Меню

Стабилизатор с фиксированным напряжением 24в



Стабилизаторы напряжения 24 Вольт

Стабилизация напряжения в низковольтных сетях имеет огромное значение для бесперебойной и долговечной работы аппаратуры и оборудования. Допустимые колебания параметров при 24 В составят ±2,4 В, что позволяет гарантировать корректную работу таких устройств как блоки питания, электродвигатели, охранные системы, электронные приборы в составе большинства моделей оборудования промышленного назначения.

Выход из строя перечисленной техники – это всегда серьёзные сложности в функционировании отдельных установок, систем, узлов. Используя стабилизаторы напряжения 24 Вольт в данном случае появляется возможность создания эффективной системы защиты, позволяющей полностью устранить вероятность появления сбоев из-за нестабильности питающей сети.

Стабилизаторы напряжения постоянного тока 24 Вольта

Основной сферой применения устройств стабилизации в сетях 24 В постоянного тока является их установка в шкафах управления, использование в лабораториях, мастерских. При этом различают блоки, построенные по схеме линейного стабилизатора и импульсное оборудование. В первом случае речь идёт о делителях, при подаче на вход которых нестабильного напряжения на выходе будет получено стабилизированное, снятое с делителя.

Сам процесс стабилизации выполняется за счёт изменения уровня сопротивления и его постоянного поддержания на установленном уровне для получения заданных параметров сети. Преимуществом подобного решения становится сравнительно простая конструкция и отсутствие помех при небольшом количестве используемых в составе схемы элементов.

Дополнительно принято классифицировать все линейные стабилизаторы

  • по типу расположения внутри схемы изменяемых сопротивлений по отношению к нагрузке

o параллельные,
o последовательные;

  • по способу стабилизации

o компенсационные (их отличает наличие обратной связи, возможности сравнить выходные параметры с эталонными с одновременным формированием управляющего сигнала для последующей регулировки),
o параметрические, отличающиеся использованием в работе участков вольт-амперной характеристики устройства с наибольшей крутизной графика.

Для аппаратов импульсного принципа работы характерно использование специального накопителя (в его роли может выступать дроссель или конденсатор). Его отличительной особенностью становится более высокий КПД в сравнении с линейными моделями, но при этом и одновременное формирование помех на выходе блока, а при применении неправильно рассчитанных фильтров помехи проникают и питающую сеть.

Кроме того, импульсные стабилизаторы постоянного тока дают возможность получения в зависимости от используемой схемы установки повышенных или пониженных напряжений. Отдельные модели являются инвертирующими с обратной полярностью, обладают функционалом, допускающим как получение более высокого, так и более низкого значений.

Стабилизатор напряжения 24 Вольта своими руками

Ключевыми элементами конструкции стабилизаторов напряжения являются

  • трансформатор,
  • резисторы,
  • конденсаторы,
  • соединяющие кабели для подключения к сети и соединения функциональных элементов,
  • активные элементы.

Принцип работы простейшего стабилизатора основывается на работе реостата, который позволяет регулировать сопротивление цепи в зависимости от токовой нагрузки. Функциональность подобной аппаратуры зависит от возможностей систем управления и конструктивных особенностей модели, что в идеале позволит полностью защитить технику от сетевой нестабильности.

Среди наиболее эффективных стабилизирующих устройств выделяют симисторные агрегаты, поэтому рассмотрим вопрос именно его изготовления. Но изначально стоит принимать во внимание, что своими руками возможно изготовление только аппарата, который будет способен эффективно выравнивать ток, но при условии, что будет соблюдаться диапазон предельно допустимых значений по входному напряжению и мощности подключаемых электроприёмников. Время переключения нагрузки будет составлять при этом 10 мс. Перечень необходимого инструментария в данном случае ограничивается паяльником и пинцетом.

Схема стабилизатора напряжения 24 вольта и её реализация

Для сборки стабилизатора напряжения потребуется изготовление печатной платы, выполненной на базе фольгированного стеклотекстолита. Наиболее быстрым и удобным способом её изготовления будет использование метода фотолитографии при промышленном или ЛУТ при домашнем производстве. Во втором случае для её переноса непосредственно на основу потребуется лазерный принтер и утюг. ЛУТ-технология получила широкое применение среди радиолюбителей благодаря своей простоте и доступности, позволяя добиться высокого качества получаемых печатных плат.

