Pulsjusterbar stabilisator på en mikrokrets. Switching spänningsregulator - principen för driften av stabilisatorn Enkel switching regulator

Under de senaste 10-20 åren har antalet hemelektronik ökat många gånger om. Ett stort utbud av elektroniska komponenter och färdiga moduler dök upp. Effektkraven har också ökat, många kräver en stabiliserad spänning eller en stabil ström.

Föraren används oftast som strömstabilisator för lysdioder och laddning av bilbatterier. En sådan källa finns nu i varje LED-spotlight, lampa eller armatur. Överväg alla alternativ för stabilisering, allt från gammalt och enkelt till det mest effektiva och moderna. De kallas också led driver.

• 1. Typer av stabilisatorer
• 2. Populära modeller
• 3. Stabilisator för lysdioder
• 4. Drivrutin för 220V
• 5. Strömstabilisator, krets
• 6. LM317
• 7. Justerbar strömstabilisator
• 8. Priser i Kina

Typer av stabilisatorer

Pulsjusterbar DC

För 15 år sedan, på mitt första år, tog jag prov i ämnet "Strömkällor" för elektronisk utrustning. Från dess till idag är LM317-chippet och dess analoger, som tillhör klassen linjära stabilisatorer, fortfarande de mest populära och populära.

För närvarande finns det flera typer av spännings- och strömstabilisatorer:

1. linjär upp till 10A och inspänning upp till 40V;
2. puls med hög inspänning, sänkning;
3. puls med låg inspänning, ökar.

På en puls PWM-kontroller, vanligtvis från 3 till 7 ampere enligt egenskaperna. I verkligheten beror det på kylsystemet och effektiviteten i ett visst läge. Boost från en låg inspänning ger en högre utspänning. Detta alternativ används för nätaggregat med ett litet antal volt. Till exempel i en bil, när du behöver göra 19V eller 45V av 12V. Med en bock är det lättare, den höga reduceras till önskad nivå.

Läs om alla sätt att driva lysdioder i artikeln "till 12 och 220V". Anslutningsscheman beskrivs separat från de enklaste för 20 rubel till fullfjädrade block med bra funktionalitet.

Genom funktionalitet är de uppdelade i specialiserade och universella. Universalmoduler har vanligtvis 2 variabla resistanser för att justera volt och ampere. Specialiserade har oftast inte byggnadselement och utdatavärdena är fasta. Bland de specialiserade är strömstabilisatorer för lysdioder vanliga, det finns ett stort antal kretsar på Internet.

Populära modeller

Lm2596

Bland de impulsiva har LM2596 blivit populär, men med moderna standarder har den låg effektivitet. Om mer än 1 ampere krävs en kylfläns. En liten lista med liknande:

1. LM317
2. LM2576
3. LM2577
4. LM2596
5. MC34063

Jag kommer att komplettera med ett modernt kinesiskt sortiment, som är bra vad gäller egenskaper, men är betydligt mindre vanligt. På Aliexpress hjälper sökningen efter märkningen. Listan är sammanställd av nätbutiker:

• MP2307DN
• XL4015
• MP1584EN
• XL6009
• XL6019
• XL4016
• XL4005
• L7986A

Passar även för kinesiska DRL varselljus. På grund av den låga kostnaden är lysdioder anslutna via ett motstånd till ett bilbatteri eller bilnätverk. Men spänningen hoppar upp till 30 volt i pulser. Lågkvalitativa lysdioder kan inte motstå sådana överspänningar och börjar dö. Chansen är stor att du har sett blinkande DRL eller körljus där några av lysdioderna inte fungerar.

Gör-det-själv-kretsmontering på dessa element kommer att vara enkel. Oftast är dessa spänningsstabilisatorer, som är påslagna i det nuvarande stabiliseringsläget.

Blanda inte ihop den maximala spänningen för hela enheten och den maximala spänningen för PWM-styrenheten. Lågspänningskondensatorer på 20V kan installeras på blocket när pulschippet har en ingång på upp till 35V.

LED-stabilisator

Det är lättast att göra en strömstabilisator för lysdioder med dina egna händer på LM317, du behöver bara beräkna motståndet för lysdioden på en online-kalkylator. Mat kan användas till hands, till exempel:

1. 19V laptop strömförsörjning;
2. från skrivaren för 24V och 32V;
3. från hemelektronik vid 12 volt, 9V.

Fördelarna med en sådan omvandlare är lågt pris, lätt att köpa, minimala delar, hög tillförlitlighet. Om den nuvarande stabilisatorkretsen är mer komplicerad, blir det inte rationellt att montera den med egna händer. Om du inte är en radioamatör är en strömstabilisator lättare och snabbare att köpa. I framtiden kan den ändras till de nödvändiga parametrarna. Du kan ta reda på mer i avsnittet "Färdiga moduler".

Drivrutin för 220V

Om du är intresserad av en drivrutin för en 220v LED är det bättre att beställa eller köpa den. De är av medelsvårighet att tillverka, men installationen kommer att ta mer tid och installationserfarenhet kommer att krävas.

220 LED-drivrutinen kan tas bort från felaktiga LED-lampor, armaturer och spotlights som har en felaktig LED-krets. Dessutom kan nästan alla befintliga drivrutiner modifieras. För att göra detta, ta reda på modellen för PWM-kontrollern som omvandlaren är monterad på. Typiskt ställs utgångsparametrarna av ett motstånd eller flera. Titta på databladet för att se vilket motstånd som bör vara för att få de nödvändiga förstärkarna.

