Всережимный регулятор тнвд: Всережимный автоматический регулятор частоты вращения

Содержание

Всережимный автоматический регулятор частоты вращения

Регулятор частоты вращения рассматриваемого ТНВД включает в себя механический регулятор с центробежными грузами и систему управляющих рычагов.

Схемы работы всережимного регулятора частоты враще­ния топливного насоса VE с системой рычагов и рабочими поло­жениями дозирующей муфты на различных нагрузочных и скоро­стных режимах показаны на рисунке.

Грузы регулятора 1 (обычно четыре груза) установлены в держателе, который получает вращение от приводной шестерен­ки. Радиальное перемещение грузов трансформируется в осевое перемещение муфты регулятора 12, что изменяет положение на­жимного 6 и силового 4 рычагов регулятора, которые, поворачи­ваясь относительно оси М2, перемещают дозирующую муфту 9, определяя тем самым активный ход плунжера 11.

Рис. Схема работы всережимного регулятора:
а – пуск двигателя; б – холостой ход; в – режим уменьшения нагрузки; г – режим увеличения нагрузки; 1 – грузы; 2 – ось скользящей муфты; 3 – регулировочный винт максимального режима; 4 – силовой рычаг; 5 – рычаг регулировки подачи топлива; 6 – нажимной рычаг; 7 – упор силового рычага; 8 – пластинчатая пружина пусковой подачи; 9 – дозирующая муфта; 10 – отсечное отверстие плунжера; 11 – плунжер; 12 – скользящая муфта регулятора; 13 – рычаг натяжения пружины; 14 – рычаг управления; 15 – регулировочный винт холостого хода минимального режима; 16 – ось рычага управления; 17 – рабочая пружина регулятора; 18 – фиксатор пружины; 19 – пружина минимального режима холостого хода; 20 – регулировочный винт холостого хода максимального режима

В верхней части силового рычага установлена пружина минимального режима холостого хода 19, а между силовым и нажимным рычагами пластинчатая – пружина пусковой подачи 8. Рычаг управления 14 воздействует на рабочую пружину регулятора 17, второй конец которой закреплен в силовом рычаге на фиксаторе 18. Таким об­разом, положение системы рычагов и, следовательно, дозирую­щей муфты определяется взаимодействием двух сил – силы предварительной затяжки рабочей пружины регулятора, опреде­ляемой положением рычага управления, и центробежной силы грузов, приведенной к муфте.

Работа регулятора при пуске дизеля

Перед пуском двигателя, когда коленчатый вал еще не вращается и топливный на­сос не работает, грузы регулятора находятся в состоянии покоя на минимальном радиусе, а нажимной рычаг 6 (его другое назва­ние – рычаг пуска) под действием пружины пусковой подачи 8 смещен влево на рисунке а, имея возможность качания относи­тельно оси М2. Соответственно нижний шарнирный конец рычага обеспечивает крайне правое положение дозирующей муфты 9 относитель­но плунжера 11, что соответствует пусковой подаче за счет увели­ченного активного хода плунжера h2. Как только двигатель запус­тится, грузы регулятора расходятся и муфта 12 перемещается вправо на величину хода «S», преодолевая сопротивление дос­таточно слабой пусковой пружины 8. Рычаг 6 при этом повора­чивается на оси М2 по часовой стрелке, перемещая дозирующую муфту в сторону уменьшения подачи (влево на рисунке б).

Работа регулятора на минимальной частоте вращения холостого хода

При отсутствии нагрузки и положении рычага управления на упоре в регулировочный винт 15 двигатель должен ус­тойчиво работать на минимальной частоте вращения холостого хода в соответствии со схемой рисунка б. Регулирование этого режима обеспечивается пружиной холостого хода 19, усилие ко­торой находится в равновесии с центробежной силой грузов, и в результате этого равновесия поддерживается подача топлива, соответствующая активному ходу плунжера h3. Как только скоростной режим двигателя выходит за преде­лы минимальной частоты вращения холостого хода, реализуется ход «с» силового рычага при сжатии пружины 19 под действием увеличивающейся центробежной силы грузов.

Работа регулятора на нагрузочных режимах

В экс­плуатации дизеля со всережимным регулятором скоростной ре­жим устанавливается водителем путем воздействия через пе­даль акселератора на рычаг управления 14. На рабочих режимах пружина пусковой подачи 8 и пружина 19 холостого хода не ра­ботают, и работа регулятора определяется предварительной деформацией рабочей пружины 17. При повороте рычага управ­ления до упора в регулировочный винт холостого хода максимального режима 20 (рисунки в, г) в сторону увеличения скорост­ного режима и соответствующем растяжении рабочей пружины ее усилие передается на силовой рычаг 4 и затем через рычаг 6 на муфту регулятора 12, заставляя грузы 1 сходиться. Система рычагов при этом поворачивается относительно оси М2 против часовой стрелки на рисунке, перемещая дозирующую муфту 9 в сторону увеличения подачи до режимов внешней скоростной ха­рактеристики. Частота вращения коленчатого вала дизеля и со­ответственно грузов регулятора при этом увеличивается, цен­тробежная сила грузов и сопротивление последней усилию рабо­чей пружины также увеличиваются, и в какой-то момент наступа­ет равновесие сил и равновесие положения всех элементов ре­гулятора. При отсутствии изменения нагрузки двигатель работа­ет на установившемся режиме при постоянной частоте вращения (не принимая во внимание естественную для ДВС нестабиль­ность вращения).

