Регулятор напруги є електричний регулятор призначений для автоматичної підтримки постійного напруження рівні. A voltage regulator may be a simple "feed-forward" design or may include negative feedback control loops . Регулятор напруги може бути простим "прямим зв'язком" дизайн і може включати в себе негативного зворотного зв'язку контуру управління . It may use an electromechanical mechanism , or electronic components. Він може використовувати електромеханічний механізм або електронних компонентів. Depending on the design, it may be used to regulate one or more AC or DC voltages. Залежно від конструкції, вона може бути використана для регулювання одного або декількох змінного або постійного струму напругою.
Electronic voltage regulators are found in devices such as computer power supplies where they stabilize the DC voltages used by the processor and other elements. Електронні стабілізатори напруги знаходяться в пристроях, таких як комп'ютерні блоки живлення , де вони стабілізують напругу постійного струму використовується процесор і інші елементи. In automobile alternators and central power station generator plants, voltage regulators control the output of the plant. В автомобільних генераторів і центральної електростанції генераторних установок, регулятори напруги контролювати вихід заводу. In an electric power distribution system, voltage regulators may be installed at a substation or along distribution lines so that all customers receive steady voltage independent of how much power is drawn from the line. У розподіл електроенергії системи, стабілізатори напруги можуть бути встановлені на підстанції або уздовж лінії роздачі, так що всі клієнти отримують постійну напругу незалежно від того, скільки влада звертається з лінії.
Contents |
[ edit ] Measures of regulator qualityЗаходи регулятора якості
The output voltage can only be held roughly constant; the regulation is specified by two measurements: Вихідна напруга може проводитися тільки приблизно постійним, регулювання визначається двома вимірами:
load regulation is the change in output voltage for a given change in load current (for example: "typically 15mV, maximum 100mV for load currents between 5mA and 1.4A, at some specified temperature and input voltage"). Стабільність є зміна вихідної напруги при заданій зміні струму навантаження (наприклад: "Зазвичай 15mV, максимально 100 мВ для струмів навантаження між 5 мА і 1,4, в деякій заданої температури і вхідного напруги").
line regulation or input regulation is the degree to which output voltage changes with input (supply) voltage changes - as a ratio of output to input change (for example "typically 13mV/V"), or the output voltage change over the entire specified input voltage range (for example "plus or minus 2% for input voltages between 90V and 260V, 50-60Hz"). регулювання лінії або введення регулювання, в якому ступені зміни вихідного напруги з вхідним (пропозиція) зміни напруги - як ставлення до входу зміни (наприклад, "правило 13mV / V"), або зміна вихідної напруги протягом усього зазначеного вхідного Діапазон напруги (наприклад, «плюс-мінус 2% для вхідних напруг від 90В і 260В, 50-60Hz").
Other important parameters are: Іншими важливими параметрами є:
Temperature coefficient of the output voltage is the change in output voltage with temperature (perhaps averaged over a given temperature range), while... Температурний коефіцієнт вихідної напруги є зміна вихідної напруги від температури (можливо, усереднені за даними діапазоні температур), а ...
Initial accuracy of a voltage regulator (or simply "the voltage accuracy") reflects the error in output voltage for a fixed regulator without taking into account temperature or aging effects on output accuracy. Початкова точність регулятора напруги (або просто "напруга точність») відображає помилки вихідної напруги при фіксованій регулятор без обліку температури та ефектів старіння на виході точності.
Dropout voltage is the minimum difference between input voltage and output voltage for which the regulator can still supply the specified current. Повернення напруги мінімальну різницю між вхідною напругою і вихідною напругою, для яких регулятор може як і раніше поставляють зазначений струм. A Low Drop-Out (LDO) regulator is designed to work well even with an input supply only a Volt or so above the output voltage. Низький Drop-Out (LDO) регулятор призначений для роботи і навіть із входом харчування тільки вольт або близько того вище вихідної напруги. The input-output differential at which the voltage regulator will no longer maintain regulation is the dropout voltage. Введення-виведення диференціала в якому регулятор напруги більше не буде підтримувати регулювання падіння напруги. Further reduction in input voltage will result in reduced output voltage. Подальше зниження вхідної напруги приведе до зниження вихідного напруги. This value is dependent on load current and junction temperature. Ця величина залежить від поточного навантаження і температури переходу.
Absolute maximum ratings are defined for regulator components, specifying the continuous and peak output currents that may be used (sometimes internally limited), the maximum input voltage, maximum power dissipation at a given temperature, etc. Максимально допустимі значення, визначені для регулятора компонентів з зазначенням безперервної і пікової вихідний струм, який може бути використаний (іноді внутрішньо обмеженим), максимальне вхідна напруга, максимальна розсіює потужність при даній температурі, і т.д.
Output noise (thermal white noise ) and output dynamic impedance may be specified as graphs versus frequency, while output ripple noise (mains "hum" or switch-mode "hash" noise) may be given as peak-to-peak or RMS voltages, or in terms of their spectra. Вихідний шум (теплової білий шум ) і вихідний динамічний імпеданс може бути вказаний у вигляді графіків в залежності від частоти, а пульсації вихідного шуму (мережі «хум» або імпульсний "хеш" шум) можуть бути задані як від піку до піку або RMS напруги, або за їх спектрами.
Quiescent current in a regulator circuit is the current drawn internally, not available to the load, normally measured as the input current while no load is connected (and hence a source of inefficiency; some linear regulators are, surprisingly, more efficient at very low current loads than switch-mode designs because of this). Ток в ланцюзі регулятора струм всередині країни, не доступні для завантаження, як правило, визначається як вхідний струм при відсутності навантаження пов'язане (і, отже, джерелом неефективності, а деякі лінійні стабілізатори, на диво, більш ефективним при дуже низьких поточних навантаження, ніж імпульсний конструкцій через це).
