Схема трехуровневый регулятор напряжения: Трехуровневый регулятор напряжения своими руками

Содержание

схема подключения, как проверить, признаки неисправности

Трехуровневый регулятор напряжения (РН) представляет собой один из основных составляющих элементов генераторного устройства. Как известно, выход из строя генератора может привести к неработоспособности автомобиля в целом, поэтому состояние всех его деталей и механизмов всегда должно быть рабочим. Подробнее о регуляторе, его разновидностях, а также диагностике вы можете узнать из этого материала.

Характеристика регулятора напряжения

Что такое регулятор постоянного тока, какую роль он играет в автомобильном генераторе, какое напряжение должен выдавать генератор? Можно ли поднять и увеличить количество выдаваемого параметра с помощью простейшего трехуровневого устройства? Для начала давайте разберем, какова конструкция элемента и в чем заключается его предназначение.

Назначение

Итак, для чего применяется электронный регулятор напряжения генератора автомобиля? При запуске силового агрегата, как известно, в первую очередь начинает вращаться коленчатый вал, это происходит в результате воздействия на него постоянного тока. Ток в амперах осуществляет начало движения роторного механизма, после чего начинает функционировать генераторный узел. Регулятор постоянного напряжения используется для контроля всех процессов.

Если напряжение будет не высоким, а из-за выхода из строя регулятора напряжения генератора мощность механизма будет отсутствовать, узел запустить не получится. При отсутствии мощности генератора ток в амперах просто не будет подаваться на оборудование. Простой регулятор напряжения дает возможность удерживать ток в амперах в указанном диапазоне, это его основное предназначение.

Конструкция

Теперь разберем вопрос устройства: любой повышающий РН, даже простой и самодельный, будет состоять из:

Выпрямительного блока. Этот элемент включает в себя несколько диодных компонентов, обычно их количество равно шести. Все компоненты этого блока подключаются между собой по специальному мосту.
Роторный механизм с обмоткой. Это устройство осуществляет вращение вокруг оси, его предназначение заключается в образовании магнитного поля внутри узла.
Статорный механизм. На корпусе данного устройства расположены три обмотки, подключенные друг к другу. Благодаря этим обмоткам обеспечивается не только обеспечение более повышенного заряда, а также увеличения мощности для автомобильного аккумулятора. Они также позволяют обеспечить током всю электросеть транспортного средства.
Крыльчатки. Данный элемент устанавливается на внешней части механизма. Крыльчатка используется для обдува и охлаждения обмотки, без нее возможен перегрев последней.
Корпусная крышка. Ее назначение заключается в скрытии все составляющих конструктивных частей узла, благодаря чем у обеспечивается надежная защита устройства от воздействия грязи и пыли. В зависимости от модели, крышка может иметь специальный кожух — если конструкция подразумевает его наличие, то регуляторный элемент будет расположен сразу за ним.
И само реле. Если генератор выдает большое напряжение, не свойственное для бортовой сети, или слишком низкое, то реле позволит стабилизировать этот параметр до нужного уровня. Стабилизатор должен обеспечить именно оптимальное напряжение, не повышенное и не пониженное (автор видео — Виталий Галанкин).

Принцип работы

В том случае, если вы решите подключить обмотку без регуляторного устройства к источнику питания, то значение постоянного тока после подсоединения, разумеется, будет повышенным. С помощью данного устройства осуществляется выравнивание значения, что позволяет предотвратить поломку оборудования. Регуляторное устройство асинхронного генераторного узла — это, фактически, выключатель. Если напряжение на зажимах генератора не соответствует норме, механизм осуществляет регулировку параметра до нужного значения.

Перед тем, как повысить напряжение генератора, необходимо точно узнать, сколько должен быть параметр на конкретном устройстве. В идеале значение должно варьироваться в районе 14-14.2 вольт, но допускается от 13.6 вольт. Здесь многое зависит от модели автомобиля и самого генераторного узла, установленного на нем. Поэтому точно узнать, сколько вольт должно быть, нужно в технической документации.

Следует отметить, что выработка параметра производится по принципу — когда вращается роторный узел, на обмотку поступает невысокое напряжение, а в ходе вращения на выводах механизма образуется переменный ток. Впоследствии он передается на обмотку. Если вы не знаете, как повысить напряжение генератора, то в первую очередь следует проверить качество натяжки самого ремня. Как правило, о необходимости увеличивать и повышать значение напряжения автовладельца задумываются в том случае, если ремешок устройства ослаб, хотя его нужно просто подтянуть (автор видео — канал T-Strannik).

Разновидности

Схема подключения РН практически идентична на всех видах генераторных узлов, однако существуют определенные разновидности девайсов.

Какие виды РН можно найти в продаже:

Двухуровневые РН. Такие регуляторы на сегодняшний день считаются устаревшими, в большинстве своем они используются на отечественных авто. Конструктивно такой РН состоит из электромагнитного элемента, подключаемого к контроллеру обмотки. Также устройство оснащается пружинами, которые используются как задающие элементы, и подвижным рычагом, использующимся для стабилизации.
Двухуровневые РН обычно небольшие по размерам. Существенным минусом девайсов такого типа считается невысокий срок службы, в результате чего они довольно быстро выходят из строя.
Полупроводниковые РН на 40 ампер. В отличие от вышеописанных, такие РН обладают более высоким сроком службы, а это, в свою очередь, обеспечивает их более стабильную работу на протяжении всего ресурса эксплуатации.
Трехуровневные РН. Такие девайсы по конструктивным особенностям схожи с вышеописанными. Единственно и важно отличие заключается в наличии в конструкции добавочного сопротивления.
Многоуровневые РН. Как можно понять из названия, такие РН имеют много уровней защиты благодаря тому, что в их конструкции может быть 3-5 добавочных сопротивлений. В результате этого многие специалисты считают, что такое РН более эффективны и надежные, чем другие виды.

Фотогалерея «Самые распространенные виды РН»

1. Двухуровневый РН для автомобиля ГАЗ 2. Трехуровневый РН фирмы «Совет автоэлектрика»

Проведение диагностики РН своими руками

Теперь расскажем о том, как проверить трехуровневый регулятор напряжения своими руками. Процедура проверки регулятора может быть произведена как на СТО, так и в гаражных условиях, мы же рассмотрим второй вариант. Проверка регулятора напряжения на 40 ампер или меньше должна выполняться с помощью тестера — вольтметра либо мультиметра. Также следует учитывать, что выявление неисправностей в работе РН должно производиться исключительно при полностью заряженной АКБ.

Итак, как проверить регулятор напряжения генератора с помощью тестера:

В первую очередь нужно открыть капот и повернуть ключ в замке, включив зажигание.
Далее, производится запуск силового агрегата. Двигатель должен поработать вхолостую какое-то время, для получения более точных данных диагностики рекомендуется включить оптику. Число оборотов при работе двигателя должно составлять в районе 2.5-3 тысяч. Чтобы ДВС перешел в такой режим работы, обычно требуется подождать примерно 10 минут.
Затем производится подключение щупов тестера к аккумуляторным выводам. Когда вы подключили тестер, на его дисплее должны высветиться показатели диагностики, в идеале они должны составлять примерно 14.1-14.3 вольта.

Если проверка показала другие значения, будь они более высокими или низкими, то нужно заняться ремонтом генераторного узла. Но как показывает практика, проблема обычно кроется именно в РН, поэтому вероятнее всего, его придется заменить. Перед тем, как приступить к диагностике, удостоверьтесь в том, что ремень нормально натянут. Во время диагностики не допускается замыкание контактов, так как это может стать причиной деформации и выхода из строя выпрямительного блока.

Видео «Подключение трехуровневого РН своими руками»

Подробная инструкция по подключению трехуровневого РН с описанием основных нюансов приведена в ролике ниже (автор — канал altevaa TV).

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:

Трехуровневый регулятор напряжения схема подключения

Давно хотел поменять родное РР350 на что-то посовременней. Года два назад были попытки установки другого регулятора, но по незнанию неправильно его подключил(надо было переподключить щёточный узел) и зарядки не было. Тогда решил, что запчасть дохлая и забил на этом, работает да и ладно))

В конце февраля установил новый генератор на 65А, взамен родному 40А.
А недавно установил эл.вентилятор и напряжение довольно сильно просаживалось при его включении, и было решено — надо менять регулятор, может будет лучше 🙂

И вот, на днях решил поставить трёхуровневый регулятор. Купил какой и хотел — трёхуровневый, Калужский.

Схема включения немного отличается от родной — вторую щётку с генератора надо отключить от массы и подать на неё «+».

Всё собрал, подключил, завёл — работает как надо, режимы переключаются — меняется напряжение зарядки АКБ.

Оставил в среднем/номинальном положении «14.2В»- на АКБ 14.3В. Зимой теперь можно хорошенько подзаряжать АКБ, установив переключатель на max.режим — 14.7В.
А если включить в min.режиме(13.6), то ХХ повышаются на 50-100 об/мин. Видимо, генератор оказывает меньшее сопротивление для ДВС при таком режиме, т.к. легче вырабатывать энергию.

И как показалось ДВС стал поприятней работать. То ли вспышки на Марсе, то ли ветра на Плутоне, либо самовнушение))

Фишку от РР350 пока оставил, а РР убрал в багажничек, мало ли чО 🙂

Сегодня на рынке автозапчастей можно найти порой незаменимые вещи. Ни для кого не секрет, что подключение дополнительных нагрузок в автомобиле (света фар, печки, обогрева зеркал и заднего стекла) при работе двигателя на малых оборотах приводит к разряду аккумуляторной батареи, поскольку штатный регулятор напряжения не способен обеспечить оптимальную подзарядку аккумулятора в таких условиях.

Эту проблему можно решить, установив трехуровневый регулятор напряжения. Благо автомобильная промышленность выпускает их в изобилии.

Для этого нам понадобится набор ключей, фигурная отвертка, плоскогубцы, нож и тестер. Но перед установкой нового регулятора не поленитесь прочитать инструкцию, идущую с ним в комплекте.

Итак, приступим к работе.
1. Снимаем клемму массы с аккумулятора во избежание короткого замыкания.

2. При помощи ключа откручиваем гайку на генераторе и снимаем провода.
3. Вынимаем клеммную колодку и демонтируем пластиковый кожух генератора. Он крепится на трех защелках.
4. Снимаем регулятор напряжения. Он крепится на двух болтах.
5. Для улучшения контакта с диодным мостом нужно доработать напильником или наждачной бумагой торцы дистанционной втулки

6. Устанавливаем щеткодержатель нового регулятора напряжения на генератор. Не будет лишним также уплотнить отверстие для входа проводов резиновой втулкой или силиконовым герметиком.

7. Устанавливаем назад пластиковый кожух генератора, можно немного доработать…

8. Прикручиваем новый регулятор напряжения к корпусу автомобиля. ВАЖНО. Нужно обязательно добиться надежного контакта регулятора с массой. Для этого возможное место крепления регулятора нужно очистить от краски или установить шунт к корпусу генератора.

9. Подсоединяем остальные провода. Всю проводку необходимо связать в жгут при помощи пластиковых хомутов. Она не должны касаться высоковольтных проводов и коллектора отработанных газов.

10. Запускаем двигатель и проверяем работу нового регулятора напряжения. При помощи тестера нужно замерять напряжение на выходе с регулятора. При минимальной нагрузке оно должно составлять порядка 13,4 В.

При средней нагрузке – 14,1 В

и при высокой – 14,5 В.

Между прочим, из старого регулятора напряжения легко можно сделать выносной регулятор, который реагирует на температуру под капотом, а не генератора. Сначала для этого нужно удалить «лишние детали». Припаиваем к ножкам регулятора провода, продеваем их через отверстие для одной из щеток и соединяем со щеткодержателем.

Всем привет. Многие драйвовчане себе ставят трёхуровневый регулятор напряжения вот и я себе решил прикупить. Вещь очень полезная, особенно в морозы или когда аккумулятор начинает умирать. На природе когда гоняешь музыку, то тоже полезная штука. Или например кто редко и ненадолго выезжает, и машина стоит на сигнализации, тоже способ как следует подзарядить.

Моему аккумулятору уже 3 года, стоит с завода, тем не менее проблем с ним незнаю. Ниразу его не заряжал и ниразу он меня пока не подводил. Но например в ливень когда много всего включено напряжение проседает и ехать в пробке некомфортно. Но всё равно решил купить этот девайс, вполне может оказаться полезной в нужное время.

Покупал его на сайте www.12v.ru. Генератор у меня стоит белорусский «БАТЭ» индекс 3202.372.

Перед тем как что-то начать делать скидываем минус с аккумулятора. Я же зная это – скинуть забыл, полез откручивать и что-то коротнуло. К счастью обошлось без каких-либо последствий.

Для начала отгибаем резиновый защитный чехол откручиваем гайку и снимаем клеммы В+. Также отсоединяем колодку D.

Трёхуровневый регулятор напряжения. Включены обогрев зеркал и заднего стекла, ближний свет, вентилятор в 3-м положении.
Минимальное положение – 13.0 v;
Среднее положение — 13.4 v;
Максимальное положение – 13.7 v.

К сожалению нет электронного «напряжометра», поэтому смотрел по приборной панели. А вот бортовой компьютер почемуто напряжение показывает выше на 0.5 v.

Результат на лицо, я доволен. А вот что я заметил. При работе на холостом ходу моргают все лампочки. Причём с набором оборотом моргать перестают.

В чём дело? Что я мог сделать не так? Или неисправен регулятор? Хотя напрягу выдаёт как положено. Стал думать в чём дело. Собрал вроде всё как положено, ничего сложного там нет. Может когда коротнуло диодный мост дубу дал? В итоге логически пришёл к наиболее вероятному выводу, это хреновая масса, на которую посадил тумблер. Открутил его и посадил на минус аккумулятора.

Price tag: 260 ₽ Mileage: 30000 km

FakeHeader

Comments 33

Несколько лет назад разработал схему РР с термодатчиком, тоже самое что и трёхуровневый, только напряжение меняет в зависимости от температуры автоматически.

Когда создавал свой реле регулятор цель была создать надёжный реле регулятор, который облегчит зимний пуск двигателя, т.к. в мороз приходилось снимать аккумулятор и греть-подзаряжать дома, что было не удобно. Когда сделал, поставил проблема с запуском двигателя в мороз исчезла. более того проявились другие полезные качества. Как то увеличение срока службы аккумулятора. Двигатель стал заводиться с аккумуляторами, которые раньше его не заводили(меньшей ёмкости или старыми-убитыми). более стабильное напряжение.

вот видео как работает,

кто заинтересовался, может у меня заказать.
vk.com/id6807678

Пипец мосту пришел от него(((

Красава дружище))себе поставил и тоже заметил такую шляпу.все мерцает, сегодня переделаю +100500 тебе:)

Какраз регулятор сломался. Спасибо буду ставить)

Кстати, удобнее провод выводить через большое отверствие, которое выглядит как круг с прямоугольником. Оно вроде как под W. У нас вывода для этого W нет. На сколько я понимаю схему геннадия, это одна из обмоток генератора (фаза). Это отверствие с правой стороны крышки (если считать что B+ и D c левой) и по вертикали находится между отверствиями под B+ и D.

Понятно. А почему на драйв свою машину не выложишь?

Потому что не люблю фотографировать и фотографироваться. У меня даже фотика нормального нет. Можно взять конечно, но надо еще и помыться, найти место, и ракурс подобрать, фото обработать — заниматься тем чем не люблю. Да и время жалко именно на это. Я лучше с дочей повожусь, или машинкой замусь, или за компом посижу ;-), или посплю =) Да и подому что-то надо делать 😉
Да и не люблю фотоотчеты делать (причина выше — не люблю фоторграфировать).

Молодец, хороший выбор 🙂

Сгорел у меня один такой в августе 🙁 Кстати, нехороший человек, тоже моргал свет. Стоял с начала 2010года.
Купил такой-же, но для 10го семейства. Там токосъемник другой. Но мне не бяда, у меня же есть токосъемник 😉

Поставил туда же — на верхний болт крепления правой блок-фары (не нижний как на фото). Все заработало как и прежде, правда моргания нет совсем 😉

А вообще я моргание связывал с тем, что допускал использование в регуляторе схемы ШИМ (широтноимульсного усиления напряжения). Какая там реально схема не знаю. Почему подозревал?
1. Потому что при использовании ШИМ у постоянного напряжения появляется скважность. Т.е. ток идет прямоугольными импульсами, заданной разработчиком схемы, частоты (скорее всего есть определенные рекомендации выбора этой частоты)
2. Сейчас не моргает. Вот и думаю, а ШИМ ли там применяется? 😉

ЗЫ, господа УСТАНОВИВШИЕ, данное Полезное устройство. СЛЕДИТЕ за напряжением бортовой сети! Я этой весной пожег Osram Night Breaker’ы напряжением не менее 16В ((. Хорошо хоть АКБ живая осталась.
ЗЫЫ, полезнее этого регулятора только (по убывающей)
1) ТОРН Адамчука (термооптимизированный регулятор напряжения, супер навороченный)
2) регулятор напряжения от Шеви. Он сам нормально следит за правильным напряжением в бортовой сети. Стоит копейки, по сравнению со ТОРНом, и даже дешевле трехуровника. НО, Внимание, его надо ставить у автэлектрика, если не разбираетесь в геннадие. И ставить так, чтобы, при выходе его из строя, было легко поменять на него же или родной (вдруг в пути, «далеком кишлаке», не будет регулятора от Шеви).

Добавлю сразу, если истерлись щетки, меняйте просто щетки на токосъемнике 😉 Их отдельно в продаже нету. Можно купить дешевый регулятор с такими же щетками, либо выпросить парочку сгоревших регуляторов у автоэлектрика. Только чтобы щетки были нормальной длины, т.е. чтобы торчали не менее 2/3 от новых. Вы же не хотите часто лазить в генадие и паять щетки 🙂

Реле регулятор напряжения ваз 2107 (схема, фото, видео)

Обычно о том, что в автомобиле ВАЗ 2107 есть регулятор напряжения вспоминают тогда, когда возникает проблема с зарядкой аккумулятора. Если быть совсем точным в определениях, то реле напряжения приходит на ум сразу, как только оказывается, что, несмотря на наличие зарядки, аккумулятор практически полностью разряжен. Рассмотрим подробнее, для чего же нужен регулятор напряжения в автомобиле ВАЗ 2107.

Не вдаваясь в тонкости электроники, регулятор напряжения предназначен для регулировки напряжения на выходе генератора в зависимости от режима работы двигателя. Вполне естественно, что при изменении оборотов изменяется и уровень напряжения. А если оно падает до 12 вольт и ниже, аккумулятор перестает заряжаться.

Следовательно, при появлении подозрений на наличие неисправности в системе зарядки ВАЗ 2107, необходимо в первую очередь проверить напряжение на клеммах аккумулятора. Это можно сделать при помощи обычного вольтметра или мультиметра (тестера). В нормальном режиме напряжение должно составлять примерно 13-14 вольт. Если же оно падает ниже 13, следует обратить внимание на реле, возможно потребуется его замена.

В зависимости от типа используемого в автомобиле генератора, регулятор бывает внутренний трехуровневый и наружный. Внутренний является встроенным в генератор и обычно используется в автомобилях ВАЗ 2105 и 2107, наружный же применяется в более ранних моделях классики и находится в подкапотном пространстве на левой арке.

Исходя из типа регулятора, его замена имеет свои особенности. Замена наружного регулятора не составляет никаких проблем. При помощи ключа на 8 откручивают две гайки крепления и отсоединяют провода от клемм 15 и 67. Новое реле устанавливают в обратной последовательности. Проверив правильность подключения проводов к клеммам регулятора, и наличие надежного контакта его корпуса на массу, можно заводить двигатель и повторно мерять напряжение, чтобы убедиться в устранении неисправности.

Внутренний трехуровневый менять несколько сложнее из-за ограниченности доступа к генератору. Но, несмотря на это, задача вполне выполнима даже без его снятия. Замена регулятора, как и в случае с наружным, сводится к отсоединению проводов и выкручивании, при помощи крестообразной отвертки, двух винтов крепления. После этого реле вынимается из корпуса генератора. Установка нового регулятора происходит в обратной последовательности. После сборки проверяется уровень напряжения.

Следует отметить, что не всегда замена регулятора происходите по причине выхода его со строя. В последнее время все чаще автолюбители прибегают к замене генератора вместе с реле со старого образца на новый. Такого рода тюнинг становится возможным благодаря полной взаимозаменяемости обеих моделей. Причиной, побуждающей владельцев автомобилей на такой шаг, является высокая эффективность, которой отличается трехуровневый регулятор от стандартного.

Реле нового образца обеспечивают требуемый уровень напряжения в автоматическом режиме. Плюс к этому, оно имеет более широкий, по сравнению со штатным, диапазон регулировки, благодаря чему аккумулятор получает оптимальный заряд. При таких условиях срок службы аккумуляторной батареи значительно увеличивается. На принципиальной схеме электрических цепей ВАЗ 2107, приведенной ниже, реле обозначено цифрой 7.

Трехуровневый регулятор напряжения 67.3702 Уаз Хантер, установка

Когда стало окончательно ясно, что штатный регулятор напряжения К1216ЕН1 не вполне справляется со своими обязанностями и регулирует напряжение в бортовой сети Уаз Хантер не как это необходимо, а произвольно, только по одному ему известным алгоритмам, было принято решение заменить его на трехуровневый регулятор напряжения 67.3702-02 производства Энергомаш.

Трехуровневый регулятор напряжения 67.3702-02 от Энергомаш, особенности.

Регулятор напряжения Энергомаш 67.3702-02 предназначен для автоматического поддержания уровня заданного напряжения и позволяют обеспечить оптимальный режим заряда аккумуляторной батареи в зависимости от ее состояния и температуры окружающей среды. По сути он являются автоматическими, но с ручным управлением, когда пределы выходного напряжения вы устанавливаете сами.

Универсальным он не является, их вообще выпускается около десятка разных вариантов, каждый из которых подходит только для определенной модели или моделей генераторов, например именно 67.3702-02 предназначен для генераторов 3002.3771, 3202.3771, 3212.3771, 4302.3771, 94.3701, 9402.3701, 9422.3701 и их модификаций. В нашем случае он устанавливался на генератор «БАТЭ» 14В 90А 32121-3771000-01, он же 3212.3771-10, вместо регулятора напряжения К1216ЕН1.

Комплект поставки трехуровневого регулятора напряжения 67.3702-02 включает непосредственно сам интегральный регулятор, щеточный узел и соединительный провод упрятанный в гофру.

Работа трехуровневого регулятора напряжения 67.3702-02 от Энергомаш.

Алгоритм работы трехуровневого регулятора следующий — с помощью встроенного в его корпус трехпозиционного тумблера вы самостоятельно выбираете необходимый в данный момент времени уровень напряжения и включаете нужный вам режим. А именно :

1. Положение переключателя «MIN» — низкий уровень, в среднем соответствует напряжению в 13.6 Вольт, плюс минус. Применяется при высокой температуре окружающей среды, больше 20 градусов Цельсия, или при эксплуатации в особо тяжелых условиях, например движение в пробках, затяжные подъемы в горах и тому подобное.

2. Среднее положение переключателя — номинальный уровень, приблизительно соответствует напряжению в 14.2 Вольта, плюс минус. Применяется при температуре окружающей среды от 0 до 20 градусов Цельсия и по сути является оптимально-универсальным режимом для большинства обычных условий эксплуатации автомобиля.

3. Положение переключателя «MAX» — высокий уровень, приблизительно соответствует напряжению в 14.7 Вольта, плюс минус. Применяется при отрицательных температурах окружающей среды, а также для подзарядки разряженного аккумулятора.

