Регулятор напряжения трехуровневый как проверить: схема подключения, как проверить, признаки неисправности

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:

  1. 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.
  2. Роторный механизм с обмоткой. Это устройство осуществляет вращение вокруг оси, его предназначение заключается в образовании магнитного поля внутри узла.
  3. 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.
  4. Крыльчатки. Данный элемент устанавливается на внешней части механизма. Крыльчатка используется для обдува и охлаждения обмотки, без нее возможен перегрев последней.
  5. 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.
  6. 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:

  1. 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.
  2. 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.
  3. Трехуровневные РН. Такие девайсы по конструктивным особенностям схожи с вышеописанными. Единственно и важно отличие заключается в наличии в конструкции добавочного сопротивления.
  4. 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:

  1. В первую очередь нужно открыть капот и повернуть ключ в замке, включив зажигание.
  2. 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.
  3. 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 для генератора машины

Поговорим про трехуровневый регулятор напряжения для генератора автомобиля, для чего нужен и есть ли от него польза на практике. Личный опыт.

Для чего нужен

Автомобильный генератор во время движения и работы двигателя должен подпитывать аккумуляторную батарею. Тем самым восстанавливается ёмкость аккумулятора, когда разряжается во время стоянки. Если ездим каждый день, то аккумулятор почти не разряжается, если он в исправном состоянии.

Хуже приходится аккумулятору, когда машина долго стоит без движения, ведь его энергия постепенно уходит на поддержание работы авто сигнализации. Ещё хуже дела обстоят зимой, когда при минусовой температуре аккумуляторная батарея разряжается очень быстро.

А если ездите помалу и не часто, то аккумулятор не заряжается полностью во время движения и может полностью разрядиться утром.

Какие настройки использовать

Справиться с данной проблемой, призван трехуровневый регулятор напряжения. У него три положения работы: максимальное (выдаёт напряжение на генераторе 14,0-14,2 В), нормальное (13,6-13,8 В) и минимальное (13,0-13,2 В). Как знаем, нормальное напряжение при заведённом двигателе должно быть 13,2-13,6 В. Значит — генератор работает в нормальном режиме и АКБ заряжается в полном объёме.

Это соответствует среднему (нормальному) положению регулятора напряжения. Зимой, желательно повысить напряжение до 13,8-14,0 В, т.к. аккумулятор быстрее разряжается при отрицательных температурах. Это делается простым переводом рычажка на регуляторе напряжения. Так будет

обеспечена лучшая зарядка АКБ зимой при работающем двигателе.

Летом, особенно когда жара превышает +25 градусов и выше — желательно понизить напряжение генератора до 13,0-13,2 В. Зарядка от этого не пострадает, но генератор не будет «выкипать», т.е. не будет терять свою номинальную ёмкость и не сокращать ресурс.

Как установить трехуровневый регулятор

Нужно заменить обычные «щётки генератора» на это устройство. Это обычные «щётки», но с дополнительным сопротивлением, которое регулирует напряжение. Сам регулятор (размером со спичечный коробок) устанавливают под капотом в доступном месте.

Трехуровневый регулятор напряжения ЗАО «Энергомаш» взамен штатного реле. Есть ли эффект ВАЗ-2107: Блог автолюбителя Николая Ваганова



Как мы помним с прошлого раза, причиной пропажи зарядки генератора явилась поломка штатного регулятора напряжения, которая успешно решилась его заменой.

Однако, проработав пару дней, данная запчасть также успешно вышла из строя: напряжение перестало держаться в пределах нормы 14 В и пошел перезаряд до 16,8-17 В, что грозило выходу из строя всего бортового оборудования.

Так, был приобретен трехуровневый регулятор напряжения под брендом «Совет автоэлектрика» от ЗАО «Энергомаш» из той же Калуги.




Упакован в небольшую квадратную коробочку, внутри которой находится сам регулятор и щеточный узел, соединенные проводами, также имеется небольшая инструкция.




На самом регуляторе снизу имеется тумблер для переключения режимов работы, которых всего три: Максимум («max») — 14,7 В, Норма — 14,2 В, и Минимум(«min») — 13,6 В. Для каждого  режима допускается отклонение +- 0,25 В, согласно спецификации.

Режимы выставляются в зависимости от температуры окружающего воздуха, степени заряженности аккумуляторной батареи и используемого дополнительного оборудования в автомобиле.

На аппарат дается 1 год гарантии.

Для каждого типа генераторов имеются свои виды регуляторов, отличающиеся щеточным узлом и «начинкой». Щеточные узлы стандартного регулятора и энергомашевского, как мы видим, идентичны.

Итак, устанавливаем щеточный узел регулятора на генератор. В задней крышке, при необходимости, делаем прорезь для вывода проводов наружу.

Обрезаем пластиковую перегородку

Только гофра торчит

Гофру с проводами соединяем стяжками с жгутом проводов идущих от генератора, чтобы ничего не расплавилось от соприкосновения с двигателем.



Черную коробочку регулятора крепим надежно к кузову недалеко от батареи, так как пластина является его «массой» (можно соединить проводом напрямую с «-» клеммой).


На свободную шпильку

Заводим автомобиль, пока проверим работу регулятора на холостых оборотах и с выключенными потребителями при каждом режиме.


Высокое(«max»), номинальное и низкое(«min»)

Как мы видим, аппарат успешно выдает заявленное напряжение с учетом допустимого отклонения в 0,25 В.

Теперь включаем потребителей: обогрев заднего стекла, ближний и дальний свет, противотуманные фары, отопитель салона.


Высокое(«max»), номинальное и низкое(«min»)

Напряжение тут же проседает до 11,8-12 В, независимо от режима на котором работает регулятор.

Теперь выключаем потребителей и видим, что напряжение опять постепенно приходит в норму.

Высокое(«max»), номинальное и низкое(«min»)

Теперь протестируем работу аппарата при движении автомобиля в городском режиме. Переподключаем мультиметр к прикуривателю, при этом примем во внимание, что его показания будут ниже на 0,1 В чем на клеммах АКБ. Проверим только на повышенном режиме 14,7 Вольт.

На нейтральной передаче и холостых оборотах без нагрузки, кроме включенного ближнего света и габаритов, показывает 14.3 В, что вполне нормально.

С нагрузкой падает на холостых оборотах к 12 В.


Только при достижении 2-3 тысяч оборотов двигателя на 4-й передаче ток зарядки достигает почти 14 В.

Продолжение тут.

Подписывайтесь на блог! Удачи на дорогах!

Проверить реле регулятор генератора


проверка неисправностей современных и устаревших моделей

Регулятор напряжения — это электронный прибор, устанавливаемый на автомобильных генераторах для стабилизации входного напряжения на аккумулятор. Оно должно быть в пределах 13,2 — 14,5 вольт. Отклонения как в большую, так и меньшую сторону недопустимы. Это уже будет являться неисправностью генератора. В большинстве случаев виновником неисправности бывает именно регулятор напряжения. Этот прибор хотя и имеет небольшие размеры, но именно он оберегает аккумулятор от преждевременного выхода из строя.

Первые признаки неисправности реле-регулятора

Как проверить реле-регулятор генератора. Основным признаком отклонения выходного напряжения генератора является затрудненный пуск двигателя. Особенно часто это проявляется в холодное время года. Проверьте аккумуляторную батарею. Она должна быть чистой и сухой. На ней не должно быть белых выделений. Если они присутствуют, то возможно регулятор вышел из строя, и идет перезаряд батареи, вызывая закипание электролита.

На автомобиле наблюдается слишком яркое свечение ламп накаливания. При этом они часто перегорают. В салоне авто стоит запах горелой проводки. Нередки случаи перегорания предохранителей. При включенных фарах яркость света напрямую зависит от частоты оборотов двигателя. Все это говорит о том, что, возможно, вышел из строя стабилизатор напряжения. А попросту регулятор. Кстати, затрудненный пуск двигателя может наблюдаться как при избыточном, так и недостаточном напряжении.

Следите за контрольной лампочкой зарядного тока. Она находится на щитке приборов. Загорается красным цветом с символикой аккумулятора. Может гореть либо в полный накал, либо половина накала. При запущенном двигателе это говорит о неисправности генератора.

Электрическая неисправность генератора может проявляться тремя способами:

  1. Полное отсутствие какого-либо напряжения.
  2. Сильно заниженное напряжение.
  3. Сильно завышенное напряжение.

​При любой из выше перечисленных неполадок в первую очередь рекомендуется проверить работоспособность реле-регулятора генератора.

​Виды существующих реле-регуляторов

С момента начала появления автомобилей прошел уже целый век. За это время регуляторы не один раз меняли свою начинку и внешний вид. Рассмотрим в первую очередь современные стабилизаторы, а потом уже устаревшие.

Регуляторы наших дней бывают двух видов:

Оба вида имеют неразборные корпуса и не подлежат ремонту. Если на генераторе выходное напряжение имеет отклонения от нормального, и есть уверенность, что виноват именно стабилизатор, то в этом случае просто меняем его на новый.

Предварительная проверка

Для проверки регулятора напряжения генератора понадобится мультиметр. Запускаем двигатель и мультиметром замеряем напряжение генератора. Один щуп измерительного прибора подсоединяем к клемме 30 генератора (та самая шпилька на задней стенке генератора, к которой идет обычно два, иногда три провода и закрепляются гайкой). Напряжение должно быть в пределах 12,5 — 12,8 вольт.

Затем запускаем двигатель и опять делаем замеры напряжения на клеммах генератора. На холостом ходе должно быть не меньше 13,2 вольт, но не более 14 вольт. Затем увеличиваем обороты двигателя до 3500 об/мин, в этом случае пределы напряжения должны быть в рамках 14,2 — 14,5. Напряжение не должно превышать значения 14,8 вольт. Если оно выше, то идет перезаряд аккумуляторной батареи.

Потом включаем дальний свет фар, печку, аварийную сигнализацию и другие приборы и опять замеряем напряжение на генераторе. Оно понизится под нагрузкой включенных приборов, но значение напряжения в этом случае не должно быть ниже 13,2 вольта. Если оно ниже минимального — «недозаряд».

В обоих случаях необходимо произвести проверку стабилизатора напряжения.

Как проверить регулятор напряжения генератора

Современный регулятор, совмещенный со щеточным узлом, применяется на большинстве автомобилей иностранного и отечественного производства. Для начала оценим доступ к генератору. Если он труднодоступен и неудобен, то лучше будет снять его с автомобиля. Если же доступ свободный, то снимаем с него реле, не снимая генератор. Но перед этим обязательно нужно снять минусовую клемму с аккумулятора.

Регулятор крепится к генератору со стороны задней крышки обычно двумя болтами. Откручиваем их и аккуратно, чтобы не повредить щетки, снимаем его, предварительно отсоединив от него провода.

Для дальнейшей проверки нам понадобится либо блок питания, либо зарядное устройство, лампа на кальвания на 12 вольт. Главное, чтобы можно было увеличивать и уменьшать напряжение от 10 до 16 вольт. Если для проверки будет использоваться зарядное устройство, то понадобится еще и аккумулятор. Дело в том, что многие зарядные устройства не работают без него.

Подключаем зарядное устройство к аккумуляторной батарее в штатном режиме. Дополнительно к клеммам батареи подсоединяем мультиметр и два провода. Один на плюс, другой на минус. И соединяем их с реле-регулятором. Плюсовая клемма регулятора — это штекер. Минус — металлическая пластинка под одним из крепежных отверстий. Проводами подсоединяем к щеткам лампочку. Стенд готов, можно начать проверку. Блок питания подключается так же, только без аккумулятора.

Подключаем зарядное устройство к внешней сети и включаем его. Ручка регулятора нагрузки должна быть на минимальном уровне. Начинаем потихоньку поднимать напряжение. При этом накал лампочки должен понемногу увеличиваться. При нагрузке 12 вольт и более она должна гореть в полный накал. Продолжаем плавно поднимать напряжение до тех пор, пока не потухнет лампочка, или нагрузка не достигнет значения 15 вольт. Если регулятор исправен, то лампочка должна погаснуть на значении напряжения 14,2 -14,5. При снижении нагрузки лампочка опять загорится.

Если лампочка тухнет до 14 вольт, или достигнуто напряжение более 14,8 вольт, а лампочка все еще горит, то такой регулятор надо менять.

