Spänningsregulator - Voltage regulator
En spänningsregulator är ett system som är utformat för att automatiskt hålla en konstant spänning. En spänningsregulator kan använda en enkel frammatningsdesign eller inkludera negativ feedback . Den kan använda en elektromekanisk mekanism eller elektroniska komponenter . Beroende på utformning, kan den användas för att reglera en eller flera AC eller DC spänning .
Elektroniska spänningsregulatorer finns i enheter som datorns nätaggregat där de stabiliserar likspänningarna som används av processorn och andra element. I bilgeneratorer och centrala kraftstationsgeneratorer kontrollerar spänningsregulatorerna anläggningens effekt. I ett eldistributionssystem kan spänningsregulatorer installeras vid en transformatorstation eller längs distributionsledningar så att alla kunder får konstant spänning oberoende av hur mycket ström som dras från ledningen.
Elektroniska spänningsregulatorer
En enkel spännings/strömregulator kan tillverkas av ett motstånd i serie med en diod (eller serie av dioder). På grund av den logaritmiska formen på diod VI -kurvor ändras spänningen över dioden endast något på grund av förändringar i strömmen eller förändringar i ingången. När exakt spänningskontroll och effektivitet inte är viktiga kan denna design vara bra. Eftersom framspänningen på en diod är liten är denna typ av spänningsregulator endast lämplig för lågspänningsreglerad utgång. När högre spänningsutmatning behövs kan en zenerdiod eller en serie zenerdioder användas. Zenerdiodregulatorer använder zenerdiodens fasta omvända spänning, som kan vara ganska stor.
Feedback spänningsregulatorer fungerar genom att jämföra den faktiska utspänningen med en viss fast referensspänning. Varje skillnad förstärks och används för att styra regleringselementet på ett sådant sätt att spänningsfelet reduceras. Detta bildar en negativ återkopplingsstyrslinga; ökning av öppen förstärkning tenderar att öka regleringsnoggrannheten men minska stabiliteten. (Stabilitet är att undvika oscillation eller ringning under stegändringar.) Det kommer också att finnas en avvägning mellan stabilitet och hastigheten på svaret på förändringar. Om utspänningen är för låg (kanske på grund av att ingångsspänningen minskar eller belastningsströmmen ökar), uppmanas regleringselementet, upp till en punkt , att producera en högre utspänning - genom att tappa mindre av ingångsspänningen (för linjära serieregulatorer och buck switchregulatorer), eller för att dra ingångsström under längre perioder (boost-typ switchregulatorer); om utspänningen är för hög, kommer regulatorelementet normalt att beordras att producera en lägre spänning. Många regulatorer har dock överströmskydd, så att de helt slutar att få ström (eller begränsa strömmen på något sätt) om utströmmen är för hög, och vissa regulatorer kan också stängas av om ingångsspänningen är utanför en given intervall (se även: kofotkretsar ).
Elektromekaniska regulatorer
I elektromekaniska regulatorer uppnås spänningsreglering enkelt genom att linda avkänningstråden för att skapa en elektromagnet. Magnetfältet som produceras av strömmen lockar till sig en järnhaltig kärna som hålls tillbaka under fjäderspänning eller dragkraft. När spänningen ökar, ökar också strömmen, stärker magnetfältet som produceras av spolen och drar kärnan mot fältet. Magneten är fysiskt ansluten till en mekanisk strömbrytare, som öppnas när magneten rör sig in i fältet. När spänningen minskar, så minskar strömmen, vilket släpper fjäderspänningen eller kärnans vikt och får den att dra sig tillbaka. Detta stänger omkopplaren och låter strömmen flöda en gång till.
Om den mekaniska regulatorns konstruktion är känslig för små spänningsfluktuationer kan magnetkärnans rörelse användas för att flytta en väljaromkopplare över ett antal motstånd eller transformatorlindningar för att gradvis öka utspänningen upp eller ner, eller för att rotera positionen för en AC-regulator med rörlig spole.
