Как понизить напряжение: способы и приборы

Нужно знать, как понизить напряжение в цепи, чтобы не повредить электрические приборы. Всем известно, что к домам подходит два провода – ноль и фаза. Это называется однофазной сетью. Трехфазная крайне редко используется в частном секторе и многоквартирных домах. Необходимости в ней просто нет, так как вся бытовая техника питается от сети переменного однофазного тока. Но вот в самой технике требуется делать преобразования – понижать переменное напряжение, преобразовывать его в постоянное, изменять амплитуду и прочие характеристики. Именно эти моменты и нужно рассмотреть.

Снижение напряжения с помощью трансформаторов

Самый простой способ – это использовать трансформатор пониженного напряжения, который совершает преобразования. Первичная обмотка содержит большее число витков, чем вторичная. Если есть необходимость снизить напряжение вдвое или втрое, вторичную обмотку можно и не использовать. Первичная обмотка трансформатора используется в качестве индуктивного делителя (если от нее имеются отводы). В бытовой технике используются трансформаторы, со вторичных обмоток которых снимается напряжение 5, 12 или 24 Вольта.

Это наиболее часто используемые значения в современной бытовой технике. 20-30 лет назад большая часть техники питалась напряжением в 9 Вольт. А ламповые телевизоры и усилители требовали наличия постоянного напряжения 150-250 В и переменного для нитей накала 6,3 (некоторые лампы питались от 12,6 В). Поэтому вторичная обмотка трансформаторов содержала такое же количество витков, как и первичная. В современной технике все чаще используются инверторные блоки питания (как на компьютерных БП), в их конструкцию входит трансформатор повышающего типа, он имеет очень маленькие габариты.

Делитель напряжения на индуктивностях

Индуктивность – это катушка, намотанная медным (как правило) проводом на металлическом или ферромагнитном сердечнике. Трансформатор – это один из видов индуктивности. Если от середины первичной обмотки сделать отвод, то между ним и крайними выводами будет равное напряжение. И оно будет равно половине напряжения питания. Но это в том случае, если сам трансформатор рассчитан на работу именно с таким питающим напряжением.

Но можно использовать несколько катушек (для примера можно взять две), соединить их последовательно и включить в сеть переменного тока. Зная значения индуктивностей, несложно произвести расчет падения на каждой из них:

1. U(L1) = U1 * (L1 / (L1 + L2)).
2. U(L2) = U1 * (L2 / (L1 + L2)).

В этих формулах L1 и L2 – индуктивности первой и второй катушек, U1 – напряжение питающей сети в Вольтах, U(L1) и U(L2) – падение напряжения на первой и второй индуктивностях соответственно. Схема такого делителя широко применяется в цепях измерительных устройств.

Делитель на конденсаторах

Очень популярная схема, используется для снижения значения питающей сети переменного тока. Применять ее в цепях постоянного тока нельзя, так как конденсатор, по теореме Кирхгофа, в цепи постоянного тока – это разрыв. Другими словами, ток по нему протекать не будет. Но зато при работе в цепи переменного тока конденсатор обладает реактивным сопротивлением, которое и способно погасить напряжение. Схема делителя похожа на ту, которая была описана выше, но вместо индуктивностей используются конденсаторы. Расчет производится по следующим формулам:

1. Реактивное сопротивление конденсатора: Х(С) = 1 / (2 * 3,14 *f * C).
2. Падение напряжения на С1: U(C1) = (C2 * U) / (C1 + C2).
3. Падение напряжения на С2: U(C1) = (C1 * U) / (C1 + C2).

Здесь С1 и С2 – емкости конденсаторов, U – напряжение в питающей сети, f – частота тока.

Делитель на резисторах

Схема во многом похожа на предыдущие, но используются постоянные резисторы. Методика расчета такого делителя немного отличается от приведенных выше. Использоваться схема может как в цепях переменного, так и постоянного тока. Можно сказать, что она универсальная. С ее помощью можно собрать понижающий преобразователь напряжения. Расчет падения на каждом резисторе производится по следующим формулам:

1. U(R1) = (R1 * U) / (R1 + R2).
2. U(R2) = (R2 * U) / (R1 + R2).

Нужно отметить один нюанс: величина сопротивления нагрузки должна быть на 1-2 порядка меньше, чем у делительных резисторов. В противном случае точность расчета будет очень грубая.

Практическая схема блока питания: трансформатор

Для выбора питающего трансформатора вам потребуется знать несколько основных данных:

1. Мощность потребителей, которые нужно подключать.
2. Значение напряжения питающей сети.
3. Значение необходимого напряжения во вторичной обмотке.

Чтобы рассчитать число витков в первичной обмотке, вам нужно 50 разделить на площадь сечения сердечника. Сечение вычисляется по формуле:

S = 1,2 * √P1.

А мощность Р1 = Р2 / КПД. Коэффициент полезного действия трансформатора никогда не будет более 0,8 (или 80%). Поэтому при расчете берется максимальное значение – 0,8.

Мощность во вторичной обмотке:

Р2 = U2 * I2.