Например, с утра, в мороз, удалось завести автомобиль только после нескольких попыток и соответственно разрядили и так подсевший после холодной ночи аккумулятор, значит переключаете трехуровневый регулятор в положение «MAX» и аккумулятор будет заряжен полностью намного быстрее чем в случае со штатным регулятором, хватит даже кратковременной поездки, как это обычно и бывает в городских условиях.

Причем не надо думать, что трехуровневый регулятор будет непременно и постоянно выдавать именно то выходное напряжение, которые вы выставили в ручную. Он автоматический и его интегральная схема так же как и штатный регулятор, изменяет напряжение в ту или иную сторону в зависимости от нагрузки, состояния и степени разряда аккумулятора, но только в заданных пользователем пределах.

Установка трехуровневого регулятора напряжения Энергомаш 67.3702-02 на генератор 3212.3771.

В случае с Уаз Хантер все очень просто, даже генератор снимать не надо. Общая последовательность такова :

1. Отсоединяем провод от клеммы «минус» аккумулятора.
2. Отсоединяем провода от выводов генератора.
3. Снимаем заднюю крышку, отжав защелки.
4. Выкручиваем два винта крепления и вынимаем щеточный узел с регулятором наряжения К1216ЕН1.
5. Устанавливаем щеточный узел трехуровневого регулятора напряжения 67.3702-02 в генератор и закрепляем его.
6. Производим сборку генератора в обратной последовательности.
7. Сам трехуровневый регулятор напряжения 67.3702-02 крепим в удобном нам месте, лучше в салоне Уаз, отверстием основания на свободную шпильку «массы», очищенную от грязи и ржавчины.

Возможная проблема после установки трехуровневого регулятора напряжения 67.3702-02 от Энергомаш.

Если после установки трехуровневого регулятора напряжения 67.3702-02 красная контрольная лампа разряда аккумуляторной батареи (на фото ниже она посередине) на левом блоке контрольных ламп Уаз Хантер не гаснет сразу после запуска двигателя, как это происходило обычно, до замены регулятора, а гаснет только после принудительного увеличения оборотов двигателя или перегазовки, то переживать не стоит. Ничего страшного не происходит и это вполне поправимо.

Дело в том, что на Уаз Хантер эта контрольная лампа является необходимым элементом цепи возбуждения генератора, и если она не гаснет после запуска двигателя, то это означает что генератору элементарно не хватает тока возбуждения. Как исправить возникшую проблему, написано в этой статье.

схема регулятора напряжения ваз 2110 — Автосайт

Включение дополнительных нагрузок (обогрева заднего стекла, фар, печки и др.) приводит к разряду аккумулятора даже при работающем двигателе с исправным штатным регулятором напряжения. Все эти проблемы решаются установкой трехуровневых регуляторов напряжения

Нормальная подзарядка АКБ осуществляется при напряжении выше 13.9В. Узнать напряжение сети автомобиля можно с помощью Бортового компьютера.
Установка трехуровневого регулятора напряжения позволяет решить проблемы зарядки аккумулятора и продлить срок его службы.

Трехуровневый регулятор напряжения своими руками Сделать самостоятельно трехуровневый регулятор напряжения не сложно. Главное, что бы под рукой был весь необходимый материал.

Самодельный трехуровневый Регулятор Напряжения сделал pukh
Он решил сделать трёхуровневый РН на базе штатного.

Что понадобилось:
Две диодной сборки с барьером шоттки 25CTQ045 на ток 30А и падением напряжения на диоде 0,4 В

В одном корпусе два диода (их можно запаралелить), но у них катоды общие Поэтому пришлось брать две диодной сборки. Оговорюсь сразу, что для данной схемы не нужны такие мощные диоды.

Достаточно 5А. Я какие нашёл, такие и купил. Радиаторы охлаждения для диодов. Решил поставить, так как не знаю какой ток диоды выдерживают без них. Тумблер со средним положением 6А 125В постоянки/3А 250В переменки. Пластмассовый фиксатор провода в корпусе. Пластмассовый корпус. Взял от блока центрального замка. Пластмассовая крышка корпуса. Металлическая планка крепления электро-приводов замков дверей

Я использовал её для крепления корпуса к кузову. Провод Я взял красно-чёрный провод(лапша) для питания ?музыки?. Провод такой взял для того, что бы продеть его через прорезь пластмассовой крышки генератора. Схема включения диодов и изображена схема выводов диодной сборки 25CTQ045.
1. MIN — без диодов (оба замкнуты)
2. MAX — используются оба диода
3. MID — используется только диод D2.
В такой схеме любые переключения безболезненны — в промежуточных состояниях тумблера будет режим №2.

Подключил к клемме «ВХ» — красный провод, а к «Вых» — чёрный провод.
Когда тумблер S1 находится в положении «1», то генератор работает в штатном режиме. В положении «3» тумблера S1 подключен один диод шоттки. Напряжение на выходе генератора увеличивается на 0,3-0,4В. Когда тумблер S1 в положении «2», то к схеме генератора подключены два последовательно включенных диода шоттки. Напряжение на выходе генератора увеличивается на (0,3-0,4В)*2. Показано расположение деталей в корпусе и крепление металлической планки на крышке корпуса.

Для подключения коробочки с диодами к генератору пришлось снимать пластмассовую крышку. Через прорезь в крышке генератора я провел провода.
К красному проводу припаял клемму «папа». Она подключается к проводу с «мамой», идущему от дополнительных диодов диодного моста. К чёрному проводу припаял клемму «мама» с заделкой провода под 90 градусов. Этот провод подключается непосредственно на клемму возбуждения регулятора напряжения. Подключив эти провода в схему генератора, надеваем пластмассовую крышку на место и подсоединяем штатные провода идущие к гене.
Вот так это выглядит в сборе

Далее пластмассовую коробочку с диодами прикручиваем к кузову машины между адсорбером и правой фарой.
Что бы смотрелось одеваем на провод пластмассовую «кишку» и укладываем вдоль штатной проводки и закрепляем хомутами.

Что было:
На холодную — 13,9В. С прогревом (отрицательная термокомпенсация) — 13,6В. Под max нагрузкой(габариты, ближний свет, передние и задние противотуманки, обогрев заднего стекла, вентилятор печки на «4» положении) — 13,3В. Что стало(использую пока один диод):
На холодную — 14,2В . С прогревом — 13,9В. Под max нагрузкой — 13,6В. Что стало(два диода):
На холодную — 14,5В. С прогревом — 14,1В. Под max нагрузкой — 13,8В.
Замеры проводились при температуре за бортом за 30 градусов.
Трехуровневый РН от rombic
Решил сделать переключатель на двух диодах Шоттки по примеру pukh`а.

Порядок действий:
Диоды приобрел MBR1545. Тумблер 6А (потому что используемый в первом сообщении явно слабоват, хотя переключение тумблера под нагрузкой не рекомендуется (может выбить транзистор таблетки), а без переключений он выдержит ток больший, чем его номинал.) Радиатры — половинки найденного радиатора от транзистора (распилил, просверлил отверстия и нарезал резьбу). Корпус — стандартный с уплотнительной резинкой

Монтаж довольно плотный, поэтому пришлось на все оголенные выводы надеть фторопластовые трубочки. Просверлены отверстия под тумблер, гермоввод и винты крепления радиаторов. Кабель двухжильный 2*0,75. Фастоны («мама» с заделкой под 90 градусов и прямой «папа») обжал, пропаял для надежности и заделал в термоусадочные кембрики.
Прикрутил к моторному щиту за ресивером к имеющемуся свободному отверстию. Провод проложил в жгуте рядом с бачком омывателя. В генераторе выломил одну пластмассовую перегородку и все подключил без проблем.

Раньше было:
В холостую — 13,8В. Под нагрузкой — 13,4В. Сейчас с одним диодом:
В холостую — 14,0-14,2В. В жару под нагрузкой опускается до 13,8В. Очень доволен, всем рекомендую.
Купить трехуровневый регулятор напряжения Если Вы не совсем разбираетесь в электрике и отчеты по самодельному изготовлению трехуровневого РН только путают или просто нет желания возиться с этим самостоятельно, тогда Вы можете заказать трехуровневый регулятор напряжения в интернет-е

Частенько покупают у фирмы Энергомаш. Хотя отзывы о их продукции бывают разные, так что решайте сами, покупать или нет.

Установка трехуровневого регулятора напряжения фирмы Энергомаш от zufa66

Комплект:
Коробка Инструкция Регулятор, соединенный проводом со щеткодержателем.

Что сразу бросилось в глаза — увеличенного размера щетки

Понадобится инструмент:
Ключ рожково-накидной S10 Отвертка крестовая Нож Возможно тестер Щипцы для обжима клемм. Порядок действий:
1-Окручиваем и снимаем минусовую клемму с аккумулятора
2-Ключиком S10 окручиваем гаечку М6 на генераторе и отводим в сторону провода.
3-Сдергиваем колодку типа «мама» и поддев три защелки снимаем пластиковый кожух генератора.
4-Откручиваем два винта крепления регулятора и сняв штекер снимаем его.
5-Попутно, открутив гаечка М6 немного доработаем на напильнике торцы дистанционной втулки — для лучшего контакта к диодному мосту

6-Ставим щеткодержатель на место регулятора, немного уплотнив отверстие входа проводов герметиком

7-Доработав пластиковый кожух генератора, устанавливаем его на место

8-Проложив провод вдоль штатной проводки к возможному месту установки регулятора, закрепляем его пластиковыми хомутиками

Нужно обязательно добиться хорошего контакта регулятора с «массой», а лучше сделать шунт, соединив им корпуса генератора и регулятора.

9-Прикручиваем остальные провода и запустив двигатель проверяем работу нового регулятора при полной нагрузке(фары, печка, обогрев стекла и т.д.):
минимум норма максимум
Из старого регулятора напряжения со сломанной щеткой решил сделать просто выносной регулятор, реагирующий на температуру подкапотного пространства, а не генератора. Для этого ножовкой по металлу отпиливаем и удаляем «не нужные нам детали».
В отверстие одной из щеток продеваем провод и припаиваем к ножкам регулятора

Теперь соединив с щеткодержателем проверяем работу.

Ну вроде, приблизительно так -))

Кстати, увеличить напряжение сети автомобиля можно простой доработкой генератора.

Дополнительный материал по теме и первоисточник:
Самодельный трёхуровневый регулятор напряжения ( фотоотчёт ) с форума autolada Трехуровневый регулятор напряжения! с форума autolada Генератор и лужи. с форума Завгара Трехуровневый регулятор напряжения. с форума 2112 Интернет- Энергомаш НПП Автомобильная электроника Установка трехуровнего регулятора напряжения, производства Энергомаш г.Калуга Впечатления после эксплуатации трехуровневого регулятора напряжения от ЗАО «Энергторгмаш» 67.3702?02 для ВАЗ 2115

Регулятор напряжения с регулировкой тока газ 1

Изучение, подключение и диагностика трехуровневого регулятора напряжения

Трехуровневый регулятор напряжения (РН) представляет собой один из основных составляющих элементов генераторного устройства. Как известно, выход из строя генератора может привести к неработоспособности автомобиля в целом, поэтому состояние всех его деталей и механизмов всегда должно быть рабочим. Подробнее о регуляторе, его разновидностях, а также диагностике вы можете узнать из этого материала.

Характеристика регулятора напряжения

Назначение

Конструкция

Теперь разберем вопрос устройства: любой повышающий РН, даже простой и самодельный, будет состоять из:

Выпрямительного блока. Этот элемент включает в себя несколько диодных компонентов, обычно их количество равно шести. Все компоненты этого блока подключаются между собой по специальному мосту.
Роторный механизм с обмоткой. Это устройство осуществляет вращение вокруг оси, его предназначение заключается в образовании магнитного поля внутри узла.
Статорный механизм. На корпусе данного устройства расположены три обмотки, подключенные друг к другу. Благодаря этим обмоткам обеспечивается не только обеспечение более повышенного заряда, а также увеличения мощности для автомобильного аккумулятора. Они также позволяют обеспечить током всю электросеть транспортного средства.
Крыльчатки. Данный элемент устанавливается на внешней части механизма. Крыльчатка используется для обдува и охлаждения обмотки, без нее возможен перегрев последней.
Корпусная крышка. Ее назначение заключается в скрытии все составляющих конструктивных частей узла, благодаря чем у обеспечивается надежная защита устройства от воздействия грязи и пыли. В зависимости от модели, крышка может иметь специальный кожух — если конструкция подразумевает его наличие, то регуляторный элемент будет расположен сразу за ним.
И само реле. Если генератор выдает большое напряжение, не свойственное для бортовой сети, или слишком низкое, то реле позволит стабилизировать этот параметр до нужного уровня. Стабилизатор должен обеспечить именно оптимальное напряжение, не повышенное и не пониженное (автор видео — Виталий Галанкин).

Принцип работы

Разновидности

Какие виды РН можно найти в продаже:

Двухуровневые РН. Такие регуляторы на сегодняшний день считаются устаревшими, в большинстве своем они используются на отечественных авто. Конструктивно такой РН состоит из электромагнитного элемента, подключаемого к контроллеру обмотки. Также устройство оснащается пружинами, которые используются как задающие элементы, и подвижным рычагом, использующимся для стабилизации.
Двухуровневые РН обычно небольшие по размерам. Существенным минусом девайсов такого типа считается невысокий срок службы, в результате чего они довольно быстро выходят из строя.
Полупроводниковые РН на 40 ампер. В отличие от вышеописанных, такие РН обладают более высоким сроком службы, а это, в свою очередь, обеспечивает их более стабильную работу на протяжении всего ресурса эксплуатации.
Трехуровневные РН. Такие девайсы по конструктивным особенностям схожи с вышеописанными. Единственно и важно отличие заключается в наличии в конструкции добавочного сопротивления.
Многоуровневые РН. Как можно понять из названия, такие РН имеют много уровней защиты благодаря тому, что в их конструкции может быть 3-5 добавочных сопротивлений. В результате этого многие специалисты считают, что такое РН более эффективны и надежные, чем другие виды.

Фотогалерея «Самые распространенные виды РН»

Проведение диагностики РН своими руками

Итак, как проверить регулятор напряжения генератора с помощью тестера:

В первую очередь нужно открыть капот и повернуть ключ в замке, включив зажигание.
Далее, производится запуск силового агрегата. Двигатель должен поработать вхолостую какое-то время, для получения более точных данных диагностики рекомендуется включить оптику. Число оборотов при работе двигателя должно составлять в районе 2.5-3 тысяч. Чтобы ДВС перешел в такой режим работы, обычно требуется подождать примерно 10 минут.
Затем производится подключение щупов тестера к аккумуляторным выводам. Когда вы подключили тестер, на его дисплее должны высветиться показатели диагностики, в идеале они должны составлять примерно 14.1-14.3 вольта.

Если проверка показала другие значения, будь они более высокими или низкими, то нужно заняться ремонтом генераторного узла. Но как показывает практика, проблема обычно кроется именно в РН, поэтому вероятнее всего, его придется заменить. Перед тем, как приступить к диагностике, удостоверьтесь в том, что ремень нормально натянут. Во время диагностики не допускается замыкание контактов, так как это может стать причиной деформации и выхода из строя выпрямительного блока.

Видео «Подключение трехуровневого РН своими руками»

Источник

Как сделать простой регулятор напряжения своими руками

28 сентября 2018

Время на чтение:

В электрических схемах для изменения уровня выходного сигнала используется регулятор напряжения. Основное его назначение — изменять подаваемую на нагрузку мощность. C помощью устройства управляют оборотами электродвигателей, уровнем освещённости, громкостью звука, нагревом приборов. В радиомагазинах можно приобрести готовое изделие, но несложно изготовить регулятор напряжения своими руками.

Описание устройства

Регулятором напряжения называется электронный прибор, служащий для повышения или понижения уровня выходного сигнала, в зависимости от величины разности потенциалов на его входе. То есть это устройство, с помощью которого можно управлять значением мощности, подводимой к нагрузке. При этом регулировать подаваемый уровень энергии можно как на реактивной, так и активной нагрузке.

Самым простым устройством, с помощью которого можно изменять уровень сигнала, считается реостат. Он представляет собой резистор, имеющий два вывода, один из которых подвижный. При перемещении ползункового вывода реостата изменяется сопротивление. Для этого он подключается параллельно нагрузке. Фактически это делитель напряжения, позволяющий регулировать величину разности потенциалов на нагрузке в пределах от нуля до значения, выдаваемого источником энергии.

Использование реостата ограничено мощностью, которую можно через него пропустить. Так как при больших значениях тока или напряжения он начинает сильно нагреваться и в итоге перегорает, поэтому на практике применение реостата ограничено. Его используют в параметрических стабилизаторах, элементах электрического фильтра, усилителях звука и регуляторах освещённости небольшой мощности.

Разновидности приборов

По виду выходного сигнала регуляторы разделяют на стабилизированные и нестабилизированные. Также они могут быть аналоговыми и цифровыми (интегральными). Первые строятся на основе тиристоров или операционных усилителей. Их управление осуществляется путём изменения параметров RC цепочки обратной связи. Совместно с ними для повышения мощности применяются биполярные или полевые транзисторы. Работа же интегральных устройств связана с использованием широтно-импульсной модуляции (ШИМ), поэтому в цифровой схемотехнике используются микроконтроллеры и силовые транзисторы, работающие в ключевом режиме.

При изготовлении самодельного регулятора напряжения могут быть использованы следующие элементы:

резисторы;
тиристоры или транзисторы;
цифровые или аналоговые интегральные микросхемы.

Первые два типа имеют несложные схемы и довольно просты к самостоятельной сборке. Их можно изготавливать без использования печатной платы с помощью навесного монтажа, в то время как импульсные регуляторы на основе микроконтроллеров требуют более обширных знаний в радиоэлектронике и программировании.

Характеристика регулятора

По своему виду приспособления могут изготавливаться в портативном или стационарном исполнении. Устанавливаются они в любом положении: вертикальном, потолочном, горизонтальном.

Устройства могут крепиться с использованием дин-рейки или встраиваться в различные блоки и приборы. Конструктивно регуляторы возможно изготовить как корпусными, так и без помещения в корпус.

К основным характеристикам устройств относят следующие параметры:

Плавность регулировки. Обозначает минимальный шаг, с которым происходит изменение величины разности потенциалов на выходе. Чем он плавнее, тем точнее можно выставить значение напряжения на выходе.
Рабочая мощность. Характеризуется значением силы тока, которое может пропускать через себя прибор продолжительное время без повреждения своих электронных связей.
Максимальная мощность. Пиковая величина, которую кратковременно выдерживает устройство с сохранением своей работоспособности.
Диапазон входного напряжения. Это значения входного сигнала, с которым устройство может работать.
Диапазон изменяемого сигнала на выходе устройства. Обозначает значения разности потенциалов, которое может обеспечить устройство на выходе.
Тип регулируемого сигнала. На вход устройства может подаваться как переменное, так и постоянное напряжение.
Условия эксплуатации. Обозначает условия, при которых характеристики регулятора не изменяются.
Способ управления. Выставление выходного уровня сигнала может осуществляться пользователем вручную или без его вмешательства.

Особенности изготовления

Изготовить регулирующее приспособление можно несколькими способами. Самый лёгкий -приобрести набор, содержащий уже готовую печатную плату и радиоэлементы, необходимые для сборки своими руками. Кроме них, набор содержит электрическую и принципиальную схему с описанием последовательности действий. Такие наборы называются KIT и предназначены для самых неопытных радиолюбителей.

Другой путь подразумевает самостоятельное приобретение радиокомпонентов и изготовление в случае необходимости печатной платы. Используя второй способ, можно будет сэкономить, но он занимает больше времени.

Существует множество схем разного уровня сложности для самостоятельного изготовления. Но чтобы сделать регулятор напряжения, кроме схемы, понадобится подготовить следующие инструменты, приборы и материалы:

паяльник;
мультиметр;
припой;
пинцет;
кусачки;
флюс;
технический спирт;
соединительные медные провода.

Если планируется собирать устройство, состоящее из 6 и более элементов, то целесообразно будет смастерить печатную плату. Для этого необходимо иметь фольгированный текстолит, хлорное железо и лазерный принтер.

Техника изготовления печатной платы в домашних условиях называется лазерно-утюжной (ЛУТ). Её суть заключается в распечатывании печатной платы на глянцевом листе бумаги, и переносом изображения на текстолит с помощью проглаживания утюгом. Затем плату погружают в раствор хлорного железа. В нём открытые участки меди растворяются, а закрытые с переведённым изображением формируют необходимые соединения.

При самостоятельном изготовлении прибора важно соблюдать осторожность и помнить про электробезопасность, особенно при работе с сетью переменного тока 220 В. Обычно правильно собранный регулятор из исправных радиодеталей не нуждается в настройке и сразу начинает работать.

Простые схемы

Для управления величиной выходного напряжения для слабо мощных устройств можно собрать простой регулятор напряжения на 2 деталях. Понадобится лишь транзистор и переменный резистор. Работа схемы проста: с помощью переменного резистора происходит индуцирование (отпирание транзистора).

Если управляющий вывод резистора находится в нижнем положении, то напряжение на выходе схемы равно нулю. А если вывод перемещается в верхнее положение, то транзистор максимально становится открытым, а уровень выходного сигнала будет равен напряжению источника питания за вычетом падения разности потенциалов на транзисторе.

При изменении сопротивления регулируется величина напряжения на выходе. В зависимости от типа транзистора изменяется и схема включения. Чем номинал переменного резистора будет меньше, тем регулировка будет плавней. Недостатком схемы является чрезмерный нагрев транзистора, поэтому чем больше будет разница между Uвх и Uвых, тем он будет сильнее нагреваться.

Такую схему удобно применять для регулировки вращения компьютерных вентиляторов или других слабых двигателей, а также светодиодов.

Симисторный вид

Для регулировки переменного напряжения используются симисторные регуляторы, с помощью которых можно управлять мощностью паяльника или лампочки. Собрав схему на недорогом и доступном симисторе BT136, можно изменять мощность нагрузки в пределах 100 ватт.

Для сборки схемы понадобится:

Наименование	Номинал	Аналог
Резистор R1	470 кОм
Резистор R2	10 кОм
Конденсатор С1	0,1 мкФ х. 400 В
Диод D1	1N4007	1SR35–1000A
Светодиод D2	BL-B2134G	BL-B4541Q
Динистор DN1	DB3	HT-32
Симистор DN2	BT136	КУ 208

Принцип работы регулятора заключается в следующем: через цепочку, состоящую из динистора DN1, конденсатора C1 и диода D1, ток поступает на симистор DN2, что приводит к его открытию. Момент открытия зависит от ёмкости C1, которая заряжается через резисторы R1 и R2. Соответственно, изменением сопротивления R1 управляется скорость заряда C1.

Несмотря на простоту, такая схема отлично справляется с регулировкой вольтажа нагревательных устройств, использующих вольфрамовую нить. Но так как такая схема не имеет обратной связи, использовать её для управления оборотами коллекторного электродвигателя нельзя.

Реле напряжения

Для автолюбителей важным элементом является устройство, поддерживающее напряжение бортовой сети в установленных пределах при изменении различных факторов, например, оборотов генератора, включении или выключении фар. Использующиеся для этого приборы работают по одинаковому принципу – стабилизация напряжения путём изменения тока возбуждения. Иными словами, если уровень сигнала на входе изменяется, то устройство уменьшает или увеличивает ток возбуждения.

Собранная схема своими руками реле-регулятора напряжения должна:

работать в широком диапазоне температур;
выдерживать скачки напряжения;
иметь возможность отключения во время запуска мотора;
обладать малым падением разности потенциалов.

Упрощённо принцип работы можно описать в следующем виде: при величине напряжения, превышающей установленное значение, ротор отключается, а при её нормализации запускается вновь. Основным элементом схемы является ШИМ стабилизатор LM 2576 ADJ.

