Как уменьшить ток: Как уменьшить силу тока в цепи: как понизить ампераж?

      Комментариев к записи Как уменьшить ток: Как уменьшить силу тока в цепи: как понизить ампераж? нет

Содержание

Как уменьшить силу тока в цепи: как понизить ампераж?

Инструкция

Для уменьшения силы тока на участке цепи поменяйте величины, от которых она зависит. Чтобы определить эти величины, используйте , которое является из видов записи закона Ома I = U S /(ρ l). Соберите цепь, присоединив к исследуемому участку реостат. Подключите ее к источнику тока. После этого, меняя настройки реостата, уменьшайте напряжение на участке. Для того чтобы показатели напряжения, присоедините параллельно участку тестер и произведите измерение. Затем, присоединив тестер к участку последовательно и изменив настройки, измерьте силу тока в цепи. Уменьшите напряжение на участке цепи в n раз. Измерив силу тока, убедитесь, что она тоже уменьшилась в n раз.

Измените сопротивление участка цепи. Для этого определите удельное сопротивление материала проводников по специальной таблице. Для уменьшения силы тока подберите проводники таких же размеров, но с большим удельным сопротивлением. Во раз увеличится удельное сопротивление, во столько раз понизится сила тока.

Выключите напряжение, поданное на схему. Для этого переведите вводной автомат или выключатель в положение «выключено». Убедитесь с помощью индикатора или мультиметра в режиме измерения напряжения, в отсутствии напряжения в электрической цепи. Замерьте сопротивление электрической цепи с помощью мультиметра, переведя его в режим омметра. В случае невозможности данного действия величину сопротивления можно определить, просуммировав сопротивления элементов цепи.

Рассчитайте требуемое сопротивление электрической цепи по закону Ома. Для этого достаточно разделить приложенное напряжение на требуемую величину тока. Из полученного значения следует вычесть измеренное сопротивление электрической цепи. Результирующая величина есть сопротивление, которое следует добавить в цепь для снижения тока.

Подберите сопротивление с величиной, близкой к расчетной. При отсутствии готового резистора, вместо него можно воспользоваться одной или несколькими лампами накаливания. Выполните разрыв электрической цепи. Для этого можно разрезать один из питающих проводов с помощью ножа или кусачек. Ножом зачистите образовавшиеся концы проводов. Присоедините данные концы к выходным клеммам сопротивления или лампочки. Убедитесь в прочности соединения проводов и резистора или иного прибора, а также в отсутствии оголенных частей, могущих привести к поражению электрическим током. Подайте напряжение и проверьте работоспособность и параметры работы схемы.

Видео по теме

  • как сопротивлением уменьшить напряжение

Чтобы поднять напряжение на участке электрической цепи нужно уменьшить ее сопротивление во столько раз, во сколько нужно увеличить напряжение. Поднять значение напряжения в электрической цепи можно еще одним способом. Для этого увеличьте энергию электрического поля внутри проводника, и присоедините к цепи источник тока с большей электродвижущей силой (ЭДС).

Вам понадобится

Инструкция

Чтобы напряжение цепи, поменяйте проводники на другие, с меньшим сопротивлением.

Во раз уменьшите сопротивление, во столько раз увеличится напряжение. Это можно , если заранее известно сопротивление проводников. Если нет, проделайте следующие шаги. Узнайте , из которого сделаны проводники на участке цепи. Затем, с помощью специальных таблиц узнайте его удельное сопротивление и подберите другой материал, удельное сопротивление которого меньше в нужное количество раз. Возьмите проводники из более проводимого материала и установите вместо старых – напряжение вырастет.

Если же нужного материала не найдется, изыщите возможность уменьшить длину проводников на участке цепи. Во сколько раз удастся уменьшить длину проводников, во столько раз увеличится напряжение. Если и этот вариант не подходит, увеличьте площадь внутреннего сечения проводников, подобрав соответствующие провода. Если подходящих проводов нет, возьмите проводники, какие есть в наличии, и параллельно смонтируйте их в цепь как один проводник. Проводов должно быть столько, во сколько раз нужно увеличить напряжение.

В результате и поперечное сечение проводников, и напряжение увеличится в нужное число раз. Например, чтобы поднять напряжение в три раза используйте в цепи по три проводника вместо одного.

Для того чтобы увеличить энергию электрического поля внутри проводника увеличьте ЭДС источника тока, к которому присоединен проводник. Если в источнике тока она регулируется, поверните рычаг или нажмите соответствующую кнопку. Если ЭДС источника не регулируется, подключите цепь к более мощному источнику, с большей ЭДС. В случае с аккумуляторами или гальваническими элементами (батарейками) создайте батарею, соединив их последовательно разноименными полюсами. Во сколько раз увеличится ЭДС, по столько раз поднимется напряжение.

Полезный совет

При работе по поднятию напряжения на участке цепи к его концам обязательно присоедините вольтметр, который будет показывать текущее напряжение. Это поможет избежать короткого замыкания. Все указанные приемы можно комбинировать для усиления эффекта.

Многие электроприборы рассчитаны на определенное (максимальное) значение силы тока. Если ток превысит допустимое значение, то такая аппаратура может выйти из строя. Чтобы понизить ток имеется несколько несложных способов, заключающихся в последовательном подключении с нагрузкой активных или пассивных (балластных) сопротивлений.

Вам понадобится

  • автомобильная лампа накаливания, сварочный балластный резистор.

Инструкция

Для понижения зарядного тока во время зарядки автомобильного от простейшего зарядного выпрямителя подключите последовательно с цепью автомобильную лампу, будет исполнять роль балластного . Для этого припаяйте к выводам лампы два провода, затем отсоедините от аккумулятора любой провод, идущий к зарядному устройству. В разрыв цепи подключите лампу с помощью припаянных к ней проводов. Подключая в разрыв цепи по мощности лампы, изменяйте текущий в цепи зарядный ток аккумулятора.

Для понижения сварочного тока при электросварке с применением простейшего сварочного трансформатора, не имеющего в своем составе никаких регулирующих устройств, подключите последовательно в цепь низкого напряжения специальный сварочный балластный резистор, представляющий из себя металлическую спираль, изготовленную из материала с высоким удельным сопротивлением. Отсоедините от клеммы сварочного трансформатора сварочный провод с держателем электрода. Подключите один вывод балластного сопротивления к этому же выводу сварочного трансформатора.

Многих людей интересует, как уменьшить ток в электрической цепи. Для этого необходимо знать некоторые законы физики. Изначально необходимо определить точное изменение тока. Для этого с помощью закона Ома определяют параметры цепи, а также рассчитывают необходимое сопротивление.

Предварительные работы

Прежде чем начать работу по уменьшению тока в электрической цепи, необходимо позаботиться о безопасности рабочего места. Для этого следует убедиться в том, что место полностью защищено от поражения электрическим током. Кроме того, важно запомнить, что перед началом работы необходимо обесточить все электрические цепи.

Так как сила тока зависит от двух параметров — сопротивления и напряжения, существует несколько простых способов уменьшить эту величину. Наиболее распространённым и простым методом является добавление дополнительного сопротивления в сеть или подключение какого-либо устройства в разрыв цепи, которое будет обеспечивать данную функцию.

Чтобы измерить необходимые показатели, будет нужен мультиметр. Напряжение, поданное на электрическую цепь, необходимо отключить. Для этого достаточно перевести выключатель в необходимый режим. После того как индикатор устройства или показатели мультиметра сообщат о том, что сеть обесточена, можно приступать к работе. Теперь следует определить сопротивление, которое обеспечивает вводное устройство. Переключив мультиметр в режим омметра, можно узнать данный параметр. Если нет необходимого оборудования, то узнать сопротивление можно с помощью сложения всех показателей сопротивления в данной цепи.

Расчет необходимого сопротивления

Чтобы узнать, какое сопротивление нужно добавить в электрическую цепь для уменьшения силы тока, следует воспользоваться законом Ома. Делим имеющееся напряжение в цепи на необходимую величину тока. Далее из полученного результата вычитаем то сопротивление, которое было измерено ранее. Полученное значение и будет являться тем необходимым сопротивлением, которое нужно добавить в цепь, чтобы уменьшить силу тока.

