Стабилизатор напряжения повышающий


Импульсный стабилизатор напряжения - принцип действия

Линейные стабилизаторы имеют общий недостаток – это малый КПД и высокое выделение тепла. Мощные приборы, создающие нагрузочный ток в широких пределах имеют значительные габариты и вес. Чтобы компенсировать эти недостатки, разработаны и используются импульсные стабилизаторы.

Устройство, поддерживающее в постоянном виде напряжение на потребителе тока с помощью регулировки электронным элементом, действующим в режиме ключа. Импульсный стабилизатор напряжения, так же как и линейный существует последовательного и параллельного вида. Роль ключа в таких моделях исполняют транзисторы.

Так как действующая точка стабилизирующего устройства практически постоянно расположена в области отсечки или насыщения, проходя активную область, то в транзисторе выделяется немного тепла, следовательно, импульсный стабилизатор имеет высокий КПД.

Стабилизация осуществляется с помощью изменения продолжительности импульсов, а также управления их частотой. Вследствие этого различают частотно-импульсное, а другими словами широтное регулирование. Импульсные стабилизаторы функционируют в комбинированном импульсном режиме.

В устройствах стабилизации с регулированием широтно-импульсным частота импульсов имеет постоянную величину, а продолжительность действия импульсов является непостоянным значением. В приборах с регулированием частотно-импульсным продолжительность импульсов не изменяется, меняют только частоту.

На выходе устройства напряжение представлено в виде пульсаций, соответственно оно не годится для питания потребителя. Перед подачей питания на нагрузку потребителя, его нужно выровнять. Для этого на выходе импульсных стабилизаторов монтируют выравнивающие емкостные фильтры. Они бывают многозвенчатыми, Г-образными и другими.

Средняя величина напряжения, поданная на нагрузку, вычисляется по формуле:

  • Ти – продолжительность периода.
  • tи – продолжительность импульса.
  • Rн – значение сопротивления потребителя, Ом.
  • I(t) – значение тока, проходящего по нагрузке, ампер.

Ток может перестать протекать по фильтру к началу следующего импульса, в зависимости от индуктивности. В этом случае идет речь о режиме действия с переменным током. Ток также может дальше протекать, тогда имеют ввиду функционирование с постоянным током.

При повышенной чувствительности нагрузки к импульсам питания, выполняют режим постоянного тока, не смотря со значительными потерями в обмотке дросселя и проводах. Если размер импульсов на выходе прибора незначителен, то рекомендуется функционирование при переменном токе.

Принцип работы

В общем виде импульсный стабилизатор включает в себя импульсный преобразователь с устройством регулировки, генератор, выравнивающий фильтр, снижающий импульсы напряжения на выходе, сравнивающее устройство, подающее сигнал разности входного и выходного напряжения.

Схема основных частей стабилизатора напряжения показана на рисунке.

Напряжение на выходе прибора поступает на сравнивающее устройство с базовым напряжением. В результате получают пропорциональный сигнал. Его подают на генератор, предварительно усилив его.

При регулировании в генераторе разностный аналоговый сигнал модифицируют в пульсации с постоянной частотой и переменной продолжительностью. При регулировании частотно-импульсном продолжительность импульсов имеет постоянное значение. Она меняет частоту импульсов генератора в зависимости от свойств сигнала.

Образованные генератором управляющие импульсы проходят на элементы преобразователя. Транзистор регулировки действует в режиме ключа. Изменяя частоту или интервал импульсов генератора, есть возможность менять нагрузочное напряжение. Преобразователь модифицирует значение напряжения на выходе в зависимости от свойств управляющих импульсов. По теории в приборах с частотной и широтной регулировкой импульсы напряжения на потребителе могут отсутствовать.

При релейном принципе действия сигнал, который управляется стабилизатором, образуется с помощью триггера. При поступлении постоянного напряжения в прибор транзистор, работающий в качестве ключа, открыт, и повышает напряжение на выходе. сравнивающее устройство определяет сигнал разности, который достигнув некоторого верхнего предела, поменяет состояние триггера, и произойдет коммутация регулирующего транзистора на отсечку.

