Регулятор напряжения - Voltage regulator

Стабилизатор напряжения на интегральной схеме

А регулятор напряжения это система, предназначенная для автоматического поддержания постоянного уровня напряжения. Регулятор напряжения может иметь простую конструкцию с прямой связью или может включать отрицательную обратную связь. Он может использовать электромеханический механизм или электронные компоненты. В зависимости от конструкции его можно использовать для регулирования одного или нескольких напряжений переменного или постоянного тока.

Электронные регуляторы напряжения встречаются в таких устройствах, как компьютерные блоки питания где они стабилизируют постоянное напряжение, используемое процессором и другими элементами. В автомобильные генераторы и генераторные установки центральной электростанции, регуляторы напряжения управляют производительностью установки. В системе распределения электроэнергии регуляторы напряжения могут быть установлены на подстанции или вдоль распределительных линий, чтобы все потребители получали стабильное напряжение независимо от того, сколько мощности потребляется из линии.

Электронные регуляторы напряжения

Простой регулятор напряжения / тока можно сделать из резистора, соединенного последовательно с диодом (или серией диодов). Из-за логарифмической формы кривых V-I на диоде напряжение на диоде изменяется незначительно из-за изменений потребляемого тока или изменений на входе. Когда точный контроль напряжения и эффективность не важны, такая конструкция может подойти. Поскольку прямое напряжение диода невелико, этот тип регулятора напряжения подходит только для выхода с регулируемым низким напряжением. Когда требуется более высокое выходное напряжение, стабилитрон или можно использовать серию стабилитронов. В стабилизаторах на стабилитронах используется фиксированное обратное напряжение стабилитрона, которое может быть довольно большим.

Регуляторы напряжения с обратной связью работают, сравнивая фактическое выходное напряжение с некоторым фиксированным опорным напряжением. Любая разница усиливается и используется для управления регулирующим элементом таким образом, чтобы уменьшить ошибку напряжения. Это формирует контур управления с отрицательной обратной связью; увеличение коэффициента усиления без обратной связи ведет к увеличению точности регулирования, но снижает стабильность. (Стабильность - это избежание колебаний или звона во время ступенчатых изменений.) Также будет компромисс между стабильностью и скоростью реакции на изменения. Если выходное напряжение слишком низкое (возможно, из-за уменьшения входного напряжения или увеличения тока нагрузки), регулирующий элемент получает команду: к точкедля получения более высокого выходного напряжения - за счет меньшего снижения входного напряжения (для линейных последовательных регуляторов и понижающих импульсных регуляторов) или для получения входного тока в течение более длительных периодов (импульсные регуляторы повышающего типа); если выходное напряжение слишком высокое, регулирующий элемент обычно получает команду произвести более низкое напряжение. Тем не менее, многие регуляторы имеют защиту от перегрузки по току, так что они полностью прекратят подачу тока (или ограничат ток каким-либо образом), если выходной ток слишком высок, а некоторые регуляторы также могут отключиться, если входное напряжение выходит за пределы заданного диапазон (см. также: схемы с ломом ).

Электромеханические регуляторы

Схема простого электромеханического регулятора напряжения.
Стабилизатор напряжения с использованием электромеханических реле для переключения.
График выходного напряжения в шкале времени.

В электромеханических регуляторах регулирование напряжения легко достигается путем наматывания чувствительного провода в электромагнит. Магнитное поле, создаваемое током, притягивает движущийся железный сердечник, сдерживаемый натяжением пружины или гравитационным притяжением. По мере увеличения напряжения увеличивается и ток, усиливая магнитное поле, создаваемое катушкой, и притягивая сердечник к полю. Магнит физически связан с механическим переключателем мощности, который размыкается, когда магнит движется в поле. По мере уменьшения напряжения уменьшается и ток, ослабляя натяжение пружины или вес сердечника и заставляя его втягиваться. Это замыкает переключатель и снова пропускает питание.

Если конструкция механического регулятора чувствительна к небольшим колебаниям напряжения, движение сердечника соленоида можно использовать для перемещения селекторного переключателя по диапазону сопротивлений или обмоток трансформатора для постепенного повышения или понижения выходного напряжения или для изменения положения регулятор переменного тока с подвижной катушкой.