Теперь перед тем как уменьшить силу тока в цепи, необходимо подобрать специальный элемент с рассчитанным сопротивлением. Подойдет заранее подготовленный резистор либо несколько ламп накаливания. После этого следует разорвать электрическую цепь. Это можно сделать с помощью кусачек или острого ножа. Разрезаем один из проводов, который отвечает за питание, после чего зачищаем полученные концы провода. Зачищенные провода необходимо подсоединить к элементу с необходимым сопротивлением и убедиться в безопасности конструкции. После этого можно подавать напряжение и проверять работоспособность цепи.

В статье речь пойдет про то, как повысить силу тока в цепи зарядного устройства, в блоке питания, трансформатора, в генераторе, в USB портах компьютера не изменяя напряжения.

Что такое сила тока?

Электрический ток представляет собой упорядоченное перемещение заряженных частиц внутри проводника при обязательном наличии замкнутого контура.

Появление тока обусловлено движением электронов и свободных ионов, имеющих положительный заряд.

В процессе перемещения заряженные частицы могут нагревать проводник и оказывать химическое действие на его состав. Кроме того, ток может оказывать влияние на соседние токи и намагниченные тела.

Сила тока — электрический параметр, представляющий собой скалярную величину. Формула:

I=q/t, где I — сила тока, t — время, а q — заряд .

Стоит знать и закон Ома, по которому ток прямо пропорционален U (напряжению) и обратно пропорционален R (сопротивлению).

Сила тока бывает двух видов — положительной и отрицательной.

Ниже рассмотрим, от чего зависит этот параметр, как повысить силу тока в цепи, в генераторе, в блоке питания и в трансформаторе.

От чего зависит сила тока?

Чтобы повысить I в цепи, важно понимать, какие факторы могут влиять на этот параметр. Здесь можно выделить зависимость от:

  • Сопротивления. Чем меньше параметр R (Ом), тем выше сила тока в цепи.
  • Напряжения. По тому же закону Ома можно сделать вывод, что при росте U сила тока также растет.
  • Напряженности магнитного поля. Чем она больше, тем выше напряжение.
  • Числа витков катушки. Чем больше этот показатель, тем больше U и, соответственно, выше I.
  • Мощности усилия, которое передается на ротор.
  • Диаметра проводников. Чем он меньше, тем выше риск нагрева и перегорания питающего провода.
  • Конструкции источника питания.
  • Диаметра проводов статора и якоря, числа ампер-витков.
  • Параметров генератора — рабочего тока, напряжения, частоты и скорости.

Как повысить силу тока в цепи?

Бывают ситуации, когда требуется повысить I, который протекает в цепи, но при этом важно понимать, что нужно принять меры по , сделать это можно с помощью специальных устройств.

Рассмотрим, как повысить силу тока с помощью простых приборов.

Для выполнения работы потребуется амперметр.

Вариант 1.

По закону Ома ток равен напряжению (U), деленному на сопротивление (R). Простейший путь повышения силы I, который напрашивается сам собой — увеличение напряжения, которое подается на вход цепи, или же снижение сопротивления. При этом I будет увеличиваться прямо пропорционально U.

К примеру, при подключении цепи в 20 Ом к источнику питания c U = 3 Вольта, величина тока будет равна 0,15 А.

Если добавить к цепи еще один источник питания на 3В, общую величину U удается повысить до 6 Вольт. Соответственно, ток также вырастет в два раза и достигнет предела в 0,3 Ампера.

Подключение источников питания должно осуществляться последовательно, то есть плюс одного элемента подключается к минусу первого.

Для получения требуемого напряжения достаточно соединить в одну группу несколько источников питания.

В быту источники постоянного U, объединенные в одну группу, называются батарейками.

Несмотря на очевидность формулы, практические результаты могут отличаться от теоретических расчетов, что связано с дополнительными факторами — нагревом проводника, его сечением, применяемым материалом и так далее.

В итоге R меняется в сторону увеличения, что приводит и к снижению силы I.

Повышение нагрузки в электрической цепи может стать причиной перегрева проводников, перегорания или даже пожара.

Вот почему важно быть внимательным при эксплуатации приборов и учитывать их мощность при выборе сечения.

Величину I можно повысить и другим путем, уменьшив сопротивление. К примеру, если напряжение на входе равно 3 Вольта, а R 30 Ом, то по цепи проходит ток, равный 0,1 Ампер.

Если уменьшить сопротивление до 15 Ом, сила тока, наоборот, возрастет в два раза и достигнет 0,2 Ампер. Нагрузка снижается почти к нулю при КЗ возле источника питания, в этом случае I возрастают до максимально возможной величины (с учетом мощности изделия).

Дополнительное снизить сопротивление можно путем охлаждения провода. Такой эффект сверхпроводимости давно известен и активно применяется на практике.

Чтобы повысить силу тока в цепи часто применяются электронные приборы, например, трансформаторы тока (как в сварочниках). Сила переменного I в этом случае возрастает при снижении частоты.

Если в цепи переменного тока имеется активное сопротивление, I увеличивается при росте емкости конденсатора и снижении индуктивности катушки.

В ситуации, когда нагрузка имеет чисто емкостной характер, сила тока возрастает при повышении частоты. Если же в цепь входят катушки индуктивности, сила I будет увеличиваться одновременно со снижением частоты.

Вариант 2.

Чтобы повысить силу тока, можно ориентироваться на еще одну формулу, которая выглядит следующим образом:

I = U*S/(ρ*l). Здесь нам неизвестно только три параметра:

  • S — сечение провода;
  • l — его длина;
  • ρ — удельное электрическое сопротивление проводника.

Чтобы повысить ток, соберите цепочку, в которой будет источник тока, потребитель и провода.

Роль источника тока будет выполнять выпрямитель, позволяющий регулировать ЭДС.

Подключайте цепочку к источнику, а тестер к потребителю (предварительно настройте прибор на измерение силы тока). Повышайте ЭДС и контролируйте показатели на приборе.

Как отмечалось выше, при росте U удается повысить и ток. Аналогичный эксперимент можно сделать и для сопротивления.

Для этого выясните, из какого материала сделаны провода и установите изделия, имеющие меньшее удельное сопротивление. Если найти другие проводники не удается, укоротите те, что уже установлены.

Еще один путь — увеличение поперечного сечения, для чего параллельно установленным проводам стоит смонтировать аналогичные проводники. В этом случае возрастает площадь сечения провода и увеличивается ток.

Если же укоротить проводники, интересующий нас параметр (I) возрастет. При желании варианты увеличения силы тока разрешается комбинировать. Например, если на 50% укоротить проводники в цепи, а U поднять на 300%, то сила I возрастет в 9 раз.

Как повысить силу тока в блоке питания?

В интернете часто можно встретить вопрос, как повысить I в блоке питания, не изменяя напряжение. Рассмотрим основные варианты.

Ситуация №1.

Блок питания на 12 Вольт работает с током 0,5 Ампер. Как поднять I до предельной величины? Для этого параллельно БП ставится транзистор. Кроме того, на входе устанавливается резистор и стабилизатор.

При падении напряжения на сопротивлении до нужной величины открывается транзистор, и остальной ток протекает не через стабилизатор, а через транзистор.

Последний, к слову, необходимо выбирать по номинальному току и ставить радиатор.

Кроме того, возможны следующие варианты:

  • Увеличить мощность всех элементов устройства. Поставить стабилизатор, диодный мост и трансформатор большей мощности.
  • При наличии защиты по току снизить номинал резистора в цепочке управления.

Ситуация №2.

Имеется блок питания на U = 220-240 Вольт (на входе), а на выходе постоянное U = 12 Вольт и I = 5 Ампер. Задача — увеличить ток до 10 Ампер. При этом БП должен остаться приблизительно в тех же габаритах и не перегреваться.

Здесь для повышения мощности на выходе необходимо задействовать другой трансформатор, который пересчитан под 12 Вольт и 10 Ампер. В противном случае изделие придется перематывать самостоятельно.

При отсутствии необходимого опыта на риск лучше не идти, ведь высока вероятность короткого замыкания или перегорания дорогостоящих элементов цепи.

Трансформатор придется поменять на изделие большего размера, а также пересчитывать цепочку демпфера, находящегося на СТОКЕ ключа.

