1. Ремонтно-технологический раздел

Стабилизатор напряжения - электрическое устройство, получающее питание от внешнего источника питания и выдающее на своём выходе напряжение, не зависящее от напряжения питания. Данный стабилизатор предназначен для питания устройств в процессе их налаживания.

Статистические данные показывают, что проблемы колебания сетевого напряжения настолько часты, что для электрической техники могут стать фатальными, несмотря на то, что мы эти колебания в большинстве случаев не замечаем. Колебание напряжения в сети может привести не только к отключению электроприборов, но и полному выводу их из строя.

Стабилизатор вырабатывает напряжение от 0 до 36 Вольт, которое можно изменять с шагом 1 Вольт. Максимальный ток нагрузки – 1 Ампер, при его превышении узел защиты отключает нагрузку. В случае необходимости порог срабатывания узла токовой защиты может быть увеличен. Напряжение питания стабилизатора может быть не стабилизированным, его значение с учетом пульсаций должно оставаться в пределах 18...25 Вольт при изменении тока нагрузки от нуля до максимального значения.

Основными проблемами подачи электрического напряжения являются: перекос фаз, высокочастотные помехи, понижение, либо повышение напряжения в сети, утечка фазы. Для защиты электрооборудования от подобных проблем электропитания используются стабилизаторы напряжения, через которые производится подключение приборов к сети.

Микросхема LM317 регулируемый трёхвыводной стабилизатор положительного напряжения, позволяющий питать устройства током до 1. 5Ампер в диапазоне напряжений от 1. 2 до 37 Вольт. Этого легко достичь, используя всего два внешних навесных резистора для установки необходимого выходного напряжения. Линейность нагрузочной характеристики лучше, чем в стандартных фиксированных стабилизаторах. LM317 собран в стандартном транзисторном корпусе, позволяющем легко монтировать его на плате и теплоотводе. В дополнение к более высоким, чем у фиксированных стабилизаторов характеристикам, LM317 имеет полную защиту от перегрузок, включающую внутрисхемное ограничение по току, защиту от перегрева и защиту выходного транзистора. Все системы защиты от перегрузок остаются полностью работоспособными, даже если вход регулирования отключен. Обычно входной конденсатор не нужен, если корпус стабилизатора находится в пределах 15 сантиметров от входной фильтрующей емкости, в противном случае он необходим. В дополнение может быть добавлен выходной конденсатор для сглаживания переходных процессов.

Стабилизатор напряжения выравнивает входное напряжение до нормального значения, требуемого потребителями тока, и компенсирует перепады и падения напряжения в сети. Что обеспечивает надёжную защиту электроприборов и продляет срок службы. Самыми нестабильными местами подачи электроэнергии считаются загородная электросеть дачных поселков, индивидуальный генератор тока. Здесь использование стабилизаторов напряжения более всего оправдано.

Он защищает устройства от повышения или понижения напряжения питающей сети. Работа стабилизатора происходит без разрыва цепи нагрузки, без искажения формы выходного напряжения, что имеет большое значение. Использование стабилизатора напряжения позволяет увеличить ресурс и срок службы оборудования, а так же к экономии электроэнергии.

Рисунок 1. Структурная схема стабилизатора напряжения.

Рисунок 2. Электрическая принципиальная схема устройства.

Главный принцип работы заключается в том, что при замыкании регулирующего элемента электроэнергия накапливается в интегрирующем элементе. Это накопление наблюдается повышением напряжения. После того, когда регулирующий элемент отключается, т.е. размыкает линию подачи электричества, интегрирующий компонент отдает электричество, постепенно снижая величину напряжения. Благодаря такому способу работы импульсное стабилизационное устройство не тратит большого количества энергии и может иметь небольшие габариты.

Регулирующий элемент может представлять собой тиристор, биполярный транзистор или полевой транзистор. В качестве интегрирующего элемента могут использоваться конденсатор.

1.2 Описание работы проектируемого устройства по принципиальной схеме

Постоянное напряжение, получаемое от вы­прямителя, преобразуется при помощи транзи­сторного ключа в прямоугольные импульсы, сле­дующие с постоянной частотой. Эти импульсы поступают на сглаживающий фильтр. На выходе фильтра выделяется постоянное (выходное) на­пряжение, равное среднему значению импульс­ного напряжения, подаваемого на вход фильтра.

Для поддержания постоянной величины вы­ходного напряжения используется принцип широтно-импульсной модуляции. Величина выход­ного напряжения не будет зависеть от амплиту­ды импульсов.

Среднее значение импульсного напряжения будет поддерживаться на одном уровне, если при увеличении или уменьшении амплитуды импуль­сов, что происходит при изменении напряжения сети, соответственно уменьшать или увеличивать длительность импульсов на выходе транзистор­ного ключа.

Необходимая длительность импульсов уста­навливается следующим образом.

Напряжение обратной связи, снимаемое с вы­хода сглаживающего фильтра через делитель, на­пряжения поступает на схему сравнения, где производится сравнение части выходного напря­жения с эталонным напряжением, а также уси­ление сигнала рассогласования. Напряжение рассогласования поступает на вход модулятора длительности импульсов. На вход модулятора поступает также через интегрирующую цепь и резистор К20 пилообразное напряжение, выра­батываемое задающим генератором (несиммет­ричный мультивибратор). Модулятор длительно­сти импульсов представляет собой триггер Шмидта. Если на вход триггера подавать пилообраз­ное напряжение, то при определенном уровне на­пряжения, называемом уровнем срабатывания, произойдет переключение триггера.

Триггер бу­дет находиться в этом состоянии до тех пор, по­ка входное напряжение не уменьшится до уров­ня, при котором триггер возвращается в исходное состояние.