Принципы работы стабилизаторов напряжения и тока: теория и схемы
Электронные устройства требуют стабильных источников питания для корректной работы. Два наиболее распространённых решения для обеспечения такой стабильности — стабилизаторы напряжения и тока. Рассмотрим схемы и их работу на основе классически вариантов.
Загляните на мой Телеграмм КАНАЛ Азбука РадиоСхем
Стабилизатор напряжения
Описание схемы
Схема стабилизатора напряжения состоит из следующих элементов:
- Стабилитрон (D1) — формирует опорное напряжение .
- Резистор (R2) — ограничивает ток через стабилитрон.
- Операционный усилитель (U1) — сравнивает опорное напряжение с напряжением на делителе R3 и R4.
- Транзистор (Q1) — регулирующий элемент, который стабилизирует выходное напряжение.
- Резисторы (R3 и R4) — образуют делитель напряжения для обратной связи.
🔘 Стабилизатор Напряжения на мощном ПОЛЕВОМ транзисторе IRLR2905 и стабилитроне TL431
Принцип работы
- На стабилитроне D1 формируется стабильное опорное напряжение .
- Это напряжение подаётся на инвертирующий вход операционного усилителя U1.
- На неинвертирующий вход U1 подаётся часть выходного напряжения через делитель из R3 и R4.
- Если выходное напряжение отклоняется от заданного, операционный усилитель изменяет управляющий сигнал для транзистора Q1, возвращая напряжение к заданному значению.
Расчёт выходного напряжения
Выходное напряжение определяется по формуле:
Uout = Uop × (R3 + R4) / R4
Пример расчёта
Допустим, Uop = 2.5 В, R3 = 3 кОм, R4 = 1 кОм:
Uout = 2.5 × (3 + 1) / 1 = 10 В
Стабилизатор тока
Описание схемы
Стабилизатор тока похож на схему стабилизатора напряжения, но имеет некоторые отличия:
- Ток через нагрузку R1 регулируется резистором R3.
- Транзистор Q1 стабилизирует ток вместо напряжения.
- Опорное напряжение формируется так же на стабилитроне D1.
LDO стабилизатор с низким падением напряжения на BC547B и BD136: принцип работы
Принцип работы
- Стабилитрон D1 задаёт опорное напряжение .
- Это напряжение подаётся на инвертирующий вход операционного усилителя U1.
- U1 сравнивает его с напряжением на резисторе R3, вызванным током через нагрузку.
- Если ток через нагрузку изменяется, U1 управляет транзистором Q1, возвращая ток к заданному значению.
Расчёт выходного тока
Выходной ток рассчитывается по формуле:
Iout = Uop / R3
Пример расчёта
Допустим, Uop = 2.5 В, R3 = 10 Ом:
Iout = 2.5 / 10 = 0.25 А (250 мА)
Ключевые различия между стабилизаторами напряжения и тока
- Назначение:
- Стабилизатор напряжения обеспечивает постоянное напряжение на выходе, независимо от изменения тока нагрузки.
- Стабилизатор тока поддерживает постоянный ток через нагрузку, независимо от изменения сопротивления нагрузки.
- Регулируемые параметры:
- В стабилизаторе напряжения регулируется напряжение, задаваемое делителем R3 и R4.
- В стабилизаторе тока регулируется ток, задаваемый сопротивлением резистора R3.
- Применение:
- Стабилизаторы напряжения используются в источниках питания для микросхем и бытовых приборов.
- Стабилизаторы тока применяются для управления светодиодами, зарядки аккумуляторов, в цепях с постоянным током.
- Особенности конструкции:
- В стабилизаторе напряжения делитель обратной связи (R3 и R4) определяет выходное напряжение.
- В стабилизаторе тока важную роль играет точность резистора R3, который задаёт ток.
Электронная нагрузка на 2 транзисторах: Проверка блоков питания и аккумуляторов
Ну если кто хочет купить готовую Электронную Нагрузку на 150W 20A от проверенного поставщика
Практические советы
- Выбор компонентов:
- Стабилитрон должен обеспечивать стабильное опорное напряжение при заданном токе.
- Операционный усилитель должен иметь высокую точность и низкий уровень шума.
- Транзистор выбирается с учётом максимального напряжения и тока нагрузки.
- Настройка схемы:
- Для повышения стабильности добавьте фильтрующие конденсаторы на вход и выход схемы.
- Убедитесь, что тепловыделение транзистора находится в пределах допустимого.
- Применение:
- Стабилизаторы напряжения используются например: в источниках питания для обеспечения стабильного питания микросхем.
- Стабилизаторы тока применяются например: для управления светодиодами и зарядки аккумуляторов.
Заключение
Стабилизаторы напряжения и тока являются неотъемлемой частью электронных схем. Понимание их принципов работы и правильное проектирование позволяют создавать надёжные устройства, работающие в любых условиях.
