Делаем стабилизатор напряжения на 220в своими руками

Особенности сборки устройства для выравнивания напряжения

Микросхема стабилизирующего ток устройства устанавливается на теплоотводе, для которого подходит пластинка из алюминия. Ее плошать не должна быть меньше 15 кв. см.

Теплоотвод с охлаждающей поверхностью необходим и симисторам. Для всех 7 элементов достаточно одного теплоотвода с площадью не меньше 16 кв. дм.

Чтобы изготавливаемый нами преобразователь переменного напряжения работал, понадобится микроконтроллер. С его ролью отлично справляется микросхема КР1554ЛП5.

Вы уже знаете, что в схеме можно найти 9 мигающих диодов. Все они расположены на ней так, чтобы они попадали в отверстия, которые имеются на лицевой панели устройства. И если корпус стабилизатора не допускает их расположения, как на схеме, то вы можете видоизменить ее так, чтобы светодиоды выходили на ту сторону, которая будет для вас удобна.

Теперь вы знаете, как сделать стабилизатор напряжения на 220 вольт. И если ранее вам уже приходилось делать что-то подобное, то эта работа для вас не окажется сложной. В результате вы сможете сэкономить несколько тысяч рублей на покупке стабилизатора промышленного производства.

Стабилизаторы на микросхемах

Такие устройства в интегральном варианте имею повышенные характеристики параметров и свойств, которые отличаются от подобных приборов на полупроводниках. Также они обладают повышенной надежностью, небольшими габаритами и весом, а также небольшой стоимостью.

Последовательный стабилизатор

• 1 – источник напряжения;
• 2 – Элемент регулировки;
• 3 – усилитель;
• 4 – источник основного напряжения;
• 5 – определитель напряжения выхода;
• 6 – сопротивление нагрузки.

Элемент регулировки выступает в качестве изменяемого сопротивления, подключенного по последовательной схеме с нагрузкой. При колебании напряжения меняется сопротивление элемента регулировки так, что происходит компенсация таких колебаний. Воздействие на элемент регулировки производится по обратной связи, которая содержит элемент управления, источник основного напряжения и измеритель напряжения. Этот измеритель является потенциометром, с которого приходит часть напряжения выхода.

Обратная связь регулирует напряжение выхода, использующееся для нагрузки, напряжение выхода потенциометра становится равным основному напряжению. Колебания напряжения от основного создает некоторое падение напряжения на регулировке. Вследствие этого, измеряющим элементом в определенных границах можно осуществлять регулировку напряжения выхода. Если стабилизатор планируется изготовить на определенную величину напряжения, то измеряющий элемент создается внутри микросхемы с компенсацией температуры. При наличии большого интервала напряжения выхода, измеряющий элемент выполняется за микросхемой.

Параллельный стабилизатор

• 1 – источник напряжения;
• 2 –элемент регулирующий;
• 3 – усилитель;
• 4 – источник основного напряжения;
• 5 – измерительный элемент;
• 6 – сопротивление нагрузки.

Если сравнить схемы стабилизаторов, то прибор последовательного вида имеет повышенный КПД при неполной загрузке. Прибор параллельного вида расходует неизменную мощность от источника и выдает ее на элемент регулировки и нагрузку. Стабилизаторы параллельные рекомендуется использовать при неизменных нагрузках при полной загруженности. Стабилизатор параллельный не создает опасности при КЗ, последовательный вид при холостом ходе. При неизменной нагрузке оба прибора создают высокий КПД.

Импульсный трансформатор принцип работы

Принцип работы импульсных трансформаторов   заключается в том, что на них подаются однополярные импульсы с постоянной токовой составляющей, в связи с чем магнитопровод находится в состоянии постоянного подмагничивания. Ниже показана принципиальная схема подключения такого устройства.

схема работы импульсного трансформатора. Как видите, схема подключения практически идентична с обычными трансформаторами, чего не скажешь о временной диаграмме.

Временная диаграмма иллюстрирующая работу импульсного трансформатора

На первичную обмотку поступают импульсные сигналы, имеющие прямоугольную форму е_(t), временной интервал между которыми довольно короткий. Это вызывает возрастание индуктивности во время интервала t_u, после чего наблюдается ее спад в интервале (Т-t_u).

Перепады индукции происходят со скоростью, которую можно выразить через постоянную времени по формуле: τ_p=L/R_н

Коэффициент, описывающий разность индуктивного перепада, определяется следующим образом: ∆В=В_max – В_r

• В_max – уровень максимального значения индукции;
• В_r –остаточный.

