La demanda de sistemas estabilizadores de voltaje ha crecido significativamente en los últimos años. Se muestra un interés particular en los dispositivos que funcionan con fuentes de luz artificial y, en particular, con LED. El estabilizador actual del lm317 es un dispositivo simple, económico pero confiable que puede comprar o ensamblar usted mismo. En este último caso, debe conocer las reglas básicas de instrumentación, los requisitos de seguridad al trabajar con electricidad y preparar un conjunto estándar de elementos.
- ¿Para qué sirve la estabilización de corriente y voltaje?
- Tipos de dispositivos estabilizadores
- Relé
- Electrónico
- Electromecánica
- Ferroresonante
- Inversor
- Diagramas de dispositivos lineales
- Características principales
- Voltaje de entrada y potencia
- Diseño de dispositivo
- Controladores de pulso
- Diagramas de conexión
- La fuente de alimentación estabilizada más simple
- Fuente de alimentación estabilizadora integrada
- Circuito estabilizador con fuente de alimentación regulada
- Área de aplicación
¿Para qué sirve la estabilización de corriente y voltaje?
La cantidad de dispositivos eléctricos en los hogares crece constantemente. En los últimos años, el número de aparatos eléctricos se ha multiplicado por varias veces. Como resultado, ha aumentado la necesidad de niveles de voltaje en las redes eléctricas. Además, la mayoría de los edificios (residenciales e industriales) y centrales eléctricas se construyeron hace más de 30-40 años.
Algunos dispositivos modernos se fabrican con estabilizadores incorporados: pequeños circuitos para evitar daños por sobretensiones. Pero la mayoría de ellos no contienen dispositivos adicionales e incluso una pequeña caída en la red amenaza con quemarse. Los grandes electrodomésticos (no digitales) tienen un alto riesgo. En particular calderas y lavadoras.
Para evitar daños y garantizar un voltaje estable en la red, se instalan estabilizadores. Esto es opcional en todos los hogares. Si el edificio tiene un suministro de corriente constante sin caídas graves (dentro de 220 voltios con un error máximo del 10%), no tiene sentido utilizar dispositivos adicionales. Pero cuando las sobrecargas son constantes, la instalación de un estabilizador ahorrará equipo y proporcionará electricidad.
Tipos de dispositivos estabilizadores
Antes de comprar un dispositivo, debe familiarizarse con los principales tipos y funciones. Cada uno tiene ventajas y desventajas, diseñado para diferentes niveles de voltaje y cantidad de dispositivos. Los principios del trabajo también son diferentes.
Relé
La mejor opción para casas particulares y de campo, apartamentos. Se instalan varios devanados magnéticos en el transformador. En el momento de una caída de voltaje, se produce una conmutación entre ellos, lo que permite mantener el flujo de voltaje en el mismo modo. Las desventajas incluyen:
- cambio en el flujo de energía en un modo escalonado (abruptamente, intermitentemente);
- curvatura de la sinusoide del flujo de voltaje;
- baja potencia en el momento del retroceso.
El costo de tales dispositivos es mucho más bajo que otros modelos de estabilizadores. Las críticas de los propietarios son buenas, el dispositivo es suficiente para redes domésticas.
Electrónico
Hay dos tipos de estabilizadores de "llenado" electrónicos: triac y tiristor. En el primero, el cambio entre devanados en modo automático se realiza mediante un pequeño mecanismo: un triac. La eficiencia del dispositivo es alta, funciona rápidamente. Una ventaja significativa para el uso doméstico es el funcionamiento silencioso. El segundo tipo no es tan efectivo, generalmente se usa para estabilizar redes domésticas sin alto voltaje. El inconveniente más notable es el costo.
Electromecánica
Otros nombres son servomotor, servomotor. El principio de funcionamiento: con la ayuda de un accionamiento eléctrico, el electrodo de carbono se mueve a lo largo de los devanados, creando un voltaje ininterrumpido. A menudo se compra para las necesidades del hogar y locales pequeños (hogar, cabaña de verano, oficina). Ventajas: precio, compacidad, cambio suave. Contras: ruido, velocidad de conmutación lenta.
