Регулируемый стабилизатор напряжения с регулируемым ограничением выходного тока

Простенькая относительно схемка, со средними параметрами, на основe транзисторoв с большим усилением. Была сделана для своих нужд в качестве лабораторного.
Часто приходилось заниматься ремонтом или запуском разных схем, для которых нужно было просто иметь чем их питать 3V, 5V, 6V, 9V, 12V… И каждый раз искал что-нибудь подходящее. В ход шли блоки питания от калькуляторов, магнитофонов, аккумуляторы, батарейки. Иногда радовался, что соответствующий источник не давал больших токов, таким образом спасая меня от лишних трат. Конечно делал одно- двух-транзисторные стабилизаторы для решения этой проблемы, но резульнаты не удовлетворяли. Где-то на второй волне вдохновения родилось то, с чем хочу поделится.
Применяется до сих пор при ремонте и запуске устройств, если подходит выходное напряжение конечно. А также при не совсем обычном применении – проверка стабилитронов, зарядка пальчиковых аккумуляторов, просто как источник стабильного тока. В таких случаях крайне удобно наличие хотя бы вольтметра на выходе.

Содержание / Contents

Устройство разрабатывалось для выходного напряжения 1…12V и регулирования выходного тока в пределах 0,15…3А. Конечно для хороших результатов поставил транзисторы с усилением более 500 (сняты с платы МЦ-31 телевизора 3усцт), а составной регулирующий – около 10 000 (если измеритель не врёт – взял из модуля СКР телевизора 2усцт, коррекция растра).
Важно наверно, что питал схему от автомобильного аккумулятора, когда снимал данные.
Далее поставил трансформатор и некоторые чудеса, типа 3А при 12V, стали невозможными. Падало напряжение на выходе выпрямителя. Кому ещё интересно – ближе к схеме.
Схема стабилизатора напряжения с регулируемым ограничением выходного тока

Итак, на Х1 подаётся минус источникa напряжения, а с Х2 берётся стабилизированное и ограниченное в выходном токе напряжение. Если вкратце, то VТ3 – регулирующий, VТ4 – компаратор и усилитель сигнала ошибки стабилизатора напряжения, VТ1 — компаратор и усилитель сигнала ошибки стабилизатора выходного тока, VТ2 — датчик наличия ограничения выходного тока. За основу был взят распространённый вариант стабилизатора напряжения.

Исходная схема с фиксированным напряжением и защитой по току

Она слегка изменена, чтобы можно было менять в возможно бОльших пределах выходное напряжение, и убрать блокирование стабилизатора. Добавлен R8, чтобы сделать возможным работу схемы ограничения выходного тока на VТ1. Добавлен R7 и VD3 для установки пределов изменения выходного напряжения. Конденсаторы С1 и С2 помогут уменьшить пульсации на выходе.

Теперь позвольте мне пройтись с объяснениями по второму кругу (cм. первую схему). При появлении на входе Х1 относительно общего провода отрицательного постоянного напряжения в пределах 9…15V, появится ток в цепи R2-VD2-R6-VD1. На стабилитроне VD1 появится стабильное напряжение. Часть этого напряжения подаётся на базу VТ4, который в результате откроется. Его ток коллектора откроет VТ3. Ток коллектора VТ3 зарядит С2, а через делитель R9, R10 часть напряжения С2 (оно же выходное) поступит на эмитер VТ4. Этот факт не позволит выходному напряжению расти больше чем удвоенное (Uбазы VT4 — 0,6V). Удвоенное потому, что делитель R9, R10 на два. Так как на базе VT4 напряжение стабильно, выходное тоже будет стабильным. Это есть рабочий режим. Транзисторы VТ1, VТ2 закрыты и никак не влияют.

Подсоединим нагрузку. Появится ток нагрузки. Он потечёт по цепи R2, Э-К VТ3 и дальше в нагрузку. R2 здесь работает датчиком тока. Пропорционально току на нём появляется напряжение. Это напряжение суммируется с частью напряжения, взятого с помощью R5 от VD2 и прилагается к базовому переходу VТ1 (R3 – чисто для ограничения тока базы VТ1 при бросках и защиты таким образом VТ1) и когда оно становится достаточным для открытия VТ1, устройство входит в режим ограничения выходного тока. Часть тока коллектора VТ4, который раньше поступал в базу VТ3, сейчас уходит через переход база-эмитер VТ2 в коллектор VТ1.

Благодаря большому коэффициенту усиления транзисторов, напряжение база-эмитер VТ1 будет поддерживаться около 0,6V. Это значит, что напряжение на R2 будет неизменным, следовательно и ток через него, а дальше через нагрузку тоже. Движком R5 можно выбирать ограничение тока от минимального до почти 3А.
При наличии режима ограничении тока открыт и VТ2, своим током коллектора он зажжёт светодиод HL1. Следует понимать, что ограничение тока «имеет приоритет» перед «стабильностью» выходного напряжения.

На выходе устройства я поставил вольтметр, а вот когда нужно ограничение на определённом токе, просто закорачиваю выход тестером в режиме амперметра и с помощью R5 добиваюсь желаемого.

Схемка простинькая но всё хорошее основано на большом усилении транзисторов (более 500). А VТ3 вообще составной. Букв на названиях транзисторов нет, но должны все подойти. У меня все «Г». Главное – усиление и малые утечки. В справочнике пишут, что у некоторых букв «Ку» от 200, но мои все имели более 600. Переменники попались группы А. Для VТ3 нужен радиатор. Я поставил какой был и влез в корпус. Максимальную надежность обеспечит лишь радиатор, расчитанный на рассеивание мощности равной Uвходное умножить на 3А, т.е. 30…50Вт.
Думаю мало кому понадобится 1V на 3А долговременно, поэтому смело можно ставить радиатор в 2…3 раза меньше.

VD2 и VD3 служат источниками напряжения в 0,6V. Можно использовать и другие кремниевые диоды. R4 – несколько сдвигает порог, когда загорается светодиод. Если он горит, значит вовсю идет ограничение выходного тока. R1 просто ограничивает ток светодиода. Потенциометры можно и с большим номиналом (в 2…3 раза). R8 можно уменьшить (где-то до 4к), если у транзистора VТ3 не хватит усиления.

С печатной платой – как обычно в простых схемах, изготавливаемых в единственном экземпляре. Была плата для другого регулируемого стабилизатора напряжения, параметры которого не устраивали. Она была превращена в макетницу и на ней собрана данная схема. Резисторы использованы на 0,25 Вт (можно и 0,125) – не вижу особых требований. При 3А (если Ваш выпрямитель их даст) – заводской проволочный R2 (2 Вт-а) будет на пределе и наверно стоит ставить мощнее (5Вт). Электролиты — К50-16 на 16V.

Eсли нет составного транзистора – «составьте» его из чего есть. Начните с КТ817 + КТ315, с буквами «Б» и дальше. (Если всё же не хватит усиления у VТ3, я бы уменьшил R9 и R10 до 200 Ом и R8 до 2 кОм).

Трансформатор, выпрямитель и конденсатор фильтра – Ваши. Они не менее важны, но я хотел рассказать только о таком более-менее универсальном стабилизаторе. (У меня стоит 10-ватный транс на 10V/1А переменного, откуда-то взятый блочный мостик на 1А, и 4000мкФ/16V электролит фильтра. Стыдно, зато всё влезает в корпус.

Нужно заметить, что стрелочный индикатор (в схеме не указан) с помощию переключателя, можно использовать и как вольтметр и как амперметр. В первом случае видим выходное напряжение, во втором выходной ток.

Вышерасписанное устройство у меня работает в составе «всё в одном»: развитый (хоть и однополярный) блок питания, частотомер и генератор звуковых частот (синус, квадрат, треугольник). Схемы взяты из журнала «Радио». (Работают не совсем так как хотелось бы. Во-первых потому, что внёс слишком много «несанкционированных» изменений – особенно в элементной базе – поставил что имел.) Конечно имеется возможность работы головки вольтметра в качестве индикатора частоты в частотомере. При пользовании генератором – частотомер показывает частоту. Имеется и выход переменного напряжения 6,3V и 10V , на всякий случай.

Корпус, который виден на фотографии не ахти, чтобы его повторять. И вообще: всё там задумывалось, как зеркальное отражение, но загнул переднюю панель по ошибке не в ту сторону. Я растроился и не стал уже его никак украшать.

Виктор Бабешко повторил конструкцию, прислал свой вариант печатки и фотку.
Файл в LayOut: ▼ Файловый сервис недоступен. Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации

🌻 Купон до 1000₽ для новичка на Aliexpress

Никогда не затаривался у китайцев? Пришло время начать!
Камрад, регистрируйся на Али по нашей ссылке. Ты получишь скидочный купон на первый заказ. Не тяни, условия акции меняются.

🌼 Полезные и проверенные железяки, можно брать

Куплено и опробовано читателями или в лаборатории редакции.

 

04.05.18 изменил Datagor. Добавлен чертеж ПП

Электронные схемы — регуляторы — CoderLessons.com

Следующим и последним этапом перед нагрузкой в ​​системе электропитания является часть регулятора. Давайте теперь попробуем понять, что такое регулятор и что он делает.

Часть электроники, которая занимается управлением и преобразованием электроэнергии, может быть названа силовой электроникой . Регулятор является важным устройством, когда речь идет о силовой электронике, поскольку он контролирует выходную мощность.

Нужен регулятор

Для источника питания, обеспечивающего постоянное выходное напряжение, независимо от изменений входного напряжения или изменений тока нагрузки, необходим регулятор напряжения.

Регулятор напряжения — это такое устройство, которое поддерживает постоянное выходное напряжение вместо любых колебаний входного напряжения или любых изменений тока, потребляемых нагрузкой. Следующее изображение дает представление о том, как выглядит практический регулятор.

Типы регуляторов

Регуляторы могут быть классифицированы на различные категории, в зависимости от их работы и типа подключения.

В зависимости от типа регулирования регуляторы в основном делятся на два типа, а именно линейные и нагрузочные регуляторы.

• Линейный регулятор — Регулятор, который регулирует выходное напряжение, чтобы быть постоянным, несмотря на изменения входной линии, он называется Линейным регулятором .

• Регулятор нагрузки — Регулятор, который регулирует выходное напряжение, чтобы быть постоянным, несмотря на изменения нагрузки на выходе, он называется

  регулятором нагрузки .

Линейный регулятор — Регулятор, который регулирует выходное напряжение, чтобы быть постоянным, несмотря на изменения входной линии, он называется Линейным регулятором .

Регулятор нагрузки — Регулятор, который регулирует выходное напряжение, чтобы быть постоянным, несмотря на изменения нагрузки на выходе, он называется регулятором нагрузки .

В зависимости от типа подключения , существует два типа регуляторов напряжения. Они есть

• Серийный регулятор напряжения
• Шунтирующий регулятор напряжения

Расположение их в цепи будет таким же, как на следующих рисунках.

Давайте посмотрим на другие важные типы регуляторов.

Стабилизатор напряжения стабилитрона

Регулятор напряжения Зенера — это регулятор, который использует стабилитрон для регулирования выходного напряжения. Мы уже обсуждали детали, касающиеся стабилитрона, в руководстве по базовой электронике.

Когда стабилитрон работает в области пробоя или стабилитрона , напряжение на нем по существу постоянное для большого изменения тока через него. Эта характеристика делает стабилитрон хорошим стабилизатором напряжения .

На следующем рисунке показано изображение простого регулятора Зенера.

Приложенное входное напряжение Vi, когда оно превышает значение напряжения стабилитрона Vz, затем диод стабилитрона работает в области пробоя и поддерживает постоянное напряжение на нагрузке. Последовательный ограничивающий резистор Rs ограничивает входной ток.

Работа стабилизатора напряжения Зенера

Стабилитрон поддерживает постоянное напряжение на нем, несмотря на колебания нагрузки и колебания входного напряжения. Следовательно, мы можем рассмотреть 4 случая, чтобы понять работу стабилизатора напряжения Зенера.

Случай 1 — Если ток нагрузки IL увеличивается, то ток через стабилитрон IZ уменьшается, чтобы поддерживать ток через постоянный резистор RS постоянным. Выходное напряжение Vo зависит от входного напряжения Vi и напряжения на последовательном резисторе RS.

Это можно записать как

Vo=Vв−IRS

Где I постоянен. Следовательно, Vo также остается постоянным.

Случай 2 — Если ток нагрузки IL уменьшается, то ток через стабилитрон IZ увеличивается, так как ток через резистор серии RS I_S $ через резистор RS остается постоянным. Хотя ток IZ через стабилитрон увеличивается, он поддерживает постоянное выходное напряжение VZ, которое поддерживает постоянное напряжение нагрузки.

Случай 3 — Если входное напряжение Vi увеличивается, то ток IS через последовательный резистор RS увеличивается. Это увеличивает падение напряжения на резисторе, то есть увеличивается VS. Хотя ток через стабилитрон IZ увеличивается с этим, напряжение на стабилитроне VZ остается постоянным, сохраняя постоянное напряжение на выходе нагрузки.

Случай 4. Если входное напряжение уменьшается, ток через последовательный резистор уменьшается, что приводит к уменьшению тока через стабилитрон IZ. Но стабилитрон поддерживает постоянное выходное напряжение благодаря своему свойству.

Ограничения стабилитрона напряжения

Есть несколько ограничений для стабилизатора напряжения Зенера. Они —

• Он менее эффективен для токов большой нагрузки.
• Импеданс Зенера немного влияет на выходное напряжение.

Следовательно, стабилизатор напряжения Зенера считается эффективным для применений с низким напряжением. Теперь давайте рассмотрим другие типы регуляторов напряжения, которые сделаны с использованием транзисторов.

Регулятор напряжения серии транзистор

Этот регулятор имеет транзистор, последовательно соединенный с регулятором Зенера и оба параллельно нагрузке. Транзистор работает как переменный резистор, регулирующий напряжение эмиттера на коллекторе, чтобы поддерживать постоянное выходное напряжение. На рисунке ниже показан транзисторный последовательный регулятор напряжения.

При входных рабочих условиях ток через базу транзистора изменяется. Это влияет на напряжение на соединении базового эмиттера транзистора VBE. Выходное напряжение поддерживается постоянным напряжением стабилитрона VZ. Поскольку оба они поддерживаются равными, любое изменение входного питания указывается изменением базового напряжения эмиттера VBE.

Следовательно, выходное напряжение Vo можно понимать как

VO=VZ+VBE

Работа транзисторного стабилизатора напряжения серии

Работу последовательного стабилизатора напряжения следует учитывать при изменении входного напряжения и нагрузки. Если входное напряжение увеличивается, выходное напряжение также увеличивается. Но это, в свою очередь, приводит к уменьшению напряжения на базовом переходе коллектора VBE, так как напряжение Зенера VZ остается постоянным. Проводимость уменьшается по мере увеличения сопротивления в области коллектора эмиттера. Это дополнительно увеличивает напряжение на соединении эмиттера коллектора VCE, тем самым уменьшая выходное напряжение VO. Это будет похоже на уменьшение входного напряжения.

Когда происходят изменения нагрузки, что означает, что если сопротивление нагрузки уменьшается, увеличивая ток нагрузки IL, выходное напряжение VO уменьшается, увеличивая базовое напряжение эмиттера VBE.

С увеличением базового напряжения эмиттера VBE проводимость увеличивается, уменьшая сопротивление коллектора эмиттера. Это, в свою очередь, увеличивает входной ток, который компенсирует снижение сопротивления нагрузки. Это будет похоже на увеличение тока нагрузки.

Ограничения транзисторного стабилизатора напряжения серии

Регуляторы напряжения серии транзисторов имеют следующие ограничения —

• На напряжения VBE и VZ влияет повышение температуры.
• Хорошее регулирование для больших токов невозможно.
• Рассеиваемая мощность высокая.
• Рассеиваемая мощность высокая.
• Менее эффективны.

Чтобы минимизировать эти ограничения, используется транзисторный шунтирующий регулятор.

Транзисторный Шунт Регулятор Напряжения

Транзисторная схема шунтирующего регулятора формируется путем последовательного подключения резистора к входу и транзистора, база и коллектор которого соединены стабилитроном, который регулирует оба параллельно нагрузке. На рисунке ниже показана принципиальная схема транзисторного шунтирующего регулятора.

Работа транзисторного шунтирующего стабилизатора напряжения

Если входное напряжение увеличивается, VBE и VO также увеличиваются. Но это происходит изначально. На самом деле, когда Vin увеличивается, текущий Iin также увеличивается. Этот ток, когда протекает через RS, вызывает падение напряжения VS на последовательном резисторе, которое также увеличивается с Vin. Но это заставляет Vo уменьшаться. Теперь это уменьшение Vo компенсирует начальное увеличение, поддерживая его постоянным. Следовательно, Vo поддерживается постоянным. Если вместо этого уменьшается выходное напряжение, происходит обратное.

Если сопротивление нагрузки уменьшается, должно быть уменьшение выходного напряжения Vo. Ток через нагрузку увеличивается. Это приводит к уменьшению тока базы и тока коллектора транзистора. Напряжение на последовательном резисторе становится низким, так как ток течет интенсивно. Входной ток будет постоянным.

Появится выходное напряжение, которое будет представлять собой разницу между приложенным напряжением Vi и падением последовательного напряжения Vs. Следовательно, выходное напряжение будет увеличено для компенсации начального снижения и, следовательно, будет поддерживаться постоянным. Обратное происходит, если сопротивление нагрузки увеличивается.

IC Регуляторы

Регуляторы напряжения в настоящее время доступны в виде интегральных микросхем (ИС). Они вкратце называются регуляторами IC.

Наряду с функциями, подобными обычному регулятору, регулятор IC имеет такие свойства, как термокомпенсация, защита от короткого замыкания и защита от перенапряжения, которые встроены в устройство.

Типы регуляторов IC

Регуляторы IC могут быть следующих типов —

• Фиксированные положительные регуляторы напряжения
• Фиксированные отрицательные регуляторы напряжения
• Регулируемые регуляторы напряжения
• Регуляторы напряжения с двойным слежением

Давайте теперь обсудим их подробно.

Фиксированный положительный регулятор напряжения

Выход этих регуляторов фиксируется на определенном значении, и значения являются положительными, что означает, что выходное напряжение является положительным напряжением.

Наиболее используемая серия — это серии 7800, и ИС будут похожи на IC 7806, IC 7812, IC 7815 и т. Д., Которые обеспечивают + 6 В, + 12 В и + 15 В соответственно в качестве выходных напряжений. На рисунке ниже показана микросхема 7810, подключенная для обеспечения фиксированного 10 В положительного регулируемого выходного напряжения.

На приведенном выше рисунке входной конденсатор C1 используется для предотвращения нежелательных колебаний, а выходной конденсатор C2 действует как линейный фильтр для улучшения переходного процесса.

Регулятор Фиксированного Отрицательного Напряжения

Выход этих регуляторов фиксируется на определенном значении, и значения являются отрицательными, что означает, что выходное напряжение является отрицательным напряжением.

Наиболее используемая серия — это серия 7900, и микросхемы будут похожи на IC 7906, IC 7912, IC 7915 и т. Д., Которые обеспечивают -6 В, -12 В и -15 В соответственно в качестве выходных напряжений. На рисунке ниже показана ИС 7910, подключенная для обеспечения фиксированного 10В отрицательного регулируемого выходного напряжения.

На приведенном выше рисунке входной конденсатор C1 используется для предотвращения нежелательных колебаний, а выходной конденсатор C2 действует как линейный фильтр для улучшения переходного процесса.

Регулируемые регуляторы напряжения

Регулируемый регулятор напряжения имеет три клеммы IN, OUT и ADJ. Входные и выходные клеммы являются общими, тогда как регулируемая клемма снабжена переменным резистором, который позволяет варьировать выходной сигнал в широком диапазоне.

На приведенном выше рисунке показан нерегулируемый источник питания, приводящий в действие регулируемый регулятор IC 317, который обычно используется. LM 317 представляет собой трехполюсный положительный регулируемый регулятор напряжения и может подавать 1,5A тока нагрузки в регулируемом диапазоне выходных напряжений от 1,25 до 37 В.

