Radiocath Forum; View topic – Усиление по току и напряжению

JLCPCB, всего $2 за прототип печатной платы! Любой цвет!

Подпишитесь и получите два купона на $5 каждый: https://jlcpcb.com/cwc

Сборка печатной платы от $30 + БЕСПЛАТНАЯ доставка по всему миру + шаблон

Модули Navigator позволяют значительно сократить время проектирования оборудования. Во время вебинара 17 ноября вы узнаете о новых семействах Teseo-LIV3x, Teseo-VIC3x и Teseo-LIV4F. Вы узнаете, как легко добавить функцию позиционирования с повышенной точностью, используя двухдиапазонный приемник и навигационную функцию MEMS-датчика. Давайте поработаем с Teseo Suite и посмотрим на результаты полевых испытаний.

_________________
Как глаза кошки в черно-синих тонах.

Компания Infineon выпустила семейство 40-вольтовых МОП-транзисторов OptiMOS 5. Эти транзисторы относятся к категории MOSFET нормального уровня и отличаются более высоким пороговым напряжением (по сравнению с другими низковольтными MOSFET), что защищает от ложных срабатываний в шумной обстановке.

Каждый усилитель – это своего рода схема с входом и выходом. Выход может вести себя как источник напряжения или как источник тока. Выход управляется входом и может управляться либо напряжением, подаваемым на вход, либо током, потребляемым входом. Это дает нам четыре варианта:

1) Источник напряжения, управляемый напряжением – Классический усилитель напряжения. Большинство операционных усилителей и схем на их основе работают именно так.
2) Источник тока – классический усилитель тока. Биполярный транзистор работает по этому принципу.
3) Источник напряжения с токовым управлением – преобразователь импеданса. Второй LPF-каскад с топологией Lyn реализует эту концепцию. Существуют также новые, но малоизвестные операционные усилители высокой частоты, работающие по этому принципу.
4) Источник тока, управляемый напряжением – проводящий преобразователь. Полевой транзистор работает по этому принципу. Дифференциальный входной каскад многих операционных усилителей и LFP также реализует эту концепцию.

Для каждого случая можно привести больше примеров.

нет прибыли
это просто функция изменения выхода относительно входа
т.е. выход транзисторного каскада потребляет ток покоя 100 мА.
на входе в базу транзистора протекает ток 1m

схема разработана таким образом, что она изменяет ток покоя в 5 раз, например
затем 500 м х 5 раз = 500 м
Единицы измерения фиксированы, поэтому расчеты верны.

затем появляются абстракции, такие как власть и прочая ерунда.
энергия нигде не усиливается

_________________
ответы по теме только на форуме, не пишите в личные сообщения

_________________
Кто испачкал руки в MYA, как отмыться?
“Йохан, Тор! К бою!” (Реверс)

Не в том смысле. Кроме того, разводка на плате позволяет использовать чуть более массивные компоненты, насколько я знаю.
Но прогресс не стоит на месте, и сейчас есть гораздо меньше компонентов с лучшими свойствами (я понимаю, что не все).
Кроме того, длина составляет 2 см. Плата находится в пластиковом корпусе, температура которого при непрерывной работе, вероятно, не превышает 45-50 градусов. (Хотя вы можете взять с собой небольшой холодильник).

Как увеличить мощность источника питания?

Здравствуйте, у меня есть блок питания (плата у блока) 220-240 VDC 12V, 5A. Фотографические доски yadi.sk/d/LslYaDr5gvBMh. Если вам нужно сделать больше деталей, мы сделаем это.
Вам нужно 10 А. Можно ли из этого блока сделать более мощный блок питания, заменив некоторые компоненты? Он не должен быть слишком большим и не должен быть слишком горячим.
Возможно ли это? Может ли кто-нибудь помочь с этим?
Я не силен в радиоэлектронике, но умею паять, разбираюсь в схемах и знаком с диодами и конденсаторами.
Заранее спасибо.

Только подумайте: вы хотите увеличить мощность блока питания в 2 раза и при этом сохранить тот же размер и ту же тепловую эффективность… Это больше не фантазия!