Первые автомобильные генераторы и генераторы переменного тока имели механический регулятор напряжения с использованием одного, двух или трех реле и различных резисторов для стабилизации выходной мощности генератора на уровне чуть более 6,7 или 13,4 В для поддержания заряда батареи независимо от частоты вращения двигателя или переменной нагрузки на электрическую систему автомобиля, насколько это возможно. Реле модулируют ширину импульса тока для регулирования выходного напряжения генератора путем управления средним током поля во вращающейся машине, который определяет силу создаваемого магнитного поля, которое определяет выходное напряжение без нагрузки на об / мин. Конденсаторы не используются для сглаживания импульсного напряжения, как описано ранее. Большая индуктивность катушки возбуждения накапливает энергию, передаваемую магнитному полю, в железном сердечнике, поэтому импульсный ток поля не приводит к столь сильному импульсному полю. Оба типа вращающихся машин создают вращающееся магнитное поле, которое индуцирует переменный ток в катушках статора. В генераторе используется механический коммутатор, графитовые щетки, работающие на медных сегментах, для преобразования переменного тока в постоянный ток путем переключения внешних соединений под углом вала, когда напряжение меняется на противоположное. Генератор выполняет ту же задачу, используя выпрямители, которые не изнашиваются и требуют замены.

Современные дизайны теперь используют твердое состояние технология (транзисторы) для выполнения той же функции, что и реле в электромеханических регуляторах.

Для стабилизации сетевого напряжения используются электромеханические регуляторы - см. Стабилизаторы переменного напряжения ниже.

Автоматический регулятор напряжения

Регулятор напряжения для генераторов.

Генераторы, используемые на электростанциях, судовых электростанциях или в резервных энергосистемах, будут иметь автоматические регуляторы напряжения (АРН) для стабилизации их напряжений при изменении нагрузки на генераторы. Первые АРН для генераторов были электромеханическими системами, но современные АРН используют твердотельные устройства. AVR - это система управления с обратной связью, которая измеряет выходное напряжение генератора, сравнивает этот выходной сигнал с заданным значением и генерирует сигнал ошибки, который используется для регулировки возбуждения генератора. По мере увеличения тока возбуждения в обмотке возбуждения генератора напряжение на его клеммах будет увеличиваться. AVR будет управлять током с помощью силовых электронных устройств; обычно небольшая часть выходной мощности генератора используется для обеспечения тока обмотки возбуждения. Если генератор подключен параллельно с другими источниками, такими как сеть электропередач, изменение возбуждения оказывает большее влияние на Реактивная сила генерируемое генератором, чем напряжение на его клеммах, которое в основном устанавливается подключенной энергосистемой. Если несколько генераторов подключены параллельно, система АРН будет иметь схемы, обеспечивающие работу всех генераторов с одинаковым коэффициентом мощности.[1] Регуляторы напряжения на генераторах электростанций, подключенных к сети, могут иметь дополнительные функции управления, которые помогают стабилизировать электрическую сеть от сбоев из-за внезапной потери нагрузки или неисправностей.

Стабилизаторы переменного напряжения

Катушечный регулятор напряжения переменного тока

Основной принцип конструкции и принципиальная схема регулятора переменного напряжения с вращающейся катушкой

Это более старый тип регулятора, использовавшийся в 1920-х годах, в котором используется принцип катушки возбуждения с фиксированным положением и второй катушки возбуждения, которая может вращаться на оси параллельно с фиксированной катушкой, подобно вариопаре.

Когда подвижная катушка расположена перпендикулярно неподвижной катушке, магнитные силы, действующие на подвижную катушку, уравновешивают друг друга, и выходное напряжение остается неизменным. Вращение катушки в одном или другом направлении от центрального положения приведет к увеличению или уменьшению напряжения во вторичной подвижной катушке.

Этот тип регулятора может быть автоматизирован с помощью механизма сервоуправления, чтобы продвинуть положение подвижной катушки, чтобы обеспечить увеличение или уменьшение напряжения. Тормозной механизм или зубчатая передача с большим передаточным числом используются для удержания вращающейся катушки на месте против мощных магнитных сил, действующих на движущуюся катушку.

