что такое delay на стабилизаторе
Что такое «БАЙПАС» и для чего он нужен? Зачем нужна кнопка «Задержка» включения?
Байпас – так называют определенный режим функционирования стабилизатора напряжения, в процессе которого ток проходит через него, без каких либо изменений, проще говоря минуя основную функцию регулятора по нивелированию сетевых перепадов мощности.
Где интегрируют Байпас?
Как правило байпас интегрируют на устройства мощностью свыше 2000 ВА, которые соединяются с сетью не вилкой, а через клеммы. Подобная особенность, потребует определенного порядка манипуляций с вашей стороны, в случае необходимости отключения устройства от сети (просто выдернуть шнур из розетки не получится).
Когда понадобится такой режим стабилизатора?
Зачем нужна кнопка «Задержка» включения?
Довольно частое явление, когда на корпусе стабилизатора, располагается индикатор с надписью «Задержка» и соответственно кнопка с различными вариантами такой задержки от 6 до 180 секунд.
Для чего же нужна эта функция?
В тех случаях, когда уровень мощности тока выходит за рамки установленные производителем для конкретного стабилизатора, или совсем пропадает, благодаря такой функции, происходит автоматическое отключение устройства и подачи напряжения. Благодаря этому обеспечивается защита оборудования от возможной поломки. Проще говоря, задержка включения представляет собой временной интервал между активацией самого регулятора и подачей напряжения на подключенные к нему приборы.
Главная задача задержки в том, чтобы предоставить возможность оборудованию прийти в нормальное состояние после аномальной просадки/скачка напряжения или внештатного отключения. К тому же, за это время регулятор автоматически проводит диагностирование центральной сети перед тем как выйти в штатный режим работы. Необходимое время задержки определяется пользователем оборудования самостоятельно.
Что делать, если отключается стабилизатор напряжения
Почему отключается стабилизатор напряжения
Зачем нужен стабилизатор напряжения
Стабилизатор напряжения служит для выравнивания входного напряжения. Также, стабилизатор служит в качестве защиты от короткого замыкания и перегрузок электросети. Простыми словами, если у вас дома плохое напряжение, оно низкое или сильно скачет, то, нужен стабилизатор.
На сегодняшнее время существуют различные стабилизаторы напряжения: релейные, сервоприводные, симисторные, и, другие. Подробно рассматривать их конструкцию мы не будет, поскольку эта тема не одной статьи.
Лучше рассмотрим, из-за чего стабилизатор напряжения отключается, ведь это одна из самых распространённых проблем при эксплуатации данного оборудования.
Почему стабилизатор напряжения постоянно отключается
Бывает так, что после приобретения и установки стабилизатора напряжения, тот начинает выключаться и уходит в задержку. Задержка стабилизатора — это определённое время, как правило, 5-6 сек., во время которого автоматика проверяет входящее напряжение, после чего даёт команду стабилизатора на включение.
Так вот, частые отключения стабилизатора напряжения, чаще всего, связаны:
Рассмотрим каждую из вышеперечисленных проблем по порядку, чтобы понимать, что делать, если стабилизатор напряжения отключается.
Что делать, если выключается стабилизатор
Каждый стабилизатор напряжения рассчитан под определённый рабочий диапазон напряжений. Другими словами, стабилизатор будет отключаться, если напряжение в электросети, станет выше или ниже заданных в его автоматике параметров. Нижний порог отключения стабилизатора может быть разным — 90 или 140 Вольт, все зависит от модели и типа стабилизатора. Это же самое, касается и верхнего порога напряжений, как правило, в 240 Вольт.
Поэтому, если у вас в электросети слишком низкое напряжение, ниже 140 или 90 Вольт, то стабилизатор будет выключаться автоматически. Решить данную проблему можно либо заменой стабилизатора напряжения на другой, который будет работать от сильно низкого напряжения, либо написав заявление в РЭС. Дело в том, что напряжение даже в 190 Вольт, не говоря уже про 140, не является нормой, и вы можете смело предъявлять свои претензии по этому поводу.
Вторая проблема, из-за которой стабилизатор может выключаться, это превышение допустимых нагрузок на него. Также как и с диапазоном напряжений, каждый стабилизатор рассчитан на определённую мощность работы. Мощность стабилизаторов напряжения начинается от 500 Ватт и выше, заканчивая нагрузками на весь дом, в 8 и более кВт. При этом если подключить к стабилизатору напряжения слишком много бытовых приборов, то он может выключиться из-за перегрузки, если их мощность будет выше, чем та, на которую рассчитан стабилизатор напряжения.