Если на этом режиме имеет место изменение нагрузки, то в работу вступает автоматический регулятор в соответствии со схемами, показанными на рисунках в, г. При уменьшении нагруз­ки частота вращения увеличивается, грузы регулятора расходят­ся и, преодолевая сопротивление рабочей пружины, перемеща­ют муфту регулятора вправо. Система рычагов при этом поворачивается относительно оси М2 по часовой стрелке, перемещая дозирующую муфту влево, в сторону уменьшения подачи.

На рисунке г показана работа регулятора при положении рычага управления на упоре регулировочного винта холостого хода максимального режима 20 и при увеличении нагрузки. В этом случае частота вращения вала дизеля уменьшается, грузы регулятора сходятся, центробежная сила грузов уменьшается, и под действием усилия рабочей пружины, муфта регулятора пе­ремещается влево, а система рычагов 4 и 6 перемещает дози­рующую муфту вправо, в сторону увеличения подачи.

Для чего предназначен всережимный регулятор дизельного двигателя

Устройство автомобилей

Система питания дизельного двигателя

Регуляторы частоты вращения

Работа дизелей, оснащенных ТНВД плунжерного типа, характеризуется крайне неустойчивой частотой вращения. Во время работы машины нагрузка постоянно меняется и соответственно меняется нагрузка на двигатель. Характер изменения нагрузки может быть достаточно интенсивным: от резкого увеличения, например, при разгоне или движении на подъем (наброс нагрузки), до резкого снижения, например, при движении на спуске (сброс нагрузки).

Так, при резком снижении внешней нагрузки дизеля частота вращения коленчатого вала увеличивается, что вызывает увеличение цикловой подачи топлива.

Это происходит вследствие сокращения времени прохождения плунжером окон втулки и соответственно сокращения количества вытесняемого топлива из надплунжерного пространства через эти окна.

Кроме того, регулятор опережения впрыска топлива при увеличении оборотов корректирует начало подачи и, таким образом, обороты двигателя прогрессирующе возрастают.
Данное явление тем более характерно, чем меньше активный ход плунжера. Возрастание цикловой подачи приводит к дальнейшему росту частоты вращения клеенчатого вала, и если нагрузка не увеличится, то это может привести к «разносу» двигателя (саморазрушению)

Увеличение внешней нагрузки двигателя и снижение вследствие этого частоты вращения коленчатого вала, наоборот, приводит к увеличению количества перетекающего топлива в окна втулки и соответственно к сокращению поданного количества топлива через штуцер к форсунке.
Поэтому дизели при возрастании внешней нагрузки склонны к останову.

Водитель не всегда может среагировать на колебания нагрузки, поэтому данную функцию выполняют специальные следящие устройства – регуляторы частоты вращения , предназначенные для автоматического поддержания частоты вращения коленчатого вала в заданных пределах.

Регуляторы частоты вращения классифицируют:

  • по воздействию на орган управления – прямого и непрямого действия;
  • по поддержанию заданного режима – одно-, двух- и всережимные.

Регуляторы прямого действия воздествуют непосредственно на орган управления подачей топлива (рейку ТНВД или дроссельную заслонку карбюратора). Регуляторы непрямого действия воздействуют на них через дополнительную систему – электрический или гидравлический усилитель.

Однорежимные регуляторы поддерживают только один скоростной режим, чаще всего максимальный, не позволяя двигателю превышать предельно допустимые обороты и работать вразнос.

На автомобильных двигателях регуляторы должны ограничивать, как минимум, максимальную и минимальную частоты вращения коленчатого вала. Такие регуляторы называются двухрежимными.
На отечественных дизелях используются всережимные регуляторы частоты вращения

, которые автоматически поддерживают заданную водителем частоту вращения коленчатого вала на всем диапазоне нагрузок.

Всережимный регулятор частоты вращения

Всережимные регуляторы частоты вращения устанавливаются на двигателям марок «ЯМЗ», «КамАЗ», двигателе ММЗ Д-235.12 (автомобиль ЗИЛ-5301 «Бычок»).

На рисунке 1 приведена конструкция регулятора двигателя ЯМЗ-238 и схема его работы.

Данный регулятор устанавливается на заднем торце топливного насоса высокого давления (ТНВД). Ведущее зубчатое колесо 1 регулятора приводится во вращение от кулачкового вала топливного насоса через резиновые сухари 27, которые в ней установлены. Резиновые сухари поглощают ударные нагрузки при резком изменении частоты вращения. Ведомое зубчатое колесо 3 установлено в корпусе 4 на двух шариковых подшипниках.

Ведущее и ведомое зубчатые колеса образуют повышенную передачу с целью увеличения чувствительности регулятора. Ведомое зубчатое колесо изготовлено заодно с валиком, на который напрессована державка

5.
На осях державки шарнирно закреплены два грузика 29, которые своими роликами упираются в торец муфты 26, которая через радиально-упорный подшипник и пяту 25 передает усилие силовому рычагу 19, подвешенному на оси 13.

Пята регулятора с помощью рычага 20 и тяги 11 связана с рейкой 6 топливного насоса, которая при расхождении грузиков перемещается в сторону уменьшения подачи топлива. В верхней части к рычагу 20 присоединена пружина 8, а в нижней части рычага запрессован палец 23, который входит в паз кулисы 24. Кулиса соединяется со скобой 21 останова двигателя через распложенную внутри кулисы пружину, предохраняющую механизм регулятора от чрезмерных усилий при выключении подачи топлива.

Пружина 14 регулятора одним концом соединена с рычагом

12, который жестко связан с рычагом 9 управления регулятором, а вторым – с двуплечим рычагом 15. Усилие пружины передается с двуплечего рычага на винт 16.

