Калькулятор расчета вольтамперной характеристики стабилизатора напряжения

x

Check Also

Калькулятор расчета вольтамперной характеристики стабилизатора напряжения

Тротуарная плитка во дворе частного дома: фото вариантов укладки М ожно сказать о том, что тротуарная плитка используется очень давно. Она применялась для строительства дорог, …

Калькулятор расчета вольтамперной характеристики стабилизатора напряжения

Стеклопластиковая арматура – как выбрать и где можно использовать Появление новых технологий в различных отраслях промышленности не обошло стороной и строительную отрасль. Появились новые материалы, …

Калькулятор расчета вольтамперной характеристики стабилизатора напряжения

Какой лучше электрический встраиваемый духовой шкаф: отзывы потребителей Духовка является непременным атрибутом любой кухни. Чтобы она была качественной, при выборе стоит обратить внимание на комплект …

Калькулятор расчета вольтамперной характеристики стабилизатора напряжения

Террасы и веранды к дому − фото конструкций и способы их оформления Отдых на свежем воздухе должен приносить удовлетворение от созерцания окружающего ландшафта, ощущения тёплых …

Калькулятор расчета вольтамперной характеристики стабилизатора напряжения

Расчет ламината онлайн калькулятор расхода материалов Аккуратно и красиво уложить ламинат можно и самостоятельно, для этого необходимо обстоятельно изучить теорию и опыт других мастеров. Перед …

Калькулятор расчета вольтамперной характеристики стабилизатора напряжения

Еврочехол на диван – простой и современный способ вернуть старой мебели первозданный вид Беда, которая рано или поздно обязательно коснётся мебели в доме, — превращение …

Калькулятор расчета вольтамперной характеристики стабилизатора напряжения

Как сделать отмостку вокруг дома своими руками: проектирование, монтаж и полезные советы Независимо от предназначения здания, для него требуется отмостка. Полезные рекомендации помогут при ответе …

Калькулятор расчета вольтамперной характеристики стабилизатора напряжения

Современный дизайн ватерклозета или что такое инсталляция Современные отделочные материалы и дизайнерские открытия каждый день диктуют новые правила ремонта. Новшества коснулись и ванной комнаты. Новое …

Калькулятор расчета вольтамперной характеристики стабилизатора напряжения

Дымоходы для газового котла в частном доме: как выбрать и установить? Д ля отвода продуктов сгорания внутри топок обогревательных приборов используются дымоходы для газового котла …

Калькулятор расчета вольтамперной характеристики стабилизатора напряжения

Характеристики светодиодов: основные параметры и отличительные особенности Светодиодное освещение можно смело назвать самым эффективным. При минимальном потреблении мощности такие изделия способны сформировать достаточно большой световой …

Делаем погреб на даче своими руками пошагово: оптимальная последовательность работ На территории загородного участка не помешает возвести прохладное помещение для хранения солений, фруктов, овощей и …

Как увлажнить воздух в комнате без увлажнителя: оригинальные способы и секреты Уют и комфортная обстановка определяются не только добротной мебелью и стильным оформлением, но и …

И Иванушке не снилось! Как сделать лучшую печь для бани из кирпича или металла своими руками Два главных требования к банной печке – эффективность и …

Настольные лампы для рабочего стола: как выбрать подходящую модель? Качественное и полноценное освещение рабочей поверхности – залог успешного результата труда. Это касается не только рабочего …

Практичные советы: как быстро почистить духовку от жира и нагара в домашних условиях Если регулярно игнорировать совет о том, что мыть духовой шкаф нужно после …

Отопление загородного дома: варианты и цены, выбор оптимального При планировании круглогодичного проживания в загородном доме необходимо побеспокоиться о создании эффективной системы отопления. В настоящее время …

Как сделать красивые и аккуратные грядки из пластиковой доски В оформлении огорода или приусадебного участка можно проявить настоящий полет фантазии, используя сочетание плодоносных культур, цветов …

Устройство байпас в системе отопления: что это такое? Практически в каждом проекте, основанном на сборных моделях из множества деталей, отопительная система тоже является довольно сложной …

Как сделать грядки своими руками не как у всех? Интересные идеи и фото-примеры Городские жители любят проводить время на дачах, где кто-то организует только зону …

ГКЛ – что это такое. ГВЛ, ГКЛВ и другие виды со сравнительными характеристиками «Сухое» строительство активно используется в нашей стране всего несколько десятилетий. Под данным …

Ключница настенная своими руками: самые интересные идеи для вашего дома! В каждой квартире должен быть порядок, а все вещи должны лежать на своих местах, это …

Вентилятор для ванной бесшумный с обратным клапаном: выбор и установка Обеспечение качественной вентиляции в ванной комнате является одним их обязательных требований, так как во время …

Гляжусь в себя как в зеркало: как помыть поверхность, не оставив разводы и не повредив защитный слой Ну, кому адресована большая часть женских улыбок? Конечно …

Как клеить виниловые обои на бумажной основе: этапы работы и советы специалистов Поклейка обоев является важной частью любого ремонта. Данный процесс отличается трудоемкостью и сложностью. …

Источник: http://argi.su/moj-dom/kalkulyator-rascheta-voltampernoj-xarakteristiki-stabilizatora-napryazheniya

Параметрические стабилизаторы напряжения. Расчёт простейшего параметрического стабилизатора на стабилитроне

Параметрический стабилизатор напряжения — это устройство, в котором стабилизация выходного напряжения достигается за счет сильной нелинейности вольт-амперной характеристики электронных компонентов, использованных для построения стабилизатора (т.е. за счет внутренних свойств электронных компонентов, без построения специальной системы регулирования напряжения).

Для построения параметрических стабилизаторов напряжения обычно используются стабилитроны, стабисторы и транзисторы.

Из-за низкого КПД такие стабилизаторы находят применение в основном в слаботочных схемах (с нагрузками до нескольких десятков миллиампер). Наиболее часто они используются как источники опорного напряжения (например, в схемах компенсационных стабилизаторов напряжения).