Следующий момент — замена электролитического конденсатора, ведь при выборе емкости нужно ориентироваться на мощность устройства. Так, на 1 Вт мощности приходится 1-2 мкФ.

После такой переделки устройство будет греться сильнее, поэтому без установки вентилятора не обойтись.

Как повысить силу тока в зарядном устройстве?

В процессе пользования зарядными устройствами можно заметить, что ЗУ для планшета, телефона или ноутбука имеют ряд отличий. Кроме того, может различаться и скорость, с которой происходит заряд девайсов.

Здесь многое зависит от того, используется оригинальное или неоригинальное устройство.

Чтобы измерить ток, который поступает к планшету или телефону от зарядного устройства, можно использовать не только амперметр, но и приложение Ampere.

С помощью софта удается выяснить скорость заряда и разрядки АКБ, а также его состояние. Приложением можно пользоваться бесплатно. Единственным недостатком является реклама (в платной версии ее нет).

Главной проблемой зарядки аккумуляторов является небольшой ток ЗУ, из-за чего время набора емкости слишком большое. На практике ток, протекающий в цепи, напрямую зависит от мощности зарядного устройства, а также других параметров — длины кабеля, его толщины и сопротивления.

С помощью приложения Ampere можно увидеть, при какой силе тока производится заряд девайса, а также проверить, может ли изделие заряжаться с большей скоростью.

Для использования возможностей приложения достаточно скачать его, установить и запустить.

После этого телефон, планшет или другое устройство подключается к зарядному устройству. Вот и все — остается обратить внимание на параметры тока и напряжения.

Кроме того, вам будет доступна информация о типе батареи, уровне U, состоянии АКБ, а также температурном режиме. Также можно увидеть максимальные и минимальные I, имеющие место в период цикла.

Если в распоряжении имеется несколько ЗУ, можно запустить программу и пробовать делать зарядку каждым из них. По результатам тестирования проще сделать выбор ЗУ, обеспечивающего максимальный ток. Чем выше будет этот параметр, тем быстрее зарядится девайс.

Измерение силы тока — не единственное, на что способно приложение Ampere. С его помощью можно проверить, сколько потребляется I в режиме ожидания или при включении различных игр (приложений).

Например, после отключения яркости дисплея, деактивации GPS или передачи данных легко заметить снижение нагрузки. На этом фоне проще сделать вывод, какие опции в большей степени разряжают аккумулятор.

Что еще стоит отметить? Все производители рекомендуют заряжать девайсы «родными» ЗУ, выдающими определенный ток.

Но в процессе эксплуатации бывают ситуации, когда приходится заряжать телефон или планшет другими зарядными, имеющими большую мощность. В итоге скорость зарядки может оказаться выше. Но не всегда.

Мало, кто знает, но некоторые производители ограничивают предельный ток, который может принимать АКБ устройства.

Например, устройство Самсунг Гэлекси Альфа поставляется вместе с зарядным на ток 1,35 Ампер.

При подключении 2-амперного ЗУ ничего не меняется — скорость зарядки осталась той же. Это объясняется ограничением, которое установлено производителем. Аналогичный тест был произведен и с рядом других телефонов, что только подтвердило догадку.

С учетом сказанного выше можно сделать вывод, что «неродные» ЗУ вряд ли причинят вред аккумулятору, но иногда могут помочь в более быстрой зарядке.

Рассмотрим еще одну ситуацию. При зарядке девайса через USB-разъем АКБ набирает емкость медленнее, чем если заряжать устройство от обычного ЗУ.

Это объясняется ограничением силы тока, которую способен отдавать USB порт (не больше 0,5 Ампер для USB 2.0). В случае применения USB3.0 сила тока возрастает до уровня 0,9 Ампер.

Кроме того, существует специальная утилита, позволяющая «тройке» пропускать через себя больший I.

Для устройств типа Apple программа называется ASUS Ai Charger, а для других устройств — ASUS USB Charger Plus.

Как повысить силу тока в трансформаторе?

Еще один вопрос, который тревожит любителей электроники — как повысить силу тока применительно к трансформатору.

Здесь можно выделить следующие варианты:

  • Установить второй трансформатор;
  • Увеличить диаметр проводника. Главное, чтобы позволило сечение «железа».
  • Поднять U;
  • Увеличить сечение сердечника;
  • Если трансформатор работает через выпрямительное устройство, стоит применить изделие с умножителем напряжения. В этом случае U увеличивается, а вместе с ним растет и ток нагрузки;
  • Купить новый трансформатор с подходящим током;
  • Заменить сердечник ферромагнитным вариантом изделия (если это возможно).

В трансформаторе работает пара обмоток (первичная и вторичная). Многие параметры на выходе зависят от сечения проволоки и числа витков. Например, на высокой стороне X витков, а на другой — 2X.

Это значит, что напряжение на вторичной обмотке будет ниже, как и мощность. Параметр на выходе зависит и от КПД трансформатора. Если он меньше 100%, снижается U и ток во вторичной цепи.

С учетом сказанного выше можно сделать следующие выводы:

  • Мощность трансформатора зависит от ширины постоянного магнита.
  • Для увеличения тока в трансформаторе требуется снижение R нагрузки.
  • Ток (А) зависит от диаметра обмотки и мощности устройства.
  • В случае перемотки рекомендуется использовать провод большей толщины. При этом отношение провода по массе на первичной и вторичной обмотке приблизительно идентично. Если на первичную обмотку намотать 0,2 кг железа, а на вторичную — 0,5 кг, первичка сгорит.

Как повысить силу тока в генераторе?

Ток в генераторе напрямую зависит от параметра сопротивления нагрузки. Чем ниже этот параметр, тем выше ток.

Если I выше номинального параметра, это свидетельствует о наличии аварийного режима — уменьшения частоты, перегрева генератора и прочих проблем.

Для таких случаев должна быть предусмотрена защита или отключение устройства (части нагрузки).

Кроме того, при повышенном сопротивлении напряжение снижается, происходит подсадка U на выходе генератора.

Чтобы поддерживать параметр на оптимальном уровне, обеспечивается регулирование тока возбуждения. При этом повышение тока возбуждения ведет к росту напряжения генератора.

Частота сети должна находиться на одном уровне (быть постоянной величиной).

Рассмотрим пример. В автомобильном генераторе необходимо повысить ток с 80 до 90 Ампер.

Для решения этой задачи требуется разобрать генератор, отделить обмотку и припаять к ней вывод с последующим подключением диодного моста.

Кроме того, сам диодный мост меняется на деталь большей производительности.

После этого требуется снять обмотку и кусок изоляции в месте, где должен припаиваться провод.

При наличии неисправного генератора с него откусывается вывод, после чего с помощью медной проволоки наращиваются ножки такой же толщины.

Здраствуйте, кто знает как уменьшить силу тока без увеличения напряжения? Хочу приобрести светодиодную ленту на 12 v 2A. Нашел блок питания на 12 v 4A И вот хочу узнать, как нибудь можно подключить блок к ленте? А может такой ток будет нормальным для ленты?

Сергей, точно?Не сгорит? Я читал что для светодиодов обязательно ограничение силы тока

Никита, в ленте для этого резисторы стоят. Но если уж так сильно сцышь втыкай через амперметр первый раз.

Да ты хоть на 100 ампер блок питания используй все равно лента будет потреблять 2а Потому, что ток это величина относящаяся к нагрузке. Короче можно и учи закон ома.

Сделай ограничение тока

Вася, закон ома знаю(для участка цепи)

Никита, знатокмля)))) если знал не задавал бы такой вопрос. Включай и не парься.

Сергей, ну I=U/R кажись,только в этом случае он не помогает

Никита, почему не помогает? Что такое R?

Никита, если возьмёшь метр ленты, то сопротивление r, если 2 метра то сопротивление уменьшится и стане 2/r. При постоянном напряжении U меняется будет только сила тока I. Следовательно сила тока зависит только от сопротивления. В твоем случае от количества метров в ленте. Значит на блок питания в 4а можно повесить до двух твоих лет, или вообще один светодиод. Главное не превышать заданых 4а.

Сергей, спасибо,все понял:))

Сергей, * будет r/2

Никита, если бы источник был стабилизатором тока 4 ампера, то да, лента довольно быстро сгорела бы.
Но ваш источник это стабилизатор напряжения 12 вольт максимальным выходным током 4 ампера. Т.е. в цепи будет всегда 12 вольт, а ток зависит от нагрузки.