Третья проблема связана с коротким замыканием в электросети и с высокими пусковыми токами. В принципе, с коротким замыканием все понятно, и любое защитное устройство должно адекватно реагировать на него, и автоматически отключать питание электроприборов. Что касается высоких пусковых токов, то некоторые маломощные стабилизаторы напряжения (без запаса мощности) очень болезненно реагируют выключением, на запуск того же холодильника. Чтобы этого не случилось, стабилизатор напряжения должен иметь достаточный запас мощности.
Ну и последнее, практически все современные устройства защиты электросети имеют в своей конструкции тепловые датчики. Данные датчики предназначены для защиты оборудования от перегрева. И если хоть одна из вышеперечисленных проблем выше будет иметь место, то стабилизатор выключится. Например, при повышении нагрузки выше допустимой, стабилизатор начнет сильно выделять тепло, т. е., греться. Вследствие этого тепловой датчик, реагируя на критическую температуру, может выключить питание стабилизатора напряжения.
Печатная плата выполнена по проекту с сайта tonepad. В конце статьи Вы найдете архив с несколькими вариантами печатных плат для этой педали.
Изготовлена она, как обычно, термоперенос, травление в перекиси, лужение сплавом РОЗЕ.
Начальный этап сборки.
Собираю дальше. Обратите внимание, что для микросхем установлены панели. К слову о второй микросхеме. Это сдвоенный операционный усилитель TL072. Я, как всегда, советую поставить вместо него что-то малошумящее, тем более практика показала, что в этой педали это актуально. Подойдут NE5532 и JRC4558.
Завершающий этап. На фото видно, что на DEPTH установлен потенциометр 50К. Не обращайте на это внимание, позже он был заменен на 20К.
Корпус на этот раз решил склеить сам. Корпус изготовлен из вспененного поливинилхлорида. Я уже писал, что это шикарный материал для изготовления корпусов РЭА. Он очень легко обрабатывается, режется обычным монтажным ножом, клеится цианоакрилатным клеем, при чем за счет пористой структуры склеивается им намертво. При этом имеет достаточно приличную жесткость. Из него же я в своё время делал блок металлоискателя Пират.
Корпус загрунтован и покрашен в уже знакомой по моим прошлым статьям манере.
Шильдик нарисован в программе FrontPanelDesigner, напечатан на матовой фотобумаге и заламинирован пленкой для ламинации утюгом.
Установка платы и гнезд в корпус.
Должен обратить внимание на кнопки. Кнопки самодельные, из советских переключателей П2К. Об изготовлении такой кнопки я детально описывал здесь. Одна кнопка имеет фиксацию и включает/отключает сам эффект. С индикацией на этот раз заморачиваться не стал, будет желание добавлю миллениум байпас. Вторая кнопка без фиксации и является своего рода модом: при её нажатии дилей уходит в бесконечность, пока кнопка не будет отжата. Распайка кнопки включения эффекта осуществляется по схеме ниже.
Закрывается всё это дело крышкой с наклеенным ковриком для мышки, что бы не скользило. Крышка крепиться двумя маленькими шурупами, вкрученных с торцов в плоскость крышки, на фото не видно.
Ну и конечный результат.
Ручки поставил какие были, потом заменю на что-то покрасивее.
Посмотреть короткую демонстрацию работы можно тут:
Ну а на этом всё и всем удачи в творчестве!
Пять особенностей линейных стабилизаторов, о которых нужно знать
С первого взгляда линейные регуляторы (LDO) кажутся достаточно простыми компонентами, однако очень часто возникают ситуации, когда они работают нештатно. В данной статье рассматриваются пять особенностей стабилизаторов: поведение LDO при запуске, потребление LDO при малых входных напряжениях, особенности отклика LDO при изменении нагрузки, влияние собственного шума и PSRR стабилизатора на общий выходной шум, а также реализация входной защиты LDO. Понимание этих особенностей делает выбор стабилизатора более осознанным и упрощает процесс отладки. Приводятся примеры интегральных стабилизаторов производства Maxim Integrated, в которых учтены перечисленные особенности.