Om du sätter ett justerbart motstånd med det beräknade värdet, kommer antalet ampere vid utgången att vara konfigurerbart. Överskrid bara inte den märkeffekt som angavs.

Strömstabilisator, krets

Jag måste ofta titta igenom sortimentet på Aliexpress på jakt efter billiga men högkvalitativa moduler. Skillnaden i kostnad kan vara 2-3 gånger, det tar tid att hitta minimipriset. Men tack vare detta gör jag en beställning på 2-3 stycken för tester. Jag köper för recensioner och konsultationer av tillverkare som köper komponenter i Kina.

I juni 2016 blev den universella modulen på XL4015 det bästa valet, vars pris är 110 rubel med gratis leverans. Dess egenskaper är lämpliga för att ansluta kraftfulla lysdioder upp till 100 watt.

Schematisk i förarläge.

I standardversionen är höljet XL4015 fastlödt till kortet som fungerar som kylfläns. För att förbättra kylningen på XL4015-fodralet måste du sätta en kylare. De flesta lägger det på toppen, men effektiviteten av en sådan installation är låg. Det är bättre att placera kylsystemet på botten av brädet, mittemot platsen där mikrokretsen är lödd. Helst är det bättre att lösa det och sätta det på en fullfjädrad radiator genom termisk pasta. Benen kommer med största sannolikhet att behöva förlängas med trådar. Om sådan allvarlig kylning krävs för styrenheten, kommer Schottky-dioden också att behöva det. Det kommer också att behöva sättas på en radiator. En sådan förfining kommer att avsevärt öka tillförlitligheten för hela kretsen.

Generellt sett har modulerna inget skydd mot felaktig strömförsörjning. Detta inaktiverar dem omedelbart, var försiktig.

LM317

Ansökan (rulle) kräver inte ens några färdigheter och kunskaper inom elektronik. Antalet externa element i kretsarna är minimalt, så detta är ett prisvärt alternativ för alla. Dess pris är mycket lågt, dess möjligheter och tillämpning har testats och verifierats upprepade gånger. Bara det kräver bra kylning, detta är dess största nackdel. Det enda man ska vara försiktig med är kinesiska LM317 mikrokretsar av låg kvalitet, som har sämre parametrar.

På grund av frånvaron av onödigt brus vid utgången användes linjära stabiliseringsmikrokretsar för att driva högkvalitativa Hi-Fi och Hi-End DAC:er. För DAC:er spelar strömrenslighet en stor roll, så vissa använder batterier för detta.

Den maximala effekten för LM317 är 1,5 ampere. För att öka antalet ampere kan du lägga till en fälteffekttransistor eller en vanlig till kretsen. Det kommer att vara möjligt att få upp till 10A vid utgången, den är inställd av lågt motstånd. I detta schema tar KT825-transistorn på sig huvudbelastningen.

Ett annat sätt är att sätta en analog med högre specifikationer på ett större kylsystem.

Justerbar strömstabilisator

Som radioamatör med 20 års erfarenhet är jag nöjd med utbudet av färdiga block och moduler till försäljning. Nu kan du montera vilken enhet som helst från färdiga block på kort tid.

Jag började tappa förtroendet för kinesiska produkter efter att jag såg i "Tank Biathlon" hur den bästa kinesiska tanken fick ett hjul att ramla av.

Kinesiska nätbutiker har blivit ledande inom utbudet av strömförsörjning, DC-DC-strömomvandlare, drivrutiner. I deras gratisförsäljning kan du hitta nästan alla moduler, om du ser bättre ut, så mycket högt specialiserade. Till exempel, för 10 000 tusen rubel, kan du montera en spektrometer värd 100 000 rubel. Där 90% av priset är en markering för ett varumärke och något modifierad kinesisk programvara.

Priset börjar från 35 rubel. för en DC-DC-spänningsomvandlare är drivenheten dyrare och har två tre trimmotstånd istället för ett.

För mer mångsidig användning är en justerbar drivrutin bättre. Den största skillnaden är installationen av ett variabelt motstånd i kretsen som ställer in uteffekten ampere. Dessa egenskaper kan anges i typiska kopplingskretsar i specifikationerna för mikrokretsen, databladet, databladet.

De svaga punkterna hos sådana förare är uppvärmningen av induktorn och Schottky-dioden. Beroende på PWM-styrenhetsmodell klarar de 1A till 3A utan ytterligare kylning av mikrokretsen. Om över 3A krävs kylning av PWM och en kraftfull Schottky-diod. Induktorn lindas om med en tjockare tråd eller ersätts med en lämplig.

Verkningsgraden beror på driftsättet, spänningsskillnaden mellan ingång och utgång. Ju högre verkningsgrad, desto lägre uppvärmning av stabilisatorn.

Priser i Kina

Kostnaden är mycket låg med tanke på att frakt ingår i priset. Jag brukade tänka att på grund av varorna för 30-50 rubel kommer kineserna inte ens bli smutsiga, mycket arbete med låg inkomst. Men som praktiken har visat hade jag fel. Alla öre nonsens de packar och skickar. Det kommer i 98% av fallen, och jag har köpt på Aliexpress i mer än 7 år och för stora belopp, förmodligen redan cirka 1 miljon rubel.

Därför lägger jag en beställning i förväg, oftast 2-3 stycken med samma namn. Onödigt sälj på ett lokalt forum eller Avito, allt säljer som smör.