Напряжение на выходе станет уменьшаться. При падении напряжения до нижнего предела сравнивающее устройство определяет сигнал разности, переключающий снова триггер, и транзистор опять войдет в насыщение. Разность потенциалов на нагрузке прибора станет повышаться. Следовательно, при релейном виде стабилизации напряжение на выходе повышается, тем самым выравнивается. Предел срабатывания триггера настраивают с помощью корректировки амплитуды значения напряжения на сравнивающем устройстве.

Стабилизаторы релейного типа имеют повышенную скорость реакции, в отличие от приборов с частотным и широтным регулированием. Это является их преимуществом. В теории при релейном виде стабилизации на выходе прибора всегда будут импульсы. Это является их недостатком.

Повышающий стабилизатор

Импульсные повышающие стабилизаторы применяют вместе с нагрузками, разность потенциалов которых выше, чем напряжение на входе приборов. В стабилизаторе нет гальванической изоляции сети питания и нагрузки. Импортные повышающие стабилизаторы называются boost converter. Основные части такого прибора:

Транзистор вступает в насыщение, и ток проходит по цепи от положительного полюса по накопительному дросселю, транзистору. При этом накапливается энергия в магнитном поле дросселя. Нагрузочный ток может создать только разряд емкости С1.

Отключим выключающее напряжение с транзистора. При этом он вступит в положение отсечки, а следовательно на дросселе появится ЭДС самоиндукции. Оно будет коммутировано последовательно с напряжением входа, и подключено по диоду к потребителю. Ток пойдет по цепи от положительного полюса к дросселю, по диоду и нагрузке.

В этот момент магнитное поле индуктивного дросселя выдает энергию, а емкость С1 резервирует энергию для поддержки напряжения на потребителе после вхождения транзистора в режим насыщения. Дроссель является для резерва энергии и не работает в фильтре питания. При повторной подаче напряжения на транзистор, он откроется, и весь процесс пойдет заново.

Стабилизаторы с триггером Шмитта

Такой вид импульсного устройства имеет свои особенности наименьшим набором компонентов. Основную роль в конструкции играет триггер. В его состав входит компаратор. Основной задачей компаратора является сравнивание величины выходной разности потенциалов с наибольшим допустимым.

Принцип действия аппарата с триггером Шмитта состоит в том, что при увеличении наибольшего напряжения осуществляется коммутация триггера в позицию ноля с размыканием электронного ключа. В одно время разряжается дроссель. Когда напряжение доходит до наименьшего значения, то выполняется коммутация на единицу. Это обеспечивает замыкание ключа и прохождение тока на интергратор.

Такие приборы имеют отличия своей упрощенной схемой, но использовать их можно в особых случаях, так как импульсные стабилизаторы бывают только повышающими и понижающими.

Понижающий стабилизатор

Стабилизаторы импульсного типа, функционирующие с понижением напряжения, являются компактными и мощными приборами питания электрическим током. При этом они имеют низкую чувствительность к наводкам потребителя постоянным напряжением одного значения. Гальваническая изоляция выхода и входа в понижающих устройствах отсутствует. Импортные приборы получили название chopper. Выходное питание в таких устройствах постоянно находится меньше входного напряжения. Схема импульсного стабилизатора понижающего типа изображена на рисунке.

Подключим напряжение для управления истоком и затвором транзистора, который войдет в положение насыщения. По нему будет проходить ток по цепи от положительного полюса по выравнивающему дросселю и нагрузке. В прямом направлении ток по диоду не протекает.

Отключим управляющее напряжение, которое выключает ключевой транзистор. После этого он будет находиться в положении отсечки. ЭДС индукции выравнивающего дросселя будет преграждать путь для изменения тока, который пойдет по цепи через нагрузку от дросселя, по общему проводнику, диод, и опять придет на дроссель. Емкость С1 будет разряжаться и будет удерживать напряжение на выходе.