Transient response is the reaction of a regulator when a (sudden) change of the load current (called the load transient ) or input voltage (called the line transient ) occurs. Перехідний процес є реакцією регулятора, якщо (раптом) зміна напруги струму навантаження (так званий перехідний навантаження) або вхідний (так звана лінія перехідних) відбувається. Some regulators will tend to oscillate or have a slow response time which in some cases might lead to undesired results. Деякі регулятори, як правило, коливаються або повільне час відгуку, яка в деяких випадках може привести до небажаних результатів. This value is different from the regulation parameters, as that is the stable situation definition. Це значення відрізняється від параметрів регулювання, так як це визначення стабільної ситуації. The transient response shows the behaviour of the regulator on a change. Перехідна характеристика показує поведінку регулятора на зміну. This data is usually provided in the technical documentation of a regulator and is also dependent on output capacitance. Ці дані, як правило, міститься в технічній документації регулятора і також залежить від вихідної ємності.
Mirror-image Insertion Protection means that regulators are designed for use when there is a voltage on its output pin and AC power is disconnected. Дзеркальна вставка зображень захисту означає, що регулятори призначені для використання при наявності напруги на контактну висновок та харчування відключений. Regulators with "Mirror-image Insertion Protection" can tolerate the input being grounded and output being at a higher potential than the input, but not higher than the maximum input voltage of the regulator. Регулятори з "дзеркальної вставки захисту» може терпіти вхідний бути обгрунтовані і вихід перебуваючи на більш високий потенціал, ніж на вході, але не вище, ніж максимальна напруга вхідного регулятора. Only some regulators can continuously withstand this situation; others might only manage for a minute [60 seconds](it will be usually be specified in the datasheet). Лише деякі регулятори можуть безперервно протистояти цій ситуації, а інші можуть керувати лише на хвилину [60 секунд] (воно буде звичайно зазначений у таблиці). This situation is similar to the three terminal regulators being mounted as a mirror image. Ця ситуація схожа на три термінальних регуляторів монтуються як у дзеркальному відображенні. The three terminal regulators when mounted incorrectly on PCB has output terminal connected to unregulated DC input and input is connected to load. Три терміналу регуляторів при установці неправильно на платі є вихід терміналу, підключеного до нерегульованим вхідної напруги і вхід підключений до навантаження. "Mirror-image Insertion Protection" is important when Regulator circuit is used in battery charging circuits. "Дзеркало-вставка зображень середовища" важливо, коли регулятор схема використовується в ланцюзі зарядки акумулятора. A regulator without "Mirror-image Insertion Protection" may get damaged if AC power fails or is not turned on. Регулятор не "дзеркально вставка Захист" може отримати пошкодження, якщо живлення не може або не включений. In this situation DC input to regulator is zero volts, whereas output terminal is at battery terminal voltage. У цій ситуації вхід постійного струму регулятора дорівнює нулю вольт, в той час як вихід терміналу на напругу акумулятора терміналу. This leads to reverse voltage across I/p and O/P terminals of the three terminal regulators. Це призводить до зворотної напруга I / P і O / P терміналів з трьох регуляторів терміналу.
[ edit ] Electronic voltage regulatorsЕлектронні стабілізатори напруги
A simple voltage regulator can be made from a resistor in series with a diode (or series of diodes). Простий регулятор напруги можуть бути виготовлені з резистора послідовно з діодом (або серії діодів). Due to the logarithmic shape of diode VI curves, the voltage across the diode changes only slightly due to changes in current drawn. У зв'язку з логарифмічною формі кривих діод VI, напруга на діоді змінюється незначно у зв'язку зі зміною струму. When precise voltage control is not important, this design may work fine. Коли точний контроль напруги не важливо, ця конструкція може прекрасно працювати.
Feedback voltage regulators operate by comparing the actual output voltage to some fixed reference voltage. Регулятори напруги зворотного зв'язку працює шляхом порівняння фактичного напруги на деякий фіксований опорне напруга. Any difference is amplified and used to control the regulation element in such a way as to reduce the voltage error. Будь-яка різниця посилюється і використовується для управління регулювання елементів таким чином, щоб зменшити напругу помилки. This forms a negative feedback control loop ; increasing the open-loop gain tends to increase regulation accuracy but reduce stability (avoidance of oscillation, or ringing during step changes). Це створює негативний зворотний зв'язок контуру управління , підвищення розімкнутої приріст має тенденцію до збільшення точності регулювання, але знижують стійкість (запобігання коливань, або дзвін у крок зміни). There will also be a trade-off between stability and the speed of the response to changes. Там також буде компроміс між стабільністю і швидкістю реакції на зміни. If the output voltage is too low (perhaps due to input voltage reducing or load current increasing), the regulation element is commanded, up to a point , to produce a higher output voltage–by dropping less of the input voltage (for linear series regulators and buck switching regulators ), or to draw input current for longer periods (boost-type switching regulators ); if the output voltage is too high, the regulation element will normally be commanded to produce a lower voltage. Якщо вихідна напруга занадто низька (можливо, через зниження вхідної напруги або струму навантаження збільшується), регулювання елемент командував, до точки, для отримання більш високого вихідного напруги за падіння менше вхідної напруги (для лінійних регуляторів серії і долар перемикання регуляторів ), або залучити вхідного струму на більш тривалий термін (підвищення типу регуляторів перемикання ), якщо вихідна напруга дуже велика, елемент регулювання, як правило, під командуванням для отримання низької напруги. However, many regulators have over-current protection, so that they will entirely stop sourcing current (or limit the current in some way) if the output current is too high, and some regulators may also shut down if the input voltage is outside a given range (see also: crowbar circuits ). Тим не менш, багато регулюючі органи по-струмового захисту, так що вони будуть повністю зупинити джерел струму (або обмеження струму в деякому роді), якщо вихідний струм занадто високий, і деякі регулятори можуть закрити, якщо вхідна напруга знаходиться за межами даної діапазону (див. також: лом схем ).