I den här artikeln kommer du att lära dig om:

Var och en av oss i våra liv använder ett stort antal olika elektriska apparater. Ett mycket stort antal av dem behöver en lågspänningskälla. De förbrukar med andra ord elektricitet, som inte kännetecknas av en spänning på 220 volt, utan bör ha från en till 25 volt.

Naturligtvis används speciella anordningar för att leverera el med ett sådant antal volt. Problemet uppstår dock inte i att sänka spänningen, utan att bibehålla dess stabila nivå.

För att göra detta kan du använda linjära stabiliseringsenheter. En sådan lösning skulle dock vara ett mycket besvärligt nöje. Denna uppgift utförs helst av vilken spänningsregulator som helst.

Demonterad kopplingsregulator

Om vi ​​jämför puls- och linjärstabiliseringsanordningar, ligger deras huvudsakliga skillnad i regleringselementets funktion. I den första typen av enheter fungerar detta element som en nyckel. Den är med andra ord antingen stängd eller öppen.

Huvudelementen i pulsstabiliseringsanordningar är de reglerande och integrerande elementen. Den första tillhandahåller tillförsel och avbrott av tillförseln av elektrisk ström. Den andras uppgift är ackumuleringen av elektricitet och dess gradvisa återgång till lasten.

Funktionsprincipen för pulsomvandlare

Funktionsprincipen för en pulsstabilisator

Huvudprincipen för driften är att när reglerelementet är stängt lagras elektricitet i det integrerande elementet. Denna ackumulering observeras genom ökande spänning. Efter att manöverelementet stängts av, d.v.s. öppnar strömförsörjningsledningen, den integrerande komponenten avger elektricitet, vilket gradvis minskar spänningsvärdet. Tack vare denna metod förbrukar pulsstabiliseringsanordningen inte en stor mängd energi och kan vara liten i storlek.

Reglerelementet kan vara en tyristor, en bipolär transistor eller en fälteffekttransistor. Drosslar, ackumulatorer eller kondensatorer kan användas som integrerande element.

Observera att pulsstabiliseringsanordningar kan fungera på två olika sätt. Den första involverar användningen av pulsbreddsmodulering (PWM). Den andra är Schmitt-utlösaren. Både PWM och Schmitt trigger används för att styra nycklarna på stabiliseringsanordningen.

Stabilisator med PWM

Den switchande DC-spänningsstabilisatorn, som fungerar på basis av PWM, förutom nyckeln och integratorn, inkluderar:

1. generator;
2. operationsförstärkare;
3. modulator

Nyckelns funktion beror direkt på spänningsnivån vid ingången och pulsernas arbetscykel. Inverkan på den sista karakteristiken utförs av generatorns frekvens och integratorns kapacitans. När nyckeln öppnas börjar processen att överföra elektricitet från integratorn till lasten.

Schematiskt diagram över PWM-stabilisatorn

I detta fall jämför operationsförstärkaren nivåerna för utspänningen och jämförelsespänningen, bestämmer skillnaden och överför den erforderliga förstärkningen till modulatorn. Denna modulator omvandlar de pulser som generatorn producerar till rektangulära pulser.

De slutliga pulserna kännetecknas av samma arbetscykelavvikelse, som är proportionell mot skillnaden mellan utspänningen och referensspänningen. Det är dessa impulser som bestämmer nyckelns beteende.

Det vill säga, vid en viss arbetscykel kan nyckeln stängas eller öppnas. Det visar sig att huvudrollen i dessa stabilisatorer spelas av impulser. Egentligen är det här namnet på dessa enheter kom ifrån.

Omvandlare med Schmitt trigger

I de pulsstabiliseringsenheter som använder Schmitt-triggern finns det inte längre ett så stort antal komponenter som i den tidigare typen av enhet. Här är huvudelementet Schmitt-utlösaren, som inkluderar en komparator. Komparatorns uppgift är att jämföra spänningsnivån vid utgången och dess maximalt tillåtna nivå.

Stabilisator med Schmitt trigger

När utspänningen har överskridit sin maximala nivå växlar avtryckaren till nollläget och får nyckeln att öppnas. Vid denna tidpunkt är induktorn eller kondensatorn urladdad. Naturligtvis övervakar den tidigare nämnda komparatorn ständigt egenskaperna hos den elektriska strömmen.

Och sedan, när spänningen faller under den erforderliga nivån, ändras fas "0" till fas "1". Därefter stängs nyckeln och den elektriska strömmen kommer in i integratorn.

Fördelen med en sådan omkopplingsspänningsregulator är att dess krets och design är ganska enkel. Det kan dock inte gälla i alla fall.

Det bör noteras att pulsstabiliseringsanordningar endast kan fungera i vissa riktningar. Här betyder det att de kan vara både rent sänkande och rent höjande. Det finns också ytterligare två typer av sådana enheter, nämligen en inverterande enhet och en enhet som godtyckligt kan ändra spänningen.

Schema för en reducerande pulsstabiliseringsanordning

I framtiden kommer vi att överväga kretsen för en reducerande pulsstabiliseringsanordning. Den består av:

1. Reglertransistor eller någon annan typ av nyckel.
2. Spolar av induktans.
3. Kondensator.
4. diod.
5. Massor.
6. kontrollanordningar.

Noden där elförsörjningen kommer att ackumuleras består av själva spolen (choken) och en kondensator.

Vid den tidpunkt då omkopplaren (i vårt fall transistorn) är ansluten, flyter strömmen till spolen och kondensatorn. Dioden är stängd. Det vill säga, den kan inte passera ström.

