и IP24, если есть вероятность попадания влаги на корпус.
  7. Дополнительная безопасность. Хорошо, если стабилизатор напряжения, который вы решили выбрать, оснащен системой автоматического отключения при коротком замыкании, перегреве либо перегрузке. Также не помешает наличие дисплея, на котором будет отображать вольтаж и световая индикация вероятных ошибок в работе устройства.

Также рекомендуем изучить информацию о том, как выбрать генератор для дома и дачи! Полезные советы экспертов помогут вам подобрать подходящий вариант по цене и качеству!

Лучшие производители

Ну и конечно же немаловажно сделать правильный выбор в пользу производителя стабилизатора напряжения. От этого будет зависеть многое, начиная от качества работы и заканчивая продолжительностью службы защитного аппарата.

Итак, на сегодняшний день лучшими производителями стабилизаторов напряжения считаются:

  1. APC by Schneider Electric. Французское качество и приемлемая цена. Линейка СН от Шнайдер Электрик больше направлена на защиту отдельных чувствительных приборов, поэтому и мощность у них, как правило, 600-1500 ВА. 
  2. RUCELF. Достаточно хорошее качество от отечественного производителя защитной аппаратуры. В интернет-магазинах можно найти достаточно количество недорогих, но хороших стабилизаторов, которые можно выбрать для частного дома либо квартиры.
  3. РЕСАНТА. Известная на российском рынке фирма, которая производит недорогие стабилизаторы, имеющие достаточно много положительных отзывов от покупателей. Ценовой сегмент и среднее качество сборки делают их одним из лучших вариантов при выборе для дома и дачи.
  4. Lider. Страна производитель — Россия. Фирма больше специализируется на электронных стабилизаторах напряжения. В целом качество хорошее, цены средние по рынку, модельный ряд достаточно большой, есть из чего выбрать.
  5. Энергия. Завершает наш рейтинг лучших производителей защитных устройств. Много хороших отзывов об устройствах данной фирмы. Цена и качество приемлемые. Отдельно хотелось бы обратить внимание на стильный черный цвет корпуса и наличие дисплея, на котором отображаются все важные параметры.

Помимо этих производителей, хотелось бы еще отметить, что спросом пользуются устройства от таких фирм, как Sven, IEK и Штиль, однако отзывы о данной продукции достаточно неоднозначные, поэтому мы решили не включать их в рейтинг, чтобы не вводить вас в заблуждение.

Также возможно вам будут интересны советы по выбору источника бесперебойного питания для дома!

Рейтинг моделей

Ну и последнее, о чем хотелось бы рассказать, какие модели стабилизаторов напряжения являются лучшими в 2017 году. Итак, рекомендуем выбрать один из подходящих вариантов из предоставленного ниже списка.

Для квартиры подойдет однофазный аппарат на 5-8 кВт:

  • Энергия Classic 9000;
  • SVEN AVR PRO LCD 10000;
  • RUCELF SRWII-9000-L;
  • РЕСАНТА ACH-5000/1-Ц;
  • RUCELF СтАР-10000.

На весь дом, чтобы не прогадать, лучше выбрать стабилизатор мощностью от 10 до 15 кВт:

  • RUCELF СтАР-12000;
  • РЕСАНТА LUX АСН-10000Н/1-Ц;
  • RUCELF SRFII-12000-L;
  • РЕСАНТА ACH-10000/1-Ц;
  • RUCELF SDWII-12000-L;.

Вот и все, что мы хотели рассказать о выборе стабилизатора напряжения. Напоследок рекомендуем просмотреть полезное видео по теме:

Теперь вы знаете, как выбрать стабилизатор напряжения для частного дома, квартиры и дачи. Надеемся, предоставленные рекомендации и список лучших моделей пригодились вам в выборе подходящего варианта устройства для собственных нужд!

Как выбрать стабилизаторы напряжения для дома и дачи?

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

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

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

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

  • Продление срока эксплуатации дорогостоящего бытового и электронного оборудования.

Принцип работы стабилизатора напряжения и его конструкция

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

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

  • Тестирование напряжения и реакция на ситуацию.

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

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

  • При скачке выше допустимых показателей происходит аварийное отключение.

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

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

Процессор работает в определенных режимах:

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

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

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

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

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

Конструкция стабилизатора напряжения

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

Виды стабилизаторов напряжения: их преимущества и недостатки

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

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

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

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

Основные параметры выбора стабилизатора напряжения

Стабилизаторы напряжения выбирают по нескольким параметрам:

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

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

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

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

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

Как выбрать номинальную мощность стабилизатора напряжения

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

Как выбрать стабилизаторы напряжения для дома и дачи

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

механический, электронный стабилизатор или автоматический

Стабилизирующее оборудование призвано предотвратить повреждение важных нагрузок от падения напряжения, а также его скачков, что приводит к неисправностям «негарантийного» характера. Вследствие этого наиболее широкое применение данные приборы получили в быту, однако, наряду с этим, массово используются и в промышленных целях.

Как правило, потребители отдают предпочтение следующим видам стабилизаторов напряжения:

Механические

Механические стабилизаторы напряжения для переключения обмотки трансформатора используют релейные ключи. Токосъёмным элементом являются ролики с графитовым напылением либо графитовые щётки.

В первом случае зарегистрировано наименьшее число отказов из-за запыления, вследствие чего такой принцип используется в промышленных моделях. Однако требуются регулярные сервисные мероприятия по предотвращению заклинивания.
Это напрямую влияет на быстродействие данного устройства, что ограничивает область его применения: чаще всего для менее «капризного» оборудования, при небольших провалах и скачках в сети, а также для оборудования, не имеющего высокие пусковые токи. Между тем, такие ограничения не снижают популярность механических стабилизаторов напряжения, которые отличаются высокой надежностью и точностью регулирования выходного напряжения – до 3%, чем обеспечивается более комфортный режим для бытовой техники.

В дополнение к этому, механические стабилизаторы напряжения отличаются возможностью регулирования и выставления заданной точности на выходе и более доступными ценами.

Основные недостатки:

  • Крайняя чувствительность к низким температурам из-за использования открытых токоведущих поверхностей: выпадение конденсата может привести к короткому замыканию.
  • Низкий диапазон входных напряжений – от 150 до 260 Вольт
  • Износ токосъёмных элементов, вследствие чего требуется периодическая их замена.
  • Отсутствие способностей переносить перегрузку.
  • Наличие шумов в работе.

Наверх

Электронный стабилизатор напряжения

Электронные стабилизаторы напряжения отвечают за качественное электроснабжение при помощи электронных ключей-симисторов, которыми осуществляется переключение обмотки трансформатора. Их деятельностью руководит процессор, в который заложена специальная программа. Прибор производит замер параметров напряжения на выходе и входе и на основе проведенного анализа обстановки принимает самостоятельное решение о включении того или иного симистора. Такой принцип действия позволил сделать работу устройства практически бесшумной, долговечной и не нуждающейся в дополнительном сервисном обслуживании.

Подобные стабилизаторы отличаются большим быстродействием, благодаря чему практически повсеместно используются для защиты дорогостоящего и крайне чувствительного оборудования, которому требуются повышенные гарантии на качество энергоснабжения. Также в качестве преимуществ необходимо рассматривать и надежную работу данных приборов при низких температурах.

