Низкое напряжение питания: Чем опасно низкое напряжение в сети ᐉ читать на Elektro.in.UA

Содержание

Чем опасно низкое напряжение в сети ᐉ читать на Elektro.in.UA

Одним из критериев оценки качества электрической сети считается уровень напряжения. Он должен соответствовать определенным стандартам, в противном случае, превышение напряжения приведет к полному выходу из строя бытовой техники. Если оно уменьшается ниже установленных стандартов, то максимум к чему это приводит — выход из строя блока питания бытовой техники. Но даже эта ситуация требует вызова мастера, влеча дополнительные расходы. Рассмотрим каким должно быть напряжение в сети и что делать при его понижении.

Какое напряжение в сети считается нормальным

В Украине принят европейский стандарт напряжения в 220 вольт с частотой 50 Гц. Всего в мире много стандартов, но самое широкое распространение получили европейский и американский. Согласно американскому стандарту, напряжение в сети составляет 110 вольт. Основная задача регулировки на распределительных станциях заключается в достижении этих значений по всем линиям. Однако не всегда это возможно, а потому отклонение сети от параметров приводит к понижению или повышению напряжения.

Во всем мире, при отклонении значений на 5%, напряжение считается нормальным. Соответственно по американским стандартам нормальными считаются 95 и 105 вольт. В Украине же, при уменьшении ниже 198 вольт, напряжение считается пониженным.

Из за чего в сети бывает низкое напряжение

Низкое напряжение может возникнуть по вине внутренней сети или по причине ее низкого качества. В частности:

вводной автомат в распределительном щитке неправильно подобран;

сечение вводного кабеля недостаточное;

на обслуживающей станции распределительный трансформатор перегружен;

осуществляется неравномерная нагрузка на фазы распределительного трансформатора.

Как правило, проблемы с пониженным напряжением начинаются с наступлением холодов, когда повышается энергопотребление. Если вводный кабель большего сечения можно заменить, а автомат подключить верного номинала, то проблемы по вине энергопоставляющей компании решить практически невозможно. В основном они решаются только при проведении реконструкции подстанций с заменой оборудования. Поэтому следует найти другие способы повысить напряжение.

Как поднять напряжение в сети

Лучшим вариантом из создавшейся ситуации считаются стабилизаторы напряжения, способные повысить напряжение сети до 220 вольт. Такие устройства недорогие и просты в эксплуатации. Они повышают напряжение от 140 вольт, даже если причина его снижения заключается в перегрузке системы. Различают несколько видов стабилизаторов:

релейные;

сервоприводные;

симисторные;

Инверторные

Каждое из устройств имеет положительные и отрицательные нюансы. Внимание необходимо обратить на такие критерии, как скорость реакции на перепад напряжения и наличие возможности плавного его изменения. Также приветствуется ступенчатая регулировка на входе.

«Чем плохо низкое напряжение в электросети?» — Яндекс Кью

Когда напряжение питания низкое, что я могу сделать, чтобы увеличить динамический диапазон операционного усилителя? | Toshiba Electronic Devices & Storage Corporation

Эта страница частично использует JavaScript. Эта страница может работать неправильно, если эти функции не поддерживаются вашим браузером или настройка отключена.
Пожалуйста, ищите необходимую информацию на следующих страницах:

Выдержка из таблицы электрических характеристик постоянного тока, представленной в техническом описании TC75S51

При работе операционного усилителя с низким напряжением следует учитывать синфазное входное напряжение, уменьшение отношения сигнал/шум (S/N) и скорость нарастания. В частности, тщательного рассмотрения требует синфазное входное напряжение.