Магнитный регулятор сети

Электромеханический

Электромеханические регуляторы называются стабилизаторы напряжения или переключатели ответвлений, также использовались для регулирования напряжения в распределительных линиях переменного тока. Эти регуляторы работают с использованием сервомеханизма для выбора соответствующего ответвления на автотрансформаторе с несколькими ответвлениями или путем перемещения стеклоочистителя на бесступенчатом автоматическом трансформаторе. Если выходное напряжение выходит за пределы допустимого диапазона, сервомеханизм переключает отвод, изменяя коэффициент трансформации трансформатора, чтобы переместить вторичное напряжение в допустимый диапазон. Элементы управления обеспечивают зону нечувствительности, в которой контроллер не будет действовать, не позволяя контроллеру постоянно регулировать напряжение («колебание»), поскольку оно изменяется на приемлемо малую величину.

Трансформатор постоянного напряжения

В феррорезонансный трансформатор, феррорезонансный регулятор или трансформатор постоянного напряжения Тип насыщающего трансформатора, используемый в качестве регулятора напряжения. Эти трансформаторы используют резервуарный контур состоит из высоковольтной резонансной обмотки и конденсатор для получения почти постоянного среднего выходного напряжения с переменным входным током или переменной нагрузкой. Схема имеет первичную обмотку на одной стороне шунта магнита и настроенную катушку схемы и вторичную обмотку на другой стороне. Регулирование происходит из-за магнитного насыщения участка вокруг вторичной обмотки.

Феррорезонансный подход привлекателен из-за отсутствия в нем активных компонентов, поскольку он основан на характеристиках насыщения прямоугольного контура цепи резервуара для поглощения изменений среднего входного напряжения. Трансформаторы насыщения обеспечивают простой надежный метод стабилизации источника питания переменного тока.

Более старые конструкции феррорезонансных трансформаторов имели выход с высоким содержанием гармоник, что приводило к искажению формы выходного сигнала. Современные устройства используются для построения идеальной синусоиды. Феррорезонансное действие является скорее ограничителем магнитного потока, чем регулятором напряжения, но при фиксированной частоте питания он может поддерживать почти постоянное среднее выходное напряжение, даже если входное напряжение сильно меняется.

Феррорезонансные трансформаторы, также известные как трансформаторы постоянного напряжения (CVT) или «феррос» также являются хорошими ограничителями перенапряжения, поскольку они обеспечивают высокую изоляцию и внутреннюю защиту от короткого замыкания.

Феррорезонансный трансформатор может работать в диапазоне входного напряжения ± 40% или более от номинального напряжения.

Коэффициент выходной мощности остается в диапазоне 0,96 или выше от половинной до полной нагрузки.

Поскольку он восстанавливает форму выходного напряжения, выходное искажение, которое обычно составляет менее 4%, не зависит от каких-либо искажений входного напряжения, включая выемки.

КПД при полной нагрузке обычно находится в диапазоне от 89% до 93%. Однако при низких нагрузках КПД может упасть ниже 60%. Возможность ограничения тока также становится помехой, когда вариатор используется в приложениях с пусковым током от среднего до высокого, например в двигателях, трансформаторах или магнитах. В этом случае вариатор должен быть такого размера, чтобы выдерживать пиковый ток, что заставляет его работать при низких нагрузках и низкой эффективности.

Требуется минимальное обслуживание, поскольку трансформаторы и конденсаторы могут быть очень надежными. В некоторых устройствах предусмотрены резервные конденсаторы, чтобы несколько конденсаторов выходили из строя между проверками без какого-либо заметного влияния на производительность устройства.

Выходное напряжение изменяется примерно на 1,2% на каждый 1% изменения частоты питания. Например, изменение частоты генератора на 2 Гц, что очень велико, приводит к изменению выходного напряжения всего на 4%, что мало влияет на большинство нагрузок.

Он принимает 100% однофазную импульсную нагрузку источника питания без каких-либо требований к снижению номинальных характеристик, включая все нейтральные компоненты.

Искажение входного тока остается менее 8% THD даже при питании нелинейных нагрузок с THD тока более 100%.

Недостатками вариаторов являются их больший размер, слышимый гудящий звук и сильное тепловыделение, вызванное насыщением.

Коммерческое использование

А трехфазный набор регуляторов напряжения, используемых для управления напряжением на длинных распределительных линиях переменного тока. Этот банк установлен на деревянный столб конструкции. Каждый регулятор весит около 1200 кг и рассчитан на 576 кВА.