Микросхема TC4420EPA предназначена для моментального переключения транзистора. С помощью резистора R3, конденсатора C1 и стабилитронов VD1, VD2 осуществляется защита микросхемы и полевого транзистора. Резисторы R1 и R2 задают опорное напряжение для стабилизатора. DD1 управляет работой полевого транзистора и ротора. Диод D2 используется для ограничения управляющего напряжения. Индуктивность L1 обеспечивает плавность разрядки ротора через диоды D4 и D5 при размыкании цепи.

Управляемый блок питания

Конструируя различные схемы, радиолюбители часто собирают источники напряжений. Спаяв регулятор постоянного напряжения своими руками, его можно будет использовать как управляемый блок питания в диапазоне от 0 до 12В.

Собираемый источник напряжения состоит из 2 частей: блока питания и параметрического регулятора напряжения. Первая часть изготавливается по классической схеме: понижающий трансформатор — выпрямительный блок. Типом используемого трансформатора, выпрямительных диодов и транзистора определяется мощность устройства. Переменное напряжение сети понижается в трансформаторе до 11 вольт, после чего попадает на диодный мост VD1, где становится постоянным. Конденсатор C1 используется как сглаживающий фильтр. Сигнал поступает на параметрический стабилизатор, состоящий из резистора R1 и стабилитрона VD2.

Параллельно стабилитрону подключён резистор R2, которым и изменяется уровень выходного напряжения. Транзисторы включены по упрощённой схеме эмиттерного повторителя, и при появлении на их переходах напряжения начинают работать в режиме усиления тока. То есть сигнал, снятый с R2, поступает на выход прибора через транзисторы, которые снижают его значение на величину своего насыщения. Таким образом, чем больше подаётся на них напряжение, тем сильнее они открываются и больше мощности поступает на выход.

Этот регулируемый блок питания может работать с нагрузкой до трёх ампер, то есть обеспечивать мощность до 30 ватт. Если есть опыт, то схема паяется навесным монтажом с использованием проводов любого сечения.

Источник

ДВА ПРОСТЫХ РЕГУЛЯТОРА НАПРЯЖЕНИЯ

Собранный однажды простейший регулятор напряжения на одном транзисторе был предназначен для определённого блока питания и конкретного потребителя, никуда больше его подключать было конечно не нужно, но как всегда наступает момент, когда правильно поступать мы перестаём. Следствием этого являются хлопоты и раздумья как жить-быть дальше и принятие решения восстанавливать сотворённое ранее или продолжать творить.

Схема номер 1

Имелся стабилизированный импульсный блок питания, дающий на выходе напряжение 17 вольт и ток 500 миллиампер. Требовалось периодическое изменение напряжения в пределе 11 – 13 вольт. И общеизвестная схема регулятора напряжения на одном транзисторе с этим прекрасно справлялась. От себя добавил к ней только светодиод индикации да ограничительный резистор. К слову, светодиод здесь это не только «светлячок» сигнализирующий о наличии выходного напряжения. При правильно подобранном номинале ограничительного резистора, даже небольшое изменение выходного напряжения отражается на яркости свечения светодиода, что даёт дополнительную информацию о его повышении или понижении. Напряжение на выходе можно было изменять от 1,3 до 16 вольт.

КТ829 — мощный низкочастотный кремниевый составной транзистор, был установлен на мощный металлический радиатор и казалось, что при необходимости он вполне может выдержать и большую нагрузку, но случилось короткое замыкание в схеме потребителя и он сгорел. Транзистор отличается высоким коэффициентом усиления и применяется в усилителях низкой частоты – видно действительно его место там а не в регуляторах напряжения.

Слева снятые электронные компоненты, справа приготовленные им на замену. Разница по количеству в два наименования, а по качеству схем, бывшей и той, что решено было собрать, она несопоставима. Напрашивается вопрос – «Стоит ли собирать схему с ограниченными возможностями, когда существует более продвинутый вариант «за те же деньги», в прямом и переносном смысле этого изречения?»

Схема номер 2

В новой схеме также присутствует трёхвыводной эл. компонент (но это уже не транзистор) постоянный и переменный резисторы, светодиод со своим ограничителем. Добавлено только два электролитических конденсатора. Обычно на типовых схемах указаны минимальные значения C1 и C2 (С1=0,1 мкФ и С2=1 мкФ) которые необходимы для устойчивой работы стабилизатора. На практике значения емкостей составляют от десятков до сотен микрофарад. Ёмкости должны располагаться как можно ближе к микросхеме. При больших емкостях обязательно условие C1>>C2. Если ёмкость конденсатора на выходе будет превышать ёмкость конденсатора на входе, то возникает ситуация при которой выходное напряжение превышает входное, что приводит к порче микросхемы стабилизатора. Для её исключения устанавливают защитный диод VD1.

У этой схемы уже совсем другие возможности. Входное напряжение от 5 до 40 вольт, выходное 1,2 – 37 вольт. Да, имеется падение напряжения вход – выход равное примерно 3,5 вольтам, однако роз без шипов не бывает. Зато микросхема КР142ЕН12А именуемая линейным регулируемым стабилизатором напряжения имеет неплохую защиту по превышению тока нагрузки и кратковременную защиту от короткого замыкания на выходе. Её рабочая температура до + 70 градусов по Цельсию, работает с внешним делителем напряжения. Выходной ток нагрузки до 1 А при длительной работе и 1,5 А при непродолжительной. Максимально допустимая мощность при работе без теплоотвода 1 Вт, если микросхему установить на радиатор достаточного размера (100 см.кв.) то Р макс. = 10 Вт.

Что получилось

Сам процесс обновлённого монтажа занял времени ни сколько не больше чем предыдущий. При этом получен не простой регулятор напряжения, который подключается к блоку питания стабилизированного напряжения, собранная схема при подключении даже к сетевому понижающему трансформатору с выпрямителем на выходе сама даёт необходимое стабилизированное напряжение. Естественно, что выходное напряжение трансформатора должно соответствовать допустимым параметрам входного напряжения микросхемы КР142ЕН12А. Вместо неё можно использовать и импортный аналог интегральный стабилизатор LM317Т. Автор Babay iz Barnaula.

Источник

5 самых популярных схем регуляторов напряжения (РН) 0-220 вольт своими руками

8 основных схем регуляторов своими руками. Топ-6 марок регуляторов из Китая. 2 схемы. 4 Самых задаваемых вопроса про регуляторы напряжения.+ ТЕСТ для самоконтроля

Регулятор напряжения – это специализированный электротехнический прибор, предназначенный для плавного изменения или настройки напряжения, питающего электрическое устройство.

Важно помнить! Приборы этого типа предназначены для изменения и настройки питающего напряжения, а не тока. Ток регулируется полезной нагрузкой!

4 вопроса по теме регуляторов напряжения

Для чего нужен регулятор:

а) Изменение напряжения на выходе из прибора.

б) Разрывание цепи электрического тока

От чего зависит мощность регулятора:

а) От входного источника тока и от исполнительного органа

б) От размеров потребителя

Основные детали прибора, собираемые своими руками:

а) Стабилитрон и диод

б) Симистор и тиристор

Для чего нужны регуляторы 0-5 вольт:

а) Питать стабилизированным напряжением микросхемы

б) Ограничивать токопотребление электрических ламп

Ответы.

2 Самые распространенные схемы РН 0-220 вольт своими руками

Схема №1.

Самый простой и удобный в эксплуатации регулятор напряжения — это регулятор на тиристорах, включенных встречно. Это создаст выходной сигнал синусоидального вида требуемой величины.

СНиП 3.05.06-85

Входное напряжение величиной до 220в, через предохранитель поступает на нагрузку, а по второму проводнику, через кнопку включения синусоидальная полуволна попадает на катод и анод тиристоров VS1 и VS2. А через переменный резистор R2 производится регулировка выходного сигнала. Два диода VD1 и VD2, оставляют после себя только положительную полуволну, поступающую на управляющий электрод одного из тиристоров, что приводит к его открытию.

Важно! Чем выше токовый сигнал на ключе тиристора, тем сильнее он откроется, то есть тем больший ток сможет пропустить через себя.

Для контроля входного питания предусмотрена индикаторная лампочка, а для настройки выходного – вольтметр.

Схема №2.

Отличительная особенность этой схемы — замена двух тиристоров одним симистором. Это упрощает схему, делает ее компактней и проще в изготовлении.

СНиП 3.05.06-85

В схеме, также присутствует предохранитель и кнопка включения, и регулировочный резистор R3, а управляет он базой симистора, это один из немногих полупроводниковых приборов с возможностью работать с переменным током. Ток, проходя через резистор R3, приобретает определенное значение, оно и будет управлять степенью открытия симистора. После этого оно выпрямляется на диодном мосту VD1 и через ограничивающий резистор попадает на ключевой электрод симистора VS2. Остальные элементы схемы, такие как конденсаторы С1,С2,С3 и С4 служат для гашения пульсаций входного сигнала и его фильтрации от посторонних шумов и частот нерегламентированной частоты.

Как избежать 3 частых ошибок при работе с симистором.

Буква, после кодового обозначения симистора говорит о его предельном рабочем напряжении: А – 100В, Б – 200В, В – 300В, Г – 400В. Поэтому не стоит брать прибор с буквой А и Б для регулировки 0-220 вольт — такой симистор выйдет из строя.
Симистор как и любой другой полупроводниковый прибор сильно нагревается при работе, следует рассмотреть вариант установки радиатора или активной системы охлаждения.
При использовании симистора в цепях нагрузок с большим потреблением тока, необходимо четко подбирать прибор под заявленную цель. Например, люстра, в которой установлено 5 лампочек по 100 ватт каждая будет потреблять суммарно ток величиной 2 ампера. Выбирая по каталогу необходимо смотреть на максимальный рабочий ток прибора. Так симистор МАС97А6 рассчитан всего на 0,4 ампера и не выдержит такой нагрузки, а МАС228А8 способен пропустить до 8 А и подойдет для этой нагрузки.

3 Основных момента при изготовлении мощного РН и тока своими руками

Прибор управляет нагрузкой до 3000 ватт. Построен он на использовании мощного симистора, а затвором или ключом его управляет динистор.

Динистор – это тоже, что и симистор, только без управляющего вывода. Если симистор открывается и начинает пропускать через себя ток, когда на его базе возникает управляющее напряжение и остается открытым пока оно не пропадет, то динистор откроется, если между его анодом и катодом появится разность потенциалов выше барьера открытия. Он будет оставаться незапертым, пока между электродами не упадет ток ниже уровня запирания.

СНиП 3.05.06-85

Как только на управляющий электрод попадет положительный потенциал, он откроется и пропустит переменный ток, и чем сильнее будет этот сигнал, тем выше будет напряжение между его выводами, а значит и на нагрузке. Что бы регулировать степень открытия используется цепь развязки, состоящая из динистора VS1 и резисторов R3 и R4. Эта цепь устанавливает предельный ток на ключе симистора, а конденсаторы сглаживают пульсации на входном сигнале.

2 основных принципа при изготовлении РН 0-5 вольт

Для преобразования входного высокого потенциала в низкий постоянный используют специальные микросхемы серии LM.
Питание микросхем производится только постоянным током.

Рассмотрим эти принципы подробнее и разберем типовую схему регулятора.

Микросхемы серии LM предназначены для понижения высокого постоянного напряжения до низких значений. Для этого в корпусе прибора имеется 3 вывода:

Первый вывод – входной сигнал.
Второй вывод – выходной сигнал.
Третий вывод – управляющий электрод.

Принцип работы прибора очень прост – входное высокое напряжение положительной величины, поступает на входной выход и затем преобразуется внутри микросхемы. Степень трансформации будет зависеть от силы и величины сигнала на управляющей «ножке». В соответствии с задающим импульсом на выходе будет создаваться положительное напряжение от 0 вольт до предельного для данной серии.

СНиП 3.05.06-85

Входное напряжение, величиной не выше 28 вольт и обязательно выпрямленное подается на схему. Взять его можно с вторичной обмотки силового трансформатора или с регулятора, работающего с высоким напряжением. После этого положительный потенциал поступает на вывод микросхемы 3. Конденсатор С1 сглаживает пульсацию входного сигнала. Переменный резистор R1 величиной 5000 ом задает выходной сигнал. Чем выше ток, который он пропускает через себя, тем выше больше открывается микросхема. Выходное напряжение 0-5 вольт снимается с выхода 2 и через сглаживающий конденсатор С2 попадает на нагрузку. Чем выше емкость конденсатор, тем ровнее оно на выходе.

Регулятор напряжения 0 — 220в

Топ 4 стабилизирующие микросхемы 0-5 вольт:

КР1157 – отечественная микросхема, с пределом по входному сигналу до 25 вольт и током нагрузки не выше 0.1 ампер.
142ЕН5А – микросхема с максимальным выходным током 3 ампера, на вход подается не выше 15 вольт.
TS7805CZ – прибор с допустимыми токами до 1.5 ампер и повышенным входным напряжением до 40 вольт.
L4960 – импульсная микросхема с максимальным током нагрузки до 2.5 А. Входной вольтаж не должен превышать 40 вольт.

РН на 2 транзисторах

Данный вид применяется в схемах особо мощных регуляторов. В этом случае ток на нагрузку также передается через симистор, но управление ключевым выводом происходит через каскад транзисторов. Это реализуется так: переменным резистором регулируется ток, который поступает на базу первого маломощного транзистора, а тот через коллектор-эмиторный переход управляет базой второго мощного транзистора и уже он открывает и закрывает симистор. Это реализует принцип очень плавного управления огромными токами на нагрузке.

СНиП 3.05.06-85

Ответы на 4 самых частых вопроса по регуляторам:

Какое допустимое отклонение выходного напряжения? Для заводских приборов крупных фирм, отклонение не будет превышать +-5%
От чего зависит мощность регулятора? Выходная мощность напрямую зависит от источника питания и от симистора, который коммутирует цепь.
Для чего нужны регуляторы 0-5 вольт? Эти приборы чаще всего используют для питания микросхем и различных монтажных плат.
Зачем нужен бытовой регулятор 0-220 вольт? Они применяются для плавного включения и выключения бытовых электроприборов.

4 Схемы РН своими руками и схема подключения

Коротко рассмотрим каждую из схем, особенности, преимущества.

Схема 1.

Очень простая схема для подключения и плавной регулировки паяльника. Используется, чтобы предотвратить разгорание и перегрев жала паяльника. В схеме используется мощный симистор, которым управляет цепочка тиристор-переменный резистор.

Схема 2.

Схема основанная на использовании микросхемы фазового регулирования типа 1182ПМ1. Она управляет степенью открытия симистора, который управляет нагрузкой. Применяются для плавного регулирования степени светимости лампочек накаливания.

Схема 3.

Простейшая схема регулирования накалом жала паяльника. Выполнена по очень компактной схеме с использованием легкодоступных компонентов. Управляет нагрузкой один тиристор, степень включения которого регулирует переменный резистор. Также присутствует диод, для защиты от обратного напряжения.

СНиП 3.05.06-85

Схема 4.

Схема, предназначенная для управления уровнем освещения в комнате. Может регулировать степень накала лампочки. Выполнена на основе одного тиристора, который управляется диммером. Поворотом ручки резистора, изменяется воздействие на ключевой вывод тиристора, что изменяет его пропускную способность по электрическому току.

СНиП 3.05.06-85

Китайский РН на 220 вольт

В наше время товары из Китая стали довольно популярной темой, от общей тенденции не отстают и китайские регуляторы напряжения. Рассмотрим самые популярные китайские модели и сравним их основные характеристики.

Название	Мощность	Напряжение стабилизации	Цена	Вес	Стоимость одного ватта
Module ME	4000 Вт	0-220 В	6.68$	167 г	0.167$
SCR Регулятор	10 000 Вт	0-220 В	12.42$	254 г	0.124$
SCR Регулятор II	5 000 Вт	0-220 В	9.76$	187 г	0.195$
WayGat 4	4 000 Вт	0-220 В	4.68$	122 г	0.097$
Cnikesin	6 000 Вт	0-220 В	11.07$	155 г	0.185$
Great Wall	2 000 Вт	0-220 В	1.59$	87 г	0.080$

Существует возможность выбрать любой регулятор именно под свои требования и необходимости. В среднем один ватт полезной мощности стоит менее 20 центов, и это очень выгодная цена. Но все же, стоит обращать внимание на качество деталей и сборки, для товаров из Китая она по-прежнему остается очень низким.

Источник

Трехуровневый регулятор напряжения (функции, установка, достоинства)

Автор Павел Александрович Белоусов На чтение 5 мин. Просмотров 265

Современный автомобиль плотно насыщен многочисленными приборами и устройствами, работоспособность которых определяется получением питания от бортовой сети постоянного тока. При заведенном двигателе источником тока служит электрический генератор, ротор которого вращается за счет наличия механической связи с валом. Частота вращения вала двигателя меняется в широких пределах, в результате чего выходное напряжение генератора испытывает колебания. Для уменьшения вариаций напряжения до требуемого значения на выходе выпрямителя устанавливается стабилизатор, который выполнен в виде реле-регулятора.

Проблема выходного напряжения автомобильного генератора

В перечень функций генератора обязательно входит подзаряд бортовой аккумуляторной батареи, который для обеспечения длительного срока службы осуществляется определенным током. Наиболее простым способом задания его значения является некоторое превышение напряжения, снимаемого с выхода реле-регулятора, над текущим значением напряжения аккумулятора. При этом немедленно возникает серьезная проблема, которая обусловлена тем, что в зависимости от температуры окружающей среды значение этого превышения должно быть различным.

Очевидное и достаточно просто реализуемое решение по получению заданного выходного напряжения применением температурной коррекции порога срабатывания регулятора за счет установки соответствующего датчика обладает малой эффективностью. Причина этого заключается в том, что температура в подкапотном пространстве из-за соседства с нагретым двигателем отличается от температуры воздуха, причем определить степень этого отличия простыми средствами не получается.

Еще одна проблема определения заданного значения зарядного тока обусловлена тем, что даже при постоянной температуре окружающей среды нагрузка на бортовую сеть меняется в широких пределах. Это приводит к “провалу” уровня зарядки аккумулятора и сложностям запуска остывшего двигателя после стоянки.

Хорошее средство решения обозначенных задач — переход на реле-регулятор, которое выполняет нужные регулировки дискретным изменением напряжения, которое создаёт генератор. Заданное значение порога срабатывания этого устройства устанавливается водителем самостоятельно с помощью трехпозиционного тумблера. Некоторые регуляторы подключаются автоматически и содержат внутренний датчик, который контролирует величину мгновенного значения напряжения бортовой сети. В обоих случаях выбор порога отсечки осуществляется с учетом внешних факторов, в первую очередь текущей температуры и условий эксплуатации автомобиля.

Режимы работы трехуровневого реле — регулятора

Уровень или режим “Минимум”, который соответствует выходному напряжению генератора 13,6 В, используется для работы при температуре воздуха свыше 20°С и применяется при высокой нагрузке на двигатель (пробки, горная местность).

Уровень “Норма” предполагает выходное напряжение 14,2 В, соответствует средней нагрузке на двигатель, используется весной и осенью при окружающих температурах 0– 20 °С.

В режим “Максимум” регулятор рекомендуется переводить при отрицательных температурах воздуха. В теплое время года он активизируется на короткое время для зарядки аккумулятора, сильно “посаженного” после длительной стоянки, например, акустической системой или по иным причинам.

Потребительские качества некоторых моделей трехуровневых реле улучшаются введением в состав схемы дополнительного полупроводникового ключа, который обеспечивает безопасный запуск двигателя. Данный узел блокирует подачу тока на обмотки генератора, если отсутствует у него стабильное выходное напряжение.

Ещё кое-что полезное для Вас:

Преимущества применения трехуровневого реле и особенности его установки

На практике распространение получили трехуровневые регуляторы, предназначенные для 9-й и более старшей моделей ВАЗ. Это обусловлено тем, что замена штатного реле на трехуровневое даёт такие преимущества:

стабилизацию работы сигнализации при сильных морозах;
увеличение яркости свечения фар и ламп салонного освещения;
резкое наращивание эффективности функционирования обогревателя;
увеличение скорости работы стеклоподъемников.

Довольно распространены комплекты для вазовских “десяток” и 14-й модели, встречаются и устройства для “Волг” и “Газелей”. Их применение на этих автомашинах дает аналогичный эффект.

Трехуровневый реле-регулятор приобретается в форме готового к установке комплекта, в состав которого включена подробная иллюстрированная инструкция. Основные элементы комплекта — контактная группа, собственно реле с переключателем движкового типа для выбора напряжения стабилизации и соединительные провода.

Перед началом работ по замене целесообразно зарядить аккумулятор и затем отключить его минусовую клемму.

Контактная группа нового устройства монтируется непосредственно на посадочные места предварительно демонтированной старой, установка не требует применения переходников и прочих вспомогательных элементов. Соединительный провод протягивается через крышку генератора (может потребоваться пропилить в ней отверстие требуемого размера), а само реле крепится на свободную крепежную шпильку с ориентацией клеммами вниз. При установке дополнительно проконтролируйте наличие надежного контакта на массу. После монтажа и сборки генератора проверяем его.

Заключение

Переход на трехуровневое реле-регулятор автомобильного генератора улучшает функционирование электрооборудования автомобиля и увеличивает срок службы аккумулятора. Положительный эффект от его установки проявляется во время сильных морозов. Рекомендуется заменять штатное реле трехпозиционным на машинах производства ВАЗ моделей 9 и старше.

Необходимые компоненты предлагаются в виде сравнительно дешевого готового к монтажу и удобного в работе комплекта. Замена старого реле с последующей проверкой качества монтажа не составляет проблем и выполняется автолюбителем даже с начальным уровнем квалификации в области электротехники. Регулятор отличается высокой эксплуатационной надежностью и оправдывает установку.

(PDF) Моделирование и проектирование регулятора напряжения нейтральной точки для трехуровневого инвертора с диодной фиксацией и модуляцией нескольких несущих

726 IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS, VOL. 53, НЕТ. 3, ИЮНЬ 2006

Рис. 11. Измеренные формы сигналов от прототипа оборудования, работающего как на Рис. 9:

, связанное по переменному току верхнее напряжение на шине постоянного тока (2 мс / дел, 5 В / дел), иллюстрирующее уменьшение

третьего- гармонические пульсации напряжения (a) без регулирования нейтральной точки и (b) с регулировкой нейтральной точки

СПРАВОЧНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

[1] Б. П. Шмитт и Р. Зоммер, «Модернизация асинхронных двигателей с фиксированной скоростью

с преобразователями привода среднего напряжения с использованием трехуровневой топологии на основе высоковольтного IGBT-преобразователя

NPC», в Proc. IEEE ISIE, 2001,

т. 2. С. 746–751.

[2] Дж. К. Стейнке и П. К. Стеймер, «Преобразователь привода среднего напряжения для промышленных приложений

в диапазоне мощностей от 0,5 МВт до 5 МВт на основе

на трехуровневом преобразователе, оборудованном IGCT», в Proc.Семинар IEE

Приводы среднего напряжения

ШИМ, 2000, стр. 6 / 1–6 / 4.

[3] Дж. Каррара, С. Гарделла, М. Марчесони, Р. Салутари и Г. Скиутто,

«Новый многоуровневый метод ШИМ: теоретический анализ», IEEE Trans.

Power Electron., Т. 7, вып. 3, стр. 497–505, июль 1992 г.

[4] Н. Целанович, Д. Бороевич, «Горитм быстрой пространственно-векторной модуляции al-

для многоуровневых трехфазных преобразователей», IEEE Trans. Ind. Appl.,

vol. 37, нет.2. С. 637–641, март / апрель. 2001.