Styrenheten övervakar den initiala energin, som vid rätt tidpunkt stänger av nyckeln, det vill säga sätter den i ett avstängt tillstånd. När nyckeln är i detta tillstånd sker en minskning av strömmen som passerar genom induktorn.

Reducerande omkopplingsregulator

I detta fall ändras spänningens riktning i induktorn och som ett resultat får strömmen en spänning, vars värde är skillnaden mellan den elektromotoriska kraften hos spolens självinduktion och antalet volt vid inmatning. Vid denna tidpunkt öppnas dioden och induktorn levererar ström till lasten genom den.

När elförsörjningen är slut ansluts nyckeln, dioden stängs och induktorn laddas. Det vill säga allt upprepas.
En step-up switchande spänningsregulator fungerar på samma sätt som en step-down spänningsregulator. En inverterande stabiliseringsanordning kännetecknas också av en liknande operationsalgoritm. Naturligtvis har hans arbete sina skillnader.

Huvudskillnaden mellan en pulsförstärkningsenhet är att ingångsspänningen och spolspänningen har samma riktning. Som ett resultat summeras de. I en omkopplingsregulator placeras först en choke, sedan en transistor och en diod.

I en inverterande stabiliseringsanordning är riktningen för EMF för spolens självinduktion densamma som i den nedtrappade. Vid den tidpunkt då nyckeln är ansluten och dioden stängs ger kondensatorn ström. Vilken som helst av dessa enheter kan monteras med dina egna händer.

Användbara råd: istället för dioder kan du också använda nycklar (tyristor eller transistor). De måste dock utföra operationer som är motsatsen till huvudnyckeln. Med andra ord, när huvudtangenten stängs ska nyckeln öppnas istället för dioden. Och vice versa.

Genom att komma ut ur den ovan bestämda strukturen av spänningsstabilisatorer med pulsreglering är det möjligt att bestämma de egenskaper som är relaterade till fördelar och som är nackdelar.

Fördelar

Fördelarna med dessa enheter är:

1. Det är ganska lätt att uppnå en sådan stabilisering, som kännetecknas av en mycket hög koefficient.
2. Hög effektivitet. På grund av det faktum att transistorn fungerar i nyckelalgoritmen finns det lite effektförlust. Denna spridning är mycket mindre än i linjära stabiliseringsanordningar.
3. Möjligheten att utjämna spänningen, som vid ingången kan fluktuera i ett mycket stort område. Om strömmen är konstant kan detta område vara från en till 75 volt. Om strömmen är alternerande kan detta område variera mellan 90-260 volt.
4. Brist på känslighet för ingångsspänningens frekvens och för strömförsörjningens kvalitet.
5. De slutliga utgångsparametrarna är ganska stabila även om det är mycket stora förändringar i strömmen.
6. Spänningsrippeln som kommer ut ur pulsanordningen är alltid inom millivoltområdet och beror inte på kraften hos de anslutna elektriska apparaterna eller deras element.
7. Stabilisatorn slås alltid på mjukt. Detta innebär att strömmen vid utgången inte kännetecknas av hopp. Även om det bör noteras att när den först slås på är strömstyrkan hög. Men för att utjämna detta fenomen används termistorer som har en negativ TCR.
8. Små värden på massa och storlek.

nackdelar

1. Om vi ​​pratar om bristerna hos dessa stabiliseringsanordningar, ligger de i enhetens komplexitet. På grund av det stora antalet olika komponenter som kan misslyckas ganska snabbt, och det specifika sättet det fungerar, kan enheten inte skryta med en hög nivå av tillförlitlighet.
2. Han möter ständigt högspänning. Under drift sker ofta omkoppling och svåra temperaturförhållanden observeras för diodkristallen. Detta påverkar helt klart lämpligheten för rättelse.
3. Frekvent växling av kopplingsnycklar skapar frekvensstörningar. Deras antal är mycket stort och detta är en negativ faktor.

Användbara råd: för att eliminera denna nackdel måste du använda speciella filter.

1. De installeras både vid ingången och vid utgången.I fallet när reparationer behöver göras, är det också åtföljt av svårigheter. Det är värt att notera här att en icke-specialist inte kommer att kunna fixa sammanbrottet.
2. Reparationsarbete kan utföras av någon som är väl insatt i sådana strömomvandlare och har den nödvändiga mängden kompetens. Med andra ord, om en sådan enhet brann ut och dess användare inte har någon kunskap om enhetens funktioner, är det bättre att ta den till specialiserade företag för reparation.
3. Det är också svårt för icke-specialister att sätta upp switchade spänningsregulatorer, som kan innehålla 12 volt eller ett annat antal volt.
4. I händelse av att en tyristor eller någon annan nyckel misslyckas, kan mycket komplexa konsekvenser uppstå vid utgången.
5. Nackdelarna inkluderar behovet av att använda enheter som kommer att kompensera för effektfaktorn. Vissa experter noterar också att sådana stabiliseringsanordningar är dyra och inte kan skryta med ett stort antal modeller.

Ansökningar

Men trots detta kan sådana stabilisatorer användas på många områden. De används dock mest i radionavigeringsutrustning och elektronik.

Dessutom används de ofta för LCD-tv och LCD-skärmar, strömförsörjning för digitala system, såväl som för industriell utrustning som behöver en ström med ett lågt antal volt.

Användbara råd: ofta används pulserande stabiliseringsenheter i nätverk med växelström. Enheterna själva omvandlar sådan ström till likström, och om du behöver koppla in användare som behöver växelström måste du ansluta ett utjämningsfilter och en likriktare vid ingången.