Регуляторы или стабилизаторы напряжения используются для компенсации колебаний напряжения в сети. На распределительных линиях могут быть стационарно установлены большие регуляторы. Небольшие портативные регуляторы можно подключать между чувствительным оборудованием и розеткой. Автоматические регуляторы напряжения используются в генераторных установках на кораблях, в аварийных источниках питания, на нефтяных вышках и т. Д. Для стабилизации колебаний спроса на электроэнергию. Например, когда включается большая машина, потребность в энергии внезапно возрастает. Регулятор напряжения компенсирует изменение нагрузки. Коммерческие регуляторы напряжения обычно работают в диапазоне напряжений, например 150–240 В или 90–280 В.

Стабилизаторы постоянного напряжения

Многие простые источники питания постоянного тока регулируют напряжение, используя либо серию или шунтирующие регуляторы, но в большинстве применить источник опорного напряжения с использованием шунтирующий регулятор например, Стабилитрон, диод лавинного пробоя, или трубка регулятора напряжения. Каждое из этих устройств начинает проводить при заданном напряжении и будет проводить столько тока, сколько требуется для поддержания его напряжения на клеммах на этом заданном напряжении, путем отвода избыточного тока от неидеального источника питания на землю, часто через относительно низкое значение. резистор рассеять лишнюю энергию. Источник питания рассчитан на подачу только максимальной величины тока, которая находится в пределах безопасной работы шунтирующего регулирующего устройства.

Если стабилизатор должен предоставить больше мощности, шунт выход регулятора используется только для обеспечения стандартного опорного напряжения для электронного устройства, известного как стабилизатор напряжения. Стабилизатор напряжения - это электронное устройство, способное по запросу выдавать гораздо большие токи.

Активные регуляторы

В активных регуляторах используется по крайней мере один активный (усиливающий) компонент, такой как транзистор или операционный усилитель. Шунтирующие регуляторы часто (но не всегда) пассивны и просты, но всегда неэффективны, потому что они (по существу) сбрасывают избыточный ток, недоступный для нагрузки. Когда необходимо подать больше мощности, используются более сложные схемы. В целом эти активные регуляторы можно разделить на несколько классов:

  • Регуляторы линейной серии
  • Регуляторы переключения
  • Регуляторы SCR

Линейные регуляторы

Основная статья: Линейный регулятор

Линейные регуляторы основаны на устройствах, которые работают в своей линейной области (напротив, импульсный регулятор основан на устройстве, которое вынуждено действовать как переключатель включения / выключения). Линейные регуляторы также подразделяются на два типа:

  1. регуляторы серии
  2. шунтирующие регуляторы

В прошлом один или несколько вакуумные трубки обычно использовались как переменные сопротивления. В современном дизайне используется один или несколько транзисторы вместо этого, возможно, в пределах Интегральная схема. Преимущество линейных схем заключается в очень «чистом» выходе с небольшим шумом, вводимым в их выход постоянного тока, но чаще всего они намного менее эффективны и не могут повышать или инвертировать входное напряжение, как переключаемые источники питания. Все линейные регуляторы требуют более высокого входного сигнала, чем выходного. Если входное напряжение приближается к желаемому выходному напряжению, регулятор «выпадает». Дифференциал входного и выходного напряжения, при котором это происходит, известен как падение напряжения регулятора. Регуляторы с малым падением напряжения (LDO) допускают намного меньшее входное напряжение (т.е.они тратят меньше энергии, чем обычные линейные регуляторы).

Целые линейные регуляторы доступны как интегральные схемы. Эти микросхемы бывают либо с фиксированным, либо с регулируемым напряжением. Примеры некоторых интегральные схемы регуляторы 723 общего назначения и серии 78 XX / 79 XX

Регуляторы переключения

Смотрите также: Импульсный источник питания
Импульсный стабилизатор интегральная схема LM2676, понижающий преобразователь на 3 А.

Регуляторы переключения быстро включают и выключают последовательное устройство. В рабочий цикл переключателя устанавливает, сколько плата передается в нагрузку. Это контролируется аналогичным механизмом обратной связи, как в линейном регуляторе. Поскольку последовательный элемент либо полностью проводит, либо отключен, он почти не рассеивает мощность; это то, что дает коммутационной конструкции ее эффективность. Импульсные регуляторы также могут генерировать выходное напряжение, превышающее входное, или противоположную полярность, что невозможно при линейной конструкции. В импульсных стабилизаторах проходной транзистор используется как «управляемый переключатель» и работает либо в состоянии отсечки, либо в состоянии насыщения. Следовательно, мощность, передаваемая через проходное устройство, представляет собой дискретные импульсы, а не постоянный ток. Повышенная эффективность достигается за счет того, что проходное устройство работает как переключатель с низким импедансом. Когда проходное устройство находится в режиме отсечки, нет тока и не рассеивается мощность. Опять же, когда проходное устройство находится в режиме насыщения, на нем появляется незначительное падение напряжения, которое рассеивает лишь небольшое количество средней мощности, обеспечивая максимальный ток нагрузки. В любом случае мощность, теряемая в проходном устройстве, очень мала, и почти вся мощность передается на нагрузку. Таким образом, КПД импульсного источника питания очень высок в диапазоне 70-90%.