Более наглядно разность индукций представлена на рисунке, отображающем смещение рабочей точки в магнитопроводном контуре ИТ.

График смещения

Как видно на временной диаграмме, вторичная катушка имеет уровень напряжения U₂, в котором присутствуют обратные выбросы. Так проявляет себя накопленная в магнитопроводе энергия, которая зависит от намагничивания (параметр i_u).

Импульсы тока проходящего через первичную катушку, отличаются трапецеидальной формой, поскольку токи нагрузки и линейные (вызванные намагничиванием сердечника) совмещаются.

Уровень напряжения в диапазоне от 0 до t_u остается неизменным, его значение е_t=U_m. Что касается напряжения на вторичной катушке, то его можно вычислить, воспользовавшись формулой:

при этом:

• Ψ – параметр потокосцепления;
• S – величина, отображающая сечение магнитопроводного сердечника.

Учитывая, что производная, характеризующая изменения тока, проходящего через первичную катушку, является постоянной величиной, нарастание уровня индукции в магнитопроводе происходит линейно. Исходя из этого, допустимо вместо производной внести разность показателей, сделанных через определенный интервал времени, что позволяет внести изменения в формулу:

в этом случае ∆t будет отождествляться с параметром t_u , который характеризует длительность, с которой протекает входной импульс напряжения.

Чтобы вычислить площадь импульса, с которым напряжение образуется во вторичной обмотке импульсного трансформатора, необходимо обе части предыдущей формулы умножить на t_u. В результате мы придем к выражению, которое позволяет получить основной параметр ИТ:

U_m x t_u=S x W₁ x ∆В

Заметим, что от параметра ∆В прямо пропорционально зависит величина площади импульса.

Вторая по значимости величина, характеризующая работу ИТ, – перепад индукции, на него влияют такие параметры, как сечение и магнитная проницаемость сердечника магнитопровода, а также числа витков на катушке:

Здесь:

• L – перепад индукции;
• µ_а – магнитная проницаемость сердечника;
• W₁ – число витков первичной обмотки;
• S – площадь сечения сердечника;
• l_cр – длинна (периметр) сердечника (магнитопровода)
• В_r – величина остаточной индукции;
• В_max – уровень максимального значения индукции.
• H_m – Напряженность магнитного поля (максимальная).

Учитывая, что параметр индуктивности импульсного трансформатора полностью зависит от магнитной проницаемости сердечника, при расчета необходимо исходить из максимального значения µ_а, которое показывает кривая намагничивания. Соответственно, что у материала, из которого делается сердечник, уровень параметра В_r, отображающий остаточную индукцию, должен быть минимальным.

Исходя из этого, в качестве на роль материала сердечника ИТ, идеально подходит лента, изготовленная из трансформаторной стали. Также можно применять пермаллой, у которого такой параметр как коэффициент прямоугольности, минимальный.

Высокочастотным импульсным трансформатором идеально подходят сердечники из ферритовых сплавов, поскольку этот материал отличается незначительными динамическими потерями. Но из-за его низкой индуктивности приходится делать ИТ больших размеров.

↑ Идея

Стабилизаторы напряжения марки Селен, выпускаемые нашим предприятием, основаны на принципе ступенчатого регулирования напряжения путем безразрывного переключения обмоток автотрансформатора (патент на изобретение № 2356082). В качестве ключей используются мощные быстродействующие реле.

Что дает такой способ? Переключение 220В меняется на переключение всего 20В, и так как нет разрыва тока нагрузки, то и практически нет дуги. Кроме того, при малых напряжениях дуга практически не возникает. Нет дуги — контакты не подгорают и не изнашиваются, надежность увеличивается в 10 и более раз. Долговечность контактов будет определяться только механическим износом, а он составляет 10 миллионов переключений.

Parametric stabilizer

Инженерная программа, предназначенная для расчёта параметрических стабилизаторов на кремниевых или газоразрядных стабилитронах, используемых в источниках питания. Методика расчёта была разработана автором программы и опубликована в статье «Москатов Е. Расчет параметрических стабилизаторов. — Радиомир, 2006, №7, с. 22 — 25».

В справке по программе даны ответы на типовые вопросы, приведены справочные данные кремниевых и газоразрядных стабилитронов. Статус лицензии — donationware (класс freeware), то есть программу можно использовать свободно, и оплата не обязательна. Все представленные для скачивания материалы выполнены на русском языке.