Параметрические стабилизаторы напряжения бывают однокаскадными, многокаскадными и мостовыми.

Рассмотрим простейший параметрический стабилизатор напряжения, построенный на основе стабилитрона (схема приведена ниже):

Калькулятор расчета вольтамперной характеристики стабилизатора напряжения

  1. Iст — ток через стабилитрон
  2. Iн — ток нагрузки
  3. Uвых=Uст — выходное стабилизированное напряжение
  4. Uвх — входное нестабилизированное напряжение
  5. R0 — балластный (ограничительный, гасящий) резистор

Работа стабилизатора основана на том свойстве стабилитрона, что на рабочем участке вольт-амперной характеристики (от Iст min до Iст max) напряжение на стабилитроне практически не изменяется (на самом деле конечно изменяется от Uст min до Uст max, но можно считать, что Uст min = Uст max = Uст).

В приведенной схеме, при изменении входного напряжения или тока нагрузки — напряжение на нагрузке практически не меняется (оно остаётся таким же, как и на стабилитроне), вместо этого изменяется ток через стабилитрон (в случае изменения входного напряжения и ток через балластный резистор тоже).

То есть, излишки входного напряжения гасятся балластным резистором, величина падения напряжения на этом резисторе зависит от тока через него, а ток через него зависит в том числе от тока через стабилитрон, и таким образом, получается, что изменение тока через стабилитрон регулирует величину падения напряжения на балластном резисторе.

  • Уравнения, описывающие работу данной схемы:
  • Uвх=Uст+IR0, учитывая, что I=Iст+Iн, получим
  • Uвх=Uст+(Iн+Iст)R0 (1)

Для нормальной работы стабилизатора (чтобы напряжение на нагрузке всегда было в пределах от Uст min до Uст max) необходимо, чтобы ток через стабилитрон всегда был в пределах от Iст min до Iст max. Минимальный ток через стабилитрон будет течь при минимальном входном напряжении и максимальном токе нагрузки. Зная это, найдём сопротивление балластного резистора:

R0=(Uвх min-Uст min)/(Iн max+Iст min) (2)

Максимальный ток через стабилитрон будет течь при минимальном токе нагрузки и максимальном входном напряжении. Учитывая это и сказанное выше относительно минимального тока через стабилитрон, с помощью уравнения (1) можно найти область нормальной работы стабилизатора:

Калькулятор расчета вольтамперной характеристики стабилизатора напряжения

Перегруппировав это выражение, получим:

Калькулятор расчета вольтамперной характеристики стабилизатора напряжения

Или, по другому:

Калькулятор расчета вольтамперной характеристики стабилизатора напряжения

Если считать, что минимальное и максимальное напряжение стабилизации (Uст min и Uст max) отличаются незначительно, то первое слагаемое в правой части можно считать равным нулю, тогда уравнение, описывающее область нормальной работы стабилизатора, примет следующий вид:

Калькулятор расчета вольтамперной характеристики стабилизатора напряжения

Из этой формулы сразу виден один из недостатков такого параметрического стабилизатора — мы не можем сильно менять ток нагрузки, поскольку это сужает диапазон входного напряжения схемы, более того, можно увидеть, что диапазон изменения тока нагрузки не может быть больше, чем диапазон изменения тока стабилизации стабилитрона (поскольку в этом случае правая часть уравнения вообще становится отрицательной)

Если ток нагрузки постоянен или изменяется незначительно, тогда формула для определения области нормальной работы становится совсем элементарной:

Калькулятор расчета вольтамперной характеристики стабилизатора напряжения

Далее, давайте рассчитаем КПД нашего параметрического стабилизатора. Он будет определяться отношением мощности, отдаваемой в нагрузку к входной мощности: КПД=Uст*Iн/Uвх*I. Если учесть, что I=Iн+Iст, то получим:

Калькулятор расчета вольтамперной характеристики стабилизатора напряжения

Из последней формулы видно, что чем больше разница между входным и выходным напряжением, а также чем больше ток через стабилитрон — тем хуже КПД.

Чтобы понять, что значит «хуже» и насколько вообще плохо обстоит дело с КПД у этого стабилизатора — давайте, используя формулы выше, попробуем прикинуть, что будет, если понижать напругу скажем с 6-10 Вольт до 5-ти. Возьмём самый обычный стабилитрон, скажем КС147А.

Ток стабилизации у него может меняться в пределах от 3-х до 53-х мА.

Чтобы при таких параметрах стабилитрона получить область нормальной работы шириной в 4 Вольта — нам нужно взять балластный резистор на 80 Ом (воспользуемся формулой 4, как будто ток нагрузки у нас постоянный, поскольку если это не так, то всё будет ещё хуже).

Теперь из формулы 2 можно посчитать на какой именно ток нагрузки мы можем в этом случае рассчитывать. Получается всего 19,5 мА, а КПД в этом случае будет, в зависимости от входного напряжения, в пределах от 14% до 61%.

Если для этого же случая посчитать на какой максимальный выходной ток мы можем рассчитывать при условии, что выходной ток не постоянный, а может меняться от нуля до Imax, то решив совместно системы уравнений (2) и (3), получим R0=110 Ом, Imax=13,5 мА. Как видите, максимальный выходной ток получился почти в 4 раза меньше максимального тока стабилитрона.

Более того, выходное напряжение, полученное на таком стабилизаторе, будет обладать значительной нестабильностью в зависимости от выходного тока (у КС147А на рабочем участке ВАХ напряжение меняется от 4,23 до 5,16В), что может оказаться неприемлемым.

Единственный путь борьбы с нестабильностью в данном случае — взять более узкий рабочий участок ВАХ — такой, на котором напряжение меняется не от 4,23 до 5,16В, а скажем от 4,5 до 4,9В, но в этом случае и рабочий ток стабилитрона будет уже не 3..53мА, а скажем 17..40мА.