1. Синфазное входное напряжение (CMV _IN)
Проверьте в техническом описании диапазон синфазного входного напряжения (т. е. диапазон входного напряжения, в котором операционный усилитель выдает нормальный выходной сигнал).
Операционный усилитель, не работающий по схеме «rail-to-rail», не работает должным образом, когда входное напряжение находится в диапазоне между максимальным синфазным входным напряжением и V _ДД . Этот диапазон почти постоянен независимо от напряжения питания.
В качестве примера ниже показана часть таблицы электрических характеристик постоянного тока, приведенная в техническом описании операционного усилителя TC75S51.
Диапазон входного напряжения, в котором нельзя использовать этот операционный усилитель, зафиксирован на уровне 0,5 В, независимо от того, равно ли V _DD 3 В или 5 В. Когда V _DD = 1,5 В, его можно использовать с входным напряжением в диапазоне от GND к 1 В. Как показано на этом примере, отношение допустимого диапазона входного напряжения к В _DD уменьшается по мере уменьшения V _DD.
Если синфазное входное напряжение типичного операционного усилителя не соответствует вашим требованиям, используйте операционный усилитель с шинным подключением.

2. Снижение отношения сигнал/шум
Эта проблема связана с синфазным входным напряжением. Максимальное входное напряжение, которое может быть приложено к операционному усилителю, уменьшается по мере уменьшения напряжения питания. Следовательно, если предположить, что количество шума, подаваемого на операционный усилитель, остается постоянным, отношение сигнал/шум уменьшается с напряжением питания. Однако вам не нужно беспокоиться об ухудшении отношения сигнал/шум, если уровень входного сигнала низкий и нет необходимости уменьшать амплитуду сигнала.
Если отношение сигнал/шум неудовлетворительное, рассмотрите возможность использования малошумящего операционного усилителя.

3.Уменьшение скорости нарастания
Основными факторами, определяющими скорость нарастания операционного усилителя, являются паразитная емкость его внутренних сигнальных линий и величина тока, протекающего для зарядки и разрядки этой паразитной емкости. При уменьшении напряжения питания внутренний ток имеет тенденцию к уменьшению. Хотя операционные усилители сконструированы таким образом, что их внутренний ток не зависит от напряжения питания, он все же немного зависит от напряжения питания. Поэтому скорость нарастания имеет тенденцию к уменьшению с напряжением питания.
Если скорость нарастания неудовлетворительна, рассмотрите возможность использования операционного усилителя с высокой скоростью нарастания.

Следующие документы также содержат соответствующую информацию:

Замечания по применению
Основы операционных усилителей и компараторов

Часто задаваемые вопросы
Для чего используется дифференциальный усилитель? (Коэффициент подавления синфазного сигнала: CMRR)
Есть ли способ усилить сигнал с напряжением, близким к уровню источника питания?
Какое синфазное входное напряжение операционного усилителя?
Что означает железнодорожное сообщение?

Веб-страница продукта
Операционные усилители и компараторы

Списки продуктов
ИС операционных усилителей и компараторов
Вход и выход, полный диапазон
Низкий уровень шума

Откроется новое окно

Проектирование на ОУ малой мощности, часть 2: Маломощные операционные усилители для приложений с низким напряжением питания — Аналоговые — Технические статьи

Другие детали, обсуждаемые в публикации: TLV9042, TLV9001, OPA391

В части 1 этой серии я рассмотрел вопросы, связанные с энергопотреблением в схемах операционных усилителей с однополярным питанием (ОУ) с синусоидальным выходом и смещением постоянного тока. Я также обсудил два метода снижения энергопотребления в этих схемах: увеличение размеров резисторов и выбор операционного усилителя с более низким током покоя. Обе тактики доступны в большинстве приложений для операционных усилителей.

В этой статье я покажу вам, как использовать маломощные операционные усилители с низким напряжением питания.

Экономия энергии с помощью низковольтной шины

Напомним, что часть 1 включала определение среднего энергопотребления схемы операционного усилителя с однополярным питанием с синусоидальным сигналом и напряжением смещения постоянного тока с использованием уравнений 1 и 2:

Я не рассматривал шину питания (V ₊) в части 1, так как она «обычно определяется напряжениями питания, доступными в цепи». Хотя это верно, существуют приложения, в которых вы можете использовать исключительно низкое напряжение питания. В таких случаях выбор маломощного операционного усилителя, способного работать с этими шинами питания, может привести к значительной экономии энергии. Вы можете увидеть это в уравнении 2, где P _{общее, среднее} прямо пропорционально V ₊ .