Ferroresonante
En los últimos años, rara vez se usa debido a la llegada de dispositivos más modernos. El efecto de ferrorresonancia se produce en el sistema de interacción entre un transformador y un condensador. Los dispositivos son de gran tamaño, ruidosos, no funcionan bajo sobrecargas repentinas y significativas. Ventajas: larga vida útil, la capacidad de usar en habitaciones con alta humedad.
Inversor
Los dispositivos de este tipo son potentes y costosos. Se utilizan en la vida cotidiana y en grandes instalaciones industriales. La principal diferencia es un oscilador de cristal y un controlador, que convierten el voltaje en la entrada en corriente continua y en la salida en corriente alterna. La configuración dual simultánea le permite trabajar con diferentes niveles de corriente, de 115 a 300 voltios. Ventajas: sin ruido, tamaño pequeño, conmutación y regulación rápidas, otras características adicionales (por ejemplo, protección de electrodomésticos contra sobretensiones).
Diagramas de dispositivos lineales
El estabilizador de corriente del lm317 es un dispositivo que opera en un circuito de conmutación de voltaje lineal. Dichos microcircuitos se utilizan para redes donde no se requiere una alta eficiencia y una potencia excesiva. En particular, para apoyar el funcionamiento de los LED. Beneficios:
- protección contra sobretensiones repentinas, niveles de potencia excesivos;
- inversión de polaridad de la corriente en el elemento de entrada;
- falta de piezas y dispositivos adicionales.
Las desventajas incluyen una menor eficiencia: el voltaje obtenido en exceso del requerido se procesa en calefacción, por lo tanto, es necesaria una refrigeración adicional.
Para un funcionamiento estable, se requiere una diferencia positiva en las corrientes de entrada y salida; los estabilizadores lineales dejan de funcionar cuando una caída de 0,4 V (incluso a 0,5 V). Por lo tanto, el circuito de suministro de energía en lm317 con regulación de corriente y voltaje no se usa para dispositivos de gran tamaño y redes "pesadas".
Características principales
El regulador de voltaje del lm317 opera dentro de un cierto rango de suministro de energía. Los límites son 1,25 V mínimo, 37 V máximo. En la salida, la potencia de voltaje no supera los 1,5 amperios, el error con una conexión inestable es de hasta 0,1%.
El regulador de voltaje en el microcircuito lm317 tiene sistemas de protección internos adicionales: de cortocircuitos, de sobretensión térmica, de disipación excesiva de voltaje "excesivo".
La limitación térmica es proporcionada por microsensores especiales que garantizan la protección del equipo para que no exceda la potencia disipada; si esto sucede, el dispositivo simplemente se apagará y no sufrirá.
Voltaje de entrada y potencia
Para que el regulador de corriente funcione en el circuito lm317, el voltaje en la parte de entrada no debe ser superior a 40 voltios. En este caso, la diferencia de corriente mínima en las entradas y salidas debe superar los 2 voltios.
Para que el regulador de voltaje funcione en el lm317, el circuito no debe recibir una carga superior a 1,5 A. Si no hay enfriamiento adicional, el nivel bajará. La potencia aproximada se calcula multiplicando dos indicadores: la potencia de la electricidad en la salida y la diferencia de potencial entre la entrada y la salida.
A temperaturas ambiente de hasta 30 ° Celsius, se permite una disipación de potencia de hasta 1,5 W (si no hay disipador de calor). A un nivel normal de disipación de calor, se permite una disipación de hasta 20W.
Diseño de dispositivo
El circuito de alimentación del estabilizador lm317 con regulación de corriente y voltaje con una disposición mínima tiene dos resistencias, cuya diferencia de resistencia regula el voltaje en la salida y los condensadores.El valor medio de la corriente en los elementos de soporte es de 1,25 V. La resistencia no debe superar los 240 ohmios.
El cuerpo del estabilizador en el diagrama lm317 está hecho de plástico. Posibles opciones: TO 220 y 220FP, SOT23 y D2PAK. Los sistemas de protección interna permiten que el dispositivo funcione en caso de desconexión de la entrada de control.