Егор, ну да очепятался)
А самое прикольно что ТС все понял

Егор, а то что блок выдает 12.25 вольт это норма? (померил мультиметром) на корпусе указано 12 ровно

Никита, не обращать внимания. Тем более под нагрузкой просядет скорее всего.

Здесь Вячеслав ответил. В ленте стоят токо ограничивающие резисторы. Посмотри на каждые три светика идет один резистор.. Отсюда вывод больше это не менше. Т.е работать от твоего 4х амперного все будет. Главное что он стабилизирован.

Напряжение и сила тока – две основных величины в электричестве. Кроме них выделяют и ряд других величин: заряд, напряженность магнитного поля, напряженность электрического поля, магнитная индукция и другие. Практикующему электрику или электронщику в повседневной работе чаще всего приходится оперировать именно напряжением и током – Вольтами и Амперами. В этой статье мы расскажем именно о напряжении, о том, что это такое и как с ним работать.

Определение физической величины

Напряжение это разность потенциалов между двумя точками, характеризует выполненную работу электрического поля по переносу заряда из первой точки во вторую. Измеряется напряжение в Вольтах. Значит, напряжение может присутствовать только между двумя точками пространства. Следовательно, измерить напряжение в одной точке нельзя.

Потенциал обозначается буквой «Ф», а напряжение буквой «U». Если выразить через разность потенциалов, напряжение равно:

Если выразить через работу, тогда:

где A – работа, q – заряд.

Измерение напряжения

Напряжение измеряется с помощью вольтметра. Щупы вольтметра подключают на две точки напряжение, между которыми нас интересует, или на выводы детали, падение напряжения на которой мы хотим измерить. При этом любое подключение к схеме может влиять на её работу. Это значит, что при добавлении параллельно элементу какой-либо нагрузки ток в цепи изменить и напряжение на элементе измениться по закону Ома.

Вывод:

Вольтметр должен обладать максимально высоким входным сопротивлением, чтобы при его подключении итоговое сопротивление на измеряемом участке оставалось практически неизменным. Сопротивление вольтметра должно стремиться к бесконечности, и чем оно больше, тем большая достоверность показаний.

На точность измерений (класс точности) влияет целый ряд параметров. Для стрелочных приборов – это и точность градуировки измерительной шкалы, конструктивные особенности подвеса стрелки, качество и целостность электромагнитной катушки, состояние возвратных пружин, точность подбора шунта и прочее.

Для цифровых приборов – в основном точность подбора резисторов в измерительном делителе напряжения, разрядность АЦП (чем больше, тем точнее), качество измерительных щупов.

Для измерения постоянного напряжения с помощью цифрового прибора (например, мультиметра), как правило, не имеет значения правильность подключения щупов к измеряемой цепи. Если вы подключите положительный щуп к точке с более отрицательным потенциалом, чем у точки, к которой подключен отрицательный щуп – то на дисплее перед результатом измерения появится знак «–».

А вот если вы меряете стрелочным прибором нужно быть внимательным, При неправильном подсоединении щупов стрелка начнет отклоняться в сторону нуля, упрется в ограничитель. При измерении напряжений близких к пределу измерений или больше она может заклинить или погнуться, после чего о точности и дальнейшей работе этого прибора говорить не приходится.

Для большинства измерений в быту и в электронике на любительском уровне достаточно и вольтметра встроенного в мультиметры типа DT-830 и подобных.

Чем больше измеряемые значения – тем ниже требования к точности, ведь если вы измеряете доли вольта и у вас погрешность в 0.1В – это существенно исказит картину, а если вы измеряете сотни или тысяч вольт, то погрешность и в 5 вольт не сыграет существенной роли.

Что делать если напряжение не подходит для питания нагрузки

Для питания каждого конкретного устройства или аппарата нужно подать напряжение определенной величины, но случается, так что имеющийся у вас источник питания не подходит и выдает низкое или слишком высокое напряжение. Решается эта проблема разными способами, в зависимости от требуемой мощности, напряжения и силы тока.

Как понизить напряжение сопротивлением?

Сопротивление ограничивает ток и при его протекании падает напряжение на сопротивление (токоограничивающий резистор). Такой способ позволяет понизить напряжение для питания маломощных устройств с токами потребления в десятки, максимум сотни миллиампер.

Примером такого питания можно выделить включение светодиода в сеть постоянного тока 12 (например, бортовая сеть автомобиля до 14.7 Вольт). Тогда, если светодиод рассчитан на питание от 3.3 В, током в 20 мА, нужен резистор R:

R=(14.7-3.3)/0.02)= 570 Ом

Но резисторы отличаются по максимальной рассеиваемой мощности:

Ближайший по номиналу в большую сторону – резистор на 0.25 Вт.

Именно рассеиваемая мощность и накладывает ограничение на такой способ питания, обычно мощность резисторов не превышает 5-10 Вт. Получается, что если нужно погасить большое напряжение или запитать таким образом нагрузку мощнее, придется ставить несколько резисторов т.к. мощности одного не хватит и ее можно распределить между несколькими.

Способ снижения напряжения резистором работает и в цепях постоянного тока и в цепях переменного тока.

Недостаток – выходное напряжение ничем нестабилизировано и при увеличении и снижении тока оно изменяется пропорционально номиналу резистора.

Как понизить переменное напряжение дросселем или конденсатором?

Если речь вести только о переменном токе, то можно использовать реактивное сопротивление. Реактивное сопротивление есть только в цепях переменного тока, это связно с особенностями накопления энергии в конденсаторах и катушках индуктивности и законами коммутации.

Дроссель и конденсатор в переменном токе могут быть использованы в роли балластного сопротивления.

Реактивное сопротивление дросселя (и любого индуктивного элемента) зависит от частоты переменного тока (для бытовой электросети 50 Гц) и индуктивности, оно рассчитывается по формуле:

где ω – угловая частота в рад/с, L-индуктивность, 2пи – необходимо для перевода угловой частоты в обычную, f – частота напряжения в Гц.

Реактивное сопротивление конденсатора зависит от его емкости (чем меньше С, тем больше сопротивление) и частоты тока в цепи (чем больше частота, тем меньше сопротивление). Его можно рассчитать так:

Пример использования индуктивного сопротивление – это питание люминесцентных ламп освещения, ДРЛ ламп и ДНаТ. Дроссель ограничивает ток через лампу, в ЛЛ и ДНаТ лампах он используется в паре со стартером или импульсным зажигающем устройством (пусковое реле) для формирования всплеска высокого напряжения включающего лампу. Это связано с природой и принципом работы таких светильников.

А конденсатор используют для питания маломощных устройств, его устанавливают последовательно с питаемой цепью. Такой блок питания называется «бестрансфоматорный блок питания с балластным (гасящим) конденсатором».

Очень часто встречают в качестве ограничителя тока заряда аккумуляторов (например, свинцовых) в носимых фонарях и маломощных радиоприемниках. Недостатки такой схемы очевидны – нет контроля уровня заряда аккумулятора, их выкипание, недозаряд, нестабильность напряжения.

Как понизить и стабилизировать напряжение постоянного тока

Чтобы добиться стабильного выходного напряжения можно использовать параметрические и линейные стабилизаторы. Часто их делают на отечественных микросхемах типа КРЕН или зарубежных типа L78xx, L79xx.

Линейный преобразователь LM317 позволяет стабилизировать любое значение напряжения, он регулируемый до 37В, вы можете сделать простейший регулируемый блок питания на его основе.

Если нужно незначительно снизить напряжение и стабилизировать его описанные ИМС не подойдут. Чтобы они работали должна быть разница порядка 2В и более. Для этого созданы LDO(low dropout)-стабилизаторы. Их отличие заключается в том, что для стабилизации выходного напряжение нужно, чтобы входное его превышало на величину от 1В. Пример такого стабилизатора AMS1117, выпускается в версиях от 1.2 до 5В, чаще всего используют версии на 5 и 3.3В, например в платах Arduino и многом другом.