Регуляторы напряжения с двойным слежением

Двойной регулятор слежения используется, когда необходимо разделить напряжение питания. Они обеспечивают равные положительные и отрицательные выходные напряжения. Например, микросхема RC4195 обеспечивает выходы постоянного тока + 15В и -15В. Для этого необходимо два нерегулируемых входных напряжения, например, положительный вход может варьироваться от + 18 В до + 30 В, а отрицательный вход может варьироваться от -18 В до -30 В.

На изображении выше показан регулятор RC4195 с двойным слежением. Также доступны регулируемые регуляторы двойного прихвата, выходы которых варьируются между двумя номинальными пределами.

Тиристорный регулятор напряжения зарядки аккумулятора схема

Главная » Блог » Тиристорный регулятор напряжения зарядки аккумулятора схема

Зарядное для авто аккумуляторов на тиристоре

Большой популярностью среди автолюбителей самодельщиков пользуются тиристорные автозарядки, в которых питание от мощного трансформатора поступает на АКБ через тиристор, управляемый открывающими его импульсами от генератора. В простейшем виде схема будет выглядеть вот так:

И нечего улыбаться — она реально рабочая и в своё время довольно долго успешно эксплуатировалась. Более сложный вариант, с отдельным генератором импульсов и контролем режимов заряда (напряжения на батарее) показан на следующей принципиальной схеме:

Но если опыт позволяет, луче собрать третье автоматическое зарядное тиристорное, которое кроме того что собрано многими людьми, имеет вполне неплохие параметры и возможности.

Схема и печатная плата ЗУ на SCR

Печатная плата нарисована вручную маркером. Вы можете сделать разводку самостоятельно, например на основании вот этого рисунка:

Параметры зарядного устройства

• Выходное напряжение 1 — 15 В
• Предельный ток до 8 А
• Защита от перезаряда аккумулятора.
• Защита от случайной короткого замыкания выхода
• Защиты против смены полярности

Функциональное описание схемы

Переменное напряжение от вторичной обмотки трансформатора (около 17 В) подается на управляемый тиристорно-диодный мост, далее в зависимости от импульсов управления, следующих от контроллера, оно подается на клеммы аккумулятора.

Контроллер состоит из отдельного сетевого трансформатора, его напряжение формируется стабилизатором LM7812, двойной мультивибратор CD4538 делает управляющие импульсы на тиристорах, и имеет цепи контроля напряжения аккумуляторной батареи, состоящие из оптрона CNY17 и источника опорного напряжения TL431, работающего в качестве компаратора.

Если напряжение на выходе TL431 (R) ниже 2,5 В (система делителя с PR2 с резисторами), ток не протекает через TL431 через LED2 и CNY17 из-за блокировки транзистора BC238, что приводит к высокому состоянию на входе сброса выв.13 микросхемы CD4538 и её нормальной работе (если управляющие импульсы направляются на затворы тиристора), если напряжение увеличивается (в результате зарядки батареи), тогда начинает действовать TL431, ток прекращает течь через LED2 и CNY17, BC238 срабатывает и низкое состояние подается на выв.13, генерация управляющих импульсов на затворе тиристора прекращается, и напряжение на аккумуляторе отключается. Напряжение отключения устанавливается PR4 на уровне 14,4 В. Светодиод LED1 во время зарядки становится все более и более частым и почти на финальной стадии.

Также использовались 2 датчика температуры 80 C. Один приклеен к радиатору, а другой — к вторичной обмотке сетевого трансформатора, датчики соединены последовательно. Активация датчика приводит к отключению напряжения на оптопаре и блокировке мультивибратора CD4538 и отсутствию сигналов управления затворами тиристора. Вентилятор постоянно подключен к аккумуляторной батарее.

Полезное:  Схема импульсного блока питания для усилителя

Схема имеет переключатель AUT / MAN в положении MAN, при этом автоматическая система контроля напряжения аккумулятора отключена, и аккумулятор можно заряжать вручную, контролируя напряжение.

Вот несколько вариантов схем подключения выпрямителей и тиристоров:

• Схема на рис. A. Наименее благоприятное включение, высокое падение напряжения и сильный нагрев моста плюс потери на тиристоре. Преимущества: можно использовать один радиатор, потому что выпрямительные мосты обычно изолированы от корпуса.
• Схема на рис. Б наиболее выгодна, потери только на тиристорах. Но два радиатора.
• Схема на рис. С умеренно выгодна. Три или один радиатор (с одним радиатором, одним двойным диодом Шоттки или двумя диодами с катодом на корпусе.

Это нормальные напряжения на выводах чипа CD4538:

1 — 0 В 2 — от 11,5 В до 6 В при повороте потенциометра P 3,16 — 12 В 4,6,11 — от 2 В до 12 В при повороте P 5 — приблизительно 10 В 10,12 — около 0,1 В 13 — около 11,5 В с выключенным LED1 14 — около 12 В

15 — 0

2shemi.ru

Три простые схемы регулятора тока для зарядных устройств

Мы уже рассматривали много схем регуляторов напряжения для самых разных целей, сегодня же я вам покажу три простые схемы регуляторов постоянного тока, которые стоит взять на вооружение, так как они универсальны и могут быть использованы не только в зарядных устройствах, но и во многих самодельных конструкциях, включая и лабораторные блоки питания.

Регулятор тока по идее не многим отличается от регулятора напряжения, стоит заметить, что есть понятие стабилизатор тока.

В отличие от регулятора он поддерживает стабильный выходной ток независимо от напряжения на входе и выходной нагрузки.

Сегодня мы рассмотрим пару вариантов стабилизатора и один регулятор общего применения, стабилизатор тока неотъемлемая часть любого нормального лабораторного блока питания или зарядного устройства, предназначен он для ограничения тока подаваемого в нагрузку.

Важный момент… во всех трех вариантах в качестве датчика тока использованны шунты, по сути это низкоомные резисторы, для увеличения выходного тока любой из перечисленных схем нужно будет снизить сопротивление шунта экспериментальным образом.

Кстати ссылки на все печатные платы найдёте в конце статьи. Нужное значение тока выставляют вручную, как правило вращением переменного резистора.

Все три варианта которые мы сегодня рассмотрим работают в линейном режиме, а значит силовой элемент — транзистор. При больших нагрузках будет нагреваться и нуждается в охлаждении.

Постараюсь пояснить принцип работы схем максимально простыми словами…

Первая схема отличается максимальной простотой и доступностью компонентов, всего два транзистора, один из них управляющий, второй же является силовым, по которому протекает основной ток.Датчик тока или шунт представляет из себя низкоомный проволочный резистор, при подключении выходной нагрузки на этом резисторе образуется некоторое падение напряжения, чем мощнее нагрузка, тем больше падение.

Такого падения напряжения достаточно для срабатывания управляющего транзистора, чем больше падение, тем больше приоткрыт этот транзистор.

Резистор R1 задаёт напряжение смещения для силового транзистора, именно благодаря ему основной транзистор находится в открытом состоянии.

Ограничение тока происходит за счет того, что напряжение на базе силового транзистора, которое было образовано резистором R1, грубо говоря затухается или замыкается на плюс питания через открытый переход маломощного транзистора. Этим силовой транзистор будет закрываться, следовательно ток протекающий по нему уменьшается вплоть до полного нуля.

Резистор R2 по сути обычный делитель напряжения, которым мы можем задать как бы степень приоткрытости управляющего транзистора, а следовательно управлять и силовым транзистором, ограничивая ток протекающий по нему.Увеличить общий ток коммутации этой схемы, можно дополнительными силовыми транзисторами, подключенных параллельно. Так как характеристики даже одинаковых транзисторов будут отличаться, в их коллекторную цепь добавлены резисторы, они предназначены для выравнивания токов через транзисторы, чтобы последние были нагружены равномерно.

Вторая схема построена на базе операционного усилителя, её неоднократно использовал в зарядных устройствах для автомобильных аккумуляторов, в отличие от первого варианта эта схема является именно стабилизатором тока.Как и в первой схеме, тут также имеется датчик тока или шунт, операционный усилитель фиксирует падение напряжения на этом шунте, всё по уже знакомой нам схеме.

Усилитель сравнивает напряжение на шунте с опорным, которое задается стабилитроном. Переменным резистором мы искусственно меняем опорное напряжение, операционный усилитель в свою очередь постарается сбалансировать напряжение на входах, путём изменения выходного напряжения.

Выход операционного усилителя управляется мощным полевым транзистором.

То есть, принцип работы мало, чем отличается от первой схемы за исключением того, что тут имеется источник опорного напряжения в лице стабилитрона.

Эта схема также работает в линейном режиме и силовой транзистор при больших нагрузках будет сильно нагреваться и ему необходим радиатор, кстати возможно применение биполярных транзисторов.

Последняя схема построена на базе популярной интегральной микросхемы стабилизатора LM317, это линейный стабилизатор напряжения но имеется возможность использовать микросхему в качестве стабилизатора тока.Нужный ток задается переменным резистором. Недостатком схемы является то, что основной ток протекает именно по ранее указанному резистору и естественно тот нужен мощный, очень желательно использование проволочных резисторов.

Максимально допустимый ток для микросхема LM317 составляет около полтора ампера, увеличить его можно дополнительным силовым транзистором, в этом случае микросхема уже будет в качестве управляющей, следовательно нагреваться она не будет.

Взамен будет нагреваться транзистор и от этого никуда не денешься.

Архив к статье; скачать…

Автор; АКА Касьян

xn--100—j4dau4ec0ao.xn--p1ai

Зарядное устройство на тиристоре Т132-50

Несложное зарядное устройство на тиристоре можно собрать своими руками. Автор схемы ( М. Красуцкий, г. Слуцк) заверяет, что за 15 лет эксплуатации данного устройства сбоев не наблюдалось. Схема зарядного устройства не содержит дефицитных деталей: классические кэтэшки и тиристор Т132-50. Блок на транзисторах VT1 и VT2 обеспечивает управление тиристором VS1. Подбирая номинал резистора R5, добиваются полного открывания- закрывания тиристора VS1. Если это не происходит, нужно заменить один из транзисторов: VT1 или VT2.

   В схеме для измерения тока заряда используется шунт RS1. Расчет шунта производится по известным формулам, единственное, о чем нужно подумать, так это о применяемом материале шунта, желательно из нихрома или манганина. Измерительный механизм P1 может использоваться как для измерения тока заряда, так и для контроля напряжения путем переключения при помощи SA1. В режиме вольтметра калибровку прибора осуществляют при помощи добавочного резистора R8.

Автомобильное зарядное устройство можно рассчитать на любые токи. При этом важными параметрами будут являться: прямой ток тиристора и габаритная мощность силового трансформатора.  Однако такое зарядное на тиристоре  не лишено недостатков, главным из которых является сам тиристор, так как его характеристика сильно зависит от температуры и перепадов напряжений (может самопроизвольно включиться, или выключиться). Поэтому его нужно устанавливать на приличный радиатор площадью не менее 300 см². Следующий недостаток – это большая вероятность короткого замыкания выходных зажимов, и как следствие – выход из строя тиристора. Чтобы обезопасить устройство от к. з. в схему вводят автоматический выключатель с током срабатывания немного меньшим, чем максимальный ток тиристора.  Вместо автоматического выключателя можно применить и обычный плавкий предохранитель.

Схема зарядного устройства выполняется печатным монтажом или другим способом. Здесь важно учесть, что проводники (на схеме показаны красным цветом) должны быть достаточного сечения, чтобы выдерживать  рассчитанный максимальный ток.

Литература:

Журнал «Радиомир» 10/2006 г.

lissapedd.wordpress.com

Простое тиристорное зарядное устройство

Схема и описание простого самодельного зарядного устройства на тиристоре для зарядки автомобильных аккумуляторов.

Устройство с электронным управлением зарядным током, выполнено на основе тиристорного фазоимпульсного регулятора мощности. Оно не содержит дефицитных деталей, при заведомо исправных элементах не требует налаживания.

Это зарядное устройство на тиристоре позволяет заряжать автомобильные аккумуляторные батареи током от 0 до 10 А, а также может служить регулируемым источником питания для мощного низковольтного паяльника, вулканизатора, переносной лампы.

Зарядный ток по форме близок к импульсному, который, как считается, способствует продлению срока службы батареи. Устройство работоспособно при температуре окружающей среды от — 35 °С до + 35°С. Схема устройства показана на рис. 1.

Нажмите на картинку для просмотра.

Зарядное устройство представляет собой тиристорный регулятор мощности с фазоимпульсным управлением, питаемый от обмотки II понижающего трансформатора Т1 через диодный мостVD1 + VD4.

Узел управления тиристором выполнен на аналоге однопереходного транзистора VT1, VT2 Время, в течение которого конденсатор С2 заряжается до переключения однопереходного транзистора, можно регулировать переменным резистором R1. При крайнем правом по схеме положении его движка зарядный ток будет максимальным, и наоборот.

Диод VD5 защищает управляющую цепь тиристора VS1 от обратного напряжения, возникающего при включении тиристора.

Тиристорное зарядное устройство в дальнейшем можно дополнить различными автоматическими узлами (отключение по окончании зарядки, поддержание нормального напряжения батареи при длительном ее хранении, сигнализации о правильной полярности подключения батареи, защита от замыканий выхода и т. д.).

К недостаткам устройства можно отнести колебания зарядного тока при нестабильном напряжении электроосветительной сети.

Как и все подобные тиристорные фазоимпульсные регуляторы, устройство создает помехи радиоприему. Для борьбы с ними следует предусмотреть сетевой LC-фильтр, аналогичный применяемому в импульсных сетевых блоках питания.

Конденсатор С2 — К73-11, емкостью от0,47 до 1 мкФ, или. К73-16, К73-17, К42У-2, МБГП.

Транзистор КТ361А заменим на КТ361Б — КТ361Ё, КТ3107Л, КТ502В, КТ502Г, КТ501Ж — KT50IK, а КТ315Л — на КТ315Б + КТ315Д КТ312Б, КТ3102Л, КТ503В + КТ503Г, П307 Вместо КД105Б подойдут диоды КД105В, КД105Г или. Д226 с любым буквенным индексом.

Переменный резистор R1 — СП-1, СПЗ-30а или СПО-1.

Амперметр РА1 — любой постоянного тока со шкалой на 10 А. Его можно изготовить самостоятельно из любого миллиамперметра, подобрав шунт по образцовому амперметру.

Предохранитель F1 — плавкий, но удобно использовать и сетевой автомат на 10 А или автомобильный биметаллический на такой же ток.

Диоды VD1 + VP4 могут быть любыми на прямой ток 10 А и обратное напряжение не менее 50 В (серии Д242, Д243, Д245, КД203, КД210, КД213).

Диоды выпрямителя и тиристор устанавливают на теплоотводы, каждый полезной площадью около 100 см2. Для улучшения теплового контакта приборов с теплоотводами желательно использовать теплопроводные пасты.

Вместо тиристора. КУ202В подойдут КУ202Г — КУ202Е; проверено на практике, что устройство нормально работает и с более мощными тиристорами Т-160, Т-250.

Следует заметить, что в качестве теплоотвода тиристора допустимо использовать непосредственно металлическую стенку кожуха. Тогда, правда, на корпусе будет минусовой вывод устройства, что в общем-то нежелательно из-за опасности случайных замыканий выходного плюсового провода на корпус. Если крепить тиристор через слюдяную прокладку, опасности замыкания не будет, но ухудшится отдача тепла от него.

В устройстве может быть использован готовый сетевой понижающий трансформатор необходимой мощности с напряжением вторичной обмотки от 18 до 22 В.

Если у трансформатора напряжение на вторичной обмотке более 18 В, резистор R5 следует заменить другим, большего сопротивления (например, при 24…26 В сопротивление резистора следует увеличить до 200 Ом).

В случае, когда вторичная обмотка трансформатора имеет отвод от середины, или есть две одинаковые обмотки и напряжение каждой находится в указанных пределах, то выпрямитель лучше выполнить по стандартной двуполупериодной схеме на двух диодах.

При напряжении вторичной обмотки 28…36 В можно вообще отказаться от выпрямителя — его роль будет одновременно играть тиристор VS1 (выпрямление — однополупериодное). Для такого варианта блока питания необходимо между резистором R5 и плюсовым проводом включить разделительный диод КД105Б или Д226 с любым буквенным индексом (катодом к резистору R5). Выбор тиристора в такой схеме будет ограничен — подойдут только те, которые допускают работу под обратным напряжением (например, КУ202Е).

Для описанного устройства подойдет унифицированный трансформатор ТН-61. Три его вторичных обмотки нужно соединить согласно последовательно, при этом они способны отдать ток до 8 А.

Все детали устройства, кроме трансформатора Т1, диодов VD1 — VD4 выпрямителя, переменного резистора R1, предохранителя FU1 и тиристора VS1, смонтированы на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм.

Рекомендуем посмотреть:

Тиристорное зарядное устройство

Схема автоматического ЗУ на тиристорах и микросхеме

kulbakimaster.ru

Зарядное устройство на тиристорах для зарядки аккумулятора. | Электрознайка. Домашний Электромастер.

Тиристорный регулятор в зарядном устройстве.

Для более полного ознакомления с последуущим материалом, просмотрите предыдущие статьи: «Двух полупериодная схема выпрямителя» и «Как изготовить трансформатор на П – образном сердечнике».

♣     В этих статьях  говориться о том, что существуют 2–х полупериодные схемы выпрямления с двумя вторичными обмотками, каждая из которых рассчитана на полное выходное напряжение. Обмотки работают поочередно: одна на положительной полуволне, другая на отрицательной.

Используются два полупроводниковых выпрямительных диода.

♣     Предпочтительность такой схемы:

• — токовая нагрузка на каждую обмотку и каждый диод в два раза меньше, чем на схему с одной обмоткой;
• — сечение провода двух вторичных обмоток может быть в два раза меньше;
• — выпрямительные диоды могут быть выбраны на меньший максимально допустимый ток;
• — провода обмоток наиболее охватывают магнитопровод, магнитное поле рассеяния минимально;
• — полная симметричность — идентичность вторичных обмоток;

♣     Используем такую схему выпрямления на П – образном сердечнике для изготовления регулируемого зарядного устройства на тиристорах. Двух — каркасная конструкция трансформатора позволяет это сделать наилучшим образом.

К тому же две полу-обмотки получаются совершенно одинаковыми.

♣     И так, наше задание: построить устройство для зарядки аккумулятора с напряжением 6 – 12 вольт и плавным регулированием зарядного тока от 0 до 5 ампер. Мною уже предлагался для изготовления «Выпрямитель для зарядки аккумулятора», но регулировка зарядного тока в нем проводится ступенчато. Посмотрите в этой статье, как выполнялся расчет трансформатора на Ш – образном сердечнике. Эти расчетные данные подходят и под  П –образный трансформатор той же мощности.

Расчетные данные из статьи таковы:

• — мощность трансформатора – 100 ватт;
• — сечение сердечника – 12 см.кв.;
• — выпрямленное напряжение — 18 вольт;
• — ток — до 5 ампер;
• — количество витков на 1 вольт – 4,2.

Первичная обмотка:

• — количество витков – 924;
• — ток – 0,45 ампера;
• — диаметр провода – 0,54 мм.

Вторичная обмотка:

• — количество витков – 72;
• — ток – 5 ампер;
• — диаметр провода – 1,8 мм.

♣     Эти расчетные данные примем за основу построения трансформатора на  П – образном сердечнике. С учетом рекомендаций выше указанных статей по изготовлению трансформатора на П— образном сердечнике, построим выпрямитель для зарядки аккумулятора с плавной регулировкой зарядного тока.

Схема выпрямителя изображена на рисунке. Она состоит из трансформатора ТР, тиристоров Т1 и Т2, схемы управления зарядным током, амперметра на 5 — 8 ампер, диодного моста Д4 — Д7. Тиристоры Т1 и Т2 одновременно выполняют роль выпрямительных диодов и роль регуляторов величины зарядного тока.

♣     Трансформатор Тр состоит из магнитопровода и двух каркасов с обмотками. Магнитопровод может быть набран как из стальных  П – образных пластин, так и из разрезанного О – образного сердечника из навитой стальной ленты. Первичная обмотка (сетевая на 220 вольт — 924 витка) делится пополам – 462 витка (а – а1) на одном каркасе, 462 витка (б – б1) на другом каркасе. Вторичная обмотка (на 17 вольт) состоит из двух полуобмоток (по 72 витка) мотается на первом (А — Б) и на втором (А1 – Б1) каркасе по 72 витка. Всего 144 витка.