Controladores de pulso
Los controladores con un sistema de impulsos son los mismos reguladores de voltaje. El voltaje CA le permite regular el funcionamiento del dispositivo. Si el nivel es inferior a 2-3 amperios, no se requiere disipación de calor adicional.
Los dispositivos de pulso "cortan" la corriente de entrada para obtener el nivel de voltaje deseado en la salida. Puede trabajar con redes de cargas elevadas. Contras: necesita una fuente de energía separada, costo, campo electromagnético externo "extra". Difícil de montar en casa.
Diagramas de conexión
El circuito de encendido de la fuente de alimentación en lm317 con regulación de corriente y tensión permite utilizar el estabilizador en redes con tensión no estándar. Se requieren un mínimo de dos resistencias para que el dispositivo funcione. Los indicadores más importantes son el voltaje del punto de referencia, el nivel de la corriente de salida.
La fuente de alimentación estabilizada más simple
Los estabilizadores de voltaje son necesarios no solo para proteger equipos domésticos e industriales. En el laboratorio, los dispositivos ayudan a evitar flujos de energía excesivos y quemaduras de la red. Por lo tanto, los principiantes y los técnicos profesionales tienden a usar al menos bloques estabilizadores simples.
Principales ventajas:
- fácil montaje;
- trabajo confiable;
- piezas económicas y asequibles.
Las desventajas incluyen una baja eficiencia de salida, el uso de radiadores grandes y el gran tamaño del dispositivo.
Para un dispositivo estándar, se requieren varios elementos:
- circuito lm317;
- transistor con caja de plástico;
- diodo;
- dos resistencias;
- dos condensadores;
- puente de diodos.
La cantidad mínima de piezas y el diseño simple le permitirán ensamblar rápidamente el regulador de voltaje y usarlo para una red pequeña.
Los indicadores de los elementos no son críticos. Por ejemplo, las resistencias en R1 pueden estar entre 30 y 50 ohmios y el diodo no está instalado.
Fuente de alimentación estabilizadora integrada
Los dispositivos con un sistema de operación integrado se utilizan en estabilizadores de voltaje, sistemas de audio, amplificadores, fuentes de alimentación y otros. Todas las partes de la estructura están conectadas por medio de un cristal de silicio para que su secuencia constituya un estabilizador. En ingeniería eléctrica, se utilizan dos tipos:
- usando un semiconductor;
- con el uso de elementos de película (híbrido).
El circuito estándar incluye varias partes típicas: una fuente de referencia, un amplificador, un regulador y un mecanismo de protección para apagar y prevenir cortocircuitos.
Los circuitos integrados son dispositivos con un ciclo funcional completo. Cada uno tiene una entrada, salida y camino de tierra.
Puede usar dichos circuitos solo con ciertos indicadores de voltaje. Los límites permitidos son de 5 a 24 V, para corriente: menos de 1 A.
Los circuitos integrados tienen un limitador de voltaje de salida. También se instala una protección adicional contra sobrecalentamiento.
Circuito estabilizador con fuente de alimentación regulada
La selección de la resistencia se realiza de acuerdo con el valor nominal permitido para el estabilizador. El error debería ser mínimo. La mejor opción es un cálculo preciso.
Área de aplicación
Los estabilizadores basados en el microcircuito LM317 se utilizan para estabilizar los principales indicadores de los dispositivos técnicos. Un dispositivo de este tipo es fácil de montar por usted mismo y un dispositivo fabricado en fábrica es económico. Para esta clase, tiene excelentes datos operativos y vida útil, si no hay sobretensiones excesivamente fuertes.
La desventaja es el límite de voltaje: no más de 3V. El estabilizador basado en la carcasa TO 220 es el modelo más asequible que se utiliza en varias áreas:
- redes domésticas (domésticas);
- condiciones de laboratorio;
- Iluminación LED (diodos emisores de luz).
Los sistemas de estabilización de voltaje basados en el microcircuito LM317 son dispositivos confiables, simples y convenientes. El costo es pequeño, pero las características son positivas. Estos estabilizadores se utilizan a menudo para LED en automóviles.
