Как уменьшить напряжение с помощью транзистора

Содержание

Как понизить напряжение?
Понижение напряжения постоянного тока
Понижение напряжения переменного тока
С помощью трансформатора
С помощью резистора
Как уменьшить напряжение с помощью транзистора
Кто сейчас на форуме

Как понизить напряжение?

За счет наличия большого количества международных стандартов и технических решений питание электронных устройств может осуществляться от различных номиналов. Но, далеко не все они присутствуют в свободном доступе, поэтому для получения нужной разности потенциалов придется использовать преобразователь. Такие устройства можно найти как в свободной продаже, так и собрать самостоятельно из радиодеталей.

В связи с наличием двух родов электрического тока: постоянного и переменного, вопрос, как понизить напряжение, следует рассматривать в ключе каждого из них отдельно.

Понижение напряжения постоянного тока

В практике питания бытовых приборов существует масса примеров работы электрических устройств от постоянного тока. Но номинал рабочего напряжения может существенно отличаться, к примеру, если из 36 В вам нужно получить 12 В, или в ситуациях, когда от USB разъема персонального компьютера нужно запитать прибор от 3 В вместо имеющихся 5 вольт.

Для снижения такого уровня от блока питания или другого источника почти вполовину можно использовать как простые методы – включение в цепь дополнительного сопротивления, так и более эффективные – заменить стабилизатор напряжения в ветке обратной связи.

Рис. 1. Замена резистора или стабилитрона

На рисунке выше приведен пример схемы блока питания, в котором вы можете понизить вольтаж путем изменения параметров резистора и стабилитрона. Этот узел на рисунке обведен красным кругом, но в других моделях место установки, как и способ подсоединения, может отличаться. На некоторых схемах, чтобы понизить напряжение вы сможете воспользоваться лишь одним стабилитроном.

Если у вас нет возможности подключаться к блоку питания – можно обойтись и менее изящными методами. К примеру, вы можете понизить напряжение за счет включения в цепь резистора или подобрать диоды, второй вариант является более практичным для цепей постоянного тока. Этот принцип основан на падении напряжения за счет внутреннего сопротивления элементов. В зависимости от соотношения проводимости рабочей нагрузки и полупроводникового элемента может понадобиться около 3 – 4 диодов.

На рисунке выше показана принципиальная схема понижения напряжения при помощи диодов. Для этого они включаются в цепь последовательно по отношению к нагрузке. При этом выходное напряжение окажется ниже входного ровно на такую величину, которая будет падать на каждом диоде в цепи. Это довольно простой и доступный способ, позволяющий понизить напряжение, но его основной недостаток – расход мощности для каждого диода, что приведет к дополнительным затратам электроэнергии.

Понижение напряжения переменного тока

Переменное напряжение в 220 Вольт повсеместно используется для бытовых нужд, за счет физических особенностей его куда проще понизить до какой-либо величины или осуществлять любые другие манипуляции. В большинстве случаев, электрические приборы и так рассчитаны на питание от электрической сети, но если они были приобретены за рубежом, то и уровень напряжения для них может существенно отличаться.

К примеру, привезенные из США устройства питаются от 110В переменного тока, и некоторые умельцы берутся перематывать понижающий трансформатор для получения нужного уровня. Но, следует отметить, что импульсный преобразователь, которым часто комплектуется различный электроинструмент и приборы не стоит перематывать, так как это приведет к его некорректной работе в дальнейшем. Куда целесообразнее установить автотрансформатор или другой на нужный вам номинал, чтобы понизить напряжение.

С помощью трансформатора

Изменение величины напряжения при помощи электрических машин используется в блоках питания и подзарядных устройствах. Но чтобы понизить вольтаж источника в такой способ, можно использовать различные типы преобразовательных трансформаторов:

С выводом от средней точки – могут выдавать разность потенциалов как 220В, так и в два раза меньшее – 127В или 110В. От него вы сможете взять установленный номинал на те же 110В со средней точки. Это заводские изделия, которые массово устанавливались в старых советских телевизорах и других приборах. Но у этой схемы преобразователя имеется существенный недостаток – если нарушить целостность обмотки ниже среднего вывода, то на выходе трансформатора получится номинал значительно большей величины.

Рис. 3. Понижение трансформатором с отводом от средней точки

Автотрансформатором – это универсальная электрическая машина, которая способна не только понизить вольтаж, но и повысить его до нужного вам уровня. Для этого достаточно перевести ручку в нужное положение и проследить полученные показания на вольтметре.

Рис. 4. Использование автотрансформатора

Понижающим трансформатором с преобразованием 220В на нужный вам номинал или с любого другого напряжения переменной частоты. Реализовать этот метод можно как уже готовыми моделями трансформаторов, так и самодельными. За счет наличия большого количества инструментов и приспособлений, сегодня каждый может собрать трансформатор с заданными параметрами в домашних условиях. Более детально об этом вы можете узнать из соответствующей статьи: https://www.asutpp.ru/transformator-svoimi-rukami.html

Выбирая конкретную модель электрической машины, чтобы понизить напряжение, обратите внимание на характеристики конкретной модели по отношению к тем устройствам, которые вы хотите запитать.