Проверка отдельного регулятора напряжения генератора

Таким же способом проверяется отдельно стоящий стабилизатор. В основном он крепится на кузове в моторном отсеке. Но иногда и на крышку генератора. В любом случае откручиваем его и подсоединяем к стенду. Пусть, например, это будет стабилизатор типа Я112 В.

Плюсовой провод подсоединяем к клеммам «Б» и «В», минус подаем на корпус. Контрольную лампочку соединяем с клеммами «В» и «Ш». Далее делаем все точно так же, как и с совмещенным стабилизатором. Плавно поднимаем нагрузку, при достижении 14,5 вольт должна произойти отсечка. Если отсечки нет, то меняем регулятор.

Проверяем устаревший 591.3702−01

Этот устаревший тип реле устанавливался почти на все заднеприводные автомобили. Относится он к отдельно стоящим. Всегда крепился к кузову моторного отсека. Схема подключения для проверки слегка отличается от вышеописанной. Действия и суть проверки остаются прежними.

Здесь имеется всего два контакта. Маркировка выполнена цифрами «67» и «15». Контакт под номером «67» — это минусовая клемма. Соответственно «15» — плюс. Минусовой провод с зарядного устройства закрепляем на корпусе устройства. Плюсовой крепим на клемме 15. Провода контрольной лампочки соединяем: один на корпусе, второй и клемме «67». Наш стенд готов к проверке.

Как проверить мультиметром регулятор к1216ен1

И напоследок пару слов о реле к1216ен1. Этот регулятор устанавливался на заднеприводные, и переднеприводные ВАЗы с инжекторными двигателями. Если учесть тот факт, что таких автомобилей эксплуатируется немало по всему постсоветскому пространству, нельзя обойти его стороной.

Этот регулятор принадлежит к совмещенному реле со щеточным узлом. Его предварительная и основная проверка проводится по вышеописанному методу. Никаких особых отличий нет.

Полезные советы

Всегда старайтесь держать в чистоте аккумуляторную батарею и генератор. Так как от попадания влаги контакты часто окисляются. А это сильно мешает нормальной работе всего электрооборудования. Нередко отклонения зарядного тока происходят именно от грязи. Стоит хорошенько почистить контакты и клеммы, как неисправность исчезает сама, без всяких замен и ремонтов. Чистота — залог хорошего здоровья не только для человека, но и для автомобиля.

#s3gt_translate_tooltip_mini { display: none !important; }

Как проверить реле напряжения | АВТОСТУК.РУ

При возникновении проблем с аккумулятором автомобиля, следует обратить внимание на работу реле регулятора напряжения. Какие проблемы могут быть с АКБ? Он перестал заряжаться от генератора и быстро разряжается или, наоборот, перезаряжается. В этом случае, как раз требуется проверка реле напряжения генератора.

Реле-регулятор напряжения должен отключиться при напряжении 14,2-14,5 Вольт.

Содержание статьи:

  1. Для чего нужен регулятор напряжения в автомобиле?
  2. Виды реле регуляторов.
  3. Признаки неисправностей.
  4. Как быстро проверить регулятор напряжения?
  5. Проверка совмещенного реле.
  6. Проверка отдельного регулятора.
  7. Как увеличить ресурс реле?
  8. Видео.

 

Для чего нужен регулятор напряжения в автомобиле

Это небольшое простое устройство выполняет важную функцию — регулировка напряжения. То есть, если напряжение больше положенного, регулятор должен уменьшать его, а, если напряжение меньше положенного, регулятор должен поднять его.

Какое напряжение регулирует реле генератора?

Заведенные двигатель обеспечивает работу генератора, который вырабатывает и передает напряжение электрического тока аккумулятору.

При неправильной работе регулятора напряжения, аккумулятор автомобиля быстро сажает свой ресурс. Регулятор называют иногда таблеткой или шоколадкой.

 

Виды и типы реле регуляторов

В зависимости от вида реле, зависит и метод определения работоспособности. Регуляторы классифицируются на 2 типа:

  • совмещенные;
  • отдельные.

Совмещенные реле — это значит, что само реле с щеточным узлом расположен в корпусе генератора.

Отдельные реле — это значит, что реле вынесено за корпус генератора и крепится на кузове автомобиля. Видели наверное, черный небольшой приборчик закреплен на крыле машины, к нему идут провода от генератора, а от него к аккумулятору.

Отличительной особенностью регуляторов от других устройств в том, что реле состоят из неразборного корпуса. При сборке, корпус склеивают герметиком или спец смолой. Нет смысла его разбирать и ремонтировать, так как такие электрические приборы стоят недорого.

 

Признаки неисправностей

Если напряжение низкое, то АКБ не сможет заряжаться. Таким образом, аккумуляторная батарея быстро сядет.

Если после реле-регулятора напряжение к аккумулятору идет высокое (выше положенного), то электролит начнет закипать и испаряться. При этом, на аккумуляторе появляется белый налет.

 

Какие признаки поломки регулятора напряжения генератора автомобиля могут быть:
  1. После поворота ключа замка зажигания, контрольная лампа не загорается.
  2. После того, как двигатель завелся, индикатор аккумулятора не гаснет на панели приборов.
  3. В темное время суток можно наблюдать, как свет становится, то ярче, то тусклее.
  4. ДВС автомобиля не запускается с первого раза.
  5. Если обороты двигателя станут больше 2000, то могут отключаться все лампочки приборной панели.
  6. Потеря мощности двигателя.
  7. Закипание аккумулятора.

 

Причины неправильной работы реле

К причинам можно отнести следующие наблюдения:

  1. Короткое замыкание (КЗ) на какой-нибудь линии автомобильной электропроводки.
  2. Пробиты диоды. Выпрямительный мост накрылся.
  3. Неправильно подключены клеммы аккумулятора.
  4. Попала вода внутрь реле.
  5. Механическое повреждение корпуса.
  6. Износ щеток.
  7. Кончился ресурс реле.

 

Как быстро и просто проверить регулятор напряжения

Взять мультиметр или вольтметр и замерить на клеммах аккумулятора напряжение. Проверку делают в следующем порядке:

  1. Поставить прибор в режим измерения напряжения на отметку до 20 В.
  2. Завести ДВС.
  3. На холостом ходу замерить напряжение на клеммах АКБ. В режиме ХХ обороты двигателя от 1000 до 1500 об/мин. Если генератор и регулятор напряжения исправны, то вольтметр должен показывать напряжение от 13,4 до 14 Вольт.
  4. Поднять обороты двигателя до 2000-2500 оборотов в минуту. Теперь значение напряжение при исправно рабочем генераторе и реле, мультиметр (вольтметр, тестер) должен показывать напряжение от 13,6 до 14,2 В.
  5. Далее, нажать на газ и довести обороты ДВС до 3500 об/мин. Напряжение исправных устройств должно быть не более 14,5 Вольт.

Минимальное допустимое напряжение, которое должно выдавать исправный генератор и релерегулятор напряжения — это 12 Вольт. А максимальное — 14,5 Вольт. Если прибор показывает значение напряжения меньше 12 В или более 14,5 В, то регулятор напряжения надо менять.

В новых автомобилях, в основном, реле совмещенное с генератором. Это помогает избежать протяжку отдельных проводов и экономит место.

 

Как проверить совмещенное реле

Например, рассмотрим регулятор машины ВАЗ 2110. Чтобы проверить, работает ли реле, надо собрать такую схему, как на рисунке.

Реле регулятор ВАЗ 2110 — 37.3701:
  • 1 — аккумуляторная батарея;
  • 2 — вывод «масса» регулятора напряжения;
  • 3 — регулятор напряжения;
  • 4 – вывод «Ш» регулятора;
  • 5 — вывод «В» регулятора;
  • 6 — контрольная лампа;
  • 7 — вывод «Б» регулятора напряжения.

При сборке такой схемы со стандартным напряжением 12.7 Вольт, то лампочка должна просто светиться.

Если напряжение регулятора поднять до 14-14.5 Вольт, то лампочка должна потухнуть. Если лампочка не погасла при таком высоком напряжении, значит регулятор неисправен.

 

Проверка регулятора ВАЗ 2107

До 1996 г. на классические авто ВАЗ 2107 с генератором шифра 37.3701 оснащался регулятор напряжения старого образца (17. 3702). Если установлено такое реле, то проверять следует, как на десятке (рассмотрели выше).

После 1996 г. начали устанавливать новый генератор марки Г-222 (стоит интегральный регулятор РН Я112В (В1).

 

Проверка отдельно регулятора
Регулятор генератора Г-222:
  • 1 — аккумуляторная батарея;
  • 2 — регулятор напряжения;
  • 3 — контрольная лампа.

Для проверки, надо собрать схему, приведенную на рисунке. При нормальном рабочем напряжении 12 В, лампочка должна просто светиться. Если напряжение доходит до 14,5 Вольт, то лампочка должна гаснуть, а при понижении — опять загораться.

 

Проверка реле типа 591.3702-01

Схема проверки реле:

Такие старые модели реле устанавливают еще иногда на классику ВАЗ 2101-ВАЗ 2107, на машины ГАЗ, Волга, Москвич.

Реле крепится на кузове. Проверяется по такой же схеме, как и предыдущие. Но, надо знать маркировку контактов:

  • «67» — это контакт минус (-).
  • «15» — это плюс.

Процесс проверки такой же. При нормальном напряжении, 12 Вольт  и до 14 В — лампочка должна гореть. Если ниже или выше, лампочка должна гаснуть.

 

РР-380

Регулятор марки РР-380 устанавливался на автомобили ВАЗ 2101 и ВАЗ 2102. Регулируемое напряжение при температуре регулятора и окружающей среды (50±3)° С, В:

  • на первой ступени не более 0,7
  • на второй ступени 14,2 ± 0,3
  • Сопротивление между штекером «15» и массой, Ом 17,7 ± 2
  • Сопротивление между штекером «15» и штекером «67» при разомкнутых контактах, Ом 5,65 ± 0,3
  • Воздушный зазор между якорем и сердечником, мм 1,4 ± 0,07
  • Расстояние между контактами второй ступени, мм 0,45 ± 0,1.

 

Проверка трехуровневого реле
По названию понятно, что такие реле имеют три уровни подачи напряжения. Это более продвинутый вариант. Уровни значения напряжения, при котором аккумулятор будет отсоединяться от регулятора напряжения можно задать вручную, например: 13. 7 В, 14.2В, 14.7В.

 

Как проверить генератор

Для проверки работоспособности, надо:

  1. Отключить провода, идущие на клеммы 67 и 15 регулятора.
  2. Подсоединить к проводам лампочку.  В обход реле.
  3. Отсоединить плюсовую клемму АКБ.

Если машин не заглохла, значит генератор работает.

 

Как увеличить ресурс реле

  • Проверять натяжение ремня генератора.
  • Не допускать сильного загрязнения генератора.
  • Проверять контакты.
  • Осматривать аккумулятор. Если на корпусе АКБ есть белый налет, значит от реле идет напряжение больше положенного и электролит закипает.

 

Видео

Полезное видео для автоэлектриков.

Как работает генератор и реле напряжения.

Советы и рекомендации

Частым виновником неисправной работы реле регулятора может быть окисление его клемм. Такое окисление приводит к значительной потере напряжения. В таком случае необходимо провести тщательную очистку контактов и произвести повторную проверку. Показатель напряжения на контактах должен быть аналогичен тем показателям, которые выдает сама АКБ, то есть не должно быть заметных потерь. Пониженное напряжение на контактах указывает на то, что их следует зачистить, а сам регулятор зачастую оказывается в рабочем состоянии. После очистки клеммы можно дополнительно обработать специальными химическими средствами, которые препятствуют дальнейшему окислению.

Напоследок хотелось бы добавить, что стоимость реле регулятора не высокая. Одним из верных путей будет его замена на новый элемент при обнаружении сбоев в его работе. Более того, интегральные реле регуляторы являются деталью в монолитном корпусе, который не подлежит разборке для проведения ремонта. Экономия на данном устройстве себя не оправдывает, так как быстрый выход из строя батареи или существенное снижение ресурса аккумулятора повлечет более серьезные расходы при необходимости замены АКБ.