Третья обмотка (с — с1 = 36 витков) +(d — d1 = 36 витков) в сумме 8,5 В +8,5 В = 17 вольт  служит для питания схемы управления и состоит из 72 витков провода. На одном каркасе (с – с1) 36 витков и на другом каркасе (d — d1) 36 витков. Первичная обмотка мотается проводом диаметром – 0,54 мм. Каждая вторичная полуобмотка мотается проводом диаметром 1,3 мм., рассчитанным на ток 2,5 ампера. Третья обмотка мотается проводом диаметром 0,1 — 0,3 мм, какой попадется, ток потребления здесь маленький.

♣     Плавная регулировка зарядного тока выпрямителя основана на свойстве тиристора переходить в открытое состояние по импульсу, поступающему на управляющий электрод. Регулируя время прихода управляющего импульса, можно управлять средней мощностью проходящей через тиристор за каждый период переменного электрического тока.

♣     Приведенная схема управления тиристорами работает по принципу фазо-импульсного метода. Схема управления состоит из аналога тиристора, собранного на транзисторах Тр1 и Тр2, временной цепочки, состоящей из конденсатора С и резисторов R2 и Ry, стабилитрона Д7 и разделительных диодов Д1 и Д2. Регулировка зарядного тока производится переменным резистором Ry.

Переменное напряжение 17 вольт снимается с третьей обмотки, выпрямляется диодным мостом Д3 – Д6 и имеет форму (точка №1) (в кружке №1). Это, пульсирующее напряжение положительной полярности с частотой 100 герц, меняющее свою величину от 0 до 17 вольт. Через резистор R5 напряжение поступает на стабилитрон Д7 (Д814А, Д814Б или любой другой на 8 – 12 вольт). На стабилитроне напряжение ограничивается до 10 вольт и имеет форму (точка №2). Далее следует зарядно – разрядная цепочка (Ry, R2, C). При возрастании напряжения от 0 начинает заряжаться конденсатор С, через резисторы Ry, и R2. ♣     Сопротивление резисторов и емкость конденсатора (Ry, R2, C) подобраны таким образом, чтобы конденсатор зарядился за время действия одного полупериода пульсирующего напряжения. Когда напряжение на конденсаторе достигнет максимальной величины (точка №3), с резисторов R3 и R4 на управляющий электрод аналога тиристора (транзисторы Тр1 и Тр2) поступит напряжение для открытия. Аналог тиристора откроется и заряд электричества, накопленный в конденсаторе, выделится на резисторе R1. Форма импульса на резисторе R1 показана в кружке №4. Через разделительные диоды Д1 и Д2 импульс запуска подается одновременно на оба  управляющих электрода  тиристоров Т1 и Т2. Открывается тот тиристор, на который в данный момент поступила положительная полуволна переменного напряжения с вторичных обмоток выпрямителя (точка №5). Изменяя сопротивление резистора Ry, изменяем время за которое полностью зарядится конденсатор С, то есть изменяем время включения тиристоров во время действия полуволны напряжения. В точке №6 показана форма напряжения на выходе выпрямителя. Изменяется сопротивление Ry, изменяется время начала открывания тиристоров, изменяется форма заполнения полупериода действующим током (фигура №6). Заполнение полупериода может регулироваться от 0 до максимума. Весь процесс регулирования напряжения во времени показан на рисунке.

♣     Все показанные замеры формы напряжения в точках №1 — №6 проведены относительно плюсового вывода выпрямителя.

Детали выпрямителя:  — тиристоры Т1 и Т2 – КУ 202И-Н на 10 ампер. Каждый тиристор устанавливать на радиатор площадью 35 – 40 см.кв.;  — диоды Д1 – Д6 Д226 или любые на ток 0,3 ампера и напряжение выше 50 вольт;  — стабилитрон Д7 — Д814А — Д814Г или любой другой на 8 – 12 вольт;  — транзисторы Тр1 и Тр2 любые маломощные на напряжение свыше 50 вольт. Подбирать пару транзисторов необходимо с одинаковой мощностью, разными проводимостями и с равными коэффициентами усиления (не менее 35 — 50). Мною опробованы разные пары транзисторов:  КТ814 – КТ815, КТ816 – КТ817; МП26 – КТ308, МП113 – МП114. Все варианты работали хорошо.

 — Сонденсатор емкостью 0,15 микрофарады;

 — Резистор R5 ставить мощностью в 1 ватт. Остальные резисторы мощностью 0,5 ватта.  — Амперметр рассчитан на ток 5 – 8 ампер

♣     Необходимо с вниманием отнестись к монтажу трансформатора. Советую перечитать статью «Как изготовить трансформатор на П – образном сердечнике». Особенно то место, где приводятся рекомендации по фазировке включения первичной и вторичной обмоток.

 Можно использовать схему фазировки первичной обмотки  приведенную ниже,  как на рисунке.

♣     В цепь первичной обмотки последовательно включается электрическая лампочка на напряжение 220 вольт и мощность 60 ватт. эта лампочка будет служить вместо предохранителя. Если обмотки будут сфазированы неправильно, лампочка загорится. Если соединения проведены правильно, при включении трансформатора в сеть 220 вольт лампочка должна вспыхнуть и потухнуть. На клеммах вторичных обмоток должно быть два напряжения по 17 вольт, вместе (между А и Б) 34 вольта.

Все монтажные работы необходимо проводить с соблюдением ПРАВИЛ ТЕХНИКИ ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ!

domasniyelektromaster.ru

Схема простого зарядного устройства для АКБ

Привет всем, я за свою практику делал множество схем зарядных устройств для самых разных аккумуляторов, но в последнее время заметил, что несмотря на огромную базу схем в интернете, люди хотят видеть простую схему зарядного устройства для автомобильных аккумуляторов из очень доступных компонентов, поэтому я решил воплотить эту идею в жизнь.

Эта схема была снята из радиожурнала, которая стала очень популярной в последнее время, по сути это тиристорный регулятор напряжения, многие наверное будут осуждать мое решение об использовании именно этой схемы, ведь она не имеет узла контроля тока, защиты и многих других плюшек, которыми снабжены современные зарядные устройства.

Вы конечно правы, но именно эта схема была повторена радиолюбителями, в том числе и мною множество раз и зарекомендовала себя с лучшей стороны.

Итак, о схеме; она отличается от обычных линейных схем, обратите внимание на транзисторы Q1 и Q2, на их базе собран генератор импульсов, то есть аккумулятор по сути заряжается импульсами тока, в этом можно убедиться подключив осциллограф, такой режим работы имеет множество плюсов.

Первый из них заключается в том, что силовой элемент схемы работает не в линейном, а в ключевом режиме, следовательно, нагреваться будет меньше, и ещё импульсная зарядка может быть полезной для консульфатации аккумулятора, а значит такая зарядка в теории может восстанавливать АКБ.

Генератор импульсов собран на маломощной комплементарной паре, можно использовать буквально любые маломощные транзисторы, например наши КТ 361 и КТ 315. Выходной ток может доходить до 10 ампер, следовательно с ее помощью можно эффективно заряжать аккумуляторы с ёмкостью до 100 ампер\часов.

Диодный мост нужен с запасом, советую использовать диоды ампер на 15-20, я ставил готовую сборку на 30 ампер. Сетевой понижающий трансформатор должен обеспечивать выходное напряжение не менее 15 или 16 вольт и соответствующий ток.

Тут важно запомнить — эффективный ток заряда для автомобильных свинцово-кислотных аккумуляторов составляет десятую часть от ёмкости аккумулятора,  например аккумулятор на 60 ампер\часов эффективный ток заряда должен быть в районе 6 ампер и т.д.

В моем варианте был использован готовый трансформатор от источника бесперебойного питания, по мне это хороший вариант. Мне повезло и обмотки трансформатора оказались медными, а не алюминиевыми как это бывает с бюджетными бесперебойниками.

Порывшись в старом хламе мне удалось найти только один тиристор, но к сожалению и тот оказался нерабочим, по идее можно собрать аналог тиристора, но я решил использовать обычный транзистор типа империи MJE13009 и всё прекрасно заработало.

переделал на транзистор

Печатная плата получилась довольно компактной, кстати исходный файл платы доступен для скачивания в конце статьи. Транзисторы и диодный мост устанавливают на радиатор, конструкцию также желательно дополнить кулером.  Индикаторы поставил стрелочные, амперметр на 1 ампер, но после замены шунта он стал отображать ток до 10 ампер, вольтметр на 15 вольт.

Хотел всё это дело собрать в корпусе от блока питания компьютера но на данный момент работаю над несколькими проектами и времени попросту нет, но в дальнейшем обязательно займусь изготовлением корпуса.

Выходное напряжение регулируется от чистого ноля. Процесс зарядки автомобильных аккумуляторов происходит следующим образом, включаем зарядное устройство в сеть и вращением переменного резистора добиваемся на выходе 14 и 14.4 вольт выходного напряжения.

Это напряжение полностью заряженного автомобильного аккумулятора, дальше подключаем зарядку к аккумулятору не забывая соблюдать полярность, то есть плюс к плюсу, а минус к минусу.

По мере заряда аккумуляторной батареи ток будет снижаться и в конце процесса значение будет близким к нулю, этим заряд можно считать завершенным.

Плохо то, что схема лишена защиты от коротких замыканий, может спасти только предохранитель, также отсутствует функция защиты от переполюсовки питания, но все это можно дополнить и позже, было бы желание))).

Плата в формате .lay; скачать…

Автор; АКА КАСЬЯН

xn--100—j4dau4ec0ao.xn--p1ai

Обзор схем зарядных устройств автомобильных аккумуляторов

Соблюдение режима эксплуатации аккумуляторных батарей, и в частности режима зарядки, гарантирует их безотказную работу в течение всего срока службы. Зарядку аккумуляторных батарей производят током, значение которого можно определить по формуле

I=0,1Q

где I — средний зарядный ток, А., а Q — паспортная электрическая емкость аккумуляторной батареи, А-ч.

Зарядный ток, рекомендуемый в инструкции по эксплуатации аккумуляторной батареи, обеспечивает оптимальное протекание электрохимических процессов в ней и нормальную работу в течение длительного времени.

Классическая схема зарядного устройства для автомобильного аккумулятора состоит из понижающего трансформатора, выпрямителя и регулятора тока зарядки. В качестве регуляторов тока применяют проволочные реостаты (см. Рис. 1) и транзисторные стабилизаторы тока.

В обоих случаях на этих элементах выделяется значительная тепловая мощность, что снижает КПД зарядного устройства и увеличивает вероятность выхода его из строя.

Для регулировки зарядного тока можно использовать магазин конденсаторов, включаемых последовательно с первичной (сетевой) обмоткой трансформатора и выполняющих функцию реактивных сопротивлений, гасящих избыточное напряжение сети. Упрощенная схема такого устройства приведена на рис. 2.

В этой схеме тепловая (активная) мощность выделяется лишь на диодах VD1-VD4 выпрямительного моста и трансформаторе, поэтому нагрев устройства незначителен.

Недостатком схемы на Рис. 2 является необходимость обеспечить напряжение на вторичной обмотке трансформатора в полтора раза большее, чем номинальное напряжение нагрузки (~ 18÷20В).

Схема зарядного устройства, обеспечивающее зарядку 12-вольтовых аккумуляторных батарей током до 15 А, причем ток зарядки можно изменять от 1 до 15 А ступенями через 1 А, приведена на Рис. 3.

Предусмотрена возможность автоматического выключения устройства, когда батарея полностью зарядится. Оно не боится кратковременных коротких замыканий в цепи нагрузки и обрывов в ней.

Выключателями Q1 — Q4 можно подключать различные комбинации конденсаторов и тем самым регулировать ток зарядки.

Переменным резистором R4 устанавливают порог срабатывания реле К2, которое должно срабатывать при напряжении на зажимах аккумулятора, равном напряжению полностью заряженной батареи.

На Рис. 4 представлена схема еще одного зарядного устройства, в котором ток зарядки плавно регулируется от нуля до максимального значения.

Изменение тока в нагрузке достигается регулированием угла открывания тринистора VS1. Узел регулирования выполнен на однопереходном транзисторе VT1. Значение этого тока определяется положением движка переменного резистора R5. Максимальный ток заряда аккумулятора 10А , устанавливается амперметром. Защита устройства обеспечена со стороны сети и нагрузки предохранителями F1 и F2.

Вариант печатной платы зарядного устройства (см. рис. 4), размером 60х75 мм приведен на следующем рисунке:

В схеме на рис. 4 вторичная обмотка трансформатора должна быть рассчитана на ток, втрое больший зарядного тока, и соответственно мощность трансформатора также должна быть втрое больше мощности, потребляемой аккумулятором.

Названное обстоятельство является существенным недостатком зарядных устройств с регулятором тока тринистором (тиристором).

Примечание:

Диоды выпрямительного мостика VD1-VD4 и тиристор VS1 необходимо установить на радиаторы.

Значительно снизить потери мощности в тринисторе, а следовательно, повысить КПД зарядного устройства можно, если регулирующий элемент перенести из цепи вторичной обмотки трансформатора в цепь первичной обмотки. Схема такого устройства показана на рис. 5.

В схеме на Рис. 5 регулирующий узел аналогичен примененному в предыдущем варианте устройства. Тринистор VS1 включен в диагональ выпрямительного моста VD1 — VD4. Поскольку ток первичной обмотки трансформатора примерно в 10 раз меньше тока заряда, на диодах VD1-VD4 и тринисторе VS1 выделяется относительно небольшая тепловая мощность и они не требуют установки на радиаторы. Кроме того, применение тринистора в цепи первичной обмотки трансформатора позволило несколько улучшить форму кривой зарядного тока и снизить значение коэффициента формы кривой тока (что также приводит к повышению КПД зарядного устройства). К недостатку этого зарядного устройства следует отнести гальваническую связь с сетью элементов узла регулирования, что необходимо учитывать при разработке конструктивного исполнения (например, использовать переменный резистор с пластмассовой осью).

Вариант печатной платы зарядного устройства на рисенке 5, размером 60х75 мм приведен на рисунке ниже:

Примечание:

Диоды выпрямительного мостика VD5-VD8 необходимо установить на радиаторы.

В зарядном устройстве на рисунке 5 диодный мостик VD1-VD4 типа КЦ402 или КЦ405 с буквами А, Б, В. Стабилитрон VD3 типа КС518, КС522, КС524, или составленный из двух одинаковых стабилитронов с суммарным напряжением стабилизации 16÷24 вольта (КС482, Д808, КС510 и др.). Транзистор VT1 однопереходной, типа КТ117А, Б, В, Г. Диодный мостик VD5-VD8 составлен из диодов, с рабочим током не менее 10 ампер (Д242÷Д247 и др.). Диоды устанавливаются на радиаторы площадью не менее 200 кв.см, а если радиаторы будут сильно нагреваться, в корпус зарядного устройства можно установить вентилятор для обдува.

www.radiolub.ru

Регулируемый источник тока схема

Схемы генераторов тока, разновидности токовых зеркал, Онлайн калькулятор
расчёта элементов источников тока.

На сегодняшнем мероприятии, посвящённом открытию «Культурно-досугового центра Лоховского муниципального образования», поговорим о разновидностях источников постоянного и, желательно, стабильного выходного тока.
– Если напряжение можно понять умом, то ток только чувством! – начал свой доклад руководитель кружка по художественному рукоделию Семён Самсонович Елдыкин.
– Целью нашего сегодняшнего радиолюбительского заседания является освоение упорядоченного движения свободных электрически заряженных частиц – как суммы знаний, физических умений и врождённых навыков.
«Как заземлить незаземлённое заземление? Сколько нужно выпить водки в граммах для снижения сопротивление тела на 1 кОм? И как не вступить с электричеством в интимные отношения?» – станет темой нашего научного коллоквиума.

Спасибо Семёну Самсоновичу за вводные слова, а нам пора переместиться поближе к обозначенной в заголовке теме. Напустим энциклопедического глубокомыслия:

«Источник тока – элемент, двухполюсник, сила тока через который не зависит от напряжения на его зажимах (полюсах). Используются также термины генератор тока и идеальный источник тока. » – учит нас Википедия.

Дополним редакцию. Источник тока должен иметь большое внутреннее дифференциальное сопротивление, такое чтобы при изменении сопротивления нагрузки сила тока в нагрузке практически не изменялась. Такую возможность нам предоставляет биполярный транзистор со стороны коллектора, полевик со стороны стока, либо операционник между инвертирующим входом и выходом.

Есть несколько основных характеристик, которые характеризуют источник тока.
Первой и основной из них является величина выходного тока.
Во-вторых, его выходное сопротивление, которое определяет, насколько ток источника меняется в зависимости от сопротивления нагрузки.
Третья спецификация – это минимальное и максимальное напряжения на выходе источника, при котором узел работает должным образом, т.е. выходной транзистор находится в активном режиме.
В-четвёртых, температурная стабильность и способность противостоять колебаниям напряжения источника питания.

Для разминки рассмотрим схемы простейших генераторов (источников) тока на транзисторах и операционных усилителях.

Рис.1

Схема источника тока на биполярном транзисторе – самая плохая. В ней присутствует полный букет недостатков – и температурная нестабильность, и зависимость тока от колебаний напряжения источника питания и наличие пресловутого эффекта Эрли (эффект влияния напряжения между коллектором и базой на ток коллектора).
Здесь входной делитель на резисторах R1, R2 задаёт ток базы транзистора Iб, выходной ток в первом приближении можно считать равным Iн = Iк≈β×Iб.

Схема на полевом транзисторе не столь чувствительна к нестабильности источника питания, однако имеет другой существенный недостаток – практическую невозможность заранее рассчитать выходной ток генератора из-за значительности разброса параметров данных типов полупроводников.
Максимальный ток данного типа источника равен начальному току стока при R1=0 (паспортная характеристика), минимальный ограничен падением напряжения на токозадающем резисторе R1.

Генераторы тока на операционных усилителях (инвертирующий слева, неинвертирующий справа) – вполне себе работоспособные устройства, которые являются близкими аналогами идеальных источников тока, и практически лишены недостатков, присущих транзисторным схемам.
Единственное, но существенное в отдельных случаях «но» состоит в том, что нагрузка является «плавающей», т.е. не подключённой никаким боком к земле.
Ток через нагрузку практически с 100% точностью описывается формулой I_н= U_вх/R1.

Размялись? Пришло время избавляться от недостатков простейших источников тока, обкашлянных нами выше.

Рис.2

Схемы стабилизаторов тока, представленные на Рис.2, будут полезны в устройствах, работающих с конечными потребителями, которые чувствительны не столько к стабильности напряжения, сколько к постоянству протекающего через них тока.
За примерами далеко ходить не надо – источники питания светодиодов, газоразрядных ламп, зарядные устройства для аккумуляторов и т.д. Все они требуют наличия на выходе постоянного, либо изменяющегося по определённому алгоритму тока.
Принцип работы приведённых схем предельно прост. При увеличении тока нагрузки пропорционально увеличивается и падение напряжения на токозадающем резисторе R1. При достижении уровня падения этого напряжения ≈0,6В, начинает открываться транзистор T1, снижая величину Uбэ (или Uзи) второго транзистора T2. Он начинает закрываться, соответственно, уменьшается и количество тока, протекающего через нагрузку.
Для схемы на биполярном транзисторе номинал резистора Rб следует выбирать из соображений Rб .
Для полевика, в силу его высокого входного сопротивления, величина резистора Rз1 может выбрана достаточно высокой (десятки килоом). Единственное, за чем надо зорко послеживать – максимально допустимое значение напряжения затвор-исток транзистора. Если оно меньше Еп, следует добавить дополнительный резистор Rз2 такого номинала, чтобы образованный делитель вогнал напряжение на затворе в допустимые пределы.
Выходной ток рассчитывается по простой формуле I_н≈0,6/ R1 .
В этих схемах нет температурной компенсации, изменение выходного тока составляет величину ≈ 0,3% на один °С.

Рис.3

Про схему токового зеркала, изображённую на Рис.3, смело можно сказать, что это базовая схема источника тока.
Резисторы в эмиттерных цепях транзисторов создают отрицательную обратную связь по току, что с одной стороны, приводит к улучшению термостабилизирующих свойств узла, а с другой, позволяет в широких пределах регулировать соотношения токов транзисторов Т1 и Т2.