В дополнение к вышесказанному, можно выделить иные отличительные особенности устройства, в том числе связанных с

  • Широким диапазоном входных напряжений – от 100 до 300В;
  • Перегрузочной способностью – до 400% в некоторых сериях;
  • С использованием для комплексной нагрузки.

Основные недостатки:

  • Сложность симисторов в управлении при определенных помехах может привести к сбоям в системе, когда один из электронных ключей не успевает отключиться и возникает встречный ток.
  • Наиболее высокая стоимость данного прибора.

Наверх

Автоматические

Автоматические стабилизаторы способны выполнять свои действия без контроля со стороны оператора.

Подобные устройства достаточно близки к электронным, так как их деятельность также управляется микропроцессором со специальной программой.

Используя показания датчиков, которые осуществляют замер входящего напряжения, производятся соответствующие вычисления по количеству добавляемых или отключаемых обмоток трансформатора.

Основным отличием является использование сервоприводов и электродвигателя, который выполняет перемещения контактов.

В результате такого сочетания автоматические стабилизаторы напряжения обладают преимуществами электронных и механических приборов. В частности, по высокому уровню точности напряжения – до 1 Вольта, а также по большому быстродействию. Занимают они и среднее положение по стоимости между двумя назваными типами стабилизаторов.

Основные недостатки:

  • Приобретать следует только у ответственного поставщика, т.к. высок риск покупки устройства с некачественно изготовленными сервоприводами.
  • Износ механических движущихся частей.
  • Необходимость проведения регулярных обслуживающих мероприятий.

Наверх

Феррорезонансные

Феррорезонансные стабилизаторы работают по принципу электромагнитных колебаний, которые происходят в контуре трансформатора и индуктивности. Вследствие этого им абсолютно не страшны различные помехи, которые могут создаваться работающим оборудованием.

Основывается принцип их работы на стабилизации посредством насыщения железа, неспособного передавать магнитный поток к выходной катушке от входной. Вдобавок установлена и дополнительная катушка, отвечающая за гашение магнитного потока в сердечнике в зависимости от нагрузки. Благодаря используемому в системе конденсатору производится максимально точное выравнивание выдаваемой мощности.

Высокая надежность и эффективность приводит к тому, что данные модели применяются практически в любых условиях для стабилизации напряжения в крайне широком диапазоне. Выгодно отличаются подобные приборы и по своей стоимости.

Основные недостатки:

  • Высокий уровень шума.
  • Качество стабилизации напрямую зависит от величины нагрузки.
  • На сегодняшний день недостаточная скорость реагирования.

Наверх

Как выбрать лучший стабилизатор напряжения для моей схемы?

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

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

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

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

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

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

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

4. Крис Джованниелло демонстрирует свое силовое реле MEMS.

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

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

Компании всех размеров

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

6. Захид Рахим из Силанны держит на ладони свой референсный дизайн с активным зажимом.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

15. Джейсон Чианг из Microchip демонстрирует эталонную трехфазную схему с коррекцией коэффициента мощности (PFC) мощностью 30 кВт.

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

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

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

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

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

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

19. Стенд Renesas был заполнен людьми, которые проверяли его силовые и моторные компоненты.

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

20.Стенд Tamura был чистым и привлекательным.

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

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

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

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

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

Лучшие регуляторы напряжения (обзор и руководство по покупке) 2021 года

Вы можете не задумываться о том, что происходит, когда ваша электроника подключена к электросети, когда аккумулятор вашего автомобиля заряжается от генератора или когда включается ваш сотовый телефон.Но во всех этих электрических процессах задействован один важный инструмент: регулятор напряжения. Эти часто незамеченные устройства отвечают за правильное функционирование всех видов электрических устройств, даже если выходная мощность колеблется. Стабилизатор напряжения обеспечивает постоянное, фиксированное выходное напряжение для устройств, даже при изменении нагрузки или входного напряжения. Он защищает ваши вещи от повреждений и потенциальных проблем с электричеством.

Существует множество различных типов регуляторов напряжения для удовлетворения любых потребностей в электричестве.Вы можете выбирать между различными типами импульсных регуляторов или линейных регуляторов напряжения, и есть регуляторы для каждого электрического элемента, о котором вы только можете подумать. Если вам нужен регулятор напряжения, ознакомьтесь с некоторыми из лучших вариантов ниже.

Преимущества регуляторов напряжения

  • Ограниченное обслуживание. С регулятором напряжения вам не нужно слишком часто проводить техническое обслуживание. Как только он будет установлен, вы можете оставить свои устройства подключенными к портам, время от времени проверяя индикаторы.Пока вы размещаете его правильно, это требует очень мало внимания.
  • Коррекция напряжения. Ключевым преимуществом регулятора является то, что он корректирует напряжение на ваших устройствах. Принимая входное напряжение и пропуская его через резисторы, устройство может оптимизировать количество электричества, которое выдает ваше устройство. Это защищает вашу электронику и помогает ей работать лучше.
  • Защита от перенапряжения. Большинство регуляторов напряжения также используются в качестве защиты от перенапряжения, защищая ваши устройства в случае скачка напряжения.Пока вы проверяете рейтинг самого устройства, вы можете быть уверены, что оно не будет повреждено избыточным электричеством.
  • Несколько вариантов для устройств переменного и постоянного тока. Вы можете найти регуляторы напряжения, которые работают как с устройствами переменного, так и постоянного тока. В то время как большинство моделей постоянного тока подключаются вручную, модели переменного тока включают в себя плагины для подключения вашей технологии.
  • Защитите свои устройства. Основная цель регуляторов напряжения — защита чувствительной электроники от повреждений, связанных с пониженным или повышенным напряжением, перегревом и скачками напряжения.Он оптимизирует поток для всех типов технологий без какого-либо надзора.

Типы регуляторов напряжения

Линейный регулятор

Этот тип регулятора напряжения работает с низким КПД; он использует усилитель с высоким коэффициентом усиления для управления выходом, управляя устройством активного прохода. Он регулирует напряжение, сравнивая образец выходного сигнала с внутренним напряжением. Обычно эти регуляторы относительно просты и очень доступны. Основываясь на выходном и входном конденсаторах, они чаще всего используются в системах постоянного тока.

Импульсный регулятор

Работая с высоким КПД, они обычно имеют более сложную конструкцию, чем их линейные аналоги. Благодаря включению нескольких контуров управления и повышающих преобразователей, электрический поток проходит через несколько настроек проводки для оптимизации выхода. Как правило, их КПД превышает 95 процентов — прямой результат переключения источника питания между резисторами, конденсаторами и катушками индуктивности. Это приводит к хорошо регулируемому электроснабжению, что делает их лучшими для чувствительной электроники.

Ведущие бренды

APC

Открыв свои двери в 1981 году, American Power Conversion Corporation начала уделять особое внимание технологической инфраструктуре и управлению данными. В нем работает группа уважаемых инженеров, которые продолжают совершенствовать электронные устройства, в том числе регуляторы напряжения и аксессуары для охлаждения. Один из лучших вариантов — автоматический регулятор напряжения APC LE1200.