Det är värt att notera att alla lågspänningsanordningar kräver användning av sådana stabilisatorer. De kan också användas för att direktladda olika batterier och driva högeffekts-LED.

Utseende

Som noterats ovan kännetecknas strömomvandlare av pulstyp av små storlekar. Beroende på vilket intervall av ingångsvolt de är designade för, beror deras storlek och utseende.

Om de är designade för att fungera med en mycket låg inspänning, kan de vara en liten plastlåda från vilken ett visst antal ledningar sträcker sig.

Stabilisatorer, designade för ett stort antal ingångsvolt, är en mikrokrets där alla ledningar är placerade och till vilka alla komponenter är anslutna. Du vet redan om dem.

Utseendet på dessa stabiliseringsanordningar beror också på det funktionella syftet. Om de ger en utgång med reglerad (växelspänning), placeras motståndsdelaren utanför den integrerade kretsen. I händelse av att ett fast antal volt kommer ut ur enheten, är denna avdelare redan i mikrokretsen själv.

Viktiga funktioner

När du väljer en omkopplingsspänningsregulator som kan producera konstant 5V eller ett annat antal volt, var uppmärksam på ett antal egenskaper.

Den första och viktigaste egenskapen är den lägsta och maximala spänningen som kommer att ingå i själva stabilisatorn. De övre och nedre gränserna för denna egenskap har redan noterats.

Den andra viktiga parametern är den högsta strömnivån vid utgången.

Den tredje viktiga egenskapen är den nominella utspänningsnivån. Med andra ord intervallet av kvantiteter inom vilket det kan lokaliseras. Det är värt att notera att många experter hävdar att de maximala in- och utspänningarna är lika.

Men i verkligheten är detta inte fallet. Anledningen till detta är att ingångsvolten reduceras över switchtransistorn. Som ett resultat erhålls ett något mindre antal volt vid utgången. Jämlikhet kan bara vara när belastningsströmmen är mycket liten. Detsamma gäller minimivärdena.

En viktig egenskap hos alla pulsomvandlare är noggrannheten hos utspänningen.

Användbara råd: denna indikator bör uppmärksammas när stabiliseringsanordningen ger en utsignal på ett fast antal volt.

Anledningen till detta är att motståndet är placerat i mitten av omvandlaren och dess exakta funktion bestäms i produktionen. När antalet utgångsvolt justeras av användaren, justeras även noggrannheten.

Linjära stabilisatorer har en gemensam nackdel - detta är en låg effektivitet och hög värmegenerering. Kraftfulla enheter som skapar en belastningsström över ett brett område har betydande dimensioner och vikt. För att kompensera för dessa brister har omkopplingsregulatorer utvecklats och används.

En enhet som upprätthåller en konstant spänning på en strömförbrukare genom att justera ett elektroniskt element som arbetar i nyckelläget. En omkopplingsspänningsstabilisator, som en linjär sådan, finns i serie och parallell form. Nyckelns roll i sådana modeller spelas av transistorer.

Eftersom den aktiva punkten för stabiliseringsanordningen nästan konstant är belägen i avskärnings- eller mättnadsområdet, passerar genom det aktiva området, frigörs lite värme i transistorn, därför har omkopplingsregulatorn en hög effektivitet.

Stabilisering utförs genom att ändra varaktigheten av pulserna, samt kontrollera deras frekvens. Som ett resultat av detta görs en skillnad mellan frekvens-puls, och med andra ord, breddreglering. Växlingsstabilisatorer fungerar i ett kombinerat pulsläge.

I stabiliseringsanordningar med pulsbreddskontroll har pulsfrekvensen ett konstant värde och pulsernas varaktighet är ett icke-konstant värde. I enheter med frekvens-pulsstyrning ändras inte varaktigheten av pulserna, bara frekvensen ändras.

Vid enhetens utgång presenteras spänningen i form av krusningar, den är inte lämplig för att försörja konsumenten. Innan ström appliceras på konsumentens belastning måste den nivelleras. För att göra detta är utjämningskapacitiva filter monterade vid utgången av omkopplingsstabilisatorer. De är flerlänkade, L-formade och andra.

Den genomsnittliga spänningen som appliceras på lasten beräknas med formeln:

• Ti är periodens längd.
• ti är pulslängden.
• Rн - värdet av konsumentens motstånd, Ohm.
• I(t) - värdet på strömmen som passerar genom lasten, ampere.

Strömmen kan sluta flöda genom filtret vid början av nästa puls, beroende på induktansen. I det här fallet talar vi om driftsättet med växelström. Strömmen kan också flyta vidare, då menar vi drift med likström.

Med ökad belastningskänslighet för effektpulser utförs DC-läget, trots betydande förluster i induktorlindningen och ledningarna. Om storleken på pulserna vid enhetens utgång är obetydlig, rekommenderas drift med växelström.

Funktionsprincip

I allmänhet inkluderar en omkopplingsregulator en omkopplingsomvandlare med en justeringsanordning, en generator, ett utjämningsfilter som reducerar spänningspulser vid utgången, en jämförelseanordning som avger en signal för skillnaden mellan ingångs- och utspänningen.

Diagrammet över huvuddelarna av spänningsstabilisatorn visas i figuren.

Spänningen vid enhetens utgång tillförs den jämförande enheten med basspänningen. Resultatet är en proportionell signal. Den matas till generatorn efter att den har förstärkts.