Регулятор работает следующим образом.
При вращении кулачкового вала ТНВД и валика с державкой 5 центробежная сила грузиков 29 стремится развести их в стороны и через ролики 30 переместить муфту 26 с пятой 25 вправо. Этому препятствует пружина 14, которая тянет нижнее плечо рычага 15 вверх и через винт 16 и рычаг 19 отжимает пяту 25 влево.
Таким образом, на муфту 26 и пяту действует две силы: направленная вправо центробежная сила грузиков и направленная влево сила, создаваемая пружиной 14.

При определенном натяжении пружины развивается частота вращения, при которой эти две силы взаимно уравновешиваются. Тогда все подвижные детали регулятора (грузики, муфта, пята, рычаги 15, 19 и 20, тяга 11), а также рейка 6 и плунжеры занимают положение, обеспечивающее работу двигателя с заданной частотой вращения.

Если нагрузка на двигатель уменьшится (например, при движении автомобиля под уклон), частота вращения коленчатого вала начнет возрастать и увеличивающаяся сила грузиков передвигает муфту с пятой вправо (при этом пружина, натянутая водителем через рычаги 9 и 12, еще больше растянется). Пята повернет рычаг 20 по часовой стрелке, и тяга 11 выдвинет рейку из корпуса ТНВД, рейка повернет плунжеры, и подача топлива уменьшится, что приведет к уменьшению частоты вращения коленчатого вала двигателя.

Если нагрузка увеличится (автомобиль движется на подъем или по труднопроходимому участку местности), частота вращения коленчатого вала начнет падать и вместе с тем уменьшаться центробежная сила грузиков, а так как сила натяжения пружины заданная водителем остается неизменной, то ее усилия становится достаточно, чтобы передвинуть рейку ТНВД в сторону увеличения подачи топлива.
В результате увеличения подачи топлива частота вращения коленчатого вала сохраняется и будет таким образом поддерживаться постоянной при заданном водителем через педаль управления положении рейки насоса.

Водитель может по своему усмотрению изменить частоту вращения коленчатого вала, а значит, и скорость движения автомобиля с помощью педали управления подачей топлива, установленной в кабине. При нажатии на педаль система тяг и рычагов перемещает тягу 28 влево, рычаг 9 поворачивает валик с рычагом 12 против часовой стрелки и сильнее натягивает пружину 14.
Усилием пружины детали 15 и 19 перемещают пяту 25 и рычаг 20 влево, и рейка перемещается влево (в сторону увеличения подачи топлива), в результате чего частота вращения увеличивается.

Когда водитель освобождает педаль подачи топлива полностью, двигатель работает на режиме холостого хода. Натяжение пружины 14 регулятора на этом режиме регулируется винтами 16 и 17.

Чтобы заглушить двигатель, водитель должен вытянуть кнопку «стоп», расположенную в его кабине. Тогда трос, на конце которого закреплена кнопка, повернет скобу 21 с кулисой 24 в положение, показанное на рис. 2, б штрихпунктирной с двумя точками линией, а кулиса поворачивает рычаг 20 вокруг его оси, закрепленной в пяте 25. Нижний конец рычага 20 переместится влево, верхний конец его переместит рейку еще немного назад и подача топлива в цилиндры прекратится.

Регулятор ТНВД серии 33

Регулятор насоса серии 33 (двигатель КамАЗ-740) скомпонован в развале секций насоса (внешний вид регулятора КамАЗ-740 на рисунке в верху страницы).
Привод вала регулятора – от вала насоса через три шестерни, ведущая из которых соединена с валом насоса через резиновые сухари.
На валу регулятора отлита крестовина 2 (рис. 3), на котором шарнирно закреплены двуплечие рычаги с грузами 3. Одни из плеч рычагов упираются в муфту 4, а она – в промежуточный рычаг 5, управляющий верхней рейкой 1. Этот рычаг установлен на одном шарнире с главным рычагом 6, на который воздействует главная пружина 9.
Рейка нижнего (левого) ряда перемещается коромыслом 18 в обратную сторону. Регулятор имеет корректор и пружину обогатителя.
Работа этого регулятора (рис. 3, в) аналогична работе рассмотренного выше всережимного регулятора двигателя ЯМЗ-238.

Двухрежимный регулятор частоты вращения

Особенностью двухрежимного регулятора частоты вращения (рис. 2) заключается в том, что при работе дизеля на малых частотах вращения коленчатого вала грузики 6 уравновешиваются только внешней пружиной 2. Любое изменение частоты вращения нарушит равновесие между центробежной силой грузиков 6 и усилием пружины 2, что приведет к перемещению муфты 5 и рейки 4 в сторону увеличения или уменьшения подачи топлива.
В результате частота вращения будет удерживаться в заданном диапазоне.

При переходе на режим частичных нагрузок водитель, воздействуя на педаль управления подачей топлива, увеличивает частоту вращения коленчатого вала. При этом грузики расходятся и, преодолевая сопротивление внешней пружины, доводят муфту 5 до соприкосновения с внутренней пружиной 3.
Однако пружина 3 имеет значительную жесткость и установлена с предварительной деформацией, поэтому в дальнейшем регулятор исключается из работы, так как грузики не могут преодолеть совместное сопротивление двух пружин, а перемещение рейки ТНВД происходит непосредственно под воздействием водителя на педаль, систему тяг, рычага 1 и рейки 4.
При достижении предельной частоты вращения центробежной силы грузиков становится достаточно для преодоления сопротивления пружин, и регулятор снова включается в работу.
В результате муфта 5 и рейка 4 перемещаются в сторону уменьшения цикловой подачи топлива.

На рис. 4 показан двухрежимный регулятор частоты вращения, устанавливаемый на двигателе ЗИЛ-645. Регулятор обеспечивает устойчивую работу на холостом ходу при частоте вращения коленчатого вала 600…650 об/мин.