Для того чтобы максимально упростить поставленную задачу, можно использовать готовые трансформаторы, хотя изготовление их из магнитопровода нужного сечения и провода для создания обмоток также может быть выполнено при должном изучении особенностей и тонкостей процесса. Далее понадобится изготовить выпрямитель, состоящий из диодного моста и электролитических конденсаторов большой ёмкости для фильтра.

Мост можно изготовить из 4 диодов, соединив их согласно схеме, или взять готовый. Но при выборе и диодов, и готового выпрямительного моста необходимо правильно выбрать рабочие параметры. Ток должен быть минимум на 30 % выше максимального, который будет потреблять нагрузка. Напряжение – выше предельно допустимого для вторичной обмотки трансформатора показателя минимум вдвое, чтобы избежать пробоя при его повышении на входе в трансформатор.

Чтобы сгладить пульсации после диодного моста применяются электролитические конденсаторы. Рабочее напряжение выбирается выше максимального, которое может выдать выпрямитель при увеличении этого параметра в питающей сети. Их ёмкость подбирается из следующего соотношения: на 1 А выходного тока применяют 2000 мкФ ёмкости в фильтре выпрямителя. Далее выбор за схемой самого стабилизатора, которая выбирается исходя из требований, предъявляемых к качеству выходного напряжения, питающего нагрузку.

Читайте также:  Увеличение напряжение при резонансе

В качестве силовых элементов могут быть применены транзисторы или другие активные компоненты. При необходимости получения большого тока стабилизации применяются разные варианты реализации практической схемы, чтобы уменьшить нагрев силовых элементов. Это может быть ступенчатое регулирования входного напряжения, использование вентиляторов или радиаторов с большой площадью охлаждения.

При большом потребляемом нагрузкой токе значительно увеличиваются габариты готовых изделий, которые построены по схеме обычного линейного стабилизатора. Поэтому необходимо обратить внимание на импульсные стабилизаторы, имеющие небольшие габариты при относительно большом выходном токе, который они могут отдать в нагрузку.

Но необходимо учитывать тот факт, что при применении импульсных источников (стабилизаторов, блоков питания) значительно возрастают помехи, которые проникают в питающую сеть, что накладывает дополнительные требования на применение специальных высокочастотных фильтров, исключающих или значительно минимизирующих помехи.

Нужно определиться, делать стабилизатор напряжения 24 Вольт со схемой, предполагающей относительно большие габариты при необходимости получения большого выходного тока или схему импульсного стабилизатора, которую начинающему радиолюбителю будет сделать проблематично, а для его наладки потребуются специализированные приборы. Последнее предельно важно, так как бороться с помехами не имея, к примеру, осциллографа невозможно.

Источник

Стабилизатор с фиксированным напряжением 24в

Микросхемы (далее ИМС) линейных стабилизаторов напряжения очень удобны для применения в различных схемотехнических проектах, не требующих высоких КПД и больших мощностей. При использовании правильных схемотехнических решений, они обеспечивают более высокую надёжность (за счёт меньшего числа компонентов, даже с учётом интегральных) и меньший уровень шумов, кроме того такие источники питания проще в проектировании и реализации. Дополнительным плюсом также являтся то, что многие ИМС стабилизаторов обеспечивают встроенную защиту от перенапряжения, от превышения тока и от переполюсовки входного напряжения — всё это позволяет в большинстве случаев обойтись без дополнительных элементов в схеме.

Из недостатков данных решений следует отметить два основных:

  • Низкий КПД — «лишнее» напряжение такие схемы фактически сбрасывают в тепло, что, соответственно, в большинстве случаев требует применения дополнительного охлаждения.
  • Необходимость положительной разницы напряжений между входом и выходом — даже самые лучшие модели линейных стабилизаторов имеют падение напряжения около 0.4В, а большинство перестаёт работать уже при разнице 0.5В.

Несмотря на все недостатки, такие схемы часто вполне уместно использовать в своих проектах. В данной статье пойдёт речь о различных схемотехнических особенностях применения данных микросхем.