[ edit ] Electromechanical regulatorsелектромеханічні регулятори
Circuit design for a simple electromechanical voltage regulator. Схемотехніка для простої електромеханічний стабілізатор напруги.
A voltage stabilizer using electromechanical relays for switching. Стабілізатор напруги з використанням електромеханічних реле для комутації.
Graph of voltage output on a time scale. Графік вихідної напруги по часовій шкалі.
In electromechanical regulators, voltage regulation is easily accomplished by coiling the sensing wire to make an electromagnet. В електромеханічних регуляторів, регулювання напруги легко здійснюється шляхом намотування дроту зондування зробити електромагніт. The magnetic field produced by the current attracts a moving ferrous core held back under spring tension or gravitational pull. Магнітне поле , створюване струмом приваблює рухомий чорних ядро стримується під пружину або гравітаційним притяганням. As voltage increases, so does the current, strengthening the magnetic field produced by the coil and pulling the core towards the field. Як напруга зростає, зростає струм, посилення магнітного поля, створюваного котушкою і тягне до основних полем. The magnet is physically connected to a mechanical power switch, which opens as the magnet moves into the field. Магніт фізично підключений до механічних перемикачем потужності, який відкривається як магніт переміщається в поле. As voltage decreases, so does the current, releasing spring tension or the weight of the core and causing it to retract. Як напруга зменшується, так само струм, випускаючи натягу пружини або ваги ядра і змушуючи його відмовитися. This closes the switch and allows the power to flow once more. Це закриває перемикач і дозволяє владі текти ще раз.
If the mechanical regulator design is sensitive to small voltage fluctuations, the motion of the solenoid core can be used to move a selector switch across a range of resistances or transformer windings to gradually step the output voltage up or down, or to rotate the position of a moving-coil AC regulator. Якщо конструкція регулятора чутливий навіть до невеликих коливань напруги, рух соленоїда ядро може бути використана для переміщення перемикача цілого ряду опорів обмоток трансформатора або поступово крок вихідної напруги вгору або вниз, або обертати положення рухомий котушкою змінного струму регулятора.
Early automobile generators and alternators had a mechanical voltage regulator using one, two, or three relays and various resistors to stabilize the generator's output at slightly more than 6 or 12 V, independent of the engine 's rpm or the varying load on the vehicle's electrical system. Рано автомобільних генераторів і генераторів був механічний регулятор напруги з допомогою одного, двох або трьох реле і різні резистори для стабілізації виходу генератора на рівні трохи більше 6 або 12 В, незалежно від двигуна "з оборотів в хвилину або змінним навантаженням на електричну автомобіля системи. Essentially, the relay(s) employed pulse width modulation to regulate the output of the generator, controlling the field current reaching the generator (or alternator) and in this way controlling the output voltage produced. По суті, реле (и) працюють широтно-імпульсної модуляції регулювати потужність генератора, контролюючи струм досягнення генератора (або генератор) і, таким чином, контроль вихідного напруги проводиться.
The regulators used for DC generators (but not alternators) also disconnect the generator when it was not producing electricity, thereby preventing the battery from discharging back into the generator and attempting to run it as a motor. Регулятори для генераторів постійного струму (але не змінного струму) і відключити генератор, коли він був не виробляє електроенергію, тим самим запобігаючи батареї від виконання назад в генератор і намагатися запустити його в якості двигуна. The rectifier diodes in an alternator automatically perform this function so that a specific relay is not required; this appreciably simplified the regulator design. Випрямляч діоди в генератор автоматично виконувати цю функцію, так що конкретні реле не потрібно, це значно спростило регулятор дизайн.
More modern designs now use solid state technology ( transistors ) to perform the same function that the relays perform in electromechanical regulators. Більш сучасний дизайн в даний час використовують твердотільної технології ( транзисторів ), щоб виконувати ті ж функції, які виконує в реле електромеханічні регулятори.
Electromechanical regulators are used for mains voltage stabilisation—see AC voltage stabilizers below. Електромеханічні регулятори призначені для стабілізації напруги, див стабілізатори напруги змінного струму нижче.
[ edit ] Coil-rotation AC voltage regulatorCoil обертання змінної напруги
Basic design principle and circuit diagram for the rotating-coil AC voltage regulator. Основні принципи розробки та схема для обертається котушки стабілізатора напруги змінного струму.
This is an older type of regulator used in the 1920s that uses the principle of a fixed-position field coil and a second field coil that can be rotated on an axis in parallel with the fixed coil. Це старий тип регулятора використаний в 1920 році, що використовується принцип котушку у фіксованому положенні на місцях і другий котушки поле, яке може обертатися на осі паралельно з фіксованою котушкою.
When the movable coil is positioned perpendicular to the fixed coil, the magnetic forces acting on the movable coil balance each other out and voltage output is unchanged. Коли рухлива котушка розташована перпендикулярно до нерухомої котушки, магнітні сили, що діють на рухомий котушкою врівноважують один одного, і вихідна напруга залишається незмінним. Rotating the coil in one direction or the other away from the center position will increase or decrease voltage in the secondary movable coil. Обертання котушки в одну або іншу сторону від центру положення буде збільшувати або зменшувати напругу на вторинній рухомий котушкою.
This type of regulator can be automated via a servo control mechanism to advance the movable coil position in order to provide voltage increase or decrease. Цей тип регулятора може бути автоматизований за допомогою сервоприводу механізму контролю для просування рухомий котушкою становище для того, щоб забезпечити напруга збільшення або зменшення. A braking mechanism or high ratio gearing is used to hold the rotating coil in place against the powerful magnetic forces acting on the moving coil. Механізм гальмування або високий коефіцієнт передачі використовується для зберігання обертається котушки на місце проти потужних магнітних сил, що діють на рухомий котушкою.
