Стабилизатор напряжения из хлама

Стабилизатор напряжения энергия Источники питания

В последнее время понижающие и повышающие преобразователи (уже без кавычек) широко применяются в различных областях техники и в быту.

Стабилизатор напряжения с высоким КПД

Как выбрать стабилизатор напряженияВысокий КПД, малые габариты и вес, способность противостоять коротким замыканиям выхода делают их применение привлекательным, но есть у них значительный недостаток — создание электромагнитных помех, которые распространяются как напрямую, так и через провода: входящие в преобразователь и выходящие из него.

Применение различных развязок и экранировок улучшает ситуацию, но не на столько, чтобы не оказывать влияние на высокочувствительную, малошумящую аппаратуру, которой является современная радиоприёмная, медицинская и научно-исследовательская аппаратура.

Стабилизатор напряжения 12 в питания

симметричный фильтр для блока питанияДругое дело — применение линейного стабилизатора, который, к сожалению, не может без посторонней помощи повышать выходное напряжение, зато, при более низком выходном напряжении (чем входное) ему нет равных среди преобразователей, которые создают паразитные пульсации, а стабилизатор, наоборот, — их подавляет…

Очень часто, переделывая сетевые блоки питания, в которых в качестве регулирующих использовались мощные биполярные транзисторы, радиолюбители сталкиваются с необходимостью погасить избыточное напряжение после выпрямителя на входе нового стабилизатора на полевых транзисторах. Конечно, можно отмотать витки вторичной обмотки силового трансформатора, но это не всегда приемлемо, если, например, обмотки залиты лаком, а сердечник представляет собой единое целое с обмоткой (тоже залит), — разбирать такой трансформатор себе дороже, можно повредить обмотки, а, после сборки сердечника, тот будет гудеть…

На подвижных объектах бортовая сеть часто имеет напряжение 24…27 В, а в неё нужно включить устройство, рассчитанное на питание 12…13,8 В.

Как сделать блоки питания в этих случаях и повысить их надёжность?

Сделаем небольшое отступление: общепринято, что внутреннее сопротивление источника питания должно быть как можно меньше, чтобы уменьшить пресловутую “просадку” напряжения, влияющую на качество питания нагрузки, на КПД блока питания. С другой стороны: чем больше внутреннее сопротивление источника, тем больше будет просадка напряжения при увеличении тока, потребляемого нагрузкой.

При малом внутреннем сопротивлении источника (новая мощная батарея аккумуляторов, мощный выпрямитель с мощным силовым трансформатором) и повышенном входном напряжении стабилизатора (наш случай), при увеличении тока в нагрузке рассеиваемая мощность на регулирующем транзисторе стабилизатора может превысить максимально допустимую для транзистора.

Для уменьшения рассеиваемой мощности полезно распределить её между вышеупомянутым транзистором и дополнительной нагрузкой — мощной низковольтной лампой (лампами) накаливания, сопротивление нити накала которой подбирается по обеспечению максимального тока, потребляемого нагрузкой. Пример: от бортовой сети автомобиля напряжением Uист = 24В нужно запитать нагрузку, максимальный ток потребления (Iнагр) которой составляет 4А, а напряжение питания Uнагр = 12 В.

Выбираем стабилизатор с малым падением напряжения на регулирующем элементе, например, из (1). Минимальное напряжение между входом и выходом такого стабилизатора должно составлять не менее 0,5В, берём с запасом — 2В. В этом случае, входное напряжение стабилизатора Uвх.стаб = Uнагр + 2 = 14В. “Погасить” необходимо Uист – Uвх.стаб = 24 – 14 = 10В. Для этого выбираем автомобильную лампу 12В 60 Вт. Находим ток через лампу в её рабочем (накаленном)состоянии: Iл = P/U = 60: 12 = 5 А.

Сопротивление раскалённой нити лампы: Rл = U/I = 12: 5 = 2,4 Ом. При токе нагрузки Iнагр = 4 А, падение напряжения на лампе составит Uпад. = Rл * Iнагр = 2,4 * 4 = 9,6В. Uвх.стаб = Uист — Uпад = 24 – 9,6 = 14,4 В. Полученное на входе стабилизатора напряжение означает, что при токе нагрузки 4А стабилизатор надёжно не выйдет из режима стабилизации, тем более, что и сопротивление нити накала, при токе нагрузки 4А, будет чуть ниже рассчитанного сопротивления Rл при токе 5А, значит, и падение напряжения на нити накала будет чуть меньше, чем 9,6В.