Эти данные известны по умолчанию, поэтому произвести расчет не составит труда. Вот как понизить напряжение до 12 вольт, используя трансформатор. Но это не все: бытовая техника питается постоянным током, а на выходе вторичной обмотки — переменный. Потребуется совершить еще несколько преобразований.

Схема блока питания: выпрямитель и фильтр

Далее идет преобразование переменного тока в постоянный. Для этого используются полупроводниковые диоды или сборки. Самый простой тип выпрямителя состоит из одного диода. Называется он однополупериодный. Но максимальное распространение получила мостовая схема, которая позволяет не просто выпрямить переменный ток, но и избавиться максимально от пульсаций. Но такая схема преобразователя все равно неполная, так как от переменной составляющей одними полупроводниковыми диодами не избавиться. А понижающие трансформаторы напряжения 220 В способны преобразовать переменное напряжение в такое же по частоте, но с меньшим значением.

Электролитические конденсаторы используются в блоках питания в качестве фильтров. По теореме Кирхгофа, такой конденсатор в цепи переменного тока является проводником, а при работе с постоянным — разрывом. Поэтому постоянная составляющая будет протекать беспрепятственно, а переменная замкнется сама на себя, следовательно, не пройдет дальше этого фильтра. Простота и надежность – это именно то, что характеризует такие фильтры. Также могут применяться сопротивления и индуктивности для сглаживания пульсаций. Подобные конструкции используются даже в автомобильных генераторах.

Стабилизация напряжения

Вы узнали, как понизить напряжение до нужного уровня. Теперь его нужно стабилизировать. Для этого используются специальные приборы – стабилитроны, которые изготовлены из полупроводниковых компонентов. Они устанавливаются на выходе блока питания постоянного тока. Принцип работы заключается в том, что полупроводник способен пропустить определенное напряжение, излишек преобразуется в тепло и отдается посредством радиатора в атмосферу. Другими словами, если на выходе БП 15 вольт, а установлен стабилизатор на 12 В, то он пропустит именно столько, сколько нужно. А разница в 3 В пойдет на нагрев элемента (закон сохранения энергии действует).

Заключение

Совершенно другая конструкция – это стабилизатор напряжения понижающий, он делает несколько преобразований. Сначала напряжение сети преобразуется в постоянное с большой частотой (до 50 000 Гц). Оно стабилизируется и подается на импульсный трансформатор. Далее происходит обратное преобразование до рабочего напряжения (сетевого или меньшего по значению). Благодаря использованию электронных ключей (тиристоров) постоянное напряжение преобразуется в переменное с необходимой частотой (в сетях нашей страны — 50 Гц).

Как понизить напряжение с 5 В до 3 В?

резистор убавляет ток, так что мотор заметно потеряет в мощности. Надо поставить последовательно 4 диода. каждый на себе образует падение (перепад) 0,5-0,7в <img data-big=»1″ data-lsrc=»//otvet.imgsmail.ru/download/38412937_4de14d476f4220158a25eb0b4ba7af53_120x120.jpg» alt=»» src=»//otvet.imgsmail.ru/download/38412937_4de14d476f4220158a25eb0b4ba7af53_800.jpg»>

Купите на али конвертер DC-DC.

Не всякая зарядка «потянет» моторчик. Да и с диодами не ошибись.

ничего не надо, если это блок питания, а не зарядка, подключай пять вольт и работай, все будет работать, представь что в сети у тебя 200 Вольт, а нагрузка на твоем устройстве макс .

Зарядка уже заточена на падение напряжения до уровня аккумулятора при токе его заряда, т. ч. если ток мотора приближается к току заряда, то ничего не требуется, можно включить смело….

микросхему с тремя ногами тоже можно, стабилизатор на 3.3 вольта. <a rel=»nofollow» href=»http://www.compel.ru/FLzFt/Vdr-dq-dU-dD-dE-d4-dt-dN/» target=»_blank»>http://www.compel.ru/FLzFt/Vdr-dq-dU-dD-dE-d4-dt-dN/</a>

Как уменьшить напряжение с 5 вольт до 3 вольт?Скажите какое сопротивление нужно?

Последовательно 2-3 диода в прямом включении и будет 3 вольта.

Лично тебе рекомендую собрать стабилизатор на стабилитроне КС133. Схемы есть в журналах Радио, или в Интернете.

прямое падение напряжения на полупроводниковом диоде остаётся постоянным, и соответствует 0,7 В для кремниевых и 0,3 В для германиевых диодов. Ставь последовательно 3 диода. И посадишь до 3вольт.

1) Если тебе нужно по питанию — то никаких сопротивлений. Сопротивления нужны только если напряжение сигнала понизить! 2)Берёшь LM7803 доступная и дешовая. Только на вход и выход желательно поставить конденсаторы электролитические — так стабильнее будет.

Парочка миниатюрных стабилизаторов до 3.3 Вольта. | RankBrain.ru

Цена: $0.99

Здравствуйте. И снова обзор мелкой платки, точнее даже двух модулей, одинаковых по размеру(1х1 см) и оба умеют поддерживать напряжение на выходе в районе 3.3 Вольта. Разница лишь в диапазонах входного напряжения — один повышающий(на входе 0.8-3.3В), второй понижающий(на входе 4.2-10В). Ну и у того, что удостоился быть в заголовке есть индикатор работы.