Регулятор имеет два цилиндрических пустотелых грузика 13, установленных на крестовине 14. Внутри каждого грузика находятся пружины: наружная пружина для ограничения частоты вращения холостого хода и внутренняя для ограничения максимальной частоты вращения; тарелки 20 пружин с регулировочной гайкой.

При неподвижном коленчатом вале грузики прижаты пружинами к крестовине. Во время вращения коленчатого вала грузики под действием центробежных сил расходятся, сжимая наружную пружину. При этом угловой рычаг 10 перемещает ползун 9 углового рычага влево, который при помощи оси 8 кулисы выдвинет рейку насоса вправо, уменьшая подачу топлива и ограничивая частоту вращения коленчатого вала.

Если частота вращения коленчатого вала станет меньше 650 об/мин, регулятор начнет задвигать рейку, увеличивая подачу топлива. Таким образом, на холостом ходу ползун непрерывно перемещается, вследствие чего изменяется подача топлива и поддерживается заданная частота вращения.

При достижении частоты вращения 2850 об/мин центробежная сила грузиков начнет преодолевать сопротивление пружин, под действием системы рычагов рейка перемещается, уменьшая подачу топлива и частоту вращения коленчатого вала. На этом режиме ползун также перемещается, в результате чего частота вращения составляет 2850…2950 об/мин.
Между минимальным и максимальным значениями частоты вращения изменение подачи топлива осуществляется рычагом управления подачей топлива, связанным с педалью подачи топлива.

Источник

Всережимный автоматический регулятор частоты вращения

Регулятор частоты вращения рассматриваемого ТНВД включает в себя механический регулятор с центробежными грузами и систему управляющих рычагов.

Схемы работы всережимного регулятора частоты враще­ния топливного насоса VE с системой рычагов и рабочими поло­жениями дозирующей муфты на различных нагрузочных и скоро­стных режимах показаны на рисунке.

Грузы регулятора 1 (обычно четыре груза) установлены в держателе, который получает вращение от приводной шестерен­ки. Радиальное перемещение грузов трансформируется в осевое перемещение муфты регулятора 12, что изменяет положение на­жимного 6 и силового 4 рычагов регулятора, которые, поворачи­ваясь относительно оси М2, перемещают дозирующую муфту 9, определяя тем самым активный ход плунжера 11.

Рис. Схема работы всережимного регулятора:
а – пуск двигателя; б – холостой ход; в – режим уменьшения нагрузки; г – режим увеличения нагрузки; 1 – грузы; 2 – ось скользящей муфты; 3 – регулировочный винт максимального режима; 4 – силовой рычаг; 5 – рычаг регулировки подачи топлива; 6 – нажимной рычаг; 7 – упор силового рычага; 8 – пластинчатая пружина пусковой подачи; 9 – дозирующая муфта; 10 – отсечное отверстие плунжера; 11 – плунжер; 12 – скользящая муфта регулятора; 13 – рычаг натяжения пружины; 14 – рычаг управления; 15 – регулировочный винт холостого хода минимального режима; 16 – ось рычага управления; 17 – рабочая пружина регулятора; 18 – фиксатор пружины; 19 – пружина минимального режима холостого хода; 20 – регулировочный винт холостого хода максимального режима

В верхней части силового рычага установлена пружина минимального режима холостого хода 19, а между силовым и нажимным рычагами пластинчатая – пружина пусковой подачи 8. Рычаг управления 14 воздействует на рабочую пружину регулятора 17, второй конец которой закреплен в силовом рычаге на фиксаторе 18. Таким об­разом, положение системы рычагов и, следовательно, дозирую­щей муфты определяется взаимодействием двух сил – силы предварительной затяжки рабочей пружины регулятора, опреде­ляемой положением рычага управления, и центробежной силы грузов, приведенной к муфте.

Работа регулятора при пуске дизеля

Перед пуском двигателя, когда коленчатый вал еще не вращается и топливный на­сос не работает, грузы регулятора находятся в состоянии покоя на минимальном радиусе, а нажимной рычаг 6 (его другое назва­ние – рычаг пуска) под действием пружины пусковой подачи 8 смещен влево на рисунке а, имея возможность качания относи­тельно оси М2. Соответственно нижний шарнирный конец рычага обеспечивает крайне правое положение дозирующей муфты 9 относитель­но плунжера 11, что соответствует пусковой подаче за счет увели­ченного активного хода плунжера h2. Как только двигатель запус­тится, грузы регулятора расходятся и муфта 12 перемещается вправо на величину хода «S», преодолевая сопротивление дос­таточно слабой пусковой пружины 8. Рычаг 6 при этом повора­чивается на оси М2 по часовой стрелке, перемещая дозирующую муфту в сторону уменьшения подачи (влево на рисунке б).

Работа регулятора на минимальной частоте вращения холостого хода

При отсутствии нагрузки и положении рычага управления на упоре в регулировочный винт 15 двигатель должен ус­тойчиво работать на минимальной частоте вращения холостого хода в соответствии со схемой рисунка б. Регулирование этого режима обеспечивается пружиной холостого хода 19, усилие ко­торой находится в равновесии с центробежной силой грузов, и в результате этого равновесия поддерживается подача топлива, соответствующая активному ходу плунжера h3. Как только скоростной режим двигателя выходит за преде­лы минимальной частоты вращения холостого хода, реализуется ход «с» силового рычага при сжатии пружины 19 под действием увеличивающейся центробежной силы грузов.