Drok

Компания с корнями в Китае, это международный розничный торговец продуктами питания.Сосредоточившись на создании высококачественных регуляторов, преобразователей и вольтметров для любого бюджета, компания делает качественную электронику доступной на международном уровне. Среди его лучших вариантов — понижающий модуль постоянного тока.

Стоимость регулятора напряжения

  • Менее 20 долларов США: В этом диапазоне вы можете найти достаточно простые регуляторы напряжения, обычно требующие ручной настройки при установке постоянного тока. Несмотря на то, что они полезны, их установка наиболее утомительна.
  • Между 20 и 50 долларами: Многие регуляторы напряжения попадают в эту категорию, причем большинство из них линейного типа.Обычно они очень простые, хотя вы можете найти их как для переменного, так и для постоянного тока.
  • От 50 долларов и выше: В моделях этой категории часто используется технология коммутации, которая, хотя и дороже, но и более точна. Хотя эти регуляторы требуют более значительных инвестиций, они более надежны и проще в установке.

Основные характеристики

Диапазон напряжения

Эта функция является ссылкой как на входное, так и на выходное напряжение регулятора. Эта функция важна для его производительности.Внутренний чип построен так, чтобы выдерживать определенный диапазон напряжений, разницу между входом и выходом. Выходные параметры обычно составляют 12 или 24 вольт, хотя они могут быть и выше. Входное напряжение может изменяться в зависимости от источника электрического тока. Критерии использования этой функции различаются в зависимости от устройства, поэтому при оценке качества вашего регулятора смотрите спецификации.

Мощность

При работе с линейным регулятором разница между входом и выходом преобразуется в тепловую энергию.Если потребляемая мощность номинальная, то нагрев не является проблемой. Однако увеличение силы тока может привести к перегреву. Простое решение — выбрать импульсный регулятор; однако, если это невозможно или существуют бюджетные ограничения, просто проверьте потребляемую мощность. Это измерение, измеряемое в ваттах, позволит вам узнать, какие устройства можно безопасно регулировать.

Падение напряжения

Это наименьшее значение буферного напряжения между входным и выходным счетчиками.Например, если у вас есть вход на 12 вольт и выход на 7 вольт, вам потребуется минимальное падение напряжения в пять вольт. Однако, если выходное напряжение упадет ниже 7 вольт, вам понадобится более существенное падение напряжения. Обратите особое внимание на эту функцию, если вы работаете с устройствами с небольшими различиями между входом и выходом. В этом случае обратите внимание на установки с малым падением или сверхнизким напряжением.

Прочие соображения

  • Чувствительность. После того, как вы определили, что ваш регулятор обладает всеми основными функциями, вы можете переходить к другим вопросам.Вверху списка должно быть указано, насколько чувствительны ваши устройства. Если вы имеете дело с современными телефонами, медицинским оборудованием или другими важными предметами, важно проверить показатель отсева. Кроме того, использование регулятора на этих устройствах может привести к дополнительному шуму, который может быть неприятным.
  • Шум. Любая техника имеет немного шума, особенно если учесть разницу в тепле и возникающие в результате звуки. Если это вызывает беспокойство, например, если вы устанавливаете регулятор в тихом офисе, вы можете выбрать LDO (регулятор с низким падением напряжения), чтобы смягчить проблему.
  • Ответ. Это относится к требовательным техническим приложениям, таким как компьютеры и принтеры (устройства, которые вызывают множество проблем с регулирующими органами). Думайте об этом как о любой технологии, которая, если она отстает, вы заметите. Если это применимо, то поищите специальные регуляторы, предназначенные для оптимизации скорости отклика и повышения качества обслуживания.
  • Защитные элементы. Цель регулятора напряжения — оптимизировать работу вашей электроники. Дополнительные функции, такие как защита от перенапряжения и защита от перегрева, дают вам дополнительную ценность.Они продлевают срок службы вашей электроники и улучшают общую ценность самого регулятора.

Обзоры и рекомендации лучших регуляторов напряжения 2021

Наконечники

  • Разместите регулятор напряжения в хорошо вентилируемом месте, чтобы избежать перегрева.
  • Если вы ставите его в тихое место, проверьте падение напряжения, чтобы избежать проблем.
  • Выберите подходящий тип регулятора в зависимости от вашего устройства.
  • Более низкий выход, чем входной, может зависеть от линейного регулятора — в противном случае вам понадобится импульсный стабилизатор.
  • Держите его чистым и чистым, чтобы мусор не попал в схему.
  • По возможности храните его в прохладном и сухом месте, чтобы предотвратить повреждение.
  • Не используйте регулятор круглосуточно, чтобы ограничить износ.
  • Не торопитесь во время настройки, поскольку при правильной сборке регуляторы требуют ограниченного обслуживания.

Часто задаваемые вопросы:

Q: Что такое регулятор напряжения и как он работает?

Стабилизатор напряжения — это технология, которая регулирует напряжение до фиксированного значения и поддерживает его, независимо от того, колеблется ли входное напряжение.Он поддерживает мощность на уровне, совместимом с другими электрическими частями устройства.

Q: Для чего используются регуляторы напряжения?

Регуляторы напряжения используются для любого оборудования, которое может работать только при напряжении в заданном диапазоне. Вы можете использовать их для чувствительных устройств, таких как сотовые телефоны, а также в промышленных и коммерческих условиях.

Q: Каковы симптомы неисправного регулятора напряжения?

Признаками неисправного регулятора напряжения являются высокое или низкое выходное напряжение, выходящее за рамки спецификации регулятора.Проверьте, нет ли проблем со световыми индикаторами (тусклые или мерцающие). Если нет выходного напряжения, это хороший признак того, что ваш регулятор не работает.

Последние мысли

Теперь, когда вы знаете все тонкости выбора лучших регуляторов напряжения, вы можете сделать свой выбор. Это может быть автоматический регулятор напряжения APC Line-R или, по нашему мнению, понижающий понижающий регулятор напряжения с регулируемым понижающим преобразователем DROK.

Как выбрать регулятор напряжения: 6 факторов, которые следует учитывать | Стрелка.com

Регуляторы напряжения являются важным компонентом электрических и электромеханических устройств, обеспечивающим надежную работу. Электроника требует постоянного входного напряжения, а регуляторы напряжения обеспечивают выполнение этих требований.

Для чего используется регулятор напряжения?

Во всем, от автомобилей до кондиционеров и мобильных телефонов, используются регуляторы напряжения. Некоторые устройства более чувствительны, чем другие, и некоторые источники питания колеблются больше, чем другие, что затрудняет выбор лучших регуляторов напряжения для каждого приложения.

Даже в простой конструкции с низким энергопотреблением и относительно стабильным источником питания пропуск регулятора напряжения может снизить надежность. Обычный свет — это тот случай, когда вам может не понадобиться регулятор напряжения, потому что, если напряжение упадет, свет просто потускнеет. Однако отсутствие регулятора напряжения может поставить под угрозу производительность и надежность, потенциально вызывая такие проблемы, как мерцание светодиодов, сброс контроллера и даже «жареная» электроника.

Как работает регулятор напряжения?