Регуляторы переключения режимов полагаются на широтно-импульсная модуляция для контроля среднего значения выходного напряжения. Среднее значение повторяющейся импульсной волны зависит от площади под формой волны. Если рабочий цикл изменяется, среднее значение напряжения изменяется пропорционально.

Как и линейные регуляторы, почти полностью готовые импульсные регуляторы также доступны в виде интегральных схем. В отличие от линейных регуляторов, для них обычно требуется индуктор который действует как элемент хранения энергии.[2][3]Регуляторы IC сочетают в себе источник опорного напряжения, ошибки ОУ, проход транзистор с током короткого замыкания и предельный тепловой защитой от перегрузки.

Сравнение линейных и импульсных регуляторов

Простые источники питания постоянного тока могут быть выполнены с выпрямителями. Но страдают от изменения входа или при нагрузке. Это положило начало разработке схем линейного регулятора (последовательного / шунтирующего) *. Они поддерживают постоянное напряжение, изменяя свое сопротивление противовесу изменению входного напряжения. Однако эффективность этой системы оставляет желать лучшего. Они тяжелые и недостаточно гибкие, чтобы их можно было выбирать для любого применения. Так был разработан (SMPS).

В них используется высокочастотный переключатель с переменным рабочим циклом для поддержания выходного напряжения. Изменение выходного напряжения, вызванное переключением, отфильтровывается LC-фильтром. Система импульсного источника питания обязана своим происхождением тем временам, когда ламповые или ламповые автомобильные радиоприемники нуждались в большом высокотемпературном источнике питания. Пример: 150 В постоянного тока, которое будет генерироваться автомобильной системой питания обычно 12 В постоянного тока. Сегодня мы находим их применение в самых современных блоках питания для ПК.

Импульсный источник питания - это в основном преобразователи постоянного тока в постоянный. Если вход переменного тока, вход сначала выпрямляется, чтобы получить постоянный ток. Таким образом, в зависимости от входа, SMPS может иметь два (DC-AC, AC-DC) или три (AC-DC, DC-AC, AC-DC) каскада.

У двух типов регуляторов есть свои преимущества:

  • Линейные регуляторы лучше всего подходят при низком уровне шума на выходе (и низком уровне шума). RFI излучаемый шум) требуется
  • Линейные регуляторы лучше всего подходят, когда требуется быстрый отклик на входные и выходные возмущения.
  • На низких уровнях мощности линейные регуляторы дешевле и занимают меньше места. печатная плата Космос
  • Импульсные регуляторы лучше всего подходят, когда важна энергоэффективность (например, в портативные компьютеры ), Кроме что линейные регуляторы более эффективны в небольшом количестве случаев (например, микропроцессор на 5 В, часто в "спящем" режиме, питающийся от батареи 6 В, если сложность схемы переключения и зарядный ток емкости перехода означает высокий ток покоя в импульсном стабилизаторе)
  • Импульсные регуляторы необходимы, когда единственным источником питания является постоянное напряжение и требуется более высокое выходное напряжение.
  • При уровнях мощности выше нескольких ватт импульсные регуляторы дешевле (например, затраты на отвод выделяемого тепла меньше).

Регуляторы SCR

Регуляторы, питаемые от цепей переменного тока, могут использовать выпрямители с кремниевым управлением (SCR) как серийное устройство. Когда выходное напряжение ниже желаемого значения, срабатывает SCR, позволяя электричеству течь в нагрузку до тех пор, пока напряжение сети переменного тока не пройдет через ноль (завершение полупериода). Регуляторы SCR имеют преимущества в том, что они очень эффективны и очень просты, но, поскольку они не могут прервать текущий полупериод проводимости, они не способны очень точно регулировать напряжение в ответ на быстро меняющиеся нагрузки. Альтернативой является шунтирующий регулятор SCR, который использует выход регулятора в качестве триггера. И последовательная, и шунтирующая конструкции шумные, но мощные, поскольку устройство имеет низкое сопротивление.