Загрузить материалы	Дополнительная информация
	В данной финальной версии программы были введены дополнительные проверки на переполнение исходных данных. Введено сохранение данных. Интерфейс программы стал более эргономичным. Все доступные рисунки, пиктограммы и значки были переделаны с целью удаления из исполняемого файла, файла справки и инсталлятора любых материалов, созданных другими авторами. Программа создана в ОС Windows XP Home Edition с использованием лицензионного ПО. Были использованы программы: Borland C++Builder 6.0 personal (для написания части кода и отлаживания реализации алгоритма), Borland Turbo C++ 10.0 (для компиляции исполняемого файла), Microsoft Office Visio (для начертания принципиальных схем и рисунков), OpenOffice.org (для написания справки по программе), Sea Monkey (для создания html-файлов справки при помощи «компоновщика»), htm2chm (для компиляции html-файлов в chm-файл справки), IrfanView (для уменьшения числа цветов в растровых изображениях), Slow View (для придания эффекта 3D-кнопки на рисунках), Inno Setup (для создания инсталлятора), FET XP Authenticode (для электронной подписи файлов). Расширение запакованного файла — EXE, размер — 782 Кбайт. Известные проблемы и особенности работы. 1. В безопасном режиме текст меню на русском языке отображается не верно (спецсимволами); в остальных частях программы текст отображается корректно. Решение проблемы: не использовать программу в безопасном режиме или использовать англоязычную версию программы, если такая существует. 2. В Windows 95 программа работать будет, однако будет нельзя просмотреть файл справки встроенными в ОС средствами. Использование средства просмотра chm-файла решит данную проблему. 3. Если разрешение изображения монитора будет менее 800 × 600 точек, то элементы интерфейса программы будут сдвинуты на форме. Решение проблемы: не использовать программу при столь низком разрешении монитора.
	Файл справки по программе «Parametric stabilizer 4.0.0.0». Его можно распечатать. Расширение файла — PDF, размер — 135 Кбайт.
	Исходные тексты программы «Parametric stabilizer 4.0.0.0», которые можно проанализировать в среде Borland Developer Studio. Расширение файла — ZIP, размер — 134 Кбайт.
	История основных версий программы «Parametric stabilizer». Расширение файла — TXT, размер — 3,5 Кбайт.

Рекомендуемые требования к оборудованию

Компьютер с процессором семейств Intel Pentium / Celeron или совместимым с ними процессором, тактовая частота которого составляет не менее 200 МГц, или более мощным.

Оперативная память: 32 Мбайт.

Свободное место на диске: 2 Мбайт.

Видеоплата и монитор с разрешением не менее 800 × 600 точек.

Клавиатура, мышь или другое указательное устройство.

Рекомендуемые требования к системному программному обеспечению

Операционная система Microsoft Windows 98 Second Edition, Microsoft Windows Millennium, Windows 2000 Professional, Windows XP Home Edition, Windows XP Professional, Windows 2003 Server, Windows Vista Starter, Windows Vista Home Basic, Windows Vista Home Premium, Windows Vista Business, Windows Vista Enterprise, Windows Vista Ultimate.

Так как программа имеет русскоязычный интерфейс, операционная система должна обеспечивать необходимую языковую поддержку.

Скриншот программы «Parametric stabilizer 4.0.0.0»

Типы цилиндровых механизмов

Ошибки подключения

1

У вас может быть все идеально подключено и соблюдена схема, но стабилизатор будет постоянно греться и отключаться, либо на его табло выскакивать ошибки.

О том, где можно, а где ни в коем случае нельзя располагать данный прибор подробно читайте в статье ”Где устанавливать стабилизатор напряжения в доме”.

2

Безусловно, данный пункт и ошибкой то трудно назвать. Тем более 90% потребителей именно так и делают.

Однако, этот выключатель может реально спасти ваш прибор от выхода из строя.

Сначала вы отключаете автоматы на панели стабика.

Потом сам переключатель переводите в положение ТРАНЗИТ или БАЙПАС.

И только затем снова включаете автоматы.

Многие забывают об этом и делают переключение под нагрузкой. Что в итоге приводит к поломкам.

С 3-х позиционным автоматом такое исключено. Вы автоматически переключаете напряжение, без каких либо манипуляций на стабилизаторе. И все это одной клавишей!

Никакой последовательности запоминать не нужно. Так что данную процедуру можно смело доверять любому члену семьи.

3

Вы можете выбирать меньшее сечение, только когда запитываете отдельные электроприемники.

