Стабилизатор напряжения 12 вольт. Схемы стабилизатора
Сложно представить навороченный тюнинг современных автомашин без светодиодного оформления. Отдельным доработкам нужно приложить немало усилий, к примеру, монтаж светодиодных лент в фары. И часто случается неприятный казус, если светодиоды вдруг сгорают или выходят из строя. Обычно, причина заключается в том, что схема подключения не оснащена стабилизатором.
Если в сети автомашины имеются светодиодная техника до 300 мА, то для увеличения их срока службы требуется установка ограничителя тока (резистора). При нестабильном напряжении в сети автомашины рекомендовано применять стабилизатор.
Итак, для обеспечения электрооборудования автомобиля качественным напряжением нужно использовать автономный стабилизатор. Даже такие модные сегодня элементы тюнинга, как светодиоды, лучше запитывать через стабилизатор 12 вольт.
Стабилизатор напряжения 12 вольт: как он работает?
Сегодня у нас есть некоторые замечательные электронные микросхемы, специально разработанные для применения регулирования напряжения. Такими микросхемами обеспечивается качественная стабилизация. Проектируются они на базе автопереключения секций применяемого трансформатора с помощью электронных ключей (тиристоров, симисторов и реле). Аппараты обладают быстродействием, широким диапазоном входных параметров и высоким КПД.
Имеется вариант — применить в качестве стабилизирующего ограничителя тока микросхему LM317. Принципиальная схема ниже показывает довольно простую конфигурацию, где СК 317 используется в стандартном режиме регулятора напряжения.
В предлагаемом устройстве включена микросхема LM317, которая ограничивает его от таких возможных опасностей, как перегрузка по току, перепады напряжения и короткие замыкания, обеспечивая идеальные условия для создания комфортного интерьера в автомобиле. Схема настроена на поддерживание 12 вольт на выходе. В системе предусмотрена тепловая защита (изоляция из слюды) и защита от короткого замыкания (пожарная опасность).
Упрощенный вариант стабилизатора напряжения 12 вольт
С использованием микросхемы LM196 и минимумом компонентов, как приведено ниже, конфигурация стабилизатора будет чрезвычайно простой.где Р3 = 240 Ом, Д1, Д2 = 15 А, ІС1 = LM196.
Резисторами ограничивается ток на светодиоды, дабы они не сгорели. Мощность их должна быть не менее 0,05 Вт, поскольку при работе она находится в зависимости от разницы значений входного и выходного напряжения.
Однако два рассмотренных варианта имеют один довольно существенный недостаток – собранные по ним устройства греются. Потому что это линейные регуляторы. Импульсный же аппарат отличается от тех, что описаны выше, наряду с другими своими функциями тем, что практически не греется (лишь в случае, если очень перегрузить).
Импульсные стабилизаторы напряжения
Устройства в себе включают все что нужно. Исходя из их качеств, в большинстве случаев их и ставят для светодиодов.
Стабилизация осуществляется благодаря чередованию импульсов и пауз. Импульсные устройства обладают лучшим КПД по сравнению с линейными. Иными словами, они способны преобразовывать входное напряжение по параметрам, заданным заранее. Регулировка этих параметров легко выполняется благодаря различным вариантам электрических схем. Импульсные устройства бывают повышающие, понижающие либо инвертирующие.
Сеть автомашины довольно уязвима для всяких помех, скачков напряжения. Для защиты электросети в автомашинах применяют импульсный стабилизатор напряжения 12 вольт.
Благодаря ему нестабильное напряжение входной сети питает сеть стабильными 12 вольтами и током, около 0,3-0,4 ампера. Штатные электрические узлы автомашины, как правило, надежно защищены при установке.
Преимущества применения стабилизаторов
Стабилизаторы имеют ряд достоинств, среди которых:
- cглаживание небольших скачков и колебаний сети;
- защита электроприёмников внутренней сети от недонапряжения или перенапряжения;
- надёжная защита чувствительной электронной системы от неполадок из-за сетевых перепадов;
- исключение такого эффекта, как мерцание лампочек. И как следствие, существенное увеличение срока их службы.
Заключение
Электрическая система любого транспортного средства, вероятно, более изменчива, чем электрика в нашем доме, просто потому, что она создается из источника под названием автомобильный генератор. Выходные параметры последнего претерпевают существенные изменения в зависимости от скорости транспортного средства.
Это означает, что резкие изменения скорости или частое применение тормоза, генерируют изменение энергетических параметров на выходе генератора. Поскольку в настоящее время интерьеры нашего автомобиля или другого транспортного средства сильно наполнены сложными электронными устройствами, то нестабильные условия могут привести к нежелательным последствиям в работе этой техники, а именно повлиять на их производительность и срок службы.
Остаётся один выход: установить в автоматический стабилизатор напряжения или стабилизатор тока. Но что из них выбрать для установки?
- Если электроприёмник устанавливается в автомашину с нестабильным напряжением – без стабилизатора напряжения не обойтись.