Наиболее актуальными параметрами у трансформаторов являются:

Мощность – трансформатор должен не только соответствовать, подключаемой к нему нагрузке, но и превосходить ее, хотя бы на 10 – 20%. В противном случае максимальный ток приведет к перегреву обмоток трансформатора и дальнейшему выходу со строя.
Номинал напряжения – выбирается и для первичной, и для вторичной цепи. Оба параметра одинаково важны, так как, выбрав модель с входным напряжением на 200 или 190В, на выходе вы при питании от 220В получится пропорционально большая величина.
Защита от поражения электротоком – все обмотки и выводы от них должны обязательно иметь достаточную изоляцию и защиту от прикосновения.
Класс пыле- влагозащищенности – определяет устойчивость оборудования к воздействию окружающих факторов. В современных приборах обозначается индексом IP.

Помимо этого любой преобразователь напряжения, даже импульсный трансформатор, следовало бы защитить от токов короткого замыкания и перегрузки в обмотках. Это существенно сократит затраты на ремонт при возникновении аварийных ситуаций.

С помощью резистора

Для понижения напряжения в цепь нагрузки последовательно включается делитель напряжения в виде активного сопротивления.

Основной сложностью в регулировке напряжения на подключаемом приборе является зависимость от нескольких параметров:

величины напряжения;
сопротивления нагрузки;
мощности источника.

Если вы будете понижать от бытовой сети, то ее можно считать источником бесконечной мощности и принять эту составляющую за константу. Тогда расчет резистора будет выполняться таким методом:

R – сопротивление резистора;
R_Н – сопротивление прибора нагрузки;
I – ток, который должен обеспечиваться в номинальном режиме прибора;
U_C – напряжение в сети.

После вычисления номинала резистора можете подобрать соответствующую модель из имеющегося ряда. Стоит отметить, что куда удобнее менять потенциал при помощи переменного резистора, включенного в цепь. Подключив его последовательно с нагрузкой, вы можете подбирать положение таким образом, чтобы понизить напряжение до необходимой величины. Однако эффективным способ назвать нельзя, так как помимо работы в приборе, электрическая энергия будет просто рассеиваться на резисторе, поэтому этот вариант является временным или одноразовым решением.

Источник

Как уменьшить напряжение с помощью транзистора

Нужно запитать постоянным током устройство 12В/0.1А (1.2 Ватта) от источника постоянного тока 1000В/0.002А (2 Ватта). Трансформатор не подходит, т.к. постоянное напряжение. Делитель тоже не подходит, т.к. не хватит мощности. Нужно понизить напряжение в 100 раз, при этом повысив ток в 100 раз на постоянном токе. Есть некий запас по мощности (0.8 ватта) который можно потратить на потери на преобразователе.
Подскажите кто что знает, в каком направлении смотреть?

Читайте также: Макс ндз напряжения фазы

PS: Ситуация такая, что поменять источник питания нельзя, поэтому не надо меня уговаривать найти другой, не париться и т.п. Я потому сюда и обратился за помощью, что условия очень жесткие.

PS2: В принципе подойдет и вариант преобразования в переменный ток -> трансформатор -> преобразование в постоянный ток, но нужна схема, в которой потери будут столь низкими, что запаса в 0.8 ватта хватит чтобы перекрыть потери преобразователя.

Последний раз редактировалось mattheus Ср май 12, 2010 15:46:39, всего редактировалось 1 раз.

Генеральный секретарь МЯУ

Карма: 63
Рейтинг сообщений: 22
Зарегистрирован: Пн сен 03, 2007 18:24:27
Сообщений: 17768
Откуда: Россия. Омск.
Рейтинг сообщения: 0

Последний раз редактировалось SeregaT Ср май 12, 2010 15:46:40, всего редактировалось 1 раз.

JLCPCB, всего $2 за прототип печатной платы! Цвет — любой!

Зарегистрируйтесь и получите два купона по 5$ каждый:https://jlcpcb.com/cwc

Электрический кот

Карма: 12
Рейтинг сообщений: 46
Зарегистрирован: Вт мар 06, 2007 08:57:32
Сообщений: 1079
Откуда: Алтай
Рейтинг сообщения: 0

_________________
-Они не курят, они не пьют, они не ругаются матом. Кто они?
— Животные.
(С) М. Задорнов

Сборка печатных плат от $30 + БЕСПЛАТНАЯ доставка по всему миру + трафарет

Генеральный секретарь МЯУ

Построение источников бесперебойного питания с двойным преобразованием, широко используемых в современных хранилищах данных, на базе карбид-кремниевых MOSFETs производства Wolfspeed позволяет уменьшить мощность потерь в них до 40%, а также значительно снизить занимаемый ими объем и стоимость комплектующих.

Встал на лапы

Зарегистрирован: Ср май 05, 2010 16:39:11
Сообщений: 85
Рейтинг сообщения: 0

Компэл объявляет о значительном расширении складского ассортимента продукции Connfly. Универсальные коммутирующие компоненты, соединители и держатели Connfly сочетают соответствие стандарту ISO9001:2008, высокую доступность и простоту использования. На текущий момент на складе Компэл – более 300 востребованных на рынке товарных наименований с гибкой ценовой политикой.