Рассеиваемая на регулирующем транзисторе мощность Ррасс = (Uвх.стаб – Uнагр) * Iнагр = (14,4 – 12) * 4 = 9,6Вт, в то же время, без лампы, Ррасс = (Uист – Uнагр) * Iнагр = (24 – 12) * 4 = 48Вт! Итак, лампа будет рассеивать избыточную мощность, являться визуальным индикатором работы стабилизатора (блока питания в динамике), кроме того, являясь частью фильтра нижних частот с переменным сопротивлением, лампа увеличивает коэффициент сглаживания пульсаций с увеличением тока нагрузки, обычно этот коэффициент уменьшается, в результате происходит его выравнивание.

Известно, что в процессе сглаживания пульсаций П-образного фильтра участвуют все его компоненты (рис. 1а), конденсаторы С1, С2 и сопротивление резистора R1, чем больше их номиналы, тем выше сглаживание пульсаций. В нашем примере: ёмкость конденсаторов неизменна, а R1 — изменяется (рис. 16). При малых токах нагрузки сопротивление недокаленной нити лампы составляет доли Ома, мал и ток нагрузки, отсюда (несмотря на малое сопротивление нити лампы) высок коэффициент сглаживания пульсаций, падение напряжения на лампе уменьшается, но, из-за малого тока нагрузки, рассеиваемая на регулирующем транзисторе мощность тоже мала.

Применение ламп накаливания позволяет защитить стабилизатор и нагрузку от перегрузок, так как увеличение тока нагрузки приведёт к снижению входного напряжения стабилизатора, который выйдет из режима стабилизации, индицируя этот момент появлением пульсаций на выходе и, при дальнейшем увеличении тока нагрузки, напряжение в нагрузке будет только снижаться, таким образом, защищается нагрузка, при минимальном напряжении на регулирующем транзисторе.

Для защиты стабилизатора от переполюсовки, в цепь питания последовательно включают мощный диод Шоттки, который можно также использовать в качестве компонента П-образного сглаживающего фильтра (ФНЧ) в цепях, где имеется значительный ток и низкое напряжение. Поскольку прямое сопротивление диодов невысокое, то для достижения эффекта сглаживания пульсаций необходимо применять конденсаторы со значительной ёмкостью. Различного рода пульсации (помехи), проникающие через подключенные к стабилизатору цепи, можно значительно уменьшить, применив включение 1-2-звенных фильтров с применением токовых трансформаторов, помехи в них взаимно уничтожаются, при прохождении тока по обмоткам в разных направлениях.

Применение в трансформаторах тока кольцевых ферритовых сердечников, позволяет, во-первых, уменьшить влияние внешних наводок, во-вторых, не излучать помехи вовне, в-третьих, позволяет применить для трансформаторов толстый обмоточный провод минимальной длины, обеспечивающий, однако, на сердечнике максимальную индуктивность, что позволяет, в свою очередь, получать, при питании нагрузки, малое падение напряжения на обмотках с минимальным активным сопротивлением проводов.

Водители – профессионалы на большегрузных автомобилях порой жалуются на ухудшение чувствительности приёмников СВ-радиостанций, используемых на транспорте, и в “заглушенном” состоянии и при работе двигателей (помехи). Если это не прямая наводка от систем зажигания автомобилей на входы приёмников (нарушены или недостаточны заводские: экранировка и развязка), то, применив линейный стабилизатор вместо преобразователя, можно, в значительной мере, эту чувствительность восстановить.

В этом деле помогут и вышеописанные фильтры. Правда, при применении симметричного фильтра (рис. 2), общий провод, например, радиостанции, и связанные с ним цепи (антенна) придётся изолировать от общего провода (массы) автомобиля. Конденсаторы фильтра Сф имеют ёмкость 0,01…0,1 мкФ. Т1 наматывается обоими питающими проводами одновременно на ферритовом кольце диаметром более 30 мм из материала с проницаемостью 2000 и более.

Электролитические конденсаторы фильтра С1…С3, С6 желательно применить с малой утечкой (типа LL) и рассчитанные на работу при температуре 105°С. Такой выбор обеспечит более долговременную их эксплуатацию без отказов. VD1 — диод Шоттки КД2998В или зарубежный аналог, рассчитанный на ток 20…30A. HL1 может быть одной или несколькими лампами, включенными параллельно, рассчитанными на максимальный ток нагрузки (см. текст). Эту лампу следует размещать подальше от других деталей, для исключения их нагрева.

Оцените статью
radiochipi.ru
Добавить комментарий

Нажимая на кнопку "Отправить комментарий", я принимаю политику конфиденциальности.

Adblock
detector