Нет, это не так. Кроме того, разводка платы, насколько я знаю, позволяет разместить чуть более массивные компоненты.
Затем прогрессия продолжается. Сейчас есть гораздо меньшие компоненты с лучшими свойствами (я понимаю, что не все).
Вдобавок к этому длина составляет 2 см. Плата находится в пластиковом корпусе, поэтому ее температура не должна превышать 45-50C при непрерывной работе (хотя можно вставить небольшой кулер).

Нетрудно поставить фильтрующие конденсаторы большой емкости. Замена транзисторов и выпрямительных диодов на более мощные тоже не проблема, но нет уверенности, что они будут выделять такое же количество тепла – возможно, потребуется увеличить теплоотводы (или ввести принудительное охлаждение). Переустановка порога защиты на более высокую мощность также не является проблемой…..

Основной вопрос заключается в том, сможет ли трансформатор справиться с этим? Достаточно ли сечения жилы и диаметра проволоки…. 99% нет.

Вы можете попробовать. Однако нет никакой гарантии, что результат будет успешным.

Что может находиться под слоем текстолита? Похоже, что в нутрии находится термопаста, а вокруг нее наклеен термоклей.

Это просто изоляция для входных цепей, которые гальванически соединены с сетью. Чтобы защитить ублюдка от удара током!

Есть идеи, какой тип трансформатора это может быть (как узнать или как проверить его)

Можете ли вы помочь с поиском запчастей?

Какой у вас опыт в области электроники? Какие у вас датчики? Какие инструменты у вас есть?

Паяльник, мультиметр, блок питания. Я могу измерять сопротивление, напряжение, ток. Паяльник – твердая 4. Накладной монтаж – не проблема. Я понимаю, что не все детали можно нагревать. А вот с номенклатурой и подбором деталей – проблема. Я также понимаю осциллограф, но у меня его нет
Так оно и есть.

А что вы разработали, собрали сами?

Я не могу ничего сказать с нуля. Я скорее электрик, а не инженер-электронщик.

Очень жаль… Но никогда не поздно начать!

Такая работа начинается с рисования схемы печатной платы. Контур будет чистым. Это даст ответы на многие вопросы. В этом случае схема не является сложной. Сам процесс требует не столько знаний, сколько внимания и терпения.

Начинайте. Удалите изоляционную стекловолоконную плиту и двигайтесь дальше. Если вы не знакомы с, например. распиновку транзистора, то вы загуглите его, откроете даташит и поищете. Я скажу вам, что неясно.

Спасибо, мы закрепим это на бумаге. Я уже удалил его и добавил фотографию по той же ссылке yadi.sk/d/LslYaDr5gvBMh

Подумайте: вы хотите увеличить мощность блока питания в 2 раза и остаться в тех же габаритах, с той же тепловой эффективностью… Это за гранью фантастики!

В принципе, можно, увеличив частоту преобразования, но возникает вопрос – в чем смысл музыкального инструмента. Проще и лучше построить другой источник с проверенной схемой, без идиотских экспериментов.

Я добавил фотографию. Есть идеи, что это может быть за трансформатор (как его проверить или как узнать, способен ли он).

А может проще кто-то может подсказать (продать) готовое не дорогое устройство.

Размеры доски составляют 135 мм*55 мм*40 мм. Размер корпуса 153*58*45

Нет ничего невозможного. Чтобы увеличить выходную мощность, вам нужно использовать другой трансформатор, заново откалиброванный для ваших 12 вольт и 10 ампер, и вы должны намотать его сами! А если вы неопытны, то велика вероятность аварии. И, конечно, тот, что на фото, придется заменить на другой, большего размера, а также пересчитать цепь дроссельной заслонки, которая находится рядом с переключателем STOCK. Во-вторых, необходимо заменить электролитический конденсатор на первичной стороне, поскольку его емкость рассчитывается из расчета 1-2 мкФ на 1 Вт выходной мощности, а также заменить выпрямительные диоды. В третьей точке может потребоваться замена выпрямительного диода на вторичной стороне, также нам потребуется увеличить емкость конденсаторов, которые там стоят, а это еще один размер всего устройства. … Это только мой опыт и вкратце. Более тщательное рассмотрение проблемы позволит выявить дополнительные замены. В этом случае устройство будет нагреваться сильнее и ему потребуется вентилятор.
В общем, перспектива вас не радует, и проще сделать новый, но с большей выходной мощностью. А для этого одних навыков пайки недостаточно, необходимо обладать соответствующими знаниями и опытом в изготовлении таких устройств. Поверь мне.