Читайте также:  Плэн отопление: что такое, плюсы, виды систем, монтаж, отзывы

Соответственно, и без того небольшая область нормальной работы стабилизатора станет ещё меньше.

Итак, единственный плюс такого стабилизатора — это его простота, тем не менее, как я уже говорил, такие стабилизаторы вполне себе существуют и даже находят активное применение в качестве источников опорного напряжения для более сложных схем.

Простейшая схема, позволяющая получить существенно больший выходной ток (или существенно более широкую область нормальной работы, или и то и другое) — параметрический стабилизатор на транзисторе.

Источник: https://radiohlam.ru/paramstab/

Простые стабилизаторы напряжения и их расчёт

В этой статье пойдёт речь о стабилизаторах постоянного напряжения на полупроводниковых приборах. Рассмотрены наиболее простые схемы стабилизаторов напряжения, принципы их работы и правила расчёта. Изложенный в статье материал полезен для конструирования источников вторичного стабилизированного питания.

Начнём с того, что для стабилизации любого электрического параметра должна быть схема слежения за этим параметром и схема управления этим параметром. Для точности стабилизации необходимо наличие «эталона», с которым стабилизируемый параметр сравнивается.

Если в ходе сравнения оказывается, что параметр больше эталонного значения, то схема слежения (назовём её схемой сравнения) даёт команду на схему управления «уменьшить» значение параметра.

И наоборот, если параметр оказывается меньше эталонного значения, то схема сравнения даёт команду на схему управления «увеличить» значение параметра.

На этом принципе работают все схемы автоматического управления всех устройств и систем, которые нас окружают, от утюга, до космического аппарата, разница лишь в способе контроля и управления параметром. Точно так же работает стабилизатор напряжения.

Калькулятор расчета вольтамперной характеристики стабилизатора напряженияСтруктурная схема такого стабилизатора изображена на рисунке.

Работу стабилизатора можно сравнить с регулировкой воды, бегущей из водопроводного крана. Человек подходит к крану, открывает его, а потом, наблюдая за потоком воды, регулирует его подачу в большую, или меньшую сторону, добиваясь оптимального для себя потока.

Сам человек выполняет функцию схемы сравнения, в качестве эталона выступает представление человека о том, какой поток воды должен быть, а в качестве схемы управления выступает водопроводный кран, который управляется схемой сравнения (человеком).

Если человек изменит своё представление об эталоне, решив, что поток воды, бегущий из крана недостаточный, то он откроет его больше. В стабилизаторе напряжения точно так же. Если у нас появляется желание изменить выходное напряжение, тогда мы можем изменить эталонное (опорное) напряжение.

Схема сравнения, заметив изменение эталонного напряжения, самостоятельно изменит и выходное напряжение.

Резонным будет вопрос: Зачем нам такое нагромождение схем, если можно на выходе использовать источник уже «готового» эталонного напряжения? Дело в том, что источник эталонного (далее по тексту – опорного) напряжения – слаботочный (низкоамперный), поэтому не способен питать мощную (низкоомную) нагрузку. Такой источник опорного напряжения можно использовать в качестве стабилизатора для питания схем и устройств, потребляющих малый ток – КМОП-микросхем, слаботочных усилительных каскадов и др.

Схема источника опорного напряжения (слаботочного стабилизатора) изображена ниже. По своей сути – это специальный делитель напряжения, описанный в статье Делитель напряжения, отличие его в том, что в качестве второго резистора используется специальный диод – стабилитрон.

В чём особенность стабилитрона? Простыми словами, стабилитрон, это такой диод, который в отличие от обычного выпрямительного диода, при достижении определённого значения обратно приложенного напряжения (напряжения стабилизации) пропускает ток в обратном направлении, а при его дальнейшем повышении, уменьшая своё внутреннее сопротивление, стремится удержать его на определённом значении.

Калькулятор расчета вольтамперной характеристики стабилизатора напряженияНа вольтамперной характеристике (ВАХ) стабилитрона режим стабилизации напряжения изображен в отрицательной области прикладываемого напряжения и тока.

По мере увеличения обратного напряжения, прикладываемого к стабилитрону, он сначала «сопротивляется» и ток, протекающий через него минимален. При определённом напряжении, ток стабилитрона начинает увеличиваться.

Достигается такая точка вольтамперной характеристики (точка 1), после которой дальнейшее увеличение напряжения на делителе «резистор – стабилитрон» не вызывает увеличения напряжения на p-n переходе стабилитрона. На этом участке ВАХ происходит увеличение напряжения лишь на резисторе. Ток, проходящий через резистор и стабилитрон продолжает расти.

От точки 1, соответствующей минимальному току стабилизации, до определённой точки 2 вольтамперной характеристики, соответствующей максимальному току стабилизации стабилитрон работает в требуемом режиме стабилизации (зелёный участок ВАХ).

После точки 2 вольтамперной характеристики стабилитрон теряет свои «полезные» свойства, начинает греться и может выйти из строя. Участок от точки 1 до точки 2 является рабочим участком стабилизации, на котором стабилитрон выступает в качестве регулятора.

Зная, как рассчитывается простейший делитель напряжения на резисторах можно элементарно рассчитать цепь стабилизации (источник опорного напряжения). Как и в делителе напряжения, в цепи стабилизации протекают два тока – ток делителя (стабилизатора) Iст и ток нагрузочной цепи Iнагр . В целях «качественной» стабилизации последний должен быть на порядок меньше первого.

Для расчётов цепи стабилизации используются значения параметров стабилитронов, публикуемые в справочниках:

  • Напряжение стабилизации Uст;
  • Ток стабилизации Iст (обычно — средний);
  • Минимальный ток стабилизации Iст.min;
  • Максимальный ток стабилизации Iст.max.

Для расчёта стабилизатора, как правило, используются только два первых параметра — Uст , Iст , остальные применяются для расчёта схем защиты по напряжению, в которых возможно значительное изменение входного напряжения.