När den regleras i generatorn modifieras den differentiella analoga signalen till pulseringar med konstant frekvens och variabel varaktighet. Vid reglering av frekvenspulsen har varaktigheten av pulserna ett konstant värde. Den ändrar generatorns pulsfrekvens beroende på signalens egenskaper.

Styrpulserna som genereras av generatorn passerar till omvandlarens element. Styrtransistorn arbetar i nyckelläge. Genom att ändra frekvensen eller intervallet för generatorpulserna är det möjligt att ändra belastningsspänningen. Omvandlaren modifierar utspänningsvärdet beroende på egenskaperna hos styrpulserna. Enligt teorin, i enheter med frekvens- och breddjustering, kan spänningspulser på konsumenten saknas.

Med reläprincipen för drift genereras signalen som styrs av stabilisatorn med hjälp av en trigger. När en konstant spänning tillförs enheten är transistorn som fungerar som en nyckel öppen och ökar utspänningen. jämförelseanordningen bestämmer skillnadssignalen, som, efter att ha nått en viss övre gräns, kommer att ändra tillståndet för triggern, och kontrolltransistorn kommer att växla till cutoff.

Utspänningen kommer att minska. När spänningen sjunker till den nedre gränsen, bestämmer jämförande enheten skillnadssignalen, växlar utlösaren igen, och transistorn kommer återigen att gå in i mättnad. Potentialskillnaden över enhetens belastning kommer att öka. Därför, med en relätyp av stabilisering, stiger utspänningen och därigenom utjämnas. Triggergränsen justeras genom att justera amplituden för spänningsvärdet på komparatorn.

Stabilisatorer av relätyp har en ökad reaktionshastighet, till skillnad från enheter med frekvens- och breddreglering. Detta är deras fördel. I teorin, med en relätyp av stabilisering, kommer det alltid att finnas pulser vid enhetens utgång. Detta är deras nackdel.

boost stabilisator

Omanvänds tillsammans med laster vars potentialskillnad är högre än spänningen vid enheternas ingång. Stabilisatorn har ingen galvanisk isolering mellan strömförsörjningen och lasten. Importerade step-up stabilisatorer kallas boost converter. Huvuddelarna av en sådan enhet:

Transistorn mättas, och strömmen passerar genom kretsen från den positiva polen genom lagringsspolen, transistorn. I detta fall ackumuleras energi i induktorns magnetfält. Belastningsströmmen kan bara skapa en urladdning av kapacitansen C1.

Stäng av avstängningsspänningen från transistorn. Samtidigt kommer den att gå in i avstängningsläget, och därför kommer självinduktions-EMK att visas på gasreglaget. Den kommer att kopplas i serie med ingångsspänningen och kopplas via en diod till konsumenten. Strömmen kommer att flyta genom kretsen från den positiva polen till induktorn, genom dioden och lasten.

I detta ögonblick producerar den induktiva chokens magnetiska fält energi, och kapacitansen C1 reserverar energi för att upprätthålla spänningen vid konsumenten efter att transistorn går in i mättnadsläge. Induktorn är för energireserv och fungerar inte som ett effektfilter. När spänning appliceras på transistorn igen öppnas den och hela processen börjar igen.

Stabilisatorer med Schmitt trigger

Denna typ av impulsanordning har sina egna egenskaper med den minsta uppsättningen komponenter. Huvudrollen i designen spelas av avtryckaren. Den innehåller en komparator. Komparatorns huvuduppgift är att jämföra storleken på utgångspotentialskillnaden med den högsta tillåtna.

Principen för driften av enheten med en Schmitt-utlösare är att med en ökning av den högsta spänningen växlas utlösaren till nollläget när den elektroniska nyckeln öppnas. Vid ett tillfälle släpps gasreglaget. När spänningen når det lägsta värdet, utförs omkopplingen med ett. Detta säkerställer stängning av nyckeln och passage av ström till integratorn.

Sådana enheter skiljer sig åt i sin förenklade krets, men de kan användas i speciella fall, eftersom omkopplingsregulatorer endast är steg upp och ned.

Steg ner stabilisator

Omkopplingsstabilisatorer som arbetar med spänningsreduktion är kompakta och kraftfulla elektriska strömförsörjningsanordningar. Samtidigt har de låg känslighet för konsumentstörningar med en konstant spänning av samma värde. Det finns ingen galvanisk isolering av utgång och ingång i nedstegsenheter. Importerade enheter kallas chopper. Uteffekten i sådana enheter är konstant mindre än inspänningen. Diagrammet för en växlingsstabilisator av nedtrappningstyp visas i figuren.

Anslut en spänning för att driva transistorns källa och grind, som kommer att gå in i mättnad. Den kommer att leda ström genom kretsen från den positiva polen genom utjämningsdrosseln och belastningen. Ingen ström flyter genom dioden i framåtriktningen.

Stäng av styrspänningen, vilket stänger av nyckeltransistorn. Efter det kommer den att vara i avstängt läge. Den induktiva emk från utjämningsinduktorn kommer att blockera vägen för att ändra strömmen, som kommer att gå genom kretsen genom belastningen från induktorn, längs den gemensamma ledaren, dioden, och återigen kommer till induktorn. Kapacitansen C1 kommer att laddas ur och kommer att hålla spänningen vid utgången.

När en upplåsningspotentialskillnad appliceras mellan transistorns källa och gate, kommer den att gå in i mättnadsläge och hela kedjan upprepas igen.