Я уже научился этому.
Может быть, кто-нибудь подскажет, где можно приобрести готовый блок с аналогичными характеристиками?

Где ты был раньше… Месяц назад вы разобрали детали импульсного блока питания мощностью 150 ватт с 12 вольт на 12,5 ампера (. И вот вы переделали ATH под свои нужды.

Также учитывайте диаметр проводов, используемых в собранном замкнутом контуре. Провод недостаточного размера повышает риск перегрева и перегорания. Также учитывайте основные параметры генератора (рабочий ток, диапазон напряжения и частоты и скорость вращения ротора).

От каких еще параметров зависит ток в проводнике в любой момент времени?

I в цепи можно (теоретически) увеличить за счет изменения ряда других параметров, таких как:

• Сопротивление. Связь между параметрами здесь обратно пропорциональная. Уменьшение значения R (измеряется в омах) автоматически увеличивает ток.
• Напряжение. Если посмотреть на ситуацию с практической точки зрения закона Ома, мы обнаружим, что если мы увеличим напряжение, ток также увеличится.

Это основные параметры. Кроме них, на обсуждаемый параметр влияют такие факторы, как напряженность магнитного поля и количество витков катушки (прямая корреляция). Прямое влияние на величину тока также происходит при изменении мощности, передаваемой на ротор.

Необходимо также учитывать диаметр проводников, используемых в собранном замкнутом контуре. Недостаточный размер увеличивает риск перегрева и последующего перегорания проводника. Необходимо также учитывать основные параметры генератора (рабочий ток, диапазон напряжения и частоты и скорость вращения ротора).

Трансформатор, самая важная и ответственная часть. Снимите ленту, нагрейте сердечник паяльником со всех сторон в течение 15-20 минут, чтобы ослабить клей, и осторожно снимите половинки сердечника, затем дайте всему этому остыть в течение примерно 10 минут. Затем снимите желтую ленту и размотайте первую обмотку, запомнив направление намотки, или просто сделайте несколько фотографий перед разборкой, они помогут в случае необходимости.

Как увеличить ток

Многим радиолюбителям часто требуется увеличить выходной ток импульсного источника питания. Как правило, блоки питания для ноутбуков, принтеров, всевозможные блоки питания для мониторов и так далее представляют собой одноконтурные инвертирующие схемы и ничем не отличаются по конструкции. Они отличаются конфигурацией, драйвером шины, но компоновка одинаковая, одноцикловый драйвер шины, обычно из семейства UC38xx, высоковольтный полевой транзистор, который раскачивает трансформатор, а на выходе получается однополупериодный выпрямитель в виде одного или двух диодов Шоттки, затем дроссель, накопительные конденсаторы и цепь обратной связи по напряжению. Благодаря обратной связи выходное напряжение стабилизируется и поддерживается строго на определенном уровне. Обратная связь обычно строится на основе оптопары и схемы опорного напряжения tl431, изменение сопротивления резисторов делителя в его обвязке, приводит к изменению выходного напряжения.

Рассмотрим конкретный пример модификации источника питания 19 В, который обеспечивает выходной ток 5 А, в источник питания 5 В с током 20 А.

Существующий блок питания имеет мощность около 120 Вт, мы намерены снизить выходное напряжение до 5 В, но вместо этого увеличить выходной ток до 20 А. Номинальная мощность составляет около 100 Вт.

Мы не будем трогать высоковольтную входную часть устройства, все изменения коснутся только выходной части и самого трансформатора.

Распаяйте выходной дроссель и повышающий трансформатор.

Усильте диодный выпрямитель, заменив диод на более мощный или впаяв дополнительный диод.