Tidiga bilgeneratorer och generatorer hade en mekanisk spänningsregulator som använde ett, två eller tre reläer och olika motstånd för att stabilisera generatorns effekt på något mer än 6,7 eller 13,4 V för att bibehålla batteriet oberoende av motorns varvtal eller den varierande belastningen på fordonets elektriska system som möjligt. Reläet / modulerna modulerade bredden på en strömpuls för att reglera generatorns spänningsutmatning genom att styra den genomsnittliga fältströmmen i den roterande maskinen som bestämmer styrkan hos det magnetfält som produceras som bestämmer den utmatade utspänningen per rpm. Kondensatorer används inte för att jämna ut den pulsade spänningen som beskrivits tidigare. Fältspolens stora induktans lagrar energin som levereras till magnetfältet i en järnkärna så att den pulsade fältströmmen inte resulterar i ett lika starkt pulsat fält. Båda typerna av roterande maskiner producerar ett roterande magnetfält som inducerar en växelström i spolarna i statorn. En generator använder en mekanisk kommutator, grafitborstar som körs på kopparsegment, för att omvandla växelströmmen till likström genom att växla de externa anslutningarna i axelvinkeln när spänningen skulle vända. En generator uppnår samma mål med hjälp av likriktare som inte slits och som behöver bytas ut.
Moderna konstruktioner använder nu solid state -teknik (transistorer) för att utföra samma funktion som reläerna utför i elektromekaniska regulatorer.
Elektromekaniska regulatorer används för nätspänningsstabilisering - se växelspänningsstabilisatorer nedan.
Automatisk spänningsregulator
Generatorer, som används i kraftstationer, skeppselproduktion eller standby -kraftsystem, kommer att ha automatiska spänningsregulatorer (AVR) för att stabilisera sina spänningar när belastningen på generatorerna ändras. De första AVR: erna för generatorer var elektromekaniska system, men en modern AVR använder solid state-enheter. En AVR är ett återkopplingsstyrsystem som mäter generatorns utspänning, jämför utgången med ett börvärde och genererar en felsignal som används för att justera generatorns excitation. När excitationsströmmen i generatorns fältlindning ökar kommer dess terminalspänning att öka. AVR: n kommer att styra strömmen med hjälp av kraftelektroniska enheter; vanligtvis används en liten del av generatorns uteffekt för att tillhandahålla ström för fältlindningen. När en generator är ansluten parallellt med andra källor, t.ex. ett elektriskt överföringsnät, har förändring av excitationen mer effekt på den reaktiva effekten som genereras av generatorn än på dess terminalspänning, som mestadels ställs in av det anslutna kraftsystemet. Om flera generatorer är anslutna parallellt kommer AVR -systemet att ha kretsar för att säkerställa att alla generatorer arbetar med samma effektfaktor. AVR på nätanslutna kraftstationsgeneratorer kan ha ytterligare kontrollfunktioner för att stabilisera elnätet mot störningar på grund av plötslig belastningsförlust eller fel.
AC -spänningsstabilisatorer
Spol-rotation AC-spänningsregulator
Detta är en äldre typ av regulator som användes på 1920-talet som använder principen om en fastspolad fältspole och en andra fältspole som kan roteras på en axel parallellt med den fasta spolen, liknande en variokopplare.
När den rörliga spolen är placerad vinkelrätt mot den fasta spolen balanserar de magnetiska krafterna som verkar på den rörliga spolen varandra och spänningsutgången är oförändrad. Att rotera spolen i en eller annan riktning bort från mittläget kommer att öka eller minska spänningen i den sekundära rörliga spolen.
Denna typ av regulator kan automatiseras via en servostyrningsmekanism för att förflytta den rörliga spolens position för att ge spänningsökning eller minskning. En bromsmekanism eller högförhållande växel används för att hålla den roterande spolen på plats mot de kraftfulla magnetiska krafterna som verkar på den rörliga spolen.
Elektromekanisk
Elektromekaniska regulatorer som kallas spänningsstabilisatorer eller tappväxlare har också använts för att reglera spänningen på växelströmsledningar. Dessa regulatorer fungerar genom att använda en servomekanism för att välja lämplig kran på en autotransformator med flera kranar, eller genom att flytta torkaren på en kontinuerligt variabel biltransfomer. Om utspänningen inte är inom det acceptabla intervallet, byter servomekanismen kranen och ändrar transformatorns varvtal för att flytta sekundärspänningen till det acceptabla området. Kontrollerna tillhandahåller ett dödband där regulatorn inte kommer att verka, vilket hindrar regulatorn från att ständigt justera spänningen ("jakt") eftersom den varierar med en acceptabelt liten mängd.