Здесь ток I_k1 , задаваемый резистором R1:
I_к1≈(E_п-0,7)/(R1+ R_э1) ,
а ток, протекающий в нагрузке:
I_н≈ R_э1×(E_п-0,7)/(R1× R_э2+ R_э1× R_э2) .

Рис.4

Для снижения зависимости выходного тока от колебаний напряжения питания широкое применение нашли источники тока (Рис.4), называемые двойным зеркалом тока.
Механизм работает следующим образом: Предположим, увеличилось напряжение питания. Тогда увеличивается и падение напряжения на резисторе R1. Это приводит к уменьшению потенциала базы транзистора VТ3, транзистор VТ3 призакроется, его ток Iэ3 уменьшится, соответственно уменьшится ток базы Iб2 и Iн тоже уменьшится и вернётся в исходное состояние.

I_к1≈(E_п-1,4)/(R1+ R_э1) ,
I_н≈ R_э1×(E_п-0,7)/(R1× R_э2+ R_э1× R_э2) .

Рис.5

Источник тока, представленный на Рис. 5, называется схемой токового зеркала Уилсона и обеспечивает высокую степень постоянства выходного тока за счёт подавления проявлений эффекта Эрли (эффект влияния напряжения между коллектором и базой на ток коллектора).
Транзисторы T1 и T2 в этой схеме включены так же, как в обычном токовом зеркале, но благодаря транзистору T3 потенциал коллектора токозадающего Т2 фиксирован и не влияет на выходной ток.

Все формулы аналогичны предыдущему описанию:
I_к1≈(E_п-1,4)/(R1+ R_э1) ,
I_н≈ R_э1×(E_п-0,7)/(R1× R_э2+ R_э1× R_э2) .

Рис.6

Каскодный генератор тока, изображённый на Рис. 6, обладает достоинствами, связанными с очень высоким внутренним сопротивлением и значительным ослаблением эффекта Эрли. Динамическое внутреннее сопротивление такого отражателя тока превышает величину в несколько МОм.

Легко заметить, что для всех типов приведённых токовых зеркал формула для расчёта выходного тока – одна и та же. Формула приблизительная, не учитывающая влияние на расчётные показатели незначительных величин базовых токов транзисторов, однако дающая возможность с погрешностью, не превышающей 5-7%, рассчитать величины токозадающих элементов.
При необходимости сгенерить ток обратного направления, следует перевернуть схему вверх ногами и заменить n-p-n транзисторы на полупроводники обратной проводимости.

И по традиции приведу таблицу, позволяющую не сильно утруждаться, при желании воплотить описанные узлы в реальную жизнь.

РАСЧЁТ ТОКОЗАДАЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ ИСТОЧНИКОВ ТОКА НА БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРАХ.

Выбор схемы источника тока&nbsp Сопротивление резистора R1 (кОм) Сопротивление резистора Rэ1 (кОм) Сопротивление резистора Rэ2 (кОм) Напряжение питания (В) Выходной ток I_н Задающий ток I_k1

Источники тока на полевых транзисторах, в связи со значительностью разброса параметров данного типа полупроводников, практическое применение получили в основном при производстве аналоговых интегральных микросхем. При этом при использовании МОП-структур полевых транзисторов, схемотехника токовых зеркал практически не отличается от приведённых выше источников тока на биполярных собратьях.

Рис.6

Проектировать источники тока на дискретных полевых транзисторах – занятие, на мой взгляд, довольно нецелесообразное.
Другое дело – специально разработанные полупроводники, называемые токостабилизирующими диодами (CRD), в основе которых лежит полевой транзистор с каналом n-типа.

Рис.7

Полевые диоды имеют только два вывода и оптимизированы с точки зрения вольт-амперных характеристик. При их изготовлении можно достичь нулевого температурного коэффициента, объединяя CRD с резистором, имеющим тот же самый, но противоположного знака температурный коэффициент.
Токостабилизирующие диоды не очень известны в широких массах радиолюбительского сообщества, но тем временем активно выпускаются буржуйскими промышленниками, имеют приличную номенклатуру токов и достаточно широкий диапазон рабочих напряжений.

А на следующей странице продолжим тему – посвятим её источникам тока на операционных усилителях, а также преобразователям напряжение-ток на ОУ и транзисторах.

Для всех, кто ищет действительно качественную и серьёзную схему лабораторного БП, могу предложить недавно собранную мной схемку на полевых транзисторах и операционнике LM358 из журнала РАДИО №7, 2008г. Выдаёт максимально 30V, 5A – работает нормально. Далее описание от автора конструкции: лабораторный БП имеет интервал регулировки выходного напряжения 2.5-30 В при токе до 5 А. Он снабжен узлом защиты от перегрузки по току, который может работать в двух режимах: ограничителя тока и отключения выходного напряжения. Ток срабатывания можно установить в пределах 0.15. 5 А. В состав БП входят также узлы управления вентилятором и защиты от перегрева.

Схема принципиальная ЛБП

Выпрямитель собран на диодном мосте VDI и сглаживающем конденсаторе С1, на микросхеме DA1 собран вспомогательный стабилизатор напряжения 12 В, от которого питаются некоторые узлы. В качестве регулирующего транзистора VT5 применен мощный полевой переключательный п-канальный транзистор, включенный в минусовую линию выходного напряжения, благодаря чему обеспечивается минимальная разность входного и выходного напряжения. Этот транзистор общий для узлов стабилизации напряжения и тока, его сток через переключатель SA3 может быть подключен к минусовой клемме розетки XS1. которая является выходом стабилизированного напряжения, или через диод VD5 к плюсовой клемме розетки XS2. которая является входом узла стабилизации тока (входом эквивалента нагрузки). Выключателем SA4 можно подключить стабилизатор напряжения (тока) к выходу (входу) ИП, при этом будет светить светодиод HL5.

Узел стабилизации выходного напряжения содержит микросхему параллельного стабилизатора САЗ, согласующий каскад на транзисторе VT3 и управляющий транзистор VT4. Переменный резистор R18 совместно с резистором R19 образует делитель напряжения, поступающего на управляющий вход стабилизатора DA3. В состав этой микросхемы входит источник эталонно! о напряжения 2,5 В, что и определяет минимальное выходное напряжение ИП. После включения питания выключателем SAI «Сеть» выпрямленное напряжение (32. 35 В) с выпрямителя поступает на регулирующий транзистор VT5. Одновременно с выхода стабилизатора DAI напряжение питания поступит на ОУ DA2.2. и на его выходе установится напряжение около 11 В, которое через резистор R8 поступит на затвор транзистора VT5, открывая его, в результате выходное напряжение увеличивается. Станет увеличиваться и напряжение на управляющем входе стабилизатора DA3. и когда оно превысит 2.5 В, ток через стабилизатор DA3 возрастет, транзисторы VT3, VT4 откроются, а транзистор VT5 станет закрываться, уменьшая выходное напряжение. Его установку осуществляют переменным резистором R18, микроамперметр РА1 совместно с резисторами R15 и R16 используется как вольтметр.

Узел защиты от перегрузки по току состоит из резистивного датчика тока R4, ОУ DA2.2 и тиристорной оптопары U1. Переменным резистором R3. входящим в состав делителя R2R3. устанавливают ток срабатывания защиты, а режим ее работы устанавливают выключателем SA2 «Защита по току». В показанном на схеме положении этого выключателя происходит ограничение (стабилизация) выходного тока, при замкнутых контактах выходное напряжение отключается. Выходной ток протекает через резистор R4 и создает на нем падение напряжения; пока оно меньше напряжения на резисторе R3, на выходе ОУ DA2.2 будет напряжение, которое через резистор R8 поступает на коллектор транзистора VT4 и затвор транзистора VT5. поэтому стабилизатор выходною напряжения работает в нормальном режиме.

При увеличении выходного тока увеличится напряжение на резисторе R4, и когда оно превысит напряжение на резисторе R3. на выходе ОУ DA2.2 оно уменьшится, транзистор VT5 закроется и ИП перейдет в режим ограничения выходного тока, при этом выходное напряжение станет меньше установленного и не регулируется. Светодиод HL3 будет включен, сигнализируя, что происходит ограничение тока в нагрузке. При уменьшении выходного тока ИП автоматически перейдет в режим стабилизации напряжения.

При замкнутых контактах выключателя SA2 при превышении выходным током заранее установленного значения начнет протекать ток через излучающий диод оптопары U1 и фототринистор откроется. Напряжение на затворе транзистора VT5 станет меньше напряжения открывания, и выходное напряжение источника питания уменьшится практически до нуля. Светодиод HL4 загорится, сигнализируя о том. что произошло отключение выходного напряжения по причине превышения тока в нагрузке. Вывести устройство из этого состояния можно отключением его от сети и последующим включением, а также разомкнув контакты выключателя SA2.

В положении переключателя SA3 «Экв. нагр.» устройство может работать как эквивалент нагрузки (I). При этом отключается узел стабилизации напряжения и ОУ DA2.2 совместно с транзистором VT5 образуют стабилизатор тока. К гнезду XS2 подключают проверяемый блок питания или аккумулятор, а ток устанавливают резистором R3. Диод VD5 служит для защиты от неправильного подключения внешних источников напряжения.

Поскольку у ИП большой интервал регулирования выходною напряжения при токе до 5 А, при определенных условиях, например, при малом выходном напряжении и большом токе, на регулирующем транзисторе VT5 рассеивается значительная мощность (100 Вт и более). Это требует как его защиты от перeгрева, так и эффективного охлаждения теплоотвода за счет принудительного обдува вентилятором. Узел защиты от nepef рева собран на терморезисторе RK1 и ОУ DA2.1. который работает как компаратор. Датчик температуры на терморезисторе RKI с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления установлен на теплоотводе в непосредственной близости от транзистора VT5.

Когда температура теплоотвода меньше аварийной, напряжение на входе (вывод 3) ОУ DA2.1 больше, чем на инвертирующем (вывод 2). и на ею выходе (вывод1) напряжение — около 11 В. Диод VD4 закрыт, светодиод HL2 не включен, и узел защиты от перегрева не влияет на работу стабилизатора напряжения. По мере разогрева теплоотвода, приблизительно до 80С сопротивление терморезистора RK1 уменьшается и напряжение на неинвертирующем входе ОУ DA2.1 станет меньше, чем на инвертирующем — на его выходе будет напряжение, близкое к нулю. Транзистор VT5 закроется, а напряжение на выходе источника питания станет также близко к нулю. Светодиод HL2 включится, указывая на перегрев транзистора VT5. Поскольку нагрев (охлаждение) теплоотвода процесс инерционный, включение ИП произойдет через некоторое время после остывания теплоотвода, этим обеспечивается гистерезис в работе узла защиты от nepeгрева.

Для эффективного охлаждения теплоотвода в устройстве применен вентилятор. В узел управления вентилятором входит регулируемый источник напряжения с ограничением его максимального значения (13. 14 В), собранный на составном транзисторе VT1. стабилитроне VD2 и резисторе R5, а также управляющий полевой транзистор VT2. Ограничение напряжения необходимо, поскольку номинальное напряжение питания вентилятора — 12 В. Входное сопротивление транзистора VT2, подключенного к терморезистору RK1 велико и поэтому не влияет на работу узла защиты. Когда теплоотвод холодный, сопротивление терморезистора RK1 велико и напряжения на нем достаточно для открывания транзистора VT2. В результате транзистор V11 закрыт и напряжение питания на вентилятор не поступает. При нагреве теплоотвода до 40С сопротивление терморезистора RK1 уменьшается, транзистор VT2 закрывается, a VT1 открывается и напряжение поступает на вентилятор — он начинает вращаться. Чем выше температура теплоотвода, тем быстрее вращается вентилятор. При остывании теплоотвода происходит обратный процесс.

Настройка блока питания

Налаживание ИП начинают с калибровки вольтметра подстроечным резистором R16 по образцовому цифровому вольтметру. Если применен терморезистор с другим номиналом (не менее 4,7 кОм). подбором резистора R7 устанавливают температуру включения вентилятора, а подбором резистора R9 — температуру включения защиты от перегрева. В положениях «Ист. пит.» переключателя SA3 и «Ограничение» выключателя SA2 подключают к выходу ИП последовательно соединенные образцовый амперметр и резистор сопротивлением 2 Ом мощностью рассеивания 50 Вт и градуируют шкалу переменного резистора R3.

С помощью ИП можно заряжать различные типы аккумуляторных батарей. Для этого батарею с соблюдением полярности подключают к выходу ИП, переключатель SA2 при этом должен быть в положении «Ограничение», a SA4 — в положении «Выкл». Устанавливают выходное напряжение блока питания соответствующее напряжению полностью заряженной батареи, а резистором R3 устанавливают ток зарядки. Выключателем SA4 включают процесс зарядки, при этом включится индикатор «Ограничение», а напряжение на выходе, то есть на батарее, уменьшится в зависимости от ее состояния. В процессе зарядки напряжение на ней возрастает, что контролируют вольтметром ИП, и когда оно достигнет заранее установленного значения, индикатор «Ограничение» выключится и ИП перейдет в режим стабилизации напряжения. В таком состоянии ток зарядки плавно уменьшается и перезарядка батареи исключена.

Для проверки блоков питания и разрядки аккумуляторных батарей их подключают к гнезду XS2 в положении переключателя SA3 «Экв. нагр.». резистором R3 устанавливают ток разрядки, а напряжение контролируют внешним вольтметром. Не следует допускать глубокой разрядки батареи. Возможно, что при зарядке или разрядке батареи станет срабатывать защита от перегрева, тогда эти процессы будут временно прерываться, но после охлаждения теплоотвода возобновятся.

Выше смотрите фото готового устройства и если есть желание посмотреть более подробно – скачайте этот архив. Автор схемы А. КУЗНЕЦОВ, г. Кадников Вологодской обл., сборка – sterc.

Обсудить статью РЕГУЛИРУЕМЫЙ ИСТОЧНИК НАПРЯЖЕНИЯ И ТОКА

Жучки GSM из мобильников – модернизация и несколько советов о переделках.

УСИЛИТЕЛЬ ДЛЯ FM МОДУЛЯТОРА

Принципиальная схема усилителя мощности ВЧ сигнала для ФМ модуляторов.

СВЕТОДИОД 5 ВТ

Эксперименты с мощным светодиодом на 5 ватт, заказанным в одной китайской фирме.

КАК СДЕЛАТЬ СВЕТОДИОДНУЮ ЛАМПУ

Три примера изготовления самодельных ламп с применением светодиодов, на различную мощность. Для ночника, настольного светильника и в прихожую.

Предлагаю схему регулируемого источника тока и напряжения на базе ИМС LM317.

Особенность данного варианта схемы заключается в повышенной точности регулировки стабилизации по току (практически от 1mA до 1А).

При необходимости пределы регулировок можно изменить.

Дальше будет приведена электрическая принципиальная схема устройства, рекомендации по настройке и пояснения. В качестве первоисточников использовались данные на радиоэлементы согласно спецификации производителей и базовые схемотехнические решения.
Существует и ряд решений получения аналогичных параметров от других авторов, но их схемы не отвечают в полной мере требованиям, предъявляемым мной к данному устройству:

• Малый коэффициент пульсаций
• Широкий диапазон регулировки напряжения и тока с малой (задаваемой) дискретностью
• Использование легкодоступных и недорогих компонентов, имеющих много аналогов
• Работа на импульсную нагрузку
• Возможность работы как с цифровыми так и стрелочными (электромеханическими) приборами измерения напряжения и тока
• Минимализация количества радиоэлементов электронной схемы
• Автоматический переход в режим стабилизации тока при аварийном снижении сопротивления нагрузки и обратно в режим стабилизации напряжения при нормализации
• Возможность использования только одной обмотки понижающего трансформатора для одного источника
• Гальваническая развязка между несколькими источниками (в случае применения нескольких стабилизаторов в одном устройстве без необходимости объединения питания отдельных модулей) .
• Высокий коэффициент стабилизации как напряжения так и тока
• Легкая повторяемость
• Недопустимость импульсов напряжения на нагрузке выше установленных, при регулировке и коммутации напряжения и тока из-за переходных процессов в радиоэлементах регулировки и коммутации
• Исключение сбоев стабилизации тока и напряжения из-за импульсного характера нагрузки
• Снижение тепловых потерь в регулирующем элементе свойственных схемам с непрерывной стабилизацией (коммутированием диапазона регулировки по напряжению с целью снижения падения напряжения на регулирующем элементе)
• Зависимость линейности регулировок напряжения и тока только от характеристики регулирующего элемента (переменных резисторов регулировки (группы А или Б))

С целью заполнения этого пробела, мной было разработано и изготовлено данное устройство.

Сокращения:
БП – блок питания
ОУ – операционный усилитель
ИМС – интегральная микросхема

Т1 – трансформатор
S1 – переключатель диапазона регулировки напряжения (0..7V и 6. 12V граничные значения подстраиваются R4, R14. R15)»
S2 – кнопка с самовозвратом* (контроль ограничения по току)
D1-D4 – диодный мост (тип диодов или сборки определяется желаемым выходным током устройства)**
С6-С7 – 0.1 мкф на напряжение выше чем между выводами 1 и 3 трансформатора T1 без нагрузки
DA1 – LM317 или аналогичная ИМС регулируемого стабилизатора напряжения
С1 – 4700 . 10000мкф на 35V (возможно использование нескольких конденсаторов в параллельном включении 🙂
С2, С4, С11, С12, С14, С16, С17 – 0,1мкф
D5-D7 – любые выпрямительные диоды средней мощности (например 1N4007)
С5 -1,0 мкф (на любое напряжение)
СЗ, С9 – 100мкф на 16V и 35V соответственно
R1 – 0.05. 0.08R (медная проволока в эмалевой иззоляции 0.6mm длинной около 60 сантиметров, сопротивление подбирается исходя из падения напряжения выше напряжения смещения DA3 при токе 1-2 mА (для DA3- К140УД17 это около 80. 100 микровольт)
R2 – 470R, R3 – 10кОм (переменное)
С8 – 1000 мкф на 35V, С10 – 10мкф на 10V
R5 – 1кОм (нагрузочный, необходим для получения тока нагрузки стабилизатора в 6mA. согласно спецификации DA2)
R6 -100R. R7- 26kOm». R8 – 68kOm*. R9-51kOm, R10-2kOm. R11 – 1МОм. R12 – 12кОм». R13 – 10кОм (переменное)
С12, С15 – 68. 100 пикофарад. С13 – 1мкф на 50 и более вольт
R16 – 1 . 5R 5W (используется для удобства выбора установки граничного значения тока при нажатии на кнопку S2)
D8 – АЛ107 (или любой другой светодиод но желательно с малым падением напряжения в открытом состоянии
(около 1.6V при токе 2mA))
DA2 – LM7906 (или аналогичная ИМС стабилизатора напряжения на минус 6 вольт)
DA3 – К140УД17 (любой маломощный прецезионный усилитель с напряжением смещения меньше милливольта и питанием 30 и более вольт)
DA4 – К140УД7 (любой усилитель средней мощности (с током нагрузки до 2mA при выбранном диапазоне напряжений)
Цифровые вольтметры использованы для получения большей точности установки напряжения и тока.
но их применение необязательно, и могут быть заменены стрелочными индикаторами с ухудшением
точности измерения в последнем случае.
*должны быть рассчитаны на коммутацию максимального тока
**желательно использовать диоды или диодный мост с 50. 100% запасом по граничному значению тока

Типичные осциллограммы пульсаций на нагрузке при максимальном токе:
Нагрузка резистивная 10 mV / 5mS на деление:

Нагрузка импульсная (электродвигатель) 20mV / 5mS на деление:

Для удобства восприятия схема разделена на функциональные блоки.
Краткое описание назначения блоков:

• Выпрямитель – преобразование переменного напряжения снимаемого с двухсекционной обмотки трансформатора Т1 в постоянное не стабилизированное напряжение
• Стабилизатор, регулятор напряжения – стабилизация и регулировка выходного напряжения со встроенным датчиком тока на сопротивлении R1
• Источник -6V – стабилизированный источник отрицательного напряжения 6 вольт для питания ОУ DA3 , DA4 и обеспечения необходимого смещения для регулировки выходного напряжения от 0 V
• Усилитель напряжения – инвертирующий усилитель напряжения выделяемого на измерительном сопротивлении R1 при наличии тока нагрузки, которое пропорционально значению этого тока, для измерения электронным вольтметром и для работы регулятора тока
• Регулятор тока – сравнение напряжений снимаемых с усилителя напряжения и резистора R13 – регулятора ограничения выходного тока устройства для управления ОУ DA1 в режиме стабилизации тока
• Цифровые вольтметры – отдельные устройства и их параметры на работу схемы влияния не оказывают, предъявляемые к ним требования зависят от желаемой точности контроля выходного тока и напряжения