- Если изделие рассчитано на 300 мА и выше – ставится стабилизатор тока.
Надеемся, что типовые решения для стабилизатора в автомашине, описанные в этой статье, помогут избавить вас от всех тревог и волнений.
SCV0023-12V-3A, Импульсный стабилизатор напряжения 12 В, 3 А
Импульсный стабилизатор напряжения предназначен для установки в радиолюбительские устройства с фиксированным выходным напряжением. Так как стабилизатор работает в импульсном режиме, он имеет высокий КПД и в отличие от линейных стабилизаторов не нуждается в большом теплоотводе. Модуль выполнен на плате с алюминиевой подложкой, что позволяет в течение продолжительного времени снимать выходной ток до 2 А без установки дополнительного теплоотвода. Для токов более 2 А к тыльной стороне модуля необходимо прикрепить радиатор площадью не менее 100см2. Радиатор может быть прикреплен винтами, для этого в модуле предусмотрены два отверстия, для максимальной теплопередачи используйте пасту КПТ-8. В случае невозможности использовать крепежные винты, модуль может быть прикреплен к радиатору/металлической части устройства с использованием автогерметика. Для этого нужно нанести герметик в центр тыльной части модуля, притереть поверхности таким образом, чтобы зазор между ними был минимален и прижать на 24 часа. Устройство имеет тепловую защиту и ограничение по выходному току от 3 до 4 А. Выходное напряжение не может превышать напряжение на входе.При питании модуля от понижающего трансформатора и диодного моста, на выход диодного моста необходимо установить фильтрующий конденсатор не менее 2200мкф.
Модуль может быть легко модифицирован до SCV0023-ADJ-3A — регулируемый, для этого нужно удалить резистор R1, и вместо него установить переменный резистор 47 КОм. Так же модуль может быть перенастроен на другое выходное напряжение. Для этого нужно заменить R1 на резистор, рассчитываемый по формуле R1=1210(Uвых/1.23-1), где Uвых — требуемое выходное напряжение.
Технические характеристики:
— Входное напряжение: 14…40В;
— Выходное напряжение: 12В;
— Выходной ток, не более: 3А;
— Ограничение выходного тока: 3…4А;
— Частота преобразования: 150КГц;
— Температура модуля без радиатора при tокр = 25°С, Uвх = 25В, Uвых = 12В:
при вых. токе 0.5А: 36°С;
при вых. токе 1А: 47°С;
при вых. токе 2А: 65°С;
при вых. токе 3А: 115°С.
— КПД при Uвх = 12В, Uвых = 5В, Iвых = 3А: 90%;
— Диапазон рабочих температур: -40…85°С;
— Защита от переполюсовки: нет;
— Размеры модуля: 43х40х12мм;
— Вес модуля: 15г.
Стабилизатор напряжения 12v в 3v
Источники питания 1 388 просмотров
Всем примет! Сегодня вы узнаете как сделать простое устройство защиты аккумуляторов от разряда, оно
Измерительные приборы 1 165 просмотров
Для изготовления приставки потребуется всего две детали, это температурный датчик LM35 и подстроечный резистор
Источники питания 1 202 просмотров
В России и в странах СНГ, используется заземляющий принцип, когда нулевой проводник соединяется с
Инструменты 9 930 просмотров
В этой статье вы узнаете как недорого переделать аккумулятор шуруповерта с Ni Cd на
Блоки питания 4 445 просмотров
В этой статье вы узнаете как собрать очень полезные блок питания с регулировкой напряжения
В этой статье вы узнаете как своими руками сделать генератор на 220 В с использованием
Урок 1.12 Стабилизаторы напряжения — Радиомастер инфо
Стабилизатор напряжения, это устройство, которое при изменении входного напряжения и тока нагрузки удерживает выходное напряжение на заданном неизменном уровне.
Простейший стабилизатор напряжения, схема:
Основным элементом стабилизатора является стабилитрон, на схеме он обозначен VD. Стабилитрон, это диод, с определенным пробивным обратным напряжением. Напряжение, при котором наступает пробой, называется напряжением стабилизации. Это напряжение остается постоянным при изменении тока через стабилитрон от значения Iст мин до Iст макс. (показано на графике ниже). Величина тока стабилизации задается балластным резистором R. Именно ограничение тока не позволяет выходить из строя стабилитрону при пробивном напряжении на нем. Пробивное напряжение у стабилитрона является рабочим и называется напряжением стабилизации.
Как работает стабилизатор напряжения, рассмотрим на конкретном примере.