Работа регулятора на нагрузочных режимах

В экс­плуатации дизеля со всережимным регулятором скоростной ре­жим устанавливается водителем путем воздействия через пе­даль акселератора на рычаг управления 14. На рабочих режимах пружина пусковой подачи 8 и пружина 19 холостого хода не ра­ботают, и работа регулятора определяется предварительной деформацией рабочей пружины 17. При повороте рычага управ­ления до упора в регулировочный винт холостого хода максимального режима 20 (рисунки в, г) в сторону увеличения скорост­ного режима и соответствующем растяжении рабочей пружины ее усилие передается на силовой рычаг 4 и затем через рычаг 6 на муфту регулятора 12, заставляя грузы 1 сходиться. Система рычагов при этом поворачивается относительно оси М2 против часовой стрелки на рисунке, перемещая дозирующую муфту 9 в сторону увеличения подачи до режимов внешней скоростной ха­рактеристики. Частота вращения коленчатого вала дизеля и со­ответственно грузов регулятора при этом увеличивается, цен­тробежная сила грузов и сопротивление последней усилию рабо­чей пружины также увеличиваются, и в какой-то момент наступа­ет равновесие сил и равновесие положения всех элементов ре­гулятора. При отсутствии изменения нагрузки двигатель работа­ет на установившемся режиме при постоянной частоте вращения (не принимая во внимание естественную для ДВС нестабиль­ность вращения).

Если на этом режиме имеет место изменение нагрузки, то в работу вступает автоматический регулятор в соответствии со схемами, показанными на рисунках в, г. При уменьшении нагруз­ки частота вращения увеличивается, грузы регулятора расходят­ся и, преодолевая сопротивление рабочей пружины, перемеща­ют муфту регулятора вправо. Система рычагов при этом поворачивается относительно оси М2 по часовой стрелке, перемещая дозирующую муфту влево, в сторону уменьшения подачи.

На рисунке г показана работа регулятора при положении рычага управления на упоре регулировочного винта холостого хода максимального режима 20 и при увеличении нагрузки. В этом случае частота вращения вала дизеля уменьшается, грузы регулятора сходятся, центробежная сила грузов уменьшается, и под действием усилия рабочей пружины, муфта регулятора пе­ремещается влево, а система рычагов 4 и 6 перемещает дози­рующую муфту вправо, в сторону увеличения подачи.

Источник

Насосы топливные — Всережимные регулятор

Скоростная и регуляторная характеристики дизеля, топливный насос которого управляется всережимным регулятором, приведены соответственно на рис. 118, а и б. Такие характеристики получают, перестанавливая рычаги управления регулятором в разные положения, для того чтобы дизель работал при заданных числах оборотов. В рассматриваемом случае для получения регуляторных ветвей характеристик рычаг управления регулятором устанавливали в шесть разных положений (кривые 1 6).  [c.175]
Снизу к блок-картеру подвешен коленчатый вал на семи коренных подшипниках. На переднем торце коленчатый вал имеет фланец, на котором установлен силиконовый демпфер для уменьшения напряжений от крутильных колебаний коленчатого вала, и фланец для дополнительного отбора мощности. Снизу блок-картер закрыт сварным поддоном, являющимся резервуаром для масла, заливаемого в дизель. На переднем торце дизеля расположены водяные насосы (один для охлаждения дизеля, другой для охлаждения наддувочного воздуха), топливоподкачивающий насос и центробежное реле. На переднем конце дизеля расположены масляный насос и топливный фильтр. На правой стороне дизеля установлены топливный насос высокого давления, всережимный регулятор и стартер. Наддув дизеля производится турбокомпрессором, состоящим из осевой турбины и центробежного компрессора.  [c.15]

На левой стороне дизеля установлены блок топливных насосов высокого давления, всережимный регулятор и стартер.  [c.17]

Т о п л и в о п о д а ю щ а я система состоит и з а) топливоподкачивающей помпы коловратного типа для подкачивания топлива в питающую полость насоса под избыточным давлением 0,5—0,7 кг см б) фетрового фильтра тонкой очистки в) 12-плунжерного топливного насоса типа НК-1 со всережимным регулятором (в более ранних конструкциях дизеля В-2 монтировался двухрежимный регулятор) г) форсунок закрытого типа.  [c.198]

В этом типе всережимного регулятора (фиг. 5) педаль водителя действует на рейку 1 топливного насоса через три пружины 2. При работе двигателя под нагрузкой педаль подачи топлива должна занять одно из промежуточных положений. При достижении определённого числа оборотов наступает равновесие между моментом, определяемым натяжением пружин, и центробежной силой шаров регулятора. Если имеет место увеличение сопротивления движению, то число оборотов несколько снизится, и рейка переместится в сторону увеличения подачи, обеспечивая резкое возрастание крутящего момента пг>и этом скорость танка мало изменится. Когда же нагрузка возрастёт настолько, что регулятор, поддерживая определённые заданные ему  [c.198]

В насосах, снабжённых всережимными регуляторами, упор рейки подачи при работе по внешней характеристике находится подвоз-действием разности усилий от пружины и приведённой инерционной силы грузов регулятора. В некоторых конструкциях (в дизеле ЧТЗ и в дизеле специального назначения) это обстоятельство используется лля корректирования характеристики топливного насоса.  [c.274]


Топливный насос с клапаном-регулятором может выполнять функции всережимного регулятора, если обеспечить возможность при работе двигателя изменять проходное сечение топливного канала в клапане-регуляторе по желанию обслуживающего персонала, В имеющихся конструкциях эта задача осуществляется поворотом клапана вокруг собственной оси рычагом 17 через пружину 13, как это показано на фиг. 171.  [c.226]