Описание работы устройства и назначения элементов:

С вторичной обмотки понижающего трансформатора Т1 через первую группу контактов переключателя S1 переменное напряжение выбранной величины (9 и 16 вольт соответственно без нагрузки) подается на диодный мост D1 – D4 где преобразуется в не стабилизированное постоянное напряжение. Конденсаторы С6 и С7 снижают уровень импульсных помех проникающих из электросети.
Далее это напряжение сглаживается конденсатором С1 и фильтруется С2 после чего подается на вход основного регулирующего элемента – DA1 .
Для управления выходным напряжением DA1 используется источник отрицательного напряжения -6 V а так-же сопротивления R2 – R4 , R14 , R15 и вторая группа контактов переключателя S1 для коммутации выбранного диапазона напряжений.
Назначение этих сопротивлений такое:
R2 – обратная связь по напряжению ОУ DA1 , его значение выбирается из отношения к сумме сопротивлений R3,R4,R14,R5 и определяет значение выходного напряжения.
Его значение выбрано вдвое больше обычного (240 Ом) с целью снижения выходного тока ОУ DA4 (в режиме стабилизации тока через светодиод индикации включения режима ограничения тока D8 ток составляет около 2 mA при минимальном выходном токе источника питания).
R15 – отвечает за нулевое значение выходного напряжения БП при выбранном диапазоне регулировки выходного напряжения от 0 до 6 . 7 вольт и выкрученном в минимум (в 0 Ом) сопротивлении R3 регулировки выходного напряжения.
R4 – определяет максимальное выходное напряжение обоих диапазонов.
R14 – устанавливает минимальное напряжение для диапазона 6 . 12 V.
Изменение этих сопротивление вызывает некоторое взаимное влияние на выходные значения напряжений и для полной калибровки процедуру подбора этих сопротивлений следует повторить несколько раз, используя подстроечные резисторы на момент калибровки.
Накопительный конденсатор С3 и фильтрующий С4 используются для снижения уровня выходных пульсаций БП.
Если заменить R1 и С5 перемычкой и исключить блоки усилителя напряжения и регулятора тока получится обычный стабилизатор напряжения без регулировки и контроля выходного тока, для его регулировки и ограничения и введены данные элементы. *
Сопротивление R1 является токоизмерительным, выделяемое на нем напряжение пропорционально выходному току устройства. Конденсатор С5 служит для шунтирования переменной составляющей выделяемой на сопротивлении R1 в процессе регулирования напряжения при большом токе нагрузки и ее импульсном характере, поскольку источник опорного напряжения привязан к входу этого резистора а не выходу, как предлагается делать в ряде решений других авторов. Такое включение выбрано из соображений получения минимума пульсаций выделяемых на R1 при работе стабилизатора DA1 .
В противном случае напряжения пульсаций на входе ОУ DA3 составит около 10 милливольт, что после усиления с выбранным коэффициентом усиления около 200 – 250 раз (подбирается R7 в зависимости от реального значения сопротивления R1 с целью получить 10 вольт напряжения на выходе DA3 при выходном токе БП в 1 A с последующим выводом на цифровой вольтметр) на выходе DA3 мы получим 2 . 2,5 вольта пульсаций, что сказывается на точности измерений и позволяет осуществлять только грубую регулировку стабилизации тока. Даже шунтирование обратной связи через R7 конденсатором C13 и тем самым снижение коэффициента усиления DA3 по переменной составляющей до 1 раза оставляет эти пульсации на выходе DA3 и делает невозможным поддерживать точность измерения и регулировки выходного тока лучше чем с точностью определяемой уровнем этих пульсаций. **
Итак соотношение сопротивлений R6 и R7 определяет коэффициент усиления инвертирующего ОУ DA2 по постоянному напряжению. Поскольку неизбежен разброс параметров сопротивления R1 , то следует подобрать значение R7 согласно вышеуказанным соображениям. При этом чем ниже будет сопротивление R1 , тем меньшее влияние оно будет оказывать на стабильность выходного напряжения, на стабильность выходного напряжения в режиме стабилизации тока оно влияет еще в меньшей степени. Минимальное значение этого сопротивления определяется исходя из того, с какой точностью необходимо поддерживать и измерять минимальный выходной ток и в этом плане зависит от возможностей применяемого ОУ DA3 , а именно параметром минимального напряжения смещения нуля . Для выбранной ИМС оно составляет 75 микровольт.
Далее усиленное напряжение подается на цифровой вольтметр и на делитель R8 , R9 опорой которого служит источник – 6 V. Сопротивление R8 подбирается из цели получить нулевое напряжение на фильтрующем конденсаторе C16 при необходимом ограничении максимального тока (в данном схеме это +10 вольт на выходе DA3).***
На DA4 собран регулятор тока, напряжение снимаемое с делителя R8 , R9 сравнивается с опорным регулируемым посредством R13 напряжением и усиленная разность этих напряжений через светодиод D8 прикладывается к входу управления ОУ DA1 таким образом, что при увеличении выходного тока БП выше выбранного значения, напряжение на управляющем входе DA1 начинает снижаться, при этом начинает светиться светодиод D8 , сигнализируя о переходе БП в режим стабилизации тока. Яркость его свечения обратнопропорциональна выходному току БП.
R10 и R11 определяют коэффициент усиления ОУ DA4 , при этом R11 подключен не к выходу DA4 а к управляющему входу DA1 что бы уменьшить влияние падения напряжения на D8 на работу устройства, коэффициент усиления по переменной составляющей близок к единице благодаря наличию конденсатора C14 . Светодиод D8 целесообразно подобрать с минимальным падением напряжения в открытом состоянии, в противном случае может потребоваться изменение напряжения источника – 6V до – 7 и более вольт или заменить его обычным выпрямительным диодом отказавшись от индикации режима стабилизации тока.
R12 служит для установки минимального тока нагрузки.
С12 и С15 устраняют самовозбуждение ОУ.
Источник – 6V работает следующим образом.
Переменное напряжение с контакта 3 (противоположного от не коммутируемого 1 ) выпрямляется цепочкой С8 , D6 , D7 включенной по схеме умножителя напряжения и заряжает конденсатор C9 , на котором образуется около -32 вольт не стабилизированного напряжения.
Далее это не стабилизированное напряжение подается на вход ИМС стабилизатора отрицательного фиксированного напряжения -6V DA2 LM7906 , на выходе которого формируется стабилизированное напряжение – 6V . Для правильной работы DA2 требуется наличие нагрузки с током не менее 5mA согласно спецификации производителя, для этой цели установлен R5 , кроме того необходимо наличие конденсаторов C11 , C12 согласно все тех же рекомендаций производителя во избежание входа ИМС в режим самовозбуждения. Важно разместить эти конденсаторы как можно ближе к выводам DA2 , иначе их применение окажется неэффективным.

Разумеется необходимо установить DA1 и диодный мост на теплоотвод, выделяемая на них тепловая мощность зависит от выбранного напряжения нагрузке и в худшем случае составляет около 8. 10 ватт для данной схемы.
Как лучше всего соединять блоки и отдельные элементы показано на схеме, при несоблюдении этих рекомендаций возможно повышение уровня пульсаций.
Усилитель напряжения целесообразно экранировать в случае применения пластикового корпуса устройства, корпуса переменных резисторов нужно заземлить на вход R1 (общую точку всех токов устройства).

Примечания:
* Ток в этом случае будет определяться значением сопротивления нагрузки и максимально возможным значением тока для ОУ DA1 , что составляет около 2 ампер при падении напряжения на DA1 не более 15 вольт согласно рекомендациям производителя.
Таким образом данная схема потенциально способна выдерживать и регулировать токи до 2 ампер, но значение в 1 ампер выбрано мной их соображений тепловыделения на регулирующем элементе, точностью поддержания выходного тока с разницей в 1 – 2 mA и отсутствия необходимости в токах более 1 А.
По моему убеждению на бОльшие токи целесообразней применять импульсные стабилизаторы напряжения, а данное устройство призвано заменить гальванические элементы питания переносимых устройств на время их наладки.
** В случае применения цифрового вольтметра о наличии значительного уровня этих пульсаций будет говорить хаотичное ‘скакание’ цифр в последних разрядах. Поэтому применение цифровых вольтметров целесообразно и для контроля за уровнем пульсаций как самого БП так вызванных работой питаемых устройств.
*** Применение этого делителя вызвано целью упростить схему, но имеет побочный эффект в виде снижения выходного напряжения при выкрученном регуляторе тока на минимальное его значение даже в отсутствие нагрузки. Но это не влияет на возможность регулировки тока начиная с единиц миллиампер и на точность поддержания этих значений. В противном случае необходимо заменить этот делитель еще одним инвертирующим усилителем, что представляется нецелесообразным. А для тех, кому не требуется повышенная точность поддержания выходного тока на нагрузке БП, вообще можно исключить блок усилителя напряжения оставив только регулятор тока на DA4 подключив его вход к R1 и увеличив сопротивление последнего, но данная статья направлена на противоположные цели.

Две схемы стабилизатора напряжения и постоянного тока на основе LM317

Есть проблема с VR1. При максимальном токе схема может выдавать 1А. Стеклоочиститель нормального потенциометра не рассчитан на такой ток.

Расчет: регулировать до 0,5А. Это будет использовать 1,2 Ом сопротивления VR1, при котором будет рассеиваться 0,3 Вт. Полный VR1 может легко справиться с этим, но очень малая часть VR1, которую вы используете в этой настройке (с ограничением по току 0,5 А), вряд ли будет. (1,2 Ом составляет 0,1% от 1 КБ)

Также обратите внимание, что шкала VR1 будет далека от линейной: приведенные выше расчеты показывают, что 1А является полностью правильным, 0,5А отстает на 0,1% от полного.

Конденсатор 100 мкФ кажется мне немного низким на мой вкус. IIR правило большого пальца больше, чем 1000 мкФ на 1А.

Когда ser для 1A и замкнут, ваш выход будет 0 В, и первый LM317 будет принимать полный ток 1 А. Входное напряжение может быть sqrt (2) * 12 ~ 17 В, поэтому микросхема будет рассеивать 17 Вт. Это требует хорошего охлаждения. (Это может быть немного лучше, потому что у диодов есть некоторое падение, но это может ухудшиться из-за допусков в trafo и сетевом напряжении).

sribasu

Спасибо Wouter за ваш ответ. Я понимаю проблему с отоплением. И 100 мкФ это моя ошибка. Это должно быть 1000 мкФ или 2200 мкФ. Но у меня действительно не было проблемы с VR1. Не могли бы вы объяснить, какое решение вы предлагаете для решения проблемы VR1?

---

Воутер ван Оойен

Первый потенциометр будет иметь текущий рейтинг для стеклоочистителя. Вы, вероятно, превысите это. Во-вторых, потенциометр имеет номинальную мощность для всей дорожки. Если вы используете только часть, это займет только ту часть номинальной мощности. Вы, вероятно, превысите это. Решением может быть старомодный громоздкий и дорогой проволочный потенциометр.

---

sribasu

Эй, @Wouter van Ooijen Мне удалось создать схему и использовать кастрюлю с проволочной обмоткой. Это работает. Я просто поместил регулятор напряжения перед цепью регулятора тока. Единственная проблема — я использовал трансформатор 18-0-18 с номиналом 500 мА (я намеренно использовал меньший ток), R3 изменился на 2 Ом, а R1 на 220 Ом и смог получить только 0-100 мА регулирования тока. Есть идеи, что пошло не так? Как-то влияет значение более высокого значения R1? В идеале максимальное ожидание должно составлять 1,25 / 2 = 0,625 мА; так как мой трансформатор 500 мА, я ожидал получить около 450 мА тока, но я этого не сделал.

---

Воутер ван Оойен

Я не вижу всех последствий того, что вы описываете, но зачем регулировать напряжение перед регулированием тока? Это побеждает цель регулирования напряжения.

Линейные стабилизаторы на интегральных схемах

ЛИНЕЙНЫЕ СТАБИЛИЗАТОРЫ НА ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМАХ
Регулируемый трехвыводный стабилизатор
Выходное напряжение вычисляется по формуле Vrcf [1 + (Rl / R2)). Схема может использоваться с интегральными стабилизаторами LM117 и LM317 при условии, что R1 — 240 Ом. За счет шунтирования резистора R2 конденсатором емкостью 0,01 мкФ можно уменьшить пульсации.

Трехвыводный стабилизатор, управляемый TL430/1
Обе микросхемы включены последовательно и стабилизируют выходное напряжение. Значения в скобках приведены в качестве примера.

Прецизионный стабилизатор напряжения 5 В
В примере показан стабилизатор 5 В, 3 А на LM123. Необходим дополнительный стабилизатор отрицательного напряжения.

Защита по току 2 и 10 А для LM105
Порог ограничения определяется сопротивлением резистора R3, падение напряжения на нем воздействует на вывод 1 стабилизатора. Ток при коротком замыкании составляет приблизительно 25% от номинального выходного.

Регулируемый стабилизатор 0-10 В / 3 А на LM123
Нет необходимости стабилизировать дополнительное отрицательное напряжение. При делении его величины на 12 мА получают сопротивление резистора R6. Конденсатор С1 емкостью 2 мкФ снижает остаточные пульсации.

Стабилизатор напряжения 5 В / 12 А на LT1005
Регулирующий транзистор Q1 должен устанавливаться на радиатор. Транзистор Q2 ограничивает ток, воздействуя на управляющий вход стабилизатора LT1005 через транзистор Q3, который запитан от дополнительного выхода LT1005. При необходимости может использоваться транзистор Q4, обеспечивающий быстрый разряд выходного конденсатора после снятия разрешающего сигнала.

Стабилизаторы напряжения типа L78XX
Стабилизаторы типа L78XX выпускаются в корпусах ТО 3 или ТО 220 на напряжения 5,6,8,12,15,18 и 24 В. Их максимальный выходной ток равен 1 А. Разность напряжений V1 — V2 должна составлять минимум 2 В. Для приведенной выше схемы наименьшее значение выходного напряжения должно быть на 2 В выше рабочего напряжения используемого стабилизатора.

Проходной pnp-транзистор для стабилизаторов серии L78XXA
Для всех микросхем данной серии (в диапазоне 5-24 В) подключение транзистора BD534 позволяет достичь максимального тока в 4 А. Защита от короткого замыкания обеспечивается резистором Rsc и транзистором Q2.

Стабилизатор напряжения -5 В / 4 А на L7905
Фиксированные стабилизаторы типа L79XXS выпускаются на 5, 5,2,8,12,15,18,20,22 и 24 В, 1,5 А. Их входное напряжение должно быть по крайней мере на 3 В выше, чем выходное. Стабилизация по нагрузке меньше 2% при Iо, меняющемся в диапазоне от 5 мА до 1,5 А или во всем диапазоне входных напряжений (максимум 35 В). Подключение транзистора Q1 позволяет получить на выходе максимальный ток 4 А. Транзистор Q2 обеспечивает защиту по току.

Стабилизатор напряжения/тока 25 В / 1,5 А на L200
Регулятор на переменном резисторе R1 можно применять для ограничения выходного тока. Кроме того, он позволяет использовать данную схему в качестве источника стабильного тока с ограничением максимального напряжения на нагрузке за счет переменного резистора R2.

Подключение мощного pnp-транзистора к L200
Защита путем ограничения тока срабатывает, как только падение напряжения на выходах резистора Rsc достигает 450 мВ (разброс составляет от 380 до 520 мВ).

Проходной npn-транзистор для L200
При подключении к микросхеме L200 дополнительного прп-транзистора для ограничения тока требуется использовать дополнительный транзистор Q1. Ограничение начинается при падении напряжения на резисторе Rsс равном 0,7 В, то есть при Imax = 5 A, Rsс = 0,14Qm.

Стабилизатор отрицательного напряжения LM104
Подключение дополнительного транзистора позволяет увеличить выходной ток от 25 (при использовании одного стабилизатора LM104) до 200 мА, Выходное напряжение устанавливается из расчета 2 В на каждый килоом сопротивления R2. Пороговый уровень защиты от перегрузки (R3) составляет 0,3 В. Стабилизация по нагрузке лучше 0,05%, а стабилизация по входному напряжению составляет 0,2% при изменении на 20%.

Стабилизатор напряжения -10 В на LM104
Подключение к схеме рпр- и npn-транзисторов позволяет получить максимальный выходной ток 1 А. Выходное напряжение устанавливается из расчета 2 В на каждый килоом резистора R2. Пороговый уровень защиты от перегрузки (R3) составляет 0,3 В.

Регулятор напряжения своими руками: простые самодельные схемы для повторения

Содержание статьи

Описание устройства

Регулятором напряжения называется электронный прибор, служащий для повышения или понижения уровня выходного сигнала, в зависимости от величины разности потенциалов на его входе. То есть это устройство, с помощью которого можно управлять значением мощности, подводимой к нагрузке. При этом регулировать подаваемый уровень энергии можно как на реактивной, так и активной нагрузке.

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

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

История происхождения

Паяльник — это инструмент, предназначенный для передачи тепла материалу при соприкосновении с ним. Прямое его назначение — создание неразъемного соединения посредством расплавления припоя.

До начала XX века существовали два типа паяльных приспособлений: газовый и медный. В 1921 году изобретатель из Германии Эрнст Сакс изобрёл и зарегистрировал патент на паяльник, нагрев которого происходил под действием электрического тока. В 1941 году Карл Уэллер запатентовал инструмент трансформаторного вида, напоминающего формой пистолет. Пропуская через свой наконечник ток, он быстро нагревался.

Через двадцать лет этот же изобретатель предложил использовать термоэлемент в паяльнике для контроля температуры нагрева. В конструкцию входили спрессованные друг с другом две металлические пластинки с разным тепловым расширением. С середины 60-х годов из-за развития полупроводниковых технологий паяльный инструмент стал выпускаться импульсного и индукционного типа работы.

Разновидности приборов

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

При изготовлении самодельного регулятора напряжения могут быть использованы следующие элементы:

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

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

Регулятор напряжения генератора

Генератор преобразует электричество. Без генератора не работала бы вся бортовая система машины. К обмотке магнита подключён специальный датчик. Простые пружины являются задающим устройством. Для устройства сравнения используется маленький рычаг. Группа контактов играет роль исполнительного устройства. Постоянное сопротивление представляет собой орган регулировки, который часто используется в машинах.

Во время работы генератора на его выходе возникает ток. Возникший ток переходит в обмотку магнитного реле. В результате появляется магнитное поле и под его воздействием плечо рычага раздвигается. На него начинает действовать пружина, и играет роль сравнивающего устройства. Когда ток превышает положенные значения, на магнитном реле контакты раздвигаются. В это время отключается постоянное сопротивление в цепи. Меньший ток поступает на обмотку.

Пожалуй, всем полезно знать, что такое класс точности электросчетчика.

Инструмент необходимый для изготовления регулятора напряжения

Инструментов для сборки регулятора обычно нужно не так уж и много. Лучше всего выбрать следующие:

• Паяльник
• Припой
• Пинцет
• Утконосы
• Мультиметр, для наладки схемы.

Перед тем, как начать сборку необходимо не только приобрести все необходимые элементы, но и проверить их.

Порядок сборки регулятора напряжения

Обычно, для сборки небольших электронных устройств используют монтажную плату, на которую припаиваются все навесные элементы схемы. После этого остается только сделать перемычки между этими элементами согласно принципиальной схеме.

Как сделать регулятор для трансформатора своими руками?

Регулятор напряжения для трансформатора коммутирует переменный ток при помощи тиристора. Тиристор является полупроводниковым прибором и используется для преобразования энергии большой мощности. Его управление весьма специфическое, так как он открывается импульсом тока, но закроется, когда ток будет ниже точки удержания.