Читайте также

проверка, признаки неисправности, принцип работы

Электрическая сеть любого автомобиля питается за счет генератора, который приводится во вращение двигателем при помощи ременной передачи. Его обороты постоянно меняются, начиная от 900 и заканчивая несколькими тысячами, вызывая соответствующее вращение ротора. Для нормальной работы всех электроприборов и зарядки аккумулятора, в бортовой сети напряжение должно быть стабильным, что обеспечивает реле-регулятор. Являясь самым слабым звеном в системе электроснабжения, устройство в первую очередь нуждается в проверке при обнаружении неполадок зарядки АКБ и других поломках электросети автомобиля.

Принцип работы

Регулятор напряжения автогенератора предназначен для поддержания напряжения бортовой сети в необходимых пределах при любом режиме работы и различной частоте вращения генератора, изменении нагрузки и перепадах внешней температуры. Также он способен выполнять дополнительные функции – защищать генератор от перегрузок и аварийного режима работы, автоматически подключать к бортовой цепи обмотки возбуждения или систему сигнализации аварии генератора.

Работа любого регулятора напряжения основана на одном и том же принципе, и определяется следующими факторами:

  1. Частотой оборотов ротора.
  2. Силой тока, которую генератор отдает в нагрузку.
  3. Показателем магнитного потока, которую создает ток обмотки возбуждения.

Более высокие обороты ротора определяют повышение напряжения генератора. Рост силы тока на обмотке возбуждения делает сильнее магнитный поток, и одновременно напряжение. Любой регулятор напряжения стабилизирует его за счет изменения тока возбуждения. При росте или снижении напряжения, регулятор понижает или повышает ток возбуждения, регулируя напряжение в необходимых пределах.

Сам реле-регулятор представляет собой электронную схему с выходами к графитным щеткам. Его устанавливают как в самом корпусе генератора рядом со щетками, так и вне его, и тогда щетки крепятся к щеткодержателю.

Неисправности

Чаще всего реле-регулятор выходит из строя по следующим причинам:

  1. При исправном АКБ отсутствует ток зарядки, из-за чего он не заряжается. Это происходит при плохом присоединении проводов к зажимам реле или при обрыве цепи от генератора к батарее. Устраняется закреплением провода в цепи, проверкой и регулировкой регулятора напряжения и реле-регулятора.
  2. Недостаточный ток зарядки при разряженной АКБ или большой при полностью заряженном аккумуляторе вызваны нарушением регулировки регулятора напряжения. Устраняется регулировкой устройства или его заменой.
  3. Горение и перегорание ламп с чрезмерным накалом происходит при нарушении регулировки реле-регулятора или замыкании контактов. Устраняется разъединением и зачисткой замкнувших контактов, регулировкой или заменой регулятора напряжения.
  4. Большой ток разряда после остановки мотора. Происходит при замыкании контактов реле-регулятора (спекании контактов, поломке пружины якоря) или коротком замыкании электропровода. Ремонтируется нахождением и устранением короткого замыкания при отключенном аккумуляторе, проверкой и регулировкой ограничителя тока, размыканием и зачисткой контактов, заменой пружины с регулировкой ее зазора и натяжения.

Как проверить реле регулятор

Поломка реле-регулятора проявляется в систематическом недозаряде или перезаряде аккумулятора. Простейшая проверка устройства проводится тестером в режиме вольтметра на постоянном токе в пределах от 0 до 20В. Щупы прибора при неработающем двигателе подсоединяются к клеммам АКБ и фиксируют показания вольтметра, которые от состояния батареи варьируются в пределах 12-12,8 В.

После двигатель запускают и смотрят на показания прибора: напряжение должно повыситься до 13-13,8 В, в зависимости от оборотов коленвала. Дальнейшее повышение оборотов должно соответственно увеличивать напряжение. Так, на средней частоте вращения оно составляет 13,5-14 В, а при максимальных достигает 14-14,5 В. Отсутствие повышения напряжения после запуска мотора свидетельствует о неисправности реле-регулятора.

Существует вероятность, зарядка аккумулятора отсутствует по другой причине, к примеру, из-за неисправности в самом генераторе. С целью установки диагноза, реле-регулятор снимается для более точной проверки при помощи тестера и 12-вольтовой лампы. Дополнительно понадобятся провода с клеммами, блок питания или зарядное устройство, в котором можно регулировать ток.

После подключения реле к схеме и включении блока питания лампа загорится. Регулятором напряжения постепенно увеличивают ток и следят за показаниями вольтметра или шкалой подключенного тестера. При показаниях до 14,5 В лампа должна гореть, а после превышения гаснуть. Если после уменьшения ниже 14,5 она загорается снова, значит реле-регулятор исправен. При отклонениях работы в ту или иную сторону реле будет давать перезаряд или не выдавать необходимый ток для заряда, что является поводом для его замены.

Подобным образом проверяются интегральные реле, которые в народе называют «шоколадки», применяемые на более старых моделях отечественных машин. Схема также подключается к блоку питания или зарядному устройству через лампочку, которая должна гаснуть при достижении необходимого предела напряжения. При этом нужно обратить внимание на состояние клемм, которые при загрязнении или окислении могут создать дополнительное сопротивление и при исправном реле вызывать потерю напряжения.

Замена реле регулятора генератора

Замена реле необходима в следующих случаях:

  1. Износ щеток, при котором контакт с реле-регулятором пропадает и генератор не работает.
  2. Пробой в схеме устройства, который вызывает в системе увеличение напряжения.
  3. Поломка креплений или корпуса, которое может привести к замыканию.

Процесс замены устройства рассмотрен на примере генератора Лада-Калина. Замена реле-регулятора связан с демонтажем генератора, и осуществляется в следующем порядке:

  1. Снятие с генератора клеммы «минус».
  2. Демонтаж генератора.

3. Отщелкивание на крышке генератора пластиковых фиксаторов и ее снятие.

4. Отключение разъема диодного моста.

5. Откручивание гайки и демонтаж втулки контактной группы.

6. Выкручивание пары винтов, удерживающих реле-регулятор.

7. Демонтаж самого реле.

8. Сборку проводят в обратном порядке.

Регулятор напряжения генератора: схема, проверка :: SYL.ru

Многие знают о таком устройстве, как регулятор напряжения генератора, но не каждый способен сказать, какие принципы лежат в основе его работы и как можно осуществить диагностику. Стоит отметить, что этот прибор крайне важен, ведь с его помощью происходит стабилизация напряжения на выходе генератора. Представьте, как работает двигатель в процессе движения. Обороты его постоянно изменяются, причем в широком диапазоне, начиная от 700-900 об/мин, а заканчивая пятью, семью либо даже десятью тысячами. Как следствие – частота вращения ротора генератора также изменяется в широком диапазоне. И при любом значении оборотов должно поддерживаться стабильное напряжение, которого будет достаточно для зарядки аккумуляторной батареи. Если имеются какие-либо дефекты, то требуется тщательная проверка регулятора напряжения генератора.

Механические регуляторы напряжения

История автомобилестроения насчитывает уже более сотни лет, за это время было изобретено и внедрено множество конструкций, которые улучшают показатели всех агрегатов. Среди них и реле-регулятор, так как современная машина не сможет без него нормально работать. Изначально использовались механические устройства, в основе которых лежало электромагнитное реле. Например, регулятор напряжения генератора ВАЗ первых моделей был именно таким.

У него, как оказалось позднее, нет никаких плюсов, сплошь и рядом недостатки. Причем основной минус – это низкая надежность вследствие того, что присутствуют подвижные контакты. Они со временем стираются, так как прибор работает постоянно, без остановок. Кроме того, иногда требуется проводить регулировочные работы, что не очень хорошо сказывается на эксплуатации автомобиля. Современность диктует правило, по которому машина должна проходить техобслуживание своевременно в сервисных центрах. И водитель не должен уметь проводить сложный ремонт, от него требуется только умение управлять автомобилем и менять колесо (это максимум).

Электронные реле-регуляторы

По причинам, указанным выше, широкое распространение получили регуляторы напряжения электронного типа. Прогресс не стоит на одном месте, поэтому на смену электромагнитным реле пришли ключевые транзисторы, симисторы, тиристоры. У них очень высокая надежность, так как отсутствуют механические контакты, вместо которых имеется кристалл полупроводника. Конечно, технология производства таких устройств должна быть продумана. В противном случае возможен выход из строя полупроводника. Осуществляется проверка регулятора напряжения генератора такого типа достаточно просто, нужно только учесть его особенности.

Если сравнивать с предыдущим, механическим типом реле-регуляторов, можно увидеть одну особенность – электронные выпускаются в одном корпусе с щетками. Это позволяет сэкономить место, а самое главное – облегчить процедуру замены и диагностики. Особая черта электронных типов – это точность регулирования напряжения. Свойства полупроводника не изменяются в процессе работы. Поэтому напряжение на выходе генератора всегда будет одинаковым. Но стоит поговорить и о способе регулирования, о том, как происходит весь процесс. А он достаточно интересный, придется рассмотреть в общих чертах конструкцию генератора.

Из каких элементов состоит автомобильный генератор

Основа – это корпус, иначе он называется статором. Это неподвижная часть любой электрической машины. В статоре имеется обмотка. В автомобильных генераторах она состоит из трех частей. Все дело в том, что на выходе генерируется трехфазное переменное напряжение, значение его — около 30 Вольт. Причина использования такой конструкции – уменьшение пульсаций, так как фазы перекрывают друг друга, в результате появляется после выпрямителя постоянный ток. Для преобразования напряжения используются шесть полупроводниковых диодов. Они имеют одностороннюю проводимость. Если произойдет пробой, то определить это при помощи тестера достаточно просто.

Но не будет на выходе статорной обмотки напряжения, если не учесть одно условие – необходимо магнитное поле, причем движущееся. Сделать его несложно, достаточно на металлическом якоре намотать обмотку и подать на нее питание. Но теперь возникает вопрос о стабилизации напряжения. Делать это на выходе нет смысла, так как элементы потребуются очень мощные, ведь токи большие. Но тут приходит на помощь конструкторам одна особенность электрических машин – если на роторную обмотку подать стабилизированное напряжение, то магнитное поле не будет изменяться. Следовательно, на выходе генератора также стабилизируется напряжение. Так же работает и генератор ВАЗ 2107, регулятор напряжения которого функционирует на тех же принципах, что и у «десяток».

Компоненты регулятора напряжения

Современные автомобили оснащаются довольно простыми конструкциями. Они неразборные, совмещены в одном корпусе два элемента – непосредственно регулятор и графитовые щетки, передающие напряжение питания на роторную обмотку генератора. Причем электронные типы устройств могут быть двух видов. Например, регулятор напряжения генератора ВАЗ-2110 выпуска конца 90-х годов был изготовлен на монтажной плате небольшого размера. Современные же устройства делаются с использованием одного кристалла полупроводника, в котором находятся все элементы. Можно даже сказать, что это небольшая микросхема.

Графитовые щетки подключаются к выводам монтажной платы или полупроводникового элемента. Напряжение к ним подается от аккумуляторной батареи через лампу, которая необходима для диагностики генератора. Обратите внимание на то, что нельзя ставить вместо нее светодиодные элементы, так как у них нет внутреннего сопротивления. Грубо говоря, лампа накаливания работает и в качестве предохранителя. Если нить перегорает, то прекращается подача напряжения на роторную обмотку, генератор перестает работать. Если же загорается лампа, то имеется поломка. Либо щетки стерлись, либо ремень порвался, но иногда случается и так, что выходят из строя полупроводниковые диоды в выпрямителе. В таком случае необходима замена регулятора напряжения генератора на новый.

Как снять регулятор

Если неисправность только лишь в регуляторе напряжения, то работ по его замене немного. Инструмента тоже особого потребуется – хватит одной отвертки. Полностью разбирать генератор не нужно, так как щетки с регулятором напряжения находятся на задней его крышке.

Не потребуется даже ослаблять ремень. Снимать регулятор напряжения генератора 2110 нужно в двух случаях:

  1. Стерлись полностью щетки.
  2. В полупроводнике произошел пробой.

Варианты проверки прибора будут представлены ниже. Для начала отключите аккумуляторную батарею. Дело в том, что от нее идет к генератору силовой провод, на нем нет никакой защиты, потому как с его помощью происходит зарядка АКБ. А ток потребления этой цепи очень высокий. На корпусе регулятора имеется один разъем, от него отсоедините провод. Теперь можно выкрутить два болта крепления. После этого регулятор напряжения генератора без труда извлекается из задней крышки. Настало время проверить его.

Диагностика регулятора напряжения

Первым делом обратите внимание на состояние щеток – если их длина меньше 0,5 см, то необходимо менять узел в сборе. Не стоит заниматься изобретением велосипеда. Припаивать новые щетки нет смысла, так как надежность от этого только пострадает. Так как проверить регулятор напряжения генератора можно несколькими способами, начать стоит с самого сложного – со снятием прибора. Для диагностики вам потребуется блок питания, на выходе которого напряжение можно изменять в пределах 10-18 Вольт.

Также вам необходима лампа накаливания. Ее электрические параметры следующие: напряжение питания — 12 Вольт, мощность — 2-3 Ватта. Подаете питание следующим образом:

  1. Плюсовой вывод на разъем в корпусе регулятора (он на новых образцах единственный).
  2. Минус на общую пластину.

Лампа накаливания включается между двумя щетками. Порядок действий следующий:

  1. При подаче напряжения 12-12,5 Вольт лампа накаливания должна гореть.
  2. При напряжении свыше 15 Вольт она должна гаснуть.

Если она горит при любом напряжении питания, либо не горит ни в одном из этих случаев, то имеется поломка регулятора и его требуется заменить.

Как сделать диагностику без снятия?

Не рекомендуется проводить такую проверку, так как нет возможности оценить состояние щеточного узла. Но случаи бывают разные, поэтому даже такая диагностика может дать свои плоды. Для работы вам потребуется мультиметр или, если такового нет, лампа накаливания. Для вас главное – это провести замер напряжения в бортовой сети автомобиля, определить, нет ли скачков. Но их можно заметить и при езде. Например, мигание света при изменении оборотов коленчатого вала двигателя.

Но точнее окажутся измерения, проведенные с использованием мультиметра или вольтметра с растянутой шкалой. Заведите двигатель и включите ближний свет. Подключите мультиметр к клеммам аккумуляторной батареи. Напряжение не должно превышать 14,8 Вольт. Но и нельзя, чтобы оно опускалось ниже 12. Если оно находится не в дозволенном интервале, то имеется поломка регулятора напряжения. Не исключено, что нарушены контакты в местах соединения прибора с генератором, либо окислены контакты проводов.

Модернизация схемы регулятора

То, насколько полной будет зарядка аккумулятора, напрямую зависит от регулятора напряжения. К сожалению, простые конструкции, описанные выше, имеют большой разброс параметров. Поэтому, купив в одном магазине три экземпляра одинаковых устройств, вы получите различное напряжение на выходе. И это факт, никто и спорить не будет. Если не хватает аккумулятору зарядки, то он будет за короткое время терять свою емкость. И завести двигатель не сможет. Потребуется его восстанавливать только стационарным зарядным устройством.

Но ведь можно установить регулятор напряжения генератора трехуровневый, который позволяет изменять характеристики простым переключением тумблера. В его схеме находятся два полупроводника, у которых характеристики немного отличаются. За счет этого появляется возможность регулировки выходного напряжения. При включении одного полупроводника на выходе появляется 14,5 Вольт, а если другой пустить в цепь, то будет несколько выше. Использование такого устройства актуально в зимний период времени, когда емкость АКБ снижается и требуется дополнительная зарядка.

Как установить трехуровневый регулятор?

Для этой процедуры вам потребуется небольшой набор инструментов. Нужна отвертка, термоусадочная изоляция, саморезы, возможно, что необходима будет дрель со сверлом 2-4 мм. Итак, все по порядку. Первым делом нужно выкрутить два болта, которыми крепится щеточный узел и регулятор. На его место нужно поставить новый, который идет в комплекте. Отличие его от простого в том, что там только стоят щетки, полупроводники расположены в отдельном блоке. Второй узел вам нужно расположить недалеко от генератора, на кузове автомобиля.

Для этого сделайте небольшие отверстия для крепления. Стоит заметить, что блок с полупроводниками нуждается в дополнительном охлаждении. Поэтому потребуется его устанавливать на радиатор из алюминия, только после этого производить крепеж к элементам кузова. Если не обеспечить достаточное охлаждение, то возможен выход из строя прибора, а также нарушение его работы – регулирование будет происходить неправильно. После окончания крепежных работ соединяете два узла проводами, проводите изоляцию. Желательно соединительные провода крепить с помощью хомутов-стяжек к имеющимся жгутам.

Можно ли самостоятельно изготовить трехуровневый регулятор?

Если вы знакомы с радиотехникой, можете найти на диоде катод и анод, то для вас не составит труда самому сделать такое устройство. Вопрос в том, есть ли в этом смысл. Вам потребуется для изготовления два диода Шоттки. Если они у вас имеются, то цена конструкции окажется мизерной. Но если же их придется покупать (причем неизвестно, по какой цене), то можно сравнить затраты со стоимостью готового трехуровневого регулятора. Схема регулятора напряжения генератора трехуровневого типа несложная, повторить ее сможет любой человек, который умеет обращаться с паяльником.

Для реализации вашей задумки потребуется еще пластиковый корпус. Можно использовать и алюминий, это даже будет лучше, так как охлаждение будет происходить эффективнее. Только желательно покрыть все поверхности слоем изоляции, чтобы при езде не произошло замыкание контактов на корпус. Также вам потребуется установить переключатель, который будет коммутировать полупроводниковые элементы. Работы по установке прибора на автомобиль аналогичны тем, что были описаны в прошлом пункте. Стоит также заметить, что вам необходимо все равно приобретать щеточный узел.

Выводы

Не нужно пренебрегать таким прибором, как регулятор напряжения автомобильного генератора. От его качества и состояния зависит срок службы аккумуляторной батареи. И если имеются какие-либо дефекты в приборе, то его необходимо заменить. Следите за состоянием этого элемента, при необходимости зачищайте контакты, чтобы не появлялись сбои. Генератор находится в нижней части моторного отсека, а если нет грязезащитного щитка, то на него попадает очень много воды и грязи в плохую погоду. А это приводит к появлению дефектов, причем не только в регуляторе напряжения, но даже в обмотках статора и ротора. Поэтому для нормального функционирования всех систем необходим уход за автомобилем. И перед тем как проверить регулятор напряжения генератора, проведите тщательный осмотр и очистите от загрязнений все элементы конструкции.

Что такое трехуровневый регулятор напряжения

Повышенное энергопотребление в бортовой сети автомобиля может привести к разряду аккумулятора даже при работающем двигателе. Для поддержания номинального напряжения в генерирующей сети используются трехступенчатые регуляторы для снижения тока и скорости разряда.

Что такое трехступенчатый регулятор напряжения

Трехступенчатые регуляторы напряжения представляют собой сборку полупроводниковых элементов, изменяющих напряжение на обмотках возбуждения генератора.При разных нагрузках на бортовую электрическую сеть генератор вырабатывает ток с разными характеристиками. Стабилизаторы напряжения являются достаточно полезными устройствами: при невысокой цене они увеличивают срок службы аккумулятора и предотвращают возникновение нештатных ситуаций, связанных с его разрядкой.

Конструкция трехступенчатого регулятора

Конструктивно регулятор напряжения состоит из корпуса, внутри которого находится сборка радиоэлементов, собранных на печатной плате или непосредственно между собой.Регуляторы напряжения бывают двух типов: ручные и автоматические. В ручных регуляторах напряжения изменение ВАХ происходит за счет включения в цепь одного или двух последовательно соединенных диодов Шоттки с помощью тумблера. Автоматы-регуляторы имеют встроенный блок варисторов, оценивающих уровень напряжения в бортовой сети. Включают в схему диоды Шоттки только при определенных значениях тока и напряжения.

Установка регулятора

Большой популярностью у владельцев автомобилей ВАЗ старше десятого поколения пользуются трехступенчатые регуляторы напряжения

.Такое простое устройство позволяет значительно повысить эффективность всей бортовой проводки: освещения, печки, обогрева заднего стекла. Регуляторы напряжения наиболее востребованы в зимнее время, когда автомобиль нуждается в дополнительном обогреве, а низкие температуры значительно снижают емкость аккумулятора.

Перед установкой регулятора напряжения необходимо отсоединить минусовую клемму аккумулятора и снять защитный кожух с генератора, отвернув два болта. Установленное реле включения обмоток нужно снять, а вместо него установить контактную группу регулятора.В этом случае через крышку генератора нужно будет аккуратно протянуть провод. Сам блок регулятора необходимо закрепить на одной из свободных шпилек контактом на массу, ориентируя его клеммами вниз.

Система безопасного запуска

Самые совершенные модели регуляторов напряжения имеют функцию безопасного пуска. Поскольку ток в обмотках возбуждения генератора составляет 5 ампер и более, такое потребление энергии приводит к заметному дефициту мощности при запуске двигателя.Регулятор имеет собственный полупроводниковый ключ, отключающий обмотки генератора при отсутствии стабильного выходного напряжения.

Как правильно выбрать регулятор(ы) напряжения для вашей конструкции

В этой статье показано, как выбрать наилучший тип регулятора напряжения для конкретного электронного изделия.

Вероятно, более чем для 90% продуктов требуется какой-либо регулятор напряжения, что делает их одним из наиболее часто используемых электрических компонентов.

Если вы не можете работать напрямую от аккумулятора или от внешнего адаптера переменного/постоянного тока, вам потребуется регулятор напряжения.Скорее всего, потребуется несколько регуляторов напряжения.

Эта статья поможет вам правильно выбрать стабилизатор(ы) напряжения для вашей конструкции. Мы рассмотрим все, от определения типа регулятора напряжения, который вам нужен, до выбора того, который соответствует вашим конкретным требованиям.

Выбор типа регулятора, который необходимо использовать

Первым шагом в выборе правильного регулятора напряжения является определение входного напряжения, выходного напряжения и максимального тока нагрузки.

Несмотря на то, что существует множество других спецификаций, эти три помогут вам начать работу и сузить выбор типа регулятора, который вам нужен.

Регуляторы напряжения можно разделить на две широкие категории:

  • Понижающий : Выводит напряжение ниже входного
  • Повышение : Выводит напряжение больше, чем входное напряжение

Знание ваших входных и выходных напряжений поможет вам легко решить, к какой группе относится ваш регулятор.

Регуляторы напряжения, для которых выходное напряжение меньше входного, являются наиболее распространенным типом регуляторов напряжения. Например, вы вводите 5 В, и на выходе получается 3,3 В, или вы вводите 12 В, и на выходе 5 В.

Необходимо учитывать два типа регуляторов:

  • Линейные регуляторы : Простые, дешевые и бесшумные, но могут иметь низкую энергоэффективность. Линейные регуляторы способны только понижать напряжение.
  • Импульсные регуляторы : Высокая энергоэффективность, но более сложные и дорогие, с большим шумом на выходе.Импульсные стабилизаторы могут использоваться как для понижения, так и для повышения напряжения.

Если вам требуется выходное напряжение, которое меньше входного напряжения, начните с выбора линейного стабилизатора, а не импульсного стабилизатора.

Рис. 1. Линейный регулятор использует транзистор и контур управления с обратной связью для регулирования выходного напряжения. Линейный регулятор может только производить выходное напряжение ниже, чем входное напряжение.

 

Линейные стабилизаторы

намного дешевле и проще в использовании, чем импульсные регуляторы, поэтому они, как правило, должны быть вашим первым выбором.

Единственные случаи, когда вы не хотите использовать линейный стабилизатор, это если рассеиваемая мощность слишком велика или вам нужно повысить напряжение.

Определение рассеиваемой мощности

Несмотря на то, что линейные регуляторы дешевы и просты в использовании, их основным недостатком является то, что они могут тратить много энергии. Это может привести к чрезмерному разряду батареи, перегреву или повреждению устройства.

Если у вас есть аккумуляторный продукт, в котором энергия расходуется в виде тепла, аккумулятор будет разряжаться быстрее.Если это не аккумуляторный продукт, но он по-прежнему выделяет значительное количество тепла, это все равно может вызвать другие проблемы с вашей конструкцией.

На самом деле, при определенных условиях линейный регулятор может выделять столько тепла, что фактически разрушает сам себя. Очевидно, это не то, чем вы хотите заниматься.

При использовании линейного стабилизатора начните с определения того, какая мощность будет рассеиваться регулятором.

Для линейных регуляторов используйте уравнение:

Мощность = (входное напряжение – выходное напряжение) x ток          (уравнение 1)

Можно предположить, что выходной ток (также называемый током нагрузки) примерно такой же, как входной ток для линейных регуляторов.

На самом деле, входной ток равен выходному току плюс ток покоя, который линейный регулятор потребляет для выполнения функции регулирования.

Однако для большинства стабилизаторов ток покоя чрезвычайно мал по сравнению с током нагрузки, поэтому достаточно предположить, что выходной ток равен входному току.

Как видно из уравнения 1, если у вас большой перепад напряжения (Vin – Vout) на стабилизаторе и/или высокий ток нагрузки, то ваш стабилизатор будет рассеивать большое количество энергии.

Например, если на входе 12 В, а на выходе 3,3 В, разность напряжений будет рассчитываться как 12 В – 3,3 В = 8,7 В.

Если ток нагрузки составляет 1 ампер, это означает, что регулятор должен рассеивать 8,7 Вт мощности. Это огромное количество энергии, которое тратится впустую, и это больше, чем может выдержать любой линейный регулятор.

Если, с другой стороны, у вас высокий перепад напряжения, но ток нагрузки составляет всего несколько миллиампер, то мощность будет небольшой.

Например, в приведенном выше случае, если вы теперь используете только 100 мА тока нагрузки, тогда рассеиваемая мощность падает всего до 0,87 Вт, что намного удобнее для большинства линейных регуляторов.

При выборе линейного стабилизатора недостаточно просто убедиться, что входное напряжение, выходное напряжение и ток нагрузки соответствуют спецификациям регулятора.

Например, у вас есть линейный стабилизатор, рассчитанный на 15 В и ток 1 А. Думаешь: «Ладно, если так, то могу подать на вход 12 В, возьму 3.3 В на выходе и запустить его на 1 А, верно?»

Неправильно! Вы должны убедиться, что линейный регулятор может справиться даже с такой мощностью. Способ сделать это состоит в том, чтобы определить, насколько регулятор будет нагреваться в зависимости от мощности, которую он должен рассеять.

Для этого сначала рассчитайте, сколько мощности будет рассеивать линейный регулятор, используя уравнение 1 выше.

Во-вторых, посмотрите в таблице данных регулятора в разделе «Тепловые характеристики» параметр под названием «Theta-JA», выраженный в единицах °C/Вт (°C на ватт).

Theta-JA указывает, на сколько градусов чип нагреется выше температуры окружающего воздуха, на каждый ватт мощности, который он должен рассеять.

Просто умножьте расчетную рассеиваемую мощность на Theta-JA, и это скажет вам, насколько линейный регулятор будет нагреваться при такой мощности:

Мощность x Theta-JA = температура выше температуры окружающей среды          (уравнение 2)

Допустим, ваш регулятор имеет спецификацию Theta-JA 50°C на ватт.Это означает, что если ваш продукт рассеивается:

  • 1 Вт, нагревается до 50°C.
  • 2 Вт нагреется до 100°C.
  • ½ ватта нагреется до 25°C.

Важно отметить, что температура, рассчитанная выше, представляет собой разницу температур выше температуры окружающего воздуха.

Допустим, вы подсчитали, что при ваших условиях питания регулятор будет рассеивать 2 Вт мощности. Вы умножаете это на Theta-JA и определяете, что он нагреется до 100°C.

Здесь важно не забыть добавить температуру окружающего воздуха. Комнатная температура обычно составляет 25°C. Следовательно, вы должны добавить 25°C к 100°C. Теперь у вас до 125°C.

125°C — это максимальная температура, на которую рассчитано большинство электронных компонентов, поэтому никогда не следует намеренно превышать 125°C.

Как правило, вы не повредите свой продукт, пока не нагреетесь до 170–200 °C. К счастью, большинство регуляторов также имеют функцию отключения при перегреве, которая срабатывает при температуре около 150°C, поэтому они просто отключаются, прежде чем причинят какой-либо ущерб.

Однако некоторые регуляторы не имеют защиты от перегрева, поэтому вы можете повредить их, если они будут рассеивать слишком много энергии.

В любом случае, вы не хотите проектировать свой продукт таким образом, чтобы он постоянно перегревался и должен был выключаться для охлаждения.

Еще одна вещь, которую следует учитывать, это то, что температура воздуха не всегда может быть 25°C.

Допустим, ваш регулятор по-прежнему нагревается на 100°C под нагрузкой, но теперь температура окружающей среды составляет 50°C (например, в закрытой машине в жаркий летний день).

Теперь у вас есть 50°C плюс 100°C, а под нагрузкой вы достигаете 150°C. Вы превысили указанную максимальную температуру и находитесь на грани срабатывания теплового отключения.

Очевидно, этого следует избегать. Эксплуатация регулятора, при котором он регулярно превышает указанную температуру 125°C, может не привести к немедленному повреждению, но может сократить срок службы компонента.

Регуляторы с малым падением напряжения (LDO)

В некоторых случаях линейные регуляторы могут быть чрезвычайно эффективными, потребляя очень мало энергии.Это происходит, когда они работают с очень низким перепадом входного напряжения и выходного напряжения.

Например, если Vin – Vout составляет всего 300 мВ, то даже при токе нагрузки 3 А рассеиваемая мощность составляет всего 0,9 Вт, что является достаточно низкой мощностью для большинства регуляторов.

Минимальный дифференциал Vin-Vout, с которым может работать линейный регулятор, называется падением напряжения. Если разница между Vin и Vout падает ниже напряжения отключения, то регулятор находится в режиме отключения.

Регулятор в режиме отключения выглядит просто как небольшой резистор от входа до выхода. Это означает, что выход, по сути, просто отслеживает входное питание, и на самом деле никакое регулирование не выполняется.

В большинстве случаев вы хотите избежать работы линейного регулятора в режиме отключения. Ни в коем случае это ничего не повредит, но вы потеряете многие преимущества наличия регулятора.

Например, если у вас много шумов на входе, они обычно отфильтровываются линейным регулятором.Однако эта фильтрация не будет выполняться в режиме отключения, поэтому весь шум входного питания напрямую передается выходному напряжению.

Причина, по которой стабилизаторы с малым падением напряжения так полезны, заключается в том, что они позволяют вам управлять стабилизатором с очень небольшой рассеиваемой мощностью. Это связано с тем, что линейный регулятор наиболее эффективен, когда разница между Vin и Vout мала.

Многие старые линейные стабилизаторы имели очень высокое падение напряжения. Например, популярная серия стабилизаторов 7800 имеет характеристику падения напряжения 2 В.Это означает, что входное напряжение должно быть как минимум на 2 В выше, чем выходное напряжение.

Рис. 2. Старые 3-выводные линейные стабилизаторы требуют большего перепада напряжения Vin-Vout и, следовательно, потребляют больше энергии, чем более новые стабилизаторы LDO.

 

Несмотря на то, что 2 В не очень много, если вы пропускаете 1 ампер тока через этот регулятор и у вас есть разница в 2 В, то это 2 ватта энергии тратится впустую.

Более новые стабилизаторы LDO могут иметь очень низкое падение напряжения менее 200 мВ при полной нагрузке.

LDO, работающий с перепадом напряжения всего 200 мВ, может пропускать в 10 раз больший ток при той же рассеиваемой мощности, что и линейный регулятор, работающий с перепадом напряжения 2 В. Таким образом, 1 ампер тока с дифференциалом Vin-Vout 200 мВ соответствует рассеиваемой мощности всего 0,2 Вт.

Обзор линейных регуляторов

Линейные регуляторы полезны, если:

  • Малый перепад входного и выходного напряжения
  • У вас низкий ток нагрузки
  • Вам требуется очень чистое выходное напряжение
  • Дизайн должен быть как можно более простым и дешевым

Как мы обсудим далее, импульсные регуляторы производят много шума на выходе и могут создавать неряшливое выходное напряжение.

Это может быть приемлемо для некоторых приложений, но во многих случаях требуется очень чистое напряжение питания. Например, при формировании напряжения питания для аналого-цифрового преобразователя или какой-либо звуковой схемы.

Таким образом, линейные стабилизаторы не только проще в использовании, но и обеспечивают гораздо более чистое выходное напряжение по сравнению с импульсными стабилизаторами, без пульсаций, пиков или шума любого типа.

Таким образом, если рассеиваемая мощность не слишком велика или вам не требуется повышающий регулятор, линейный регулятор будет лучшим вариантом.

Импульсные регуляторы

Импульсные стабилизаторы гораздо сложнее понять, чем линейные регуляторы. Линейный регулятор основан на силовом транзисторе, который управляет величиной тока, подаваемого на выход.

ПРИМЕЧАНИЕ: Обязательно загрузите бесплатное руководство в формате PDF 15 шагов по разработке нового электронного оборудования .

Если система управления линейного регулятора определяет, что выходное напряжение ниже, чем должно быть, то от входа к выходу может течь больший ток.И наоборот, если обнаружено, что выходное напряжение выше, чем должно быть, регулятор позволит меньшему току течь от входа к выходу, тем самым снижая выходное напряжение.

С другой стороны, импульсные стабилизаторы используют катушки индуктивности и конденсаторы для временного накопления энергии перед передачей ее на выход.

В этом уроке я разрабатываю печатную плату с использованием простого линейного стабилизатора, а в этом более углубленном курсе я разрабатываю пользовательскую плату с использованием более сложного импульсного регулятора.

Существует два основных типа импульсных регуляторов: повышающий и понижающий.

Понижающий импульсный стабилизатор также называется понижающим стабилизатором, и, как и линейный стабилизатор, выходное напряжение ниже входного.

Рис. 3. В понижающем импульсном регуляторе используется индуктор в качестве элемента временного накопления энергии для эффективного создания выходного напряжения ниже входного.

 

Если вы изначально планировали использовать линейный регулятор (понижающий), но определили, что рассеиваемая мощность слишком высока, тогда вам следует использовать импульсный понижающий регулятор.

В то время как повышающий импульсный стабилизатор создает выходное напряжение выше входного и называется повышающим регулятором.

Импульсные регуляторы

очень эффективны даже при очень больших перепадах между входом и выходом.

Эффективность равна выходной мощности, деленной на входную мощность. Это отношение того, сколько мощности от входа переходит к выходу.

Эффективность = Pout / Pin = (Vout x Iout) / (Vin x Iin)          (уравнение 3)

Уравнение эффективности такое же, как и для линейного регулятора.Однако, поскольку выходной ток равен входному току для линейного регулятора, уравнение 3 упрощается до простого:

Эффективность (линейный регулятор) = Vout / Vin          (уравнение 4)

Например, допустим, у вас есть 24 В на входе и вам нужно выдать 3 В при токе нагрузки 1 А. Если бы это был линейный регулятор, он работал бы с чрезвычайно низкой эффективностью, и почти вся мощность рассеивалась бы в виде тепла.

Эффективность линейного регулятора будет только 3 В / 24 В = 12.5%. Это означает, что только 12,5% мощности от входа доходит до выхода. Остальные 87,5% передаваемой мощности теряются в виде тепла!

С другой стороны, импульсные стабилизаторы обычно имеют КПД 90% или выше, независимо от разницы между входным и выходным напряжениями. Для импульсного регулятора около 90 % мощности передается на выход и только 10 % тратится впустую.

Только когда Vin и Vout близки друг к другу, эффективность линейного регулятора можно сравнить с импульсным регулятором.

Например, если на вход подается 3,6 В (напряжение литий-полимерной батареи), а на выходе 3,3 В, то линейный стабилизатор будет иметь КПД 3,3 В / 3,6 В = 91,7%.

Повышающие регуляторы напряжения

В большинстве случаев выходное напряжение будет ниже входного. В этом случае следует использовать линейный стабилизатор или понижающий импульсный регулятор, как обсуждалось выше.

Однако есть и другие случаи, когда вам может потребоваться более высокое выходное напряжение, чем входное напряжение.Например, если у вас есть батарея на 3,6 В, а вам нужен источник питания на 5 В.

Рисунок 4. Импульсный импульсный стабилизатор использует катушку индуктивности в качестве временного накопительного элемента для эффективного создания выходного напряжения, превышающего входное напряжение.

 

Многие новички в электронике с удивлением узнают, что можно генерировать более высокое напряжение из более низкого напряжения. Для выполнения этой функции необходим импульсный регулятор, называемый повышающим регулятором.

В отличие от линейных стабилизаторов, выходной ток импульсного стабилизатора не равен входному току. Вместо этого вы должны смотреть на входную мощность, выходную мощность и эффективность.

Рассчитаем входной ток для повышающего регулятора. Предположим, что входное напряжение равно 3 В, выходное напряжение равно 5 В, выходной ток равен 1 А, а КПД равен 90 % (как указано в техническом описании).

Чтобы понять это, нам нужно использовать немного базовой алгебры в уравнении 3, чтобы найти входную мощность:

Pin = Pout / Эффективность          (уравнение 5)

Мы знаем, что эффективность составляет 90% (или 0.90), и мы знаем, что выходная мощность составляет 5 В x 1 А = 5 Вт. Мы можем рассчитать, что входная мощность составляет 5 Вт / 0,9 = 5,56 Вт.

Поскольку входная мощность составляет 5,56 Вт, а выходная мощность составляет 5 Вт, это означает, что регулятор рассеивает только 0,56 Вт.

Далее, поскольку мы знаем, что мощность равна напряжению, умноженному на ток, это означает, что входной ток равен:

Входной ток = 5,56 Вт / Vin = 5,56 Вт / 3 В = 1,85 А          (уравнение 6)

Для повышающего регулятора входной ток всегда будет выше, чем выходной ток.С другой стороны, входной ток понижающего стабилизатора всегда будет меньше выходного тока.

Понижающе-повышающие регуляторы

Допустим, вы питаете свой продукт от двух последовательно соединенных батареек типа АА. При полной зарядке две батареи AA могут выдавать около 3,2 В, но когда они близки к разрядке, они выдают только 2,4 В.

В этом случае напряжение питания может варьироваться от 2,4 В до 3,2 В.

Теперь давайте предположим, что вам нужно выходное напряжение ровно 3 В независимо от состояния батарей.Когда аккумуляторы полностью заряжены (на выходе 3,2 В), необходимо понизить напряжение аккумуляторов с 3,2 В до 3 В.

Однако, когда аккумуляторы близки к разрядке (на выходе 2,4 В), необходимо повысить напряжение аккумуляторов с 2,4 В до 3 В.

В этом сценарии вы должны использовать так называемый повышающе-понижающий импульсный регулятор, который представляет собой просто комбинацию повышающего и понижающего регуляторов.

Для решения этой проблемы потенциально можно использовать отдельный понижающий регулятор, за которым следует повышающий регулятор (или наоборот).Но обычно лучше использовать один повышающе-понижающий регулятор.

Импульсный регулятор

+ Линейные регуляторы

Помните о трех преимуществах линейных стабилизаторов: дешевизне, простоте и чистом выходном напряжении.

Может быть много случаев, когда вы хотите использовать линейный стабилизатор, потому что вам нужно чистое выходное напряжение, но вы не можете, потому что они тратят слишком много энергии.

В этой ситуации вы можете использовать импульсный регулятор, а затем линейный регулятор.

Допустим, у вас есть входное напряжение от литий-полимерной батареи, равное 3.6 В, но вам нужен чистый источник питания 5 В.

Для этого вы должны использовать повышающий стабилизатор, чтобы повысить напряжение до значения, чуть превышающего целевое выходное напряжение. Например, вы можете использовать повышающий стабилизатор для повышения напряжения с 3,6 В до 5,5 В.

Затем вы используете линейный стабилизатор, который принимает 5,5 В и понижает его до 5 В, а также очищает шум и пульсации для получения чистого сигнала.

Это очень распространенный метод получения эффективности импульсного стабилизатора и бесшумного выходного напряжения линейного стабилизатора.

Если вы выбрали этот вариант и хотите специально отфильтровать помехи переключения, обязательно обратите внимание на коэффициент ослабления питания (PSRR) линейного регулятора.

PSSR заданного линейного регулятора зависит от частоты. Поэтому PSSR обычно представляют в виде графика, показывающего, как линейный регулятор подавляет любые пульсации на входе на различных частотах.

Рис. 5. Коэффициент ослабления источника питания (PSRR) в зависимости от частоты для TPS799 от Texas Instruments.

 

Чтобы использовать этот график, посмотрите на частоту переключения вашего импульсного регулятора (или любого другого источника шума в вашей цепи). Затем посмотрите на PSSR линейного регулятора на этой конкретной частоте.

Затем можно рассчитать, какая часть шума от импульсного регулятора будет удалена линейным регулятором.

Резюме

Чтобы выбрать регулятор напряжения для вашей системы, начните с предположения, что можно использовать линейный стабилизатор, если входное напряжение выше выходного.

Только если при этом расходуется слишком много энергии, используйте импульсный понижающий регулятор.

Если вам нужно выходное напряжение выше, чем входное, то используйте повышающий импульсный стабилизатор.

Если у вас есть ситуация, когда входное напряжение может быть выше или ниже выходного напряжения, то вам нужен импульсный стабилизатор.

Наконец, если вам нужен чистый выход, но нужна энергоэффективность импульсного стабилизатора, используйте импульсный стабилизатор, а затем линейный стабилизатор для очистки напряжения питания.

Наконец, не забудьте загрузить бесплатное руководство в формате PDF : Ultimate Guide to Develop and Sell Your New Electronic Hardware Product . Вы также будете получать мой еженедельный информационный бюллетень, в котором я делюсь премиум-контентом, недоступным в моем блоге.

Другой контент, который может вам понравиться:

4.9 7 голосов

Рейтинг статьи

логических уровней — Learn.sparkfun.com

Введение

Мы живем в мире аналоговых сигналов. Однако в цифровой электронике есть только два состояния — ВКЛ и ВЫКЛ.Используя эти два состояния, устройства могут кодировать, передавать и контролировать большие объемы данных. Логические уровни в самом широком смысле описывают любое конкретное дискретное состояние, которое может иметь сигнал. В цифровой электронике мы обычно ограничиваем наше исследование двумя логическими состояниями — двоичным 1 и двоичным 0.

Описано в этом руководстве

  • Что такое логический уровень?
  • Каковы общие стандарты логических уровней в цифровой электронике.
  • Как взаимодействовать между различными технологиями.
  • Сдвиг уровня
  • Понижающе-повышающие регуляторы напряжения

Предлагаемая литература

Этот учебник основан на базовых знаниях электроники. Если вы еще этого не сделали, рассмотрите возможность прочтения этих руководств:

Что такое цепь?

Каждый электрический проект начинается со схемы. Не знаете, что такое цепь? Мы здесь, чтобы помочь.

Двоичный

Двоичная система счисления в электронике и программировании…поэтому должно быть важно учиться. Но что такое двоичный код? Как это переводится в другие системы счисления, такие как десятичная?

Что такое логический уровень?

Проще говоря, логический уровень — это определенное напряжение или состояние, в котором может существовать сигнал. Мы часто называем два состояния в цифровой схеме включенным или выключенным. Представленный в двоичном виде, ON преобразуется в двоичную 1, а OFF преобразуется в двоичный 0. В Arduino мы называем эти сигналы ВЫСОКИМ или НИЗКИМ соответственно.За последние 30 лет в электронике появилось несколько различных технологий для определения различных уровней напряжения.

Логический 0 или Логический 1

Цифровая электроника использует двоичную логику для хранения, обработки и передачи данных или информации. Двоичная логика относится к одному из двух состояний — ВКЛ или ВЫКЛ. Это обычно переводится как двоичная 1 или двоичный 0. Двоичная 1 также упоминается как ВЫСОКИЙ сигнал, а двоичный 0 упоминается как НИЗКИЙ сигнал.

Сила сигнала обычно описывается уровнем его напряжения.Как определяется логический 0 (НИЗКИЙ) или логическая 1 (ВЫСОКИЙ)? Производители чипов обычно указывают их в своих спецификациях. Наиболее распространенным стандартом является ТТЛ или транзисторно-транзисторная логика.

Активный-низкий и активный-высокий

При работе с микросхемами и микроконтроллерами вы, скорее всего, столкнетесь с выводами с активным низким уровнем и выводами с активным высоким уровнем. Проще говоря, это просто описывает, как активируется пин. Если это контакт с активным низким уровнем, вы должны «подтянуть» этот контакт к НИЗКОМУ уровню, подключив его к земле.Для активного высокого контакта вы подключаете его к ВЫСОКИМ напряжениям (обычно 3,3 В / 5 В).

Например, предположим, что у вас есть сдвиговый регистр с выводом включения микросхемы CE. Если вы видите контакт CE где-либо в таблице данных с такой линией над ним, CE, то этот контакт имеет активный низкий уровень. Вывод CE должен быть подключен к GND, чтобы чип стал активным. Если, однако, вывод CE не имеет линии над ним, то он имеет активный высокий уровень, и его необходимо перевести в ВЫСОКИЙ уровень, чтобы активировать вывод.

Многие микросхемы будут иметь перемешанные выводы как с активным низким, так и с активным высоким уровнем. Просто не забудьте дважды проверить имена выводов, над которыми есть линия. Линия используется для обозначения НЕ (также известного как черта). Когда что-то NOTTED, оно переходит в противоположное состояние. Таким образом, если вход с активным высоким уровнем НЕ ОТМЕЧЕН, то теперь он является активным с низким уровнем. Просто как тот!

Логические уровни ТТЛ

Большинство систем, которые мы используем, полагаются на уровни TTL 3,3 В или 5 В. TTL — это аббревиатура от Transistor-Transistor Logic.Он основан на схемах, построенных из биполярных транзисторов, для обеспечения переключения и поддержания логических состояний. Транзисторы — это в основном фантазии для переключателей с электрическим управлением. Для любого семейства логических устройств необходимо знать ряд пороговых уровней напряжения. Ниже приведен пример для стандартных уровней TTL 5 В:

V OH — Минимальный уровень выходного напряжения, который устройство TTL обеспечивает для ВЫСОКОГО сигнала.

V IH — Минимальный уровень ВХОДНОГО напряжения, который считается ВЫСОКИМ.

В OL — Максимальный уровень выходного напряжения, который устройство обеспечивает при НИЗКОМ сигнале.

V IL — Максимальный уровень ВХОДНОГО напряжения по-прежнему считается НИЗКИМ.

Вы заметите, что минимальное выходное ВЫСОКОЕ напряжение (V OH ) составляет 2,7 В. По сути, это означает, что выходное напряжение устройства, управляющего ВЫСОКИМ уровнем, всегда будет не менее 2,7 В. Минимальное входное ВЫСОКОЕ напряжение (V IH ) ) составляет 2 В, или в основном любое напряжение, которое составляет не менее 2 В, будет считываться как логическая 1 (ВЫСОКИЙ) для устройства TTL.

Вы также заметите, что между выходом одного устройства и входом другого есть подушка 0,7 В. Это иногда называют запасом по шуму.

Аналогично, максимальное выходное НИЗКОЕ напряжение (V OL ) составляет 0,4 В. Это означает, что устройство, пытающееся отправить логический 0, всегда будет ниже 0,4 В. Максимальное входное НИЗКОЕ напряжение (V IL ) равно 0,8 В. В. Таким образом, любой входной сигнал ниже 0,8 В будет по-прежнему считаться логическим 0 (НИЗКИЙ) при считывании в устройство.

Что произойдет, если у вас есть напряжение между 0,8 В и 2 В? Что ж, твоя догадка так же хороша, как и моя. Честно говоря, этот диапазон напряжений не определен и приводит к недопустимому состоянию, часто называемому плавающим. Если выходной контакт на вашем устройстве «плавает» в этом диапазоне, нет уверенности в том, к чему приведет сигнал. Он может произвольно колебаться между ВЫСОКИМ и НИЗКИМ.

Вот еще один способ взглянуть на допуски ввода/вывода для универсального устройства TTL.

Логические уровни CMOS 3,3 В

По мере развития технологий мы создали устройства, требующие меньшего энергопотребления и работающие от более низкого базового напряжения (V cc = 3,3 В вместо 5 В). Технология изготовления также немного отличается для устройств на 3,3 В, что позволяет уменьшить занимаемую площадь и снизить общую стоимость системы.

Чтобы обеспечить общую совместимость, вы заметите, что большинство уровней напряжения почти все такие же, как у устройств на 5 В.Устройство на 3,3 В может взаимодействовать с устройством на 5 В без каких-либо дополнительных компонентов. Например, логическая 1 (ВЫСОКИЙ) от устройства с напряжением 3,3 В будет как минимум 2,4 В. Это все равно будет интерпретироваться как логическая 1 (ВЫСОКИЙ) для системы с напряжением 5 В, поскольку оно выше значения V IH , равного 2 В.

Однако нужно предостеречь, когда вы идете в другом направлении и взаимодействуете с устройством на 5 В с устройством на 3,3 В, чтобы убедиться, что устройство на 3,3 В устойчиво к напряжению 5 В. Спецификация, которая вас интересует, — это максимальное входное напряжение .На некоторых устройствах с питанием 3,3 В любое напряжение выше 3,6 В приведет к необратимому повреждению микросхемы. Вы можете использовать простой делитель напряжения (например, 1 кОм и 2 кОм), чтобы сбить сигналы 5 В до уровней 3,3 В, или использовать один из наших переключателей логического уровня.

Логические уровни Arduino

Глядя на техническое описание ATMega328 (основного микроконтроллера Arduino Uno и Sparkfun RedBoard), можно заметить, что уровни напряжения немного отличаются.

Плата Arduino построена на несколько более надежной платформе. Наиболее заметным отличием является то, что недопустимая область напряжений находится только между 1,5 В и 3,0 В. Запас помехоустойчивости у Arduino больше, и у него более высокий порог для сигнала LOW. Это значительно упрощает создание интерфейсов и работу с другим оборудованием.

Ресурсы и дальнейшее продвижение

Теперь, когда вы поняли суть одной из самых распространенных концепций в электронике, вам предстоит изучить целый мир новых вещей!

Хотели бы вы узнать, как микроконтроллер, такой как Arduino, может считывать аналоговое напряжение, создаваемое делителем напряжения? Вы можете сделать это с помощью нашего руководства по аналого-цифровым преобразователям.

Узнайте, как использовать различные уровни напряжения для управления другими устройствами, из нашего учебного пособия по широтно-импульсной модуляции.

Вас также может заинтересовать использование схем делителя напряжения и преобразователей логических уровней для переключения с одного логического уровня на другой.

Последовательная связь

Концепции асинхронной последовательной связи: пакеты, уровни сигнала, скорость передачи данных, UART и многое другое!

Делители напряжения

Превратите большое напряжение в меньшее с помощью делителей напряжения.В этом руководстве рассказывается: как выглядит схема делителя напряжения и как она используется в реальном мире.

Руководство по подключению преобразователя логического уровня с однополярным питанием

Логический преобразователь с одним источником питания позволяет двунаправленно преобразовывать сигналы от микроконтроллера 5 В или 3,3 В без необходимости во втором источнике питания! Плата обеспечивает выход как для 5 В, так и для 3,3 В для питания ваших датчиков. Он оснащен резистором PTH для возможности регулировки регулятора напряжения на нижней стороне TXB0104 на 2.Устройства на 5В или 1,8В.

Или добавьте транзистор или реле для управления устройствами, работающими при более высоком напряжении, как в учебниках, перечисленных ниже!

Крепление для светодиодной панели

Краткий обзор светодиодных полос SparkFun и несколько примеров их подключения.

Транзисторы

Ускоренный курс биполярных транзисторов.Узнайте, как работают транзисторы и в каких схемах мы их используем.

Руководство по экспериментам в Интернете вещей

Плата разработчика SparkFun ESP8266 Thing Dev — это мощная платформа для разработки, которая позволяет подключать ваши аппаратные проекты к Интернету. В этом руководстве мы покажем вам, как объединить несколько простых компонентов для удаленной регистрации данных о температуре, отправки текстовых сообщений и управления освещением на расстоянии.

Ссылки

Многоступенчатые регуляторы аккумуляторных батарей — Практичный моряк

Я строю электрическую систему, которая, надеюсь, будет поддерживать жену и двух дочерей-подростков.С этой целью я планирую батарею примерно на 1000 ампер-часов. Я вижу много шумихи вокруг внешних трехступенчатых регуляторов напряжения. Действительно ли они обеспечивают больше ампер-часов при ограниченном времени работы двигателя? Если да, то я не нашел каких-либо окончательных параллельных сравнений, которые убедили бы меня в том, что трехступенчатая регулировка более эффективна, чем одноступенчатая стабилизация напряжения.

Brian Sandridge

GottaLife , 39-футовый Westerly Sealord
Sandusky Harbour Marina, штат Огайо

Многоступенчатые внешние регуляторы напряжения не обеспечивают более высокую скорость перезарядки в ампер-часах, чем простой внутренний регулятор, который обычно используется на стандартный двигатель

288

генераторы.Но тип заряда, для обеспечения которого предназначены внешние многоступенчатые регуляторы, делает их достойными внимания при установке домашней аккумуляторной батареи с глубоким циклом, даже если предполагаемое время работы двигателя минимально.

Скорость приема в цикле зарядки — это то, сколько ампер может выдержать аккумуляторная батарея в любой момент времени. Многоступенчатые регуляторы удерживают заряд ближе к этому уровню ампер на протяжении всего цикла заряда, в то время как обычные регуляторы автомобильного типа снижают заряд более резко.Последняя технология никогда не предназначалась для оптимизации зарядки в течение короткого промежутка времени.

Трехступенчатые внешние регуляторы, такие как модели Charles Industry Next Step Series или Balmar Max Charge, имеют алгоритмы зарядки, программируемые пользователем для различных типов аккумуляторов, представленных на рынке (свинцово-кислотные, свинцово-кислотные с глубоким циклом, AGM, гелевые, оптимум). Гелевые аккумуляторы, в отличие от свинцово-кислотных, очень чувствительны к зарядному напряжению выше 14,1 вольт. При этом важно отметить, что одноступенчатые внутренние регуляторы, имеющиеся в большинстве стандартных генераторов переменного тока, не позволяют пользователю регулировать выходное напряжение.

В дополнение к возможности выбора установщиком типа заряжаемой батареи, большинство внешних регуляторов могут обеспечивать температурную компенсацию батареи (важно для тех, кто плавает в экстремальных широтах). Некоторые модели с внешним регулятором даже контролируют температуру генератора, выдавая команду на снижение скорости зарядки до тех пор, пока генератор не остынет. Серия регуляторов Balmars Max Charge имеет уникальную функцию, называемую плавным нарастанием напряжения, благодаря которой максимальная выходная мощность заряда генератора постепенно увеличивается, уменьшая нагрузку на двигатель и ремни.Эта функция имеет большое значение для уменьшения шума проскальзывающего ремня сильно нагруженного генератора.

Поскольку многоступенчатые внешние регуляторы применяют более разумный режим подзарядки, срок службы домашней аккумуляторной батареи, вероятно, будет продлен как минимум на сезон. Если принять во внимание высокую первоначальную стоимость типичного блока батарей глубокого цикла на 1000 ампер-часов и возможность продления срока службы батарей по сравнению со стоимостью внешнего регулятора Charles или Balmar в 300 долларов, мы определенно найдем ценность в наличии внешнего регулятора. регулятор напряжения, установленный на больших банках домашних батарей.

Типы регуляторов напряжения и принцип работы | Статья

АРТИКУЛ

Получайте ценные ресурсы прямо на свой почтовый ящик — рассылается раз в месяц

Мы ценим вашу конфиденциальность


Как работает регулятор напряжения?

Регулятор напряжения — это схема, которая создает и поддерживает фиксированное выходное напряжение независимо от изменений входного напряжения или условий нагрузки.

Регуляторы напряжения (VR) поддерживают напряжение от источника питания в диапазоне, совместимом с другими электрическими компонентами.Хотя регуляторы напряжения чаще всего используются для преобразования мощности постоянного тока в постоянный, некоторые из них также могут выполнять преобразование мощности переменного тока в переменный или переменный в постоянный. В этой статье речь пойдет о регуляторах напряжения постоянного/постоянного тока.

Типы регуляторов напряжения: линейные и импульсные

Существует два основных типа регуляторов напряжения: линейные и импульсные. Оба типа регулируют напряжение в системе, но линейные стабилизаторы работают с низким КПД, а импульсные стабилизаторы — с высоким КПД. В высокоэффективных импульсных стабилизаторах большая часть входной мощности передается на выход без рассеяния.

Линейные регуляторы

В линейном регуляторе напряжения используется активное проходное устройство (например, биполярный транзистор или полевой МОП-транзистор), которое управляется операционным усилителем с высоким коэффициентом усиления. Чтобы поддерживать постоянное выходное напряжение, линейный регулятор регулирует сопротивление проходного устройства, сравнивая внутреннее опорное напряжение с дискретизированным выходным напряжением, а затем сводя ошибку к нулю.

Линейные регуляторы представляют собой понижающие преобразователи, поэтому по определению выходное напряжение всегда ниже входного напряжения.Однако у этих стабилизаторов есть несколько преимуществ: они, как правило, просты в конструкции, надежны, экономичны и обеспечивают низкий уровень шума, а также низкие пульсации выходного напряжения.

Линейные стабилизаторы, такие как MP2018, требуют только входного и выходного конденсатора для работы (см. рис. 1) . Их простота и надежность делают их интуитивными и простыми устройствами для инженеров, и часто они очень рентабельны.

Рисунок 1: Линейный регулятор MP2018

Импульсные регуляторы

Схема импульсного регулятора, как правило, более сложна в разработке, чем линейный регулятор, и требует выбора номиналов внешних компонентов, настройки контуров управления для обеспечения стабильности и тщательной компоновки схемы.

Импульсные регуляторы

могут быть понижающими преобразователями, повышающими преобразователями или их комбинацией, что делает их более универсальными, чем линейный регулятор.

Преимущества импульсных стабилизаторов заключаются в том, что они очень эффективны, имеют лучшие тепловые характеристики и могут поддерживать более высокие токи и более широкие приложения VIN / VOUT. Они могут достигать эффективности более 95% в зависимости от требований приложения. В отличие от линейных стабилизаторов, для импульсной системы питания могут потребоваться дополнительные внешние компоненты, такие как катушки индуктивности, конденсаторы, полевые транзисторы или резисторы обратной связи.HF920 является примером импульсного стабилизатора, обеспечивающего высокую надежность и эффективное регулирование мощности (см. рис. 2) .

Рисунок 2: Импульсный регулятор HF920

Ограничения регуляторов напряжения

Одним из основных недостатков линейных регуляторов является то, что они могут быть неэффективными, так как рассеивают большое количество энергии в определенных случаях использования. Падение напряжения линейного регулятора сравнимо с падением напряжения на резисторе. Например, при входном напряжении 5 В и выходном напряжении 3 В между клеммами возникает падение на 2 В, а КПД ограничен 3 В/5 В (60%).Это означает, что линейные регуляторы лучше всего подходят для приложений с более низкими дифференциалами VIN/VOUT.

Важно учитывать предполагаемое рассеивание мощности линейного стабилизатора при применении, поскольку использование более высоких входных напряжений приводит к высокому рассеиванию мощности, что может привести к перегреву и повреждению компонентов.

Другим ограничением линейных стабилизаторов напряжения является то, что они могут выполнять только понижающее (понижающее) преобразование, в отличие от импульсных стабилизаторов, которые также обеспечивают повышающее (повышающее) и повышающе-понижающее преобразование.

Импульсные стабилизаторы очень эффективны, но некоторые недостатки включают то, что они, как правило, менее рентабельны, чем линейные регуляторы, больше по размеру, более сложны и могут создавать больше шума, если их внешние компоненты не выбраны тщательно. Шум может быть очень важен для данного приложения, так как шум может влиять на работу и характеристики схемы, а также на характеристики электромагнитных помех.