Трансформатор, самая важная и ответственная часть. Снимаем клейкую ленту, нагреваем сердечник паяльником со всех сторон в течение 15-20 минут, чтобы ослабить клей, аккуратно вынимаем половинки сердечника и даем всему этому остыть в течение примерно 10 минут. Затем снимаем желтую ленту и разматываем первую обмотку, запоминая направление намотки, или просто делаем несколько фотографий перед демонтажем, они помогут нам при необходимости.

Я не отпаивал другой конец провода от штыря, затем размотал вторичную обмотку, опять же лучше не отпаивать другой конец провода. После этого нам станет доступна вторичная обмотка, удалите ее полностью. Он состоит из 4 катушек, намотанных в пучок из 8 проводов, каждый из которых имеет диаметр 0,55 мм.

На новую вторичную обмотку намотаем всего полтора витка, так как нам нужно всего 5 вольт. Намотка будет выглядеть так же, я взял проволоку диаметром 0,35 мм, но здесь количество витков доходит до 40 штук, это гораздо больше, чем нам нужно, но в прок можно сравнить с заводской намоткой.

Теперь все обмотки намотаны в одинаковом порядке. Опять же, обратите внимание на направление намотки всех обмоток, иначе ничего не получится.

Провода вторичной обмотки следует лудить перед намоткой, для удобства каждый конец обмотки разделен на две группы, чтобы не пришлось сверлить гигантские отверстия в плате для монтажа.

После установки трансформатора найдите микросхему TL431, как я уже говорил, именно она задает выходное напряжение.

В его жгуте находится разделитель. В моем случае один из резисторов этого делителя представляет собой пару SMD резисторов, соединенных последовательно, другой резистор делителя находится ближе к выходу. В моем случае его сопротивление составляет 20 кОм, выпаяйте этот резистор и замените его резистором 10 кОм.

Подключите блок питания к электросети, убедившись, что вы используете лампочку мощностью 40-60 Вт. На выходе блока питания подключите мультиметр и небольшую нагрузку, в моем случае пару ламп накаливания мощностью 5 ватт при напряжении 28 вольт. Поворачивайте триммер до тех пор, пока не получите желаемое выходное напряжение. Затем выпаяйте триммер, измерьте его сопротивление и замените его на фиксированный резистор, или оставьте его.

Укрепить дорожки во вторичной цепи, желательно дополнительно укрепить их проволокой, токи здесь уже будут в два раза выше, чем раньше.

Вы можете решить проблему своими руками или приобрести специальное промышленное оборудование.

Как увеличить напряжение в сети: 2 подхода

Вы можете решить проблему своими руками или купив специальное промышленное оборудование.

Как повысить напряжение: бюджетные варианты от профессионала

Способ 1: старый стабилизатор от черно-белого телевизора

В советское время ЭЛТ-телевизоры потребляли много электроэнергии – около 400 Вт. Им требовался стабилизированный источник питания.

Для этого многочисленные заводы серийно выпускали различные модели стабилизаторов напряжения. В свое время необходимость в них отпала, и они оказались на складах мастеров, а кто-то просто выбросил их, хотя надежность и простота использования этих устройств сохранилась до сих пор.

Использование такого старого стабилизатора вполне допустимо, но стоит обратить внимание на его выходную мощность. Лучше питать один бытовой прибор с помощью электродвигателя.

Если имеются два одинаковых стабилизатора, их можно объединить и подключить больший груз.

Метод № 2: понижающий трансформатор

Подойдет любое старое, ненужное зарядное устройство для автомобильного аккумулятора или самодельное зарядное устройство. В качестве примера я использую трансформатор 220/12-36 вольт. Его номинальная мощность составляет 315 В-ампер.

В правой части фотографии показана выходная схема после снятия корпуса. Уже выпущено множество подобных зарядных устройств. Из них можно извлечь электронные схемы. В этом нет необходимости.

Следующий шаг очень прост. Соберите схему усилителя напряжения, в которой первичная обмотка работает в обычном режиме, а вторичная добавляет свое напряжение для питания устройства.