Конструкция всех вышеописанных линейных понижающих стабилизаторов последовательного типа имеет существенный недостаток – низкий КПД. Чем больше разница между входным и выходным напряжением – тем он ниже. Он просто «сжигает» лишнее напряжение, переводя его в тепло, а потери энергии равны:

Компания AMTECH выпускает ШИМ аналоги преобразователей типа L78xx, они работают по принципу широтно-импульсной модуляции и их КПД равен всегда более 90%.

Они просто включают и выключают напряжение с частотой до 300 кГц (пульсации минимальны). А действующее напряжение стабилизируется на нужном уровне. А схема включения аналогичная линейным аналогам.

Как повысить постоянное напряжение?

Для повышения напряжения производят импульсные преобразователи напряжения. Они могут быть включены и по схеме повышения (boost), и понижения (buck), и по повышающе-понижающей (buck-boost) схеме. Давайте рассмотрим несколько представителей:

1. Плата на базе микросхемы XL6009

2. Плата на базе LM2577, работает на повышение и понижение выходного напряжения.

3. Плата преобразователь на FP6291, подходит для сборки 5 V источника питания, например powerbank. С помощью корректировке номиналов резисторов может перестраиваться на другие напряжения, как и любые другие подобные преобразователь – нужно корректировать цепи обратной связи.

4. Плата на базе MT3608

Здесь всё подписано на плате – площадки для пайки входного – IN и выходного – OUT напряжения. Платы могут иметь регулировку выходного напряжения, а в некоторых случая и ограничения тока, что позволяет сделать простой и эффективный лабораторный блок питания. Большинство преобразователей, как линейных, так и импульсных имеют защиту от КЗ.

Как повысить переменное напряжение?

Для корректировки переменного напряжения используют два основных способа:

Автотрансформатор – это дроссель с одной обмоткой. Обмотка имеет отвод от определенного количества витков, так подключаясь между одним из концов обмотки и отводом, на концах обмотки вы получаете повышенное напряжение во столько раз, во сколько соотносится общее количество витков и количество витков до отвода.

Промышленностью выпускаются ЛАТРы – лабораторные автотрансформаторы, специальные электромеханические устройства для регулировки напряжения. Очень широко применение они нашли в разработке электронных устройств и ремонте источников питания. Регулировка достигается за счет скользящего щеточного контакта, к которому подключается питаемое устройство.

Недостатком таких устройств является отсутствие гальванической развязки. Это значит, что на выходных клеммах может запросто оказаться высокое напряжение, отсюда опасность поражения электрическим током.

Трансформатор – это классический способ изменения величины напряжения. Здесь есть гальваническая развязка от сети, что повышает безопасность таких установок. Величина напряжения на вторичной обмотке зависит от напряжений на первичной обмотки и коэффициента трансформации.

Отдельный вид – это импульсные трансформаторы. Они работают на высоких частотах в десятки и сотни кГц. Используются в подавляющем большинстве импульсных блоках питания, например:

Зарядное устройство вашего смартфона;

Блок питания ноутбука;

Блок питания компьютера.

За счет работы на большой частоте снижаются массогабаритные показатели, они в разы меньше чем у сетевых (50/60 Гц) трансформаторов, количество витков на обмотках и, как следствие, цена. Переход на импульсные блоки питания позволил уменьшить габариты и вес всей современной электроники, снизить её потребление за счет увеличения кпд (в импульсных схемах 70-98%).

В магазинах часто встречаются электронные траснформаторы, на их вход подаётся сетевое напряжение 220В, а на выходе например 12 В переменное высокочастотное, для использования в нагрузке которая питается от постоянного тока нужно дополнительно устанавливать на выход диодный мост из высокоскоростных диодов.

Внутри находится импульсный трансформатор, транзисторные ключи, драйвер, или автогенераторная схема, как изображена ниже.

Достоинства – простота схемы, гальваническая развязка и малые размеры.

Недостатки – большинство моделей, что встречаются в продаже, имеют обратную связь по току, это значит что без нагрузки с минимальной мощностью (указано в спецификациях конкретного прибора) он просто не включится. Отдельные экземпляры оборудованы уже ОС по напряжению и работают на холостом ходу без проблем.

Используются чаще всего для питания 12В галогенных ламп, например точечные светильники подвесного потолка.

Заключение

Мы рассмотрели базовые сведения о напряжении, его измерении, а также регулировки. Современная элементная база и ассортимент готовых блоков и преобразователей позволяет реализовывать любые источники питания с необходимыми выходными характеристиками. Подробнее о каждом из способов можно написать отдельную статью, в пределах этой я постарался уместить базовые сведения, необходимые для быстрого подбора удобного для вас решения.

Напряжение и сила тока – две основных величины в электричестве. Кроме них выделяют и ряд других величин: заряд, напряженность магнитного поля, напряженность электрического поля, магнитная индукция и другие. Практикующему электрику или электронщику в повседневной работе чаще всего приходится оперировать именно напряжением и током – Вольтами и Амперами. В этой статье мы расскажем именно о напряжении, о том, что это такое и как с ним работать.

Определение физической величины

Напряжение это разность потенциалов между двумя точками, характеризует выполненную работу электрического поля по переносу заряда из первой точки во вторую. Измеряется напряжение в Вольтах. Значит, напряжение может присутствовать только между двумя точками пространства. Следовательно, измерить напряжение в одной точке нельзя.

Потенциал обозначается буквой «Ф», а напряжение буквой «U». Если выразить через разность потенциалов, напряжение равно:

Если выразить через работу, тогда:

где A – работа, q – заряд.

Измерение напряжения

Напряжение измеряется с помощью вольтметра. Щупы вольтметра подключают на две точки напряжение, между которыми нас интересует, или на выводы детали, падение напряжения на которой мы хотим измерить. При этом любое подключение к схеме может влиять на её работу. Это значит, что при добавлении параллельно элементу какой-либо нагрузки ток в цепи изменить и напряжение на элементе измениться по закону Ома.

Вывод:

Вольтметр должен обладать максимально высоким входным сопротивлением, чтобы при его подключении итоговое сопротивление на измеряемом участке оставалось практически неизменным. Сопротивление вольтметра должно стремиться к бесконечности, и чем оно больше, тем большая достоверность показаний.

На точность измерений (класс точности) влияет целый ряд параметров. Для стрелочных приборов – это и точность градуировки измерительной шкалы, конструктивные особенности подвеса стрелки, качество и целостность электромагнитной катушки, состояние возвратных пружин, точность подбора шунта и прочее.

Для цифровых приборов – в основном точность подбора резисторов в измерительном делителе напряжения, разрядность АЦП (чем больше, тем точнее), качество измерительных щупов.

Для измерения постоянного напряжения с помощью цифрового прибора (например, мультиметра), как правило, не имеет значения правильность подключения щупов к измеряемой цепи. Если вы подключите положительный щуп к точке с более отрицательным потенциалом, чем у точки, к которой подключен отрицательный щуп – то на дисплее перед результатом измерения появится знак «–».

А вот если вы меряете стрелочным прибором нужно быть внимательным, При неправильном подсоединении щупов стрелка начнет отклоняться в сторону нуля, упрется в ограничитель. При измерении напряжений близких к пределу измерений или больше она может заклинить или погнуться, после чего о точности и дальнейшей работе этого прибора говорить не приходится.

Для большинства измерений в быту и в электронике на любительском уровне достаточно и вольтметра встроенного в мультиметры типа DT-830 и подобных.

Чем больше измеряемые значения – тем ниже требования к точности, ведь если вы измеряете доли вольта и у вас погрешность в 0.1В – это существенно исказит картину, а если вы измеряете сотни или тысяч вольт, то погрешность и в 5 вольт не сыграет существенной роли.

Что делать если напряжение не подходит для питания нагрузки

Для питания каждого конкретного устройства или аппарата нужно подать напряжение определенной величины, но случается, так что имеющийся у вас источник питания не подходит и выдает низкое или слишком высокое напряжение. Решается эта проблема разными способами, в зависимости от требуемой мощности, напряжения и силы тока.

Как понизить напряжение сопротивлением?

Сопротивление ограничивает ток и при его протекании падает напряжение на сопротивление (токоограничивающий резистор). Такой способ позволяет понизить напряжение для питания маломощных устройств с токами потребления в десятки, максимум сотни миллиампер.