[ edit ] AC voltage stabilizersстабілізаторів напруги змінного струму
Magnetic mains regulator Магнітний регулятор мережі
[ edit ] ElectromechanicalЕлектромеханічний
Electromechanical regulators, usually called voltage stabilizers, have also been used to regulate the voltage on AC power distribution lines. Електромеханічні регулятори, як правило, називаються стабілізатори напруги, також використовується для регулювання напруги змінного розподілу електроенергії лініями. These regulators operate by using a servomechanism to select the appropriate tap on an autotransformer with multiple taps, or by moving the wiper on a continuously variable autotransfomer. Ці регулятори працюють за допомогою стежить , щоб вибрати відповідний кран автотрансформатор з декількома кранами, або при переміщенні щітки по бесступенчатой autotransfomer. If the output voltage is not in the acceptable range, the servomechanism switches connections or moves the wiper to adjust the voltage into the acceptable region. Якщо вихідна напруга не знаходиться в прийнятному діапазоні, що стежить включає з'єднання або переміщує склоочисника для регулювання напруги в прийнятні регіону. The controls provide a deadband wherein the controller will not act, preventing the controller from constantly adjusting the voltage ("hunting") as it varies by an acceptably small amount. Забезпечити контроль зони нечутливості якому контролер не буде діяти, запобігаючи контролер постійно регулює напругу («полювання»), так як залежить від прийнятно невелику суму.
[ edit ] Constant-voltage transformerПостійна напруга трансформатора
The ferroresonant transformer , ferroresonant regulator or constant-voltage transformer is a type of saturating transformer used as a voltage regulator. Ferroresonant трансформатор, ferroresonant регулятора або постійної напруги трансформатора типу насичення трансформатора використовувати в якості регулятора напруги. These transformers use a tank circuit composed of a high-voltage resonant winding and a capacitor to produce a nearly constant average output voltage with a varying input current or varying load. Ці трансформатори використовувати контур складається з високовольтної обмотки і резонансний конденсатор виробляти майже постійним середня вихідна напруга зі змінним вхідним струмом або зміни навантаження. The circuit has a primary on one side of a magnet shunt and the tuned circuit coil and secondary on the other side. Схема має в основному, на одній стороні шунта магніту і котушки налаштований контур і вторинних, з іншого боку. The regulation is due to magnetic saturation in the section around the secondary. Регулювання відбувається через магнітного насичення в розділі всім вторинним.
The ferroresonant approach is attractive due to its lack of active components, relying on the square loop saturation characteristics of the tank circuit to absorb variations in average input voltage. Ferroresonant підхід привабливий через відсутність активних компонентів, спираючись на площі циклу насичення характеристики контуру, щоб поглинути варіації в середньому вхідної напруги. Saturating transformers provide a simple rugged method to stabilize an AC power supply. Насичення трансформатора забезпечує простий міцний метод для стабілізації живлення змінного струму.
Older designs of ferroresonant transformers had an output with high harmonic content, leading to a distorted output waveform. Старі конструкції ferroresonant трансформаторів була продукції з високою гармонійної зміст, що призводить до спотвореного сигналу виходу. Modern devices are used to construct a perfect sine wave . Сучасні пристрої використовуються для побудови ідеальної синусоїдальної хвилі . The ferroresonant action is a flux limiter rather than a voltage regulator, but with a fixed supply frequency it can maintain an almost constant average output voltage even as the input voltage varies widely. Ferroresonant дії потоку обмежувач, а не напруги, але з фіксованою частотою харчування може підтримувати практично постійним середня вихідна напруга навіть тоді, коли вхідна напруга коливається в широких межах.
The ferroresonant transformers, which are also known as Constant Voltage Transformers (CVTs) or ferros, are also good surge suppressors, as they provide high isolation and inherent short-circuit protection. Ferroresonant трансформаторів, які також відомі як постійної напруги трансформаторів (ОППП) або ferros, теж гарні подавители сплесків напруги, так як вони забезпечують високу ізоляцію і властиві захист від короткого замикання.
A ferroresonant transformer can operate with an input voltage range ±40% or more of the nominal voltage. Ferroresonant трансформатор може працювати з вхідною напругою ± 40% або більше від номінальної напруги.
Output power factor remains in the range of 0.96 or higher from half to full load. Вихідний коефіцієнт потужності залишається в діапазоні 0,96 або вище від половини до повного навантаження.
Because it regenerates an output voltage waveform, output distortion, which is typically less than 4%, is independent of any input voltage distortion, including notching. Тому що він відновлює форму хвилі вихідного напруги, вихідної спотворень, які зазвичай не перевищує 4%, не залежить від спотворень вхідної напруги, у тому числі насічка.
Efficiency at full load is typically in the range of 89% to 93%. ККД при повному навантаженні, як правило, в діапазоні від 89% до 93%. However, at low loads, efficiency can drop below 60% and no-load losses can be as high as 20%. [ clarification needed ] The current-limiting capability also becomes a handicap when a CVT is used in an application with moderate to high inrush current like motors, transformers or magnets. Тим не менш, при низькому навантаженні, ефективність може впасти нижче 60% і втрат холостого ходу може досягати 20%. [ роз'яснення необхідності ] струмообмежуючі можливості і стає перешкодою, коли CVT використовується в додатках з помірної до високої пусковий струм , як двигуни, трансформатори або магнітів. In this case, the CVT has to be sized to accommodate the peak current, thus forcing it to run at low loads and poor efficiency. В цьому випадку CVT повинна бути розміром для розміщення максимального струму, тим самим змушуючи його працювати при низькому навантаженні і низькою ефективністю.