[5] Y.-H. Ли, Р.-Й. Ким, Д.-С. Хюн, «Новая стратегия SVPWM, предусматривающая балансировку промежуточного звена постоянного тока

для многоуровневого инвертора напряжения», в

Proc. IEEE APEC, 1999, т. 1. С. 509–514.

[6] Г. Венкатараманан и А. Бендре, «Нусоидальная широтно-импульсная модуляция si-

на основе взаимного транспонирования для многоуровневых преобразователей с диодным ограничением

ers», IEEE Trans. Ind. Electron., Vol. 49, нет. 5. С. 1035–1047, окт.2002.

[7] Б. МакГрат, Д. Холмс и Т. Липо, «Оптимизированное переключение пространственного вектора

последовательностей для многоуровневых инверторов», в Proc. IEEE APEC, 2001, т. 2,

с. 1123–1129.

[8] П. Ло, Г. Холмс, Ю. Фукута и Т. Липо, «Пониженный общий режим

стратегии модуляции на основе несущей для каскадных многоуровневых инверторов», в

Proc. IEEE-IAS Annu. Встреча, 2002, т. 3. С. 2002–2009.

[9] В. Калискан, Г. Вергезе и А. Станкович, «Многочастотное усреднение

преобразователей постоянного тока в постоянный», в Proc.IEEE Workshop Comput. Power Electron.,

1996, с. 113–119.

[10] Обзор продукта Mathworks. [Онлайн]. Доступно: http: // www.

mathworks.com/products/prodoverview.shtml

[11] Анализатор частотной характеристики Venable, модель 3120. [Онлайн]. Доступен:

http://www.venable.biz/pr-3120.html

Ашиш Бендре (S’02 – M’03) получил награду B.Tech.

Индийского технологического института,

Бомбей, Индия, в 1990 году, и M.С. и к.т.н.

степени Университета Висконсина, Мэдисон,

в 1992 и 2003 годах соответственно, все в области электротехники

инженерии. В настоящее время он работает над получением степени

MBA в Чикагском университете,

Чикаго, штат Иллинойс.

Он имеет более десяти лет опыта проектирования и разработки промышленных преобразователей энергии

, в основном в компаниях Pil-

lar Technologies и SoftSwitching Technologies.

В настоящее время он является главным инженером в группе перспективных разработок в

DRS Power and Control Technologies, Милуоки, штат Висконсин, где он проводит исследования

, направленные на преобразование морской энергии.Его основные интересы

включают силовую электронику и проектирование устройств управления для многоуровневых преобразователей, преобразователей постоянного тока

и устройств контроля качества электроэнергии.

Гири Венкатараманан (S’86 – M’92) получил

г. н.э. степень в области электротехники от Gov-

ernment технологический колледж, Коимбатур, Индия,

в 1986 году, M.S. степень Калифорнийского технологического института

, Пасадена, в 1987 году, и докторская степень.

степень Университета Висконсина, Мэдисон,

в 1992 году.

После преподавания электротехники в Монтане

Государственный университет, Бозман, он вернулся в университет

Висконсина, Мэдисон, в 1999 году в качестве преподавателя

, где он продолжает руководить исследованиями в

различных областях электронное преобразование энергии в качестве заместителя директора

Wisconsin Electric Machines and Power Electronics Consortium. Он является обладателем

пяти патентов США и опубликовал ряд технических статей.

Его исследовательские интересы: микросети, распределенная генерация, возобновляемые источники энергии.

системы, матричные и многоуровневые преобразователи энергии, а также управление потоками переменного тока

Дон Розен получил степень младшего специалиста в области электронных технологий

инженерных технологий в Hamilton Tech-

nical College, Давенпорт, штат Айова, в 1984 году.

Он занимал должности в Texas Instruments и

Best Power Technologies и в настоящее время является Ассистент-

младший инженер в SoftSwitching Technologies, Mid-

dleton, WI.Последние 14 лет он проработал в области силовой электроники

. В последнее время он сосредоточил свое внимание на

, разработке новейших решений для силовой электроники

для промышленных приложений контроля качества электроэнергии.

Виджай Сринивасан (M’05) получил степень бакалавра искусств. степень в области электроники и приборостроения —

, инженерно-конструкторский факультет Регионального инженерного колледжа, Руркела, Индия,

в 1998 году, а также степень магистра наук. степень в области электротехники Университета

Висконсин, Мэдисон, в 2003 году.

С 1998 по 2000 год он работал с STMicroelectronics в их индийском дизайн-центре

. В период с 2000 по 2003 год, работая в консорциуме Wisconsin Electric Machines and Power Electronics

Consortium, он разрабатывал контрольно-измерительные приборы и оборудование

для исследований в области энергетики. С 2003 года он был членом

технического персонала Sun Microsystems, Санта-Клара, Калифорния, где в настоящее время

работает над методами оценки мощности для микропроцессоров.

Энергия | Бесплатный полнотекстовый | Новый трехуровневый преобразователь напряжения для преобразования переменного в постоянный и переменный ток

Вклад авторов

Концептуализация, Z.Y. и X.D .; Методология, A.C .; Программное обеспечение, S.M .; Валидация, A.C., T.W. и S.M .; Формальный анализ, D.Y .; Расследование, T.W .; Ресурсы, З.Й .; Data Curation, D.Y .; Написание оригинального черновика, A.C .; Написание и редактирование, T.W .; Визуализация, С.М .; Наблюдение, С.М .; Администрация проекта, Z.Y .; Финансирование Приобретение, X.Д.

Рисунок 1. Схема предлагаемого преобразователя трехуровневого источника напряжения.

Рисунок 2. Сравнение коммутационных потерь.

Рисунок 3. Блок-схема управления предлагаемым многоуровневым преобразователем.

Рисунок 4. Сектора для предлагаемого трехуровневого преобразователя с упрощенной ШИМ.

Рисунок 5. Текущие пути S1S2, когда i _X _{_rec}> 0 и (u ^* _X _{_rec} — u _{z_rec})> 0.

Рисунок 6. Алгоритм балансировки напряжения C _X _{_rec}.

Рисунок 7. Пути разряда и удержания конденсатора C _X _{_inv}.

Рисунок 8. Состояние преобразователя и команды переключения. ( a ) (u ^* _{A_rec} — u _{z_rec}) <0, (u ^* _{A_inv} — u _z)> 0 и U _{dcA_inv}> U _{dcref; я _X _{_inv}> 0, T _{A_rec}> T _{A_inv}; ( b ) (u ^* _{A_rec} — u _{z_rec}) <0, (u ^* _{A_inv} — u _z)> 0 и U _{dcA_inv}> U _{dcref; я _X _{_inv} <0, T _{A_rec} A_inv}.}

Рисунок 9. Анализ отклонения напряжения с помощью C _{A_inv}. ( a ) Когда Sgn | (u ^* _{A_rec} — u _{z_rec}) | = −Sgn | (u ^* _{A_inv} — u _z) |; ( b ), когда m _inv <1 - m _rec.

Рисунок 10. Экспериментальная установка для предлагаемого многоуровневого преобразователя.

Рисунок 11. Экспериментальные результаты всего рабочего процесса в переходном состоянии; ( a ) Формы входного напряжения и тока, e _{A_rec} и i _X _{_rec}; ( b ) напряжения C _X _{_rec}; ( c ) формы выходного напряжения и тока, u _{AB_inv} и i _X _{_inv}; ( d ) напряжения C _X _{_inv}.

Рисунок 12. Экспериментальные результаты всего рабочего процесса в переходных режимах; ( a ) Формы входного напряжения и тока, e _{A_rec} и i _X _{_rec}; ( b ) напряжения C _X _{_rec}; ( c ) формы выходного напряжения и тока, u _{AB_inv} и i _X _{_inv}; ( d ) напряжения C _X _{_inv}.

Рисунок 13. Результаты экспериментов многоуровневого преобразователя в переходных режимах; m _inv изменяется с 0,8 до 0,9; ( a ) Формы входного напряжения-тока, e _{A_rec} и i _X _{_rec}; ( b ) напряжения C _X _{_rec}; ( c ) формы выходного напряжения и тока, u _{AB_inv} и i _X _{_inv}; ( d ) напряжения C _X _{_inv}.

Рисунок 14. Результаты гармонических характеристик кривых WTHD u _{AB_inv} с переключателем f и m _inv.

Рисунок 15. Схема схемы преобразователя источника напряжения 5/3 уровня.

Рисунок 16. Результаты моделирования всего рабочего процесса; ( a ) Формы выходного напряжения и тока, u _xx и i _X; ( b ) Формы выходного напряжения и тока, u _xx и i _X; время от 0,24 до 0,3 с; ( c ) Формы выходного напряжения и тока, u _xx и i _X; время от 0,8 до 0,86 с.

Рисунок 16. Результаты моделирования всего рабочего процесса; ( a ) Формы выходного напряжения и тока, u _xx и i _X; ( b ) Формы выходного напряжения и тока, u _xx и i _X; время с 0.От 24 до 0,3 с; ( c ) Формы выходного напряжения и тока, u _xx и i _X; время от 0,8 до 0,86 с.

Таблица 1. Состояния переключения на стороне выпрямителя и инвертора.

Состояние выпрямителя	S1 S2	Состояние инвертора	S3 S4 S5
P	S1S2 = 10	P	S3 = 1, S3 = 1, S3 = 1, S3 = 0 0, S5 = 1
		O	S3 = 0, S4 = S5 или S3 = 1, S4 = 1, S5 = 0
		N	S3 = 0, S4 = 1, S5 = 0
O	S1 = S2	P	S3 = S2, S4 = 0, S5 = 1 или S2 = 0, S3 = 1, S4 = S5
		O	S2 = S3, S4 = S5 или S2 = 1, S3 = 0, S4 = 0, S5 = 1 или S2 = 0, S3 = 1, S4 = 1, S5 = 0
		N	S2 = S3, S4 = 1, S5 = 0 или S2 = 1, S3 = 0, S4 = S5
N	S1S2 = 01	P	S3 = 1, S4 = 0, S5 = 1
		O	S3 = 1 , S4 = S5 или S3 = 0, S4 = 0, S5 = 1
		N	S3 = 1, S4 = 1, S5 = 0 или S3 = 0, S4 = S5

Таблица 2. Сравнение различных топологий (V _{ll_rms} = 3 кВ, I _{ph_rms} = 115,5 A, P = 600 кВт).

9075 54

Уровень	3L				5L
Топология	NPC	FC	CHB	CMC	NPC CHB	CMC	NPC	Напряжение IGBT)	4.5 кВ	4,5 кВ	4,5 кВ	4,5 кВ	3,3 кВ	3,3 кВ	3,3 кВ	3,3 кВ
Номинальный ток устройства (IGBT)	4507 450 A	450 A 9075 450 A	450 A	450 A	450 A	450 A	450 A
IGBT	24	24	24	30	48
Диоды	12	—	—	—	36	—	—	—
Конденсаторы	2 + 0	2 + 6	3 + 0	6 + 0	4 + 0	4 + 18	6 + 0	12 + 0
Всего компонентов	38	32	23	36	88 907 52	70	54	66

Таблица 3. Значение uz_rec.

a1	a2	u _temp1, u _temp2	u _{z_rec}
mp> 0	7 u 9022 9022 9022 9022 9022 9022 9022 u _temp1
	7 u 9022 9022 9022 9022 9022 9022 9022 u _temp1	u _temp1 ≤ u _temp2	u _temp2
	<0	u _temp2> u _{9075 9075 9055 u} ≤ u _temp2	(u _temp1 + u _temp2) / 2
	<0	<0	> 0	u _temp1> u _{temp2 907 temp2 907 u _temp2) / 2}
u _temp1 ≤ u _temp2	0		> 0
<0	u _temp1> u _{temp2 907 temp2} 9075 52
<0	u _temp1 ≤ u _temp2		u _temp1

Таблица 4. Состояния переключения на стороне выпрямителя и инвертора.

1 907 907 907, 907 C92 9075 = 0102

Состояние инвертора	i _X _{_inv}	S2	Сторона инвертора I	Сторона инвертора II	Комбинации переключателей	Состояние заряда
O	P	S3S4S5 = 101	D
0	O	P	S3S4S5 = 001	D
0	K
≤0	1	O	P	S3S4S5 = 101	C
	0	P	S
	0	O	P	S3S4S5 = 001	C
O	> 0	1	N	P	S3S475S2 907 9 001 0747
		1	O	O	S3 = 1, S4 = S5	K
		0	O	O	S3 = 0, S4 = S5	K
		0	N	S3S4S5 = 110	C
	≤0	1	O	O	S3 = 1, S4 = S5	K
		1	S
		N
		N
0	P	N	S3S4S5 = 110	D
0	O	O	S3 = 0, S4 = S5	S3 = 0, S4 = S5	N
N
1	N	O	S3 = 0, S4 = S5	K
1	O	N	S3S4S5 = 110	C
S 9075S 9075S	C
1	O	N	S3S4S5 = 110	D
1	N	O	S3 = 0, S4 = S5	K
0 = 010	D

Таблица 5. Состояния переключения на стороне выпрямителя и инвертора.

0 910 910 910 A_rec 910 910 s 9147 A_inv 9022 9022 9022 9022

u ^* _{A_rec} — u _{z_} _rec	u ^* _{A_inv} — u _z	U _{tcA_inv}	т _S2	т _S3	т _S4	т _S5
> 0	> 0	c U8	> 0	T _{A_rec}	0	0	0	T _{A_inv}
		c U8	≤0	T _{A_2}	8 9022	8 _{A_rec2}	8 9022 _s	T _{A_inv}
		U _dcA _{_inv} ≤ U _dcref _{_inv}	> 0	T _{A_2}	8 9022	8 _{A_rec2}	8 9022 _s	T _{A_inv}
		U _dcA _{_inv} ≤ U _dcref _{_inv}	≤ 0 227 A_rec	0	0	0	T _{A_inv}
	≤0	U _{dcA_inv}> U _dcref _{975_inv2} _{975 _inv2} _{975 _inv2 T _{A_rec}}	0	T _{A_} _rec	T _{A_} _inv
			≤0	T _{A_rec}	0
		U _{dcA_inv} ≤ U _dcref _{_inv}	> 0	T _{A_rec}	0
		U _{dcA_inv} ≤ U _dcref _{_inv}	≤0	T _s		T _s _{_{_{_s _{A_rec}}}}	T _{A_} _inv
≤0	> 0	U _{dcA_inv}> U _dcref _{_inv}	> 4 T _{A_rec}	T _s	T _{A_inv}	0	T _s
		U _{dcA_inv}> U _dcref _{_inv}	≤0	0	T _{A_ _{A_} _rec}	T _{A_} _inv
		U _{dcA_inv} ≤ U _dcref _{_inv}	> 0	0	T _{A_ _{A_} _rec}	T _{A_} _inv	2 9147 9147 9147 9147 9147 _s	T _{A_inv}	0	T _s
		U _{dcA_inv} ≤ U _dcref _{_inv}	≤0	U _{dcA_inv}> U _dcref _inv > U _dcref _inv _{_inv 9752} _{_inv T _s}	0	0		T _{A_inv}
	≤0	T _{A_rec}			T _s	T _{s 9022 1020 T _s}		T _{A_inv}
	U _{dcA_inv} ≤ U _dcref _{_inv}	T _{A_rec}		> 0	T _s	T _{s 9022 1020 T _s}		T _{A_inv}
	U _{dcA_inv} ≤ U _dcref _{_inv}	_0 9075		0	0	T _{A_inv}

Таблица 6. Настройки параметров для моделирования и эксперимента.

907 907 1200 мкФ

Параметр	Значение
Напряжение источника, e _X _{_rec}	55 В
Напряжение звена постоянного тока	100 В
Фильтр индуктивный	2.2 мГн
Резистивно-индуктивная нагрузка	20 Ом, 2,2 мГн
Частота переключения	5 кГц

Регуляторы напряжения, схемы, типы, принцип работы, конструкция, применение

Регулятор напряжения предназначен для автоматического «регулирования» уровня напряжения. Он в основном снижает входное напряжение до желаемого уровня и поддерживает его на том же уровне во время подачи питания. Это гарантирует, что даже при приложении нагрузки напряжение не падает.

Таким образом, регулятор напряжения используется по двум причинам: —

Для регулирования или изменения выходного напряжения схемы.
Для поддержания постоянного выходного напряжения на желаемом уровне, несмотря на колебания напряжения питания или тока нагрузки.

Чтобы узнать больше об основах этого предмета, вы также можете обратиться к Регулируемый источник питания .

Регуляторы напряжения

находят свое применение в компьютерах, генераторах переменного тока, электростанциях, где схема используется для управления мощностью установки.Регуляторы напряжения можно разделить на электромеханические и электронные. Его также можно классифицировать как регуляторы переменного тока или регуляторы постоянного тока.

Мы уже рассказали о регуляторах напряжения IC .

Электронный регулятор напряжения

Все электронные регуляторы напряжения имеют стабильный источник опорного напряжения, который обеспечивается рабочим диодом обратного напряжения пробоя, называемым стабилитроном. Основная причина использования регулятора напряжения — поддержание постоянного выходного напряжения постоянного тока.Он также блокирует пульсации переменного напряжения, которые не могут быть заблокированы фильтром. Хороший регулятор напряжения может также включать в себя дополнительные схемы защиты, такие как короткое замыкание, схему ограничения тока, тепловое отключение и защиту от перенапряжения.

Электронные регуляторы напряжения разработаны на основе любого из трех или комбинации любого из трех регуляторов, указанных ниже.

1. Транзисторный стабилизатор напряжения с стабилитроном

Стабилизатор напряжения, управляемый стабилитроном, используется, когда эффективность регулируемого источника питания становится очень низкой из-за высокого тока.Существует два типа транзисторных стабилизаторов напряжения, управляемых стабилитроном.

Стабилизатор напряжения на последовательном транзисторе с стабилитроном

Такую схему еще называют регулятором напряжения с эмиттерным повторителем. Он назван так потому, что используемый транзистор подключен по схеме эмиттерного повторителя. Схема состоит из транзистора N-P-N и стабилитрона. Как показано на рисунке ниже, выводы коллектора и эмиттера транзистора включены последовательно с нагрузкой. Таким образом, этот регулятор имеет в себе именную серию.Используемый транзистор представляет собой транзистор с последовательным проходом.

Стабилизатор напряжения с последовательным транзисторным управлением на стабилитронах

Выходной сигнал выпрямителя, который отфильтрован, затем подается на входные клеммы, и на нагрузочном резисторе Rload получается регулируемое выходное напряжение Vload. Опорное напряжение обеспечивается стабилитроном, а транзистор действует как переменный резистор, сопротивление которого изменяется в зависимости от рабочих условий тока базы Ibase.

Основной принцип работы такого регулятора заключается в том, что большая часть изменения напряжения питания или входного напряжения возникает на транзисторе, и, таким образом, выходное напряжение имеет тенденцию оставаться постоянным.

Таким образом, выходное напряжение можно записать как

Ваут = Взенер — Вбе

Напряжение базы транзистора Vbase и напряжение стабилитрона Vzener равны, поэтому значение Vbase остается почти постоянным.

Эксплуатация

Когда входное напряжение питания Vin увеличивается, выходное напряжение Vload также увеличивается. Это увеличение Vload вызовет снижение напряжения Vbe эмиттера базы транзистора, поскольку напряжение стабилитрона Vzener является постоянным.Это уменьшение Vbe вызывает снижение уровня проводимости, что дополнительно увеличивает сопротивление коллектор-эмиттер транзистора и, таким образом, вызывает увеличение напряжения коллектор-эмиттер транзистора, и все это вызывает снижение выходного напряжения Vout. Таким образом, выходное напряжение остается постоянным. Работа аналогична при уменьшении входного напряжения питания.

Следующим условием будет влияние изменения выходной нагрузки на выходное напряжение. Рассмотрим случай, когда ток увеличивается за счет уменьшения сопротивления нагрузки Rload.Это вызывает уменьшение значения выходного напряжения и, таким образом, вызывает увеличение напряжения эмиттера базы транзистора. Это вызывает уменьшение сопротивления коллектора-эмиттера из-за увеличения уровня проводимости транзистора. Это приводит к небольшому увеличению входного тока и, таким образом, компенсирует уменьшение сопротивления нагрузки Rload.

Самым большим преимуществом этой схемы является то, что изменения тока стабилитрона уменьшаются в β раз, и, таким образом, эффект стабилитрона значительно снижается, и получается гораздо более стабильный выходной сигнал.

Выходное напряжение последовательного регулятора Vout = Vzener — Vbe. Ток нагрузки Iload схемы будет максимальным током эмиттера, который может пройти транзистор. Для обычного транзистора, такого как 2N3055, ток нагрузки может доходить до 15 А. Если ток нагрузки равен нулю или не имеет значения, то ток, потребляемый от источника питания, можно записать как Izener + Ic (min). Такой регулятор напряжения с эмиттерным повторителем более эффективен, чем обычный стабилизатор напряжения. Обычный стабилитрон, в котором есть только резистор и стабилитрон, должен обеспечивать ток базы транзистора.

Ограничения

Ограничения, перечисленные ниже, доказали, что использование этого последовательного регулятора напряжения подходит только для низких выходных напряжений.

С повышением температуры в помещении значения Vbe и Vzener имеют тенденцию к уменьшению. Таким образом, выходное напряжение нельзя поддерживать постоянным. Это еще больше увеличит напряжение эмиттера базы транзистора и, следовательно, нагрузку.
Нет возможности изменить выходное напряжение в цепи.
Из-за небольшого процесса усиления, обеспечиваемого только одним транзистором, схема не может обеспечить хорошее регулирование при высоких токах.
По сравнению с другими регуляторами, этот регулятор имеет плохую регулировку и подавление пульсаций в отношении изменений на входе.
Рассеиваемая мощность проходного транзистора велика, потому что она равна Vcc Ic, и почти все изменения возникают при Vce, а ток нагрузки приблизительно равен току коллектора. Таким образом, при прохождении больших нагрузочных токов транзистор должен рассеивать большую мощность и, следовательно, нагреваться.

Шунтирующий транзисторный стабилизатор напряжения с стабилитроном

На изображении ниже показана принципиальная схема шунтирующего регулятора напряжения.Схема состоит из NPN-транзистора и стабилитрона, а также последовательного резистора Rseries, подключенного последовательно с входным источником питания. Стабилитрон подключен к базе и коллектору транзистора, который подключен к выходу.

Транзисторный шунтирующий стабилизатор напряжения с стабилитроном

Operation

Поскольку в последовательном сопротивлении Rseries наблюдается падение напряжения, вместе с ним уменьшается и нерегулируемое напряжение. Величина падения напряжения зависит от тока, подаваемого на нагрузку Rload.Величина напряжения на нагрузке зависит от стабилитрона и напряжения эмиттера базы транзистора Vbe.

Таким образом, выходное напряжение можно записать как

Vout = Vzener + Vbe = Vin — I.Rseries

Выход остается почти постоянным, поскольку значения Vzener и Vbe почти постоянны. Это условие объясняется ниже.

Когда напряжение питания увеличивается, выходное напряжение и напряжение эмиттера базы транзистора увеличивается и, таким образом, увеличивается базовый ток Ibase и, следовательно, увеличивается ток коллектора Icoll (Icoll = β.Ibase).

Таким образом, напряжение питания увеличивается, вызывая увеличение тока питания, который, в свою очередь, вызывает падение напряжения на последовательном сопротивлении Rseries и тем самым снижает выходное напряжение. Этого уменьшения будет более чем достаточно, чтобы компенсировать первоначальное увеличение выходного напряжения. Таким образом, выпуск остается почти постоянным. Работа, описанная выше, происходит в обратном порядке, если напряжение питания снижается.