В настоящий момент выбор подходящего линейного стабилизатора зачастую заключается в просмотре бесконечных таблиц с применением параметрических фильтров. Какое выходное напряжение нужно? Каков максимальный нагрузочный ток? Каково предельно допустимое входное напряжение? Какой диапазон входных напряжений требуется? Какое следует выбрать корпусное исполнение? Какие габариты будут у компонентов обвязки? Перечень подходящих регуляторов может быть уменьшен с учетом дополнительных параметров. Например, что если нагрузка чувствительна к колебаниям напряжения питания? Тогда стабилизатор должен обладать очень малым собственным шумом и высоким коэффициентом подавления нестабильности питания (PSRR). Если же разрабатывается устройство с батарейным питанием, то потребуется регулятор со сверхмалым уровнем потребления.
С учетом перечисленных требований исходный список стабилизаторов сократится до нескольких подходящих моделей. Но это еще не все. Перед тем как сделать окончательный выбор, нужно ответить еще на пять вопросов:
Эти вопросы могут показаться не такими важными, пока не возникнут проблемы. Но когда проблемы появятся вы, скорее всего, почувствуете себя обманутым или, по крайней мере, недостаточно осведомленным. Придется потратить дополнительное время на устранение неполадок и, возможно, на доработку своей платы.
Попробуем пролить свет на эти вопросы. Возможно, предложенная информация будет полезна в ближайшем будущем при очередном выборе линейного регулятора.
Запуск
Многие стабилизаторы имеют вход разрешения, с помощью которого можно включать и выключать регулятор при необходимости экономии энергии. Обычно в таких стабилизаторах есть также функция плавного запуска (Soft Start). Плавный запуск предотвращает перегрузку регулятора при включении. Данная функция может быть реализована двумя способами.
Плавный запуск с ограничением тока
Первый способ – плавный запуск с ограничением тока (Current Soft Start). В большинстве регуляторов существует ограничение выходного тока. Функция плавного запуска заключается в плавном или пошаговом увеличении тока ограничения при запуске (рисунок 1). При этом выходное напряжение будет плавно нарастать, так как ток заряда выходного конденсатора оказывается меньше, чем максимально допустимый нагрузочный ток стабилизатора. Преимущество данного подхода заключается в том, что входной ток регулятора будет плавно увеличиваться согласно заданному шаблону, и помехи от пускового тока нагрузки не будут передаваться на вход стабилизатора.
Рис. 1. Временные диаграммы режимов плавного запуска с ограничением тока и напряжения
Анализируя переходные процессы при включении стабилизатора, можно обнаружить, что на осциллограмме выходного напряжения есть точки перелома, в которых напряжение начинает уменьшаться. Рассмотрим эту особенность подробнее. После включения линейного регулятора происходит заряд выходного конденсатора и питание нагрузки. Если выходной ток превышает значение тока ограничения, напряжение на нагрузке падает ниже определенного уровня и происходит его возврат в состояние сброса. Далее цикл повторяется, и нагрузка то включается, то выключается. В конце концов, значение тока ограничения становится достаточно высоким, чтобы обеспечить необходимый ток, и схема начинает работать в штатном режиме.
Плавный запуск с ограничением напряжения
Второй способ – плавный запуск с ограничением напряжения (Voltage Soft Start). При таком подходе выходное напряжение увеличивается плавно и линейно, без каких-либо скачков при включении (рисунок 1). Подобное поведение также защищает нагрузку от повторных сбросов, так как напряжение пересекает пороговую точку сброса один раз.
В данном случае пусковой ток определяется выходной емкостью, скоростью нарастания выходного напряжения и током, потребляемым нагрузкой. Как правило, скорость нарастания выходного напряжения устанавливается на уровне, который обеспечивает пусковой ток в диапазоне 1…10% от максимального выходного тока (при использовании рекомендованного минимального выходного конденсатора). Установка пускового тока на уровне менее 10% позволяет использовать выходные конденсаторы большей емкости и компенсировать повышенный ток нагрузки. Недостатком системы запуска с ограничением напряжения является то, что входной ток зависит от нагрузки и не контролируется напрямую. А ее преимущество заключается в отсутствии множественных переходов нагрузки в состояние сброса.
На рисунке 1 представлено сравнение временных диаграмм режимов плавного запуска с ограничением тока и с ограничением напряжения.
Увеличение тока потребления при работе с малыми входными напряжениями
Если схема питается от аккумулятора, то величина собственного потребления стабилизатора имеет большое значение. Нагрузка может находиться в активном состоянии в течение краткого интервала времени, а потом надолго переходить в режим ожидания, экономя энергию. В этом случае время автономной работы будет в значительной степени определяться собственным потреблением регулятора. Если это так, вы, скорее всего, выберете линейный регулятор с минимальным питающим током.