Minimum maintenance is required, as transformers and capacitors can be very reliable. Мінімальна технічне обслуговування не потрібно, як трансформатори і конденсатори можуть бути дуже надійними. Some units have included redundant capacitors to allow several capacitors to fail between inspections without any noticeable effect on the device's performance. Деякі пристрої включені надлишкові конденсатори, щоб кілька конденсаторів на провал між перевірками без якого-небудь помітного впливу на продуктивність пристрою.
Output voltage varies about 1.2% for every 1% change in supply frequency. Вихідна напруга коливається близько 1,2% на кожен 1% зміни частоти харчування. For example, a 2 Hz change in generator frequency, which is very large, results in an output voltage change of only 4%, which has little effect for most loads. Наприклад, 2 Гц зміна частоти генератора, який є дуже великий, призводить до зміни вихідного напруги всього лише на 4%, що мало впливає на більшість вантажів.
It accepts 100% single-phase switch-mode power supply loading without any requirement for derating, including all neutral components. Він приймає 100% однофазний імпульсний джерело живлення навантаження без будь-яких умов для погіршення характеристик, у тому числі всіх нейтральних компонентів.
Input current distortion remains less than 8% THD even when supplying nonlinear loads with more than 100% current THD. Спотворення вхідного струму залишилося менше 8% THD , навіть при поставках нелінійних навантажень з більш ніж 100% поточних THD.
Drawbacks of CVTs are their larger size, audible humming sound, and the high heat generation caused by saturation. Недоліки варіаторів є їхні великі розміри, чутний звук дзижчання, і високе тепловиділення викликано насиченням. Also, the regulation is not as good as solid state devices, so these units are obsolete for most purposes. Крім того, в постанові не так добре, як прилади на твердому тілі, так що ці підрозділи є застарілими для більшості цілей.
[ edit ] DC voltage stabilizersстабілізаторів постійної напруги
Many simple DC power supplies regulate the voltage using a shunt regulator such as a Zener diode , avalanche breakdown diode , or voltage regulator tube . Багато прості джерела живлення постійного струму регулювати напругу з допомогою шунтуючого регулятора, таких як стабілітрон , лавинного пробою діода або напруги трубка регулятора . Each of these devices begins conducting at a specified voltage and will conduct as much current as required to hold its terminal voltage to that specified voltage. Кожне з цих пристроїв починає проводити в певну напругу і буде проводити стільки поточного, скільки потрібно для проведення її термінал напруги, зазначеного напруги. The power supply is designed to only supply a maximum amount of current that is within the safe operating capability of the shunt regulating device (commonly, by using a series resistor ). Блок живлення призначений тільки поставляти максимальну кількість струму, який знаходиться в безпечному можливість роботи приладу шунт регулювання (як правило, за допомогою ряду резисторів ).
If the stabilizer must provide more power, the shunt regulator output is only used to provide the standard voltage reference for the electronic device, known as the voltage stabilizer . Якщо стабілізатор повинен забезпечити більшу потужність на виході шунта регулятора тільки для надання стандартного опорного напруги для електронного пристрою, відомого як стабілізатор напруги . The voltage stabilizer is the electronic device, able to deliver much larger currents on demand. Стабілізатор напруги є електронним пристроєм, здатним доставити набагато більше струму на вимогу.
[ edit ] Active regulatorsАктивні регулятори
Active regulators employ at least one active (amplifying) component such as a transistor or operational amplifier. Активні регулятори працюють по крайней мере один активний (підсилює) компонентів, таких як транзистор або операційний підсилювач. Shunt regulators are often (but not always) passive and simple, but always inefficient because they (essentially) dump the excess current not needed by the load. Шунт регулятори часто (але не завжди), пасивні і прості, але завжди неефективно, тому що вони (в основному) скинути надмірний струм не потрібні навантаження. When more power must be supplied, more sophisticated circuits are used. При більшій потужності повинні бути поставлені більш складні схеми використовуються. In general, these active regulators can be divided into several classes: Загалом, ці активні регулятори можна розділити на декілька класів:
Linear series regulators Лінійні регулятори серії
Switching regulators Перемикання регуляторів
SCR regulators SCR регуляторів
[ edit ] Linear regulatorsЛінійні регулятори
Main article: Linear regulator Основна стаття: лінійний регулятор
Linear regulators are based on devices that operate in their linear region (in contrast, a switching regulator is based on a device forced to act as an on/off switch). Лінійні регулятори на основі пристроїв, які працюють в лінійній області (на відміну від імпульсного стабілізатора заснований на пристрій змушений діяти як вкл / викл). In the past, one or more vacuum tubes were commonly used as the variable resistance. У минулому, одна або кілька ламп зазвичай використовувалися як змінного опору. Modern designs use one or more transistors instead, perhaps within an Integrated Circuit . Сучасні конструкції використовується один або декілька транзисторів , а, можливо, в інтегральних схемах . Linear designs have the advantage of very "clean" output with little noise introduced into their DC output, but are most often much less efficient and unable to step-up or invert the input voltage like switched supplies. Лінійний дизайн мають ту перевагу, дуже "чистий" вихід з невеликою шум, які вносяться в напругу постійного струму, але найчастіше набагато менш ефективні і не в змозі активізувати діяльність або інвертувати вхідна напруга, як перемикатися поставок. All linear regulators require a higher input than the output. Всі лінійні регулятори вимагають більш високих витрат, ніж вихід. If the input voltage approaches the desired output voltage, the regulator will "drop out". Якщо вхідна напруга наближається до бажаної вихідної напруги, регулятор буде "випадати". The input to output voltage differential at which this occurs is known as the regulator's drop-out voltage. На вході і виході диференціального напруги, при якому це відбувається, як відомо, що кидають напруга регулятора.