При подаче отпирающей разницы потенциалов между истоком и затвором транзистора, он перейдет в режим насыщения и вся цепочка вновь повторится.

Инвертирующий стабилизатор

Импульсные стабилизаторы инвертирующего типа используют для подключения потребителей с постоянным напряжением, полюсность которого имеет противоположное направление полюсности разности потенциалов на выходе устройства. Его значение  может быть выше сети питания, и ниже сети, в зависимости от настройки стабилизатора. Гальваническая изоляция сети питания и нагрузки отсутствует. Импортные приборы инвертирующего типа называются buck-boost converter. На выходе таких приборов напряжение всегда ниже.

Подключим управляющую разность потенциалов, которое откроет транзистор между истоком и затвором. Он откроется, и ток пойдет по цепи от плюса по транзистору, дросселю к минусу. При таком процессе дроссель резервирует энергию с помощью своего магнитного поля. Отключим разность потенциалов управления от ключа на транзисторе, он закроется. Ток пойдет от дросселя по нагрузке, диоду, и возвратится в первоначальное положение. Резервная энергия на конденсаторе и магнитном поле будет расходоваться для нагрузки. Снова подадим питание на транзистор к истоку и затвору. Транзистор опять станет насыщаться и процесс повторится.

Преимущества и недостатки

Как и все приборы, модульный импульсный стабилизатор не идеален. Поэтому ему присущи минусы и плюсы. Разберем основные из преимуществ:

  • Простое достижение выравнивания.
  • Плавное подключение.
  • Компактные размеры.
  • Устойчивость выходного напряжения.
  • Широкий интервал стабилизации.
  • Повышенный КПД.

Недостатки прибора:

  • Сложная конструкция.
  • Много специфических компонентов, снижающих надежность устройства.
  • Необходимость в использовании компенсирующих устройств мощности.
  • Сложность работ по ремонту.
  • Образование большого количества помех частоты.

Допустимая частота

Функционирование импульсного стабилизатора возможно при значительной частоте преобразования. Это является основной отличительной чертой от устройств, имеющих трансформатор сети. Увеличение этого параметра дает возможность получить наименьшие габариты.

Для большинства приборов интервал частот будет равен 20-80 килогерц. Но при выборе ШИМ и ключевых приборов необходимо учесть высокие гармоники токов. Верхняя граница параметра ограничена определенными требованиями, которые предъявляются к радиочастотным приборам.

Простой импульсный стабилизатор напряжения

ostabilizatore.ru

Стабилизатор напряжения понижающий. Низкое напряжение

В соответствии с действующими стандартами напряжение в сети должно быть 220 В +- 5%. Предельное кратковременное отклонение допускается до 10%. На деле напряжение в глубинках России около полудня 170 В, вечерами снижается почти вдвое. Для того чтобы решить проблему жильцы устанавливают стабилизатор. Речь идёт об устройстве, используемом для поддержания колебаний и подачи желаемого выходного напряжения на нагрузку.

Качество сети и низкое напряжение

Если в семье маленький ребёнок, постирать бельё, приготовить супчик на электрических конфорках становится довольно проблематично. При таком напряжении микроволновка вообще не включается. Чай закипает 20 минут. Из-за постоянных перепадов выходят из строя холодильник, электропечь, телевизор. Людям надоедает постоянно жить в полевых условиях.

Но даже стабилизатор для пониженного напряжения не всегда справляется с ситуацией:

  • выключаются вентиляторы;
  • если напряжение ниже 90 В, аппарат выбивает.

Без нормализатора в лампочках еле-еле видно нить накала. Словом, получается как в песне: «И снова сумерки настали…»

Почему в сети напряжение ниже нормы?

Часто низкое напряжение наблюдается у половины улицы. А кто-то уже и не помнит, когда впервые эта проблема появилась. Просто продолжают аккуратно платить за свет, качество которого оставляет желать лучшего. За помощью обращаются и в районный совет, и Энергосбыт. На звонки, как правило, отвечают односложно: «Разберёмся». О проблемах знают все, но решить их никто не в состоянии. Объясняют: «Перепады в сети происходят из-за изношенности линий, большой нагрузки, которая ежедневно увеличивается».