Для повышения напряжения стабилизации можно использовать цепочку из последовательно соединённых стабилитронов, но для этого, допустимый ток стабилизации таких стабилитронов должен быть в пределах параметров Iст.min и Iст.max , иначе существует вероятность выхода стабилитронов из строя.

Следует добавить, что простые выпрямительные диоды также обладают свойствами стабилизации обратно приложенного напряжения, только значения напряжений стабилизации лежат на более высоких значениях обратно приложенного напряжения.

Значения максимального обратно приложенного напряжения выпрямительных диодов обычно указывается в справочниках, а напряжение при котором проявляется явление стабилизации обычно выше этого значения и для каждого выпрямительного диода, даже одного типа, различно.

Поэтому, используйте выпрямительные диоды в качестве стабилитрона высоковольтного напряжения только в самом крайнем случае, когда не сможете найти необходимый Вам стабилитрон, или сделать цепочку из стабилитронов.

В этом случае, напряжение стабилизации определяется экспериментально. Необходимо соблюдать осторожность при работе с высоким напряжением.

Порядок расчёта стабилизатора напряжения (источника опорного напряжения)

Расчет простейшего стабилизатора напряжения мы проведём с рассмотрением конкретного примера.

Исходные, предъявляемые к схеме параметры:

1. Входное напряжение делителя — Uвх (может быть стабилизированным, а может и нет). Допустим, что Uвх = 25 вольт;

2. Выходное напряжение стабилизации — Uвых (опорное напряжение). Допустим, что нам необходимо получить Uвыx = 9 вольт.

Решение:

1. Исходя из необходимого напряжения стабилизации, по справочнику подбирают необходимый стабилитрон. В нашем случае это Д814В.

2. Из таблицы находят средний ток стабилизации — Iст . По таблице он равен 5 мА.

3. Вычисляют напряжение, падающее на резисторе — UR1, как разность входного и выходного стабилизированного напряжения.

UR1 = Uвx — Uвыx —>    UR1 = 25 – 9 = 16 вольт

4. По закону Ома делят это напряжение на ток стабилизации, протекающий через резистор, и получают значение сопротивления резистора.

R1 = UR1 / Iст    —>    R1 = 16 / 0,005 = 3200 Ом = 3,2 кОм

Если полученного значения нет в резистивном ряде, выберите ближайший по номиналу резистор. В нашем случае это резистор номиналом 3,3 кОм.

5. Вычисляют минимальную мощность резистора, помножив падение напряжения на нём на протекающий ток (ток стабилизации).

РR1 = UR1 * Iст    —>    РR1 = 16 * 0,005 = 0,08 Вт

Учитывая, что через резистор кроме тока стабилитрона протекает ещё и выходной ток, поэтому выбирают резистор, мощностью не менее, чем в два раза больше вычисленной. В нашем случае это резистор мощностью не меньшей 0,16 Вт. По ближайшему номинальному ряду (в большую сторону) это соответствует мощности 0,25 Вт.

Вот и весь расчёт.

Как было написано ранее, простейшую цепочку стабилизатора постоянного напряжения можно использовать для питания схем, в которых используют малые токи, а для питания более мощных схем они не годятся.

Калькулятор расчета вольтамперной характеристики стабилизатора напряженияОдним из вариантов повышения нагрузочной способности стабилизатора постоянного напряжения является использование эмиттерного повторителя. На схеме изображён каскад стабилизации на биполярном транзисторе. Транзистор «повторяет» приложенное к базе напряжение.

Нагрузочная способность такого стабилизатора возрастает на порядок. Недостатком такого стабилизатора, как и простейшей цепочки состоящей из резистора и стабилитрона, является невозможность регулировки выходного напряжения.

Выходное напряжение такого каскада будет меньше напряжения стабилизации стабилитрона на значение падения напряжения на p-n переходе «база – эмиттер» транзистора. В статье Биполярный транзистор, я писал, что для кремниевого транзистора оно равно – 0,6 … 0,7 вольта, для германиевого транзистора – 0,2 … 0,3 вольта. Обычно грубо считают – 0,65 вольта и 0,25 вольта.

Поэтому, например при использовании кремниевого транзистора, напряжении стабилизации стабилитрона равном 9 вольт, выходное напряжение будет на 0,65 вольта меньше, т.е – 8,35 вольта.

Калькулятор расчета вольтамперной характеристики стабилизатора напряженияЕсли вместо одного транзистора использовать составную схему включения транзисторов, то нагрузочная способность стабилизатора возрастёт ещё на порядок. Здесь также, как и в предыдущей схеме следует учитывать уменьшение выходного напряжения за счёт его падения на p-n переходах «база – эмиттер» транзисторов. В данном случае, при использовании двух кремниевых транзисторов, напряжении стабилизации стабилитрона равном 9 вольт, выходное напряжение будет уже на 1,3 вольта меньше (по 0,65 вольт на каждый транзистор), т.е – 7,7 вольта. Поэтому, при проектировании подобных схем необходимо учитывать такую особенность и подбирать стабилитрон с учётом потерь на переходах транзисторов.

Резистор R2 необходим для «гашения» реактивной (емкостной и индуктивной) составляющей транзистора VT2, оказывающей паразитное влияние на работу транзистора, и обеспечивает надёжное его реагирование на входное воздействие.

Читайте также:  Диффузоры для вентиляции: как правильно выбрать?

Чем меньше сопротивление резистора, тем меньше паразитное влияние, но слишком малое сопротивление может привести к тому, что транзистор VT2 окажется закрытым и в качестве регулирующего элемента окажется только транзистор VT1. Практически, на схемах стабилизаторов, значение резистора R2 рассчитывают редко.