Entire linear regulators are available as integrated circuits . Цілі лінійні стабілізатори доступні як інтегральні схеми . These chips come in either fixed or adjustable voltage types. Ці чіпи приходять з фіксованим або регульованим напругою типів.
[ edit ] Switching regulatorsПеремикання регуляторів
Main article: Switched-mode power supply Основна стаття: Імпульсний блок живлення
Switching regulators rapidly switch a series device on and off. Перемикання регуляторів швидко перемикатися серії та вимикання пристрою. The duty cycle of the switch sets how much charge is transferred to the load. Робочий цикл з перемикача встановлює, скільки заряд передається в навантаження. This is controlled by a similar feedback mechanism as in a linear regulator. Це контролюється подібний механізм зворотного зв'язку, як в лінійному регуляторі. Because the series element is either fully conducting, or switched off, it dissipates almost no power; this is what gives the switching design its efficiency. Тому що ряд елементів або повністю проведенні або вимкнений, він майже не розсіює потужність, це те, що дає включення дизайн її ефективності. Switching regulators are also able to generate output voltages which are higher than the input, or of opposite polarity — something not possible with a linear design. Перемикання регулятори також можуть генерувати вихідна напруга якого вища, ніж на вході, або протилежної полярності - щось не представляється можливим з лінійним дизайном.
Like linear regulators, nearly-complete switching regulators are also available as integrated circuits. Як і лінійних регуляторів, майже-комплектних розподільчих регуляторів також доступні у вигляді інтегральних схем. Unlike linear regulators, these usually require one external component: an inductor that acts as the energy storage element. На відміну від лінійних регуляторів, це звичайно потрібно один зовнішній компонент: індуктор , який виступає в якості елемента зберігання енергії. (Large-valued inductors tend to be physically large relative to almost all other kinds of componentry, so they are rarely fabricated within integrated circuits and IC regulators — with some exceptions. [ 1 ] [ 2 ] ) (Великий значеннями індуктивності, як правило, фізично великий у порівнянні з майже всіма іншими видами комплектуючих, тому вони рідко виготовляються на інтегральні схеми і мікросхеми регуляторів - з деякими винятками. [1] [2] )
[ edit ] Comparing linear vs. switching regulatorsПорівняння лінійного проти перемикання регуляторів
The two types of regulators have their different advantages: Ці два види регуляторів мають різні переваги:
Linear regulators are best when low output noise (and low RFI radiated noise) is required Лінійні регулятори найкраще, коли низький рівень шуму вихід (і низьких RFI випромінюваного шуму) потрібно
Linear regulators are best when a fast response to input and output disturbances is required. Лінійні регулятори найкраще, коли швидка реакція на вході і виході порушення не потрібно.
At low levels of power, linear regulators are cheaper and occupy less printed circuit board space. При низьких рівнях влади, лінійні стабілізатори дешевше і займають менше друкованої плати простору.
Switching regulators are best when power efficiency is critical (such as in portable computers ), except linear regulators are more efficient in a small number of cases (such as a 5V microprocessor often in "sleep" mode fed from a 6V battery, if the complexity of the switching circuit and the junction capacitance charging current means a high quiescent current in the switching regulator). Перемикання регулятори найкраще, коли енергетична ефективність має вирішальне значення (наприклад, в портативних комп'ютерах ), за винятком лінійних регуляторів є більш ефективними в невеликому числі випадків (наприклад, 5В мікропроцесорів часто в "сплячому" режимі живиться від батарейки 6, якщо складності від перемикання ланцюга і ємність переходу зарядний струм означає високий струм в імпульсний регулятор).
Switching regulators are required when the only power supply is a DC voltage, and a higher output voltage is required. Перемикання регуляторів необхідні, коли єдине джерело живлення постійної напруги, і вище вихідної напруги не потрібно.
At high levels of power (above a few watts), switching regulators are cheaper (for example, the cost of removing heat generated is less). При високих рівнях влади (див. вище в кілька ватт), перемикання регуляторів дешевше (наприклад, витрати на видалення тепла менше).
[ edit ] SCR regulatorsSCR регуляторів
Regulators powered from AC power circuits can use silicon controlled rectifiers (SCRs) as the series device. Регулятори з харчуванням від змінного струму потужністю можна використовувати Керовані випрямлячі (SCR) у вигляді ряду пристроїв. Whenever the output voltage is below the desired value, the SCR is triggered, allowing electricity to flow into the load until the AC mains voltage passes through zero (ending the half cycle). Всякий раз, коли вихідна напруга нижче необхідного значення, SCR спрацьовує, дозволяючи електрика надходить в навантаження, поки напруга мережі змінного струму через нуль (кінець половині циклу). SCR regulators have the advantages of being both very efficient and very simple, but because they can not terminate an on-going half cycle of conduction, they are not capable of very accurate voltage regulation in response to rapidly-changing loads. SCR регулятори мають переваги бути як дуже ефективний і дуже простий, але оскільки вони не можуть припинити поточні напівперіоду провідності, вони не здатні до дуже точним регулюванням напруги у відповідь на швидко мінливі навантаження. An alternative is the SCR shunt regulator which uses the regulator output as a trigger, both series and shunt designs are noisy, but powerful, as the device has a low on resistance. Альтернативою є регулятор SCR шунт, який використовує регулятор вихідного в якості тригера, обидві серії і шунта конструкції шумно, але потужний, тому що пристрій має низький опір.