Функции и основные характеристики

Ток нагрузки одноканального (фото. 1) и двухканального (фото. 2) регуляторов не превышает 1,5 А. Поэтому для повышения нагрузочной способности производят замену транзистора КТ815А на КТ972А. Нумерация выводов для этих транзисторов совпадает (э-к-б). Но модель КТ972А работоспособна с токами до 4А.

Как избежать 3 частых ошибок при работе с симистором.

1. Буква, после кодового обозначения симистора говорит о его предельном рабочем напряжении: А – 100В, Б – 200В, В – 300В, Г – 400В. Поэтому не стоит брать прибор с буквой А и Б для регулировки 0-220 вольт — такой симистор выйдет из строя.
2. Симистор как и любой другой полупроводниковый прибор сильно нагревается при работе, следует рассмотреть вариант установки радиатора или активной системы охлаждения.
3. При использовании симистора в цепях нагрузок с большим потреблением тока, необходимо четко подбирать прибор под заявленную цель. Например, люстра, в которой установлено 5 лампочек по 100 ватт каждая будет потреблять суммарно ток величиной 2 ампера. Выбирая по каталогу необходимо смотреть на максимальный рабочий ток прибора. Так симистор МАС97А6 рассчитан всего на 0,4 ампера и не выдержит такой нагрузки, а МАС228А8 способен пропустить до 8 А и подойдет для этой нагрузки.

Плата схемы управления регулятора мощности.

Если у Вас нет опыта, то монтаж лучше сделать на плотном картоне. Заодно поймете, как элементы собираются в схему, да и для такой схемки тратить текстолит и хлорное железо расточительно. Тем более, практически все радиолюбители начинали именно с картона или фанеры. Я сам свой первый транзисторный приемник собрал на картоне.

Здесь все очень просто. В картоне прокалываете отверстия, и в них вставляете радиодетали. С обратной стороны картона загните выводы, и спаяйте их между собой, собирая схему. Кусок картона возьмите с запасом. Лишнее потом отрежете.

Вот такая плата схемы управления у меня получилась.

P.S. Я немного разучился собирать схемы на картоне, получилось не совсем красиво, но это лучше, чем навесной монтаж.

РН на 2 транзисторах

Данный вид применяется в схемах особо мощных регуляторов. В этом случае ток на нагрузку также передается через симистор, но управление ключевым выводом происходит через каскад транзисторов. Это реализуется так: переменным резистором регулируется ток, который поступает на базу первого маломощного транзистора, а тот через коллектор-эмиторный переход управляет базой второго мощного транзистора и уже он открывает и закрывает симистор. Это реализует принцип очень плавного управления огромными токами на нагрузке.

СНиП 3.05.06-85

Ответы на 4 самых частых вопроса по регуляторам:

1. Какое допустимое отклонение выходного напряжения? Для заводских приборов крупных фирм, отклонение не будет превышать +-5%
2. От чего зависит мощность регулятора? Выходная мощность напрямую зависит от источника питания и от симистора, который коммутирует цепь.
3. Для чего нужны регуляторы 0-5 вольт? Эти приборы чаще всего используют для питания микросхем и различных монтажных плат.
4. Зачем нужен бытовой регулятор 0-220 вольт? Они применяются для плавного включения и выключения бытовых электроприборов.

Конструкция и детали.

В схеме используются два кремниевых транзистора: КТ315 и КТ361. Так как корпуса у них одинаковые, то различаются они по месту расположения буквенной маркировки. На рисунке эти места обозначены стрелками.

У транзистора КТ315 буква всегда расположена в левом верхнем углу

корпуса, а у КТ361 буква всегда наносится в
середине корпуса
. Все остальные обозначения это: год выпуска, месяц, партия.

На следующем рисунке изображены диод и стабилитрон. Здесь нужно обратить внимание на цоколевку их выводов. Как правило, цоколевка наносится на корпусе элемента в виде полоски, точки или нескольких точек со стороны обозначаемого вывода.

Также встречаются диоды, у которых на корпусе нанесено условное обозначение диода, применяемое на принципиальных схемах. Как именно нанесено обозначение относительно выводов, значит, такое расположение анода и катода соответствует действительности.

У импортных диодов и стабилитронов наносится полоска со стороны вывода катода, а у мощных, цоколевка наносится в виде условного обозначения диода.

У Советских и Российских диодов цоколевка немного отличается от импортной. Здесь используется и полоска, и точки, и условное обозначение диода. К тому же еще обозначаются и вывод анода, и вывод катода. Так что, в любом случае, желательно использовать справочник или измерительный прибор для более точного определения выводов.

В схеме регулятора мощности, в качестве регулируемого элемента, используется тиристор. Сам по себе тиристор напоминает диод, только у него есть еще один вывод – управляющий электрод.

В закрытом состоянии тиристор не пропускает ток, и если на его управляющий электрод подать отпирающее напряжение, то тиристор откроется, и через анод и катод потечет ток. Чем больше будет ток отпирающего напряжения, тем больший ток будет пропускать тиристор через себя.

Если возникнут проблемы с приобретением резистора R5, то его можно будет сделать из двух резисторов, соединенных последовательно. Все остальные детали простые, поэтому на них останавливаться не будем.

В качестве корпуса регулятора мощности, как вы уже догадались, возьмем накладную розетку. Когда будете покупать, то обратите внимание, чтобы сама розетка была сделана из пластмассы

, а не из керамики.

Это нужно для того, если вдруг тиристор не будет влезать в корпус, то от пластмассы всегда можно срезать лишний кусок.

Собирать регулятор будем из двух частей. Низковольтную часть лучше собрать на фольгированном стеклотекстолите, плотном картоне или любом другом диэлектрическом материале — так будет аккуратней. А вот высоковольтную часть сделаем навесным монтажом, как показано на рисунке ниже.

Здесь отверстия обозначены черными точками, а все соединения между точками и деталями — дорожки

, показаны синими линиями. Плата схемы управления и силовая часть соединяются между собой тремя красными проводниками.

Особенности изготовления

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

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

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

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

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

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

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

Как соединить 5 частей регулятора на 12 вольт.

Переменный резистор 10кОм.

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

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

Резистор на 1 ком. Снижает нагрузку с основного резистора.

Читайте также:  Различия схем подключения электрогенератора к домашней сети: особенности каждой схемы, область применения, выбор оборудования + основные ошибки и советы профессиональных электриков

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

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

Берем транзистор и резистор. У обоих есть 3 ответвления.

Проводятся две операции:

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

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

Второй нужно спаять с оставшимся концом транзистора.

Прикручиваем к радиатору соединенный механизм.

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

Схема готова.

Как сделать диагностику без снятия?

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

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

Как сделать регулятор для паяльника?

Сделать регулятор тока своими руками для паяльника можно, используя тиристор триодного типа. Дополнительно потребуются биполярные транзисторы и низкочастотный фильтр. Конденсаторы в устройстве применяются в количестве не более двух единиц. Снижение тока анода в данном случае должно происходить быстро. Чтобы решить проблему с отрицательной полярностью, устанавливаются импульсные преобразователи.

Для синусоидального напряжения они подходят идеально. Непосредственно контролировать ток можно за счет регулятора поворотного типа. Однако кнопочные аналоги также встречаются в наше время. Чтобы обезопасить устройство, корпус используется термостойкий. Резонансные преобразователи в моделях также можно встретить. Отличаются они, по сравнению с обычными аналогами, своей дешевизной. На рынке их часто можно встретить с маркировкой РР200. Проводимость тока в данном случае будет невысокой, однако управляющий электрод со своими обязанностями справляться должен.

Приборы для зарядного устройства

Чтобы сделать регулятор тока для зарядного устройства, тиристоры необходимы только триодного типа. Запирающий механизм в данном случае будет контролировать управляющий электрод в цепи. Полевые транзисторы в устройствах используются довольно часто. Максимальной нагрузкой для них является 9 А. Низкочастотные фильтры для таких регуляторов не подходят однозначно. Связано это с тем, что амплитуда электромагнитных помех довольно высокая. Решить эту проблему можно просто, используя резонансные фильтры. В данном случае проводимости сигнала они препятствовать не будут. Тепловые потери в регуляторах также должны быть незначительными.

Применение симисторных регуляторов

Симисторные регуляторы, как правило, применятся в устройствах, мощность которых не превышает 15 В. В данном случае они предельное напряжение способны выдерживать на уровне 14 А. Если говорить про приборы освещения, то они использоваться могут не все. Для высоковольтных трансформаторов они также не подходят. Однако различная радиотехника с ними способна работать стабильно и без каких-либо проблем.

Регуляторы для активной нагрузки

Схема регулятора тока для активной нагрузки тиристоры предполагает использовать триодного типа. Сигнал они способны пропускать в обоих направлениях. Снижение тока анода в цепи происходит за счет понижения предельной частоты устройства. В среднем данный параметр колеблется в районе 5 Гц. Напряжение максимум на выходе должно составлять 5 В. С этой целью резисторы применяются только полевого типа. Дополнительно используются обычные конденсаторы, которые в среднем способны выдерживать сопротивление 9 Ом.

Импульсные стабилитроны в таких регуляторах не редкость. Связано это с тем, что амплитуда электромагнитных колебаний довольно большая и бороться с ней нужно. В противном случае температура транзисторов быстро возрастает, и они приходят в негодность. Чтобы решить проблему с понижающимся импульсом, преобразователи используются самые разнообразные. В данном случае специалистами также могут применяться коммутаторы. Устанавливаются они в регуляторах за полевыми транзисторами. При этом с конденсаторами они соприкасаться не должны.

Как сделать фазовую модель регулятора?

Сделать фазовый регулятор тока своими руками можно при помощи тиристора с маркировкой КУ202. В этом случае подача запирающего напряжения будет проходить беспрепятственно. Дополнительно следует позаботиться о наличии конденсаторов с предельным сопротивлением свыше 8 Ом. Плата для этого дела может быть взята РР12. Управляющий электрод в этом случае обеспечит хорошую проводимость. Импульсные преобразователи в регуляторах данного типа встречаются довольно редко. Связано это с тем, что средний уровень частоты в системе превышает 4 Гц.

В результате на тиристор оказывается сильное напряжение, которое провоцирует возрастание отрицательного сопротивления. Чтобы решить эту задачу, некоторые предлагают использовать двухтактные преобразователи. Принцип их работы построен на инвертировании напряжения. Изготовить самостоятельно регулятор тока данного типа в домашних условиях довольно сложно. Как правило, все упирается в поиски необходимого преобразователя.

Устройство импульсного регулятора

Чтобы сделать импульсный регулятор тока, тиристор потребуется триодного типа. Подача управляющего напряжения осуществляется им с большой скоростью. Проблемы с обратной проводимостью в устройстве решаются за счет транзисторов биполярного типа. Конденсаторы в системе устанавливаются только в парном порядке. Снижение тока анода в цепи происходит за счет смены положения тиристора.

Запирающий механизм в регуляторах данного типа устанавливается за резисторами. Для стабилизации предельной частоты фильтры могут применяться самые разнообразные. Впоследствии отрицательное сопротивление в регуляторе не должно превышать 9 Ом. В данном случае это позволит выдерживать большую токовую нагрузку.

Модели с плавным пуском

Для того чтобы сконструировать тиристорный регулятор тока с плавным пуском, нужно позаботиться о модуляторе. Наиболее популярными на сегодняшний день принято считать поворотные аналоги. Однако они между собой довольно сильно отличаются. В данном случае многое зависит от платы, которая применяется в устройстве.

Если говорить про модификации серии КУ, то они работают на самых простых регуляторах. Особой надежностью они не выделяются и определенные сбои все же дают. Иначе обстоят дела с регуляторами для трансформаторов. Там, как правило, применяются цифровые модификации. В результате уровень искажений сигнала значительно сокращается.

Сборка регулятора напряжения на симисторах

В основе работы симисторного РН — фазовое смещение открывания ключа. Детали схемы можно разделить на две группы:

• силовые (ключ) — симистор;
• создающие управляющие импульсы, база на симметричном динисторе.

С помощью резисторов R1 и 2 сконструирован делитель напряжения. Сопротивление на первом переменное, что дает возможность регулировать значение на отрезке R2–C1. Между указанными деталями поставлен динистор DB3. Конструкция работает с мощностью около 100–150 Вт.

Алгоритм работы:

1. В момент достижения напряжения на конденсаторе C1 точки открытия динистора, на симистор (он же является силовым ключом) VS1 поступает импульс для управления — он активируется.
2. Через симистор начинает протекать ток на подключенный прибор.
3. Положением регулятора выставляют часть фазы волны, где срабатывает силовой ключ.

Второй вариант

Данный способ сборки на симисторе своими руками почти аналогичен предыдущему. Схема базируется на дешевом симисторе BT136. Сборка предназначена для работы в пределах 100 Вт.

Потребуется следующее:

Как работает: через цепь DN1 (динист.) — C1 (конд.) — D1 (диод) ток течет на DN2 (симист.). Последний открывается и момент этого зависит от емкости C1, заряжаемого через R1 и 2 (резисторы). Получается требуемый алгоритм: модуляцией сопротивления R1 настраивается скорость заряда конденсатора.

Конструкция чрезвычайно простая, но отлично справляется с настройкой вольтажа нагревательных приборов с вольфрамовой нитью. Но есть минус: отсутствует обратная связь, поэтому применять самоделку для регулировки оборотов коллекторного электродвигателя нельзя.

Третий вариант РН на симисторе с иллюстрацией этапов, фото деталей

Нижеуказанная схема может обслужить нагрузку до 1 кВт. Потребуется конденсатор 0.1 мкФ×400 В и следующее:

Графически схема выглядит так:

Детали можно спаять между собой, но рассмотрим вариант с платой — ее вытравливают и лудят стандартными методами, макет ниже:

Припаиваем симистор, переменный резистор. Конденсатор в нашем случае на плате со стороны лужения, так как у пользователя он был со слишком короткими ножками.

Далее, динистор: у него нет полярности, вставляем как угодно. Затем установка всего остального: диода, резистора, светодиода, перемычки, винтового клеммника.

Конструкция помещается в любую коробочку, пример:

Самоделка в дополнительных настройках не нуждается. Можно применять не только для сети 220 В на стандартные приборы, но и для любого источника с переменным током от 20 до 500 В. Данный диапазон определен предельными характеристиками радиоэлементов.

На транзисторах

Сборки на транзисторах больше подходят для индуктивной нагрузки, ими можно регулировать обороты электродвигателей.

Простая схема

Данная сборка очень практичная — этот регулятор напряжения представляет собой простой блок питания, универсальный адаптер к радиоустройствам на разные напряжения (вольтаж). Собрать сможет даже пользователь с начальными познаниями и небольшим опытом.

Элементы:

• транзистор КТ815Г, можно и 817 Г;
• переменник на 10 кОм;
• резистор стандартный 0.125 Вт на 1 кОм

Спаять элементы можно без площадки, но покажем, как это сделано с ней. Создаем плату:

Пайка компонентов:

1. Транзистор, важно не перепутать его выводы (эмиттер и базу).
2. Резистор на 1 кОм.
3. Впаиваем с проводами переменник на 10 кОм. Можно применить и другой, припаять сразу, без них, если позволяет типоразмер.
4. Четыре вывода — к питанию, к выходам.

Подсоединяем к питанию, выход оснащаем светодиодом, подключаем нагрузку (лампу), моторчик, тот же светодиод (в нашем примере он). Двигаем регулятор — наблюдаем изменение напряжения.

Особенность: диапазон обслуживаемой мощность и ток нагрузки ограничены предельными характеристиками транзистора — примерно половина 1 Ампера. Для увеличения диапазона такого регулируемого стабилизатора надо брать транзисторы КТ805, 819.

Другие варианты маломощных транзисторных схем

С 2 деталями: транзистором и переменником. Алгоритм элементарный: последний указанный элемент индуцирует (отпирает) первый. Чем ниже номинал настроечного резистора, тем более плавная регулировка. Это вариант для маломощной нагрузки, например, для вентиляторов, слабых электромоторчиков, светодиодов. Транзистор нагревается сильно, поэтому радиатор желательный.

Мощная сборка

Опишем особо мощный регулятор для нагрузки в несколько кВт. Тут ток на нагрузку идет также через симистор, но управляется все через каскад транзисторов. Переменником настраивается ток, поступающий в базу первого транз. (маломощного), а тот посредством коллекторно-эмиторного перехода осуществляет управление базой уже мощного транз., который реализует открывание/закрывание симистора. Так создается возможность очень плавной настройки огромных токов на нагрузке.

Источники

• https://rusenergetics.ru/praktika/regulyator-napryazheniya
• https://instanko.ru/osnastka/regulyator-moshchnosti.html
• https://instrument.guru/elektrichestvo/prostoj-regulyator-napryazheniya-na-12-volt-svoimi-rukami.html
• https://svoimirykami.info/regulyator-napryazheniya-svoimi-rukami/
• https://BurForum.ru/svarka/shema-prostogo-regulyatora-napryazheniya-12v.html
• https://instanko.ru/elektrichestvo/regulyator-napryazheniya-i-toka.html
• https://FB.ru/article/196987/regulyator-toka-svoimi-rukami-shema-i-instruktsiya-regulyator-postoyannogo-toka
• https://ProFazu.ru/elektrooborudovanie/samodelki-oborud/regulyator-napryazheniya-220-v-svoimi-rukami.html

[свернуть]

Цепи ограничителя тока источника питания

»Электроника

Методы и схемы ограничителей тока с использованием диодов и транзисторов для обеспечения функции ограничения тока для источников питания и других цепей.

---

Схемы линейного источника питания Праймер и руководство Включает:
Линейный источник питания Шунтирующий регулятор Регулятор серии Ограничитель тока Регуляторы серий 7805, 7812 и 78 **

См. Также: Обзор электроники блока питания Импульсный источник питания Защита от перенапряжения Характеристики блока питания Цифровая мощность Шина управления питанием: PMbus Бесперебойный источник питания

---

Цепи ограничителя тока являются ключевыми для источников питания, защищая их в случае короткого замыкания или других условий перегрузки.

Ввиду возможного повреждения источника питания в случае перегрузки, почти всегда устанавливаются ограничители тока, и они являются стандартной функцией, встроенной в ИС регулируемого источника питания.

Как следует из названия, схема ограничения тока ограничивает ток от регулируемого источника питания до максимальной величины, определяемой цепью, и таким образом можно избежать серьезного повреждения цепей, как источника питания, так и цепи, на которую подается питание. .

Эти схемы больше подходят для линейных источников питания, хотя аналогичные методы измерения могут использоваться в импульсных источниках питания.

Виды ограничения тока

Как и в случае с любой технологией и типом электронной схемы, есть несколько вариантов, из которых можно выбрать. То же самое и с ограничителями тока, используемыми в регулируемых источниках питания.

Существует два основных типа цепи ограничителя тока:

• Ограничение постоянного тока: При использовании ограничения постоянного тока выходное напряжение поддерживается по мере увеличения тока до тех пор, пока не будет достигнута точка, в которой достигается максимум.В этот момент ток поддерживается на этом уровне, в то время как напряжение падает с увеличением нагрузки.

  Это основная форма ограничения тока, используемая в регулируемых источниках питания. Схема проста и использует всего несколько электронных компонентов, но не снижает ток в случае короткого замыкания — он поддерживается на максимальном уровне, и это может привести к повреждению схемы.

  Один из недостатков заключается в том, что когда начинает действовать ограничение тока, потребляется максимальный ток, но в этот момент выходное напряжение падает, а это означает, что на транзисторе последовательного прохода в регулируемом источнике питания повышается напряжение на нем.Это увеличивает рассеиваемую мощность внутри устройства.

  В точке, где выходное напряжение почти равно нулю, протекает максимальный ток, а напряжение на нем — это полное входное напряжение от схем сглаживания и выпрямителя. Это не идеально, потому что на этапе проектирования электронной схемы необходимо сделать поправку на это, что потребует, возможно, большего последовательного транзистора, а также дополнительных возможностей теплоотвода, что приведет к дополнительным затратам и размерам регулируемого источника питания.

• Обратное ограничение тока: В этом типе ограничения тока, используемом в регулируемых источниках питания, выходное напряжение поддерживается до момента, когда ограничение тока начинает действовать. В этот момент, вместо того, чтобы просто ограничивать ток, он фактически начинает уменьшаться. Таким образом, ток уменьшается по мере увеличения перегрузки, и тем самым снижается риск повреждения.