Бывает, радиолюбители даже ставят такие номиналы, которые противоречат нормальной работе схем, а сами радиолюбители даже об этом не подозревают. Поэтому его значение подбирают исходя из максимального расчётного нагрузочного тока. Через этот резистор должен протекать ток, приблизительно в 50 раз меньше максимального нагрузочного тока стабилизатора.

Цифра 50 — это усреднённое значение коэффициента передачи силовых транзисторов, работающих в режиме больших токов. Сопротивление резистора определяется по закону Ома. Значение падения напряжения на переходе «база – эмиттер», (для кремниевого транзистора – 0,65 вольт) делится на максимальный ток нагрузки стабилизатора (например 2,5 ампер).

Полученное значение умножается на 50. Если Вы используете составные транзисторы, то это значение может быть больше на 1 — 2 порядка (не 50, а 500…5000).

R2 = UR2 / Iст.max * 50    —>    R2 = 0,65 / 2,5 * 50 = 13 Ом

Рассчитанное таким образом сопротивление позволяет более эффективно гасить реактивную составляющую выходного транзистора и полноценно использовать мощностные способности обоих транзисторов.

Не забывайте производить расчёт требуемой мощности резисторов, иначе всё сгорит в неподходящий момент. Выход из строя резистора R2 может привести к выходу из строя транзисторов и того, что Вы подключите в качестве нагрузки.

Расчёт мощности стандартный, описанный на страничке Резистор.

Как выбрать транзистор для стабилизатора?

Основные параметры для транзистора в стабилизаторе напряжения: максимальный ток коллектора, максимальное напряжение «коллектор-эмитер» и максимальная мощность. Все эти параметры всегда имеются в справочниках. 1.

При выборе транзистора необходимо учитывать, что паспортный (по справочнику) максимальный ток коллектора должен быть не менее, чем в полтора раза больше максимального тока нагрузки, который вы хотите получить на выходе стабилизатора.

Это делается для того, чтобы обеспечить запас по току нагрузки при случайных кратковременных бросках нагрузки (например короткого замыкания). При этом следует учесть, чем больше эта разница, тем менее массивный радиатор охлаждения требуется транзистору.

2. Максимальное напряжение «коллектор-эмитер» характеризует способность транзистора выдерживать определённое напряжение между коллектором и эмитером в закрытом состоянии. В нашем случае этот параметр должен также превышать не менее, чем в полтора раза напряжение подводимое к стабилизатору от цепи «трансформатор-выпрямитель-фильтр питания» вашего блока стабилизированного питания.

3. Паспортная выходная мощность транзистора должна обеспечивать работу транзистора в режиме «полуоткрытого» состояния.

Всё напряжение, которое вырабатывается цепочкой «трансформатор-выпрямительный мост-фильтр питания» делится на две нагрузки: собственно нагрузка вашего блока стабилизированного питания и сопротивление коллекторно-эмитерного перехода транзистора.

По обоим нагрузкам течёт один и тот же ток, поскольку они подключены последовательно, а вот напряжение делится.

Из этого следует, что необходимо выбрать такой транзистор, который при заданном токе нагрузки способен выдерживать разницу между напряжением, вырабатываемым цепочкой «трансформатор-выпрямительный мост-фильтр питания» и выходным напряжением стабилизатора. Мощность вычисляется как произведение напряжения на ток (из учебника физики средней школы).

Например: На выходе цепи «трансформатор-выпрямительный мост-фильтр питания» (а значит на входе стабилизатора напряжения) напряжение равно 18 вольт. Нам необходимо получить выходное стабилизированное напряжение 12 вольт, при токе нагрузки 4 ампера.

Находим минимальное значение необходимого паспортного тока коллектора (Iк max):

4 * 1,5 = 6 ампер

  • Определяем минимальное значение необходимого напряжения «коллектор-эмитер» (Uкэ):

18 * 1,5 = 27 вольт

  1. Находим среднее напряжение, которое в рабочем режиме будет «падать» на переходе «коллектор-эмитер», и тем самым поглощаться транзистором:

18 — 12 = 6 вольт

  • Определяем потребную номинальную мощность транзистора:

6 * 4 = 24 ватт

При выборе типа транзистора необходимо учитывать, что паспортная (по справочнику) максимальная мощность транзистора должна быть не менее, чем в два — три раза больше номинальной мощности падающей на транзисторе.

Это делается для того, чтобы обеспечить запас по мощности при различных бросках тока нагрузки (а следовательно и изменения падающей мощности).

При этом следует учесть, чем больше эта разница, тем менее массивный радиатор охлаждения требуется транзистору.

В нашем случае необходимо выбрать транзистор с паспортной мощностью (Рк) не менее:

24 * 2 = 48 ватт

Выбираете любой транзистор, удовлетворяющий этим условиям, с учётом, что чем паспортные параметры будут намного больше расчётных, тем меньше по размерам потребуется радиатор охлаждения (а может и вообще не нужен будет). Но при чрезмерном превышении этих параметров учитывайте тот факт, что чем больше выходная мощность транзистора, тем меньше его коэффициент передачи (h21), а это ухудшает коэффициент стабилизации в источнике питания.

В следующей статье мы рассмотрим компенсационный стабилизатор напряжения непрерывного действия. В нём используется принцип контроля выходного напряжения мостовой схемой.

Он обладает меньшей пульсацией выходного напряжения, чем «эмиттерный повторитель», кроме того, он позволяет регулировать выходное напряжение в небольших пределах.

На его основе будет рассчитана простая схема стабилизированного блока питания.

Источник: https://meanders.ru/stabilizator.shtml

Калькулятор расчета вольтамперной характеристики стабилизатора напряжения

Данный онлайн калькулятор исключит основную ошибку, которая часто закрадывается при расчетах, если они выполняются простым суммированием потребляемой мощности электрооборудования, питающегося от линии. Ведь если произвести суммирование, вычислив общее потребление, конечный результат будет существенно отличен от реального. Происходит это по причине того, что неучтенными остаются два фактора, а именно:

  • Возможное потребление электродвигателем и приборами, электрическая схема которых его включает, реактивной мощности, которую сложно высчитать;
  • Пусковые токи, превышающие номинал в разы.