Постараюсь и экономить траффик и не халтурить с тестами )

Первый был куплен за $1.67 с учетом поинтов

Второй вдвое дешевле

Распаковка и внешний вид.

Я не сохранил транспортировочную упаковку, поэтому вот сразу два модуля в пакетиках

Понижайка малость выше и вверху видно мелкий светодиод

Первый собран на стабилизаторе AMS1117, второй на ME2108

Функционал.

Для начала рассмотрим повышающий модуль. Заявлено:

Размер: 1 x 1 x 0.7 см’

Расстояние между пинами: 2.54 мм

Напряжение на входе: 0.8-3.3 В

Напряжение на выходе: 3.3 В

Максимальный ток на выходе: 500 мА

Напряжение старта: 0.8В, Ток: 10мА

Вход 1-1.5V, Выход 3.3В 50-110мА

Вход 1.5-2V, Выход 3.3В 110-160мА

Вход 2-3V, Выход 3.3В 160-400мА

Вход выше 3В, Выход 5В 400-500мА

Частота 150 кГц, КПД 85%

Проверяем.

У меня пока нет нормального блока, поэтому пришлось использовать преобразователь.

Смотрим контрольные показатели. 2 Вольта 1 Ампер

2 Вольта, 1.5 Ампера

2.5 Вольта, 2 Ампера. Думаю за эти пределы не выйдем.

Переходим к стабилизатору. Без нагрузки потребление платы около 30 мА

0.81 Вольта. Нагружал пока напряжение не падало ниже эталонного, итого 40 мА.

1 Вольт. Удалось докрутить до 70 мА

2 Вольта — 230 мА

2.5 Вольта — 400 мА

3 Вольта — 610 мА

Индикатора работы нет, но при «переборе» конвертер начинает довольно отчетливо пищать.

Вывод: Я планировал использовать данный модуль как стабилизатор напряжения в измерительных инструментах, работающих на двух элементах АА/ААА, но не переносящих низковольтовый никель. Их потребление как правило не превышает 50 мА, так что платка вполне может использоваться по назначению. Из минусов — нужно будет следить за степенью разряда аккумуляторов, т.к. те же две никелевых банки будут выжиматься до 0.4 Вольта каждая.

Далее понижающий стабилизатор. Заявлено:

Размер: 8.6 x 12.33 см

Напряжение входа: DC 4.2 — 10 Вольт

Выход: 3.3 В, 800 мА

В даташите написано, что рабочее напряжение входа — 5 Вольт, максимальное 18. И тут думаю стоит немного уточнить — нормальное напряжение при котором модуль будет вести себя адекватно — 4.2-5 Вольт, выше защита будет срабатывать в районе 250 мА.

Тестируем номинальный диапазон. На рабочее напряжение выходит к 4.24 Вольтам

Без нагрузки потребление около 10 мА, которые частично жрет светодиод и нагрузка на «холостом ходу».

Показатель втрое ниже, чем у повышающего стабилизатора.

Поднял вход до 4.3 Вольт, чтобы при большой нагрузке напряжение не опускалось ниже минимума.

0.5 Ампера. Напряжение просело до 3.2 Вольта

1 Ампер — 3 Вольта. Это при заявленном максимуме в 800 мА.

1.4 Ампера — напряжение просело до 2.8 Вольта.

Есть защита от перегрузки/перегрева. Индикатор гаснет, на выходе напряжение колеблется в районе 1.7 Вольта.

Вывод: Данный модуль планировалось использовать для переделок питания под несколько банок(пакетов) лития там, где это возможно. Опять же, если потребитель будет «кушать» менее 200мА, можно использовать 2-4S сборки аккумуляторов. Ну и тут та же проблема контроля разряда при нижней границе входного напряжения в 4.2 Вольта. Один аккумулятор использовать не получится, а два будут разряжаться до 2.1 Вольта каждый, что скажется на сроке эксплуатации как и в случае с первым модулем. Решается внедрением костыля в виде миниатюрного индикатора уровня заряда или платы защиты.

Итоги.

По сути я уже расписал плюсы и минусы выше, но попробую обобщить.

Есть другие универсальные модели стабилизаторов с выходом 3-12 Вольт и я жду еще несколько штук. Но обозреваемые платы самые мелкие из тех, что удалось найти и сложно будет их заменить там, где в корпусе минимум свободного пространства. Но за компактность приходится чем-то платить.

Оба стабилизатора соответствуют заявленным характеристикам и вполне могут использоваться там, где нужен постоянный источник на 3-3.3 Вольта. Из неудобств только пороги отсечки по разряду, которые будут портить используемые элементы питания если не следить за остатком заряда. Для «лития» есть куча миниатюрных платок защит от перезаряда/переразряда, а вот под «никель» я такого не встречал. С другой стороны, можно использовать только один элемент — разряд до 0.8 Вольта будет не критичен, но придется пожертвовать автономностью.

В комментариях приветствуется конструктивная критика. Всем добра =)