Konstant spänningstransformator
Den ferroresonanstransformator , ferroresonansregulator eller konstant-spänningstransformator är en typ av mättande transformator som används som en spänningsregulator. Dessa transformatorer använder en tankkrets som består av en högspänningsresonantlindning och en kondensator för att producera en nästan konstant genomsnittlig utspänning med varierande ingångsström eller varierande belastning. Kretsen har en primär på ena sidan av en magnet shunt och den avstämda kretsspolen och sekundär på den andra sidan. Regleringen beror på magnetisk mättnad i sektionen runt sekundären.
Ferroresonant tillvägagångssätt är attraktivt på grund av dess brist på aktiva komponenter, beroende på tankkretsens kvadratiska slingegenskaper för att absorbera variationer i genomsnittlig ingångsspänning. Mättande transformatorer ger en enkel robust metod för att stabilisera en växelström.
Äldre konstruktioner av ferroresonanta transformatorer hade en effekt med högt harmoniskt innehåll, vilket ledde till en förvrängd utgångsvågform. Moderna enheter används för att konstruera en perfekt sinusvåg. Ferroresonantverkan är en flödesbegränsare snarare än en spänningsregulator, men med en fast matningsfrekvens kan den bibehålla en nästan konstant genomsnittlig utspänning även om ingångsspänningen varierar kraftigt.
Ferroresonanta transformatorer, som också är kända som konstantspänningstransformatorer (CVT) eller "ferros", är också bra överspänningsdämpare, eftersom de ger hög isolering och inneboende kortslutningsskydd.
En ferroresonant transformator kan arbeta med ett ingångsspänningsområde ± 40% eller mer av den nominella spänningen.
Uteffektfaktorn förblir i intervallet 0,96 eller högre från halv till full belastning.
Eftersom den regenererar en utgångsspänningsvågform, är utgående distorsion, som vanligtvis är mindre än 4%, oberoende av eventuell ingångsspänningsförvrängning, inklusive hack.
Effektiviteten vid full belastning ligger vanligtvis i intervallet 89% till 93%. Vid låg belastning kan dock verkningsgraden sjunka under 60%. Den strömbegränsande förmågan blir också ett handikapp när en CVT används i en applikation med måttlig till hög startström, som motorer, transformatorer eller magneter. I detta fall måste CVT dimensioneras för att rymma toppströmmen, vilket tvingar den att köra vid låga belastningar och dålig effektivitet.
Minimalt underhåll krävs eftersom transformatorer och kondensatorer kan vara mycket tillförlitliga. Vissa enheter har inkluderat redundanta kondensatorer för att tillåta flera kondensatorer att misslyckas mellan inspektionerna utan någon märkbar effekt på enhetens prestanda.
Utgångsspänningen varierar cirka 1,2% för varje 1% förändring av matningsfrekvensen. Exempelvis resulterar en förändring på 2 Hz i generatorfrekvensen, som är mycket stor, i en utspänningsändring på endast 4%, vilket har liten effekt för de flesta belastningarna.
Den accepterar 100% enfas switch-mode strömförsörjningsladdning utan krav på nedgång, inklusive alla neutrala komponenter.
Ingångsströmförvrängning förblir mindre än 8% THD även vid försörjning av olinjära laster med mer än 100% ström THD.
Nackdelarna med CVT är deras större storlek, hörbara brummande ljud och den höga värmegenerering som orsakas av mättnad.
Kommersiell användning
Spänningsregulatorer eller stabilisatorer används för att kompensera för spänningsfluktuationer i nätspänningen. Stora regulatorer kan installeras permanent på distributionsledningar. Små bärbara regulatorer kan anslutas mellan känslig utrustning och ett vägguttag. Automatiska spänningsregulatorer används på generatoraggregat på fartyg, i nödströmförsörjningar, på oljeriggar, etc. för att stabilisera fluktuationer i effektbehovet. Till exempel, när en stor maskin slås på, är kravet på kraft plötsligt mycket högre. Spänningsregulatorn kompenserar för förändringen i belastningen. Kommersiella spänningsregulatorer arbetar normalt med ett spänningsintervall, till exempel 150–240 V eller 90–280 V.