[ edit ] Combination (hybrid) regulatorsКомбінація (гібридні) регуляторів
Many power supplies use more than one regulating method in series. Багато джерел живлення використовувати більше одного методу регулювання в серії. For example, the output from a switching regulator can be further regulated by a linear regulator. Наприклад, вихід з імпульсний регулятор може бути додатково регулюється лінійним регулятором. The switching regulator accepts a wide range of input voltages and efficiently generates a (somewhat noisy) voltage slightly above the ultimately desired output. Імпульсний регулятор приймає широкий діапазон вхідних напруг і ефективно генерує (кілька шумно) напруга трохи вище в кінцевому підсумку бажаний результат. That is followed by a linear regulator that generates exactly the desired voltage and eliminates nearly all the noise generated by the switching regulator. Це супроводжується лінійним регулятором, який генерує саме бажане напруга і усуває практично всі шуми породжених імпульсний регулятор. Other designs may use an SCR regulator as the "pre-regulator", followed by another type of regulator. Інші проекти можуть використовувати регулятор SCR як "попередньо регулятор", а потім інший тип регулятора. An efficient way of creating a variable-voltage, accurate output power supply is to combine a multi-tapped transformer with an adjustable linear post-regulator. Одним з ефективних способів створення змінних напруг, точну поставку потужності є поєднання кількох різьбових трансформатора з регульованими лінійними після регулятора.
[ edit ] Example linear regulatorsПриклад лінійних регуляторів
[ edit ] Transistor regulatorтранзистор регулятора
In the simplest case emitter follower is used, the base of the regulating transistor is directly connected to the voltage reference: У простому випадку емітерного використовується база регулюючого транзистора безпосередньо пов'язані з опорного напруги:
The stabilizer uses the power source, having voltage U in that may vary over time. Стабілізатор використовується джерело живлення з напругою U в тому, що може змінюватися з плином часу. It delivers the relatively constant voltage U out . Вона забезпечує відносно постійну Напруга U. The output load R L can also vary over time. Вихідний навантаження R L може також змінюватися з плином часу. For such a device to work properly, the input voltage must be larger than the output voltage and Voltage drop must not exceed the limits of the transistor used. Для такого пристрою, щоб працювати належним чином, вхідний напруга повинна бути більше, ніж вихідна напруга і падіння напруги не повинно перевищувати межі транзистора використовується.
The output voltage of the stabilizer is equal to U Z - U BE where U BE is about 0.7v and depends on the load current. Напруга на виході стабілізатора одно U Z - U-U, де БУТИ становить близько 0,7 і залежить від струму навантаження. If the output voltage drops below that limit, this increases the voltage difference between the base and emitter (U be ), opening the transistor and delivering more current. Якщо вихідна напруга падає нижче цієї межі, це збільшує напругу між базою і емітером (U-), відкриття транзистора і надання більш актуальною. Delivering more current through the same output resistor R L increases the voltage again. Доставка більше струм через той же висновок резистора R L збільшує напругу знову.
And if the output voltage increases then due to the reduced base-emitter voltage the BJT will conduct less and the regulation will be maintained. І якщо вихідна напруга збільшується, то за рахунок зниження напруга база-емітер БЮТ буде проводити усе менше і регулювання будуть збережені.
[ edit ] Regulator with an operational amplifierРегулятор з операційним підсилювачем
The stability of the output voltage can be significantly increased by using an operational amplifier : Стабільність вихідної напруги може бути значно збільшена за рахунок використання операційного підсилювача :
In this case, the operational amplifier drives the transistor with more current if the voltage at its inverting input drops below the output of the voltage reference at the non-inverting input. В цьому випадку операційний підсилювач керує транзистор з більш сучасною, якщо напруга на його інвертується вході падає нижче вихідної напруги посиланням на неінвертуючий вхід. Using the voltage divider (R1, R2 and R3) allows choice of the arbitrary output voltage between U z and U in . За допомогою дільника напруги (R1, R2 і R3) дозволяє вибрати довільний вихідної напруги між U Z і U в.
106
У карбюраторі з пневматичним гальмуванням палива в міру відкривання дросельної заслінки 9 (рис. 2.38, а) збільшується розрідження в дифузорі 8. Кількість палива, що надходить крізь головний жиклер 2 і його розпилювач 6, також збільшуватиметься. Однак збагаченню суміші перешкоджає надходження повітря крізь повітряний жиклер 5 і розпилювач 6.
Надходження повітря в канали головного дозувального пристрою зменшує розрідження, що діє на головний жиклер 2, внаслідок чого паливо витікає з нього під дією того розрідження, яке виникає в колодязі 3, а не у вузькому перерізі дифузора 8.
Рис. 3
Схеми систем і пристроїв карбюратора:
а — головної дозувальної системи; б — системи холостого ходу; в — економайзера; г – прискорювального насоса; д — пускового пристрою; 1 — поплавцева камера; 2 —головний жиклер; 3— емульсійний колодязь; 4— емульсійна трубка; 5— повітряний жиклер головної дозувальної системи; 6 — розпилювач; 7 — повітряна заслінка; 8— дифузор; 9 — дросельна заслінка; 10— паливний жиклер системи холостого ходу; 11– повітряний жиклер системи холостого ходу; 12, 14 — отвори; 13 — гвинт регулювання якості суміші; 15 — шток економайзера; 16 — планка; 17 — тяга; 18 — важіль; 19 — клапан економайзера; 20 — зворотний клапан; 21 — поршень прискорювального насоса; 22 — розпилювач прискорювального насоса; 23 — нагнітальний клапан прискорювального насоса; 24 — серга; 25 — балансувальний канал; 26 — запобіжний клапан повітряної заслінки
У результаті з розпилювача 6 у повітряний потік витікає не бензин, а його суміш з невеликою кількістю повітря. Цю суміш називають емульсією.
Добиранням каліброваних отворів головного 2 й повітряного 5 жиклерів забезпечується економічний (збіднений) склад пальної суміші.