Потрогал лапой паяльник

Зарегистрирован: Пт мар 19, 2010 15:43:02
Сообщений: 391
Откуда: Казань, Йошкар-Ола
Рейтинг сообщения: -2

_________________
Не существует неразрешимых проблем, существуют неприятные решения.

Встал на лапы

Зарегистрирован: Ср май 05, 2010 16:39:11
Сообщений: 85
Рейтинг сообщения: 0

Я знаю про ионисторы. Вопрос был: в принципе такое возможно реализовать? Насколько сложно? Как сделать схему переключения? Стараться ли заряжать конденсатор (ионистор) до 12 вольт и потом разряжать через стабилитрон (быстро переключая конденсаторы) или заряжать его по полной, а потом долго разряжать? Как добиться 12В/0.1А на выходе отбирая со входа не более 1000В/0.002А, причем на входе уже есть постоянное напряжение, а на выходе оно должно получиться (или очень близкое к постоянному).

PS: Ведь схема управления переключением конденсаторов тоже будет что-то потреблять, а запас по мощности небольшой (0.8 Ватта)?

Электрический кот

_________________
-Они не курят, они не пьют, они не ругаются матом. Кто они?
— Животные.
(С) М. Задорнов

Генеральный секретарь МЯУ

Вымогатель припоя

Карма: 7
Рейтинг сообщений: 75
Зарегистрирован: Сб июн 01, 2013 22:24:21
Сообщений: 592
Рейтинг сообщения: 0

Друг Кота

Карма: 46
Рейтинг сообщений: 1348
Зарегистрирован: Чт янв 26, 2012 16:44:29
Сообщений: 8563
Откуда: Таксимо
Рейтинг сообщения: 0

устройство допускает первоначальный провал тока при зарядке конденсатора? если да, можно схему флайбак с двумя или тремя последовательно соединенными 800 вольтовыми мосфет типа 4n80

еще вариант LNK304-306 последовательно 2 идентичных блока. каждую зашунтировать от пробоя стабилитронами на 600 вольт

Вымогатель припоя

Карма: 16
Рейтинг сообщений: 94
Зарегистрирован: Вс дек 28, 2014 18:35:34
Сообщений: 526
Откуда: Луганск
Рейтинг сообщения: 0

А какой будет ток зарядки конденсатора — вы считали ?

Дело в том, что потерь в балластном сопротивлении всё равно не избежать. Вы не нарисовали резистор, но у вас транзистор с каким-то условно внутренним сопротивлением r открытого канала, которое вы предполагаете очень малым.

В пределе (т.е. при малых r и частых переключениях), мощность Pист, потребляемая от источника, будет определяться выражением:

где: E — ЭДС источника; I — ток через источник; U — напряжение на конденсаторе; r — сопротивление, через которое заряжается конденсатор (у вас — это внутреннее сопротивление транзистора).

Мощность, выделяемая на нагрузке R, в пределе находится по формуле: Pн= U/R².

Но дело даже не в потерях мощности, а в потерях энергии.

По сути, что вы делаете? Этими всеми манипуляциями, вы не сразу перекачиваете энергию с источника E в нагрузку R, а предварительно заливаете её в конденсатор C, как во временный резервуар, а потом с него же всё равно закачиваете эту энергию (но уже с потерями на r) в нагрузку R. Разница лишь в том, что теперь потери энергии возникают не в момент поступления её в нагрузку, а раньше — во время закачивания её в конденсатор.

Вопрос в том, сколько вы теряете энергии (а не мощности) в резисторе во время зарядки конденсатора? А ответ такой: при зарядке конденсатора через резистор в конденсатор поступает энергия U⋅C²/2 и ровно столько же энергии в виде тепла выделяется в резисторе, независимо от его сопротивления. Следовательно, источник совершает работу равную U⋅C², т.е. в два раза больше, чем поступило в конденсатор r. Дальше энергия конденсатора уже без потерь переходит в нагрузку. Так, система работает с кпд 50 % независимо от величины резистора r.

Кстати, то же касается и топикстартера, который хотел заряжать и разряжать конденсатор медленно. Он всё равно получил бы КПД не более 50 %.

Собутыльник Кота

Карма: 29
Рейтинг сообщений: 714
Зарегистрирован: Сб ноя 13, 2010 12:53:25
Сообщений: 2743
Откуда: приходит весна?
Рейтинг сообщения: 0

Бред полный, а не схема, если вы хотели заставить её работать в импульсном режиме. Когда транзистор открыт, то он создаёт КЗ. Это вам не линейный регулятор.

Друг Кота

Вымогатель припоя

Карма: 7
Рейтинг сообщений: 75
Зарегистрирован: Сб июн 01, 2013 22:24:21
Сообщений: 592
Рейтинг сообщения: 0

Кто сейчас на форуме

Сейчас этот форум просматривают: Express и гости: 15

Источник