Примером такого питания можно выделить включение светодиода в сеть постоянного тока 12 (например, бортовая сеть автомобиля до 14.7 Вольт). Тогда, если светодиод рассчитан на питание от 3.3 В, током в 20 мА, нужен резистор R:

R=(14.7-3.3)/0.02)= 570 Ом

Но резисторы отличаются по максимальной рассеиваемой мощности:

Ближайший по номиналу в большую сторону – резистор на 0.25 Вт.

Именно рассеиваемая мощность и накладывает ограничение на такой способ питания, обычно мощность резисторов не превышает 5-10 Вт. Получается, что если нужно погасить большое напряжение или запитать таким образом нагрузку мощнее, придется ставить несколько резисторов т.к. мощности одного не хватит и ее можно распределить между несколькими.

Способ снижения напряжения резистором работает и в цепях постоянного тока и в цепях переменного тока.

Недостаток – выходное напряжение ничем нестабилизировано и при увеличении и снижении тока оно изменяется пропорционально номиналу резистора.

Как понизить переменное напряжение дросселем или конденсатором?

Если речь вести только о переменном токе, то можно использовать реактивное сопротивление. Реактивное сопротивление есть только в цепях переменного тока, это связно с особенностями накопления энергии в конденсаторах и катушках индуктивности и законами коммутации.

Дроссель и конденсатор в переменном токе могут быть использованы в роли балластного сопротивления.

Реактивное сопротивление дросселя (и любого индуктивного элемента) зависит от частоты переменного тока (для бытовой электросети 50 Гц) и индуктивности, оно рассчитывается по формуле:

где ω – угловая частота в рад/с, L-индуктивность, 2пи – необходимо для перевода угловой частоты в обычную, f – частота напряжения в Гц.

Реактивное сопротивление конденсатора зависит от его емкости (чем меньше С, тем больше сопротивление) и частоты тока в цепи (чем больше частота, тем меньше сопротивление). Его можно рассчитать так:

Пример использования индуктивного сопротивление – это питание люминесцентных ламп освещения, ДРЛ ламп и ДНаТ. Дроссель ограничивает ток через лампу, в ЛЛ и ДНаТ лампах он используется в паре со стартером или импульсным зажигающем устройством (пусковое реле) для формирования всплеска высокого напряжения включающего лампу. Это связано с природой и принципом работы таких светильников.

А конденсатор используют для питания маломощных устройств, его устанавливают последовательно с питаемой цепью. Такой блок питания называется «бестрансфоматорный блок питания с балластным (гасящим) конденсатором».

Очень часто встречают в качестве ограничителя тока заряда аккумуляторов (например, свинцовых) в носимых фонарях и маломощных радиоприемниках. Недостатки такой схемы очевидны – нет контроля уровня заряда аккумулятора, их выкипание, недозаряд, нестабильность напряжения.

Как понизить и стабилизировать напряжение постоянного тока

Чтобы добиться стабильного выходного напряжения можно использовать параметрические и линейные стабилизаторы. Часто их делают на отечественных микросхемах типа КРЕН или зарубежных типа L78xx, L79xx.

Линейный преобразователь LM317 позволяет стабилизировать любое значение напряжения, он регулируемый до 37В, вы можете сделать простейший регулируемый блок питания на его основе.

Если нужно незначительно снизить напряжение и стабилизировать его описанные ИМС не подойдут. Чтобы они работали должна быть разница порядка 2В и более. Для этого созданы LDO(low dropout)-стабилизаторы. Их отличие заключается в том, что для стабилизации выходного напряжение нужно, чтобы входное его превышало на величину от 1В. Пример такого стабилизатора AMS1117, выпускается в версиях от 1.2 до 5В, чаще всего используют версии на 5 и 3.3В, например в платах Arduino и многом другом.

Конструкция всех вышеописанных линейных понижающих стабилизаторов последовательного типа имеет существенный недостаток – низкий КПД. Чем больше разница между входным и выходным напряжением – тем он ниже. Он просто «сжигает» лишнее напряжение, переводя его в тепло, а потери энергии равны:

Компания AMTECH выпускает ШИМ аналоги преобразователей типа L78xx, они работают по принципу широтно-импульсной модуляции и их КПД равен всегда более 90%.

Они просто включают и выключают напряжение с частотой до 300 кГц (пульсации минимальны). А действующее напряжение стабилизируется на нужном уровне. А схема включения аналогичная линейным аналогам.

Как повысить постоянное напряжение?

Для повышения напряжения производят импульсные преобразователи напряжения. Они могут быть включены и по схеме повышения (boost), и понижения (buck), и по повышающе-понижающей (buck-boost) схеме. Давайте рассмотрим несколько представителей:

1. Плата на базе микросхемы XL6009

2. Плата на базе LM2577, работает на повышение и понижение выходного напряжения.

3. Плата преобразователь на FP6291, подходит для сборки 5 V источника питания, например powerbank. С помощью корректировке номиналов резисторов может перестраиваться на другие напряжения, как и любые другие подобные преобразователь – нужно корректировать цепи обратной связи.

4. Плата на базе MT3608

Здесь всё подписано на плате – площадки для пайки входного – IN и выходного – OUT напряжения. Платы могут иметь регулировку выходного напряжения, а в некоторых случая и ограничения тока, что позволяет сделать простой и эффективный лабораторный блок питания. Большинство преобразователей, как линейных, так и импульсных имеют защиту от КЗ.

Как повысить переменное напряжение?

Для корректировки переменного напряжения используют два основных способа:

Автотрансформатор – это дроссель с одной обмоткой. Обмотка имеет отвод от определенного количества витков, так подключаясь между одним из концов обмотки и отводом, на концах обмотки вы получаете повышенное напряжение во столько раз, во сколько соотносится общее количество витков и количество витков до отвода.

Промышленностью выпускаются ЛАТРы – лабораторные автотрансформаторы, специальные электромеханические устройства для регулировки напряжения. Очень широко применение они нашли в разработке электронных устройств и ремонте источников питания. Регулировка достигается за счет скользящего щеточного контакта, к которому подключается питаемое устройство.

Недостатком таких устройств является отсутствие гальванической развязки. Это значит, что на выходных клеммах может запросто оказаться высокое напряжение, отсюда опасность поражения электрическим током.

Трансформатор – это классический способ изменения величины напряжения. Здесь есть гальваническая развязка от сети, что повышает безопасность таких установок. Величина напряжения на вторичной обмотке зависит от напряжений на первичной обмотки и коэффициента трансформации.

Отдельный вид – это импульсные трансформаторы. Они работают на высоких частотах в десятки и сотни кГц. Используются в подавляющем большинстве импульсных блоках питания, например:

Зарядное устройство вашего смартфона;

Блок питания ноутбука;

Блок питания компьютера.

За счет работы на большой частоте снижаются массогабаритные показатели, они в разы меньше чем у сетевых (50/60 Гц) трансформаторов, количество витков на обмотках и, как следствие, цена. Переход на импульсные блоки питания позволил уменьшить габариты и вес всей современной электроники, снизить её потребление за счет увеличения кпд (в импульсных схемах 70-98%).

В магазинах часто встречаются электронные траснформаторы, на их вход подаётся сетевое напряжение 220В, а на выходе например 12 В переменное высокочастотное, для использования в нагрузке которая питается от постоянного тока нужно дополнительно устанавливать на выход диодный мост из высокоскоростных диодов.

Внутри находится импульсный трансформатор, транзисторные ключи, драйвер, или автогенераторная схема, как изображена ниже.

Достоинства – простота схемы, гальваническая развязка и малые размеры.

Недостатки – большинство моделей, что встречаются в продаже, имеют обратную связь по току, это значит что без нагрузки с минимальной мощностью (указано в спецификациях конкретного прибора) он просто не включится. Отдельные экземпляры оборудованы уже ОС по напряжению и работают на холостом ходу без проблем.

Используются чаще всего для питания 12В галогенных ламп, например точечные светильники подвесного потолка.

Заключение

Мы рассмотрели базовые сведения о напряжении, его измерении, а также регулировки. Современная элементная база и ассортимент готовых блоков и преобразователей позволяет реализовывать любые источники питания с необходимыми выходными характеристиками. Подробнее о каждом из способов можно написать отдельную статью, в пределах этой я постарался уместить базовые сведения, необходимые для быстрого подбора удобного для вас решения.