Когда сопротивление нагрузки Rload уменьшается, ток нагрузки Iload увеличивается из-за уменьшения токов через базу и коллектор Ibase и Icoll.Таким образом, на Rseries не будет падения напряжения, а входной ток останется постоянным. Таким образом, выходное напряжение останется постоянным и будет разницей между напряжением питания и падением напряжения на последовательном сопротивлении. Это происходит наоборот, если увеличивается сопротивление нагрузки.

Ограничения

Последовательный резистор вызывает огромные потери мощности.

1. Ток питания через транзистор будет больше, чем через нагрузку.

2. В цепи могут быть проблемы, связанные с перенапряжением.

2. Дискретный транзисторный регулятор напряжения

Дискретные транзисторные регуляторы напряжения можно разделить на два. Они объясняются ниже. Эти две схемы способны создавать регулируемое выходное постоянное напряжение, которое регулируется или поддерживается на заданном уровне, даже если входное напряжение изменяется или нагрузка, подключенная к выходному зажиму, изменяется.

Стабилизатор напряжения на дискретных транзисторах

Блок-схема дискретного стабилизатора напряжения транзисторного типа приведена ниже.Элемент управления размещен для сбора нерегулируемого входа, который контролирует величину входного напряжения и передает его на выход. Затем выходное напряжение возвращается в схему выборки, затем сравнивается с опорным напряжением и отправляется обратно на выход.

Стабилизатор напряжения

на дискретных транзисторах Таким образом, если выходное напряжение имеет тенденцию к увеличению, схема компаратора выдает управляющий сигнал, чтобы заставить элемент управления уменьшать величину выходного напряжения, пропуская его через схему выборки и сравнивая его, тем самым поддерживая постоянное значение. и стабильное выходное напряжение.

Предположим, что выходное напряжение имеет тенденцию к снижению, схема компаратора выдает управляющий сигнал, который заставляет последовательный элемент управления увеличивать величину выходного напряжения, таким образом поддерживая стабильность.

Шунтирующий стабилизатор напряжения на дискретных транзисторах

Блок-схема дискретного транзисторного шунтирующего стабилизатора напряжения приведена ниже. Как следует из названия, регулирование напряжения обеспечивается за счет отвода тока от нагрузки. Элемент управления шунтирует часть тока, возникающего в результате входного нерегулируемого напряжения, подаваемого на нагрузку.Таким образом, напряжение регулируется на нагрузке. Из-за изменения нагрузки, если есть изменение выходного напряжения, оно будет скорректировано путем подачи сигнала обратной связи в схему компаратора, которая сравнивается с опорным напряжением и передает выходной управляющий сигнал на элемент управления для корректировки величины. сигнала, необходимого для отвода тока от нагрузки.

Шунтирующий стабилизатор напряжения на дискретных транзисторах

Если выходное напряжение увеличивается, ток шунта увеличивается и, таким образом, создается меньший ток нагрузки и поддерживается стабилизированное выходное напряжение.Если выходное напряжение уменьшается, ток шунта уменьшается и, таким образом, создается больший ток нагрузки и поддерживается постоянное регулируемое выходное напряжение. В обоих случаях важную роль играют схема выборки, схема компаратора и элемент управления.

Ограничения транзисторных регуляторов напряжения

Устойчивое и стабилизированное выходное напряжение, получаемое от регулятора, ограничено диапазоном напряжения (30-40) вольт. Это связано с малым значением максимального напряжения коллектор-эмиттер транзистора (50 Вольт).Это ограничивает использование транзисторных источников питания.

3. Электромеханический регулятор

Как следует из названия, это регулятор, сочетающий в себе электрические и механические характеристики. Процесс регулирования напряжения осуществляется спиральным измерительным проводом, который действует как электромагнит. Магнитное поле создается соленоидом в соответствии с протекающим через него током. Это магнитное поле притягивает движущийся материал сердечника из железа, который связан с натяжением пружины или силой тяжести.Когда напряжение увеличивается, ток усиливает магнитное поле, поэтому сердечник притягивается к соленоиду. Магнит физически связан с механическим переключателем. Когда напряжение уменьшается, магнитное поле, создаваемое сердечником, уменьшается, поэтому натяжение пружины заставляет сердечник втягиваться. Это замыкает механический переключатель и позволяет току течь.

Если конструкция механического регулятора чувствительна к небольшим колебаниям напряжения, к соленоиду может быть добавлен селекторный переключатель в диапазоне сопротивлений или обмотки трансформатора для постепенного повышения и понижения выходного напряжения или для изменения положения подвижного элемента. катушка регулятора переменного тока.

Ранее автомобильные генераторы и генераторы переменного тока содержали механические регуляторы. В регуляторах такого типа процесс осуществляется одним, двумя или тремя реле и различными резисторами, чтобы установить выходную мощность генератора чуть более 6 или 12 вольт, и этот процесс не зависит от частоты вращения двигателя или нагрузки, изменяющейся на транспортном средстве. электрическая система. Реле используются для выполнения широтно-импульсной модуляции для регулирования выходной мощности генератора и управления током возбуждения, проходящим через генератор.

Регулятор, используемый для генераторов постоянного тока, отключается от генератора, когда он не работает, чтобы предотвратить обратный поток электричества от батареи к генератору. В противном случае он будет работать как мотор.

4. Автоматический регулятор напряжения (АРН)

Этот активный системный регулятор в основном используется для регулирования выходного напряжения очень больших генераторов, которые обычно используются на кораблях, нефтяных вышках, больших зданиях и т. Д. Схема AVR сложна и состоит из всех активных и пассивных элементов, а также микроконтроллеров.Основной принцип работы AVR такой же, как и у обычного регулятора напряжения. Входное напряжение возбудителя генератора регулируется АРН, и когда напряжение генератора увеличивается или уменьшается, выходное напряжение генератора автоматически увеличивается или уменьшается. Будет предопределенная уставка, по которой АРН определяет величину напряжения, которое должно передаваться на возбудитель каждую миллисекунду. Таким образом регулируется выходное напряжение. Та же операция становится более сложной, когда только один АРН используется для регулирования нескольких генераторов, подключенных параллельно.

5. Трансформатор постоянного напряжения (CVT)

В некоторых случаях вариатор также используется в качестве регулятора напряжения. CVT состоит из резонансной обмотки высокого напряжения и конденсатора, который производит регулируемое выходное напряжение для любого типа входного переменного тока. Как и у обычного трансформатора, вариатор имеет первичную и вторичную обмотки. Первичная обмотка находится на стороне магнитного шунта, а вторичная обмотка — на противоположной стороне с настроенной цепью катушки. Регулирование поддерживается за счет магнитного насыщения вторичных обмоток.Чтобы узнать больше о вариаторах, ознакомьтесь с нашей статьей — Трансформатор постоянного напряжения.

Некоторые применения регуляторов напряжения

Используется во всех блоках питания электронных устройств для регулирования напряжения и защиты устройства от повреждений
Используется с генератором двигателей внутреннего сгорания для регулирования выходной мощности генератора.
Используется для электронных схем для подачи точного напряжения

Примечание: Регуляторы напряжения отличаются от стабилизаторов напряжения.Регуляторы используются для понижения напряжения до желаемого уровня, тогда как стабилизатор «стабилизирует» напряжение. Регуляторы в основном используются для постоянного тока, а стабилизаторы — для переменного тока. Стабилизаторы удерживают напряжение от слишком высокого или слишком низкого, чтобы не повредить подключенное к нему устройство, например телевизор или холодильник.

Назад к основам: ИС регуляторов напряжения, часть 1

Среди регуляторов самая простая схема регулятора предназначена для регулятора напряжения с малым падением напряжения (LDO), топология которого показана на Рис.1 . Как линейный регулятор напряжения, его основными компонентами являются проходной транзистор, усилитель ошибки, опорное напряжение и выходной МОП-транзистор. Один вход усилителя ошибки, установленный резисторами R1 и R2, контролирует процентное значение выходного напряжения. Другой вход — это стабильное опорное напряжение (VREF). Если выходное напряжение увеличивается относительно VREF, усилитель ошибки изменяет выход проходного транзистора для поддержания постоянного выходного напряжения (VOUT).

Фиг.1. Низкое падение напряжения и низкий ток покоя LDO делает его подходящим для портативных и беспроводных приложений.

Низкое падение напряжения относится к разнице между входным и выходным напряжениями, которая позволяет ИС регулировать выходное напряжение. То есть LDO регулирует выходное напряжение до тех пор, пока его вход и выход не сблизятся друг с другом при падении напряжения. В идеале падение напряжения должно быть как можно меньшим, чтобы минимизировать рассеивание мощности и максимизировать эффективность.

Основным преимуществом LDO IC является ее относительно «тихая» работа, поскольку она не требует переключения. Напротив, импульсный регулятор обычно работает в диапазоне от 50 кГц до 1 МГц, что может создавать электромагнитные помехи, влияющие на аналоговые или радиочастотные цепи. LDO с внутренним силовым MOSFET или биполярным транзистором могут обеспечивать выходы в диапазоне от 50 до 500 мА. Низкое падение напряжения и низкий ток покоя LDO делает его подходящим для портативных и беспроводных приложений.

Падение напряжения стабилизатора LDO определяет наименьшее используемое входное напряжение питания.То есть, хотя спецификации могут указывать на широкий диапазон входного напряжения, входное напряжение должно быть больше, чем напряжение падения плюс выходное напряжение. Для LDO с выпадением 200 мВ входное напряжение должно быть выше 3,5 В, чтобы на выходе было 3,3 В.

При использовании LDO разница между входным и выходным напряжением может быть небольшой, а выходное напряжение должно строго регулироваться. Кроме того, переходные процессы должны быть достаточно быстрыми, чтобы выдерживать нагрузки, которые могут составлять от нуля до десятков ампер за наносекунды.Кроме того, выходное напряжение может изменяться из-за изменений входного напряжения, выходного тока нагрузки и температуры. В первую очередь, эти колебания выходного сигнала вызваны влиянием температуры на опорное напряжение LDO, усилитель ошибки и его резисторы выборки (R1 и R2).

ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬНЫЕ РЕГУЛЯТОРЫ

Во многих приложениях линейные источники питания были заменены импульсными источниками. Показанный на Рис. 2 — это типичный изолированный импульсный источник питания.

Фиг.2. Импульсный источник питания включает и выключает входной постоянный ток, а затем выпрямляет его для получения выходного постоянного тока.

Один из широко используемых подходов использует время включения и выключения широтно-импульсной модуляции (ШИМ) для управления выходным напряжением переключателя мощности. Отношение времени включения к времени периода переключения — это рабочий цикл. Чем выше рабочий цикл, тем выше выходная мощность переключателя силового MOSFET. Фильтр нижних частот, подключенный к выходному трансформатору, обеспечивает напряжение, пропорциональное времени включения и выключения контроллера ШИМ.Во время работы часть выходного постоянного напряжения возвращается в усилитель ошибки, который заставляет компаратор управлять временем включения и выключения ШИМ. Если выходное напряжение изменяется, обратная связь регулирует рабочий цикл, чтобы поддерживать выходное напряжение на желаемом уровне.

Для генерации сигнала ШИМ усилитель ошибки принимает входной сигнал обратной связи и стабильное опорное напряжение для создания выходного сигнала, соответствующего разности двух входов. Компаратор сравнивает выходное напряжение усилителя ошибки с пилообразной характеристикой генератора, создавая модулированную ширину импульса.Выход компаратора подается на драйвер, выход которого идет на силовой полевой МОП-транзистор.

Выходной фильтр нижних частот индуктора-конденсатора преобразует коммутируемое напряжение переключающего трансформатора в постоянное напряжение. Фильтр не идеален, поэтому всегда есть некоторый остаточный выходной шум, называемый пульсацией. Величина пульсации зависит от эффективности фильтра нижних частот на частоте переключения. Частоты переключения источника питания могут находиться в диапазоне от 100 кГц до более 1 МГц. Более высокие частоты переключения позволяют использовать катушки индуктивности и конденсаторы меньшего номинала в выходном фильтре нижних частот.Однако более высокие частоты также могут увеличивать потери в силовых полупроводниках, что снижает эффективность источника питания.

Что касается рассеиваемой мощности, выключатель питания является ключевым компонентом импульсного источника питания. Переключатель обычно представляет собой силовой полевой МОП-транзистор, который работает только в двух состояниях — включенном и выключенном. В выключенном состоянии переключатель питания потребляет очень мало тока и рассеивает очень мало энергии. Во включенном состоянии переключатель питания потребляет максимальное количество тока, но его сопротивление во включенном состоянии невелико, поэтому в большинстве случаев его рассеиваемая мощность минимальна.При переходе из включенного состояния в выключенное и выключенного во включенное состояние переключатель питания проходит через свою линейную область, где он потребляет некоторую мощность. Таким образом, общие потери для переключателя мощности складываются из потерь во включенном и выключенном состояниях плюс потери при переходе через его линейную область.

ИС ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

ИС для импульсных источников питания бывают двух основных конфигураций: ИС преобразователя и ИС контроллера.

ИС преобразователя представляют собой полный преобразователь постоянного тока в постоянный в одном корпусе.Единственными необходимыми внешними компонентами обычно являются пассивные устройства. Переключатели питания могут быть биполярными или полевыми МОП-транзисторами, способными обрабатывать требуемый ток и мощность. Обычно силовой полупроводниковый переключатель включается и выключается с частотой от 100 кГц до 1 МГц, в зависимости от типа ИС. Большинство переключателей мощности используют широтно-импульсную модуляцию для управления выходным напряжением, поэтому рабочий цикл изменяется в соответствии с желаемым выходным напряжением.

Для ИС контроллера требуется внешний переключатель питания, либо биполярный транзистор, либо силовой полевой МОП-транзистор.Схема контроллера, в которой используется внешний переключатель питания, обычно имеет более высокий КПД, чем преобразователь со встроенным силовым полевым МОП-транзистором, поскольку интегрированные полевые МОП-транзисторы имеют более высокое сопротивление в открытом состоянии (более высокие потери). Сопротивление во включенном состоянии внешнего силового MOSFET ниже, и MOST обычно имеет более высокую выходную мощность, чем IC со встроенным MOSFET.

И для преобразователя, и для ИС контроллера частота коммутации определяет физический размер и стоимость катушек индуктивности, конденсаторов и трансформаторов фильтра.Чем выше частота переключения, тем меньше физический размер и меньшие значения компонентов. Чтобы оптимизировать эффективность, материал магнитопровода для индуктора и трансформатора должен соответствовать частоте переключения. Таким образом, материал сердечника трансформатора / катушки индуктивности следует выбирать таким образом, чтобы он эффективно работал на частоте переключения.

Преобразователи постоянного тока в постоянный принимают входной и вырабатывают постоянный ток. Они могут быть изолированными или неизолированными, в зависимости от того, есть ли прямой путь постоянного тока от входа к выходу.Изолированный преобразователь ( Рис. 2 ) использует трансформатор для обеспечения изоляции между входным и выходным напряжением. В неизолированном преобразователе используется индукторно-конденсаторный фильтр, а оптопара обычно обеспечивает изоляцию между выходной обратной связью и входом. Для многих приложений подходят неизолированные преобразователи. Преимущество преобразователя на основе трансформатора заключается в том, что он может легко создавать несколько выходных напряжений с использованием нескольких вторичных обмоток.

Первоначально в преобразователях с интегрированным переключателем мощности использовались биполярные переключатели питания, но практически во всех новых устройствах используются переключатели питания на полевых МОП-транзисторах, которые повышают эффективность.Еще одним улучшением эффективности является использование интегрированных синхронных выпрямителей, состоящих из переключателей силовых полевых МОП-транзисторов, которые выпрямляют выход источника питания и обеспечивают выход постоянного тока.

Среди функций, имеющихся в ИС преобразователя и контроллера:

• Постоянное или регулируемое выходное напряжение

• Несимметричные или синхронные выходы

• Плавный пуск, обеспечивающий постепенное увеличение мощности

• Блокировка минимального напряжения

• Тепловое отключение

• Максимальная токовая защита

• Защита от перенапряжения

НАСОС НАСОС ICS

Зарядные насосы на самом деле представляют собой другую форму переключения питания.Они переключают конденсаторы, чтобы обеспечить преобразование постоянного напряжения, используя сеть переключателей для зарядки и разрядки одного или нескольких конденсаторов. Сеть переключателей переключает между состояниями заряда и разряда конденсаторов. Как показано в Рис. 3 , «летающий конденсатор» (C1) перемещает заряд, а «накопительный конденсатор» (C2) удерживает заряд и фильтрует выходное напряжение.

Рис. 3. Преимуществом зарядового насоса является устранение магнитных полей и электромагнитных помех, которые возникают с помощью индуктора или трансформатора.

В базовом насосе заряда отсутствует регулирование, которое обычно добавляется с использованием либо линейного регулирования, либо модуляции насоса заряда. Линейное регулирование обеспечивает наименьший выходной шум и, следовательно, лучшую производительность. Модуляция подкачки заряда обеспечивает больший выходной ток для данного размера (или стоимости) кристалла, потому что ИС регулятора не обязательно должна включать в себя транзистор с последовательным проходом.

Основным преимуществом зарядового насоса является устранение магнитных полей и электромагнитных помех, которые возникают с индуктором или трансформатором.Существует один возможный источник электромагнитных помех — высокий зарядный ток, который течет к «летающему конденсатору», когда он подключается к входному источнику или другому конденсатору с другим напряжением.

MOSFET, потому что интегрированные MOSFET имеют более высокое сопротивление в открытом состоянии (более высокие потери). Сопротивление во включенном состоянии внешнего силового MOSFET ниже, и MOST обычно имеет более высокую выходную мощность, чем IC со встроенным MOSFET.

Преобразователи постоянного тока в постоянный принимают входной и вырабатывают постоянный ток. Они могут быть изолированными или неизолированными, в зависимости от того, есть ли прямой путь постоянного тока от входа к выходу.В изолированном преобразователе (рис. 2) используется трансформатор, обеспечивающий изоляцию между входным и выходным напряжением. В неизолированном преобразователе используется индукторно-конденсаторный фильтр, а оптопара обычно обеспечивает изоляцию между выходной обратной связью и входом. Для многих приложений подходят неизолированные преобразователи. Преимущество преобразователя на основе трансформатора заключается в том, что он может легко создавать несколько выходных напряжений с использованием нескольких вторичных обмоток.

МНОЖЕСТВЕННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ / РЕГУЛЯТОР ICS

ИС контроллеров с несколькими выходами состоят из двух или более регуляторов в одном корпусе.Это могут быть два импульсных преобразователя или два регулятора LDO.

Примером двойного импульсного регулятора является понижающий DC-DC преобразователь с двойным током в режиме ШИМ с внутренними переключателями питания на 2 А, эта ИС работает от входного напряжения от 3,6 В до 25 В, что позволяет регулировать широкий диапазон мощности. такие источники, как четырехэлементные батареи, логические шины 5 В, нерегулируемые настенные трансформаторы, свинцово-кислотные батареи и распределенные источники питания. Два регулятора имеют общую схему, включая источник входного сигнала, источник опорного напряжения и генератор, но в остальном они независимы.Их контур обратной связи контролирует пиковый ток в переключателе во время каждого цикла. Это управление в режиме тока улучшает динамику контура и обеспечивает ограничение тока от цикла к циклу.

Пример микросхемы стабилизатора напряжения с двумя выходами и малым падением напряжения имеет встроенные функции сброса, сброса при включении (POR) и стабилизации питания (PG). Дифференцированные функции, такие как точность, быстрая переходная характеристика, схема контроля (сброс при включении питания), вход ручного сброса и независимые функции включения, обеспечивают полное системное решение.Эти регуляторы напряжения имеют чрезвычайно низкий уровень шума на выходе без использования каких-либо дополнительных байпасных конденсаторов фильтра и разработаны для обеспечения быстрой переходной характеристики и обычно стабильны с конденсаторами с низким ESR.

Это семейство LDO также может иметь спящий режим; подача высокого сигнала на разрешающий вход отключает Регулятор 1 или Регулятор 2 соответственно. Перевод регуляторов в спящий режим снижает входной ток до TJ = 25 ° C. Каждый регулятор имеет внутренний разрядный транзистор для разрядки выходного конденсатора, когда регулятор выключен (отключен).

Микросхемы контроллеров с несколькими выходами также могут состоять из двух или более преобразователей накачки заряда в одном корпусе. Это могут быть контроллеры с внешними переключателями питания или регуляторы с внутренним переключателем питания. Одна из возможностей — это выход 5 В и выход 3,3 В для процессоров и логических приложений.

Например, типичные микросхемы контроллера накачки заряда с несколькими выходами могут понижать преобразователи постоянного / постоянного тока, которые производят два регулируемых регулируемых выхода из одного 2.Вход от 7 В до 5,5 В. В ИС используется дробное преобразование переключаемых конденсаторов для достижения типичного повышения эффективности на 50% по сравнению с линейным регулятором. Никаких индукторов не требуется.

ИС имеет два переключаемых насоса заряда конденсаторов для понижения VIN до двух регулируемых выходных напряжений. Два нагнетательных насоса работают со сдвигом по фазе на 180 °, чтобы уменьшить входную пульсацию. Регулировка достигается путем измерения каждого выходного напряжения через внешний резистивный делитель и модуляции выходного тока накачки заряда на основе сигнала ошибки.Двухфазный, неперекрывающийся тактовый сигнал активирует два зарядных насоса, запускающих их в противофазе друг от друга.

СИНХРОННАЯ РЕКТИФИКАЦИЯ

КПД — важный критерий при проектировании преобразователей постоянного тока, требующих малой мощности. Эти потери вызваны переключателем мощности, магнитными элементами и выходным выпрямителем. Для уменьшения потерь в переключателе мощности и магнитных потерь требуются компоненты, которые могут эффективно работать на высоких частотах переключения. Выходные выпрямители могут быть диодами Шоттки, но с синхронным выпрямлением ( рис.4 ), состоящий из силовых полевых МОП-транзисторов, обеспечивает более высокий КПД.

Рис. 4. Синхронный выпрямитель более эффективен, чем диодный выпрямитель Шоттки.

МОП-транзисторы демонстрируют более низкие потери прямой проводимости, чем диоды Шоттки. В отличие от обычных самокоммутирующихся диодов, полевые МОП-транзисторы включаются и выключаются с помощью управляющего сигнала затвора, синхронизированного с работой преобразователя. Основным недостатком синхронного выпрямления является дополнительная сложность и стоимость, связанные с устройствами MOSFET и соответствующей управляющей электроникой.Однако при низких выходных напряжениях результирующее повышение эффективности более чем компенсирует недостаток стоимости в большинстве приложений.

ПРЕДСТОЯЩИЕ ТЕМЫ

Существуют и другие ключевые топологии регуляторов. В следующем месяце мы обсудим две основные топологии ИС, используемые в источниках питания постоянного тока: понижающий или понижающий преобразователь и повышающий или повышающий преобразователь. Топология Buck — это неизолированная конфигурация управления питанием, преимуществами которой являются простота и низкая стоимость. В повышающем преобразователе используется метод переключения, который вызывает нарастание тока в катушке индуктивности, а затем сохраняет полученное напряжение в выходном конденсаторе.Несколько циклов переключения создают напряжение выходного конденсатора, так что выходное напряжение выше входного.

Схемы трехфазного регулятора напряжения мотоцикла

В сообщении обсуждается список простых трехфазных схем регулятора напряжения мотоцикла с ШИМ-управлением, которые можно использовать для управления напряжением зарядки аккумулятора в большинстве двухколесных транспортных средств. Идею запросил г-н.Младший.