Топологии импульсных регуляторов

: понижающий, повышающий, линейный, LDO и регулируемый

Существуют различные топологии линейных и импульсных регуляторов.Линейные регуляторы часто полагаются на топологии с малым падением напряжения (LDO). Импульсные стабилизаторы бывают трех распространенных топологий: понижающие преобразователи, повышающие преобразователи и повышающе-понижающие преобразователи. Каждая топология описана ниже:

Регуляторы LDO

Одной из популярных топологий линейных регуляторов является регулятор с малым падением напряжения (LDO). Линейные стабилизаторы обычно требуют, чтобы входное напряжение было как минимум на 2 В выше выходного напряжения. Однако регулятор LDO предназначен для работы с очень небольшой разницей напряжений между входными и выходными клеммами, иногда всего 100 мВ.

Понижающий и повышающий преобразователи

Понижающие преобразователи (также называемые понижающими преобразователями) принимают более высокое входное напряжение и производят более низкое выходное напряжение. И наоборот, повышающие преобразователи (также называемые повышающими преобразователями) потребляют более низкое входное напряжение и производят более высокое выходное напряжение.

Понижающе-повышающие преобразователи

Понижающе-повышающий преобразователь — это одноступенчатый преобразователь, который сочетает в себе функции понижающего и повышающего преобразователя для регулирования выходного сигнала в широком диапазоне входных напряжений, которые могут быть больше или меньше выходного напряжения.

Управление регулятором напряжения

Четыре основных компонента линейного регулятора — проходной транзистор, усилитель ошибки, источник опорного напряжения и резисторная цепь обратной связи. Один из входов усилителя ошибки устанавливается двумя резисторами (R1 и R2) для контроля выходного напряжения в процентах. Другой вход представляет собой стабильное опорное напряжение (VREF). Если дискретизированное выходное напряжение изменяется относительно VREF, усилитель ошибки изменяет сопротивление проходного транзистора для поддержания постоянного выходного напряжения (VOUT).

Для работы линейных регуляторов

обычно требуется только внешний входной и выходной конденсатор, что упрощает их реализацию.

С другой стороны, импульсный регулятор требует больше компонентов для создания цепи. Силовой каскад переключается между VIN и землей для создания пакетов заряда для доставки на выход. Подобно линейному регулятору, имеется операционный усилитель, который считывает выходное напряжение постоянного тока из сети обратной связи и сравнивает его с внутренним опорным напряжением.Затем сигнал ошибки усиливается, компенсируется и фильтруется. Этот сигнал используется для модуляции рабочего цикла ШИМ, чтобы вернуть выход в режим регулирования. Например, если ток нагрузки быстро увеличивается и вызывает падение выходного напряжения, контур управления увеличивает рабочий цикл ШИМ, чтобы обеспечить больший заряд нагрузки и вернуть шину в режим регулирования.

Применение линейных и импульсных регуляторов

Линейные регуляторы часто используются в приложениях, которые чувствительны к стоимости, шуму, слабому току или ограниченному пространству.Некоторые примеры включают бытовую электронику, такую ​​как наушники, носимые устройства и устройства Интернета вещей (IoT). Например, в таких приложениях, как слуховой аппарат, можно использовать линейный регулятор, поскольку в них нет переключающего элемента, который может создавать нежелательные шумы и мешать работе устройства.

Кроме того, если разработчики в основном заинтересованы в создании недорогого приложения, им не нужно так беспокоиться о рассеиваемой мощности, и они могут положиться на линейный регулятор.

Импульсные стабилизаторы

выгодны для более общих применений и особенно полезны в приложениях, требующих эффективности и производительности, таких как потребительские, промышленные, корпоративные и автомобильные приложения (см. рис. 3) .Например, если приложение требует большого понижающего решения, лучше подойдет импульсный регулятор, так как линейный регулятор может создать большую рассеиваемую мощность, которая может повредить другие электрические компоненты.

Рис. 3. Понижающий регулятор MPQ4430-AEC1

Каковы основные параметры микросхемы регулятора напряжения?

Некоторые из основных параметров, которые следует учитывать при использовании регулятора напряжения, — это входное напряжение, выходное напряжение и выходной ток. Эти параметры используются для определения того, какая топология VR совместима с IC пользователя.

Другие параметры, включая ток покоя, частоту коммутации, тепловое сопротивление и напряжение обратной связи, могут иметь значение в зависимости от применения.

Ток покоя важен, когда эффективность в режиме малой нагрузки или в режиме ожидания является приоритетом. При рассмотрении частоты коммутации в качестве параметра максимизация частоты коммутации приводит к меньшим системным решениям.

Кроме того, тепловое сопротивление имеет решающее значение для отвода тепла от устройства и рассеивания его по системе.Если в состав контроллера входит внутренний МОП-транзистор, то все потери (кондуктивные и динамические) рассеиваются в корпусе и должны учитываться при расчете максимальной температуры ИС.

Напряжение обратной связи — еще один важный параметр, который необходимо проверить, поскольку он определяет самое низкое выходное напряжение, которое может поддерживать регулятор напряжения. Стандартно смотреть на опорные параметры напряжения. Это ограничивает более низкое выходное напряжение, точность которого влияет на точность регулирования выходного напряжения.

Как правильно выбрать регулятор напряжения

Чтобы выбрать правильный регулятор напряжения, разработчик должен сначала понять его ключевые параметры, такие как V IN , V OUT , I OUT , системные приоритеты (например, эффективность, производительность, стоимость) и любые дополнительные ключевые функции, например, индикация питания (PG) или включение управления.

После того как разработчик определил эти требования, используйте таблицу параметрического поиска, чтобы найти лучшее устройство, отвечающее заданным требованиям.Таблица параметрического поиска является ценным инструментом для проектировщиков, поскольку она предлагает различные функции и пакеты, доступные для соответствия требуемым параметрам вашего приложения.

Каждое устройство MPS поставляется с техническим описанием, в котором указано, какие внешние детали необходимы, и как рассчитать их значения для достижения эффективной, стабильной и высокопроизводительной конструкции. Техническое описание можно использовать для расчета значений компонентов, таких как выходная емкость, выходная индуктивность, сопротивление обратной связи и других ключевых компонентов системы.Кроме того, вы можете использовать инструменты моделирования, такие как DC/DC Designer или программное обеспечение MPSmart, обращаться к примечаниям по применению или обращаться к местному FAE с вопросами.

MPS предлагает широкий выбор эффективных, компактных линейных и импульсных стабилизаторов напряжения, включая семейство HF500-x, семейство MP171x, MP20056, MP28310, MPQ4572-AEC1 и MPQ2013-AEC1.

Ссылки

Глоссарий по электронной технике

_________________________

Вам было интересно? Получайте ценные ресурсы прямо на свой почтовый ящик — рассылка раз в месяц!

Получить техническую поддержку

 

Принцип работы регулятора напряжения

Регулятор напряжения создает фиксированное выходное напряжение заданной величины, которое остается постоянным независимо от изменений входного напряжения или условий нагрузки.Регуляторы напряжения бывают двух типов: линейные и импульсные.

В линейном регуляторе используется активное (BJT или MOSFET) проходное устройство (последовательное или шунтовое), управляемое дифференциальным усилителем с высоким коэффициентом усиления. Он сравнивает выходное напряжение с точным эталонным напряжением и регулирует проходное устройство для поддержания постоянного выходного напряжения.

Импульсный стабилизатор преобразует входное постоянное напряжение в коммутируемое напряжение, подаваемое на силовой МОП-транзистор или биполярный транзисторный транзистор. Отфильтрованное выходное напряжение переключателя питания подается обратно в схему, которая управляет временем включения и выключения переключателя питания, так что выходное напряжение остается постоянным независимо от входного напряжения или изменения тока нагрузки.

Какие существуют топологии импульсных регуляторов?

Существует три распространенные топологии: buck (понижающая), boost (повышающая) и buck-boost (повышающая/понижающая). Другие топологии включают обратноходовую, SEPIC, Cuk, двухтактную, прямую, полномостовую и полумостовую топологии.

Как частота коммутации влияет на конструкцию регулятора?

Более высокие частоты переключения означают, что регулятор напряжения может использовать катушки индуктивности и конденсаторы меньшего размера. Это также означает более высокие потери при переключении и больший шум в цепи.

Какие потери возникают в импульсном регуляторе?

Потери возникают из-за мощности, необходимой для включения и выключения MOSFET, которые связаны с драйвером затвора MOSFET. Кроме того, потери мощности в МОП-транзисторах происходят из-за того, что для переключения из состояния проводимости в состояние непроводимости требуется конечное время. Потери также связаны с энергией, необходимой для зарядки и разрядки емкости затвора MOSFET между пороговым напряжением и напряжением затвора.

Каковы обычные области применения линейных и импульсных регуляторов?

Рассеиваемая мощность линейного стабилизатора прямо пропорциональна его выходному току при заданном входном и выходном напряжении, поэтому типичный КПД может составлять 50 % или даже ниже.Используя оптимальные компоненты, импульсный регулятор может достигать КПД в диапазоне 90%. Однако выходной шум линейного стабилизатора намного ниже, чем у импульсного стабилизатора с такими же требованиями к выходному напряжению и току. Как правило, импульсный регулятор может работать с более высокими токовыми нагрузками, чем линейный стабилизатор.

Как импульсный стабилизатор управляет своим выходом?

Импульсные стабилизаторы требуют средств для изменения их выходного напряжения в ответ на изменения входного и выходного напряжения.Один из подходов заключается в использовании ШИМ, который управляет входом соответствующего выключателя питания, который управляет временем включения и выключения (рабочим циклом). Во время работы отфильтрованное выходное напряжение регулятора подается обратно на ШИМ-контроллер для управления рабочим циклом. Если отфильтрованный выход имеет тенденцию к изменению, обратная связь, подаваемая на ШИМ-контроллер, изменяет рабочий цикл для поддержания постоянного выходного напряжения.

Какие конструктивные характеристики важны для микросхемы регулятора напряжения?

К основным параметрам относятся входное напряжение, выходное напряжение и выходной ток.В зависимости от приложения могут быть важны и другие параметры, такие как пульсации выходного напряжения, переходная характеристика нагрузки, выходной шум и КПД. Важными параметрами для линейного стабилизатора являются падение напряжения, PSRR (коэффициент ослабления источника питания) и выходной шум.

использованная литература

Загрузить инструменты проектирования управления питанием

5 основных характеристик автоматических регуляторов напряжения

Как выбрать автоматический регулятор напряжения?

Ниже мы перечисляем пять основных характеристик высококачественного автоматического регулятора напряжения, чтобы помочь вам найти наилучшее решение для вашего приложения.


1. Регулирование напряжения

Оптимальное регулирование напряжения достигается, когда значение напряжения эквивалентно всем нагрузкам электрооборудования. На регулирование напряжения могут влиять несколько факторов, в том числе размер и тип проводов и кабелей, реактивное сопротивление трансформатора и кабели, пускатель двигателя, схема и коэффициент мощности. Независимо от этих потенциальных препятствий, регулировка напряжения должна выбираться с точностью ±1%. Это требование устраняет проблемы с трехфазным дисбалансом и сводит к минимуму отклонения напряжения.


2. Диапазон входного напряжения

Первым шагом в выборе наилучшего автоматического регулятора напряжения является указание диапазона входного напряжения. Диапазон входного напряжения должен быть широким и сдвинутым, потому что линейные напряжения падают больше, чем растут. Эта функция допускает более низкую коррекцию, а не высокую коррекцию. Это также позволяет автоматическому регулятору напряжения быть более настраиваемым для понижения или повышения напряжения, обеспечивая максимальную коррекцию напряжения в экстремальных случаях.


3.Низкий импеданс

Импеданс — это сопротивление компонента протеканию электрического тока, измеряемое в омах. Целью автоматического регулятора напряжения является достижение низкого импеданса. Взаимодействие между током нагрузки и импедансом источника может привести к низкому напряжению, гармоническим искажениям и дисбалансу напряжения. В идеале ваш автоматический регулятор напряжения избегал бы всего этого, если бы имел низкое полное сопротивление.


4. Совместимость нагрузки

Решения по регулированию напряжения должны быть совместимы с указанной нагрузкой, чтобы обеспечить ее работу и избежать помех работе других нагрузок, подключенных к тому же источнику питания.Высокопроизводительные автоматические регуляторы напряжения должны быть в состоянии работать с нагрузками с высокими пусковыми токами, всеми коэффициентами мощности и высокими коэффициентами амплитуды. Чтобы предотвратить нестабильность, скорость отклика регулятора должна быть рассчитана на работу с электронными источниками питания, используемыми в большей части современного оборудования.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.