Полное перемеш,ение грузов при заданном топливном насосе зависит по величине не только от конструкции чувствительного элемента, но и от конструкции механизма, связываюш,его рейку топливного насоса с муфтой (для регуляторов прямого действия). Поэтому в качестве средства постепенного увеличения r j может быть предложено соответствуюш,ее изменение передаточного отношения рычага АВ (см. фиг. 217). С этой целью с рычагом управления все-режимным регулятором следует связать перемеш,ение точки С, как это показано на фиг. 220. При смене регуляторной характеристики поворачивается рычаг управления 1, изменяющий предварительную затяжку пружины. Одновременно при помощи профилированного рычага 2 и направляющей рейки 3 перемещается точка С, изменяющая передаточное отношение рычага 4. На фиг. 221 показан в качестве примера один из вариантов всережимного механического регулятора с переменным передаточным отношением.  [c.301]

Всережимный регулятор скорости непрямого действия представляет собой агрегат с самостоятельной замкнутой гидравлической системой. Предельный регулятор (выключатель) прямого действия при превышении допустимой скорости вращения коленчатых валов останавливает дизель, воздействуя на рейки топливных насосов.  [c.140]

На фиг. 258 представлена схема, а на фиг. 259 конструкция всережимного регулятора быстроходного дизеля. На заднем конце кулачкового валика топливного насоса закреплен массивный диск-крестовина 1 с шестью прорезями (фиг. 258). В прорезях находятся шесть стальных шаров 2 — грузы регулятора, имеющие возможность перемещаться в радиальном направлении. По обе стороны от крестовины расположены две тарелки.  [c.306]

Подача топлива на любом скоростном режиме зависит только от нагрузки двигателя и изменяется регулятором автоматически, независимо от водителя. Водитель не управляет непосредственно рейкой топливного насоса, и по положению педали он даже не может определить, какая в данный момент установилась подача. В этом — коренное отличие управления двигателем с всережимным регулятором от непосредственного управления подачей топлива, когда положение педали определяет положение рейки насоса или дроссельной заслонки карбюратора.  [c.311]

Топливный насос дизельного двигателя ЯМЗ-238 установлен между рядами цилиндров и приводится в действие от шестерни распределительного вала через автоматическую муфту опережения впрыска. Управление работой насоса осуществляется вручную с места водителя и автоматически корректируется всережимным регулятором частоты вращения коленчатого вала в зависимости от нагрузки двигателя. Регулятор встроен в конструкцию насоса и связан с приводом управления им.  [c.134]

Для поддержания заданной частоты вращения коленчатого вала служит регулятор, который относится к типу всережимных регуляторов прямого действия. Этот регулятор изменяет количество подаваемого в цилиндр топлива в зависимости от нагрузки, поддерживая заданную частоту вращения коленчатого вала. Регулятор (рис. 59) устанавливается в развале между двумя рядами топливных секций и состоит из ведущей шестерни и муфты, на которой шарнирно закреплены грузы, Во время вращения грузы раздвигаются под действием центробежной силы и через упорный подшипник перемещают муфту. Муфта упирается в палец рычага, который связан одним концом с рейкой топливного насоса. При перемещении рейки одновременно перемещается один конец двуплечего ры-  [c.91]

Основные работы, выполняемые при техническом обслуживании системы питания дизельного двигателя. ЕО. Очистить от грязи и пыли приборы системы питания. Проверить уровень топлива в баке и при необходимости произвести заправку автомобиля топливом. Слить нз топливного фильтра предварительной очистки 0,1 л, а из фильтра тонкой очистки 0,2 л топлива. Проверить герметичность соединения топливного бака, топливных фильтров, топливоподкачивающего насоса, насоса высокого давления и форсунок и коммуникаций от воздушного фильтра. Проверить уровень масла в картере корпуса всережимного регулятора частоты вращения коленчатого вала, состояние привода управления насосом высокого давления, работу указателя уровня топлива в баке.  [c.313]


ТО-2. Промыть топливный бак. Проверить крепление глушителя и всережимного регулятора, герметичность системы питания и циркуляцию топлива, а также действие насоса высокого давления и форсунок. Отрегулировать частоту вращения коленчатого вала двигателя  [c.313]

Топливный насос высокого давления (рис. 1.33, а), устанавливаемый в развале между левым и правым рядами блока цилиндров, приводится в действие шестерней распределительного вала и служит для подачи требуемого количества топлива под большим давлением и в строго определенные моменты времени в соответствии с порядком работы цилиндров двигателя. Он состоит из корпуса, кулачкового вала, секций (по числу цилиндров), всережимного регулятора частоты вращения коленчатого вала, муфты опережения впрыскивания топлива и механизма поворота плунжеров. В состав каждой секции входят гильза с плунжером, нагнетательный клапан и роликовый толкатель.  [c.49]

Топливный насос двигателя ЯМЗ-236 устанавливается между рядами цилиндров и приводится в действие от шестерни распределительного вала двигателя. Кулачковый вал насоса приводится в действие через автоматическую муфту опережения впрыска. С другой стороны насоса прикреплен всережимный регулятор числа оборотов коленчатого вала двигателя.  [c.83]

Механизм управления топливными насосами (рис. 24), установленный на лотке, предназначен для перемещения реек топливных насосов всережимным регулятором соответственно заданной частоте вращения с поста управления и отключения топливных насосов первого и второго цилиндров каждого ряда при работе на минимальной частоте вращения коленчатого вала дизеля без нагрузки.  [c.53]

Каждый цилиндр двигателя имеет отдельный топливный насос 10 с поворотной скалкой. Изменение подачи топлива осуществляется поворотом скалки вокруг своей оси под действием всережимного регулятора через отсечной валик и рейку.  [c.29]