Технические характеристики

Привет, меня зовут младший, я живу в Бразилии и работаю с производством и восстановлением выпрямителя напряжения мотоцикла и был бы признателен за помощь, мне нужна трехфазная схема регулятора МОП-транзистора для мотоциклов, напряжение Entreda 80 -150 вольт, корте максимум 25А, максимальное потребление системы 300 ватт,

жду возврата
атт.
junior

Конструкция

Предлагаемую схему трехфазного регулятора напряжения для мотоцикла можно увидеть на схеме ниже.

Схема довольно проста для понимания.

Трехфазный выходной сигнал генератора переменного тока последовательно подается на три силовых транзистора, которые в основном действуют как шунтирующие устройства для тока генератора.

Как и все это, во время работы обмотка генератора переменного тока может подвергнуться воздействию огромных обратных ЭДС, до такой степени, что может произойти разрыв изоляционного покрытия обмотки, что приведет к ее безвозвратному разрушению.

Регулировка потенциала генератора переменного тока методом шунтирования или замыкания на землю помогает удерживать потенциал генератора под контролем, не вызывая в нем отрицательных последствий.

Время периода шунтирования здесь имеет решающее значение и напрямую влияет на величину тока, который в конечном итоге может достигнуть выпрямителя и заряжаемой батареи.

Очень простой способ управления периодом времени шунтирования — это управление проводимостью трех BJT, подключенных через 3 обмотки генератора переменного тока, как показано на схеме.

МОП-транзисторы также могут использоваться вместо BJT, но могут быть намного дороже, чем BJT.

Метод реализован с помощью простой схемы ШИМ 555 IC.

Регулируемый выход ШИМ с вывода 3 ИС подается на базы BJT, которые, в свою очередь, вынуждены работать управляемым образом в зависимости от рабочего цикла ШИМ.

Связанный потенциометр со схемой IC 555 соответствующим образом отрегулирован для получения правильного среднего среднеквадратичного напряжения для заряжаемой батареи.

Метод, показанный в схеме трехфазного регулятора напряжения мотоцикла с использованием МОП-транзисторов, может быть также реализован для одиночных генераторов переменного тока для получения идентичных результатов.

Регулировка пикового напряжения

В приведенную выше схему может быть включена функция регулирования пикового напряжения, как показано на следующей схеме, для поддержания безопасного уровня зарядного напряжения для подключенной батареи.

Как видно, линия заземления IC 555 переключается с помощью NPN BC547, база которого управляется пиковым напряжением генератора.

Когда пиковое напряжение превышает 15 В, BC547 проводит и активирует схему ШИМ IC 555.

MOSFET теперь проводит и начинает шунтировать избыточное напряжение от генератора переменного тока на землю со скоростью, определяемой рабочим циклом ШИМ.

Этот процесс предотвращает превышение напряжения генератора выше этого порога, тем самым гарантируя, что аккумулятор никогда не будет перезаряжен.

Транзистор BC547, конденсатор pin5 10 нФ

Система зарядки аккумуляторной батареи мотоцикла

Вторая конструкция, представленная ниже, представляет собой выпрямитель плюс регулятор для трехфазной системы зарядки мотоциклов.Выпрямитель двухполупериодный, регулятор — шунтирующий.

Автор: Abu Hafss

Система зарядки мотоцикла отличается от системы зарядки автомобилей. Генератор или генератор напряжения на автомобилях — это электромагнитный тип, который довольно легко регулировать. А генераторы на мотоциклах — с постоянными магнитами.

Выходное напряжение генератора переменного тока прямо пропорционально оборотам в минуту, т.е. при высоких оборотах генератор будет производить высокое напряжение более 50 В, следовательно, регулятор становится важным для защиты всей электрической системы, а также батареи.

Некоторые маленькие велосипеды и трехколесные велосипеды, которые не двигаются на высоких скоростях, имеют только 6 диодов (D6-D11) для двухполупериодного выпрямления. Они не нуждаются в регулировании, но эти диоды рассчитаны на большой ток и во время работы рассеивают много тепла.

В велосипедах с надлежащими регулируемыми системами зарядки обычно используется регулирование шунтирующего типа. Это делается путем закорачивания обмоток генератора переменного тока на один цикл формы волны переменного тока. SCR или иногда транзистор используется в качестве шунтирующего устройства в каждой фазе.

Принципиальная схема

Работа контура

Сеть C1, R1, R2, ZD1, D1 и D2 образует цепь определения напряжения, и она предназначена для срабатывания при напряжении около 14,4 вольт. Как только система зарядки преодолевает это пороговое напряжение, T1 начинает проводить.

Он посылает ток на каждый затвор трех тиристоров S1, S2 и S3 через токоограничивающие резисторы R3, R5 и R7. D3, D4 и D5 важны для изоляции ворот друг от друга. R4, R6 и R8 помогают слить любую возможную утечку из T1.S1, S2 и S3 должны иметь теплоотвод и изолировать друг от друга слюдяным изолятором, если используется общий радиатор.

Для выпрямителя есть три варианта:

a) Шесть автомобильных диодов

b) Один трехфазный выпрямитель

c) Два мостовых выпрямителя

Все должны быть рассчитаны на ток не менее 15 А и иметь теплоотвод.

Автомобильные диоды бывают двух типов: с положительным или отрицательным телом, поэтому их следует использовать соответственно. Но с ними может быть не так сложно контактировать с радиатором.

Использование двух мостовых выпрямителей

При использовании двух мостовых выпрямителей их можно использовать, как показано.

Мостовой выпрямитель

Автомобильные диоды

Трехфазный выпрямитель

Мостовой выпрямитель

Эффективная зарядка аккумулятора с помощью регулирования шунтирования мотоциклов

Следующий электронный разговор между г-ном Леонардом, моим заядлым исследователем и инженером, помогает нам / инженеру узнайте несколько очень интересных фактов о недостатках и ограничениях шунтирующего регулятора мотоцикла.Это также помогает нам узнать, как просто улучшить концепцию до эффективного, но дешевого дизайна.

Леонард:

У вас есть интересная схема, но …
У моего мотоцикла есть генератор переменного тока на 30 ампер, который, я уверен, соответствует среднеквадратическому значению, и достигает пикового значения 43,2 ампера. Ваша схема на 25 А вряд ли прослужит долго.
Однако …
Вместо выпрямителей, которые вы предлагаете, SQL50A рассчитан на 50 ампер при 1000 вольт. Это 3-фазный выпрямительный модуль, и у него не должно возникнуть проблем с пиковым током 45 ампер.(У меня есть два под рукой.)
Это также означает, что тиристоры должны справиться с такой силой тока, а три HS4040NAQ2 со среднеквадратичным током 40 А (неповторяющийся скачок до 520 А) должны справиться с этим достаточно хорошо. Конечно, им потребуется довольно здоровый радиатор и хороший воздушный поток.
Я думаю, что схема управления должна работать почти как есть.
Я заменил 3 регулятора за последние три месяца, и я почти пытался бросить хорошие деньги за плохими. Последний длился в общей сложности десять секунд, прежде чем он тоже испортился.Я собираюсь построить свой собственный, и если мне придется построить его для питания линкора, пусть будет так.
Еще я заметил, что пластинки, используемые в генераторе, значительно толще, чем в электродвигателях. 18-полюсная обмотка и двигатель, работающий на скоростях шоссе, означают гораздо более высокую частоту и гораздо больше вихревых токов в утюге. Каким будет эффект на эти вихревые токи при использовании последовательного регулятора, который позволит напряжению достигать 70 В (среднеквадратичное значение)? Не приведет ли это к увеличению вихревых токов до перегрева железа и риску повреждения обмоток генератора переменного тока? Если это так, имеет смысл не допускать превышения напряжения выше 14 вольт, но у меня все еще есть 20 ампер, исходящих от генератора при 1500 об / мин.

Я:

Спасибо! Да, вы должны избавиться от этого высокого напряжения, которое может оказать огромное давление на обмотку генератора, лучший способ — шунтировать его через сверхмощные полевые МОП-транзисторы на радиаторе
https://www.homemade-circuits.com/wp-content/uploads /2012/10/shunt-3.png

Леонард:

На самом деле, меня не так сильно беспокоит влияние напряжения на обмотки. Похоже, они покрыты виниловым покрытием Poly-Armor Vinyl, которое также используется в статорах с произвольной обмоткой, работающих от 480 вольт.Меня гораздо больше беспокоит тепло от вихревых токов в пластинах, поскольку они такие толстые. Здесь, в Штатах, при линейном токе 60 Гц толщина пластин двигателя составляет лишь небольшую часть от толщины генератора. При скорости движения частота генератора переменного тока может составлять 1,2 кГц или выше. В других приложениях для устранения вихревых токов потребуется ферритовый сердечник.
Я пытаюсь понять роль вихревых токов в этом приложении. С увеличением числа оборотов увеличивается частота и вихревые токи.Паразитная нагрузка для выравнивания генерируемого напряжения? Средства выравнивания тока, генерируемого при высоких оборотах? Сколько тепла это генерирует? Достаточно, чтобы пережечь обмотку на высоких оборотах?
Находится внутри двигателя, я могу понять использование моторного масла для охлаждения узла, однако, учитывая центробежную силу маховика и обмоток, расположенных внутри него, я не могу себе представить, чтобы какое-либо реальное количество масла попадало к ним для охлаждения.
Наибольшее напряжение, которое я смог прочитать, составляет 70 Вольт RMS.Этого недостаточно, чтобы образовать дугу через покрытие PAV на проволоке, если только нагрев не станет чрезмерным. Однако при шунтировании избытка на землю существует ли противо-ЭДС, которая противодействует магнитному полю вращающихся магнитов? И если да, то насколько это эффективно?

Me:

Да, увеличение частоты приведет к увеличению вихревых токов в сердечнике на основе железа и увеличению тепла. Я читал, что метод управления шунтом хорош для генераторов на базе двигателей, но это также означает увеличение нагрузка на колесо генератора и больший расход топлива автомобилем.Можно ли использовать вентиляторное охлаждение? ток к вентилятору может быть получен от самого генератора.

Леонард:

Боюсь, что охлаждающий вентилятор не подходит для генератора переменного тока. Он установлен внутри двигателя, а на моем Vulcan над ним есть две алюминиевые крышки (замена обмотки генератора означает снятие двигателя с мотоцикла). Я не вижу никакого способа уменьшить вихревые токи, потому что они индуцируется магнитами, вращающимися внутри маховика.Тем не менее, я могу уменьшить ток, шунтированный на землю, подняв напряжение шунта до 24 В, а затем установив последовательный стабилизатор на 14 Вольт. При тестировании генератора я не вижу особого эффекта от противо-ЭДС в уменьшении тока короткого замыкания. Я могу нагрузить генератор до 30 ампер, и, закоротив провода, я все еще получаю 29 ампер.
Однако, если использовать вихревые токи в качестве паразитной нагрузки для выравнивания напряжения и тока при высоких оборотах, это кажется довольно эффективным. Когда напряжение холостого хода достигает 70 В (среднеквадратичное значение), оно не повышается даже при удвоении числа оборотов двигателя.Шунтирование 20 А на землю (как это делается заводскими регуляторами) увеличивает тепло в обмотке в дополнение к вихревым токам. Уменьшая ток через обмотки, необходимо также уменьшить тепло, выделяемое обмотками. Это не уменьшит вихревые токи, но уменьшит общее тепло, выделяемое генератором, и, надеюсь, сохранит изоляцию обмотки.
Учитывая покрытие обмоток, меня не так беспокоит генерируемое напряжение. Проработав много лет в восстановлении электродвигателей, я знаю, что ТЕПЛО — злейший враг изоляции.Качество изоляции снижается при повышении рабочей температуры. Покрытие PAV при температуре окружающей среды выдерживает межвитковое напряжение 100 Вольт. Но поднимите эту температуру на 100 градусов, а может и нет.
Мне тоже любопытно. В электродвигателях используется стальной сплав с 3% кремния для снижения сопротивления изменению магнитного поля внутри железа. Включают ли они это в свои ламинаты или не используют кремний, чтобы еще больше снизить повышение напряжения и тока при высоких оборотах? Это не добавляет тепла, но снижает эффективность утюга, чем выше частота вращения.Увеличивая сопротивление реверсированию магнитного поля в сердечнике, магнитное поле может не проникать так глубоко в сердечник, прежде чем потребуется реверсирование. Таким образом, чем выше частота вращения, тем меньше проникающая способность магнитного поля. Вихревые токи могут еще больше уменьшить это проникновение.

Я:

Ваш анализ имеет смысл и кажется технически обоснованным. Поскольку я в основном разбираюсь в электронике, я не очень хорошо разбираюсь в электротехнике, поэтому предлагать внутреннюю работу и модификации двигателя для меня может быть затруднительно.Но, как вы сказали в своих последних предложениях, ограничивая магнитное поле, можно предотвратить проникновение вихревого тока на большую глубину. Я попытался найти эту проблему, но пока не нашел ничего полезного!

Леонард:

Итак, проработав с электродвигателями 13 лет, я поставил вас в небольшое невыгодное положение? Хотя я занимался также электроникой, как и вся моя работа, пока я не обнаружил, что могу зарабатывать больше денег, работая с двигателями. Это также означало, что я не успеваю за интегральными схемами, а полевые МОП-транзисторы — это тонкие мелочи, которые можно быстро взорвать при малейшем статическом заряде.Итак, когда дело доходит до электроники, вы ставите меня в невыгодное положение. Я не успевал за новыми разработками.
Интересно, что мне не удалось найти большую часть своей информации в одном месте. Как будто ни одно из понятий не связано друг с другом. Тем не менее, если собрать их все вместе, они начинают обретать смысл. Чем выше частота, тем меньше витков требуется для получения того же индуктивного сопротивления. Таким образом, чем выше частота вращения, тем менее эффективным становится магнитное поле.Это единственный способ сохранить выходную мощность постоянной, когда выходное напряжение достигнет 70 вольт.
Но, глядя на рисунок на осциллографе, я не впечатлен. Время зарядки в миллисекундах, за которым следует выход заземления от 6 до 8 миллисекунд. Может быть, поэтому аккумуляторные батареи для мотоциклов не работают долго? От шести месяцев до года, в то время как автомобильные аккумуляторы работают от пяти лет и более. Вот почему я предпочитаю «ограничивать» уровень напряжения относительно земли при более высоком напряжении, и это ограничение остается постоянным.За ним следует последовательный регулятор для поддержания постоянной скорости заряда в соответствии с требованиями батареи, освещения и электрических цепей. Затем, сконструировав его для работы с током 50 А, мне больше никогда не придется заменять регулятор.
Я работаю с номиналом 50 ампер, но я ожидаю, что при использовании «клиппера» сила тока должна быть значительно ниже 20 ампер на землю. Возможно, всего четыре ампера. Затем последовательный регулятор позволяет (приблизительно) семь ампер для батареи, освещения и цепей для двигателя.Все в пределах номинальной мощности компонентов и недостаточного напряжения, чтобы бросить вызов покрытию обмоток.
Вы написали очень хорошую статью о шунтирующих регуляторах, но 25 А — это слишком мало для моего приложения. Тем не менее, это хорошее вдохновение.

Me:

Да, верно, рабочий цикл 1/6 не будет заряжать аккумулятор должным образом. Но это может быть легко решено с помощью мостового выпрямителя и большого конденсатора фильтра, который гарантирует, что батарея будет получать достаточно постоянного тока для эффективной зарядки.Я рад, что моя статья понравилась. Однако предел в 25 ампер можно легко увеличить, увеличив характеристики усилителя MOSFET. Или, возможно, путем параллельного добавления дополнительных устройств.

Леонард:

В то же время я стараюсь, чтобы все было компактно, чтобы поместиться в доступную комнату, поэтому большой конденсаторный конденсатор фильтра становится проблемой. Это также не нужно, если после мостового выпрямителя отсекаются все три фазы. Вся пульсация отключена, и серийный регулятор поддерживает 100% время зарядки.
Ваша схема также поддерживает 100% время заряда, однако ток, который вы шунтируете на землю, будет намного выше, потому что вы ограничиваете его при напряжении батареи.

Как видно из осциллограмм, конденсатор не требуется. Но при ограничении на более высоком уровне ток, шунтированный на землю, должен быть ниже. Тогда падение напряжения на последовательном стабилизаторе ничего не должно повредить. Этого должно быть более чем достаточно, чтобы аккумулятор оставался заряженным.
Одна записка. Оптимальное напряжение заряда для свинцово-кислотного аккумулятора на самом деле составляет 13.7 вольт. Удержание его на уровне 12 вольт может не дать батарее достаточно для запуска двигателя. А моя схема предварительная и может быть изменена.

Завод выглядит почти примитивно, в том, как работает. Их схема заряжает аккумулятор до уровня срабатывания. затем он шунтирует весь ток на землю до тех пор, пока уровень заряда батареи не упадет ниже уровня срабатывания. Результатом является форма волны с короткой резкой вспышкой заряда, которая может достигать 15 ампер. (Я не измерял) Затем последовала более длинная линия с небольшим наклоном вниз и еще один взрыв.
Я видел, как автомобильные аккумуляторы служат от 5 до 10 лет или дольше. В детстве на ферме мой отец переоборудовал один из старых тракторов с шести вольт на двенадцать вольт, используя генератор переменного тока от автомобиля. Пятнадцать лет спустя та же самая батарея все еще запускала трактор. В школе, с которой я работаю (обучает безопасности на мотоциклах), все батареи необходимо заменить в течение одного года. ПОЧЕМУ ? ? ? Единственное, что мне удалось придумать, это систему зарядки. Большинство аккумуляторов, с которыми я работал, рассчитаны только на скорость заряда 2 А. До 70 В, способных к 30 А, приложенные к клеммам аккумулятора на короткие промежутки времени, могут вызывать внутренние повреждения и сокращать срок службы аккумулятора.Особенно в аккумуляторах, где нельзя проверить уровень жидкости. Единственная проблема с аккумулятором может заключаться в уровне жидкости, но с этим ничего не поделать. Если я могу проверять и поддерживать уровни жидкости, срок службы батареи значительно увеличивается.
Провода, идущие от генератора, будут метрическим эквивалентом №16. Согласно таблице AWG, этого достаточно для 3,7 А в качестве линии передачи и 22 А для проводки шасси. На генераторе на 30 А с шунтирующим регулятором? Уровень шунта и сила тока должны быть обратно пропорциональны, поэтому, ограничив напряжение вдвое, я должен значительно уменьшить силу тока.Если смотреть на выпрямленную форму волны, самая высокая концентрация ЭДС находится в нижней половине. Логика подсказывает, что ток уменьшится до минимума. Узнаю, когда введу в эксплуатацию.
На двигателе объемом 1500 куб. См я не ожидаю заметить уменьшение лобового сопротивления двигателя, но моя экономия топлива может улучшиться. И, я помню, когда впервые начали ставить твердотельные регуляторы на автомобильные генераторы переменного тока, магическое число составляло 13,7 Вольт. Однако я планировал установить свой серийный регулятор примерно на 14.2 Вольта. Слишком высокая — жидкость испаряется быстрее. Вы были гораздо полезнее, чем думаете. Изначально у меня было шесть различных схем, которые я рассматривал, и собирался смонтировать каждую из них. В вашей статье исключено пять из них, так что я могу значительно сэкономить время и сосредоточиться только на одном. Это экономит мне много работы. Поэтому вам стоит потратить время на то, чтобы связаться с вами.
Я разрешаю вам поэкспериментировать с моей схемой и посмотреть, что у вас получится. На разных форумах я читаю, где многие люди говорят о переходе к регуляторам серий.Другие предостерегают от слишком высокого напряжения, разрушающего изоляционное покрытие на проводе. Я подозреваю, что золотая середина может быть комбинацией обеих систем, но не шунтировать полный выход на землю. Схема по-прежнему проста, с небольшим количеством компонентов, но не архаична.
Большое спасибо за ваше время и внимание. Один из моих источников технической информации: OCW.MIT.EDU. Я прохожу там инженерные курсы уже несколько лет. Вы не получаете никаких кредитов за их выполнение, но это также совершенно бесплатно.

Заявка на патент США на РИСУНОК ПОДКЛЮЧЕНИЯ И КОНСТРУКЦИЮ ДЛЯ ТРЕХУРОВНЕВОГО РЕГУЛЯТОРА КРЫШКИ Заявка на патент (Заявка № 20200403514 от 24 декабря 2020 г.)

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Некоторые аспекты настоящего раскрытия обычно относятся к электронным схемам и, в частности, к схеме соединительных выводов и компоновке для трехуровневого понижающего стабилизатора.

ИСТОРИЯ ВОПРОСА

Регулятор напряжения идеально обеспечивает желаемое выходное напряжение постоянного тока (DC) независимо от изменений тока нагрузки или входного напряжения.Регуляторы напряжения, также известные как преобразователи мощности, могут быть классифицированы как линейные регуляторы или импульсные регуляторы. Хотя линейные регуляторы, как правило, небольшие и компактные, во многих приложениях может быть полезна повышенная эффективность импульсного регулятора. Импульсный стабилизатор может быть реализован с помощью импульсного источника питания (SMPS), такого как понижающий преобразователь, повышающий преобразователь или преобразователь с накачкой заряда.

Интегральные схемы управления питанием (ИС управления питанием или PMIC) используются для управления потребляемой мощностью хост-системы.PMIC может использоваться в устройствах с батарейным питанием, таких как мобильные телефоны, планшеты, ноутбуки, носимые устройства и т. Д., Для управления потоком и направлением электроэнергии в устройствах. PMIC может выполнять множество функций для устройства, таких как преобразование постоянного тока в постоянный, зарядка батареи, выбор источника питания, масштабирование напряжения, упорядочение мощности и т. Д. к электронным схемам и, в частности, к схеме подключения клемм и компоновке трехуровневого понижающего стабилизатора.

Некоторые аспекты настоящего раскрытия предоставляют электрический модуль. Электрический модуль обычно включает в себя подложку, корпус интегральной схемы (ИС), расположенный на подложке и содержащий транзисторы трехуровневого понижающего стабилизатора, емкостной элемент трехуровневого понижающего стабилизатора, расположенный на подложке, и индуктивный элемент трехуровневый понижающий стабилизатор, расположенный на подложке, причем емкостной элемент и индуктивный элемент расположены рядом с разными сторонами корпуса ИС.

Некоторые аспекты настоящего раскрытия предоставляют пакет IC. Корпус ИС обычно включает в себя по меньшей мере один первый контактный вывод для связи с первым контактом емкостного элемента трехуровневого понижающего стабилизатора, причем по меньшей мере один первый контактный контакт расположен на первой стороне схемы контактов корпуса ИС. ; по меньшей мере один второй соединительный вывод, соединенный с коммутационным узлом трехуровневого понижающего регулятора, причем по меньшей мере один второй соединительный вывод расположен на второй стороне схемы выводов; по меньшей мере один третий соединительный вывод для связи со вторым выводом емкостного элемента, причем по меньшей мере один третий соединительный вывод расположен на первой стороне схемы выводов; и ИС, содержащую первый транзистор, подключенный между узлом входного напряжения (VIN) и по меньшей мере одним первым соединительным выводом; второй транзистор, подключенный по меньшей мере к одному первому соединительному выводу и по меньшей мере к одному второму соединительному выводу; третий транзистор, подключенный между по меньшей мере одним вторым соединительным выводом и по меньшей мере одним третьим соединительным выводом; и четвертый транзистор, подключенный между по меньшей мере одним третьим соединительным выводом и узлом опорного потенциала трехуровневого понижающего стабилизатора.