Inverterande stabilisator

Omkopplingsregulatorer av inverterande typ används för att ansluta konsumenter med en konstant spänning, vars pol har motsatt riktning mot polen av potentialskillnaden vid enhetens utgång. Dess värde kan vara över elnätet och under elnätet, beroende på stabilisatorns inställningar. Det finns ingen galvanisk isolering mellan strömförsörjningen och lasten. Importerade enheter av den inverterande typen kallas buck-boost-omvandlare. Vid utgången av sådana enheter är spänningen alltid lägre.

Låt oss ansluta styrpotentialskillnaden, som öppnar transistorn mellan källan och grinden. Den öppnas, och strömmen kommer att flyta genom kretsen från positiv genom transistorn, choke till minus. I denna process reserverar induktorn energi med hjälp av sitt magnetfält. Stäng av styrpotentialskillnaden från nyckeln på transistorn, den kommer att stängas. Strömmen kommer att gå från induktorn genom belastningen, dioden, och återgå till sitt ursprungliga läge. Reservenergin på kondensatorn och magnetfältet kommer att förbrukas för belastningen. Låt oss slå på transistorn igen till källan och grinden. Transistorn kommer att mättas igen och processen kommer att upprepas.

Fördelar och nackdelar

Som alla enheter är den modulära omkopplingsregulatorn inte perfekt. Därför har det sina för- och nackdelar. Låt oss ta en titt på de viktigaste fördelarna:

• Uppnå enkelt anpassning.
• Smidig anslutning.
• Kompakta mått.
• Utspänningsstabilitet.
• Brett utbud av stabilisering.
• Ökad effektivitet.

Nackdelar med enheten:

• Komplicerad design.
• Många specifika komponenter som minskar enhetens tillförlitlighet.
• Behovet av att använda kompenserande kraftenheter.
• Komplexiteten i reparationsarbetet.
• Generering av en stor mängd frekvensstörningar.

Tillåten frekvens

Driften av en omkopplingsstabilisator är möjlig med en betydande omvandlingsfrekvens. Detta är den huvudsakliga särskiljande egenskapen från enheter som har en nätverkstransformator. Att öka denna parameter gör det möjligt att få de minsta dimensionerna.

För de flesta enheter kommer frekvensintervallet att vara 20-80 kilohertz. Men när du väljer PWM och nyckelenheter är det nödvändigt att ta hänsyn till strömmarnas höga övertoner. Den övre gränsen för parametern begränsas av vissa krav som gäller för radiofrekvensenheter.

Den här recensionen handlar om omkopplingsregulatormodulen, som erbjuds av onlinebutiker under namnet "5A Lithium Charger CV CC Buck Step Down Power Module LED Driver". Således är modulen en switching buck-omvandlare designad för att ladda litiumjonbatterier i CV (konstant spänning) och CC (konstant ström) lägen, samt för att driva lysdioder. Denna enhet kostar cirka 2 USD. Strukturellt sett är modulen ett tryckt kretskort på vilket alla element är installerade, inklusive signallysdioder och justeringselement. Modulens utseende visas i Fig.1.

Den tryckta kretskortets ritning visas i fig. 2.

Enligt tillverkarens specifikation har modulen följande tekniska egenskaper:

• Ingångsspänning 6-38VDC.
• Utspänning justerbar 1,25-36 V DC.
• Utström 0-5A (justerbar).
• Ladda effekt upp till 75 VA.
• Effektivitet över 96 %.
• Det finns ett inbyggt skydd mot överhettning och kortslutning i lasten.
• Måtten på modulen är 61,7x26,2x15 mm.
• Vikt 20 gram.

Kombinationen av lågt pris, liten storlek och höga tekniska egenskaper väckte författarens intresse och önskan att experimentellt bestämma modulens huvudegenskaper.
Tillverkaren tillhandahåller inget elektriskt kretsschema, så jag var tvungen att rita det själv. Resultatet av detta arbete visas i fig. 3.

Grunden för enheten är DA2 XL4015-chippet, som är en original kinesisk utveckling. Denna mikrokrets är mycket lik den populära LM2596, men den har förbättrade egenskaper. Tydligen uppnås detta genom att använda en kraftfull fälteffekttransistor som strömbrytare. Beskrivningen av denna mikrokrets ges i L1. I denna enhet ingår mikrokretsen helt i enlighet med tillverkarens rekommendationer. Det variabla motståndet "CV" är utgångsspänningsregulatorn. Kretsen med justerbar utgångsströmbegränsning görs på operationsförstärkaren DA3.1. Denna förstärkare jämför spänningsfallet över strömavkänningsmotståndet R9 med den reglerade spänningen som tas från det variabla motståndet "CC". Med detta motstånd kan du ställa in önskad nivå av strömbegränsning i stabilisatorns belastning.

Om det inställda strömvärdet överskrids, kommer en högnivåsignal att visas vid förstärkarens utgång, den röda HL2-lysdioden öppnas och spänningen vid ingång 2 på DA2-mikrokretsen kommer att öka, vilket kommer att leda till en minskning av spänning och ström kl. utsignalen från stabilisatorn. Dessutom kommer skenet från HL2 att signalera att modulen arbetar i strömstabiliseringsläge (CC). Kondensator C5 måste säkerställa stabiliteten hos strömstyrenheten.