Теперь представьте, что ваша аккумуляторная батарея разряжена до такой степени, что разница между входным и выходным напряжением стабилизатора становится минимальной. При работе в таком режиме стабилизатор старается как можно сильнее открыть внутренний силовой транзистор, чтобы обеспечить минимальное падение напряжения, даже если выходной ток нагрузки очень мал. Проблема заключается в том, что «усиленное» открывание транзистора приведет к увеличению потребления схемы управления затвором (рисунок 2). В результате режим ожидания превращается в режим быстрой разрядки батареи.
Рис. 2. Увеличение тока потребления при работе с малыми входными напряжениями из-за роста потребления схемы управления затвором силового транзистора
Подобное увеличение тока при работе с малыми входными напряжениями – не редкость даже для самых лучших стабилизаторов. Двукратный рост потребления не является чем-то необычным, а некоторые регуляторы характеризуются увеличением потребления в 10 раз и более. Иногда информация об увеличении потребляемого тока при работе с малыми входными напряжениями приводится в документации в виде таблиц и графиков. Однако чаще всего эта информация отсутствует.
Если в конкретном приложении величина тока потребления имеет большое значение, следует выбирать стабилизатор, для которого в документации приведена подробная информация об этом параметре или самостоятельно измерять уровень тока, чтобы убедиться, что регулятор отвечает предъявляемым требованиям.
Отклик стабилизатора на изменение нагрузки
Линейные регуляторы имеют возможность стабилизации выходного напряжения при изменении нагрузки. Когда происходит изменение нагрузки, напряжение на затворе встроенного силового транзистора также должно измениться. Время, необходимое для того чтобы напряжение на затворе достигло нового значения, обычно определяет уровень перерегулирования и недорегулирования.
Обычно быстрый переход к полной нагрузке является худшим случаем с недорегулированием выходного напряжения. Перед сравнением динамических характеристик регуляторов всегда следует проверять значения начальных токов. Переход от нагрузки 10% к нагрузке 100% будет более быстрым, чем переход от начальной нагрузки 1% к нагрузке 100%, так как в первом случае выходное напряжение будет ближе к конечному значению. Гораздо труднее добиться хороших показателей при переходе от состояния с нулевой нагрузкой к полной нагрузке.
Можно предположить, что поддержание некоторого минимального тока нагрузки поможет избежать значительной задержки при включении максимальной нагрузки. Да, поможет, но это не всегда является хорошим решением. Дело в том, что при обратном переходе от полной нагрузки к минимальной часто возникает перерегулирование выходного напряжения. При этом регулятор находится в наиболее уязвимом состоянии, в котором его внутренний силовой транзистор полностью отключен. Если в этот момент нагрузка вновь увеличится, то будет наблюдаться недорегулирование, которое окажется еще более значительным, чем при первоначальном переходе.
Если работа схемы предполагает наличие быстрых перепадов нагрузки, следует проверять динамические характеристики стабилизаторов с использованием описанного выше алгоритма. На рисунке 3 показано ухудшение отклика регулятора при повторном быстром увеличении нагрузки.
Рис. 3. Ухудшение отклика регулятора при повторном быстром увеличении нагрузки
Собственный шум стабилизатора и коэффициент подавления помех по питанию (PSRR)
Регуляторы, предназначенные для создания малошумящих приложений, как правило, обладают и высоким значением коэффициента подавления нестабильности питания (PSRR). Это логично, так как чувствительность нагрузки к помехам не зависит от причины их возникновения.
Если стабилизатор подключен к импульсному регулятору, то малый коэффициент PSRR может создать больше проблем, чем собственный выходной шум стабилизатора. Рассмотрим случай совместного использования стабилизатора с понижающим импульсным регулятором для питания чувствительной к шуму нагрузки. Если на частоте 100 кГц пульсации выходного напряжения импульсного преобразователя составляют 50 мВ (от пика до пика), а величина PSRR линейного регулятора на той же частоте 100 кГц равна 60 дБ, то на выходе стабилизатора будут наблюдаться пульсации 50 мкВ (от пика до пика), что эквивалентно среднеквадратичному выходному шуму 15 мкВ. Допустим, выбран малошумящий стабилизатор, для которого в полосе частот 10 Гц…100 кГц собственный выходной шум составляет менее 5 мкВ (среднеквадратичное значение). Тогда окажется, что шум из-за входных пульсаций от DC/DC-преобразователя и малого PSRR будет в три раза выше собственного шума стабилизатора (рисунок 4).