Как уменьшить ток в этой цепи?

Итак, я думаю, что я могу заключить, что не так со схемой в ответе после обсуждения в комментариях:

  • Вы говорите, что вам нужно минимизировать потребление тока, но вы используете 13 В (24 В — 11 В) в своем линейном источнике питания. Не делай этого. Используйте импульсный источник питания (понижающий), чтобы сделать, например, 24 В -> 12 В (эффективно вдвое уменьшая энергопотребление на шине 24 В), а остальное (12 В -> 11 В), используя LDO (низкое падение напряжения). Регулятор, если вам нужна точность. Вы, вероятно, не — операционные усилители имеют отклонение напряжения питания, которое должно устранить влияние неопределенности напряжения питания на ваш сигнал.
  • D2 является особенно плохой идеей, поскольку она должна приводить к потере дополнительного тока, по крайней мере, в состоянии «ВКЛ». Кроме того, как указал Энди: 9 В даже выше, чем указано для LMX358! Так что это даже вдвойне неправильный выбор.
  • если вы хотите уменьшить потребление тока, используйте МОП-транзисторы вместо биполярных транзисторов
  • Простой MOSFET-переключатель на стороне высокого уровня справился бы с работой без сжигания энергии (и, следовательно, тока 24 В) на прямом напряжении ваших BJT 1970-х годов, а также на их базовых токах
  • LMX358 по-прежнему имеет относительно высокий ток покоя и не имеет вывода блокировки / включения. Вы можете перейти на TI.com и перейти к разделу «Усилители -> Операционные усилители -> Операционные усилители со сверхнизким энергопотреблением » и выбрать тот, который напрямую работает с имеющимися у вас напряжениями, имеет низкий ток покоя и подавление высокого напряжения питания ( так что вы можете напрямую подключить его к SMPS вместо LDO). В лучшем случае, он также имеет контакт активации, так что вы можете просто отключить его, когда он вам не нужен. В вашем случае самым простым решением было бы заменить LMX358 на LP358 , который обычно не стоит дороже.
  • Я очень сомневаюсь в ваших требованиях к низкому току, если у вас есть линейный источник питания, какой-нибудь неназванный микроконтроллер, который вы используете, а также ваш 30 Ω R4. Кроме того, 24 В не приходит откуда угодно. Если это от свинцово-кислотного аккумулятора или набора щелочных аккумуляторов или набора NiCd / NiMH аккумуляторов, сравните свои токи с токами саморазряда. Вы были бы удивлены. Если это исходит от сетевого адаптера (220 В / 110 В …), игнорируйте ток покоя, так как эффективность преобразования для небольших нагрузок будет ужасной, в любом случае. Если это происходит от солнечного элемента, то же самое относится.

Кроме того, поскольку это схема обработки аналогового сигнала, существует явное отсутствие развязывающих конденсаторов (и явное отсутствие учета тока, протекающего через эти утечки).

Как обычно, подбирайте правильные компоненты для своей работы в зависимости от того, что им нужно сделать. Если вы можете ограничить необходимую полосу пропускания от операционного усилителя до пары кГц, а усиление до пары V / V, вы можете легко подключить операционный усилитель с нулевым током.

CV512H-U42 уменьшить ток подсветки, изучаем BIT3267 и почему не работает формула — 4 Июля 2021 — Блог

CV512H-U42  — достаточно распространенный main для бюджетных телевизоров.  В качестве LED драйвера в этом шасси применяют BIT3267, это небольшой ШИМ регулятор со встроенным ключем и повышающем генератором. Назначение выводов микросхемы  BIT3267 ниже: 

1 OUT   Output pin    (Выход ШИМ сигнала , для управления повышающим драйвером)
2 GND   Ground pin  (Земля)
3 OCP   Over current protection and frequency selection (Защита от перегрузки по току и выбор частоты )
4 OVP  Over voltage protection  (Защита от перенапряжения и обрыва светодиодной ленты )
5 INN   The inverting input of the error amplifier (Инвертирующий вход усилителя ошибок)
6 CMP   Output of the error amplifier  (Выход усилителя ошибок)
7 EA   Enable pin (Сигнал на включение)
8 VDD  Power supply  (Питание микросхемы  +8….+28 В )

Для общего понимания работы BIT3267 полезно посмотреть на структурную схему ниже: 

Начнем по порядку изучать BIT3267  с назначения выводов:
 OUT  Выход ШИМ-сигнала, управляет транзистором повышающего DC-DC преобразователя.
 GND  Общий вывод тут нечего добавить
 OCP  Вывода имеет двойное назначение, первое это защита по току повышающего DC-DC преобразователя, защита срабатывает в случае короткого замыкания дросселя, ультра-быстрого диода или пробоя транзистора MOSFET повышающего преобразователя. Ток срабатывания  OCP можно рассчитать исходя из опорного напряжения на компараторе, на блок — схеме видно что это 0.3 В  и сопротивления внешнего резистивного датчика тока, в цепи истока MOSFET, формула приобретет такой вид:  Imos=0.3/Rmos

   Второе назначение вывода OCP это выбор частоты генератора для ШИМ-сигнала, задается общим сопротивлением между выводом OCP и землей, устанавливается резистором RFREQ, а RMOS  из-за крайне малого сопротивления вообще можно не учитывать при расчете частоты. Datasheet  предлагает нам три варианта фиксированной частоты:
RFREQ  = 1кОм  частота 55 кГц
RFREQ  = 10кОм  частота 110 кГц
RFREQ  = 22кОм  частота 220 кГц
К примеру в случае свыше упомянутым main CV512H-U42, BIT3267 работает на частоте 110 кГц

OVP — Защита от превышения напряжения DC-DC преобразователя, когда при включении телевизора подсветка загорелась и сразу погасла при этом изображение просматривается в большинстве случаев это как раз сработала защита OVP инвертора, так как из-за деградации светодиодов драйвер не смог установить заданный ток и напряжение превысило макс. допустимое, OVP- так же сработает если LED планки разорвались или отключены. Вывод OVP подключен к внешнему делителю напряжения, защита срабатывает при достижении на выводе  OVP 2В. Зная сопротивление резистивного делителя и опорное напряжение внутреннего компаратора, можно высчитать максимальное напряжение на выходе драйвера при котором сработает защита:
Vmaxout = (R1 + R2) *2V / R2
К примеру в том же main CV512H-U42  условные R1=200кОм и R2=4.7кОм,  при таких значениях напряжение срабатывания защиты составит примерно 87.1 В этот параметр не должен быть превышен в процессе работы драйвера.  Можно примерно посчитать и нормальное рабочее напряжение, зная что с этим main часто стоят 2 планки по 6 светодиодов 3030 6В 1.5Вт  например арт. LED008 или арт. LED024, для таких светодиодов номинальное напряжение питания 6.2…6.4В, возьмем даже с хорошим запасом  6,6В*12шт.= 79.2 В,  как видим напряжение срабатывания OVP выбирается немного выше максимального рабочего. 


INN  вход усилителя ошибок который отвечает и за установленный максимальный ток  подсветки и за диммирование при необходимости регулировать  яркость подсветки, через этот pin так же реализована защита от КЗ на выходе драйвера LSP- Load short protection,  
Компаратор отвечающий за защита от КЗ  LSP  настроен на срабатывание по превышению напряжения на выводе INN  VFB=1В  (имеет опорное напряжение 1В)
Компаратор усилителя ошибок настроен на 0.21В  с которым сравнивается входное напряжение  VFB  и если входное напряжение превысит  0.21В  усилитель ошибок сформирует сигнал ошибки, драйвер «остановится» пока напряжение на INN не снизится до 0.21В таким образом осуществляется  поддержка установленного тока подсветки.  Снова составим формулу исходя из опорного напряжения компаратора и сопротивления резистора-датчика тока Rled

ILED = 0.21/Rled

И тут на практике возникает большая проблема, формула не работает!  Все дело в том что формула учитывает только напряжение на VFB от датчика тока светодиодной ленты, на практике же как я уже писал выше INN еще используют  для диммирования, а в телевизорах без управления яркостью подсветки матрицы ну ни как. У большинства микросхем драйверов для этой цели есть отдельный вывод, например DIM или ADJ поэтому формула расчета ток там всегда работает, в BIT3267  отдельного вывода управления яркостью нет, это и усложняет расчет и применение формулы из datasheet. Ну, а поскольку  «затормозить» драйвер BIT3267  можно только по превышению напряжения на INN  разработчикам приходится подавать на этот вывод отдельное питания и уже это отдельное напряжение при помощи ШИМ-сигнала от процессора коммутировать транзистором на землю.  Чтобы понять что я пытаюсь донести посмотрим схему драйвера main CV512H-U42