Дело в том, что источник питания может находиться на балансе одного предприятия, а сети – на балансе другого. А к нужному совместному решению подачи напряжения, которое регламентируется ГОСТом, эти организации никак не придут. А ведь согласно ПУЭ каждые 5 лет должен проводиться капитальный ремонт энергоустановок. Да и замена старых кабельных линий в такой ситуации не помешает.

Стабилизатор от пониженного напряжения

Электричество, как правило, замечают тогда когда оно или плохое, или его вообще нет. Разберём первый вариант, когда оно есть, но напряжение не совсем то, которое нужно. Потребителю нужно 220 В. Многим домашним приборам чуть поменьше, примерно 195 В, тогда они включаются.

Итак, минимально возможное напряжение электрической сети 195 В, при котором приборы будут работать. Что делать, если низкое напряжение в сети, меньше 195 В? Ответ: покупать повышающий стабилизатор напряжения, который обеспечит стабильную работу техники. Он будет подавать на неё 220 В, даже если в сети — меньше 195 В.

Частые вопросы покупателей

Пользователи, которые заботятся о своем электрооборудовании, часто задают такой вопрос: «Как избавиться от сетевых скачков, вызванных проведением сварочных работ по линии. Ответом на данный вопрос станет электронные cтабилизаторы напряжения 220 В для дома.

Принципом действия этих аппаратов является сочетание двух принципов регулирования: тиристорного управления с фазоимпульсной модуляцией. Это позволяет объединить в одном стабилизаторе преимущества обоих принципов:

  • высокую скорость регулирования, которое даёт тиристорное регулирование;
  • высокую точность поддержания выходного напряжения от фазоимпульсной модуляции.

В результате потребитель имеет устройство, которое способно не только сгладить скачки напряжения, но также устранить последствия сварочных работ.

Современные модели оснащены встроенной энергонезависимой памятью, которая фиксирует аварийные ситуации в работе стабилизатора и позволяет их при необходимости отследить. То есть можно задним числом отследить, какое было напряжение в сети: повышенное или пониженное.

Также в приборах имеется система автоматического транзита, которая, например, при перегреве стабилизатора автоматически переходит в транзит и не оставляет потребителей без электроэнергии. Данный режим можно активировать и деактивировать.

Довольно частые вопросы покупателей относительно повышающих стабилизаторов: низкое напряжение или как увеличить напряжение в сети? В каждом конкретном случае есть своя загвоздка, поэтому лучше обратиться к специалисту, который правильно оценит ситуацию и даст дельные рекомендации.

Что делать с нестабильными дачными сетями? На этот вопрос ответ будет неоднозначный. Если на даче постоянное пониженное напряжение, оптимально использовать электромеханический тип стабилизатора. Также он применим, если имеется большое количество бытовых приборов с высокими пусковыми токами – это холодильники, различные насосы. То есть в момент запуска оборудования требуется такая защита от непомерно возрастающих токов.

Цифровые и электронные приборы рекомендуется применять, если имеется:

  • много электронной техники;
  • необходимо более быстрое срабатывание;
  • качество выходного напряжения.

Критериями выбора являются: мощность, количество фаз, тип крепления.

Как выбрать стабилизатор напряжения

Первое что нужно узнать – это энергопотребление прибора в ваттах. После этого подбирается стабилизатор соответственно номиналу. Отдельная линейка нормализаторов используются для котлов, бойлеров, глубинных насосов и остальных мелких бытовых приборов. Устройства для квартирных нужд мощностью 10 кВт обычно изготовляются в настенном варианте, не требующем много места.

Перед тем как покупать устройство, нужно обязательно проконсультироваться со знающим электриком, который поможет рассчитать потребление электроприёмников дома. Потому что бывают случаи, люди покупают прибор, и через какое-то время он выходит из строя. То есть это не проблема стабилизатора, это проблема неправильного подбора по мощности. Такой стабилизатор долго просто не сможет работать.