Стабилизаторы напряжения обычно используются там, где требуется точная настройка напряжения.Например, в беспроводном телефоне у вас может быть адаптер переменного тока, который преобразует мощность 120 В переменного тока в 8 В переменного тока. Затем внутри основания телефона вы найдете регулятор напряжения, обеспечивающий необходимое напряжение постоянного тока для электроники в основании. В самом телефоне вы можете найти адаптер постоянного тока, который использует регулятор напряжения для обеспечения правильного напряжения для электроники в телефоне.

В сложном электромеханическом устройстве с разными компонентами, требующими разного напряжения, потребность в регуляторах напряжения более очевидна.Например, компьютер будет использовать адаптер для розетки электросети, чтобы преобразовать 120 В переменного тока в более низкое напряжение. Затем для работы различных внутренних компонентов, таких как материнская плата, охлаждающий вентилятор и жесткий диск, требуется определенное напряжение. Стабилизаторы напряжения будут использоваться для обеспечения постоянного и надежного напряжения для каждого внутреннего компонента.

Руководство по выбору регулятора напряжения

Учитывайте следующие факторы при выборе регулятора напряжения:

1. Входное и выходное напряжение

В идеале вы знаете диапазон входного напряжения и требуемое выходное напряжение, с которым вы будете работать.Каждая микросхема регулятора напряжения предназначена для использования с определенным выходным напряжением. Например, в устройстве, работающем от источника питания 120 В переменного тока, которое имеет контроллер Raspberry Pi 5 В, серводвигатели 12 В и шаговый двигатель 24 В, вам нужно будет использовать регуляторы напряжения 5 В, 12 В и 24 В, чтобы все работало бесперебойно.

Однако, если у вас есть запасы для различных целей, вы можете найти регулируемые регуляторы выходной мощности, которые можно использовать для различных выходов, выполнив простую настройку.

MCP1754ST-5002E / MC от Microchip — хороший пример продукта.

2. Падение напряжения

Dropout — это минимальный буфер между выходным и входным напряжениями. Например, если у вас есть вход 7 В и требуется выход 5 В, то необходимо минимальное падение напряжения 2 В. Если вы подозреваете, что входное напряжение 7 В упадет ниже 7 В, тогда вам потребуется меньшее падение напряжения.

Падение указывается для каждой микросхемы регулятора напряжения вместе с выходным напряжением. Например, вы можете найти регуляторы напряжения на 5 В с рядом доступных отпусканий.Для цепей с небольшой разницей между входным и выходным напряжением потребуется стабилизатор напряжения с малым падением напряжения (LDO) или даже регулятор сверхнизкого напряжения.

TCR2LE31, LM от Toshiba — хороший пример продукта.

3. Линейный регулярный или импульсный регулятор?

Линейный регулятор не может компенсировать мощность, которая падает ниже выходного напряжения. Чтобы обеспечить выходное напряжение 5 В, необходимо поддерживать минимум 5 В от входного напряжения и падения напряжения линейного регулятора напряжения.Если необходимо компенсировать падение мощности, можно использовать импульсный импульсный регулятор.

MIC2877-5.25YFT-TR от Microchip — хороший пример продукта.

Еще один случай, когда импульсный стабилизатор может оказаться полезным, — это когда скачки потребляемой мощности могут вызвать падение напряжения. Например, при срабатывании соленоида происходит скачок энергопотребления, падение напряжения и сброс микроконтроллера, если вы не используете стабилизатор напряжения, который может компенсировать.

Импульсные регуляторы также могут иметь больше смысла для устройств, когда есть большая разница между входным и выходным напряжениями, что приводит к слишком большим потерям мощности / выделению тепла.

Имеет ли смысл использование импульсных регуляторов, зависит от типа проекта, проектных ограничений и бюджета. Импульсные регуляторы могут вызывать шум и помехи, которые требуют компенсации в схемах. Стоимость также является фактором. Для дорогостоящего компонента робототехники или чувствительного медицинского оборудования использование импульсных регуляторов будет менее затратной проблемой, чем для малобюджетной товарной позиции.

Дополнительные сведения см. В разделах «Преобразователь постоянного тока в постоянный ток и модуль импульсного регулятора» и «Типы переключения преобразователей постоянного тока в постоянный».

4. Чувствительность устройства

Для высокочувствительных устройств, таких как смартфоны, беспроводные устройства и медицинское оборудование с батарейным питанием, может потребоваться специальный регулятор для снижения шума. См. Использование LDO для минимизации шума мощности для получения дополнительной информации.

5. Время отклика

Для приложений, требующих быстрого времени отклика, таких как видеокарты, телевизоры, компьютеры, принтеры и встроенные системы, доступны специальные регуляторы напряжения с быстрым временем отклика.

NCV51198PDR2G от ON Semiconductor — хороший пример продукта.

6. Энергопотребление

При использовании линейного регулятора напряжения разница между входным и выходным напряжением теряется из-за преобразования ее в тепло. При низком энергопотреблении выделяемое тепло, скорее всего, не проблема. Однако, в зависимости от области применения, если потребляемый ток становится достаточно высоким, количество выделяемого тепла может стать проблемой. Вышеупомянутый вариант использования импульсного регулятора вместо линейного регулятора является одним из возможных решений.Вы также можете использовать радиатор, чтобы оставаться в оптимальном диапазоне температур.

Хотя на первый взгляд регуляторы напряжения кажутся простыми, они являются частью более сложной картины надежности источников питания и электроники. Для помощи в проектировании и устранении неисправностей Arrow предлагает широкий спектр инженерных услуг. Недооценка потенциальных проблем с надежностью и производительностью, которые могут возникнуть из-за неправильного регулятора напряжения, — это ошибка, которой можно избежать, которую можно предотвратить с помощью экспертных знаний в области проектирования.

Как правильно выбрать регулятор (ы) напряжения для вашей конструкции

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

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

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

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

Выбор необходимого регулятора

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

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

Регуляторы напряжения

можно разделить на две широкие классификации:

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

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

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

Вам необходимо рассмотреть два типа регуляторов:

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

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

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

Линейные регуляторы

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

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

Определение рассеиваемой мощности

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

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

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

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

Для линейных регуляторов используйте уравнение:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Регуляторы с малым падением напряжения (LDO)

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

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

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

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

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

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

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

Многие старые линейные регуляторы имели очень высокое падение напряжения. Например, у популярных регуляторов серии 7800 значение падения напряжения составляет 2 В.Это означает, что входное напряжение должно быть как минимум на 2 В выше выходного напряжения.

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

Хотя 2 В — это не слишком много, если вы пропускаете через этот регулятор ток в 1 ампер и у вас есть разница в 2 В, то это 2 ватта мощности, теряемой зря.

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

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

Краткое описание линейных регуляторов

Линейные регуляторы полезны, если:

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

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

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

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

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

Импульсные регуляторы

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

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

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

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

В этом уроке я проектирую печатную плату с использованием простого линейного регулятора, а в этом более глубоком курсе я проектирую индивидуальную плату с использованием более сложного импульсного регулятора.

Существует два основных типа импульсных регуляторов: повышающий и понижающий.