ШИМ сигнал от процессора (PB-ADJUST) поступает на транзистор PQ25 (MMBT3904), который и «диммирует»  напряжение поступающее на вывод INN  через PR200, PD17, PR323 и несмотря на большое сопротивление резисторов на вывод INN  попадает напряжение в сотые доли вольта даже если ключ PQ25 полностью открыт. Это обусловлено тем что ШИМ сигнал ADJ с процессора не может иметь 100%  заполнение, к тому же наш мир не идеален и транзистор PQ25  тоже, сопротивление коллектор-эмиттер у него тоже имеется, вот и получается что полностью избавить вывод  INN  от паразитного напряжения через цепь диммирования  сложно, поэтому разработчики просто учитывают это напряжение при расчете схемы. Вот и получается  что формула расчета тока подсветки у нас как бы есть, но на практике она не работает, так как цепь диммирования сильно занижает реальный ток. 

CMP выход усилителя ошибок, на практике чаще всего применяется для подключения цепи компенсации. 

EA  pin включения драйвера, при достижении на выводе 2В драйвер запустится, при снижении напряжения до 0,8В драйвер выключится. 

VDD питание микросхемы, для нормального запуска микросхемы напряжение должно быть выше 8В, максимально допустимое напряжение питания 28В, защита от пониженного питания UVLO (Under voltage look out) срабатывает при 6….8В 

 Перейдем к практике на указанном выше main CV512H-U42, после замены подсветки или всех светодиодов их всего 12шт. как уже писалось выше, измерим ток  подсветки, как видно на фото выше ток составил  280мА,  и если для 3В светодиодов это нормальный ток, 6 вольтовых это явный перебор.  К примеру в DEXP h42D7000E на котором и производились замеры, установлены планки SJ.CX.D3200601-3030ES-M со светодиодами арт. LED008  у которых номинальный ток 200мА, а максимальный 265мА — эти значения рекомендованы производителем светодиодов. Но как видим разработчики настроили драйвер на ток 280мА, от сюда и срок службы в 1год при умеренном использовании,  вот и верь теперь в порядочность производителей. 


Находим  драйвер BIT3267  он под позиционным номером PU14, и как правило всегда рядом с разъемом подсветки располагается  датчик тока — цепочка резисторов Rled  -по схеме это PR183,  PR203,  PR238 и PR182 , общее сопротивление 1R+1R+1.5R+1.5R=  0.3 Ом, параллельное сопротивление считаем по формуле R(общ)=1/(1/R1+1/R2+1/R3).
  Рядом с цепочкой Rled    стоит цепочка датчика тока RMOS по схеме PR201,  PR189,  PR195 и PR213 стоят все эти цепи в один ряд и стоит проявить внимательность при уменьшении тока, так как мне уже попадались  телевизоры с отпаянными резисторами RMOS — результат, драйвер время от времени падал в ошибку.  Для интереса попробуем посчитать ток исходя из сопротивления Rled , и сравним это значение с реально измеренным.
ILED = 0.21/Rled  = 0.21/0.3 = 0.7А = 700мА это и близко не похоже на реально измеренные 280мА,  причину я уже написал выше, отсутствие отдельного вывода для диммирования у микросхемы BIT3267  и использования для этих целей  вывода INN. 

Поэтому будем уменьшать ток без всяких формул, как и делают 99% мастеров. Для домашнего использования  телевизора достаточно снять один резистор 1R или пару 1.5R+1.5R  при этом  сопротивление общей цепочки Rled повысится до  0.429 Ом или 0.5 Ом  соответственно. В моем случае  телевизор используется как рекламный стенд и не выключается сутками, поэтому ток будем снижать вдвое, чтобы максимально продлить срок службы подсветки, для этого снимем  два резистора 1.5R+1R  (смотри фото выше)  в итоге сопротивление Rled  повысится  с 0.3 до 0.6 Ом  и обратно-пропорционально  произойдет снижение тока подсветки вдвое.  Проведем измерение чтобы убедится в этом.

Как видим ток снизился с  0.28мА до 0.14мА, такое решение не только увеличит срок службы подсветки, но и снизит нагрузку на повышающий DC-DC преобразователь и с блока питания в целом, ведь подсветка является основным потребителем энергии в LED телевизорах.  На изображении снижение тока заметно не отразилось, изображение яркое  и контрастное. 

 

 


 

 

VESTEL V32-LE1983FHD V32-1965FHD нет подсветки. SSL320_0E2B доработка, уменьшение тока.

 

 

VESTEL V32-LE1983FHD

VESTEL V32-LE1965FHD

ремонт подсветки.

 

 

 

 

Аналогично производится ремонт VESTEL V32-1965FHD так как эти модели  имеют аналогичный состав модулей, разница лишь в наличии сенсорных кнопок у модели V32-1965FHD. V32-1983FHD комплектуется без кнопок.

СОСТАВ:

PSU: 17PW07-2

Main:17MB62-2.6

Инвертор: Samsung SSL320_0E2B rev:0.1

 

Маркировка матрицы не указана на обоих моделях. На рамке матрицы указана маркировка LJ97-03718A. Диагностика показывает неисправность подсветки матрицы. Изображение (подсветка) появляется на несколько секунд и затем гаснет — инвертор уходит в защиту.

 

 

 

Управление подсветкой реализовано LED драйвером SSL100SN. Подсветка в данной модели установлена вверху матрицы и состоит из двух линеек 32INCH-HD-36 G1GE-320SM0-R5[10,11.19] (LJ64-03019A) по 36 светодиодов в линейке, разделённых на две группы. Драйвер управляет 4-мя каналами, подсветки, по два канала на одну линейку. Как правило данная подсветка служит исправно от 5 до 7 лет. Ремонт заключается в замене светодиодных линеек в сборе комплектом.  Линейки на аллюминиевой подложке.

 

Комплект линеек для ремонта можно приобрести здесь:

 

 

 

SSL320_0E2B rev:0.1 доработка, уменьшение тока:

Итак, драйвер управляет 4-мя каналами, подсветки, по два канала на одну линейку. Замеры показывают, чтот ток на одну линейку при старте составляет 260 mA. ток делиться на две группы светодиодов. Ток же в каждом отдельном канале составляет 130mA при старте и 90mA в рабочем режиме. Вполне нормальные параметры, поэтому телевизор служит долго.

 

 

 

Для уменьшения тока необходимо уменьшить сопротивление токовых резистров в стоках полевиков в каждом канале, а иммено увеличить номинал резисторов R078,R080,R082,R084. Родные резисторы установлены номиналом 2,2 Om.

 

 

 

На фото ниже помечены нужные резисторы:

 

 

Увеличив их сопротивление на 1 Om добиваемся уменьшение тока на 25-30%. Результаты можно замерить тестером.

 

 

Написать комментарий:

Ob3350 как уменьшить ток подсветки – Тарифы на сотовую связь

Диагональ экрана:32″ (81 см)
Формат экрана:16:9
Разрешение:1366×768
Частота обновления:50 Гц
LED подсветка:есть, Edge LED
Smart:есть. Поддержка Wi-Fi – есть
Операционная система:Android
Поддержка HD:720p HD
Угол обзора:160°
Прогрессивная развёртка:есть
Стандарты TV:PAL, SECAM, NTSC
Цифровой тюнер: DVB-T MPEG4, DVB-T2, DVB-C
Количество каналов:300
Телетекст:есть
Форматы DTV:480i, 480p, 576i, 576p, 720p, 1080i, 1080p
Мультимедиа:MP3, WMA, MPEG4, Xvid, MKV, JPEG
Звук стерео:есть
Мощность звука:10 Вт (2×5 Вт)
Акустика:два динамика
Интерфейс:AV, аудио x2, компонентный, VGA, HDMI x2, USB, Ethernet (RJ-45), Wi-Fi
Разъём наушников:есть