На задней торцевой стенке топливного насоса установлен всережимный регулятор, который приводится в движение от кулачкового ваДа топливного насоса через пару шестерен.  [c.173]

В двигателе с всережимным регулятором каждому положению рычага (педали) управления топливным насосом соответствует своя частичная характеристика, протекающая в узком интервале чисел оборотов А/г (фиг. 126, кривые 2—6) величина этого интервала зависит при данной затяжке пружин от степени неравномерности регулятора.  [c.294]

Топливный насос, выполненный в виде отдельного агрегата, подает топливо в форсунки, установленные в головках моноблоков по осям цилиндров. Распылитель форсунки имеет восемь отверстий диаметром 0,35 мм, распо.ложенных под углом 70° к вертикальной оси, К корпусу топливного насоса крепится всережимный регулятор непрямого действия.  [c.284]

Всережимный регулятор автоматически управляет работой топливного насоса, а следовательно, и двигателя. Мащинист при помощи рукоятки лишь устанавливает нужный скоростной режим. При помощи регулятора поддерживается заданное машинистом число оборотов двигателя и автоматически увеличивается  [c.159]

Для косвенного регулирования применяют так называемый всережимный регулятор, который регулирует работу двигателя иа всем диапазоне его чисел оборотов. Если водитель желает перейти от одного скоростного режима двигателя к другому, то он должен или изменить натяжение пружины, или должен сместить точку приложения передаточного рычага между регулятором и топливным насосом, что равносильно изменению точки приложения силы, создаваемой регулятором.  [c.383]

Для поддержания заданного скоростного режима дизеля топливные насосы снабжают специальным прибором — регулятором. На дизелях отечественного производства применяют механические центробежные регуляторы. По принципу работы регуляторы могут быть одно-, двух- и всережимные.  [c.83]

На всережимном регуляторе топливных насосов автомобилей КамАЗ-5020, КамАЗ-53212, КамАЗ-5410, КамАЗ-54112 и КамАЗ-5511 имеется балансирный привод реек с помощью равноплечего рычага 9 (рис. 2.54).  [c.84]

Прокачка масла перед пуском дизеля производится по трубе 9 через невозвратный клапан 8. Пройдя клапан, масло поступает к трущимся частям дизеля и всережимному регулятору, создавая в нем необходимое давление перед гидравлическим поршнем регулятора, перемещающим рейку топливного насоса.  [c.66]

В систему питания четырехтактного дизеля ЯМЗ-236 входят топливный бак 9 (рис. 89, а), фильтры грубой 8 и тонкой 1 очистки топлива, топливоподкачивающий насос 11, топливопроводы, топливный насос 5 высокого давления с всережимным регулятором, форсунки  [c.142]

Работу всережимного регулятора числа оборотов необходимо рассматривать во взаимосвязи с дизелем и другими агрегатами. Контроллер машиниста при переводе его рукоятки может воздействовать на электропневматический механизм регулятора числа оборотов, а этот механизм через систему рычагов связан с зубчатым сектором/2 регулятора. Вращающаяся часть регулятора получает движение от коленчатого вала. Сервомотор регулятора через шток и рычаги связан с зубчатыми рейками топливных насосов.  [c.85]

Топливный насос — высокого давления, блочный, плунжерный. Регулирование количеств а подаваемого топлива производится изменением конца подачи. На корпусе топливного насоса устанавли-,вается всережимный центробежный механический регулятор числа оборотов прямого действия.  [c.78]


Двигатель имеет один распределительный вал, установленный на бронзовых подшипниках. Вал восьмицилиндрового двигателя состоит из двух частей, жестко соединенных фланцевой муфтой, а валы двигателей 6ДР30/50-6 п 6ДРН30/50 состоят из двух частей, соединенных кулачковой муфтой, обеспечивающей угловое смещение вала при реверсе. У остальных шестицилиндровых дизелей вал цельный. На валу установлены разъемные кулачковые шайбы симметричного профиля для привода топливных насосов высокого давления конические шестерни привода пускового воздухораспределителя, топливоподкачивающего насоса, автомата пуска, всережимного регулятора и датчика привода золотника блокировки неправильных реверсов (у дизелей с системой дистанционного автоматизированного управления).  [c.149]

Топливная система (фиг. 76) состоит из топливного фильтра 3 эубой и тонкой очистки топлива, тоилнвоподкачива10ш,ей помпы ], )пливного насоса 5 с всережимным регулятором, трубопроводов 6 ззкого и высокого давления и форсунок 8.  [c.145]

I — редуктор привода вентилятора 2 — кран аварийного включения гидромуфты 3 — регулятор температуры РТП/Р14 4, 8 — клапаны невозвратные 5 — кран отбора проб масла 6, 13 — краны сливные 7 — масляный фильтр грубой очистки 9 — маслопрокачивающий агрегат 10 — масляный фильтр тонкой очИстки Л -датчик реле разности давлений РКС-1-ОМБ-01 -,12- регулятор температуры РТП-65 14 — маслоохладитель 15 — датчик блокировки пуска по давлению масла 16 -датчик защиты по давлению масла 17 — датчик измерения давления масла 18 — турбокомпрессор 19, 20, 21, 34, 36 — гибкие соединения 22, 38 — телескопические соединения 23 — клапан предохранительный 24 — дизель 25 — датчик сигнализации Перегрев масла 26 — датчик измерения температуры масла 27 — насос топливный 28 — привод регулятора 29 — регулятор всережимный 30 — заливочный патрубок (указатель уровня масла) 31 (4) — колпачки 32— масляный насос дизеля 33 (1) 33 (4) — вентили 55 — присоединение экипировочного устройства 37 — реле частоты вращения 39 — клапан предохранительный 40 -фильтр масла комбинированный 41 — клапан редукционный 42 — дроссель 43 -труба (при установке тахометра цифрового типа Мацне-3 эту трубу не устанавливают)  [c.25]