Стабилизаторы с фиксированным напряжением

Интегральные линейные стабилизаторы могут иметь фиксированное выходное напряжение, либо же иметь возможность выбора выходного напряжения. Начнём с рассмотрения базовых схем включения большинства фиксированных интегральных стабилиазторов напряжения:

Схема включения стабилиазторов напряжения с фиксированным выходным напряжением

Конденсатор C1 рекомендуется ставить для предотвращения возникновения «генерации на входе», если микросхема стабилизатора находится дальше 10 см от источника напряжения — по сути это просто фильтрующий конденсатор. Мы в своих проектах ставим на вход конденсатор в любом случае. Рекомендуется использовать керамику или тантал, ёмкостью не менее 0.1 мкФ. При выборе номинала ёмкости керамики помните, что при повышении температуры у большинства керамических кондёров сильно падает ёмкость.

Назначение конденсатора C2 различается в зависимости от внутренней схемы стабилизатора. Например в микросхемах серии КР1158ЕН, данный элемент обеспечивает отсутствие возбуждения выходного напряжения. А производитель LM317 отмечает, что выходной конденсатор служит лишь для улучшения переходной характеристики и на стабильность не влияет. Так или иначе, при использовании конденсатора малой ёмкости (1-2 мкФ) на выходе многих линейных стабилизаторов наблюдаются небольшие колебания выходного напряжения с частотой несколько кГц и амплитудой порядка 0.2-0.4 вольт. Увеличение выходного конденсатора до 10 мкФ полностью данные колебания убирает.

Оба конденсатора необходимо размещать как можно ближе к корпусу микросхемы.

Диод Д1 ставить не обязательно, в большинстве типовых схем его не используют, но если вы используете конденсатор C2 или выходные напряжения превышают 25 В, диод Д1 рекомендуется всё-таки оставлять, поэтому я оставил его на схемах. Также, данный диод рекомендуется использовать если нагрузка носит индуктивный характер. Он обеспечивает путь для разрядки C2, а в случае индуктивной нагрузки ограничивает броски тока через стабилизатор.

Стабилизаторы с регулируемым напряжением

В схемах с регулируемым выходным напряжением добавляются дополнительные элементы:

Схема включения стабилизаторов напряжения с регулируемым выходным напряжением

Конденсатор C3 уменьшает пульсации выходного напряжения. Рекомендуемый номинал C3 — от 1 до 10 мкФ, большее значение ёмкости значимых улучшений не даёт.

Диод Д2 нужен при использовании C3 — он обеспечивает его разрядку при выключении питания. При отсутствии C3 достаточно диода Д1.

Читайте также:  Все напряжения есть изображения нет

Резисторы R1 и R2 используются для задания выходного напряжения. Регулируемый стабилизатор стремится поддерживать опорное напряжение (Vref) между выводом подстройки и выходом. Поскольку значение опорного напряжения является постоянным, величина тока, протекающего через делитель R1 и R2 определяется только резистором R2. Величина опорного напряжения может меняться от экземпляра к экземпляру от 1.2 до 1.3 В, и в среднем составляет 1.25 В. Напряжение на выходе фактически является суммой падения напряжения на R1 и Vref, т.о., чем больше будет падение напряжения на R1, тем больше будет напряжения на выходе.

Рекомендуемый номинал резистора R2 240 Ом, но допустимо его варьировать в пределах 100-1000 Ом. Выходное напряжение рассчитывается по следующей формуле:

Согласно спецификации значение Iadj лежит в диапазоне 50-100 мкА, поэтому при малых R1 им можно пренебречь.

Повышение напряжения стабилизации регуляторов с фиксированным выходным напряжением

Выходное напряжение фиксированных линейных регуляторов можно повысить, включив в цепь подстройки стабилитрон:

Схема повышения напряжения стабилизации регуляторов с фиксированным выходным напряжением

В этой схеме выходное напряжение повысится на величину напряжения стабилизации Vстаб стабилитрона Д2. Резистор R служит для установки тока через стабилитрон и выбирается исходя из параметров стабилитрона. Для большинства стабилитронов подходит R = 200 Ом.

Если поднять напряжение нужно на небольшую величину (0.5 — 1.5 В) вместо стабилитрона Д2 можно использовать практически любой диод в прямом включении (катод на землю). Тогда выходное напряжение будет увеличено на величину падения напряжения на диоде, а резистор R нужно исключить, потому что колебания тока из вывода подстройки невелики и падение напряжения на диоде будет практически постоянным.

Ограничитель тока на линейном стабилизаторе

На микросхемах линейных стабилизаторов типа LM317 (и аналогичных) удобно собирать схему ограничителя тока, для этого требуется всего один дополнительный резистор.