Если же у вас на стабилизаторе сидит весь дом, то будьте добры соблюдать параметры по вводу согласно всей общедомовой нагрузке.

4

Почему-то многие забывают, что зачастую через стабилизатор проходит вся нагрузка вашего дома. Ровно такая же как и на вводом автомате.

При этом в электрощите все провода обжаты, даже на выключателях освещения с минимальными токами, а вот на клеммниках стабилизатора или его автоматах, постоянно можно встретить голый провод просто поджатый винтом.

Поэтому не скупитесь, и заранее вместе с аппаратом приобретайте соответствующие наконечники.

5

Иногда после подключения стабилизатора, начинает выбивать вводной автомат. При этом без стабилизатора, все нормально и ничего не отключается.

Многие сразу грешат на неправильную схему подключения или дефект аппарата. Везут его на гарантийный ремонт и т.п.

А причина может быть совсем в другом. Если у вас через чур низкое напряжение 150-160В, то при его повышении до стандартных 220-230В, ток в сети значительно вырастет.

Отсюда и все проблемы

Обращайте на это внимание, прежде чем нести его обратно в магазин

Источники — https://cable.ru, Кабель.РФ

Параметрический стабилизатор напряжения на стабилитроне

Для любой радиоэлектронной схемы обязательно наличие источника питания. Они могут быть постоянного и переменного тока, стабилизированными и нестабилизированными, импульсными и линейными, резонансными и квазирезонансными. Такое разнообразие дает возможность выбора источников питания для разных схем.

Данный элемент относится к особой группе диодов, работающих в режиме обратной ветви вольтамперной характеристики в области пробоя. При включении диода в прямом направлении от анода к катоду (от плюса к минусу) с напряжением Uпор, через него начинает свободно проходить электрический ток. Если же включено обратное направление от минуса к плюсу, то через диод проходит лишь ток Iобр, составляющий всего несколько мкА. Увеличение на диоде обратного напряжения до определенного уровня приведет к его электрическому пробою. При достаточной величине силы тока диод выходит из строя под действием теплового пробоя. Работа диода в области пробоя возможна в случае ограничения тока, проходящего через диод. В различных диодах напряжение пробоя может составлять от 50 до 200В.

В отличие от диодов, вольтамперная характеристика стабилитрона имеет более высокую линейность, в условиях постоянного напряжения пробоя. Таким образом, для стабилизации напряжения с помощью этого устройства обратная ветвь вольтамперной характеристики. На участке прямой ветви работа стабилитрона происходит точно так же, как и у обычного диода.

В соответствии со своей вольтамперной характеристикой, стабилитрон обладает следующими параметрами:

• Напряжение стабилизации – Uст. Зависит от напряжения на стабилитроне во время протекания тока Iст. Диапазон стабилизации у современных стабилитронов находится в пределах от 0,7 до 200 вольт.
• Максимально допустимый постоянный ток стабилизации – Iст.max. Ограничивается величиной максимально допустимой рассеиваемой мощности Рmax, которая, в свою очередь тесно связана с температурой окружающей среды.
• Минимальный ток стабилизации – Iст.min. Зависит от минимального значения тока, проходящего через стабилитрон. При этом токе должно быть полное сохранение работоспособности устройства. Вольтамперная характеристика стабилитрона между параметрами Iст.max и Iст.min имеет наиболее линейную конфигурацию, а изменение напряжения стабилизации очень незначительно.
• Дифференциальное сопротивление стабилитрона – rст. Данная величина определяется как отношение приращения напряжения стабилизации на устройстве к малому приращению тока стабилизации, вызвавшему это напряжение (ΔUCT/ ΔiCT).

Использование ИМС LM317 в качестве регулируемого стабилизатора напряжения от 0 до 3 В

Схемы Питание · Силовая электроника

13-10-2015

Fairchild » LM317

Журнал РАДИОЛОЦМАН, январь 2015

Vladimir Rentyuk

EDN

Большинству разработчиков известно, что недорогой трехвыводной регулируемый стабилизатор напряжения, такой, например, как LM317, выпускаемый Fairchild Semiconductor, они могут использовать, как правило, только в диапазоне напряжений от 36 В до 3 В.

Без специальных решений сделать минимальное выходное напряжение такой ИМС менее 1.25 В невозможно. Это связано с тем, что напряжение внутреннего опорного источника таких стабилизаторов равно именно 1.

25 В, и без дополнительного потенциального смещения их выходное напряжение не может быть меньше этой величины .