Научно сделайте фазировку и на основании этого поставьте перемычку между обмотками, что увеличит напряжение. Я предлагаю более простой вариант:

1. Подключите случайным образом перемычку между одной клеммой входной цепи и любой выходной клеммой.
2. Подключите трансформатор к обмотке 220 В и измерьте вольтметром сигнал на его выходе.
3. Если она выросла, значит, удача улыбнулась нам, и все получилось.
4. Если напряжение упало, значит, у нас понижающая цепь и нужно переключить перемычку на одной из входных или выходных клемм.

Если у вас нет заводского трансформатора, его несложно намотать вручную на подходящий магнитопровод. Можно использовать даже статор от сгоревшего асинхронного двигателя.

Я не буду описывать расчет и метод сборки. Подробно об этом рассказывается в статье о трансформаторном паяльнике Момент. Что будет непонятно – спрашивайте. Я уже помог многим читателям по этой теме.

Чтобы предотвратить перегрев насадки VT, достаточно правильно подобрать для нее предохранитель, контролировать его и ограничить время работы при максимальной нагрузке.

Способ 3: Изготовление собственного регулятора напряжения

Для самоделкиных я предлагаю собрать относительно несложную электронную схему на трансформаторе с тремя обмотками, работающую по принципу понижающего напряжение трансформатора, показанного выше.

Предлагаемый самодельный регулятор напряжения нормально справляется со стабилизацией тока для нагрузки 1,5 кВт при напряжении 200 В и 700 Вт при снижении напряжения до 180 В. Это работает автоматически.

Компаратор имеет 4 ступени для установки порога срабатывания. Обмотки переключаются контактами реле RP-21 с напряжением 24 В постоянного тока. Их можно заменить эквивалентами, но обратите внимание на коммутационную способность контактов. В противном случае они перегорят.

Марки и номиналы компонентов электронной базы указаны на схеме. Однако проще купить такое промышленно изготовленное устройство.

Стабилизатор напряжения для частного дома: на какие особенности обратить внимание

Индуктивная нагрузка

Выберите модель стабилизатора, которая будет отвечать конкретным потребностям применения. Учтите, что пусковые токи электродвигателей превышают номинальную нагрузку в два или три раза.

Производительность источника питания должна надежно покрывать их. Особенно важно выполнение этого требования для электродвигателей насосов для различных жидкостей и компрессоров, которые запускаются под нагрузкой рабочей среды и не вращаются на холостом ходу.

Виды контроля

Стабилизаторы напряжения работают по принципу автотрансформатора и основаны на одной из двух схем:

1. ступенчатое переключение дополнительных обмоток с помощью реле или полупроводниковых ключей;
2. плавное регулирование выходного значения путем перемещения сервопривода по принципу LATP.

В первом случае автотрансформатор оборудован скамьями. Их количество влияет на величину ступени регулирования напряжения. Переключение осуществляется по командам от электронного блока с помощью тиристоров или симисторов.

Сервостабилизатор более плавно переключает напряжение за счет перемещения угольных электродов по катушкам автотрансформатора.

Стабилизаторы напряжения предназначены для работы с трехфазными и однофазными нагрузками. Однако при их выборе важно хорошо знать условия их эксплуатации.

Свойства трехфазной энергии

В доме с таким электроснабжением лучше установить на вводе 3 однофазных прибора для каждой фазы отдельно. Каждый из них будет гораздо лучше сглаживать напряжение при различных нагрузках, чем один общий.

Трехфазные двигатели и трансформаторы подключаются через соответствующие 3-фазные стабилизаторы. Они лучше подходят для симметричных нагрузок.

Режим байпаса

Полезной особенностью устройства является возможность обхода стабилизирующего органа.

Видеоролик для владельцев Voltra BY “Как выбрать стабилизатор для дома” поможет вам определиться с выбором подходящей конструкции. Рекомендую посмотреть.

Если у вас остались вопросы и вы не уверены, как повысить напряжение в сети до 220 в частном доме, спрашивайте. Я сделаю все возможное, чтобы помочь.

Напряжение и сила тока – две основные величины в электричестве. Кроме них, существует ряд других величин: заряд, напряженность магнитного поля, напряженность электрического поля, магнитная индукция и другие. Как практикующий электрик или специалист по электронике, именно вольты и амперы чаще всего используются в повседневной работе. В этой статье мы объясним, что такое напряжение, из чего оно состоит и как с ним работать.