Кроме этого, всегда нужен запас по мощности 20-30%, потому что хозяева постоянно что-то покупают, и рабочей мощности может не хватить.

Заключение

Тепло на душе и дома – это для нас норма! А ещё когда у всех родных и близких всё хорошо, а в сети всегда 220 В. Причём здесь это? При всём, ведь столько нервов уходит, если вдруг гаснет свет. Дела не сделаны, отдых идёт насмарку, дома скандал. Избежать такого поможет стабилизатор, и теперь мы с вами даже знаем какой.

(1 оценок, среднее: 5,00 из 5)

ostabilizatore.ru

Повышающий стабилизатор на микросхеме

Доброго времени суток! Заказал себе регулируемый повышающий DC стабилизатор. Представляю мини-обзор. Радиолюбителям и просто интересующимся — велкам под кат. Выглядит модуль так:

А это радиаторы и комплект крепления:

Характеристики: Диапазон входного напряжения: 3 ~ 35 В постоянного тока (примечание: вольтметр не работает при входном напряжении меньше 4 В) Входной ток: 9A (макс.) Диапазон выходного напряжения: 3.5 ~ 35 В постоянного тока (пожалуйста, убедитесь, что выходное напряжение выше входного напряжения) Выходной ток: 6A (макс.) Выходная мощность: 75 Вт (до 128 Вт если входное и выходное напряжение больше 20 В) Эффективность преобразования: 96.4% (макс.) Диапазон вольтметра: 4 — 40 В, точность ± 0.1 В Защита от короткого замыкания: да (ограничение тока 14 А). Защита от переполюсовки: нет. Размеры: 67*43*12 (мм) Зелёный диод горит при подаче питания. Синим потенциометром настраиваем выходное напряжение. Левая кнопка включает и выключает вольтметр. Правая кнопка переключает показ напряжения: если горит красный диод слева, значит на вольтметре входное напряжение. Если справа, то выходное. Все эти настройки запоминаются микросхемой, что очень удобно. Ну и само собой, схема помнит выходное напряжение. И если один раз настроить, скажем, на 19 В, то он выдаст их при любом напряжении на выходе в пределах от 3 до 18 В. Есть также калибровка вольтметра. Хотя мне она не понадобилась: расхождение с моим «эталонным» мультиметром не больше 0.01 В. На момент обзора подключал роутер (12 В / 0,2 А) и нетбук (19 В / 1,5 А) от литий-полимерного аккумулятора номиналом 7.4 В / 1000 мАч. Подробности с потребляемыми и отдаваемыми токами можно увидеть на фотографиях. Замечу, что при выходной мощности 28 ватт (в случае с нетбуком), радиаторы не нужны, ибо грелся стабилизатор слабо.

Повышение с 7,5 до 12 В:

Повышение с 6,9 до 19 В:

Минусы: если входное напряжение очень низкое (5-7 вольт), то на мой взгляд, у него маленький КПД, а также слышен «треск» при работе под нагрузкой.

В остальном девайс вполне годный.

Планирую купить +58 Добавить в избранное Обзор понравился +46 +92

mysku.ru

Импульсный стабилизатор напряжения

Главная > Теория > Импульсный стабилизатор напряжения

Отличительной особенностью и недостатком обычных линейных стабилизаторов напряжения, работающих в режиме сильных девиаций по входному уровню, является их низкий КПД. Подобное положение, как правило, объясняется значительными тепловыми потерями в элементах схемы. Помимо этого, такие устройства при больших нагрузочных токах (до десятков Ампер) выглядят очень громоздко и имеют значительный вес. Существенно улучшить все указанные параметры преобразовательного устройства удаётся в случае применения импульсного метода стабилизации.

Импульсное стабилизирующее устройство (общий вид)

Импульсный стабилизатор напряжения – это прибор особого класса, позволяющий поддерживать выходное напряжение в заданных пределах за счёт ключевого режима работы основных элементов схемы. Рассмотрим принцип действия этого устройства более подробно.