Likspänningsstabilisatorer
Många enkla likspänningsaggregat reglerar spänningen med antingen serie- eller shuntregulatorer, men de flesta tillämpar en spänningsreferens med hjälp av en shuntregulator som en zener -diod , lavinavbrottsdiod eller spänningsregulatorrör . Var och en av dessa enheter börjar leda vid en specificerad spänning och kommer att leda så mycket ström som krävs för att hålla sin terminalspänning till den angivna spänningen genom att avleda överskottsström från en icke-ideal strömkälla till jord, ofta genom ett relativt lågt värde motstånd till avlägsna överskottsenergin. Strömförsörjningen är konstruerad för att endast leverera en maximal mängd ström som ligger inom den säkra driftskapaciteten för shuntregleringsanordningen.
Om stabilisatorn måste ge mer effekt används shuntregulatorns utgång endast för att tillhandahålla standardspänningsreferensen för den elektroniska enheten, känd som spänningsstabilisatorn. Spänningsstabilisatorn är den elektroniska enheten som kan leverera mycket större strömmar vid behov.
Aktiva regulatorer
Aktiva regulatorer använder minst en aktiv (förstärkande) komponent, såsom en transistor eller operationsförstärkare. Shuntregulatorer är ofta (men inte alltid) passiva och enkla, men alltid ineffektiva eftersom de (i huvudsak) dumpar överskottsströmmen som inte är tillgänglig för lasten. När mer ström måste levereras används mer sofistikerade kretsar. I allmänhet kan dessa aktiva regulatorer delas in i flera klasser:
- Linjära serieregulatorer
- Byta regulatorer
- SCR -regulatorer
Linjära regulatorer
Linjära regulatorer är baserade på enheter som arbetar i sitt linjära område (däremot är en omkopplingsregulator baserad på en enhet som tvingas fungera som en på/av -omkopplare). Linjära regulatorer är också indelade i två typer:
- serieregulatorer
- shuntregulatorer
Tidigare användes vanligen ett eller flera vakuumrör som det variabla motståndet. Moderna konstruktioner använder istället en eller flera transistorer , kanske inom en integrerad krets . Linjära konstruktioner har fördelen av mycket "ren" utgång med lite brus som införs i deras likström, men är oftast mycket mindre effektiva och kan inte öka eller invertera ingångsspänningen som kopplade förbrukningsmaterial. Alla linjära regulatorer kräver en högre ingång än utgången. Om ingångsspänningen närmar sig önskad utspänning, kommer regulatorn att "släppa ut". Ingången till utspänningsdifferentialen vid vilken detta inträffar är känd som regulatorns utfallsspänning. Low-dropout-regulatorer (LDO) tillåter en ingångsspänning som kan vara mycket lägre (dvs. de slösar mindre energi än konventionella linjära regulatorer).
Hela linjära regulatorer finns som integrerade kretsar . Dessa chips finns i antingen fasta eller justerbara spänningstyper. Exempel på några integrerade kretsar är 723 generalregulator och 78 XX/79 XX -serier
Byta regulatorer
Kopplingsregulatorer slår snabbt på och av en seriens enhet. Den duty cycle av växeln sätter hur mycket laddning överförs till lasten. Detta styrs av en liknande återkopplingsmekanism som i en linjär regulator. Eftersom serieelementet antingen är helt ledande eller avstängt, tappar det nästan ingen ström; det är det som ger omkopplingsdesignen dess effektivitet. Växlingsregulatorer kan också generera utspänningar som är högre än ingången eller med motsatt polaritet - något som inte är möjligt med en linjär design. I omkopplade regulatorer används passstransistorn som en "kontrollerad omkopplare" och drivs antingen vid avstängning eller mättat tillstånd. Därför är effekten som överförs över passanordningen i diskreta pulser snarare än ett konstant strömflöde. Större effektivitet uppnås eftersom passagenheten drivs som en lågimpedansbrytare. När passeringsenheten är på avstängning finns det ingen ström och avger ingen ström. Återigen, när passeringsenheten är mättad, uppstår ett försumbart spänningsfall över den och avleder därmed endast en liten mängd medeleffekt, vilket ger maximal ström till lasten. I båda fallen är den bortkastade effekten i passerenheten mycket liten och nästan all kraft överförs till lasten. Således är effektiviteten hos en strömförsörjning med switchat läge anmärkningsvärt hög inom intervallet 70–90%.