  Ограничение обратного тока в регуляторе напряжения снижает энергопотребление, потому что по мере увеличения перегрузки ток уменьшается и общая потребляемая мощность падает, сохраняя тепловыделение последовательного транзистора в более разумных пределах.

  Ограничение тока обратной связи, хотя и немного более сложное, может быть реализовано с использованием относительно небольшого количества электронных компонентов. Поскольку эта функция обычно встроена в интегральные схемы регулируемого источника питания, дополнительные затраты на использование ограничения обратной связи по сравнению с ограничением постоянного тока не заметны. Соответственно, в этих ИС практически всегда используется ограничение тока обратной связи.

  Ограничитель обратной связи усложняет линейный источник питания, поскольку требует большего количества электронных компонентов, чем простой ограничитель постоянного тока.Также существует возможность состояния, известного как «блокировка», с неомическими устройствами, потребляющими постоянный ток независимо от напряжения питания. Ограничитель тока с обратной связью может также включать временную задержку, чтобы избежать проблемы с блокировкой.

Две разные формы линейного ограничения тока источника питания, как правило, используются в разных областях, фактический тип, используемый для любого конкретного приложения, выбирается на этапе проектирования электронной схемы проекта.

Основная схема ограничения постоянного тока

Существует ряд схем, которые можно использовать для ограничения постоянного тока для защиты источника питания, но в одной из простейших схем используются всего три электронных компонента: два диода и резистор.

Простой регулируемый источник питания с ограничением тока

В цепи ограничителя тока источника питания используется считывающий резистор, включенный последовательно с эмиттером выходного проходного транзистора. Два диода, помещенные между выходом схемы и базой проходного транзистора, обеспечивают действие по ограничению тока.

Когда схема работает в нормальном рабочем диапазоне, на последовательном резисторе присутствует небольшое напряжение. Это напряжение плюс напряжение база-эмиттер транзистора меньше, чем падение на двух диодных переходах, необходимое для включения двух диодов, чтобы они могли проводить ток.Однако с увеличением тока увеличивается и напряжение на резисторе.

Когда оно равно напряжению включения диода, напряжение на резисторе плюс падение на переходе база-эмиттер транзистора равняется двум падениям на диоде, и в результате это напряжение появляется на двух диодах, которые начинают проводить. Это начинает понижать напряжение на базе транзистора, тем самым ограничивая потребляемый ток.

Схема этого диодного ограничителя тока для линейного источника питания особенно проста, и, соответственно, конструкция электронной схемы также очень проста.

Значение последовательного резистора можно рассчитать так, чтобы напряжение на нем возрастало до 0,6 В (напряжение включения кремниевого диода) при достижении максимального тока. Однако всегда лучше убедиться, что есть некоторый запас, ограничивая ток от простого регулятора источника питания до того, как будет достигнут абсолютный максимальный уровень.

Двухтранзисторный линейный стабилизатор питания с ограничением тока

Такая же простая диодная форма ограничения тока может быть включена в схемы линейного источника питания, которые используют обратную связь для определения фактического выходного напряжения и обеспечения более точно регулируемого выходного сигнала.Если точка измерения выходного напряжения берется после резистора измерения последовательного тока, то падение напряжения на нем можно скорректировать на выходе.

Схема линейного источника питания с обратной связью и ограничением тока

Схема ограничения тока обратной связи транзистора

Схема ограничения тока обратной связи дает гораздо лучшие характеристики, чем обычная схема ограничения постоянного тока, используемая в более простых источниках питания.

Транзисторный линейный стабилизатор источника питания с ограничением тока обратной связи

Схема обратной связи использует еще несколько электронных компонентов, в том числе транзистор и несколько резисторов, но она обеспечивает гораздо лучшую защиту источника питания и схемы, на которую подается питание.

Схема работает, потому что по мере увеличения нагрузки увеличивающаяся пропорция напряжения между эмиттером и землей падает на резисторе R3 — по мере уменьшения нагрузки эффект делителя потенциала означает, что большее напряжение падает на R3.

Достигнута точка, когда транзистор Tr3 начинает включаться. Когда это происходит, он начинает ограничивать ток.

Если сопротивление нагрузки становится меньше, тогда напряжение на R3 увеличивается, включается Tr3 больше, и это дополнительно снижает ток, уменьшая уровень подаваемого тока.

Есть несколько уравнений, которые можно использовать для определения ключевых значений схемы, чтобы обеспечить требуемый максимальный ток для линейного регулятора напряжения, а также уровень обратного тока при коротком замыкании.

Для максимального тока от линейного регулятора напряжения:

Imax = 1R3 ((1 + R1R2) VBE + R1R2Vreg)

Для тока короткого замыкания линейного регулятора напряжения:

Отношение максимального тока к току короткого замыкания:

ImaxISC = 1 + (R1R1 + R2) VregVBE

Где:
I _max = максимальный ток регулятора напряжения до ограничения тока
В _BE = напряжение, при котором транзистор начинает включаться — обычно 0.6V
V _reg = выходное регулируемое напряжение
I _SC = ток, обеспечиваемый при коротком замыкании.

Ввиду того, что точка считывания регулятора находится после резистора считывания тока, любое падение напряжения на резисторе не повлияет на выходное напряжение схемы, так как оно будет компенсироваться регулятором. (Это предполагает, что на последовательном транзисторе имеется достаточное напряжение для его правильной регулировки.) Таким образом, резистор измерения тока не вызовет никакого снижения выходного напряжения схемы регулятора источника питания.

Схема ограничителя тока источника питания может быть включена в различные схемы с использованием транзисторов и полевых транзисторов в качестве элемента последовательного прохода. Операционные усилители могут быть использованы в качестве дифференциальных усилителей с получением требуемого напряжения опорного диска для выходных устройств.

Основная проблема с обратным ограничением тока заключается в том, что оно не всегда хорошо работает с нелинейными нагрузками. Например, если бы он управлял лампой накаливания, где сопротивление в холодном состоянии намного ниже, чем в горячем, регулятор напряжения с ограничителем тока обнаружит очень низкое сопротивление и войдет в откидную крышку, не допуская лампа для нагрева и запуска.Индуктивные нагрузки могут столкнуться с аналогичными проблемами — двигатели и т. Д. Имеют большой пусковой ток. Это означает, что базовое ограничение тока обратной связи в большинстве случаев не подходит для этих типов нагрузки.

Ограничение тока — ключевая особенность всех источников питания. Поскольку электронные устройства остаются включенными почти постоянно и часто остаются без присмотра, функции безопасности, такие как ограничение тока, имеют важное значение в линейных источниках питания, а также в импульсных источниках питания.

К счастью, ограничение тока легко реализовать, оно не требует включения множества дополнительных электронных компонентов, а если оно содержится в интегральной схеме, дополнительные расходы не заметны.

Другие схемы и схемотехника:
Основы операционных усилителей Схемы операционных усилителей Цепи питания Конструкция транзистора Транзистор Дарлингтона Транзисторные схемы Схемы на полевых транзисторах Условные обозначения схем
Вернуться в меню «Конструкция схемы». . .

Как ограничить ток с помощью регулятора напряжения

Для всех, кому интересно решение этой проблемы, я отправлю его здесь.

Моя первая ошибка заключалась в том, что я не знал, что входное напряжение должно быть как минимум на 2 В больше, чем выходное напряжение. Я просто подумал, что должно быть больше, и, поскольку на выходе было нужное мне 6 В, я предположил, что вход 7,5 В в порядке. В любом случае текущее ограничение работает не так, как я ожидал.

Вторая проблема заключалась в том, что когда я изменил нагрузку так, чтобы я мог использовать свой амперметр 200 мА для измерения выходного тока , я столкнулся с проблемой, что ограничение тока этого конкретного регулятора напряжения не работает так низко.Итак, я снова не смог обнаружить никаких ограничений по току.

Моя следующая попытка заключалась в использовании входа 9 В и потреблении усилителя в устойчивых условиях, и здесь я, , смог, наконец, увидеть ограничение тока и, наконец, увидеть эффект регулировки потенциометра. И вот здесь я смог ответить на вопросы о том, в какую сторону повернуть и как исследовать весь диапазон. Таким образом, десятки раз повернуть за конец — не проблема, и вам не нужно снова делать десятки поворотов, чтобы вернуться туда, где он был.

К сожалению, это не совсем конец истории, поскольку моя фактическая нагрузка содержит двигатели, которые потребляют большой ток при запуске — это пусковой ток, который я пытался ограничить. Даже с соответствующим установленным ограничителем тока этот пусковой ток вызвал большой всплеск входного тока в стабилизаторе, и ограничитель тока, по-видимому, все еще не был достаточно быстрым, чтобы вовремя среагировать на всплеск. Таким образом, входной ток превысил пределы обнаружения короткого замыкания источника питания, и источник питания все равно отключился, чтобы защитить себя.

Окончательное решение заключалось в том, чтобы запитать регулятор напряжением 12 В вместо 9 В, что снижает входной ток. Таким образом, даже несмотря на то, что входной ток все еще резко возрастает, он больше не достигает достаточно высокого уровня для срабатывания защиты источника питания, поэтому двигатель остается под напряжением и проходит фазу запуска. При правильной настройке второго потенциометра выходной ток в установившемся режиме в порядке, а во время скачка броска входной ток не слишком велик.

Спасибо всем за помощь.

тепла — Самый разумный способ использовать ограничение тока с помощью LM317?

См. Блок питания на базе LM317 с ограничением тока на SE и ответ alexan_e.Прочтите все ответы и комментарии, так как есть несколько хороших предложений. Схема избегает сильноточных горшков с помощью некоторых уловок.

Источник: таблица данных ON-Semi.

Другие схемы в сети:

^{смоделировать эту схему — Схема создана с помощью CircuitLab}

Рисунок 1. Отрицательное питание шины для первого варианта.

Поскольку у вас много трансформаторов, вы можете использовать второй для создания отрицательного напряжения.Трансформатор от 6 до 9 В подойдет, и я не думаю, что вам понадобится стабилизатор. Номинального значения 100 мА будет достаточно.

---

Основные сведения об источнике постоянного тока

Рис. 2. Блок постоянного тока блока питания на базе LM317 с ограничением тока.

Как вы определили в своем OP, существует проблема с использованием переменного резистора в режиме источника тока, потому что весь ток проходит через переменный резистор.Эта схема решает эту проблему.

• \ $ R_ {SC} \ $ — это постоянный резистор, который устанавливает предел тока короткого замыкания (SC). Vout LM317 равен \ $ V_ {ADJ} + 1,25 \ $, поэтому, если мы хотим 2 A max, то 0,65 Ом подойдет.
• Q1 образует простой генератор постоянного тока — я не знаю, на каком токе он установится. Может быть, кто-то может просветить нас в комментариях, но давайте предположим, что на шину -10 В идет около 10 мА.
• D1 и D2 образуют небольшое постоянное падение напряжения.Какое бы напряжение ни было справа от \ $ R_ {SC} \ $ (\ $ V_ {IN2} \ $), нижняя часть D2 будет на 1,4 В (падение на 2 диодах 0,7 В) ниже \ $ V_ {IN2} \ $.
• Добавив потенциометр 1 кОм на диоды, мы можем отрегулировать напряжение на \ $ V_ {ADJ} \ $ с Vin2 до 1,4 В ниже \ $ V_ {IN2} \ $. Помните, что нам нужно только получить \ $ V_ {ADJ} \ $ 1,25 В ниже Vout1, чтобы отключить выход.

Время для некоторых расчетов:

\ $ R_ {sc} \ $ = 0,65 A. Стеклоочиститель наверху. \ $ V_ {OUT} \ $ питает нагрузку с низким сопротивлением, чтобы убедиться, что мы находимся в пределе тока.

• \ $ V_ {OUT1} \ $ будет увеличиваться до тех пор, пока напряжение на \ $ R_ {SC} \ $ не станет 1,25 В. Это произойдет при 2 А.

Стеклоочиститель перемещен в центр.

• Из-за расположения Q1, D1, D2 напряжение на очистителе потенциометра будет Vin2 — 0,7 В.
• Выход установится, когда падение напряжения на \ $ R_ {SC} \ $ = 1,25 В — 0,7 В = 0,55 В. Согласно закону Ома, \ $ I_ {RSC} = \ frac {V_ {RSC}} {R_ {SC}} = \ frac {0,55} {0,65} = 0,85 ~ A \ $.
• Чем ниже мы регулируем дворник, тем сильнее ограничивается ток.Обратите внимание, что в этом устройстве ток будет равен нулю до конца хода горшка. Добавление последовательного резистора внизу между ним и переходом D2 исправит это.

^{смоделировать эту схему}

Рис. 3. Использование полного диапазона кастрюли путем добавления R1.

• Напряжение на D1 и D2 составляет 1,4 В, как описано выше.
• С дворником наверху мы получаем максимальный ток, как обсуждалось выше.
• Чтобы использовать весь размах горшка, нам нужно 1.25 В на дворнике, когда он внизу. Без R1 у нас будет 1,4 В. \ $ \ frac {1,25} {1,4} = 0,89 = 89 \% \ $. Таким образом, нам нужно, чтобы потенциометр на 1 кОм составлял 89% от R1 + R2. Мы можем получить это, если установим \ $ R_ {TOTAL} = \ frac {1k} {89} \ cdot 100 = 1,123 ~ Ω \ $. Таким образом, R1 = 120 Ом должно помочь.

Расчет \ $ R_ {SC} \ $

LM317 может работать с макс. Током 1,5 А. Это ваш ток короткого замыкания. \ $ R_ {SC} = \ frac {V_ {ADJ}} {I_ {MAX}} = \ frac {1,25} {1,5} = 0,83 Ом \ $. Подойдет 0,82 Ом или какая-то параллельная комбинация.

Номинальная мощность резистора определяется как \ $ P = V \ cdot I = 1.25 \ cdot 1.5 = 1.9 ~ W \ $.

Нужен регулятор тока? Используйте регулятор напряжения!

Эта статья, являющаяся частью коллекции аналоговых схем AAC, показывает, как линейные регуляторы напряжения могут быть полезны в приложениях с постоянным током.

Линейные регуляторы напряжения, также (несколько неточно) называемые LDO, являются одними из наиболее распространенных электронных компонентов. Например, LM7805 приобрел почти легендарный статус и непременно был бы включен в зал славы интегральных схем, если бы такая вещь существовала.В примечании к приложению от Texas Instruments хорошо сказано: ИС линейных регуляторов «настолько просты в использовании», что они практически «надежны» и «настолько недороги», что, как правило, являются одними из самых дешевых компонентов в конструкции.

Действительно, линейные регуляторы удобны, эффективны и универсальны. И на самом деле они могут быть даже более универсальными, чем вы думаете. Топологии линейных регуляторов построены на отрицательной обратной связи, как показано на следующей диаграмме, взятой из того же примечания к приложению:

Схема взята из в этой заметке приложения TI .

Отрицательная обратная связь — очень полезная вещь, особенно в сочетании с фиксированным источником тока, как в случае с регулятором напряжения LT3085 от Linear Tech. На следующей диаграмме показаны внутренние функции этого устройства.

Схема взята из таблицы данных LT3085 .

В предыдущих статьях (проект по разработке датчика цвета и исследование преобразователя напряжения в ток) мы исследовали использование отрицательной обратной связи в преобразователях напряжения в ток, которые могут точно регулировать яркость светодиода.Если вы знакомы с этими методами, неудивительно, что мы действительно можем использовать стабилизатор напряжения, такой как LT3085, для генерации постоянного тока.

В этой статье мы рассмотрим простой светодиодный драйвер на основе LT3085.

Сравнение линейного регулятора

и операционного усилителя

Прежде чем мы проанализируем саму схему, мы должны обсудить преимущества подхода линейного регулятора к генерации постоянного тока. Методы операционных усилителей, представленные в предыдущих статьях, несомненно, эффективны, так зачем возиться с новой техникой?

Вот некоторые моменты, которые следует учитывать:

• Большинство операционных усилителей не рассчитаны на высокий выходной ток, поэтому схема на основе линейного регулятора позволяет избежать ограничений по выходному току типичных операционных усилителей.
ИС регулятора
• имеют защиту от перегрева.
Линейные регуляторы
• обеспечивают большую устойчивость к большим входным напряжениям и высокой рассеиваемой мощности.
• Возможно, вы сможете найти единственную деталь, которая подходит практически для всех ваших требований по регулированию напряжения и генерации тока. Моим наименее любимым аспектом проектирования схем / печатных плат является создание новых библиотечных компонентов, поэтому я стараюсь использовать детали, которые могут пригодиться для будущих проектов.

LT3085 как регулятор напряжения

Давайте кратко рассмотрим функцию регулирования напряжения LT3085.Эта информация поможет нам понять реализацию с текущим исходным кодом.

Вот типичная конфигурация регулятора напряжения:

Схема взята из таблицы данных LT3085 .

Источник тока (10 мкА) создает напряжение на R _SET . Это напряжение появляется на неинвертирующей входной клемме усилителя. Действие отрицательной обратной связи гарантирует, что напряжение на инвертирующем выводе равно напряжению на неинвертирующем выводе; другими словами, выходное напряжение равно напряжению на R _SET .Выходной конденсатор необходим для обеспечения стабильности, и транзистор, подключенный к выходному зажиму усилителя, будет выглядеть очень знакомым, если вы читали мою статью о том, как буферизовать выход операционного усилителя для более высокого тока.

От напряжения к току

Назначение регулятора напряжения — обеспечить постоянное выходное напряжение независимо от сопротивления нагрузки. Другими словами, идеальный регулятор будет выдавать напряжение, равное (например) ровно 3,3 В при подключении к нагрузке 100 кОм и ровно 3.3 В при подключении к нагрузке 5 Ом. Что, конечно, меняется, так это ток нагрузки, который полностью определяется сопротивлением нагрузки (потому что напряжение на нагрузке не меняется).

Что же произойдет, если мы дадим идеальному регулятору напряжения фиксированное сопротивление нагрузки? Если напряжение нагрузки не меняется и сопротивление нагрузки не меняется, и если закон Ома все еще действует, то ток тоже не изменится.

Вуаля: текущий источник.

На следующей диаграмме показано, как использовать LT3085 для решения задач, связанных с управлением светодиодами.

Схема взята из таблицы данных LT3085 .

Вот как это работает:

• Внутренний источник тока посылает 10 мкА через R1, генерируя напряжение, которое будет равно выходному напряжению (т. Е. Напряжению на R2).
• Это выходное напряжение постоянно (потому что сопротивление R1 и значение внутреннего источника тока постоянны).
• Это постоянное выходное напряжение будет производить постоянный ток через R2, потому что сопротивление R2 постоянно.
• Инвертирующая входная клемма усилителя не подает ток, поэтому почти весь ток R2 идет от положительного источника питания через транзистор, подключенный к выходной клемме усилителя. (Я говорю «почти», потому что ток эмиттера BJT — это сумма тока базы и тока коллектора, но ток базы намного меньше, чем ток коллектора.)
• Светодиод включен последовательно с коллектором BJT, и, таким образом, ток через светодиод фиксирован и (почти) равен току, протекающему через R2.

Ток через светодиод можно изменить, изменив значение R1 или R2; как показано в следующем уравнении, ток светодиода — это просто значение внутреннего источника тока, умноженное на отношение R1 к R2.

$$ I_ {LED} = \ frac {((10 \ mu A) \ times R1)} {R2} = 10 \ mu A \ \ times \ frac {R1} {R2} $$

Я бы назвал это довольно удобной схемой: процесс проектирования чрезвычайно прост, и требуется лишь несколько компонентов.Если вы замените один из резисторов потенциометром, в результате получится высокоточный светодиодный драйвер с регулируемым током с широким диапазоном входных напряжений и защитой от перегрева, который может подавать ток до 500 мА.

И, конечно, это не ограничивается светодиодами; Вы могли бы так же легко использовать его, скажем, с резистивным нагревательным элементом. Это позволит вам генерировать постоянное тепло (потому что P = I ² R), несмотря на колебания напряжения питания.

Заключение

Мы обсудили простой, но высокопроизводительный источник тока, основанный на микросхеме стабилизатора напряжения от Linear Tech.Я предполагаю, что аналогичные топологии регуляторов доступны и у других производителей.