Калькулятор расчета вольтамперной характеристики стабилизатора напряженияСтабилизатор может быть таким

Чтобы вычислить нагрузочные характеристики стабилизаторов достаточно ввести необходимые значения в соответствующее поле.

При наличии множества потребителей, таких как осветительные приборы, вводится их суммарная потребляемая мощность.

Но здесь необходимо понимать, что не все приборы будут работать одновременно. Нужно определить, какие из них будут включаться вместе с большей вероятностью.

Этот же совет относится к электроинструменту. Ведь одновременная работа трех дрелей, электрического лобзика и ручной пилы невозможна (если это не производственный цех). А значит можно определить два инструмента, мощность которых выше, чем у остальных, отметив их в соответствующем поле онлайн калькулятора – этого будет достаточно.

Калькулятор расчета вольтамперной характеристики стабилизатора напряженияНо для квартиры лучше использовать подобный

Следующие данные, которые необходимо ввести – показатель сетевого напряжения. От этого параметра очень многое зависит, в том числе коэффициент трансформации. Величина напряжения электросети увеличит в конечном счете, итоговую мощность. После полных вычислений калькулятор произведет этот расчет автоматически.

Последнее, что остается сделать после введения всех данных – это нажать на кнопку «Рассчитать необходимую мощность стабилизатора». Результат будет выведен в общепринятых единицах измерения – вольт/ампер. Опираясь на эти данные можно выбрать стабилизатор, подходящий по всем характеристикам.

Калькулятор расчета вольтамперной характеристики стабилизатора напряженияЭти характеристики должны совпадать с расчетами

Правильно высчитанные данные позволяют не ошибиться с выбором оборудования. Стабилизатор, подходящий по всем параметрам позволит увеличить срок службы электроприборов, а также сам будет работать без перебоев достаточно долгое время. Ведь если никто не застрахован от перепадов напряжения на линии, то защитить от них бытовую технику и оборудование вполне реально.

Загрузка…

Источник: https://HouseChief.ru/kalkulyator-rascheta-voltampernojj-kharakteristiki-stabilizatora-napryazheniya.html

Стабилизаторы напряжения на интегральных микросхемах. Онлайн расчёт элементов регулируемых стабилизаторов

� умыслил Фарадей явление электромагнитной индукции, провёл он опыт физический, да очертил схему трансформатора досель невиданного.

Р� увидел Господь, что это хорошо, Рё благословил мужей усердных РІ науках естественных РЅР° сотворение кенотрона вакуумного, Р° СЃРѕРІРѕРєСѓРїРЅРѕ Рё фильтра ёмкостного сглаживающего, воеже РІ триединстве Рё целостности явился РјРёСЂСѓ источник питания РЅР° РІСЃСЏРєСѓ потребу богоприятный. Ладно, СЃ этим разобрались. Рђ для чего СЃРёРёРј источникам питания РІРґСЂСѓРі понадобились какие-то стабилизаторы напряжения? «Стабилизатор напряжения — это электрическое (электронное) устройство, имеющее РІС…РѕРґ Рё выход РїРѕ напряжению, предназначенное для поддержания выходного напряжения РІ СѓР·РєРёС… пределах, РїСЂРё существенном изменении РІС…РѕРґРЅРѕРіРѕ напряжения Рё выходного тока нагрузки» — учит нас википедия. Отлично сказано мужики, РЅРё убавить, РЅРё прибавить — для стабильной работы Рё сохранения высоких параметров большинства схем требуется постоянное, неподконтрольное никаким воздействиям напряжение питания. Ещё совсем недавно такие узлы строились РЅР° стабилитронах Рё транзисторах, однако СЃ появлением специализированных микросхем, необходимость РІ самостоятельном конструировании подобных схем скоротечно отпочковалась, РІРІРёРґСѓ простоты реализации Рё высоких параметров стабилизаторов, выполненных РЅР° интегральных микросхемах. Существует РґРІР° типа подобных микросхем — регулируемые стабилизаторы напряжения Рё стабилизаторы СЃ фиксированным значением выходного напряжения. Р’Рѕ втором случае схема стабилизатора приобретает неприлично примитивный РІРёРґ, незаслуживающий какого-то серьёзного обсуждения. Р’ случае же стабилизаторов СЃ регулируемым выходным напряжением, схема РІСЃС‘ ещё остаётся достаточно простой, РЅРѕ требует некоторых умственных манипуляций, связанных СЃ расчётом резистивного делителя для получения требуемого выходного напряжения. Типовая схема включения большинства регулируемых микросхем приведена РЅР° Р РёСЃ.1.

Калькулятор расчета вольтамперной характеристики стабилизатора напряжения Р РёСЃ.1

Формула для расчёта выходного напряжения имеет вид Vout = Vref * (1+R2/R1) + Iadj * R2 ,

причём номинал сопротивления R1, как правило, задаётся производителем микросхемы для достижения наилучших параметров выходных характеристик. Отдельные бойцы для снижения пульсаций рекомендуют ставить дополнительные электролиты параллельно резистору R2. РћРЅРѕ, конечно, бойцы эти герои, РЅРѕ зачем же стулья ломать? Любое резкое увеличение тока нагрузки, приводящее Рє снижению выходного напряжения, РЅРµ сможет моментально отработаться схемой автоматической регулировки РёР·-Р·Р° задержки РІ цепи обратной СЃРІСЏР·Рё, обусловленной данным конденсатором, Р° это РІ значительной степени СЃРЅРёР·РёС‚ быстродействие устройства. Р� если для статических нагрузок параметр быстродействия стабилизатора РїРѕ барабану, то для динамических (Рє примеру, таких как РЈРќР§) — очень даже немаловажен.

Справочная таблица с основными техническими характеристиками наиболее часто используемых интегральных стабилизаторов с регулировкой выходного напряжения.