Система холостого ходу призначається для приготування пальної суміші на малій частоті обертання колінчастого вала двигуна. В цьому режимі дросельна заслінка щільно прикрита, й розрідження в дифузорі таке мале, що з головного дозувального пристрою паливо не надходить. У режимах холостого ходу після такту випускання в циліндрах залишається багато (порівняно з кількістю пальної суміші) залишкових газів. Суміш повітря, бензину й залишкових газів називається робочою сумішшю. На холостому ходу робоча суміш горить повільно, тому для стійкої роботи двигуна її треба збагачувати паливом.
Система холостого ходу (рис. 2.38, б) має паливний 10 і повітря, ний 11 жиклери. Під дросельною заслінкою 9 створюється велике розрідження. Під дією цього розрідження паливо проходить крізь жиклер 10, змішується з повітрям, що надходить крізь жиклер 77, і у вигляді емульсії витікає крізь отвір 12. Емульсія розпилюється повітрям, яке проходить крізь щілину між дросельною заслінкою та стінкою змішувальної камери.
Система холостого ходу карбюратора здебільшого має два вхідних отвори, один з яких розташований трохи вище від кромки закритої дросельної заслінки, а другий — нижче від неї. На малій частоті обертання крізь нижній отвір 12 подається емульсія, а крізь верхній 14 — підсмоктується повітря. Коли дросельна заслінка відкривається, емульсія надходить крізь обидва отвори. Цим забезпечується плавний перехід від режиму холостого ходу до малих навантажень.
Прохідний переріз нижнього отвору можна змінювати повертанням регулювального гвинта 13. Упорним гвинтом (на схемі не показано) змінюється положення дросельної заслінки 9, коли відпущено педаль керування.
Економайзер призначається для збагачення пальної суміші на повних навантаженнях (дросельна заслінка повністю відкрита). Коли дросельна заслінка відкрита більше ніж на 75 .85 %, важіль 18 (рис. 2.38, в), з'єднаний з тягою 77, відпускає шток 75 і відкриває клапан 19. Паливо до розпилювача 6 надходитиме тепер не тільки крізь головний жиклер 2, а й крізь клапан економайзера, отже, забезпечується збагачення пальної суміші.
Прискорювальний насос призначається для збагачення суміші в разі різкого відкриття дросельної заслінки. При цьому важіль 18 (рис. 2.38, г), з'єднаний сергою 24 з тягою 77, діє на планку 16 і переміщує поршень 21 униз. Тиск палива в колодязі насоса збільшується, й закривається зворотний клапан 20, перешкоджаючи перетіканню палива в поплавцеву камеру. Крізь нагнітальний клапан 23, що відкрився, й жиклер-розпилювач 22 у змішувальну камеру додатково впорскується бензин, і пальна суміш короткочасно збагачується.
Пусковий пристрій, виконаний у вигляді повітряної заслінки 7(рис. 2.38, д), призначається для збагачення суміші під час пуску й прогрівання холодного двигуна. Щоб дістати багату пальну суміш, повітряну заслінку закривають, чим збільшують розрідження в змішувальній камері.
Для запобігання надмірному збагаченню суміші на повітряній заслінці передбачено клапан 26, який відкривається під тиском повітря коли істотно збільшується розрідження в змішувальній камері після запуску двигуна.
Водій відкриває або закриває повітряну заслінку за допомогою троса й важеля, закріпленого на осі заслінки. Водночас із закриттям повітряної заслінки трохи відкривається дросельна заслінка 9.
Вісь повітряної заслінки, як правило, встановлюється у вхідному патрубку ексцентричне, щоб під дією різниці тисків потоку повітря на обидві частини заслінки вона намагалася відкритися.
Карбюратор К-88А. На восьмициліндровому двигуні автомобіля ЗИЛ-130 установлено карбюратор К-88А (рис. 2.39), що має дві змішувальні камери, кожна з яких живить чотири циліндри. Поплавцева камера, її корпус 18 з повітряною заслінкою 16, економайзер і прискорювальний насос — спільні деталі для обох камер карбюратора.
Поплавцева камера сполучається каналом о із вхідним патрубком карбюратора, над яким розташовано повітряний фільтр. Це запобігає збагаченню пальної суміші (в разі забруднення повітряного фільтра) внаслідок збільшення перепаду розріджень у дифузорах і поплавцевій камері. Такі поплавцеві камери називаються балансованими.
У змішувальній камері встановлено малий 10 і великий 11 дифузори. Двома дифузорами досягається підвищення швидкості повітря в малому дифузорі при порівняно невеликому загальному опорі потокові повітря.
Компенсація складу суміші в карбюраторі К-88А здійснюється пневматичним гальмуванням палива.
Дросельні заслінки 30 обох змішувальних камер, жорстко закріплені на одній осі, відкриваються одночасно.
Під час пуску й прогрівання холодного двигуна закривають повітряну заслінку 16. Водночас за допомогою важелів і тяг, які з'єднують повітряну заслінку з валиком дросельних заслінок, трохи відкриваються дросельні заслінки 30. У змішувальних камерах створюється велике розрідження. В результаті подаватимуться велика кількість палива з кільцевих щілин малих дифузорів Юта емульсія з отворів 32 й 33 системи холостого ходу.
У разі несвоєчасного відкриття повітряної заслінки після перших спалахів робочої суміші в циліндрах двигуна повітря, що надходить крізь запобіжний клапан 17 і отвір 15 у повітряній заслінці, не допустить надмірного збагачення суміші.
На малій частоті обертання колінчастого вала (режим холостого ходу) дросельні заслінки 30 прикриті, тому швидкість повітря й розрідження в дифузорах 10 невеликі, й паливо не тікатиме з їхніх кільцевих щілин. За дросельними заслінками створюється велике розрідження, що передається крізь отвори 32 в емульсійні канали, а з них до жиклерів 7 системи холостого ходу. При цьому паливо з поплавцевої камери надходить крізь головні жиклери 1 до жиклерів холостого ходу.
Рис. 4