Основы импульсного преобразования

Прежде всего, следует знать, что импульсные устройства для получения стабилизированного напряжения, подобно своим линейным аналогам, могут выполняться по параллельной и последовательной схеме. И в том, и в другом случае функцию ключевого элемента традиционно выполняет мощный полевой транзистор. Поскольку в режиме ключа его рабочая точка мгновенно смещается из области насыщения в зону отсечки (быстро «проскакивая» активный участок), такая схема имеет минимальные тепловые потери. А это свидетельствует о том, что импульсный стабилизатор напряжения обладает высоким КПД.

Стабилизация выходного сигнала осуществляется за счёт управления длительностью или частотой следования вырабатываемых специальным генератором импульсов, что в электронике называется широтным (ШИ) или частотным (ЧИ) импульсным регулированием.

Обратите внимание! В некоторых моделях таких приборов применяется комбинированный широтно-частотный метод управления (ЧШИ).

В стабилизаторах первого типа (ШИ) периодичность следования импульсов остаётся величиной постоянной, а меняется лишь их длительность. Во втором случае изменению подлежит частота, а длина (скважность) импульсного сигнала со временем не меняется.

На выходе регулирующего преобразователя (инвертора) присутствует сигнал прямоугольной формы, который не годится для подачи в рабочую нагрузку. Поэтому его прежде следует выпрямить или сгладить до формы, пригодной для использования. Этим и объясняется наличие на выходе устройства специального фильтрующего модуля, состоящего из сглаживающих пульсации элементов. Их функцию традиционно выполняют емкостно-индуктивные цепочки П,- или Г-образного типа.

В зависимости от параметров этих цепей (от индуктивности дросселя, в частности), ток через фильтрующий LС-элемент может иметь прерывистый или постоянный характер. Всё определяется тем, успевает ли к приходу очередного импульса разрядиться через индуктивность заряженный ранее конденсатор. При предъявлении особых требований к уровню пульсаций предпочтение отдаётся неразрывному принципу формирования выходного тока.

Дополнительная информация. Своеобразной «расплатой» за это является значительный расход медного материала, идущего на изготовление катушки дросселя.

В тех случаях, когда значение коэффициента пульсаций не нормируется, допускается, чтобы схема работала в режиме прерывистых токов.

Блок-схема

Стабилизатор напряжения 12 вольт

Классический импульсный стабилизатор напряжения содержит в своём составе следующие обязательные модули:

  • Задающий генератор;
  • Непосредственно преобразователь (инвертор);
  • Сравнивающее устройство;
  • Фильтрующий элемент.

Задающий генератор (ЗГ) обеспечивает формирование импульсов с формой, близкой к прямоугольному стандарту. Последние поступают в преобразовательное устройство, где осуществляется их обработка по выбранному параметру управления (частоте, длительности или тому и другому сразу). Затем обработанные импульсы подаются на фильтрующий элемент, а после него – на выход и в цепочку обратной (управляющей) связи.

Ознакомиться с порядком работы устройства поможет приведённая ниже блок-схема.

Блок-схема стабилизатора импульсного типа

Важно! Ключевым звеном в этой схеме является цепочка обратной связи (устройство сравнения), наличие которой позволяет по состоянию выходного сигнала определять необходимость дополнительных действий (регулировок).

То есть когда выходной сигнал имеет идеальные параметры, устройство сравнивает его с образцовыми напряжениями и воспринимает это как команду к прерыванию управляющей операции. Если форма или другая характеристика выходного сигнала начинают отличаться от заданных в ТУ параметров, сравнивающий модуль (СУ) вырабатывает сигнал дополнительной корректировки формируемых генератором импульсов.

Преимущества ОС-регулирования

На задающий генератор подаётся разностный сигнал, пропорциональный отклонению параметров выходного напряжения от нормы, так что вся эта схема работает по принципу дифференциального усилителя. Такое схемное решение позволяет многократно увеличить чувствительность петли обратной связи (ОС) и повысить эффективность процесса регулирования.