Читайте также:  Реле напряжения 220 в для дома: рабочие схемы
  РўРёРї  U РІС… макс     Р’ Р† вых макс     Рђ Р† вых РјРёРЅ    РјРђ U вых РјРёРЅ     Р’ U вых макс     Р’
  РљР 142ЕН11  -40    1,5    10   -1,2   -37 
  РљР 142ЕН12   40    1,5    10    1,2    37 
  РљР 142ЕН18  -40    1,5    10   -1,2   -37 
  РљР 142ЕН22   35    5    10    1,25    34 
  РљР 142ЕН22Рђ   35    7,5    10    1,25    34 
  РљР 142ЕН22Р‘   35    10    10    1,25    34 
  LT1083   35    7,5    10    1,2    34 
  LT1084   35    5    10    1,2    34 
  LT1085   35    3    10    1,2    34 
  LM117   40    1,5    5    1,2    37 
  LM137  -40    1,5    10   -1,2   -37 
  LM138   35    5    10    1,2    32 
  LM150   35    5    10    1,2    33 
  LM217   40    1,5    5    1,2    37 
  LM317   40    1,5    5    1,2    37 
  LM317LZ   40    0,1    5    1,2    37 
  LM337  -40    1,5    10   -1,2   -37 
  LM337LZ  -40    0,1    10   -1,2   -37 
  LM338   35    5    10    1,2    32 
  LM350   35    5    10    1,2    33 
  TL783   126    0,7    0,1    1,25    125 

Приведённая ниже таблица позволяет рассчитать номиналы резисторов делителя некоторых популярных типов микросхем регулируемых стабилизаторов, представленных разными производителями.

ТАБЛ�ЦА РАСЧЁТА ЭЛЕМЕНТОВ СТАБ�Л�ЗАТОРА

Если РЅРµ хотите, чтобы РІРґСЂСѓРі «СЂР°Р·РґР°Р»СЃСЏ мощный РїСѓРє» — послеживайте Р·Р° полярностью включения конденсатора РЎ2. РћРЅР° должна совпадать СЃ полярностью РІС…РѕРґРЅРѕРіРѕ (выходного) напряжения.

Отдельно хочу остановиться на М�КРОМОЩНЫХ СТАБ�Л�ЗАТОРАХ С МАЛЫМ СОБСТВЕННЫМ ПОТРЕБЛЕН�ЕМ.

Такого СЂРѕРґР° стабилизаторы окажутся совсем РЅРµ лишними РІ хозяйстве, так как СЃРјРѕРіСѓС‚ обеспечить такой важнейший показатель радиоэлектронной аппаратуры СЃ автономным питанием, как экономичность входящих РІ её состав узлов. Здесь выбор интегральных микросхем заметно беднее, Р° цены, как правило, заметно ощутимей, чем РЅР° аналоги СЃРѕ стандартным потреблением, поэтому начну СЏ СЃ простой, РЅРѕ проверенной временем схемы РЅР° дискретных элементах. Калькулятор расчета вольтамперной характеристики стабилизатора напряжения Р РёСЃ.2 Чем С…РѕСЂРѕС€ РљРў315 РІ данном включении? РќР° обратно смещённом переходе РљРў315 РїСЂРё напряжении 6 — 7,5Р’, РІ зависимости РѕС‚ экземпляра транзистора, возникает электрический (РЅРµ РїРѕР±РѕСЋСЃСЊ этого слова) РїСЂРѕР±РѕР№, что позволяет использовать его РІ качестве стабилитрона РЅР° эту-же самую величину напряжения РїСЂРѕР±РѕСЏ. РџСЂРё этом транзистор РІ таком включении, РІ отличие РѕС‚ РјРЅРѕРіРёС… промышленных стабилитронов, хорошо работает Рё РїСЂРё малых токах стабилизации, РїРѕСЂСЏРґРєР° 100 РјРєРђ. Р�Р· относительно гуманных РїРѕ цене интегральных стабилизаторов СЃ малым собственным потреблением, РјРѕРіСѓ порекомендовать LP2950, LP2951, LM2931, LM2936 Рё РёРј подобные.

Источник: https://vpayaem.ru/information9.html

Калькулятор расчета вольтамперной характеристики стабилизатора напряжения — с разъяснениями

Перепады напряжения в сети запросто способны «отравить» нормальную жизнь за городом – в некоторых дачных поселках они случаются с пугающим постоянством, а иногда и считаются своеобразной «нормой».

Что греха таить – бывают весьма ощутимые скачки и в городских электросетях, вызванные техногенными причинами или даже неумелым вмешательством доморощенных «мастеров», проживающих в той же многоэтажке.

Все это ведет к нестабильной работе бытовой техники, мерцанию освещения, сбою компьютеров, некорректной работе электроинструмента и т.п. А отсюда – очень недалеко и до выхода оборудования из строя.

Калькулятор расчета вольтамперной характеристики стабилизатора напряженияКалькулятор расчета вольтамперной характеристики стабилизатора напряжения

Защититься от негативных последствий перепадов напряжения поможет установка стабилизатора. Выбор подобного прибора – достаточно серьезное дело, требующее учета многих критериев.

Один из ключевых – «силовой» потенциал стабилизатора, то есть суммарная мощность нагрузки, которую он сможет «потянуть».

Определиться с этим параметром поможет калькулятор расчета вольтамперной характеристики стабилизатора напряжения.

Цены на стабилизаторы напряжения

Необходимые пояснения будут даны ниже.

Калькулятор расчета вольтамперной характеристики стабилизатора напряжения

 Перейти к расчётам

Пояснения по проведению расчетов

В калькуляторе все электрические приборы разделены на три группы – «Освещение», «Бытовая техника» и «Электроинструмент».