Рис. 4. Общий выходной шум определяется вкладом PSRR
При работе с высокими выходными напряжениями собственный шум линейного регулятора может преобладать над PSRR. Это связано с тем, что собственный шум увеличивается в соответствии с делителем обратной связи. Рассмотрим схему, в которой линейный регулятор используется для преобразования зашумленного напряжения 17 В от повышающего DC/DC-преобразователя в напряжение 16 В с уровнем пульсацией менее 100 мВ. Если PSRR стабилизатора на частоте переключений составляет 60 дБ, то пульсации 50 мВ (от пика до пика) от повышающего преобразователя будут ослаблены до 50 мкВ (от пика до пика) или 15 мкВ (ср.кв.) на выходе. Шум 5 мкВ (ср.кв.) встроенного опорного источника может показаться малым и не представляющим опасности. Однако если сигнал обратной связи уменьшается до 1,25 В, а напряжение на резисторе обратной связи 16 В, то выходной шум составит 5 мкВ × (16 В/1,25 В) или 64 мкВ (ср.кв). Таким образом, собственный шум стабилизатора будет вносить основной вклад в общий выходной шум (рисунок 5).
Рис. 5. Увеличение выходного шума при работе с высокими напряжениями
При поиске оптимального стабилизатора для чувствительной нагрузки следует учитывать как выходной шум, так и PSRR.
Защита входа
Обычно в линейных регуляторах присутствует обратный диод, встроенный в силовой МОП-транзистор. Из-за этого диода выходное напряжение не может превышать входное напряжение больше, чем на 0,7 В. В большинстве случаев этот диод не влияет на работу стабилизатора, но есть два случая, когда он может создать проблемы.
Защита от обратного напряжения
Иногда возникают ситуации, когда на вход устройства подается напряжение питания обратной полярности, например, при использовании стандартных батареек. Хотя разъем для установки батареек в отсеке питания имеет особую формовку выводов и защищает от неправильного подключения, тем не менее, он не гарантирует полную защиту и допускает возможность ошибки с возникновением кратковременных обратных напряжений.
Защита от обратной полярности позволяет напряжению на входе быть меньше напряжения на выводе земли без существенного увеличения тока. Для этого необходимо отключить встроенный диод силового транзистора с помощью дополнительного последовательного ключа. У большинства регуляторов на входе есть диоды, защищающие от обратной полярности и электростатических разрядов (ESD). Их также необходимо исключить и использовать специализированную схему защиты (рисунок 6).
Рис. 6. Защита от обратного напряжения
Защита от обратного тока
Очень часто защиту от обратного тока в линейных регуляторах путают с защитой от обратного напряжения. Хотя для ее реализации также требуется блокировка встроенного диода силового транзистора, тем не менее, механизм защиты имеет значительные отличия. На рисунке 7 показано как работает схема защиты от обратного тока.
Рис. 7. Защита от обратного тока
Рассмотрим случай, когда значительная емкостная нагрузка, например, аудиосистема со множеством развязывающих конденсаторов, питается от линейного регулятора. Предположим также, что линейный регулятор, в свою очередь, питается от мощного понижающего преобразователя. Кроме того, при выключении выход импульсного преобразователя замыкается на землю. Вполне ожидаемо, что при первом же выключении линейный регулятор выйдет из строя, так как конденсаторы нагрузки начнут одновременно разряжаться, и ток будет протекать через встроенный диод силового транзистора стабилизатора.
В линейных регуляторах с защитой от обратного тока эта проблема решена. В них внутренний диод отключается, если уровень входного напряжения падает ниже выходного. Если до этого стабилизатор находился в рабочем состоянии, то силовой транзистор отключится не сразу, и некоторое время ток будет течь в обратном направлении. Стоит отметить, что данная функция защищает от протекания тока от выхода ко входу, и не ограничивает входной ток при приложении входного напряжения обратной полярности.
Примером стабилизатора с защитой от обратного тока является MAX8902, который блокирует обратный разрядный ток выходных конденсаторов нагрузки, если вход закорочен на землю.
Заключение
Рассмотренные в статье особенности линейных регуляторов могут оказаться чрезвычайно важными для многих приложений. К сожалению, они редко учитываются в параметрическом поиске. Кроме того, по предоставляемой документации не всегда удается определить, какой набор функций имеет тот или иной стабилизатор. Тем не менее, знание возможных потенциальных проблем делает выбор оптимального регулятора более осознанным.