Växlade lägesregulatorer förlitar sig på pulsbreddsmodulering för att styra medelvärdet för utspänningen. Medelvärdet för en repetitiv pulsvågform beror på området under vågformen. Om arbetscykeln varieras ändras medelvärdet för spänningen proportionellt.
Liksom linjära regulatorer finns nästan fullständiga kopplingsregulatorer också tillgängliga som integrerade kretsar. Till skillnad från linjära regulatorer kräver dessa vanligtvis en induktor som fungerar som energilagringselement. IC-regulatorerna kombinerar referensspänningskällan, felop-amp, pass transistor med kortslutningsströmbegränsning och termiskt överbelastningsskydd.
Jämförelse av linjära kontra omkopplingsregulatorer
Enkla likströmskällor kan tillverkas med likriktare. Men de lider av förändringar i ingången eller vid belastning. Detta initierade utvecklingen av de linjära regulator (serie/shunt) kretsarna*. Linjära regulatorer upprätthåller en konstant spänning genom att variera deras motstånd mot ändring av ingångsspänningen. Ändå är effektiviteten hos detta system dålig. De är tunga och inte tillräckligt flexibla för att kunna väljas för varje applikation. Så Switched Mode Power Supply (SMPS) utformades.
SMPS använder en högfrekvent switch med varierande driftscykel för att bibehålla utspänningen. Utspänningsvariationen som orsakas av omkopplingen filtreras bort av ett LC -filter. Strömförsörjningssystem i växlat läge har sitt ursprung tillbaka till de dagar då ventil- eller rörradioradioer behövde en stor HT -strömförsörjning. Till exempel skulle radion behöva 150 V DC för att genereras från ett bilkraftsystem med normalt 12 V DC . Idag hittar vi SMPS -applikationer inom de allra flesta elektronik.
Strömförsörjningar i switchat läge är i grunden DC -DC -omvandlare. Om ingången är AC, rättas ingången först till likspänning. Så beroende på ingången kan en SMPS ha två (DC – AC, AC – DC) eller tre (AC – DC, DC – AC, AC – DC) steg.
De två typerna av regulatorer har sina olika fördelar:
- Linjära regulatorer är bäst när brus med lågt output (och lågt RFI -utstrålat brus) krävs
- Linjära regulatorer är bäst när ett snabbt svar på ingångs- och utgångsstörningar krävs
- Vid låga effektnivåer, linjära regulatorer är billigare och upptar mindre kretskort utrymme
- Byta regulatorer är bäst när energieffektiviteten är kritisk (t.ex. i bärbara datorer ), förutom att linjära regulatorer är mer effektiva i ett litet antal fall (som en 5 V mikroprocessor ofta i "viloläge" som matas från ett 6 V batteri, om kopplingskretsens komplexitet och överföringskapacitans laddningsström innebär en hög viloläge i omkopplingsregulatorn)
- Växlingsregulatorer krävs när den enda strömförsörjningen är en likspänning och en högre utspänning krävs.
- Vid effektnivåer över några watt är omkopplingsregulatorer billigare (till exempel är kostnaden för att ta bort värme som genereras mindre)
SCR -regulatorer
Regulatorer som drivs från växelströmskretsar kan använda kiselstyrda likriktare (SCR) som seriens enhet. När utspänningen är under det önskade värdet utlöses SCR, vilket gör att elektricitet kan strömma in i lasten tills AC -nätspänningen passerar genom noll (slutar halvcykeln). SCR -regulatorer har fördelarna med att vara både mycket effektiva och mycket enkla, men eftersom de inte kan avsluta en pågående halvledningscykel kan de inte mycket exakt spänningsreglering som svar på snabbt föränderliga belastningar. Ett alternativ är SCR -shuntregulatorn som använder regulatorutgången som en trigger. Både serie- och shuntdesigner är bullriga, men kraftfulla, eftersom enheten har lågt motstånd.