Одним из способов решения этой проблемы является смещение потенциала вывода установки выходного напряжения (обозначаемого в спецификациях как Adj или VADJ) с помощью дополнительного источника опорного напряжения на основе двух диодов .

Рисунок 1.

Схема недорогого простого регулируемого стабилизатора напряженияс диапазоном от 0 до 3 В.

Хотя для диапазона выходных напряжений от 1.2 до 15 В или для стабилизаторов более высокого напряжения такой подход вполне приемлем, для получения сверхнизких напряжений, как фиксированных, так и регулируемых, он не подходит. Используемые в два диода 1N4001 не обеспечивают необходимое смещение потенциала в 1.

2 В и, к тому же, вносят дополнительную температурную нестабильность порядка 2.5 мВ/К . Таким образом, при изменении окружающей температуры в диапазоне 20 °С (это типичная ситуации для помещения), дополнительный температурный дрейф выходного напряжения составит примерно 100 мВ. А это более 6% для выходного напряжения 1.

5 В, и уже 10% для напряжения 1 В.

Проблему можно решить, например, с помощью ИМС источников опорного напряжения, таких как LM185 компании Fairchild или AD589 от Analog Devices.

Однако, помимо того, что эти устройства дороги, они требуют не только дополнительной регулировки нуля, но еще и согласования. Это связано с разбросом опорных напряжений, которые могут лежать в диапазоне от 1.215 В до 1.255 В для LM185 и от 1.2 В до 1.

Важно

25 В для AD589. Заметим, что опорное напряжение ИМС LM317 может находиться в пределах от 1.2 В до 1.3 В.

На Рисунке 1 представлен вариант недорогого регулируемого стабилизатора напряжения с диапазоном выходных напряжений от 0 до 3 В. Необходимый потенциал смещения формируется при помощи простого термостабильного источника постоянного тока . Вычислить этот ток можно при помощи следующего выражения:

где:

VF – прямое падение напряжения на светодиоде D1, равное примерно 2 В;VEBO – напряжение эмиттер-база транзистора Q1, приблизительно равное 0.68 В.

Используя эти значения, ток можно считать приблизительно равным

Этот источник постоянного тока и создает на резисторе R3 нужное нам напряжение смещения равное, примерно, –1.25 В. Установка нуля выполняется подстроечным резистором R6, который управляет током источника.

Резистор R5 защищает транзистор Q1. Светодиод D1 можно использовать в качестве индикатора включения. Выходное напряжение устанавливается потенциометром R2.

Рассчитать выходное напряжение можно с помощью следующего выражения:

где:

VREF – опорное напряжение IC1,VR3 – заданное компенсирующее напряжение на резисторе R3.

Вы должны установить это напряжение равным опорному напряжению ИМС для его компенсации. В этом случае

С резистором R2, настроенным на сопротивление 1.2 кОм, эта схема нашла применение в качестве эквивалента типичной щелочной батареи с выходным напряжением 1.56 В и использовалась в исследовательских работах в ряде проектов.

Ссылки

1. «LM317 3-Terminal Positive Adjustable Regulator,» Fairchild Semiconductor Corp, June 2005.
2. «LM350 3-Terminal 3A Positive Adjustable Voltage Regulator,» Fairchild Semiconductor Corp, 2001.
3. Schenk, C, and Ulrich Tietze, Halbleiter-Schaltungstechik, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2002, ISBN: 3540428496.
4. Rentyuk, Vladimir, «The Simple Temperature-Stabilized Constant-Current Source,» Electronics World, November 2006.

Как проверить работоспособность микросхем КРЕН

Микросхемы серии 142 имеют достаточно сложное устройство, поэтому мультиметром однозначно проверить её работоспособность невозможно. Единственный способ – собрать макет реального включения (на плате или навесным монтажом), который включает в себя, как минимум, входную и выходные ёмкости, подать на вход питание и проверить напряжение на выходе. Оно должно соответствовать паспортному.

Несмотря на доминирование на рынке микросхем зарубежного производства, приборы серии 142 удерживают свои позиции за счет качества изготовления и других потребительских свойств.

Расшифровка цифровой и буквенной маркировки SMD резисторов

Описание характеристик, назначение выводов и примеры схем включения линейного стабилизатора напряжения LM317

Как работает микросхема TL431, схемы включения, описание характеристик и проверка на работоспособность

Что такое байпас в стабилизаторе напряжения — принцип работы стабилизаторов

Защита от перенапряжения: что лучше стабилизатор или реле контроля напряжения?

Лучшие стабилизаторы напряжения для дома — сравнение популярных моделей