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

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

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

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

Импульсные регуляторы

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Повышающие регуляторы напряжения

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

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

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

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

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

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

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

Pin = Pout / КПД (Уравнение 5)

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

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

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

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

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

Регуляторы Buck-Boost

Допустим, вы получаете питание от двух последовательно соединенных батареек AA. При полной зарядке две батареи AA могут выдавать около 3,2 В, но когда они близки к разряду, они выдают только 2,4 В.

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

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

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

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

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

Импульсный регулятор + линейные регуляторы

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

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

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

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

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

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

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

Если вы выбрали эту опцию и специально пытаетесь отфильтровать коммутируемый шум, обязательно обратите внимание на коэффициент подавления подачи питания (PSRR) линейного регулятора.

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

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

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

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

Сводка

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

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

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

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

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

Наконец, не забудьте загрузить бесплатно PDF : Ultimate Guide to Develop and Sell Your New Electronic Hardware Product . Вы также будете получать мой еженедельный информационный бюллетень, в котором я делюсь премиальным контентом, недоступным в моем блоге.

Другой контент, который может вам понравиться:

4.8
5
голоса

Рейтинг статьи

ТОП-10 линейных регуляторов напряжения

В электронике для стабилизации напряжения обычно используются линейные регуляторы напряжения.Независимо от входного напряжения или условий нагрузки они будут обеспечивать фиксированное выходное напряжение, тем самым защищая устройства от колебаний выходных сигналов, которые могут привести к неэффективной работе или даже к повреждению.

При разработке источника питания для приложения, в котором требуется небольшая разница между входным и выходным напряжениями, разработчикам оборудования следует учитывать линейные регуляторы напряжения.

Простота и стоимость — основные преимущества использования линейных регуляторов перед импульсными регуляторами напряжения.Кроме того, отсутствие шума переключения делает линейные регуляторы особенно полезными для аудио- и видеосвязи, медицинских устройств и других чувствительных к шуму приложений.

С другой стороны, линейные регуляторы напряжения выделяют тепло, и их КПД довольно низок, варьируется от 30% до 60%. Вот почему они используются в основном для маломощных устройств и небольших различий между входным и выходным напряжениями.

По сравнению с линейными регуляторами импульсные регуляторы напряжения (также известные как импульсные регуляторы) превосходят по эффективности и выделяют гораздо меньше тепла, но также являются более дорогими и сложными.

При выборе между различными регуляторами напряжения для вашего приложения вы должны учитывать несколько факторов, включая их максимальное входное напряжение, разницу между входным и выходным напряжениями, номинальные токи, номинальные температуры и выходной шум.

Большинство линейных регуляторов напряжения в нашем списке 10 имеют максимальную токовую защиту и тепловую защиту. Большинство из них также имеют максимальное входное напряжение от 5,5 до 40 В и выходное напряжение от 3,3 до 15 В. Самыми популярными поставщиками стабилизаторов напряжения для SnapEDA являются Diodes Inc, Richtek USA Inc, Microchip, STMicroelectronics и Texas Instruments.

Давайте теперь взглянем на 10 лучших линейных регуляторов напряжения на SnapEDA!

# 10 — LP2985-33DBVR от Texas Instruments

Этот стабилизатор с низким падением напряжения имеет максимальное входное напряжение 16 В, выходное напряжение 3,3 В, выходной ток 150 мА, напряжение отключения 280 мВ и диапазон температур перехода от -40 ° C до 125 ° C.
Средняя цена у дистрибьюторов: $ 0,60

Загрузить Symbol & Footprint

# 9 — L7805ACD2T от STMicroelectronics

Этот положительный стабилизатор имеет максимальное входное напряжение 35 В, выходное напряжение 5 В, 1.Выходной ток 5 А, падение напряжения 2 В и диапазон температур перехода от 0 ° C до 125 ° C.

Средняя цена по дистрибьюторам: N / A

Загрузить Symbol & Footprint

# 8 — L7805CV-DG от STMicroelectronics

Этот положительный стабилизатор имеет максимальное входное напряжение 35 В, выходное напряжение 5 В, выходной ток 1,5 А, падение напряжения 2 В и диапазон температур перехода от 0 ° C до 125 ° C.

Средняя цена у дистрибьюторов: $ 0.52

Загрузить Symbol & Footprint

# 7 — REG1117 от Texas Instruments

Этот положительный стабилизатор с низким падением напряжения имеет максимальное входное напряжение 15 В, выходное напряжение 1,8 В, выходной ток 800 мА и диапазон температур перехода от -40 ° C до 125 ° C.

Средняя цена у дистрибьюторов: 2,02 доллара США

Скачать Symbol & Footprint

# 6 — L7805CV от STMicroelectronics

Этот положительный стабилизатор имеет максимальное входное напряжение 35 В, выходное напряжение 5 В, 1.Максимальный выходной ток 5 А, падение напряжения 2 В и диапазон температур перехода от 0 ° C до 125 ° C.

Средняя цена у дистрибьюторов: $ 0,41

Загрузить Symbol & Footprint

# 5 — LD1117S33CTR от STMicroelectronics

Этот регулятор напряжения с низким падением напряжения имеет максимальное входное напряжение 15 В, выходное напряжение 3,3 В, максимальный выходной ток 950 мА, падение напряжения 1 В и диапазон температур перехода от -40 ° C до 125 ° C.

Средняя цена у дистрибьюторов: $ 0.36

Загрузить Symbol & Footprint

# 4 — AP2112K-3.3TRG1 от Diodes Inc.

Этот положительный стабилизатор имеет максимальное входное напряжение 6 В, выходное напряжение 3,3 В, максимальный выходной ток 600 мА, напряжение падения 0,4 В и диапазон температур перехода от -40 ° C до 85 ° C.

Средняя цена у дистрибьюторов: $ 0,24

Загрузить Symbol & Footprint

# 3 — RT9193-33GB от Richtek USA Inc.

Этот регулятор с низким падением напряжения имеет 5.Максимальное входное напряжение 5 В, выходное напряжение 3,3 В, максимальный выходной ток 300 мА, падение напряжения 0,3 В и диапазон температур перехода от -40 ° C до 125 ° C.

Средняя цена у дистрибьюторов: 0,50 доллара США

Загрузить Symbol & Footprint

# 2 — MIC29302WU от Microchip

Этот стабилизатор с низким падением напряжения имеет максимальное входное напряжение 26 В, выходное напряжение 3,3 В, выходной ток 3 А, максимальное падение напряжения 0,6 В и диапазон температур перехода от -40 ° C до 125 ° C.

Средняя цена по дистрибьюторам: N / A

Скачать Symbol & Footprint

А верхний линейный регулятор напряжения на SnapEDA — это…

# 1- LM1117MP-3.3 от Texas Instruments

Этот стабилизатор с низким падением напряжения имеет максимальное входное напряжение 15 В, выходное напряжение 3,3 В, максимальный выходной ток 800 мА, напряжение падения 1,2 и диапазон температур перехода от 0 ° C до 125 ° C.

Средняя цена по дистрибьюторам: N / A

Загрузить Symbol & Footprint

* Эти данные были собраны с помощью аналитики SnapEDA при просмотре загрузок из нашей библиотеки моделей деталей (символы, контуры и 3D-модели).Ежегодно в SnapEDA оцениваются миллионы деталей, однако, если детали нет в нашей базе данных, она не будет отображаться в этом списке. Мы постоянно увеличиваем охват и периодически обновляем этот список!