Некоторые аспекты настоящего раскрытия предоставляют способ регулирования напряжения. Способ обычно включает в себя выборочное соединение через множество транзисторов трехуровневого понижающего стабилизатора емкостного элемента между переключающим узлом и шиной напряжения или узлом опорного потенциала, причем множество транзисторов интегрировано в корпус ИС на подложке. ; и генерируют выходное напряжение на выходном узле трехуровневого понижающего стабилизатора, имеющего индуктивный элемент, подключенный между переключающим узлом и выходным узлом, причем емкостной элемент и индуктивный элемент расположены рядом с разными сторонами корпуса ИС.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Таким образом, чтобы можно было подробно понять вышеизложенные признаки настоящего раскрытия, более конкретное описание, кратко изложенное выше, может быть дано со ссылкой на аспекты, некоторые из которых проиллюстрированы на прилагаемых рисунках. Однако следует отметить, что прилагаемые чертежи иллюстрируют только некоторые типичные аспекты этого раскрытия и поэтому не должны рассматриваться как ограничивающие его объем, поскольку описание может допускать другие не менее эффективные аспекты.

РИС. 1 иллюстрирует пример устройства, в котором могут быть реализованы аспекты настоящего раскрытия.

РИС. 2 — схематическая диаграмма примерного трехуровневого понижающего регулятора в соответствии с некоторыми аспектами настоящего раскрытия.

РИС. 3A-3D показаны конфигурации переключателей примерного трехуровневого понижающего регулятора, имеющего коэффициент заполнения менее 0,5 для различных рабочих фаз регулятора, в соответствии с некоторыми аспектами настоящего раскрытия.

РИС. 4A-4D показаны конфигурации переключателей примерного трехуровневого понижающего регулятора, имеющего коэффициент заполнения более 0,5 для различных рабочих фаз, в соответствии с некоторыми аспектами настоящего раскрытия.

РИС. 5 иллюстрирует примерную схему соединительных выводов корпуса интегральной схемы (ИС), соединенного с емкостным элементом и индуктивным элементом, в соответствии с некоторыми аспектами настоящего раскрытия.

РИС. 6 — блок-схема, иллюстрирующая примерные операции для регулирования напряжения в соответствии с некоторыми аспектами настоящего раскрытия.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Некоторые аспекты настоящего раскрытия, как правило, направлены на схему вывода (например, матрицу шариковой решетки (BGA)) корпуса интегральной схемы (IC), реализующего трехуровневый понижающий стабилизатор. Определенные аспекты также обеспечивают компоновку емкостных и индуктивных элементов, смежных с разными сторонами корпуса ИС, как это допускается схемой выводов, описанной в данном документе.

Различные аспекты раскрытия описаны более полно ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи.Однако это раскрытие может быть воплощено во многих различных формах и не должно толковаться как ограниченное какой-либо конкретной структурой или функцией, представленной в этом раскрытии. Скорее, эти аспекты предоставлены для того, чтобы это раскрытие было исчерпывающим и полным и полностью передавало объем раскрытия специалистам в данной области техники. На основании идей, изложенных в данном документе, специалист в данной области техники должен принять во внимание, что объем раскрытия предназначен для охвата любого аспекта раскрытого здесь раскрытия, независимо от того, реализован ли он независимо от любого другого аспекта раскрытия или в сочетании с ним.Например, может быть реализовано устройство или может быть реализован способ с использованием любого количества аспектов, изложенных в данном документе. Кроме того, объем раскрытия предназначен для охвата такого устройства или способа, которые практикуются с использованием другой структуры, функциональности или структуры и функциональных возможностей в дополнение или помимо различных аспектов раскрытия, изложенных в данном документе. Следует понимать, что любой аспект раскрытого здесь раскрытия может быть воплощен одним или несколькими элементами формулы изобретения.

Слово «примерный» используется в данном документе для обозначения «служащий примером, экземпляром или иллюстрацией». Любой аспект, описанный в данном документе как «примерный», не обязательно следует толковать как предпочтительный или преимущественный по сравнению с другими аспектами.

Используемый здесь термин «связанный с» в различных временах глагола «соединять» может означать, что элемент A напрямую связан с элементом B или что другие элементы могут быть связаны между элементами A и B (т. Е. Этот элемент A косвенно связан с элементом B).В случае электрических компонентов термин «соединенный с» может также использоваться здесь для обозначения того, что провод, дорожка или другой электропроводящий материал используется для электрического соединения элементов A и B (и любых компонентов, электрически соединенных между ними).

Пример устройства

РИС. 1 иллюстрирует пример устройства , 100, , в котором могут быть реализованы аспекты настоящего раскрытия. Например, устройство , 100, может быть портативным устройством с батарейным питанием, таким как сотовый телефон, персональный цифровой помощник (КПК), портативное устройство, беспроводное устройство, портативный компьютер, планшет, смартфон и т. Д. .

Устройство 100 может включать в себя процессор 104 , который управляет работой устройства 100 . Процессор , 104, также может называться центральным процессором (ЦП). Память , 106, , которая может включать как постоянную память (ROM), так и оперативную память (RAM), предоставляет инструкции и данные процессору , 104, . Часть памяти , 106, также может включать в себя энергонезависимую память с произвольным доступом (NVRAM).Процессор , 104, обычно выполняет логические и арифметические операции на основе программных инструкций, хранящихся в памяти , 106, .

В некоторых аспектах устройство 100 может также включать в себя корпус 108 , который может включать в себя передатчик 110 и приемник 112 , чтобы обеспечить передачу и прием данных между устройством 100 и удаленным местоположением. . Для определенных аспектов передатчик , 110, и приемник , 112, могут быть объединены в приемопередатчик , 114, .Одна или несколько антенн , 116, могут быть прикреплены или иным образом соединены с корпусом 108 и электрически соединены с приемопередатчиком 114 . Устройство , 100, может также включать в себя (не показано) несколько передатчиков, несколько приемников и / или несколько приемопередатчиков.

Устройство , 100, может также включать в себя детектор сигналов , 118, , который может использоваться для обнаружения и количественной оценки уровня сигналов, принимаемых приемопередатчиком , 114, .Детектор сигналов , 118, может обнаруживать такие параметры сигнала, как общая энергия, энергия на поднесущую на символ и спектральную плотность мощности, среди прочего. Устройство , 100, может также включать в себя цифровой сигнальный процессор (DSP) , 120, для использования при обработке сигналов.

Устройство 100 может дополнительно включать в себя аккумулятор 122 , используемый для питания различных компонентов устройства 100 . Устройство , 100, может также включать в себя интегральную схему управления питанием (ИС управления питанием или PMIC) , 124, для управления питанием от батареи к различным компонентам устройства , 100, .PMIC , 124, может выполнять множество функций для устройства, таких как преобразование постоянного тока в постоянный, зарядка аккумулятора, выбор источника питания, масштабирование напряжения, упорядочение мощности и т. Д. В некоторых аспектах PMIC , 124, может включать схему источника питания 125 , такую как трехуровневый понижающий стабилизатор, как более подробно описано здесь. Различные компоненты устройства , 100, могут быть соединены вместе системой шин , 126 , которая может включать в себя шину питания, шину сигнала управления и / или шину сигнала состояния в дополнение к шине данных.

Пример схемы подключения клемм и компоновки для трехуровневого понижающего регулятора

Некоторые аспекты настоящего раскрытия обычно относятся к схеме выводов (например, матрице шариковой решетки (BGA)) корпуса интегральной схемы (IC), реализующей трехуровневый понижающий регулятор. Определенные аспекты также обеспечивают компоновку емкостных и индуктивных элементов, смежных с разными сторонами корпуса ИС, как это допускается схемой выводов, описанной в данном документе. Трехуровневый понижающий стабилизатор обычно относится к стабилизатору постоянного тока (DC) в постоянный ток, реализованному с использованием подвижного емкостного элемента (CFLY), который выборочно подключается между индуктивным элементом и источником входного напряжения или узлом опорного потенциала (например.g., электрическое заземление) через переключатели, что позволяет регулировать напряжение с улучшенной энергоэффективностью по сравнению с традиционными реализациями понижающего преобразователя.

РИС. 2 является схематической диаграммой примерного трехуровневого понижающего регулятора 200 в соответствии с некоторыми аспектами настоящего раскрытия. Трехуровневый понижающий регулятор 200 может включать CFLY 202 , первый вывод CFLY 202 соединен с узлом CFLY high (CFH) 208 , а второй вывод CFLY 202 соединен с Узел CFLY low (CFL) 210 трехуровневого понижающего регулятора 200 .Как показано, трехуровневый понижающий стабилизатор 200 может включать в себя переключатель M 1 , подключенный между узлом входного напряжения (VIN) и узлом CFH 208 , и переключатель M 2 , подключенный между узлом CFH 208 и коммутационный (SW) узел 220 . Трехуровневый понижающий регулятор 200 может также включать переключатель M 3 , подключенный между узлом SW 220 и узлом CFL 210 , и переключатель M 4 , подключенный между узлом CFL 210 и опорный потенциальный узел (например,g., электрическое заземление), как показано на рисунке. В определенных аспектах переключатели M 1 , M 2 , M 3 и M 4 могут быть реализованы с использованием полевых транзисторов (FET).

Напряжение на узле программного обеспечения 220 трехуровневого понижающего регулятора 200 может иметь один из трех потенциалов напряжения в зависимости от рабочего состояния (то есть фазы) трехуровневого понижающего регулятора 200 . Например, напряжение в узле SW , 220, (также называемое здесь «VSW») может быть равным VIN, половине входного напряжения (VIN / 2) или опорному потенциалу (например.г., заземление) в зависимости от продолжительности включения трехуровневого понижающего регулятора 200 . Продолжительность включения относится к отношению выходного напряжения (VOUT) на выходном узле 230 к VIN. Как показано, выходной узел 230 может быть связан с нагрузкой 250 и емкостным элементом нагрузки (Cload) 206 . Когда коэффициент заполнения трехуровневого понижающего регулятора 200 меньше 0,5, VSW может чередоваться между VIN / 2 и опорным потенциалом, как более подробно описано со ссылкой на фиг.3А-3D. Когда коэффициент заполнения трехуровневого понижающего регулятора 200 больше 0,5, VSW может чередоваться между VIN и VIN / 2, как более подробно описано со ссылкой на фиг. 4A-4D.

РИС. 3A-3D показаны конфигурации переключателей примерного трехуровневого понижающего регулятора 200 , когда коэффициент заполнения меньше 0,5 для различных рабочих фаз регулятора, в соответствии с некоторыми аспектами настоящего раскрытия. Как показано на фиг. 3A, в течение первого периода между моментами времени t 0 и t 1 , переключатели M 1 , M 3 замкнуты, а переключатели M 2 , M 4 разомкнуты, заряжая CFLY 202 и индуктивный элемент 204 (имеющий индуктивность L).Таким образом, напряжение в коммутационном узле , 220, (VSW) может быть равно VIN минус VC (например, VIN / 2), где VC — это напряжение на CFLY 202 .

В течение второго периода между моментами времени t 1 и t 2 , как показано на фиг. 3B, переключатели M 3 , M 4 могут быть замкнуты, а переключатели M 1 , M 2 могут быть разомкнуты, разряжая индуктивный элемент 204 . Таким образом, VSW может иметь опорный потенциал (например, электрическая земля) в период между моментами времени t 1 и t 2 .

В течение третьего периода между временами t 2 и t 3 , как показано на фиг. 3C, переключатели M 2 , M 4 могут быть замкнуты, а переключатели M 1 , M 3 могут быть разомкнуты, разряжая CFLY 202 при зарядке индуктивного элемента 204 . Следовательно, VSW может находиться в VC в течение третьего периода между временем t 2 и t 3 .

В течение четвертого периода между моментами времени t 3 и t 4 , как показано на фиг.3D, переключатели M 3 , M 4 могут быть замкнуты, а переключатели M 1 , M 2 могут быть разомкнуты, разряжая индуктивный элемент 204 . Следовательно, VSW может быть на опорном потенциале, как и во втором периоде. Продолжительность первого и третьего периодов может регулироваться для регулирования выходного напряжения VOUT, когда скважность меньше 0,5. После четвертого периода понижающий регулятор может вернуться к первому периоду, чтобы повторить различные фазы работы.

РИС. На фиг.4A-4D показаны конфигурации переключателей примерного трехуровневого понижающего регулятора 200 , когда коэффициент заполнения больше 0,5 для различных рабочих фаз регулятора, в соответствии с некоторыми аспектами настоящего раскрытия. Как показано на фиг. 4A, в течение первого периода между моментами времени t 0 и t 1 переключатели M 1 , M 2 замкнуты, а переключатели M 3 , M 4 разомкнуты. Таким образом, VSW может быть равен VIN, заряжающему индуктивный элемент 204 .

В течение второго периода между моментами времени t 1 и t 2 , как показано на фиг. 4B переключатели M 1 , M 3 могут быть замкнуты, а переключатели M 2 , M 4 могут быть разомкнуты. Таким образом, VSW может иметь VIN минус VC (например, VIN / 2) в течение второго периода между моментами времени t 1 и t 2 , разряжая индуктивный элемент 204 .

В течение третьего периода между моментами времени t 2 и t 3 , как показано на фиг.4C, переключатели M 1 , M 2 могут быть замкнуты, а переключатели M 3 , M 4 могут быть разомкнуты, аналогично первому периоду. Следовательно, VSW может иметь VIN в течение третьего периода между моментами времени t 2 и t 3 , заряжая индуктивный элемент 204 .

В течение четвертого периода между временами t 3 и t 4 , как показано на фиг. 4D переключатели M 2 , M 4 могут быть замкнуты, а переключатели M 1 , M 3 могут быть разомкнуты.Следовательно, VSW может иметь значение VC (например, VIN / 2), разряжая индуктивный элемент 204 . Продолжительность первого и третьего периодов может регулироваться для регулирования выходного напряжения VOUT, когда скважность больше 0,5. После четвертого периода понижающий регулятор может вернуться к первому периоду, чтобы повторить различные фазы работы.

В некоторых аспектах трехуровневый понижающий стабилизатор 200 может также включать в себя полевой транзистор с переходным режимом (MTF) 270 , соединенный параллельно с индуктивным элементом 204 , как показано на фиг.2. MTF 270 может работать как переключатель, который при замыкании замыкает индуктивный элемент 204 , конфигурируя трехуровневый понижающий стабилизатор 200 в другом режиме работы с закороченным индуктивным элементом 204 . Как показано, вывод (например, сток) MTF 270 закорочен на SW-узел 220 . Однако MTF 270 может, но не обязательно, располагаться помимо индуктивного элемента 204 . Например, как здесь более подробно описано, MTF 270 может быть интегрирован в IC (например,g., PMIC , 124, ), а индуктивный элемент , 204, может быть расположен рядом с ИС. В качестве другого примера, MTF 270 может быть расположен на удалении от индуктивного элемента 204 .

В определенных аспектах переключатели M 1 , M 2 , M 3 , M 4 могут быть интегрированы в ИС (например, PMIC 124 ). В некоторых случаях CFLY 202 и индуктивный элемент 204 могут быть размещены рядом с одной и той же стороной ИС и на одном слое подложки 590 (например.g., печатная плата (PCB), на которой расположена ИС. В этом случае только один из CFLY 202 и индуктивного элемента 204 может быть размещен непосредственно рядом с ИС. Например, ИС и индуктивный элемент 204 могут быть расположены рядом с противоположными сторонами CFLY, что приводит к относительно длинной трассе от узла SW 220 ИС до индуктивного элемента 204 и увеличению сопротивления трассировки и паразиты. В других случаях CFLY 202 и индуктивный элемент 204 могут быть расположены на отдельных слоях подложки 590 , на которой расположена ИС.Поскольку сигнал в узле , 220, SW является высокочастотным сигналом, узел , 220 SW может передавать высокочастотный шум на другие компоненты схемы. Следовательно, маршрутизация SW-узла , 220, на отдельный уровень может увеличить шумовую связь со стороны SW-узла , 220, . Некоторые аспекты настоящего раскрытия направлены на схему назначения для соединительных выводов ИС (например, PMIC 124 ), которая позволяет размещать CFLY 202 и индуктивный элемент 204 рядом с разными сторонами ИС. для уменьшения сопротивления маршрутизации, паразитных помех и шумовой связи по сравнению с традиционными реализациями.Шаблон назначения может также обеспечивать возможность размещения CFLY 202 и индуктивного элемента 204 на одном уровне для уменьшения шумовой связи по сравнению с традиционными реализациями.

РИС. 5 иллюстрирует примерную схему соединительных выводов (например, схему BGA) корпуса ИС 502 , соединенного с CFLY 202 и индуктивным элементом 204 , в соответствии с некоторыми аспектами настоящего раскрытия. Клеммы подключения (например,g., шары BGA), помеченные «CFH», подключены (или, по крайней мере, предназначены для подключения) к узлу CFH 208 , описанному со ссылкой на фиг. 2. Соединительные клеммы, обозначенные «CFL», подключены (или, по крайней мере, предназначены для подключения) к узлу CFL 210 , описанному со ссылкой на фиг. 2. Соединительные клеммы, обозначенные «SW», подключены (или, по крайней мере, выделены для подключения) к узлу 220 SW, описанному со ссылкой на фиг. 2. Соединительные клеммы, помеченные «MTF», подключены (или, по крайней мере, предназначены для подключения) к стоку MTF 270 , описанному со ссылкой на фиг.2.

Как показано, CFLY 202 и индуктивный элемент 204 размещены с разных сторон 530 , 532 пакета IC 502 , что позволяет относительно короткую трассировку от пакета IC 502 к CFLY 202 и индуктивный элемент 204 . Например, дорожка 510 соединяет соединительные клеммы (например, шарик 540 BGA) пакета IC 502 , связанного с узлом SW (помеченным как «SW»), с индуктивным элементом 204 , расположенным на левая сторона 530 пакета IC 502 .Кроме того, трасса 512 может соединять соединительные клеммы для узла CFH 208 (обозначенные «CFH») с первой клеммой CFLY 202 , а трасса 514 может соединять соединительные клеммы для узла CFL. 210 (обозначенный «CFL») ко второму разъему CFLY 202 , как показано. В определенных аспектах все дорожки 510 , 512 и 514 могут быть расположены и полностью нанесены на один и тот же слой подложки 590 .В других аспектах, по меньшей мере, один из CFLY 202 или индуктивный элемент 204 может быть расположен на другом слое, чем корпус IC 502 . Например, корпус ИС , 502, и индуктивный элемент , 204, могут быть расположены на противоположных сторонах подложки , 590, . В этом случае соединительные клеммы корпуса ИС , 502, , связанные с узлом SW, могут быть электрически связаны с индуктивным элементом , 204, через одно или несколько переходных отверстий в подложке , 590, .

Схема выводов пакета IC 502 может включать в себя назначение одного или нескольких шариков (например, шарика 540 ), расположенных на краю стороны 530 пакета IC 502 узлу SW 220 , что позволяет подключить узел SW 220 к индуктивному элементу 204 , расположенному рядом с ИС на стороне 530 . Более того, рисунок соединительных выводов пакета IC , 502, может включать в себя назначение одного или нескольких шариков (например,g., шарик 542 ), расположенный на краю другой стороны 532 пакета IC к узлу CFH 208 , что позволяет соединить узел CFH 208 с первым выводом CFLY 202 . Схема соединительных выводов пакета IC 502 может также включать назначение одного или нескольких шариков (например, шарика 544 ), расположенных на краю одной и той же стороны (например, стороны 532 ) пакета IC, для узел CFL 210 , что позволяет подключить узел CFL 210 ко второму терминалу CFLY 202 .

В данном документе соединительный вывод считается расположенным сбоку от схемы выводов пакета ИС, если соединительный вывод может быть направлен к компоненту, смежному с корпусом ИС, без прохождения активного соединительного вывода. Активная клемма подключения — это любая клемма подключения, назначенная узлу схемы в корпусе IC. Используемый здесь термин «край стороны рисунка контактов» относится к одной из самых крайних строк или столбцов рисунка контактов. Используемый здесь термин «крайний крайний край» относится к строке или столбцу по периметру концевого рисунка.

Схема соединительных клемм, описанная со ссылкой на фиг. 5 позволяет расположить CFLY 202 и индуктивный элемент 204 рядом с разными сторонами 530 , 532 корпуса IC 502 . Следовательно, трассы для соединения узла SW 220 с индуктивным элементом 204 и / или узлами CFL и CFH 208 , 210 и CFLY 202 могут быть короче по сравнению с CFLY 202 и индуктивный элемент 204 на той же стороне корпуса ИС 502 , уменьшающий сопротивление трассировки и паразитность.Кроме того, рисунок соединительных выводов позволяет размещать CFLY 202 и индуктивный элемент 204 на том же слое подложки 590 , что и корпус IC 502 . Следовательно, соединение CFLY 202 и индуктивного элемента 204 с соответствующими шариками корпуса IC 502 может быть реализовано без переходных отверстий для соединения с отдельными слоями, уменьшая шумовую связь с другими компонентами.

Хотя в приведенных здесь примерах описан шаблон для трассировки трасс с использованием корпуса ИС типа BGA для облегчения понимания, описанные здесь методы могут быть применены к любому типу корпуса ИС, например, к матрице штыревой сетки (PGA) или заземляющей сетке. массив (LGA).Например, при использовании LGA выводы на первой стороне пакета IC могут быть назначены узлам CFH и CFL, а один или несколько выводов на второй стороне пакета IC могут быть назначены узлу SW, что позволяет относительно короткие трассы для уменьшения сопротивления маршрутизации и паразитных эффектов, как описано здесь.

РИС. 6 является блок-схемой, иллюстрирующей примерные операции , 600, для регулирования напряжения в соответствии с некоторыми аспектами настоящего раскрытия. Операции , 600, могут выполняться трехуровневым понижающим регулятором, таким как трехуровневый понижающий регулятор 200 , как описано здесь.

Операции 600 начинаются в блоке 602 с трехуровневым понижающим стабилизатором, выборочно связывающимся через множество транзисторов (например, переключатели M 1 , M 2 , M 3 и M 4 ) трехуровневого понижающего стабилизатора, емкостный элемент (например, CFLY 202 ) между коммутационным узлом (например, SW-узел 220 ) и шиной напряжения (например, VIN) или опорным потенциалом узел, коммутирующий узел соединен с индуктивным элементом (например,г., индуктивный элемент 204 ). В определенных аспектах множество транзисторов интегрировано в корпус ИС, расположенный на подложке (например, подложке , 590, ). Операции , 600, также включают в себя на этапе 604 трехуровневый понижающий стабилизатор, генерирующий выходное напряжение (например, VOUT) в выходном узле (например, выходном узле 230 ) трехуровневого понижающего стабилизатора, имеющего индуктивный элемент (например, индуктивный элемент 204 ), подключенный между коммутационным узлом и выходным узлом.Емкостной элемент и индуктивный элемент могут быть расположены рядом с разными сторонами (например, сторонами , 530, , , 532, ) корпуса ИС. В некоторых аспектах емкостной элемент и индуктивный элемент могут быть расположены на одном и том же слое подложки.

Различные операции описанных выше методов могут выполняться любыми подходящими средствами, способными выполнять соответствующие функции. Средства могут включать в себя различные аппаратные и / или программные компоненты и / или модули, включая, помимо прочего, схему, специализированную интегральную схему (ASIC) или процессор.Как правило, там, где есть операции, проиллюстрированные на фигурах, эти операции могут иметь соответствующие аналогичные компоненты «средство плюс функция» с аналогичной нумерацией.

Используемый здесь термин «определение» охватывает широкий спектр действий. Например, «определение» может включать в себя вычисление, вычисление, обработку, вывод, исследование, поиск (например, поиск в таблице, базе данных или другой структуре данных), установление и т.п. Кроме того, «определение» может включать в себя прием (например,g., получение информации), доступ (например, доступ к данным в памяти) и т.п. Кроме того, «определение» может включать в себя решение, выбор, выбор, установление и т.п.