Что такое напряжение, как понизить и повысить напряжение

Напряжение и сила тока – две основные величины в электричестве. Кроме них, существует еще ряд величин: заряд, напряженность магнитного поля, напряженность электрического поля, магнитная индукция и другие. Как практикующий электрик или специалист по электронике, в своей повседневной работе вы чаще всего имеете дело с напряжением и током – вольтами и амперами. В этой статье мы поговорим именно о напряжении, что это такое и как с ним работать.

Определение физической величины

Напряжение – это разность потенциалов между двумя точками, оно описывает работу, проделанную электрическим полем для переноса заряда из первой точки во вторую. Напряжение измеряется в вольтах. Таким образом, напряжение может существовать только между двумя точками в пространстве. Поэтому невозможно измерить напряжение в одной точке.

Потенциал обозначается буквой “F”, а напряжение – буквой “U”. Если выразить в терминах разности потенциалов, то напряжение равно:

Если выразить в терминах работы, то:

Где A – работа, q – заряд.

Измерение напряжения

Напряжение измеряется с помощью вольтметра. Подключите щуп вольтметра к двум точкам напряжения, между которыми вас интересует, или к клеммам компонента, падение напряжения которого вы хотите измерить. Однако любое подключение к цепи может повлиять на ее работу. Это означает, что если параллельно элементу добавить любую нагрузку, ток в цепи изменится, и напряжение на элементе изменится в соответствии с законом Ома.

Выводы:

Вольтметр должен иметь как можно более высокое входное сопротивление, чтобы при его подключении результирующее сопротивление на измеряемом участке оставалось практически неизменным. Сопротивление вольтметра должно стремиться к бесконечности, и чем оно выше, тем выше надежность показаний.

На точность измерения (класс точности) влияет ряд параметров. В случае стрелочных приборов – это точность градуировки измерительной шкалы, конструктивные особенности подвеса стрелки, качество и целостность электромагнитной катушки, состояние возвратных пружин, точность подбора шунта и т.д.

Для цифровых приборов – в основном точность подбора резисторов в делителе напряжения, разрешение АЦП (чем больше, тем точнее), качество измерительных щупов.

При измерении постоянного напряжения с помощью цифрового прибора (например, мультиметра) обычно не имеет значения, правильно ли подключены щупы к измеряемой цепи. Если вы подключите положительный зонд к точке с более отрицательным потенциалом, чем точка, к которой подключен отрицательный зонд, на дисплее перед результатом измерения появится “-“.

Если зонд подключен неправильно, стрелка отклонится в сторону нуля, ударившись об ограничитель. При измерении напряжений, близких к пределу измерения или превышающих его, он может заклинить или погнуться, после чего точность и дальнейшая эксплуатация данного прибора не имеет смысла.

Для большинства домашних и электронных измерений на уровне хобби достаточно вольтметра, встроенного в мультиметр, такой как DT-830 или аналогичный.

Чем больше вы измеряете, тем ниже требования к точности, потому что если вы измеряете доли вольта и имеете ошибку в 0,1 вольта, это значительно исказит картину, но если вы измеряете сотни или тысячи вольт, ошибка в 5 вольт не будет играть существенной роли.

Что делать, если напряжение не подходит для питания нагрузки

Каждый прибор или машина требует определенного напряжения, но возможно, что в вашем источнике питания оно слишком низкое или слишком высокое. Эта проблема решается разными способами, в зависимости от требуемой мощности, напряжения и тока.

Как понизить напряжение с помощью резистора?

Резистор ограничивает ток, и когда он течет, напряжение падает на резисторе (токоограничивающий резистор). Этот метод позволяет снизить напряжение для питания маломощных устройств с потреблением тока в десятки, максимум сотни миллиампер.

Примером такого типа источника питания может быть подключение светодиода к источнику постоянного тока 12 В (например, к бортовой сети автомобиля на 14,7 В). Затем, если на светодиод подается напряжение 3,3 В, ток 20 мА, с резистором R

R=(14.7-3.3)/0.02)=570 Ом

Но резисторы различаются по максимальной рассеиваемой мощности:

Ближайший резистор с большей мощностью – это резистор мощностью 0,25 Вт.

Ограничением для этого типа источников питания является именно рассеиваемая мощность, обычно резисторы не превышают 5-10 Вт. Получается, что если нужно подавить большое напряжение или запитать большую нагрузку, то придется использовать несколько резисторов, так как одного недостаточно и его можно разделить на несколько.

Метод снижения напряжения на резисторе работает как в цепях постоянного, так и переменного тока.

Недостатком этого решения является то, что выходное напряжение никак не стабилизируется, и при увеличении или уменьшении тока оно изменяется пропорционально номиналу резистора.

Как уменьшить переменное напряжение с помощью дросселя или конденсатора?

Если речь идет только о переменном токе, то можно использовать реактивное сопротивление. Реактивное сопротивление присутствует только в цепях переменного тока из-за свойств конденсаторов и индукторов по накоплению энергии и законов коммутации.

Дроссели и конденсаторы в цепях переменного тока могут использоваться в качестве балластов.

Реактивное сопротивление дросселя (и любого другого индуктивного элемента) зависит от частоты переменного тока (для бытовой сети 50 Гц) и индуктивности и рассчитывается по формуле:

где ω – угловая частота в рад/с, L – индуктивность, 2pi необходимо для преобразования угловой частоты в нормальную, f – частота напряжения в Гц.

Реактивное сопротивление конденсатора зависит от его емкости (чем меньше C, тем выше сопротивление) и частоты тока в цепи (чем выше частота, тем ниже сопротивление). Его можно рассчитать следующим образом:

Когда переменный ток течет по проводнику, вокруг проводника образуется магнитное поле. Если проводник намотан на катушку, магнитное поле увеличивается. Если в цепи создается значительное магнитное поле, возникает сопротивление протеканию тока в этой цепи, которое мы называем индуктивной реактивностью.

Примером использования индуктивной реактивности является питание флуоресцентных ламп, ламп ДРЛ и ДНаТ. Дроссель ограничивает ток, проходящий через лампу, в лампах LL и DNAT он используется вместе со стартером или импульсным устройством зажигания (реле стартера) для создания скачка высокого напряжения, который включает лампу. Это связано с природой и принципом работы таких ламп.

Конденсатор используется для питания маломощных устройств, он устанавливается последовательно с питаемой цепью. Такой источник питания называется “конденсаторный источник питания без балласта”.

Он очень часто используется в качестве ограничителя тока для батарей (например, свинцовых) в портативных фонарях и радиоприемниках малой мощности. Недостатки такой системы очевидны – отсутствие контроля за уровнем заряда батареи, закипание батареи, недозаряд, нестабильность напряжения.

Как снизить и стабилизировать напряжение постоянного тока

Для получения стабильного выходного напряжения можно использовать параметрические и линейные регуляторы. Они часто изготавливаются из отечественных КПЕН или зарубежных микросхем, таких как L78xx, L79xx.

Линейный преобразователь LM317 может стабилизировать любое значение напряжения и регулируется до 37 В, на его основе можно сделать простой стабилизированный источник питания.

Если вам нужно минимально снизить напряжение и стабилизировать его, то описанные микросхемы не подойдут. Чтобы они работали, разница должна составлять около 2 В или более. Для этой цели предназначены регуляторы LDO (с низким падением напряжения). Разница в том, что для стабилизации выходного напряжения необходимо, чтобы входное напряжение было выше на 1 В или более. AMS1117 является примером регулятора с низким падением напряжения, доступного в диапазоне от 1,2 В до 5 В, но наиболее часто используемого в приложениях с напряжением 5 В и 3,3 В, таких как платы Arduino и многие другие.

Конструкция всех линейных последовательных понижающих регуляторов, описанных выше, имеет существенный недостаток – низкий КПД. Чем больше разница между входным и выходным напряжением – тем он ниже. Он просто “сжигает” избыточное напряжение, преобразуя его в тепло, и потери энергии равны:

AMTECH производит ШИМ-аналоги преобразователей типа L78xx, они работают по принципу широтно-импульсной модуляции и их КПД всегда выше 90%.