  • Следует правильно понимать, что обычное суммирование потребляемых мощностей приборов даст крайне неточный результат. Тому – две причины. Во-первых, многие устройства, особенно оснащенные электродвигателями или какими-либо электромагнитными элементами, потребляют еще и реактивную мощность, и она может быть весьма значительна. Во-вторых, необходимо принимать во внимание значения пускового тока – а они порой в несколько раз превосходят номинальные показатели.

Не будем особо вдаваться в теорию, лишь скажем, что для указанных в калькуляторе приборов учтены оба этих критерия.

  • В соответствующих полях необходимо будет указать перечень электроприборов, которые могут быть одновременно подключены к стабилизатору напряжения. Здесь, безусловно, важна умеренность – если перечислить все, что имеются в доме, то можно получить пугающую по своей величине характеристику. Надо отметить именно то, что с большой долей вероятности будет работать одновременно, без чего действительно никак не обойтись.

В особенности это касается электроинструментов. Все они – весьма энергоёмкие, но вряд ли хозяин будет задействовать больше одного, максимум – двух приборов одновременно.

  • Наконец, калькулятор учитывает еще и коэффициент трансформации. Никуда не деться – выравнивание напряжения до номинала неизбежно сопровождается потерей мощности. Соответствующая поправка будет вноситься на основании указанного напряжения в сети до его стабилизации. А чтобы узнать этот параметр, лучше всего в течение нескольких дней провести измерения напряжения в сети в разное время суток (особый упор делая на утренние и вечерние пиковые часы потребления), чтобы получить ясную картину «поведения» подаваемого электропитания.

Полученное значение  выражено в вольт-амперах. Ориентируясь на него, можно будет выбирать оптимальную модель.

Калькулятор расчета вольтамперной характеристики стабилизатора напряженияПолезная информация о стабилизаторах напряжения

Некоторые хозяева загородных домов «отмахиваются» от приобретения стабилизатора, мол, и так сойдет.

Когда-нибудь – может и не «сойти», так как никто не застрахован от аварийных ситуаций на линиях электропередач, а последствия от этого могут быть весьма печальные.

В чем заключается особая важность и нужность стабилизатора напряжения для дома, как его правильно выбрать, на что обратить особое внимание – в специальной публикации нашего портала.

Источник: https://stroyday.ru/kalkulyatory/elektroxozyajstvo-kalkulyatory/kalkulyator-rascheta-voltampernoj-xarakteristiki-stabilizatora-napryazheniya.html

Расчет мощности стабилизатора напряжения

Калькулятор расчета мощности стабилизатора напряжения для дома.

Для правильного выбора мощности стабилизатора, необходимо определить сумму мощностей всех потребителей, нуждающихся одновременно в снабжении электроэнергией. А также, имейте ввиду потребителей, включающихся единовременно. ..

на них тоже рассчитывайте. ВАЖНО: Необходимо учитывать, что электродвигатели имеют пусковые токи гораздо выше номинальных.

Мощность стабилизатора при использовании асинхронных двигателей, компрессоров, насосов должна в 3-5 раз превышать номинальную мощность потребителей.

  • Для того чтобы правильно рассчитать мощность стабилизатора напряжения необходимо последовательно сложить мощность всех потребителей включаемых одновременно с учетом пусковых токов.
  • Мощность каждого бытового прибора Вы можете посмотреть в паспорте или на самом приборе, как правило эта цифра указывается на задней стенке прибора.
  • Так же необходимо учитывать различные типы нагрузки.
  • Нагрузка существует как активная, так и реактивная.
  • Что это такое?

Активная нагрузка, потому и называется активной, что вся потребляемая электроэнергия преобразуется в другие виды энергии (тепловую, световую и др.). Многие приборы и устройства имеют только активную нагрузку.

К таким приборам и устройствам можно отнести лампы накаливания, обогреватели, электроплиты, утюги и т.д.

Если их указанная потребляемая мощность составляет 1 кВт, для их питания достаточно стабилизатора мощностью 1кВт.

Реактивные нагрузки. К таким устройствам можно отнести приборы и изделия имеющие электродвигатель. Среди бытовой техники, таких устройств очень много — это почти вся электронная и бытовая техника. Такие приборы имеют полную мощность и активную. Полная мощность исчисляется ВА (вольт-амперы), активная мощность исчисляется Вт (ваттах).

Полная мощность (вольт-амперы) и активная мощность ( ватты) связаны между собой коэффициентом cos ф. На электроприборах имеющих реактивную составляющую нагрузки , часто указывают их активную потребляемую мощность в ваттах и cos ф.

Для того чтобы Вам подсчитать полную мощность в ВА, нужно активную мощность в Вт разделить на cos ф.

Например: если на дрели написано «700 Вт» и » cos ф = 0,7″, это означает, что на самом деле потребляемая инструментом полная мощность будет равна 700/0,7=1000 ВА. Если cos ф не указан, то в среднем активную мощность можно разделить на 0,7.

Высокие пусковые токи.

Многие приборы в момент пуска могут потреблять энергии в несколько раз больше чем их номинальная мощность. К таким приборам относятся все устройства содержащие двигатель.

К примеру, глубинный насос, холодильник и т.д.. Указанную в паспорте потребляемую мощность необходимо умножить на 3-5 раз, иначе Вы не сможете включить эти устройства через стабилизатор, потому что будет срабатывать защита от превышения мощности.

После того как Вы получили суммарную мощность всех приборов, необходимо посчитать какие именно приборы будут включатся одновременно и у каких приборов есть пусковые токи. Только в этом случае Вы правильно рассчитаете правильную мощность стабилизатора напряжения необходимого для питания Вашей бытовой техники.

Рекомендуется выбирать модель стабилизатора с 20% запасом по мощности. Во-первых, Вы обеспечите «щадящий» режим работы стабилизатора, тем самым, увеличив его срок службы, во-вторых, создадите себе резерв мощности для дополнительного подключения нового оборудования.

Источник: http://VoltStab.ru/calciliyator.htm

Ссылка на основную публикацию