Создавайте электронные устройства в мгновение ока. Начать сейчас.

Типы регуляторов напряжения: работа и их ограничения

В электроснабжении регуляторы напряжения играют ключевую роль.Итак, прежде чем переходить к обсуждению регулятора напряжения, мы должны знать, какова роль источника питания при проектировании системы? Например, в любой рабочей системе, такой как смартфон, наручные часы, компьютер или ноутбук, источник питания является важной частью для работы системы Owl, поскольку он обеспечивает последовательное, надежное и непрерывное питание внутренних компонентов системы. В электронных устройствах источник питания обеспечивает стабильную, а также регулируемую мощность для правильной работы цепей.Источники питания бывают двух типов, такие как источник питания переменного тока, который поступает от сетевых розеток, и источник питания постоянного тока, который поступает от батарей. Итак, в этой статье рассматривается обзор различных типов регуляторов напряжения и их работы.

Что такое регулятор напряжения?

Регулятор напряжения используется для регулирования уровней напряжения. Когда требуется стабильное и надежное напряжение, предпочтительным устройством является регулятор напряжения. Он генерирует фиксированное выходное напряжение, которое остается постоянным при любых изменениях входного напряжения или условий нагрузки.Он действует как буфер для защиты компонентов от повреждений. Стабилизатор напряжения — это устройство с простой конструкцией с прямой связью, в котором используются контуры управления с отрицательной обратной связью.

Регулятор напряжения

Существует два основных типа регуляторов напряжения: линейные регуляторы напряжения и импульсные регуляторы напряжения; они используются в более широких приложениях. Линейный регулятор напряжения — самый простой тип регулятора напряжения. Он доступен в двух типах, которые являются компактными и используются в системах с низким энергопотреблением и низким напряжением.Обсудим различные типы регуляторов напряжения.

Основные компоненты , используемые в регуляторе напряжения :

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

Процесс регулирования напряжения очень прост благодаря использованию трех вышеуказанных компонентов. Первый компонент регулятора напряжения, такой как цепь обратной связи, используется для обнаружения изменений в выходном напряжении постоянного тока. На основе опорного напряжения, а также обратной связи может быть сгенерирован управляющий сигнал, который приводит в действие элемент Pass для компенсации изменений.

Здесь проходной элемент — это один из видов твердотельного полупроводникового устройства, похожий на BJT-транзистор, диод с PN-переходом, иначе MOSFET. Теперь выходное напряжение постоянного тока можно поддерживать приблизительно стабильным.

Работа регулятора напряжения

Схема регулятора напряжения используется для создания и поддержания постоянного выходного напряжения, даже когда входное напряжение в противном случае изменяется. Регулятор напряжения получает напряжение от источника питания, и его можно поддерживать в диапазоне, который хорошо подходит для остальных электрических компонентов.Чаще всего эти регуляторы используются для преобразования мощности постоянного / постоянного тока, переменного / переменного тока или переменного / постоянного тока.

Типы регуляторов напряжения и их работа

Эти регуляторы могут быть реализованы в виде интегральных схем или дискретных компонентных схем. Стабилизаторы напряжения подразделяются на два типа: линейный регулятор напряжения и импульсный регулятор напряжения. Эти регуляторы в основном используются для регулирования напряжения в системе, однако линейные регуляторы работают с низким КПД, а импульсные регуляторы работают с высоким КПД.В импульсных регуляторах с высоким КПД большая часть i / p-мощности может передаваться на o / p без рассеивания.

Типы регуляторов напряжения

В основном существует два типа регуляторов напряжения: линейный регулятор напряжения и импульсный регулятор напряжения.

  • Существует два типа линейных регуляторов напряжения: последовательные и шунтовые.
  • Существует три типа импульсных регуляторов напряжения: повышающие, понижающие и инверторные регуляторы напряжения.

Линейные регуляторы напряжения

Линейный регулятор действует как делитель напряжения.В омической области используется полевой транзистор. Сопротивление регулятора напряжения изменяется в зависимости от нагрузки, что обеспечивает постоянное выходное напряжение. Линейные регуляторы напряжения — это оригинальный тип регуляторов, используемых для регулирования источников питания. В этом типе регулятора переменная проводимость активного проходного элемента, такого как MOSFET или BJT, отвечает за изменение выходного напряжения.

Как только нагрузка объединена, изменения на любом входе, в противном случае нагрузка приведет к разнице в токе по транзистору, чтобы поддерживать постоянный выход.Чтобы изменить ток транзистора, он должен работать в активной, иначе омической области.

Во время этой процедуры этот тип регулятора рассеивает много энергии, потому что сетевое напряжение падает внутри транзистора и рассеивается подобно теплу. Как правило, эти регулирующие органы делятся на разные категории.

  • Положительный регулируемый
  • Регулируемое отрицательное
  • Фиксированный выход
  • Отслеживание
  • Плавающий
Преимущества

К преимуществам линейного регулятора напряжения можно отнести следующее.

  • Обеспечивает низкую пульсацию выходного напряжения
  • Быстрое время отклика на загрузку или смену строки
  • Низкие электромагнитные помехи и низкий уровень шума
Недостатки

К недостаткам линейного стабилизатора напряжения можно отнести следующее.

  • КПД очень низкий
  • Требуется большое пространство — необходим радиатор
  • Напряжение выше входа не может быть увеличено

Регуляторы напряжения серии

В последовательном регуляторе напряжения используется переменный элемент, включенный последовательно с нагрузкой.Изменяя сопротивление этого последовательного элемента, можно изменить падение напряжения на нем. И напряжение на нагрузке остается постоянным.

Количество потребляемого тока эффективно используется нагрузкой; это главное преимущество последовательного регулятора напряжения. Даже когда нагрузка не требует тока, последовательный регулятор не потребляет полный ток. Следовательно, последовательный стабилизатор значительно эффективнее шунтирующего регулятора напряжения.

Шунтирующие регуляторы напряжения

Шунтирующий регулятор напряжения работает, обеспечивая путь от напряжения питания к земле через переменное сопротивление.Ток через шунтирующий регулятор отклоняется от нагрузки и бесполезно течет на землю, что делает эту форму, как правило, менее эффективной, чем последовательный регулятор. Однако он проще, иногда состоит только из диода опорного напряжения и используется в схемах с очень низким энергопотреблением, в которых потери тока слишком малы, чтобы вызывать беспокойство. Эта форма очень распространена для схем опорного напряжения. Шунтирующий регулятор обычно может только поглощать (поглощать) ток.

Применение шунтирующих регуляторов

Шунтовые регуляторы используются в:

  • Импульсные источники питания с низким выходным напряжением
  • Цепи источника и стока тока
  • Усилители ошибок
  • Источники питания с регулируемым напряжением или током, линейные и импульсные
  • Контроль напряжения
  • Аналоговые и цифровые схемы, требующие точных эталонов
  • Прецизионные ограничители тока

Импульсные регуляторы напряжения

Импульсный регулятор быстро включает и выключает последовательное устройство.Рабочий цикл переключателя устанавливает количество заряда, передаваемого нагрузке. Это контролируется механизмом обратной связи, аналогичным линейному регулятору. Импульсные регуляторы эффективны, потому что последовательный элемент либо полностью проводит ток, либо выключен, потому что он почти не рассеивает мощность. Импульсные регуляторы способны генерировать выходное напряжение, превышающее входное напряжение, или противоположную полярность, в отличие от линейных регуляторов.