Комбинированные или гибридные регуляторы

Во многих источниках питания последовательно используется более одного метода регулирования. Например, выход импульсного регулятора может дополнительно регулироваться линейным регулятором. Импульсный стабилизатор принимает широкий диапазон входных напряжений и эффективно генерирует (несколько зашумленное) напряжение, немного превышающее окончательно желаемый выходной сигнал. За этим следует линейный регулятор, который генерирует точно желаемое напряжение и устраняет почти все шум генерируется импульсным регулятором. Другие конструкции могут использовать регулятор SCR в качестве «предварительного регулятора», за которым следует другой тип регулятора. Эффективный способ создания точного выходного источника питания с переменным напряжением состоит в том, чтобы объединить многоотводный трансформатор с регулируемым линейным пострегулятором.

Пример линейных регуляторов

Транзисторный регулятор

В простейшем случае a общий коллектор Усилитель также известен как эмиттерный повторитель используется с базой регулирующего транзистора, подключенного непосредственно к источнику опорного напряжения:

Транзистор стабилизатора напряжения, символы IEC.svg

Простой транзисторный стабилизатор обеспечит относительно постоянное выходное напряжение. Uвне для изменения напряжения Uв источника питания и при изменении нагрузки рL, при условии, что Uв превышает Uвне с достаточным запасом и чтобы не превышалась допустимая мощность транзистора.

Выходное напряжение стабилизатора равно Стабилитрон напряжение минус напряжение база-эмиттер транзистора, UZ − UБЫТЬ, где UБЫТЬ обычно составляет около 0,7 В для кремниевого транзистора, в зависимости от тока нагрузки. Если выходное напряжение падает по какой-либо внешней причине, например, из-за увеличения тока, потребляемого нагрузкой (вызывающего уменьшение напряжения коллектор-эмиттер для наблюдения KVL), напряжение база-эмиттер транзистора (UБЫТЬ) увеличивается, включая дальнейшее включение транзистора и подачу большего тока, чтобы снова увеличить напряжение нагрузки.

рv обеспечивает предвзятость ток как для стабилитрона, так и для транзистора. Ток в диоде минимален, когда ток нагрузки максимален. Разработчик схемы должен выбрать минимальное напряжение, которое может выдерживать рv, имея в виду, что чем выше это требование напряжения, тем выше требуемое входное напряжение Uв, а значит, и КПД регулятора ниже. С другой стороны, более низкие значения рv приводят к увеличению рассеиваемой мощности на диоде и ухудшению характеристик регулятора.[4]

рv дан кем-то

где

мин Vр минимальное напряжение, которое должно поддерживаться на рv,
мин яD минимальный ток, который должен поддерживаться через стабилитрон,
Максимум яL - максимальный расчетный ток нагрузки,
часFE - коэффициент усиления транзистора по прямому току (яC/яB).[4]

Регулятор с операционным усилителем

Стабильность выходного напряжения можно значительно повысить, если использовать операционный усилитель:

Стабилизатор напряжения OA, символы IEC.svg

В этом случае операционного усилителя приводит в действие транзистор с больше тока, если напряжение на его инвертирующем входе падает ниже выходе опорного напряжения на неинвертирующий вход. С использованием делитель напряжения (R1, R2 и R3) позволяет выбрать произвольное выходное напряжение между Uz и тыв.

Спецификация регулятора

Выходное напряжение может поддерживаться постоянным только в определенных пределах. Регулировка определяется двумя измерениями:

  • Регулирование нагрузки представляет собой изменение выходного напряжения для данного изменения тока нагрузки (например, «обычно 15 мВ, максимум 100 мВ для токов нагрузки от 5 мА до 1,4 А, при определенной температуре и входном напряжении»).
  • Линия регулирования или регулирование ввода - степень изменения выходного напряжения при изменении входного (питающего) напряжения - как отношение выходного изменения к входному (например, «обычно 13 мВ / В»), или изменение выходного напряжения во всем указанном диапазоне входного напряжения ( например, «плюс-минус 2% для входного напряжения от 90 В до 260 В, 50-60 Гц»).