Мне нравится всегда включать моделирование SPICE в статьи «Сборник аналоговых схем», но в данном случае это казалось действительно ненужным. Однако перед написанием статьи я подтвердил, что LTspice действительно включает компонент LT3085 (в папке «[PowerProducts]»). Поэтому, хотя я не проводил симуляцию, я обязательно использовал деталь, которую можно было бы легко смоделировать, если вы хотите исследовать эту схему дальше.

Объяснение 2 лучших схем ограничителя тока

В этом посте объясняются 2 простые универсальные схемы регулятора тока, которые можно использовать для безопасной эксплуатации любого желаемого светодиода высокой мощности.

Описанная здесь универсальная схема ограничителя тока с высокой мощностью светодиода может быть интегрирована с любым грубым источником питания постоянного тока для обеспечения превосходной защиты от перегрузки по току для подключенных светодиодов высокой мощности.

Почему ограничение тока имеет решающее значение для светодиодов

Мы знаем, что светодиоды являются высокоэффективными устройствами, которые способны производить ослепительное освещение при относительно низком потреблении, однако эти устройства очень уязвимы, особенно к теплу и току, которые являются дополнительными параметрами и влияют на светодиод представление.

Приведенные выше параметры становятся критически важными, особенно для светодиодов высокой мощности, которые имеют тенденцию выделять значительное количество тепла.

Если светодиод работает с более высоким током, он будет иметь тенденцию нагреваться сверх допустимых значений и разрушаться, в то время как, наоборот, если рассеивание тепла не контролируется, светодиод начнет потреблять больше тока, пока не будет разрушен.

В этом блоге мы изучили несколько универсальных ИС для рабочих лошадок, таких как LM317, LM338, LM196 и т. Д., Которые обладают множеством выдающихся возможностей регулирования мощности.

LM317 предназначен для работы с токами до 1,5 ампер, LM338 допускает максимум 5 ампер, а LM196 предназначен для генерации до 10 ампер.

Здесь мы используем эти устройства для ограничения тока для светодиодов самыми простыми из возможных способов:

Первая схема, представленная ниже, сама по себе проста, используя только один рассчитанный резистор, IC может быть сконфигурирован как точный регулятор или ограничитель тока.

ИЗОБРАЖЕНИЕ ВЫШЕЙ ЦЕПИ

Расчет резистора ограничителя тока

На рисунке показан переменный резистор для настройки контроля тока, однако R1 можно заменить на постоянный резистор, рассчитав его по следующей формуле:

R1 (Ограничение Резистор) = Vref / ток

или R1 = 1.25 / ток.

Ток может быть разным для разных светодиодов и может быть рассчитан путем деления оптимального прямого напряжения на его мощность, например, для светодиода мощностью 1 Вт ток будет 1 / 3,3 = 0,3 ампера или 300 мА, ток для других светодиодов может рассчитываться аналогичным образом.

Приведенный выше рисунок поддерживает максимум 1,5 А, для больших диапазонов тока ИС можно просто заменить на LM338 или LM196 в соответствии со спецификациями светодиода.

Application Circuits

Изготовление светодиодного трубчатого света с регулируемым током.

Вышеупомянутая схема может быть очень эффективно использована для создания прецизионных цепей светодиодных трубок с регулируемым током.

Ниже показан классический пример, который можно легко изменить в соответствии с требованиями и спецификациями светодиодов.

Схема драйвера светодиода постоянного тока мощностью 30 Вт

Последовательный резистор, подключенный к трем светодиодам, рассчитывается по следующей формуле:

R = (напряжение питания — общее прямое напряжение светодиода) / ток светодиода

R = ( 12 — 3.3 + 3,3 + 3,3) / 3 ампера

R = (12 — 9,9) / 3

R = 0,7 Ом

R Вт = V x A = (12-9,9) x 3 = 2,1 x 3 = 6,3 Вт

Ограничение тока светодиода с помощью транзисторов

В случае, если у вас нет доступа к IC LM338 или если устройство недоступно в вашем районе, вы можете просто настроить несколько транзисторов или BJT и сформировать эффективную схему ограничителя тока для вашего светодиода.

Схема цепи управления током с использованием транзисторов приведена ниже:

PNP Версия указанной схемы

Как рассчитать резисторы

Чтобы определить R1, вы можете использовать следующую формулу:

R1 = (Нас — 0.7) Hfe / ток нагрузки,

, где Us = напряжение питания, Hfe = коэффициент усиления прямого тока T1, ток нагрузки = ток светодиода = 100 Вт / 35 В = 2,5 А

R1 = (35 — 0,7) 30 / 2,5 = 410 Ом ,

Мощность для вышеуказанного резистора будет P = V ² / R = 35 x 35/410 = 2,98 или 3 Вт

R2 можно рассчитать, как показано ниже:

R2 = 0,7 / ток светодиода
R2 = 0,7 / 2,5 = 0,3 Ом, мощность
можно рассчитать как = 0,7 x 2,5 = 2 Вт

Использование полевого МОП-транзистора для более высоких токовых приложений

Полевые МОП-транзисторы

более эффективны, чем БЮТ, с точки зрения обработки более высокого тока и мощности.Следовательно, для приложений, требующих ограничения высокого тока, для нагрузок с высокой мощностью, МОП-транзистор может использоваться вместо T1.

Текущая пропускная способность полевого МОП-транзистора будет зависеть от его номинальных значений V _DS и I _DS в зависимости от температуры корпуса. Это означает, что полевой МОП-транзистор сможет выдерживать величину тока, определяемую продуктом его V _DS x I _DS , при условии, что температура корпуса не превышает 40 градусов Цельсия.

Это может показаться практически невозможным, поэтому фактический предел будет определяться количеством V _DS и I _DS , которое позволяет устройству работать при температуре ниже отметки 40 градусов Цельсия.

Вышеупомянутые схемы ограничения тока на основе BJT можно модернизировать, заменив T1 на полевой МОП-транзистор, как показано ниже:

Расчет номинала резистора останется таким же, как описано выше для версии BJT. может легко преобразовать вышеуказанный ограничитель постоянного тока в универсальную схему ограничителя переменного тока.

Использование транзистора Дарлингтона

В этой схеме регулятора тока используется пара Дарлингтона T2 / T3, соединенная с T1 для реализации петли отрицательной обратной связи.

Работу можно понять следующим образом. Допустим, на входе питания ток источника I по какой-то причине начинает расти из-за большого потребления нагрузкой. Это приведет к увеличению потенциала на R3, вызывая повышение потенциала базы / эмиттера T1 и проводимости через его коллектор-эмиттер. Это, в свою очередь, приведет к тому, что базовая предвзятость пары Дарлингтона станет более обоснованной. Из-за этого увеличение тока будет сдерживаться и ограничиваться нагрузкой.

Включение подтягивающего резистора R2 гарантирует, что T1 всегда проводит с постоянным значением тока (I), которое задается следующей формулой. Таким образом, колебания напряжения питания не влияют на ограничение тока цепи.

R3 = 0,6 / I

Здесь I — ограничение тока в амперах, требуемое приложением.

Другая простая схема ограничителя тока

В этой концепции используется простая схема с общим коллектором BJT. который получает свое базовое смещение от переменного резистора 5 кОм.

Этот потенциометр помогает пользователю регулировать или устанавливать максимальный ток отключения для выходной нагрузки.

При отображении значений выходной ток отключения или ограничение тока можно установить от 5 мА до 500 мА.

Хотя из графика мы можем понять, что процесс отключения по току не очень резкий, на самом деле его вполне достаточно для обеспечения надлежащей защиты выходной нагрузки от перегрузки по току.

Тем не менее, диапазон ограничения и точность могут быть изменены в зависимости от температуры транзистора.

О компании Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и руководствами по схемам.
Если у вас есть какие-либо вопросы, связанные со схемой, вы можете взаимодействовать с ними через комментарии, я буду очень рад помочь!

Отсутствует

Код 404 страница не найдена. К сожалению, страница отсутствует или перемещена. Ниже приведены основные подразделы этого сайта. Главная страница General Electronics Мой канал YouTube Electronics Проекты микроконтроллеров Arduino Raspberry Pi и Linux Возвращение к регистрам порта Arduino Digispark ATtiny85 с расширителем GPIO MCP23016 Программа безопасной сборки H-моста Построить управление двигателем с H-мостом без фейерверков MOSFET H-мост для Arduino 2 Гистерезис компаратора и триггеры Шмитта Учебное пособие по теории компараторов Принципы работы и использования фотодиодных схем Реле постоянного тока на полевых МОП-транзисторах с оптопарой и фотоэлектрическими драйверами Подключение твердотельных реле Crydom MOSFET Photodiode Op-Amp Circuits Tutorial Входные цепи оптопары для ПЛК h21L1, 6N137A, FED8183, TLP2662 Оптопары с цифровым выходом Цепи постоянного тока с LM334 LM334 Цепи CCS с термисторами, фотоэлементами LM317 Цепи источника постоянного тока TA8050P Управление двигателем с Н-мостом Оптическая развязка элементов управления двигателем с Н-образным мостом Управление двигателем с Н-мостом на всех NPN-транзисторах Базовые симисторы и тиристоры Твердотельные реле переменного тока с симисторами Светоактивированный кремниевый управляемый выпрямитель (LASCR) Базовые схемы транзисторных драйверов для микроконтроллеров ULN2003A Транзисторная матрица Дарлингтона с примерами схем Учебное пособие по использованию силовых транзисторов Дарлингтона TIP120 и TIP125 Управление силовыми транзисторами 2N3055-MJ2955 с транзисторами Дарлингтона Что такое биполярные транзисторные переключатели Учебное пособие по переключению силовых МОП-транзисторов с N-каналом Учебное пособие по переключателю P-Channel Power MOSFET Построение транзисторного управления двигателем с H-мостом Управление двигателем с Н-мостом и силовыми МОП-транзисторами Другие примеры цепей с двутавровым мостом силового полевого МОП-транзистора Создание мощного транзисторного управления двигателем с H-мостом Теория и работа конденсаторов Построить вакуумную трубку 12AV6 AM-радио Катушки для высокоселективного кристаллического радио Добавление двухтактного выходного каскада к усилителю звука Lm386 Исправление источника питания Основные силовые трансформаторы Схемы транзисторно-стабилитронного стабилизатора Уловки и подсказки для регуляторов напряжения серии LM78XX Биполярные источники питания Создайте регулируемый источник питания 0-34 В с Lm317 Использование датчиков Холла с переменным током Использование переключателей и датчиков на эффекте Холла Использование ратиометрических датчиков на эффекте Холла Использование датчиков Холла с Arduino-ATMEGA168 Простой преобразователь от 12-14 В постоянного тока до 120 В переменного тока Глядя на схемы оконного компаратора Автоматическое открытие и закрытие окна теплицы La4224 Усилитель звука 1 Вт Управление двигателем H-Bridge с силовыми МОП-транзисторами Обновлено Обновлено в сентябре 2017 г .: Веб-мастер Бристоль, Юго-Западная Вирджиния Раскрытие Наука и технологии 2017 Обновления и удаления веб-сайта Электроника для хобби Конституция США Христианство 101 Религиозные темы Электронная почта »Главная » Электронное письмо »Пожертвовать » Преступление »Электроника для хобби » Защита окружающей среды »Расизм »Религия »Бристоль VA / TN »Архив 1 »Архив 2 »Архив 3 »Архив 4 »Архив 5 » Архив 6 »Архив 7 »Архив 8 »Архив 9 Веб-сайт Авторские права Льюис Лофлин, Все права защищены.

Выберите регулятор с точным ограничением входного тока для безопасного извлечения максимальной мощности из USB

Большинство из нас не будет использовать кисть, чтобы подписать наши имена на наших чеках. Его просто неподходящий инструмент для работа — трата краски там, где тонкая линия чернил предлагает лучшее полученные результаты. Аналогичным образом, используя ИС источника питания с широкая кисть ± 40% выход текущий лимит расточителен, требуя от дизайнера уйти 80% входного тока на столе или того хуже, игнорировать терпимость и риск обрушение вводимого питания.Для разработки ограниченного по входному току предложение, которое максимизирует потребляемая входная мощность требует детальный подход, в идеале включение регулятора с жесткими допусками.

LTC3619 и LTC3619B — 400 мА и 800 мА двойной монолитный синхронный понижающие регуляторы с программируемым напряжением ± 5% пределы среднего входного тока. В LTC3619 использует пакетный режим для повысить эффективность при легких нагрузках, в то время как LTC3619B использует пропуск импульсов для повысить эффективность, а также снизить уровень шума. Точный предел входного тока позволяет использование 90% максимального ввода ток для быстрой зарядки суперконденсатора, сильный сигнал и работа без задержек риск обрушения входного питания.

Все большее количество портативной электроники питаются от USB, который ток ограничен до 500 мА. Скачки тока на USB обычно возникают из-за подключения устройство в порт. Если импульсный ток высокие, не ограниченные по току сбросы нагрузки при порт USB может вызвать сбой источника питания поставка, которая может повлиять на другие системы которые зависят от предложения. Подключение USB-устройство с ненадлежащим ограничением тока в ноутбук может дать сбой в процессоре ноутбука, что приведет к его заблокировать или перезагрузить. Высокий пиковый ток импульсы во время беспроводной передачи данных GSM также может вызвать сбои в питании.В точные пределы тока LTC3619 и LTC3619B защищает питание при максимальном увеличении использование доступного входного тока.

Пользователи ожидают высокого уровня мобильной функциональности в своих электронных устройствах — они хотят, чтобы их модемы GSM обнаруживали сильный сигнал во всех уголках города. Как более ток требуется для лучшей передачи и прием, важность точного ограничение входного тока нельзя игнорировать.

Программирование точного ограничение входного тока для максимального увеличения доступного текущее использование простое с внешний резистор R _LIM и конденсатор C _LIM , размер, используя следующее выражение:

Определить R _LIM для среднего входа ограничивается ток (I _DC ), и выберите C _LIM больше 100 пФ для усреднения I _LIM ток.Когда сумма обоих каналов ток превышает входной ток предел, только канал 2 ограничен по току в то время как канал 1 остается регулируемым. Вход ограничение тока начинается, когда V _RLIM = 1 В ± 5%.

Предел входного тока LTC3619B составляет обрезка до менее 2% при комнатной температуре и отклоняется не более чем на несколько процентов превышения температуры. (См. Лист данных LTC3619B для подробного объяснения при выборе R _LIM и C _LIM .) Рисунок 1 показывает LTC3619B в решении, которое преобразует Вход USB (V _IN = 5 В) на V _OUT2 = 3.От 4 В до доставить GSM импульсную токовую нагрузку. фигура 2 показывает формы выходных сигналов GSM.

Рисунок 1. Питание GSM-приемника осуществляется от USB. Хотя приемникам GSM требуются всплески мощности, превышающие предел тока USB, эта конструкция соответствует ограничениям по току USB за счет включения суперконденсатора, обеспечивающего короткие всплески тока на V _OUT2 . Только V _OUT2 активно ограничивает входной ток. Ток на V _OUT1 должен работать в пределах ограничений мощности входа USB, но он не является активно ограниченным входным током, поэтому напряжение на V _OUT1 остается стабильным для важных цепей.

Рис. 2. Работа источника питания GSM-модема, показывающая всплески тока, превышающие предел входного тока, и быстрая зарядка суперконденсатора на V _OUT2 . Обратите внимание на стабильность V _IN .

GSM-модемы требуют больших пакетов ток до 2А на усилитель мощности ВЧ, что намного превышает максимум Входной ток 500 мА доступен через USB. На рисунке 1 LTC3619B быстро заряжает крышка резервуара или суперкар, которые, в свою очередь, может адекватно обеспечивать всплески тока.

Поскольку канал 1 не является входным током ограничено, его выходное напряжение не коллапс даже когда GSM модем тянет сильноточные всплески.Таким образом, безопасно используйте этот канал для включения основной полосы частот микросхемы, ИС управления питанием или схема поддержания активности при максимальном увеличении доступный ток для канала 2.

Контакты индикатора PGOOD полезны для мониторинга статуса регулирования два выхода. Контакты PGOOD выходы с открытым стоком — вытянутые высоко с внешний подтягивающий резистор при включении регулирование. На рисунке 1, если суперкапс не полностью заряжен или выход не в регулирование, вывод PGOOD2 опущен на низкий уровень внутренним NFET.Красный светодиодный индикатор может использоваться вместо подтягивающего резистора. Конечно, PGOOD можно использовать для рукопожатия. с другими схемами, обеспечивая сигнал готовности к следующему сбросу нагрузки.

В приложениях, требующих дополнительных управление системой, LTC3619B обеспечивает точная текущая сенсорная информация для оба канала. Эта информация может быть используется для схем защиты, обратной связи управление и другие особенности. На рисунке 3 показано схема светодиодного индикатора перегрузки по току.

Рис. 3. Индикатор перегрузки по току использует мониторинг входного тока на выводе RLIM.

На рисунке 4 показана взаимосвязь между напряжение V _RLIM и входной ток. Установите V _REF равным V _RLIM напряжение на интересующий предел перегрузки по току. Например, если бы предел перегрузки по току был установлен на 85% максимального тока или 400 мА, затем установите

Рисунок 4. V _RLIM и I _IN для схемы на Рисунке 3.

0.85V ссылка создается через резистор делитель прецизионного шунта LT1634 опорное напряжение и сравнивается с V _RLIM с использованием прецизионного компаратора LT1716 для создания сигнала перегрузки по току.

В этом примере, когда V _RLIM поднимается выше V _REF , LT1716 снижает ПЕРЕГРУЗОЧНЫЙ ТОК и включает LED1 при выключении Q1, позволяя R _H обеспечить около 5% гистерезиса для V _RLIM . V _RLIM будет должны быть уменьшены на 5%, чтобы снимите условие ПЕРЕГРУЗОЧНЫЙ ТОК.

Если приложение требует независимого мониторинг только одного канала, LTC3606B с пропусканием импульсов, одиночный канальный монолитный бак с входом текущий предел — хороший выбор.В LTC3606B можно использовать для питания Микросхема драйвера светодиода или для непосредственного управления большой светодиодный индикатор, такой как LED1 на Рисунке 5.

Рисунок 5. Драйвер светодиода с индикатором состояния лампы (LAMPGOOD).

LED1 имеет номинальное напряжение включения 3,2 В и его ток ограничен входным током предел 400 мА устанавливается R _LIM . В этом случае ток через LED1 ограничен до 625 мА, по расчетам

при условии, что V _IN = 5V. Схема настроена чтобы индикатор LAMPGOOD становится высоким, когда LED1 выключается или выгорает.При включении ток через LED1 находится на пределе входного тока а напряжение на V _OUT составляет 3,2 В. регулируемого 4В. Поскольку действующий Светодиод выдает выход V _OUT более чем на 11% регулирования, PGOOD (a.k.a. LAMPGOOD) опускается ниже, указывая на то, что лампа включена. Если LED1 выключается или перегорает (нет тока через него), V _OUT возвращается к регулируемому 4V и LAMPGOOD получает высокий уровень через R _PGD , указывает на то, что лампа не работает.

Если LTC3619B использовался в предыдущем Например, доступный входной ток к каналу 2 будет зависеть по входному току канала 1.С использованием выражение ниже, ток из R _{Вывод LIM} можно рассчитать. Это Суммарное представление катушки индуктивности токи из обоих каналов и иллюстрирует как распределяются токи.

, где D1 = V _OUT1 / V _IN и
D2 = V _OUT2 / V _IN — рабочие циклы каналов 1 и 2 соответственно.

К1 и К2 — отношение

каналов 1 и 2 соответственно и имеют внутреннюю обрезку лучше, чем Погрешность 2% при 1 / 55кОм-А.Предполагая K = K1 = K2, и разделив обе части на K, определяется входной ток. Параметр входной ток до предела входного тока, получаем следующее выражение.

Канал 2 настроен на питание LED1 при V _OUT2 = 3,2 В. Если канал 1 загружен в 400 мА с V _OUT1 = 1,8 В, что соответствует до 144 мА входного тока (I _OUT1 × D1), это впоследствии оставляет 400 мА через LED2 вместо оригинального 625mA, который соответствует входному току 256 мА (I _OUT2 × D2) доступен для канала 2.

Согласно приведенному выше выражению I _LIM , a более высокое напряжение включения LED1, например из-за более слабых производственных допусков, приведет к уменьшению тока через LED1 и наоборот.