Импульсный регулятор напряжения быстро включается и выключается для изменения выходной мощности.Он требует управляющего генератора, а также заряжает компоненты накопителя.

В импульсном регуляторе с частотно-импульсной модуляцией, изменяющейся по частоте, постоянный рабочий цикл и спектр шума, налагаемый PRM, изменяются; отфильтровать этот шум труднее.

Импульсный стабилизатор с широтно-импульсной модуляцией, постоянной частотой, изменяющимся рабочим циклом, эффективен и легко отфильтровывает шум.
В импульсном регуляторе постоянный ток через индуктор никогда не падает до нуля.Это обеспечивает максимальную выходную мощность. Это дает лучшую производительность.

В импульсном стабилизаторе ток в прерывистом режиме через катушку индуктивности падает до нуля. Это дает лучшую производительность при низком выходном токе.

Коммутационные топологии

Имеет два типа топологии: диэлектрическая изоляция и неизолированная.

Изолированный

Он основан на радиации и интенсивных средах. Опять же, изолированные преобразователи подразделяются на два типа, в том числе следующие.

  • Обратные преобразователи
  • Прямые преобразователи

В перечисленных выше изолированных преобразователях рассматривается тема импульсных источников питания.

Без изоляции

Он основан на небольших изменениях Vout / Vin. Примеры: повышающий регулятор напряжения (Boost) — увеличивает входное напряжение; Step Down (Buck) — снижает входное напряжение; Повышение / Понижение (повышение / понижение) Регулятор напряжения — понижает, повышает или инвертирует входное напряжение в зависимости от контроллера; Зарядный насос — обеспечивает многократный ввод без использования индуктора.

Опять же, неизолированные преобразователи делятся на разные типы, но наиболее значимыми являются

  • Понижающий преобразователь или понижающий регулятор напряжения
  • Повышающий преобразователь или повышающий регулятор напряжения
  • Понижающий или повышающий преобразователь

Преимущества топологий коммутации

Основными преимуществами импульсного источника питания являются эффективность, размер и вес. Это также более сложная конструкция, способная обеспечить более высокую энергоэффективность.Импульсный регулятор напряжения может обеспечивать выходной сигнал, который больше или меньше, или инвертирует входное напряжение.

Недостатки топологий коммутации

  • Повышенное пульсирующее напряжение на выходе
  • Более медленное переходное время восстановления
  • EMI производит очень шумный выход
  • Очень дорого

Повышающие импульсные преобразователи, также называемые повышающими импульсными регуляторами, обеспечивают более высокое выходное напряжение за счет повышения входного напряжения.Выходное напряжение регулируется до тех пор, пока потребляемая мощность находится в пределах выходной мощности схемы. Для управления цепочками светодиодов используется повышающий импульсный регулятор напряжения.

Повышающие регуляторы напряжения

Предположим, что вывод цепи без потерь = Pout (входная и выходная мощности одинаковы)

Тогда V в I в = V на выходе I на выходе ,

I из / I из = (1-D)

Из этого следует, что в этой схеме

  • Полномочия остались прежними
  • Напряжение увеличивается
  • Снижение тока
  • Эквивалент трансформатора постоянного тока
Понижающий (понижающий) регулятор напряжения

Понижает входное напряжение.

Понижающие регуляторы напряжения

Если входная мощность равна выходной мощности, то

P вход = P выход ; V вход I вход = V выход I выход ,

I выход / I вход = V вход / V выход = 1 / D

Понижающий преобразователь эквивалентен трансформатору постоянного тока, в котором коэффициент передачи находится в диапазоне 0-1.

Шаг вверх / шаг вниз (Boost / Buck)

Его еще называют инвертором напряжения.Используя эту конфигурацию, можно повышать, понижать или инвертировать напряжение в соответствии с требованиями.

  • Выходное напряжение имеет полярность, противоположную входной.
  • Это достигается за счет прямого смещения диода с обратным смещением VL во время выключения, выработки тока и зарядки конденсатора для выработки напряжения во время выключения
  • Используя этот тип импульсного регулятора, можно достичь КПД 90%.

повышающие / понижающие регуляторы напряжения

регуляторы напряжения генератора

Генераторы переменного тока вырабатывают ток, необходимый для удовлетворения электрических потребностей автомобиля во время работы двигателя.Он также восполняет энергию, которая используется для запуска автомобиля. Генератор имеет способность производить больше тока на более низких скоростях, чем генераторы постоянного тока, которые когда-то использовались в большинстве транспортных средств. Генератор состоит из двух частей

Регулятор напряжения генератора

Статор — это неподвижный элемент, который не движется. Он содержит набор электрических проводников, намотанных катушками на железный сердечник.
Ротор / Якорь — Это движущийся компонент, который создает вращающееся магнитное поле одним из следующих трех способов: (i) индукцией (ii) постоянными магнитами (iii) с помощью возбудителя.

Электронный регулятор напряжения

Простой регулятор напряжения может быть изготовлен из резистора, включенного последовательно с диодом (или последовательно соединенными диодами). Из-за логарифмической формы кривых V-I на диоде напряжение на диоде изменяется незначительно из-за изменений потребляемого тока или изменений на входе. Когда точный контроль напряжения и эффективность не важны, эта конструкция может работать нормально.

Электронный регулятор напряжения

Транзисторный регулятор напряжения

Электронные регуляторы напряжения имеют источник нестабильного опорного напряжения, который обеспечивается стабилитроном, который также известен как рабочий диод обратного пробоя.Он поддерживает постоянное выходное напряжение постоянного тока. Пульсации переменного напряжения заблокированы, но фильтр не может быть заблокирован. Регулятор напряжения также имеет дополнительную схему защиты от короткого замыкания, схему ограничения тока, защиту от перенапряжения и тепловое отключение.

Основные параметры регуляторов напряжения

  • Основные параметры, которые необходимо учитывать при работе регулятора напряжения, в основном включают в себя напряжение i / p, напряжение o / p, а также ток o / p. Как правило, все эти параметры в основном используются для определения топологии типа VR, хорошо согласованной или нет с ИС пользователя.
  • Другие параметры этого регулятора: частота коммутации, ток покоя; термическое сопротивление напряжения обратной связи может применяться в соответствии с требованием
  • Ток покоя имеет большое значение, если основной проблемой является эффективность в режимах ожидания или при небольшой нагрузке.
  • Если частота коммутации рассматривается как параметр, использование частоты коммутации может привести к решениям небольшой системы. Кроме того, тепловое сопротивление может быть опасным для отвода тепла от устройства, а также для отвода тепла от системы.
  • Если контроллер имеет полевой МОП-транзистор, после этого все кондуктивные, а также динамические потери будут рассеиваться внутри корпуса и должны учитываться при измерении предельной температуры регулятора.
  • Самый важный параметр — это напряжение обратной связи, поскольку он определяет меньшее напряжение включения / выключения, которое может выдержать ИС. Это ограничивает меньшее напряжение o / p, а точность влияет на регулирование выходного напряжения.