Ограничитель тока на линейном стабилизаторе

Выходное напряжение зависит от входного напряжение и падения напряжения на стабилизаторе. В данной схеме регулируемые стабилизаторы стремятся поддерживать на выходе напряжение Vref

1.25В, поэтому выходной ток определяется соотношением:

Для ИМС с фиксированным напряжением Vref заменяется на Vном., и ток через резистор получается слишком большим (как если бы микросхемы не было), поэтому применение стабилизаторов с фиксированным напряжением в данной схеме нецелесообразно.

Рассеиваемая резистором мощность вычисляется по формуле:

Данная схема будет работать также на всей серии LM340 и аналогичных ИМС.

Увеличение максимального тока ИМС линейных регуляторов

Есть способ увеличить максимальный ток линейного линейного стабилизатора тока.

Схема увеличения максимального тока линейного токового стабилизатора

В данной схеме R1 определяет напряжение открытия транзистора T1:

Здесь Vоткр. — напряжение открытия T1, а Iстаб.max максимальный ток протекающий через стабилизатор (ток, при котором откроется T1). Рекомендуется выбирать Iстаб.max меньше максимального тока микросхемы по спецификации, чтобы был некоторый запас.

Микросхема поддерживает падение напряжения между выходом и выводом подстройки и в случае превышения тока через R2 уменьшает ток через себя, что вызывает уменьшение падения напряжения на R1 и последующее закрытие транзистора. Таким образом, максимальный выходной ток определяется резистором R2 и опорным напряжением микросхемы:

Следует помнить, что при быстрых бросках тока T1 может не успеть закрыться, что вызовет повреждения элементов, поэтому следует использовать дополнительные компоненты для защиты транзистора (здесь не показаны).

Повысить ток можно и для стабилизатора напряжения, включив его по аналогичной схеме (но без R2), однако следует помнить, что в этом случае схема лишится автоматического ограничения по току и превышение максимального значения повлечёт за собой повреждение элементов.

Стабилизатор с плавным нарастанием выходного напряжения

Схема стабилизатора с плавным нарастанием выходного напряжения

При включении питания напряжение на конденсаторе C2 начинает возрастать, вместе с ним возрастает и выходное напряжение. PNP транзистор выключается когда выходное напряжение достигает значения, определяемого резисторами R1 и R2 (как в обычной схеме регулируемого стабилизатора). Начальное выходное напряжение складывается из начального напряжения на конденсаторе, падения на база-эммитерном переходе и опорного напряжения микросхемы. Скорость нарастания напряжения можно регулировать изменяя номиналы R3 и C2.

Управляемый стабилизатор напряжения с дискретными уровнями выходного напряжения

На регулируемом стабилизаторе можно собрать простой управляемый стабилизатор напряжения, добавивь несколько резисторов и транзисторов. Данное решение удобно, если требуется собрать простой регулируемый стабилизатор с несколькими фиксированными уровнями напряжения.

Управляемый стабилизатор напряжения

Резистор R2 рассчитывается на максимальное требуемое напряжение. Включение транзистора будет добавлять в параллель к проводимости резистора R2 дополнительную проводимость и напряжение на выходе будет снижаться. Не забывайте подтягивать базы транзисторов через высокоомные резисторы к питанию, либо к земле (в зависимости о того закрыт или открыт должен быть транзистор без управляющего сигнала).

Конденсатор C2 в данной схеме допустимо не использовать, так как транзисторы обладают некоторой собственной ёмкостью.

Источник

Стабилизаторы напряжения 24 вольт

Рассмотрим работу стабилизатора на 24 вольта на примере источника питания увлажнителя воздуха для инкубатора. Его питание как раз и составляет эту величину. Схема повышающего стабилизатора изображена на рисунке. Главным ее элементом является микроконтроллер UС 3843. Эта схема была дана в документах на эту модель микросхемы.

Читайте также:  Траектории главных напряжений при изгибе

Стабилизатор напряжения 24 В

Особенности работы схемы

Интервал напряжений на входе находится в пределах 9,5-15 В. Мы заказали увлажнитель на расходуемый ток 0,5 А, поэтому номинальный ток потребления преобразователя выбирался в два раза выше, то есть, на 1 А.

Напряжение на выходе равняется 24 В. Вид снаружи этого устройства в сборе, изображен на фотографии, а на рисунке показана печатная плата.