Допустим, на выходе нужно иметь постоянное напряжение 12 В, при напряжении на входе 220 В. Задаем диапазон допустимого изменения напряжения на входе, например ±10%. Это значит, что напряжение будет изменяться от 198 В до 242 В. Напряжение после выпрямления диодами так же будет изменяться на ±10%. Но даже уменьшенное на 10% оно должно превышать необходимое на выходе 12 В на величину падения напряжения на балластном резисторе R. С учетом этого, для работы стабилизатора выберем трансформатор, вторичная обмотка которого будет обеспечивать после диодов 15 В, при напряжении на входе трансформатора 220 В. Тогда, при изменении напряжения на входе на ±10% напряжение после выпрямления диодами будет изменяться от 13,5 В до 16,5 В. На балластном резисторе будет падать максимум 4,5 В. Ток стабилитрона возьмем приблизительно средний, 20 мА (смотри слева на вольт-амперной характеристике). Это напряжение делим на выбранный ток стабилитрона 20 мА (0,02 А) и получаем величину сопротивления балластного резистора:
4,5 : 0,02 = 225 Ом, выбираем ближайший стандартный номинал 220 Ом, мощность рассеиваемая этим резистором составит 4,5 В × 0,02 А = 0,09 Вт, ближайший стандарт 0,125 Вт.
Для наглядности сведем эти данные в таблицу:
| Напряжение сети | Напряжение после выпрямителя | Ток стабилитрона | Напряжение на нагрузке |
| 220 В | 15 В | 14 мА | 12 В |
| 198 В | 13,5 В | 7 мА | 12 В |
| 242 В | 16,5 В | 20 мА | 12 В |
Вывод.
При изменении напряжения на первичной обмотке трансформатора от 198 В до 242 В, напряжение после выпрямления диодами будет меняться от 13,5 В до 16,5 В, а на выходе стабилизатора напряжение будет оставаться равным 12 В. Все лишнее напряжение будет падать на балластном резисторе R.
Другими словами при повышении напряжения ток через стабилитрон будет увеличиваться, что приведет к увеличению падения напряжения на балластном резисторе, в результате чего на выходе стабилизатора напряжение останется неизменным.
Основным недостатком рассмотренной схемы является то, что ток нагрузки не может превышать 0,1 тока через стабилитрон. В нашем примере, максимальный ток нагрузки не может превышать 20 мА × 0,1 = 2 мА. Если ток будет больше, то выходное напряжение не сможет удерживаться на заданном уровне 12 В.
Стабилизатор напряжения с усилителем на транзисторе.
Чтобы стабилизатор мог обеспечивать больший ток в нагрузке, применяют усилители на транзисторах. Ниже приводится простейшая схема стабилизатора напряжения с усилителем на одном транзисторе.
Принцип работы этого стабилизатора аналогичный описанному выше. Отличие состоит в том, что ток нагрузки не течет через стабилитрон, а течет через коллектор-эмиттер транзистора. Стабилитрон поддерживает на базе транзистора стабильное напряжение, такое же стабильное напряжение, отличающееся на небольшое (меньше 1 вольта) падение напряжения на открытом p—n переходе база-эмиттер транзистора, будет и на нагрузке.
Максимальный ток нагрузки будет равен току стабилитрона, умноженному на коэффициент усиления транзистора, который может быть равен 10 и намного выше.
Для повышения коэффициента стабилизации при больших токах нагрузки может применяться несколько транзисторов. Выпускаются микросхемы, внутри которых собраны все детали стабилизатора. Эти микросхемы имеют всего три вывода для подключения: вход, общий и выход. Стабилизаторы, схемы которых построены по такому принципу, называются компенсационными.
Основной недостаток компенсационных стабилизаторов – большая мощность, рассеиваемая на регулирующем элементе. При больших токах обязательно применение радиаторов для охлаждения. Такой принцип не позволяет достигать высоких значений коэффициента полезного действия (кпд).
Импульсный стабилизатор напряжения.
Для повышения кпд стабилизаторов был разработан принцип на основе широтно-импульсного модулятора.
Суть этого принципа в следующем. Переменное напряжение после выпрямления диодами подается на схему, состоящую из импульсного ключа и генератора прямоугольных импульсов частотой несколько килогерц. Эти импульсы открывают и закрывают мощный транзисторный ключ. После прохождения ключа импульсы преобразуются в постоянное напряжение. Чем больше длительность этих импульсов, тем выше постоянное напряжение. Если на выходе поставить устройство контроля за величиной постоянного напряжения и связать его с управлением длительностью импульсов генератора, то получим эффективный стабилизатор.
Например, зададим выходное напряжение 12 В. Если оно начнет по каким-либо причинам увеличиваться устройство контроля начнет уменьшать длительность импульсов генератора и вернет выходное напряжение в норму. Если выходное напряжение начнет уменьшаться, то по этой же причине длительность импульсов генератора начнет увеличиваться и компенсирует это уменьшение.
Мощный ключ в такой схеме имеет два устойчивых состояния – полностью открыт или полностью закрыт. При этом величина выходного напряжения прямо пропорциональна времени открытого состояния ключа. Падение напряжения на нем минимально и он практически не греется, что существенно повышает кпд таких стабилизаторов.
Пример структурной схемы импульсного стабилизатора напряжения показан ниже: