Каталог огранизаций по электромонтажу и электролабораторий:
Москва
Санкт-Петербург

Что такое стабилизатор напряжения

Что такое стабилизатор напряжения (СН), и для чего он нужен, интересует многих людей, несведущих в такой области, как радиотехника. Стабилизатор это такое устройство, которое выравнивает напряжение входного тока и удерживает его в заданных пределах на выходе.

СН для дома и дачи
СН для дома и дачи

Для чего нужен стабилизатор напряжения

В современном мире появилось множество электронных устройств, чувствительных к колебаниям характеристик источника тока. При скачке напряжения в электросети компьютеры, различная радиотехника, бытовые электроприборы могут существенно пострадать и даже прийти в полную негодность. Тут становится понятно, для чего нужен стабилизатор напряжения.

Кому не нужен данный прибор

В крупных городах электроснабжение жилых домов, административных зданий и различных учреждений осуществляется током напряжением 220/230 в. Сетевой ток практически не испытывает скачков напряжения.

В таких условиях поставки энергии потребители электросети не нуждаются в стабилизации напряжения. Максимальный перепад в розетке может составлять ± 10 в. Большинству приборов такие отклонения нестрашны. Высокоорганизованная электротехника оснащена своими внутренними стабилизаторами напряжения.

Кому нужен обязательно

В отличие от крупных городов и мегаполисов, энергоснабжение в сельской местности, на дачах и небольших городках страдает низким качеством тока. Перепады напряжения в сети могут достигать больших величин. Особенно опасен верхний порог превышения стандартного уровня. Техника, запитанная от местной электросети, может не выдержать и просто сгореть.

Чтобы защитить бытовые электроустройства и электронную аппаратуру, обязательно используют стабилизаторы. Устройства индивидуального пользования подсоединяют к каждому потребителю тока. В то же время существует стабилизационное оборудование, которое может фиксировать напряжение выходного тока на требуемом уровне сразу во всём доме. Вот для чего нужны стабилизаторы напряжения.

Выгода использования стабилизатора

Использование стабилизаторов напряжения обеспечивает безопасное состояние всех работающих приборов в любом помещении. Барьер на пути искажений характеристик тока значительно продлевает срок службы электрооборудования.

Выгоду использования СН можно почувствовать от бесперебойной работы водонагревательного котла, тёплых полов, отсутствия «зависания» компьютеров, долгой эксплуатации осветительных приборов. Охранные системы очень чувствительны к резким скачкам напряжения питающей сети.

Принцип работы стабилизаторов напряжения заложен в микросхемах высокоточных электронных приборов. Именно СН обеспечивают точную работу компьютерной техники, безопасное функционирование всех составляющих деталей печатных плат.

Важно! Особенно ощутимо понимается выгода применения стабилизатора, когда ломается дорогая TV консоль или не менее ценный компьютер. При частых перепадах напряжения применение СН становится просто необходимостью.

Разновидности стабилизаторов

Из всей палитры разнообразных конструкций СН можно выделить следующие приборы.

Стабилизаторы постоянного напряжения

Линейный стабилизатор

Устройство есть не что иное, как делитель напряжения. СН – это микросхема с тремя выводами. Две боковые клеммы предназначены для входного/выходного тока, средний контакт служит для заземления. Регуляция напряжения происходит путём изменения величины сопротивления одного из плеч делителя. Величина сопротивления выдерживается на постоянно заданном уровне напряжения на выходе микросхемы.

Надо отметить! При большом соотношении входных и выходных напряжений КПД устройств довольно низок. Из-за этого большая часть мощности входного тока рассеивается в виде тепла. Поэтому микросхему помещают на радиатор, который будет поглощать и рассеивать излишнюю тепловую энергию.

Параллельный параметрический стабилизатор на стабилитроне

Один из типов линейных СН – это регулирующее устройство, включённое параллельно нагрузке. В этой схеме применяют полупроводниковый стабилитрон.

Обратите внимание! Стабилитрон (диод Зенера) функционирует по принципу обратного смещения в режиме пробоя. Ток, проходящий через радиодеталь, резко увеличивается, дифференциальное сопротивление резко падает. Из-за этого во время пробоя напряжение в стабилитроне выдерживается на одном уровне с высокой точностью.

Стабилитрон
Стабилитрон

Стабилитроны с интегральной структурой ценятся, как самые стабильные и точные поставщики опорного напряжения. СН с высокой дифференциальной величиной сопротивления применяют на участке ВАХ (вольт-амперная характеристика) в диапазоне рабочих токов.

Последовательный стабилизатор на биполярном транзисторе

Как работает компенсационный стабилизатор, можно понять из схемы ниже.

Схема ПСН
Схема ПСН

Входное напряжение стабилитрона Uz равно показателю базы транзистора. Напряжение на выходе Uout будет означает разницу:

Uout = Uz – Ube,

где Ube – напряжение между эмиттером и базой.

В устройстве отсутствует контур авторегулирования. Схема последовательного стабилизатора повторяет параллельный параметрический СН, только подсоединённый к входу повторителя эмиттера. Такие радиодетали используют в платах с низкими токами нагрузки, измеряемыми в единицах мкА.

Последовательный компенсационный стабилизатор с применением операционного усилителя

Выходной показатель напряжения в таких стабилизаторах соразмеряется с величиной опорного напряжения. Их разница обрабатывается операционным усилителем рассогласования.

Несмотря на давность использования такого вида стабилизаторов (около 50 лет), эксплуатация их до сих пор актуальна. Примером может служить СН в интегральном виде – микросхема КР142ЕН22А.

Последовательный СН КР142ЕН22А
Последовательный СН КР142ЕН22А

Импульсный стабилизатор

Внешняя энергия попадает серией коротких импульсов в накопитель (дроссель или конденсатор). Накопленная энергия затем подаётся в нагрузку. Применение накопителя даёт возможность влиять на величину выходного напряжения по отношению к входному показателю.

Импульсный СН отличается от линейного аналога более высоким КПД. Также он может быть как понижающим, так и повышающим стабилизатором.

Стабилизаторы переменного напряжения

Такие устройства разделяют на две группы.

Феррорезонансные стабилизаторы

ФС применялись в основном для ламповых телевизоров прошлого века. Конструкция приборов строилась на базе двух дросселей. Один был с ненасыщаемым сердечником, вторая катушка выступала в роли конденсатора.

Определённый подбор характеристик катушек (дросселей) позволяет стабилизировать напряжение при резких изменениях входного показателя. Недостатком феррорезонансного стабилизатора считается высокая чувствительность к колебаниям частоты напряжения сетевого тока.

Современные стабилизаторы

Радиотехническая промышленность выпускает несколько типов стабилизаторов:

  • электромеханические (автотрансформаторы);
  • феррорезонансные;
  • электродинамические;
  • электронные.

Электронные СН, в свою очередь, подразделяются на ступенчатые симисторные, тиристорные, релейные, а также плавные компенсационные и комбинированные.

Дополнительная информация. Различные модели СН предназначены как для однофазной сети (220 в), так и для трёхфазного тока (400 в). Их мощность варьируется от нескольких ватт до мегаватт.

СН трёхфазного тока
СН трёхфазного тока

Какой стабилизатор выбрать

Выбор СН зависит от сферы его применения. Это может быть бытовой прибор, питающийся от обычной электросети однофазного тока. В печатных платах используют стабилизационные микросхемы, работающие на слабых токах. Промышленные предприятия устанавливают стабилизаторы для бесперебойной работы мощного трёхфазного электрооборудования.

Что такое байпас

Многих людей интересует вопрос: байпас в стабилизаторе что это такое? Байпасом называют оперативный переключатель режима работы прибора. Он может быть ручным и автоматическим, внешним и внутренним. В его функциональные «обязанности» входит не допускать перегрузку мощности СН, реагировать на запылённость окружающей атмосферы, выбирать щадящий режим работы при резком снижении входного напряжения. Всё это способствует безопасной работе стабилизатора и запитанных от него потребителей.

Управление байпасом
Управление байпасом

При выборе СН опираются на его технические характеристики. Не последнюю роль играет ценовой фактор. Купить требуемый прибор или устройство можно, не выходя из помещения, в интернет магазине.

Видео