Стабилизатор напряжения 24 В

Вместо мощного диода Шоттки использован диод сборки S 10С 40С. Можно использовать другие диоды серии Шоттки с током в прямом направлении не меньше 5 А, и напряжением в обратном направлении около 40 В. Вместо транзистора для переключений подходит любой полевой транзистор с видом канала «n», который рассчитан на 50 В напряжения сток – исток.

Оптимальным выбором будут транзисторы с минимальным сопротивлением канала в открытом виде. Подбирать необходимый полевой транзистор можно в любом интернет-магазине. В рассматриваемой схеме применен транзистор NDP 603 AL. Дроссель оснащен сердечником Ч22 с наружным диаметром чашек 22 мм. Сборка сердечника осуществляется с зазором 0,22 мм. Катушка дросселя имеет 18 витков обмоточного эмалированного провода с размером диаметра 1 мм.

Дроссель фиксируется к плате с помощью изоляционной шайбы. Вместо такого сердечника с чашками из феррита можно использовать желто-белое кольцо. Эти кольца используются в блоках питания компьютеров. При этом наружный диаметр кольца равняется 20,2 мм, а внутренний диаметр равен 12,6 мм. Его высота равна 6,35 мм. Число витков катушки – 33 штуки из этого же провода.

Допускается использовать кольцо с большим размером диаметра, снизив количество витков до 25. Диоды и транзисторы фиксируются сразу к корпусу прибора, в обязательном порядке через диэлектрические проставки. При такой мощности выхода преобразователя диод и транзистор с помощью импульсного режима могут функционировать и без радиатора охлаждения.

Но в аварийных случаях оптимальным решением будет в качестве отвода тепла использовать маленькие металлические пластины. Если правильно выполнить установку, и все детали будут исправными, то такой стабилизатор на 24 вольта начнет сразу работать.

Стабилизатор постоянного напряжения на 24 В

В широкой сфере радиоэлектронных приборов микросхема КР 142 ЕН 9Б в качестве стабилизатора с тремя выводами с постоянным напряжением 24 В может использоваться для подключения логических схем, а также измерительных приборов, аудиоустройств с качественным воспроизведением.

Наружные элементы могут применяться для ускорения процессов перехода. Конденсатор на входе нужен только в тех случаях, когда регулятор расположен на удалении не больше пяти сантиметров от конденсатора, выполняющего роль фильтра источника питания.

Основные технические параметры:

  • Внутренний ограничитель тока замыкания.
  • Защита транзистора на выходе.
  • Внутренняя термическая защита.
  • Нет необходимости в наружных элементах.
  • Стабилизатор напряжения 24 ВДопускаемый ток выхода 1 ампер.
  1. Вход.
  2. Заземление.
  3. Выход.

Стабилизатор автомобильный на 24 В

Рассмотрим, одну простую электронную самоделку. Это будет стабилизатор 24 вольта. Но это не обычный стабилизатор, а надежный и мощный линейный прибор. Мы давно им пользуемся. Через эту схему в автомобиле подключен к питанию радар-детектор. Он оснащен внутренней стабилизацией. Однако иногда она подводит, и однажды детектор вышел из строя.

Мы не стали отдавать его в ремонт, а просто вытащили из него сгоревший стабилизатор и подключили от отдельного стабилизатора, сделанного своими руками. Уже около двух лет он работает исправно. Но сейчас снова понадобилась подобная схема. Только не для автомобиля, а для бытовых целей.

Необходимо подключить к питанию усилитель низкой частоты. Его питание напряжением составляет 24 вольта. Стабилизатор выполнен на базе микросхемы L 7824. Эта микросхема может обеспечить пропускание тока величиной 1,5 А. Однако при значительном токе она сильно нагревается, и снижает свою стабильность. Чтобы решить эту проблему и увеличить ток, с помощью которого будет стабилизация, разработана простейшая схема.

Стабилизатор напряжения 24 В

В этой схеме усиление будет происходить с помощью работы транзистора, подключенного по параллельной схеме. Схема простая и не нуждается в дорогостоящих дефицитных деталях. Она может быть выполнена навесным способом монтажа для проверки работы.

Радиатор охлаждения для такой схемы обязателен, так как вид схемы линейный, и на полупроводнике рассеивается значительная мощность. Линейность схемы является положительным моментом для усилителя, так как нет посторонних помех от шим-модулятора. Монтажная плата была вытравлена в растворе лимонной кислоты и перекиси водорода.

Источник