Другие важные параметры:

  • Температурный коэффициент выходного напряжения - это изменение температуры (возможно, усредненное по заданному диапазону температур).
  • Начальная точность регулятора напряжения (или просто «точность напряжения») отражает погрешность выходного напряжения для фиксированного регулятора без учета влияния температуры или старения на точность выхода.
  • Падение напряжения это минимальная разница между входным напряжением и выходным напряжением, при которой регулятор все еще может обеспечивать заданный ток.Дифференциал входа-выхода, при котором регулятор напряжения больше не будет поддерживать регулирование, является падением напряжения. Дальнейшее снижение входного напряжения приведет к уменьшению выходного напряжения. Это значение зависит от тока нагрузки и температуры перехода.
  • Пусковой ток или входной импульсный ток, или импульсный ток при включении - это максимальный мгновенный входной ток, потребляемый электрическим устройством при первом включении. Пусковой ток обычно длится полсекунды или несколько миллисекунд, но часто бывает очень высоким, что делает его опасным, поскольку он может постепенно разрушать и сжигать компоненты (в течение месяцев или лет), особенно если нет защиты от пускового тока. Трансформаторы переменного тока или электродвигатели в автоматических регуляторах напряжения могут потреблять и выводить в несколько раз больше обычного тока полной нагрузки в течение нескольких циклов входной формы волны при первом включении или включении. Преобразователи мощности также часто имеют пусковые токи, намного превышающие их токи в установившемся режиме, из-за зарядного тока входной емкости.
  • Абсолютные максимальные значения определены для компонентов регулятора с указанием продолжительных и пиковых выходных токов, которые могут использоваться (иногда с внутренним ограничением), максимального входного напряжения, максимальной рассеиваемой мощности при данной температуре и т. д.
  • Выходной шум (тепловой белый шум ) и выходной динамический импеданс могут быть указаны в виде графиков в зависимости от частоты, а вывод рябь шум ("гул" сети или "хэш-шум" в режиме переключения) может быть выражен размахом или RMS напряжения, или по их спектрам.
  • Ток покоя В цепи регулятора ток, потребляемый внутри, недоступный для нагрузки, обычно измеряется как входной ток, когда нагрузка не подключена, и, следовательно, является источником неэффективности (некоторые линейные регуляторы из-за этого, как ни удивительно, более эффективны при очень малых токовых нагрузках, чем конструкции в режиме переключения).
  • Переходный ответ это реакция регулятора на (внезапное) изменение тока нагрузки (называемое переходная нагрузка) или входное напряжение (называемое переходная линия) происходит. Некоторые регуляторы будут иметь тенденцию к колебаниям или иметь медленное время отклика, что в некоторых случаях может привести к нежелательным результатам. Это значение отличается от параметров регулирования, так как это определение стабильной ситуации. Переходная характеристика показывает поведение регулятора при изменении. Эти данные обычно приводятся в технической документации регулятора и также зависят от выходной емкости.
  • Защита от вставки зеркального изображения означает, что регулятор предназначен для использования, когда на его выходной контакт подается напряжение, обычно не превышающее максимальное входное напряжение регулятора, а его входной контакт находится под низким напряжением, без напряжения или заземлен. Некоторые регулирующие органы могут постоянно противостоять этой ситуации. Другие могут управлять им только в течение ограниченного времени, например 60 секунд (обычно указывается в технических данных). Например, такая ситуация может возникнуть, если трехконтактный стабилизатор неправильно установлен на печатной плате, при этом выходной контакт подключен к нерегулируемому входу постоянного тока, а вход подключен к нагрузке. Защита от вставки зеркального изображения также важна, когда схема регулятора используется в цепях зарядки аккумулятора, когда внешнее питание отсутствует или не включается, а выходная клемма остается под напряжением аккумулятора.

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ Дональд Г. Финк, Х. Уэйн Битти, Стандартное руководство для инженеров-электриков, одиннадцатое издание, Мак Гроу Хилл, 1978, ISBN  0-07-020974-X, стр. 7-30
  2. ^ Интегрированный источник питания Texas Instruments LM2825, преобразователь постоянного тока в постоянный, 1 А, получено 2010-09-19
  3. ^ Регуляторы линейной технологии μModule, получено 2011-03-08
  4. ^ а б Аллея, Чарльз; Этвуд, Кеннет (1973). Электронная инженерия. Нью-Йорк и Лондон: John Wiley & Sons. п. 534. ISBN  0-471-02450-3.

дальнейшее чтение