В данном документе фраза, относящаяся к «по меньшей мере одному из» списка элементов, относится к любой комбинации этих элементов, включая отдельные элементы. Например, «по крайней мере один из: a, b или c» предназначен для охвата: a, b, c, ah, ac, bc и abc, а также любой комбинации с кратными одним и тем же элементом (e .g., a-a, a-a-a, a-a-b, a-a-c, a-b-b, a-c-c, b-b, b-b-b, b-b-c, c-c и c-c-c или любой другой порядок a, b и c).

Различные иллюстративные логические блоки, модули и схемы, описанные в связи с настоящим раскрытием, могут быть реализованы или выполнены с помощью процессора общего назначения, процессора цифровых сигналов (DSP), ASIC, программируемой пользователем вентильной матрицы (FPGA) или других программируемое логическое устройство (PLD), дискретная логика затвора или транзистора, дискретные аппаратные компоненты или любая их комбинация, предназначенная для выполнения функций, описанных в данном документе.Процессор общего назначения может быть микропроцессором, но в качестве альтернативы процессор может быть любым коммерчески доступным процессором, контроллером, микроконтроллером или конечным автоматом. Процессор также может быть реализован в виде комбинации вычислительных устройств, например, комбинации DSP и микропроцессора, множества микропроцессоров, одного или нескольких микропроцессоров в сочетании с ядром DSP или любой другой такой конфигурации.

Раскрытые здесь способы содержат один или несколько шагов или действий для достижения описанного метода.Шаги и / или действия способа можно менять местами, не выходя за рамки формулы изобретения. Другими словами, если не указан конкретный порядок шагов или действий, порядок и / или использование определенных шагов и / или действий могут быть изменены без выхода за рамки формулы изобретения.

Описанные функции могут быть реализованы в аппаратном обеспечении, программном обеспечении, встроенном программном обеспечении или любой их комбинации. При реализации в аппаратном обеспечении примерная конфигурация аппаратного обеспечения может содержать систему обработки в беспроводном узле.Система обработки может быть реализована с архитектурой шины. Шина может включать в себя любое количество соединительных шин и мостов в зависимости от конкретного применения системы обработки и общих конструктивных ограничений. Шина может связывать вместе различные схемы, включая процессор, машиночитаемый носитель и интерфейс шины. Интерфейс шины может использоваться, среди прочего, для подключения сетевого адаптера к системе обработки через шину. Сетевой адаптер может использоваться для реализации функций обработки сигналов физического (PHY) уровня.В случае пользовательского терминала пользовательский интерфейс (например, клавиатура, дисплей, мышь, джойстик и т. Д.) Также может быть подключен к шине. Шина также может связывать различные другие схемы, такие как источники синхронизации, периферийные устройства, регуляторы напряжения, схемы управления мощностью и т.п., которые хорошо известны в данной области техники и поэтому не будут описываться дополнительно.

Система обработки может быть сконфигурирована как система обработки общего назначения с одним или несколькими микропроцессорами, обеспечивающими функциональность процессора, и внешней памятью, обеспечивающей, по крайней мере, часть машиночитаемого носителя, все они связаны вместе с другими вспомогательными схемами через внешнюю шину. архитектура.В качестве альтернативы, система обработки может быть реализована с помощью ASIC с процессором, шинным интерфейсом, пользовательским интерфейсом в случае терминала доступа), поддерживающей схемой и, по меньшей мере, частью машиночитаемого носителя, интегрированного в одну микросхему. или с одной или несколькими ПЛИС, ПЛИС, контроллерами, конечными автоматами, стробируемой логикой, дискретными аппаратными компонентами или любой другой подходящей схемой, или любой комбинацией схем, которая может выполнять различные функции, описанные в этом раскрытии.Специалисты в данной области техники поймут, как лучше всего реализовать описанные функциональные возможности для системы обработки в зависимости от конкретного приложения и общих конструктивных ограничений, налагаемых на всю систему.

Следует понимать, что формула изобретения не ограничивается точной конфигурацией и компонентами, проиллюстрированными выше. Различные модификации, изменения и вариации могут быть выполнены в компоновке, работе и деталях способов и устройства, описанных выше, без отклонения от объема формулы изобретения.

Типы регуляторов напряжения: работа и их ограничения

В электроснабжении регуляторы напряжения играют ключевую роль. Итак, прежде чем переходить к обсуждению регулятора напряжения, мы должны знать, какова роль источника питания при проектировании системы? Например, в любой рабочей системе, такой как смартфон, наручные часы, компьютер или ноутбук, источник питания является важной частью для работы системы Owl, поскольку он обеспечивает последовательное, надежное и непрерывное питание внутренних компонентов системы.В электронных устройствах источник питания обеспечивает стабильную, а также регулируемую мощность для правильной работы цепей. Источники питания бывают двух типов, например, источник питания переменного тока, который поступает от сетевых розеток, и источник питания постоянного тока, который поступает от батарей. Итак, в этой статье рассматривается обзор различных типов регуляторов напряжения и их работы.

Что такое регулятор напряжения?

Регулятор напряжения используется для регулирования уровней напряжения. Когда требуется стабильное и надежное напряжение, предпочтительным устройством является регулятор напряжения.Он генерирует фиксированное выходное напряжение, которое остается постоянным при любых изменениях входного напряжения или условий нагрузки. Он действует как буфер для защиты компонентов от повреждений. Стабилизатор напряжения — это устройство с простой конструкцией с прямой связью, в котором используются контуры управления с отрицательной обратной связью.

Регулятор напряжения

Существует два основных типа регуляторов напряжения: линейные регуляторы напряжения и импульсные регуляторы напряжения; они используются в более широких приложениях. Линейный регулятор напряжения — самый простой тип регулятора напряжения.Он доступен в двух типах, которые являются компактными и используются в системах с низким энергопотреблением и низким напряжением. Обсудим различные типы регуляторов напряжения.

Основные компоненты , используемые в регуляторе напряжения :

Цепь обратной связи
Стабильное опорное напряжение
Цепь управления проходным элементом

Процесс регулирования напряжения очень прост благодаря использованию трех вышеуказанных компонентов. Первый компонент регулятора напряжения, такой как цепь обратной связи, используется для обнаружения изменений в выходном напряжении постоянного тока.На основе опорного напряжения, а также обратной связи может быть сгенерирован управляющий сигнал, который приводит в действие элемент Pass для компенсации изменений.

Здесь проходной элемент — это один из видов твердотельного полупроводникового устройства, подобный транзистору BJT, диод с PN-переходом, иначе MOSFET. Теперь выходное напряжение постоянного тока можно поддерживать приблизительно стабильным.

Работа регулятора напряжения

Схема регулятора напряжения используется для создания и поддержания постоянного выходного напряжения, даже когда входное напряжение в противном случае изменяется.Регулятор напряжения получает напряжение от источника питания, и его можно поддерживать в диапазоне, который хорошо подходит для остальных электрических компонентов. Чаще всего эти регуляторы используются для преобразования мощности постоянного / постоянного тока, переменного / переменного тока или переменного / постоянного тока.

Типы регуляторов напряжения и их работа

Эти регуляторы могут быть реализованы в виде интегральных схем или дискретных компонентных схем. Стабилизаторы напряжения подразделяются на два типа: линейный регулятор напряжения и импульсный регулятор напряжения.Эти регуляторы в основном используются для регулирования напряжения в системе, однако линейные регуляторы работают с низким КПД, а импульсные регуляторы работают с высоким КПД. В импульсных регуляторах с высоким КПД большая часть i / p-мощности может передаваться на o / p без рассеивания.

Типы регуляторов напряжения

В основном существует два типа регуляторов напряжения: линейный регулятор напряжения и импульсный регулятор напряжения.

Существует два типа линейных регуляторов напряжения: последовательные и шунтовые.
Существует три типа импульсных регуляторов напряжения: повышающие, понижающие и инверторные регуляторы напряжения.

Линейные регуляторы напряжения

Линейный регулятор действует как делитель напряжения. В омической области используется полевой транзистор. Сопротивление регулятора напряжения изменяется в зависимости от нагрузки, что обеспечивает постоянное выходное напряжение. Линейные регуляторы напряжения — это оригинальный тип регуляторов, используемых для регулирования источников питания. В этом типе регулятора переменная проводимость активного проходного элемента, такого как MOSFET или BJT, отвечает за изменение выходного напряжения.

Как только нагрузка объединена, изменения на любом входе, в противном случае нагрузка приведет к разнице в токе по всему транзистору, чтобы поддерживать постоянный выход. Чтобы изменить ток транзистора, он должен работать в активной, иначе омической области.

Во время этой процедуры этот тип регулятора рассеивает много энергии, потому что сетевое напряжение падает внутри транзистора и рассеивается подобно теплу. Как правило, эти регулирующие органы делятся на разные категории.

Регулируемый положительный
Регулируемый отрицательный
Фиксированный выход
Отслеживание
Плавающий

Преимущества

К преимуществам линейного регулятора напряжения можно отнести следующее.

Дает низкую пульсацию выходного напряжения
Быстрое время отклика на загрузку или изменение строки
Низкие электромагнитные помехи и меньше шума

Недостатки

К недостаткам линейного стабилизатора напряжения можно отнести следующее.

КПД очень низкий
Требуется большое пространство — необходим радиатор
Напряжение выше входа не может быть увеличено

Регуляторы напряжения серии

В последовательном регуляторе напряжения используется переменный элемент, включенный последовательно с нагрузкой. Изменяя сопротивление этого последовательного элемента, можно изменить падение напряжения на нем. И напряжение на нагрузке остается постоянным.

Количество потребляемого тока эффективно используется нагрузкой; это главное преимущество последовательного регулятора напряжения.Даже когда нагрузка не требует тока, последовательный регулятор не потребляет полный ток. Следовательно, последовательный стабилизатор значительно эффективнее шунтирующего регулятора напряжения.

Шунтирующие регуляторы напряжения

Шунтирующий регулятор напряжения работает, обеспечивая путь от напряжения питания к земле через переменное сопротивление. Ток через шунтирующий регулятор отклоняется от нагрузки и бесполезно течет на землю, что делает эту форму, как правило, менее эффективной, чем последовательный регулятор.Однако он проще, иногда состоит только из диода опорного напряжения и используется в схемах с очень низким энергопотреблением, в которых потери тока слишком малы, чтобы вызывать беспокойство. Эта форма очень распространена для схем опорного напряжения. Шунтирующий регулятор обычно может только поглощать (поглощать) ток.

Применение шунтирующих регуляторов

Шунтовые регуляторы используются в:

Импульсные источники питания с низким выходным напряжением
Цепи источника и стока тока
Усилители ошибок
Регулируемые линейные и импульсные источники питания по напряжению или току
Контроль напряжения
Аналоговые и цифровые схемы, требующие точных эталонов
Прецизионные ограничители тока

Импульсные регуляторы напряжения

Импульсный регулятор быстро включает и выключает последовательное устройство.Рабочий цикл переключателя устанавливает количество заряда, передаваемого нагрузке. Это контролируется механизмом обратной связи, аналогичным линейному регулятору. Импульсные регуляторы эффективны, потому что последовательный элемент либо полностью проводит ток, либо выключен, потому что он почти не рассеивает мощность. Импульсные регуляторы способны генерировать выходное напряжение, превышающее входное напряжение, или противоположную полярность, в отличие от линейных регуляторов.

Импульсный регулятор напряжения быстро включается и выключается для изменения выходной мощности.Он требует управляющего генератора, а также заряжает компоненты накопителя.

В импульсном регуляторе с частотно-импульсной модуляцией, изменяющейся по частоте, постоянный рабочий цикл и спектр шума, налагаемый PRM, изменяются; отфильтровать этот шум труднее.

Импульсный стабилизатор с широтно-импульсной модуляцией, постоянной частотой, изменяющимся рабочим циклом, эффективен и легко отфильтровывает шум.
В импульсном стабилизаторе ток в непрерывном режиме через катушку индуктивности никогда не падает до нуля.Это обеспечивает максимальную выходную мощность. Это дает лучшую производительность.

В импульсном стабилизаторе ток в прерывистом режиме через катушку индуктивности падает до нуля. Это дает лучшую производительность при низком выходном токе.

Коммутационные топологии

Имеет два типа топологии: диэлектрическая изоляция и неизолированная.

Изолированный

Он основан на радиации и интенсивных средах. Опять же, изолированные преобразователи делятся на два типа, включая следующие.

Обратные преобразователи
Прямые преобразователи

В перечисленных выше изолированных преобразователях рассматривается тема импульсных источников питания.

Без изоляции

Он основан на небольших изменениях Vout / Vin. Примеры: повышающий регулятор напряжения (Boost) — увеличивает входное напряжение; Step Down (Buck) — снижает входное напряжение; Повышение / Понижение (повышение / понижение) Регулятор напряжения — понижает, повышает или инвертирует входное напряжение в зависимости от контроллера; Зарядный насос — обеспечивает многократный ввод без использования индуктора.

Опять же, неизолированные преобразователи подразделяются на разные типы, но наиболее значимыми являются

Понижающий преобразователь или понижающий регулятор напряжения
Повышающий преобразователь или повышающий регулятор напряжения
Понижающий или повышающий преобразователь

Преимущества топологий коммутации

Основными преимуществами импульсного источника питания являются эффективность, размер и вес. Это также более сложная конструкция, способная обеспечить более высокую энергоэффективность.Импульсный регулятор напряжения может обеспечивать выходной сигнал, который больше или меньше, или инвертирует входное напряжение.

Недостатки топологий коммутации

Повышенное пульсирующее напряжение на выходе
Более медленное переходное время восстановления
EMI производит очень шумный выход
Очень дорого

Повышающие импульсные преобразователи, также называемые повышающими импульсными регуляторами, обеспечивают более высокое выходное напряжение за счет повышения входного напряжения.Выходное напряжение регулируется до тех пор, пока потребляемая мощность находится в пределах выходной мощности схемы. Для управления гирляндой светодиодов используется повышающий импульсный регулятор напряжения.

Повышающие регуляторы напряжения

Предположим, что цепь без потерь Pin = Pout (входная и выходная мощности одинаковы)

Тогда V _в I _в = V _{на выходе} I _{на выходе},

I _из / I _из = (1-D)

Из этого следует, что в этой схеме

Полномочия остались прежними
Повышение напряжения
Снижение тока
Эквивалент трансформатора постоянного тока

Понижающий регулятор напряжения

Понижает входное напряжение.

Понижающие регуляторы напряжения

Если входная мощность равна выходной мощности, то

P _вход = P _выход; V _вход I _вход = V _выход I _выход,

I _выход / I _дюйм = V _дюйм / V _выход = 1 / D

Понижающий преобразователь эквивалентен трансформатору постоянного тока, в котором коэффициент передачи находится в диапазоне 0-1.

Шаг вверх / шаг вниз (Boost / Buck)

Его еще называют инвертором напряжения.Используя эту конфигурацию, можно повышать, понижать или инвертировать напряжение в соответствии с требованиями.

Выходное напряжение имеет полярность, противоположную входной.
Это достигается за счет прямого смещения диода с обратным смещением VL во время выключения, выработки тока и зарядки конденсатора для выработки напряжения во время выключения
Используя этот тип импульсного регулятора, можно достичь КПД 90%.

Повышающие / понижающие регуляторы напряжения

Регуляторы напряжения генератора

Генераторы переменного тока вырабатывают ток, необходимый для удовлетворения требований к электричеству автомобиля во время работы двигателя.Он также восполняет энергию, которая используется для запуска автомобиля. Генератор имеет способность производить больше тока на более низких скоростях, чем генераторы постоянного тока, которые когда-то использовались в большинстве транспортных средств. Генератор состоит из двух частей

Регулятор напряжения генератора

Статор — это неподвижный элемент, который не движется. Он содержит набор электрических проводников, намотанных катушками на железный сердечник.
Ротор / Якорь — Это движущийся компонент, который создает вращающееся магнитное поле любым из следующих трех способов: (i) индукция (ii) постоянные магниты (iii) с помощью возбудителя.

Электронный регулятор напряжения

Простой регулятор напряжения может быть изготовлен из резистора, включенного последовательно с диодом (или последовательно соединенными диодами). 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, эта конструкция может работать нормально.

Электронный регулятор напряжения

Транзисторный регулятор напряжения

Электронные регуляторы напряжения имеют источник нестабильного опорного напряжения, который обеспечивается стабилитроном, который также известен как рабочий диод обратного напряжения пробоя.Он поддерживает постоянное выходное напряжение постоянного тока. Пульсации переменного напряжения заблокированы, но фильтр не может быть заблокирован. Регулятор напряжения также имеет дополнительную схему защиты от короткого замыкания, схему ограничения тока, защиту от перенапряжения и тепловое отключение.

Основные параметры регуляторов напряжения

Основные параметры, которые необходимо учитывать при работе регулятора напряжения, в основном включают в себя напряжение i / p, напряжение o / p, а также ток o / p. Как правило, все эти параметры в основном используются для определения топологии типа VR, хорошо согласованной или нет с ИС пользователя.
Другие параметры этого регулятора: частота коммутации, ток покоя; термическое сопротивление напряжения обратной связи может применяться в соответствии с требованием
Ток покоя имеет большое значение, если главной проблемой является эффективность в режимах ожидания или при небольшой нагрузке.
Если частота коммутации рассматривается как параметр, использование частоты коммутации может привести к решениям небольшой системы. Кроме того, термическое сопротивление может быть опасным для отвода тепла от устройства, а также для отвода тепла от системы.
Если контроллер имеет полевой МОП-транзистор, после этого все кондуктивные, а также динамические потери будут рассеиваться внутри корпуса и должны учитываться при измерении максимальной температуры регулятора.
Наиболее важным параметром является напряжение обратной связи, поскольку оно определяет меньшее напряжение включения / выключения, которое может выдержать ИС. Это ограничивает меньшее напряжение o / p, а точность влияет на регулирование выходного напряжения.

Как правильно выбрать регулятор напряжения?

Ключевые параметры играют ключевую роль при выборе регулятора напряжения разработчиком, например Vin, Vout, Iout, системные приоритеты и т. Д.Некоторые дополнительные ключевые функции, такие как включение управления или индикация состояния питания.
Когда разработчик описал эти потребности, используйте таблицу параметрического поиска, чтобы найти лучшее устройство, отвечающее предпочтительным потребностям.
Для дизайнеров эта таблица очень ценна, потому что она предоставляет несколько функций, а также пакеты, доступные для удовлетворения необходимых параметров для требований дизайнера.
Устройства MPS доступны со своими техническими описаниями, в которых подробно описаны необходимые внешние части, как измерить их значения, чтобы получить стабильную, эффективную конструкцию с высокой производительностью.
Это техническое описание в основном помогает в измерении значений таких компонентов, как выходная емкость, сопротивление обратной связи, индуктивность выходного сигнала и т. Д.
Кроме того, вы можете использовать некоторые инструменты моделирования, такие как программное обеспечение MPSmart / DC / DC Designer и т. Д. MPS предоставляет различные регуляторы напряжения с компактными линейными, различными эффективными и переключаемыми типами, такие как семейство MP171x, семейство HF500-x, MPQ4572- AEC1, MP28310, MP20056 и MPQ2013-AEC1.

Ограничения / недостатки

Ограничения регуляторов напряжения включают следующее.

Одно из основных ограничений регулятора напряжения — они неэффективны из-за рассеивания большого тока в некоторых приложениях.
Падение напряжения на этой ИС похоже на падение напряжения на резисторе. Например, когда на входе регулятора напряжения 5 В, а на выходе получается 3 В, тогда падение напряжения между двумя клеммами составляет 2 В.
Эффективность регулятора может быть ограничена до 3 В или 5 В, что означает, что эти регуляторы применимы с меньшим количеством дифференциалов Vin / Vout.
В любом приложении очень важно учитывать ожидаемое рассеивание мощности для регулятора, потому что, когда входное напряжение велико, рассеивание мощности будет большим, что может привести к повреждению различных компонентов из-за перегрева.
Другое ограничение заключается в том, что они просто способны к понижающему преобразованию по сравнению с переключательными типами, поскольку эти регуляторы обеспечивают понижающее преобразование и преобразование.
No related posts.

схема подключения, как проверить, признаки неисправности

Характеристика регулятора напряжения

Назначение

Конструкция

Принцип работы

Разновидности

Фотогалерея «Самые распространенные виды РН»

Проведение диагностики РН своими руками

Видео «Подключение трехуровневого РН своими руками»

Трехуровневый регулятор напряжения схема подключения

FakeHeader

Comments 33

Реле регулятор напряжения ваз 2107 (схема, фото, видео)

Трехуровневый регулятор напряжения 67.3702 Уаз Хантер, установка

Трехуровневый регулятор напряжения 67.3702-02 от Энергомаш, особенности.

Работа трехуровневого регулятора напряжения 67.3702-02 от Энергомаш.

Установка трехуровневого регулятора напряжения Энергомаш 67.3702-02 на генератор 3212.3771.

Возможная проблема после установки трехуровневого регулятора напряжения 67.3702-02 от Энергомаш.

Похожие статьи:

схема регулятора напряжения ваз 2110 — Автосайт

Похожие статьи:

Регулятор напряжения с регулировкой тока газ 1

Изучение, подключение и диагностика трехуровневого регулятора напряжения

Характеристика регулятора напряжения

Назначение

Конструкция

Принцип работы

Разновидности

Фотогалерея «Самые распространенные виды РН»

Проведение диагностики РН своими руками

Видео «Подключение трехуровневого РН своими руками»

Как сделать простой регулятор напряжения своими руками

Описание устройства

Разновидности приборов

Характеристика регулятора

Особенности изготовления

Простые схемы

Симисторный вид

Реле напряжения

Управляемый блок питания

ДВА ПРОСТЫХ РЕГУЛЯТОРА НАПРЯЖЕНИЯ

Схема номер 1

Схема номер 2

Что получилось

5 самых популярных схем регуляторов напряжения (РН) 0-220 вольт своими руками

4 вопроса по теме регуляторов напряжения

Ответы.

2 Самые распространенные схемы РН 0-220 вольт своими руками

Схема №1.

Схема №2.

Как избежать 3 частых ошибок при работе с симистором.

3 Основных момента при изготовлении мощного РН и тока своими руками

2 основных принципа при изготовлении РН 0-5 вольт

Топ 4 стабилизирующие микросхемы 0-5 вольт:

РН на 2 транзисторах

4 Схемы РН своими руками и схема подключения

Схема 1.

Схема 2.

Схема 3.

Схема 4.

Китайский РН на 220 вольт

Трехуровневый регулятор напряжения (функции, установка, достоинства)

Проблема выходного напряжения автомобильного генератора

Режимы работы трехуровневого реле — регулятора

Преимущества применения трехуровневого реле и особенности его установки

Заключение

(PDF) Моделирование и проектирование регулятора напряжения нейтральной точки для трехуровневого инвертора с диодной фиксацией и модуляцией нескольких несущих

Энергия | Бесплатный полнотекстовый | Новый трехуровневый преобразователь напряжения для преобразования переменного в постоянный и переменный ток

Вклад авторов

Регуляторы напряжения, схемы, типы, принцип работы, конструкция, применение

1. Транзисторный стабилизатор напряжения с стабилитроном

Стабилизатор напряжения на последовательном транзисторе с стабилитроном

Шунтирующий транзисторный стабилизатор напряжения с стабилитроном

2. Дискретный транзисторный регулятор напряжения

Стабилизатор напряжения на дискретных транзисторах

Шунтирующий стабилизатор напряжения на дискретных транзисторах

4. Автоматический регулятор напряжения (АРН)

5. Трансформатор постоянного напряжения (CVT)

Некоторые применения регуляторов напряжения

Назад к основам: ИС регуляторов напряжения, часть 1