В таком режиме формируемые ЗГ управляющие импульсы поступают на ключевые элементы преобразовательного устройства, где происходит их обработка с одновременной подготовкой к последующей фильтрации. При изменении частоты или ширины импульса сигналом с СУ удаётся добиться требуемого качества выходного напряжения.

Дополнительная информация. Возможны ситуации, когда необходимость в регулировке полностью исключается. Обычно это случается, когда выходное напряжение соответствует заданным ТУ требованиям.

Схемы управляющих устройств

Повышающие

Мощный стабилизатор напряжения

Повышающие импульсные схемы стабилизации востребованы при необходимости подключения нагрузки, напряжение на которой должно превышать входной параметр на какую-то величину. При этом гальванической развязки между потребителем и питающей электрической сетью 220 Вольт не предусматривается. За рубежом этот принцип преобразования называется «boost converter», а его схема приводится на рисунке, размещённом ниже по тексту.

При поступлении управляющего напряжения между затвором и истоком транзистора VT1 он входит в состояние насыщения, обеспечивая беспрепятственное протекание тока через накопительный дроссель L1. При этом составляющая выходного тока создаётся за счёт зарядки конденсатора С1.

После снятия потенциала с транзистора VT1 он переходит в состояние отсечки; при этом на дросселе L1 появляется ЭДС самоиндукции, передающаяся через диод VD1 на нагрузку с той же полярностью. По окончании протекания тока по дросселю L1 катушка полностью отдаёт энергию в цепь. Её принимает конденсатор С1, который заряжается до тех пор, пока транзистор VT1 снова не окажется в насыщении.

Далее весь описанный процесс повторяется. Повышенное напряжение на нагрузке обеспечивается тем, что к выходному напряжению добавляется ЭДС, систематически запасаемая в дросселе и имеющая тот же знак.

Понижающий стабилизатор

Понижающий стабилизатор работает по тому же принципу, но только дроссель в этом случае включается после управляемого полевого транзистора (смотрите рисунок ниже).

Зарубежное название этого принципа преобразования – «chopper», а его характерной особенностью является пониженное выходное напряжение.

После подачи управляющего импульса на VT1 транзистор насыщается, вследствие чего через него начинает течь ток, поступающий через сглаживающий дроссель L1 непосредственно в нагрузку (диод VD1 закрыт обратным напряжением).

После снятия входного сигнала ключевой транзистор перейдёт в режим отсечки, что приведёт к резкому снижению тока. ЭДС самоиндукции дросселя L1 будет усиленно препятствовать его уменьшению, поддерживая процесс в нагрузке. Однако за счёт падения напряжения на катушке L1 его величина на выходе устройства будет всегда меньше входного значения (за счёт противоположного знака ЭДС).

Инвертирующее устройство

Этот тип стабилизаторов применяется при работе с нагрузками, имеющими фиксированный вольтаж выходного напряжения, сдвинутого по фазе относительно входного. При этом само его значение может быть как больше, так и меньше, чем входное (всё зависит от того, как было отстроено инвертирующее устройство).

Аналогично обеим предыдущим схемам здесь гальваническая развязка питающих и выходных цепей полностью отсутствует. На иностранном лексиконе такие стабилизаторы обозначаются как «buck-boost converter». Основное схемное отличие от понижающего преобразователя состоит в том, что дроссель и диод в этом случае поменялись местами. Причём полупроводниковый элемент включается в обратном (закрытом для прямого тока) направлении.

Такая замена приводит к сдвигу по фазе между входным и выходным сигналами на 90 градусов (иными словами – к его инверсии).

В заключительной части этого обзора обратим внимание на ещё одну деталь, характерную для всех рассмотренных разновидностей преобразующих устройств. В качестве коммутирующего ключа во всех схемах используется специальный полупроводниковый элемент с полевой структурой, управляемый не напряжением, а потенциалом. За счёт этого удаётся многократно сократить входные управляющие токи, а также дополнительно повысить КПД всего устройства в целом.

Видео

Стабилизатор напряжения цифровой

elquanta.ru


Смотрите также