På den andra operationsförstärkaren DA3.2 monteras en signalanordning för att reducera strömmen i lasten till ett värde på mindre än 9% av den specificerade maximala strömmen. Om strömmen överskrider det angivna värdet, tänds den blå lysdioden HL3, annars lyser den gröna lysdioden HL1. Vid laddning av litiumjonbatterier är en minskning av laddningsströmmen ett av tecknen på att laddningen är slut.
En stabilisator med en utspänning på 5V är monterad på DA1-chippet. Denna spänning används för att driva DA3 operationsförstärkaren, den används också för att bilda referensspänningen för strömbegränsaren och strömreduktionssignaleringsanordningen.

Spänningsfallet över det strömmätande motståndet kompenseras inte på något sätt, därför minskar stabilisatorns utspänning med en ökning av strömmen i lasten. För att minska denna nackdel väljs värdet på det strömmätande motståndet så att det är tillräckligt litet (0,05 Ohm). På grund av detta kan driften av DA3 op-amp orsaka märkbar instabilitet i både utgångsströmbegränsningsnivån och larmnivån.
Modultester visade att utgångsimpedansen för stabilisatorn i spänningsstabiliseringsläget (CV) nästan helt bestäms av det strömmätande motståndet och är cirka 0,06 Ohm.
Spänningsstabiliseringsfaktorn är cirka 400.
För att utvärdera värmeavledningen applicerades en spänning på 12V på modulingången. Utspänningen sattes till 5V med en belastning på 2,5 ohm (ström 2A). Efter 30 minuter värmdes DA2-chippet, L1-induktorn och VD1-dioden upp till 71, 64 respektive 48 grader Celsius.

Arbete i belastningsströmstabiliseringsläget (CC) åtföljdes av övergången av DA2-mikrokretsen till pulsburstgenereringsläget. Upprepningshastigheten och varaktigheten av skurarna varierade över ett brett område beroende på strömmens storlek. I det här fallet ägde effekten av strömstabilisering rum, men krusningarna vid utgången av modulen ökade avsevärt. Dessutom åtföljdes driften av enheten i CC-läget av ett ganska högt gnisslande, vars källa var L1-choken.
Driften av signalanordningen för att minska strömmen orsakade inga klagomål. Modulen klarade en kortslutning i lasten.

Således kan modulen användas både i CV- och CC-läge, men när du använder den bör ovanstående funktioner beaktas.
Denna recension är skriven baserat på resultaten av en studie av en instans av enheten, vilket gör de erhållna resultaten rent vägledande.
Enligt författaren kan den beskrivna omkopplingsregulatorn användas framgångsrikt om en billig, kompakt strömförsörjning med tillfredsställande egenskaper krävs.

Lista över radioelement

Kretsen av en mycket enkel kraftfull omkopplande reglerad spänningsregulator med hög effektivitet

God dag kära radioamatörer!
Jag välkomnar dig till webbplatsen ""

Idag är vi med dig överväg ett diagram över en kraftfull pulsad justerbar spänningsregulator. Denna krets kan användas både för installation i amatörradioapparater med en fast utspänning och i nätaggregat med en justerbar utspänning. Även om schemat är väldigt enkelt, har det tillräckligt bra egenskaper och är tillgängligt för upprepning av radioamatörer med vilken inledande träning som helst.

Grunden för denna stabilisator är en specialiserad mikrokrets LM-2596T-ADJ, som just är designad för att bygga pulsreglerade spänningsstabilisatorer. Mikrokretsen har inbyggt utgångsströmskydd och termiskt skydd. Dessutom innehåller kretsen en diod D1 - Schottky-diod typ 1N5822 Och strypa fabrikstillverkad (i princip kan den tillverkas oberoende) 120 mikrohenry induktans. Kondensatorer C1 och C2 - för en driftspänning på minst 50 volt, motstånd R1 med en effekt på 0,25 watt.

För att få en justerbar spänning vid utgången är det nödvändigt att ansluta ett variabelt motstånd till stift 1 och 2 (med kortast möjliga längd på anslutningstrådar). Om det är nödvändigt att erhålla en fast spänning vid utgången, installeras istället för ett variabelt motstånd en konstant, vars värde väljs empiriskt.

Dessutom har LM-2596-serien fasta spänningsregulatorer för 3,3 V, 5V och 12 V, vars anslutningsschema är ännu enklare (kan ses i databladet).

Specifikationer:

Som du kan se är egenskaperna för att använda denna krets i en strömkälla ganska anständiga (enligt databladet regleras utspänningen inom 1,2-37 volt). Effektiviteten hos stabilisatorn med en inspänning på 12 volt, en utspänning på 3 volt och en belastningsström på 3 ampere är 73%. Vid tillverkningen av denna stabilisator får vi inte glömma att ju högre inspänningen är och ju lägre utspänningen är, kommer den tillåtna belastningsströmmen att minska, så denna stabilisator måste installeras på en radiator med en yta på minst 100 kvm .centimeter. Om kretsen kommer att fungera vid låga belastningsströmmar, är det inte nödvändigt att installera en radiator.

Nedan är utseendet på huvuddelarna, deras ungefärliga kostnad i onlinebutiker och platsen för delarna på tavlan.

Baserat på layouten av delar är självtillverkning av ett tryckt kretskort inte svårt.

Denna krets kan fungera i utgångsströmstabiliseringsläget, vilket gör att den kan användas för att ladda batterier, driva en kraftfull lysdiod eller en grupp kraftfulla lysdioder, etc.

För att förvandla kretsen till strömstabiliseringsläget är det nödvändigt att installera ett motstånd parallellt med motståndet R1, vars värde bestäms av formeln: R = 1,23 / I

Kostnaden för detta system är cirka 300 rubel, vilket är minst 100 rubel billigare än att köpa en färdig produkt.