Kombinations- eller hybridregulatorer
Många strömförsörjningar använder mer än en regleringsmetod i serie. Exempelvis kan utsignalen från en omkopplingsregulator regleras ytterligare av en linjär regulator. Kopplingsregulatorn accepterar ett stort antal ingångsspänningar och genererar effektivt en (något bullrig) spänning något över den slutligen önskade utgången. Därefter följer en linjär regulator som genererar exakt önskad spänning och eliminerar nästan allt brus som genereras av omkopplingsregulatorn. Andra utföranden kan använda en SCR-regulator som "förregulator", följt av en annan typ av regulator. Ett effektivt sätt att skapa en variabel spänning, exakt utmatning är att kombinera en flertappad transformator med en justerbar linjär efterregulator.
Exempel på linjära regulatorer
Transistorregulator
I det enklaste fallet används en gemensam kollektorförstärkare, även känd som emitterföljare, med basen av den regulerande transistorn ansluten direkt till spänningsreferensen:
En enkel transistorregulator ger en relativt konstant utspänning U ut för förändringar i spänningen U i strömkällan och för förändringar i belastning R L , förutsatt att U in överstiger U ut med tillräcklig marginal och att effekthanteringskapaciteten för transistorn överskrids inte.
Utgångsspänningen för stabilisatorn är lika med Zenerdiodspänningen minus bas -emitterspänningen för transistorn, U Z - U BE , där U BE vanligtvis är cirka 0,7 V för en kiseltransistor, beroende på belastningsströmmen. Om utspänningen sjunker av någon extern orsak, till exempel en ökning av den ström som dras av lasten (orsakar en minskning av kollektor -emitterspänningen för att observera KVL), ökar transistorns bas -emitterspänning ( U BE ) och vrider på transistorn vidare och levererar mer ström för att öka lastspänningen igen.
R v tillhandahåller en förspänningsström för både zenerdioden och transistorn. Strömmen i dioden är minimal när lastströmmen är maximal. Kretskonstruktören måste välja en minimispänning, som kan tolereras över R v , med tanke på att ju högre denna spänning kravet är, desto högre den erforderliga ingångsspänningen U i , och följaktligen sänka effektiviteten av regulatorn. Å andra sidan leder lägre värden på R v till högre effekttapp i dioden och till sämre regulatoregenskaper.
R v ges av
var
- min V R är den minsta spänning som ska bibehållas över R v ,
- min I D är den minsta ström som ska bibehållas genom zenerdioden,
- max I L är den maximala designlastströmmen,
- h FE är transistorns förstärkningsförstärkning ( I C / I B ).
Regulator med en operationsförstärkare
Utgångsspänningens stabilitet kan ökas avsevärt genom att använda en operationsförstärkare :
I detta fall driver operationsförstärkaren transistorn med mer ström om spänningen vid dess inverterande ingång sjunker under utgången från spänningsreferensen vid den icke-inverterande ingången. Genom att använda spänningsdelaren (R1, R2 och R3) kan du välja den godtyckliga utspänningen mellan U z och U in .
Regulatorns specifikation
Utgångsspänningen kan endast hållas konstant inom angivna gränser. Förordningen specificeras av två mätningar:
- Lastreglering är förändringen i utspänningen för en given förändring i lastström (till exempel "vanligtvis 15 mV, maximalt 100 mV för lastströmmar mellan 5 mA och 1,4 A, vid viss angiven temperatur och ingångsspänning").
- Linjereglering eller ingångsreglering är i vilken grad utspänningen ändras med ingångsspänningen (matningsspänningen) - som ett förhållande mellan utgång och ingångsförändring (till exempel "vanligtvis 13 mV/V"), eller utgångsspänningen ändras över hela specificerat ingångsspänningsområde (till exempel "plus eller minus 2% för ingångsspänningar mellan 90 V och 260 V, 50–60 Hz").
Andra viktiga parametrar är:
- Temperaturkoefficienten för utspänningen är förändringen med temperaturen (kanske i genomsnitt över ett givet temperaturintervall).
- Initial noggrannhet hos en spänningsregulator (eller helt enkelt "spänningsnoggrannheten") återspeglar felet i utspänningen för en fast regulator utan att ta hänsyn till temperatur eller åldrande effekter på utgångsnoggrannheten.
- Avbrottsspänning är den minsta skillnaden mellan ingångsspänning och utspänning för vilken regulatorn fortfarande kan leverera den angivna strömmen. Ingång-utgångsdifferentialen vid vilken spänningsregulatorn inte längre kommer att upprätthålla regleringen är utfallsspänningen. Ytterligare minskning av ingångsspänningen kommer att resultera i minskad utspänning. Detta värde beror på lastström och övergångstemperatur.
- Ingångsström eller ingångsspänningsström eller inkopplingsström är den maximala, momentana ingångsström som dras av en elektrisk enhet när den först slås på. Startströmmen brukar vara i en halv sekund, eller några millisekunder, men den är ofta mycket hög, vilket gör den farlig eftersom den gradvis kan brytas ned och bränna komponenter (över månader eller år), särskilt om det inte finns något inkopplingsströmskydd. Växelströmstransformatorer eller elmotorer i automatiska spänningsregulatorer kan dra och mata ut flera gånger sin normala fullastström under några cykler av ingångsvågformen när de först sätts på eller slås på. Strömomvandlare har också ofta inkopplingsströmmar mycket högre än deras steady state -strömmar, på grund av laddningsströmmen för ingångskapacitansen.
- Absoluta maxvärden definieras för regulatorkomponenter, specificerar de kontinuerliga och topputgångsströmmarna som kan användas (ibland internt begränsade), den maximala ingångsspänningen, maximal effektförlust vid en given temperatur, etc.
- Utgångsbrus (termiskt vitt brus ) och utgående dynamisk impedans kan specificeras som grafer kontra frekvens, medan utgående krusningsbrus (nät "brum" eller switch-mode "hash" -brus) kan anges som topp-till-topp eller RMS- spänningar, eller när det gäller deras spektra.
- Tyst ström i en regulatorkrets är den ström som dras internt, inte tillgänglig för lasten, normalt mätt som ingångsströmmen utan att någon last är ansluten och därmed en källa till ineffektivitet (vissa linjära regulatorer är överraskande mer effektiva vid mycket låga strömbelastningar än switchlägesdesigner på grund av detta).
- Transientrespons är reaktionen från en regulator när en (plötslig) förändring av lastströmmen (kallad lasttransienten ) eller ingångsspänningen (kallad linjetransienten ) inträffar. Vissa regulatorer tenderar att svänga eller har långsam svarstid, vilket i vissa fall kan leda till oönskade resultat. Detta värde skiljer sig från regleringsparametrarna, eftersom det är den stabila lägesdefinitionen. Det övergående svaret visar regulatorns beteende vid en förändring. Dessa uppgifter finns vanligtvis i en teknisk regulators dokumentation och är också beroende av utmatningskapacitans.
- Spegelbild införingsskydd innebär att en regulator är konstruerad för användning när en spänning, vanligtvis inte högre än regulatorns maximala ingångsspänning, appliceras på dess utgångsstift medan dess ingångskontakt är vid en låg spänning, voltfri eller jordad . Vissa regulatorer kan kontinuerligt motstå denna situation. Andra kanske bara hanterar det under en begränsad tid, till exempel 60 sekunder (vanligtvis specificerat i databladet). Till exempel kan denna situation uppstå när en treterminalregulator är felaktigt monterad på ett kretskort, med utgångsterminalen ansluten till den oreglerade DC -ingången och ingången ansluten till lasten. Spegelbildskydd är också viktigt när en regulatorkrets används i batteriladdningskretsar, när extern ström bryts eller inte slås på och utgångsterminalen förblir vid batterispänning.
Se även
- Laddningsregulator
- Konstant strömregulator
- DC-till-DC-omvandlare
- Lista över integrerade kretsar i LM-serien
- Dynamo med tredje borste
- Spänningsregulator modul
Referenser
Vidare läsning
- Handbok för linjär och växlande spänningsregulator ; ON Halvledare; 118 sidor; 2002; HB206/D. (Gratis PDF -nedladdning)