Многие операционные усилители имеют минимальное напряжение питания в диапазоне 2,7 В или 3,3 В. Причина этого ограничения связана с минимальным напряжением, необходимым для поддержания внутренних транзисторов в желаемом рабочем диапазоне. Некоторые операционные усилители рассчитаны на работу при напряжении до 1,8 В и даже ниже. Например, операционный усилитель общего назначения TLV9042 может работать с шиной 1,2 В.

Приложения с батарейным питанием

Многие современные датчики и интеллектуальные устройства питаются от батарей, напряжение на клеммах которых снижается по сравнению с номинальным напряжением по мере их разрядки. Например, одна щелочная батарейка типа АА имеет номинальный потенциал 1,5 В. При первом измерении без нагрузки фактическое напряжение на клеммах может быть ближе к 1,6 В. По мере разрядки батареи это напряжение на клеммах падает до 1,2 В и выше. Использование операционного усилителя, способного работать при напряжении до 1,2 В, вместо операционного усилителя с более высоким напряжением дает следующие преимущества:

Схема операционного усилителя будет продолжать работать дольше, даже когда батарея приближается к концу цикла зарядки и напряжение на ее клеммах падает.
Схема операционного усилителя может работать с одной батареей 1,5 В вместо двух батарей для формирования шины 3 В.

Чтобы понять, почему операционный усилитель с более низким напряжением может увеличить срок службы батареи, рассмотрите график разрядки батареи, показанный на рис. 1. Батареи обычно имеют циклы разрядки, которые напоминают эту кривую. Напряжение на клеммах батареи начнет приближаться к номинальному значению. По мере того как аккумулятор со временем разряжается, напряжение на клеммах будет постепенно снижаться. Как только батарея приближается к концу своего заряда, напряжение на клеммах батареи быстро снижается. Если схема операционного усилителя предназначена только для работы с напряжением, близким к номинальному напряжению батареи, например, В ₁ , то время работы схемы, t ₁ , будет коротким. Однако использование операционного усилителя, способного работать при несколько более низком напряжении, например V ₂ , значительно продлевает срок службы батареи, t ₂ .

Рисунок 1: Типичная кривая разряда одноэлементной батареи

Этот эффект зависит от типа батареи, нагрузки батареи и других факторов. Тем не менее, ясно видно, как 1,2-вольтовый операционный усилитель, такой как TLV9,042 может прожить больше от одной 1,5-вольтовой батарейки АА, чем от 1,5-вольтового операционного усилителя.

Низковольтные цифровые логические уровни

Приложения, использующие низковольтные шины как для цифровых, так и для аналоговых схем, также могут использовать преимущества маломощных операционных усилителей с низким напряжением питания. Цифровая логика имеет стандартные уровни напряжения от 5 В до 1,8 В и ниже (рис. 2). Как и в схемах на операционных усилителях, цифровая логика становится более энергоэффективной при более низких напряжениях. Таким образом, более низкий уровень цифровой логики часто будет предпочтительнее.

Для упрощения процесса проектирования вы можете использовать одинаковые уровни напряжения питания для аналоговых и цифровых схем. В этом случае может оказаться полезным наличие операционного усилителя с напряжением 1,8 В, такого как высокоточный широкополосный OPA391 или оптимизированный по стоимости TLV9001. Для будущего проекта с потенциальной цифровой шиной 1,2 В TLV9042 может быть более подходящим. Если вы решите использовать этот подход, обязательно устраните любые помехи, которые могут просачиваться на выводы питания аналоговых устройств из цифровых схем.

Рис. 2. Стандартные логические уровни

Заключение

В этой статье мы рассмотрели приложения, в которых маломощные операционные усилители с низким напряжением питания могут принести дополнительные преимущества.