Как правильно выбрать регулятор напряжения?

  • Ключевые параметры играют ключевую роль при выборе регулятора напряжения разработчиком, например Vin, Vout, Iout, системные приоритеты и т. Д.Некоторые дополнительные ключевые функции, такие как включение управления или индикация состояния питания.
  • Когда разработчик описал эти потребности, используйте таблицу параметрического поиска, чтобы найти лучшее устройство для удовлетворения предпочтительных потребностей.
  • Для дизайнеров эта таблица очень ценна, потому что она предоставляет несколько функций, а также пакеты, доступные для удовлетворения необходимых параметров для требований дизайнера.
  • Устройства MPS доступны со своими техническими описаниями, в которых подробно описаны необходимые внешние части, как измерить их значения, чтобы получить стабильную, эффективную конструкцию с высокой производительностью.
  • Этот лист данных в основном помогает в измерении значений таких компонентов, как выходная емкость, сопротивление обратной связи, индуктивность выходного сигнала и т. Д.
  • Кроме того, вы можете использовать некоторые инструменты моделирования, такие как программное обеспечение MPSmart / DC / DC Designer и т. Д. MPS предоставляет различные регуляторы напряжения с компактными линейными, различными эффективными и переключаемыми типами, такие как семейство MP171x, семейство HF500-x, MPQ4572- AEC1, MP28310, MP20056 и MPQ2013-AEC1.

Ограничения / недостатки

Ограничения регуляторов напряжения включают следующее.

  • Одним из основных ограничений регулятора напряжения является его неэффективность из-за рассеивания большого тока в некоторых приложениях
  • Падение напряжения на этой ИС аналогично падению напряжения на резисторе. Например, когда на входе регулятора напряжения 5 В, а на выходе получается 3 В, тогда падение напряжения между двумя клеммами составляет 2 В.
  • Эффективность регулятора может быть ограничена до 3 В или 5 В, что означает, что эти регуляторы применимы с меньшим количеством дифференциалов Vin / Vout.
  • В любом приложении очень важно учитывать ожидаемое рассеивание мощности для регулятора, потому что, когда входное напряжение велико, рассеивание мощности будет высоким, что может привести к повреждению различных компонентов из-за перегрева.
  • Другое ограничение состоит в том, что они просто способны к понижающему преобразованию по сравнению с переключательными типами, поскольку эти регуляторы обеспечивают понижающее преобразование и преобразование.
  • Регуляторы, подобные импульсным, очень эффективны, однако у них есть некоторые недостатки, такие как экономическая эффективность по сравнению с регуляторами линейного типа, более сложные, большие по размеру и могут генерировать больше шума, если их внешние компоненты не выбраны осторожно.

Речь идет о различных типах регуляторов напряжения и принципах их работы. Мы считаем, что информация, представленная в этой статье, поможет вам лучше понять эту концепцию. Кроме того, по любым вопросам, касающимся этой статьи или любой помощи в реализации проектов в области электротехники и электроники, вы можете обратиться к нам, оставив комментарий в разделе комментариев ниже. Вот вам вопрос — где мы будем использовать регулятор напряжения генератора?

Типы регуляторов напряжения

Стабилизаторы напряжения принимают входное напряжение и создают регулируемое выходное напряжение на фиксированном или регулируемом уровне.Это автоматическое регулирование уровня выходного напряжения по-разному осуществляется различными типами регуляторов напряжения.

Типы регуляторов напряжения

Самый доступный и часто самый простой в использовании тип регуляторов напряжения — это линейные регуляторы напряжения. Линейные регуляторы компактны и часто используются в низковольтных маломощных системах. Импульсные регуляторы более эффективны, чем линейные регуляторы напряжения, но с ними труднее работать и они дороже. Стабилитроны недороги и просты в использовании, но менее эффективны, чем линейные регуляторы.

Hemera Technologies / Getty Images

Линейные регуляторы

Один из основных способов обеспечить стабильное напряжение для электроники — использовать стандартный 3-контактный линейный регулятор напряжения, такой как LM7805, который обеспечивает выход 5 В, 1 А с входным напряжением до 36 В. (в зависимости от модели).

Линейные регуляторы работают, регулируя эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) регулятора на основе напряжения обратной связи, по сути становясь схемой делителя напряжения.Это позволяет стабилизатору выдавать постоянное напряжение независимо от токовой нагрузки, установленной на нем, вплоть до его текущей допустимой нагрузки.

Одним из больших недостатков линейных регуляторов напряжения является большое минимальное падение напряжения, которое составляет 2,0 В на стандартном линейном стабилизаторе напряжения LM7805. Это означает, что для получения стабильного выходного напряжения 5 вольт требуется как минимум входное напряжение 7 вольт. Это падение напряжения играет большую роль в мощности, рассеиваемой линейным регулятором, который должен рассеивать не менее 2 Вт, если он обеспечивает нагрузку 1 А (падение напряжения 2 В умноженное на 1 А).

Рассеиваемая мощность ухудшается по мере увеличения разницы между входным и выходным напряжением. Например, в то время как источник 7 В, регулируемый до 5 В, дающий 1 А, рассеивает 2 Вт через линейный регулятор, источник 10 В, регулируемый до 5 В, дающий такой же ток, рассеивает 5 Вт, делая регулятор только 50% эффективным.

Импульсные регуляторы

Линейные регуляторы — отличное решение для маломощных и недорогих приложений, где разница напряжений между входом и выходом мала и не требуется много энергии.Самым большим недостатком линейных регуляторов является их неэффективность, поэтому в игру вступают импульсные регуляторы .

Когда требуется высокий КПД или ожидается широкий диапазон входного напряжения, импульсный стабилизатор становится лучшим вариантом. Импульсные регуляторы напряжения имеют КПД 85% или выше по сравнению с КПД линейных регуляторов напряжения, которые часто ниже 50%.

Регуляторы переключения обычно требуют дополнительных компонентов по сравнению с линейными регуляторами.Значения компонентов в большей степени влияют на общую производительность импульсных регуляторов, чем линейные регуляторы. Существуют также проблемы проектирования при эффективном использовании импульсных регуляторов без ухудшения характеристик схемы из-за электронного шума, который генерирует регулятор.

Стабилитроны

Один из самых простых способов регулирования напряжения — стабилитрон. В то время как линейные регуляторы обычно имеют базовую конструкцию, стабилитрон обеспечивает адекватное регулирование напряжения в одном компоненте.

Поскольку стабилитроны шунтируют все дополнительное напряжение, превышающее пороговое значение напряжения пробоя, на землю, его можно использовать в качестве простого регулятора напряжения с выходным напряжением, подаваемым на выводы стабилитрона.

Однако стабилитроны часто имеют ограниченную способность обрабатывать мощность, что ограничивает их использование только маломощными приложениями. При использовании стабилитронов таким образом лучше всего ограничить доступную мощность, которая может протекать через стабилитрон, стратегически выбрав резистор подходящего размера.

Спасибо, что сообщили нам!

Расскажите, почему!

Другой

Недостаточно подробностей

Трудно понять

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.