Они просто включают и выключают напряжение с частотой до 300 кГц (пульсации минимальны). При этом рабочее напряжение стабилизируется на требуемом уровне. А схема переключения аналогична линейным эквивалентам.

Как я могу увеличить напряжение постоянного тока?

Для повышения напряжения изготавливаются импульсные преобразователи напряжения. Они могут быть включены в усилительную схему, схему “buck” или схему “buck-boost”. Давайте посмотрим на нескольких представителей:

1. плата на базе XL6009

2. плата на основе LM2577, которая работает путем повышения и понижения выходного напряжения.

3. плата преобразователя FP6291 подходит для установки источника питания 5 В, например, powerbank. Регулируя номинальные значения резисторов, его можно настроить на другие напряжения, как и любой другой подобный преобразователь – необходимо отрегулировать цепи обратной связи.

4. плата на базе MT3608

Здесь все подписано на плате – припаяны площадки для входных – IN и выходных – OUT напряжений. Платы могут иметь регулировку выходного напряжения и в некоторых случаях ограничение тока, что позволяет создать простой и эффективный лабораторный источник питания. Большинство преобразователей, как линейных, так и повышающих, имеют защиту от короткого замыкания.

Как можно увеличить напряжение переменного тока?

Для коррекции переменного напряжения используются два основных метода:

Автотрансформатор . – Автотрансформатор представляет собой однообмоточный дроссель. Обмотка имеет отвод с определенным количеством витков, поэтому, подключив один конец обмотки к отводу, мы получаем напряжение, превышающее напряжение на концах обмотки на отношение общего количества витков к количеству витков до отвода.

Промышленность выпускает ЛАТР – лабораторные автотрансформаторы, специальные электромеханические устройства для регулирования напряжения. Они очень широко используются при разработке электронных устройств и ремонте источников питания. Регулирование осуществляется с помощью скользящего щеточного контакта, к которому подключено питаемое устройство.

Недостатком этих устройств является отсутствие гальванической развязки. Это означает, что выходные клеммы могут легко оказаться под напряжением, создавая опасность поражения электрическим током.

Трансформатор – это классический способ изменения величины напряжения. Он имеет гальваническую развязку от сети, что повышает безопасность таких установок. Вторичное напряжение зависит от первичного напряжения и коэффициента трансформации.

Импульсные трансформаторы являются отдельным типом. Они работают на высоких частотах в десятки или сотни кГц. Они используются, например, в большинстве импульсных источников питания:

Зарядное устройство для смартфона;

Блок питания вашего ноутбука;

Компьютерные блоки питания.

Более высокая частота снижает вес, количество обмоток и, следовательно, цену, которая значительно ниже, чем у линейных трансформаторов (50/60 Гц). Переход на импульсные источники питания позволил уменьшить размер и вес всей современной электроники, снизить износ за счет повышения эффективности (70-98% в импульсных системах).

Электронные трансформаторы часто встречаются в магазинах, их входное напряжение – 220 В сети, а выходное – например. Для работы с нагрузками, питаемыми постоянным током, на выходе необходимо дополнительно установить высокочастотный диодный мост на 12 В переменного тока.

Внутри находится импульсный трансформатор, транзисторные переключатели, контроллер или схема автогенератора, как показано ниже.

Преимуществами являются простота компоновки, гальваническая развязка и малые размеры.

Недостатком является то, что большинство моделей на рынке имеют обратную связь по току, что означает, что без минимальной нагрузки (указанной прибором) он просто не включится. Некоторые устройства имеют обратную связь по напряжению и будут работать без проблем на холостом ходу.

Чаще всего они используются для питания галогенных ламп 12 В, например, точечных светильников в подвесных потолках.

Заключение

Мы рассмотрели основные сведения о напряжении, измерении напряжения и регулировании напряжения. Современная элементная база и ряд готовых блоков и преобразователей позволяют реализовать любой источник питания с требуемыми выходными характеристиками. Более подробно о каждом методе можно написать в отдельной статье, в этой же я постарался уместить основную информацию, необходимую для быстрого поиска удобного для вас решения.