Стабилизаторы напряжения 24 Вольт

Стабилизация напряжения в низковольтных сетях имеет огромное значение для бесперебойной и долговечной работы аппаратуры и оборудования. Допустимые колебания параметров при 24 В составят ±2,4 В, что позволяет гарантировать корректную работу таких устройств как блоки питания, электродвигатели, охранные системы, электронные приборы в составе большинства моделей оборудования промышленного назначения.

Выход из строя перечисленной техники – это всегда серьёзные сложности в функционировании отдельных установок, систем, узлов. Используя стабилизаторы напряжения 24 Вольт в данном случае появляется возможность создания эффективной системы защиты, позволяющей полностью устранить вероятность появления сбоев из-за нестабильности питающей сети.

Стабилизаторы напряжения постоянного тока 24 Вольта

Основной сферой применения устройств стабилизации в сетях 24 В постоянного тока является их установка в шкафах управления, использование в лабораториях, мастерских. При этом различают блоки, построенные по схеме линейного стабилизатора и импульсное оборудование. В первом случае речь идёт о делителях, при подаче на вход которых нестабильного напряжения на выходе будет получено стабилизированное, снятое с делителя.

Сам процесс стабилизации выполняется за счёт изменения уровня сопротивления и его постоянного поддержания на установленном уровне для получения заданных параметров сети. Преимуществом подобного решения становится сравнительно простая конструкция и отсутствие помех при небольшом количестве используемых в составе схемы элементов.

Дополнительно принято классифицировать все линейные стабилизаторы

• по типу расположения внутри схемы изменяемых сопротивлений по отношению к нагрузке:
  • параллельные;
  • последовательные.
• по способу стабилизации:
  • компенсационные (их отличает наличие обратной связи, возможности сравнить выходные параметры с эталонными с одновременным формированием управляющего сигнала для последующей регулировки);
  • параметрические, отличающиеся использованием в работе участков вольт-амперной характеристики устройства с наибольшей крутизной графика.

Для аппаратов импульсного принципа работы характерно использование специального накопителя (в его роли может выступать дроссель или конденсатор). Его отличительной особенностью становится более высокий КПД в сравнении с линейными моделями, но при этом и одновременное формирование помех на выходе блока, а при применении неправильно рассчитанных фильтров помехи проникают и питающую сеть.

Кроме того, импульсные стабилизаторы постоянного тока дают возможность получения в зависимости от используемой схемы установки повышенных или пониженных напряжений. Отдельные модели являются инвертирующими с обратной полярностью, обладают функционалом, допускающим как получение более высокого, так и более низкого значений.

Стабилизатор напряжения 24 Вольта своими руками

Ключевыми элементами конструкции стабилизаторов напряжения являются:

• трансформатор;
• резисторы;
• конденсаторы;
• соединяющие кабели для подключения к сети и соединения функциональных элементов;
• активные элементы.

Принцип работы простейшего стабилизатора основывается на работе реостата, который позволяет регулировать сопротивление цепи в зависимости от токовой нагрузки. Функциональность подобной аппаратуры зависит от возможностей систем управления и конструктивных особенностей модели, что в идеале позволит полностью защитить технику от сетевой нестабильности.

Среди наиболее эффективных стабилизирующих устройств выделяют симисторные агрегаты, поэтому рассмотрим вопрос именно его изготовления. Но изначально стоит принимать во внимание, что своими руками возможно изготовление только аппарата, который будет способен эффективно выравнивать ток, но при условии, что будет соблюдаться диапазон предельно допустимых значений по входному напряжению и мощности подключаемых электроприёмников. Время переключения нагрузки будет составлять при этом 10 мс. Перечень необходимого инструментария в данном случае ограничивается паяльником и пинцетом.

Схема стабилизатора напряжения 24 вольта и её реализация

Для сборки стабилизатора напряжения потребуется изготовление печатной платы, выполненной на базе фольгированного стеклотекстолита. Наиболее быстрым и удобным способом её изготовления будет использование метода фотолитографии при промышленном или ЛУТ при домашнем производстве. Во втором случае для её переноса непосредственно на основу потребуется лазерный принтер и утюг. ЛУТ-технология получила широкое применение среди радиолюбителей благодаря своей простоте и доступности, позволяя добиться высокого качества получаемых печатных плат.

Для того чтобы максимально упростить поставленную задачу, можно использовать готовые трансформаторы, хотя изготовление их из магнитопровода нужного сечения и провода для создания обмоток также может быть выполнено при должном изучении особенностей и тонкостей процесса. Далее понадобится изготовить выпрямитель, состоящий из диодного моста и электролитических конденсаторов большой ёмкости для фильтра.

Мост можно изготовить из 4 диодов, соединив их согласно схеме, или взять готовый. Но при выборе и диодов, и готового выпрямительного моста необходимо правильно выбрать рабочие параметры. Ток должен быть минимум на 30 % выше максимального, который будет потреблять нагрузка. Напряжение – выше предельно допустимого для вторичной обмотки трансформатора показателя минимум вдвое, чтобы избежать пробоя при его повышении на входе в трансформатор.

Чтобы сгладить пульсации после диодного моста применяются электролитические конденсаторы. Рабочее напряжение выбирается выше максимального, которое может выдать выпрямитель при увеличении этого параметра в питающей сети. Их ёмкость подбирается из следующего соотношения: на 1 А выходного тока применяют 2000 мкФ ёмкости в фильтре выпрямителя. Далее выбор за схемой самого стабилизатора, которая выбирается исходя из требований, предъявляемых к качеству выходного напряжения, питающего нагрузку.

В качестве силовых элементов могут быть применены транзисторы или другие активные компоненты. При необходимости получения большого тока стабилизации применяются разные варианты реализации практической схемы, чтобы уменьшить нагрев силовых элементов. Это может быть ступенчатое регулирования входного напряжения, использование вентиляторов или радиаторов с большой площадью охлаждения.

При большом потребляемом нагрузкой токе значительно увеличиваются габариты готовых изделий, которые построены по схеме обычного линейного стабилизатора. Поэтому необходимо обратить внимание на импульсные стабилизаторы, имеющие небольшие габариты при относительно большом выходном токе, который они могут отдать в нагрузку.

Но необходимо учитывать тот факт, что при применении импульсных источников (стабилизаторов, блоков питания) значительно возрастают помехи, которые проникают в питающую сеть, что накладывает дополнительные требования на применение специальных высокочастотных фильтров, исключающих или значительно минимизирующих помехи.

Нужно определиться, делать стабилизатор напряжения 24 Вольт со схемой, предполагающей относительно большие габариты при необходимости получения большого выходного тока или схему импульсного стабилизатора, которую начинающему радиолюбителю будет сделать проблематично, а для его наладки потребуются специализированные приборы. Последнее предельно важно, так как бороться с помехами не имея, к примеру, осциллографа невозможно.