Топливный насос-регуля7 ор служит для подачи топлива к форсункам двигателя и одновременно для поддержания постоянной частоты вращения двигателя на каждом заданном режиме работы. В состав насоса-регулятора входят собственно насос, дроссельный кран, автоматический всережимный регулятор частоты вращения двигателя, гидрозамедлитель, клапан постоянного давления, клапан постоянного перепада.  [c.63]

Характеристические коэфициен-ты 13 — 572 Насосы топливные — Всережимные регуляторы  [c.171]

При двухрежимном регулировании двигатель, работая в интервале между максимальными и минимальными скоростными режимами, находится под управлением только водителя. В этом случае режимы часто оказывались малоустойчивыми. Появившиеся в начале 30-х годов текущего столетия так называемые всережимные регуляторы свободны от указанного недостатка. Одним из первых всережим-ных регуляторов был регулятор, установленный на двигателе Юнкере (фиг. 18). При увеличении числа оборотов двигателя грузы 4 перемещают тарелку 5 регулятора, кинематически связанную с рейкой топливного насоса. При перемещении тарелки 5 преодолевается усилив, создаваемое пружиной 6 регулятора, предварительная затяжка которой может изменяться по желанию водителя при помощи рычага управления 8. При повороте последнего опора 7 пружины перемещается вдоль валика 3. Изменением положения опоры 7 водитель изменяет скоростной режим. Максимально возможная  [c.21]

Транспортные дизели предназначаемые для тракторов, тягачей, автомобилей, работают в широком дипазоне скоростных и нагрузочных режимов. Топливные насосы таких двигателей за редкими исключениями являются блочными. Все это делает наиболее рациональной установку на этих двигателях всережимных механических регуляторов прямого действия, конструктивно соединенных с топливным насосом в один агрегат (фиг. 131,134 и 148). В ряде случаев и в настоящее время на двигателях такого типа устанавливаются двухрежимные механические регуляторы прямого действия. Однако при наличии отработанных конструкций всережимных регуляторов применение на транспортных дизелях двухрежимных регуляторов не может быть признано целесообразным. Иногда автотракторные дизели используются в качестве стационарных двигателей, например для привода сельскохозяйственных агрегатов, компрессоров, различных механизмов на буровых установках и т. п. В этих условиях двигатель может использоваться без замены всережимного механического регулятора, который в этом случае будет выполнять функции однорежимного регулятора. Возможность всережимности будет использоваться для настройки регулируемого скоростного режима.  [c.219]

Для расчета всережимного регулятора должно быть известно минимальное число оборотов двигателя при работе по внешней характеристике. Этот режим работы возможен только в том случае, когда разрежение в диффузоре равняется Арадл (точка С на фиг. 237)и рейка топливного насоса находится в положении полной подачи топлива. По координатам точки С определяется минимальное открытие дроссельной заслонки  [c.330]

Особенностью регулятора является использование топливного подкачивающего насоса 1 как для подачи топлива по трубке 9 к топливному насосу высокого давления 8, так и для целей регулирования. Необходимое давление в магистрали 9 создается перепускным клапаном 17, а всережимность регулятора обеспечивается перестановкой иглы 15 эксцентриком 14, связанным рычагом /3 и тягой II  [c.331]

Фильтр топливный Пластины фильтра войлочные Кольцо уплотнительное войлочное Пакет фильтрующего элемента Топливный насос со всережимным регулятором Подшипник опорный Цилиндр с плунжером Пружина плунжера Клапан нагнетательный Маслонагнетательный насос с центрифугой  [c.290]

Всережимный регулятор частоты вращения автоматически поддерживает заданную частоту вращения коленчатого вала изменением (в зависимости от нагрузки) количества впрыскиваемого в цилиндр топлива. Регулятор дизеля КамАЗ находится в развале корпуса топливного насоса высокого давления и приводится в действие от его кулачкового валика. Во время работы двигателя с частотой вращения коленчатого вала, соответствующей данному положению педали управления подачей топлива, центробежные силы грузов регулятора уравновещены усилием пружины. Если нагрузка на двигатель уменьшится (например, автомобиль поедет на спуск), то частота вращения коленчатого вала начнет возрастать и грузы регулятора, преодолевая сопротивление пружины несколько разойдутся  [c.61]

Подача топлива в цилиндры двигателя осуществляется четырехплунжерным топливным насосом золотникового регулирования. Всережимный механический регулятор числа оборотов прямого действия, с постоянной предварительной затяжкой пружины, выполнен в одном агрегате с топливным насосом. Впрыск топлива, как и обычно при вихревых камерах сгорания, производится через штифтовые форсунки 10 (см. рис. 147).  [c.275]


Топливные насосы высокого давления двигателей ЯМЗ и КамАЗ оборудованы механическим всережимным регулятором частот вращения, насосом низкого давления поршневого типа и автоматической муфтой опережения впрыска. Форсунки — закрытого типа с четырехдырчатым (фиксированным относительно корпуса) распылителем. Топливные насосы высокого давления и форсунки двигателей КамАЗ имеют специальную маркировку. Форсунки и распылители двигателей КамАЗ-740 и КамАЗ-741 имеют маркировку 33 , топливные насосы высокого давления двигателя КамАЗ-740 — 33 , КамАЗ-7401 — кЗЗЬ и КамАЗ-741 — 34 . Остальные приборы системы питания двигателей КамАЗ (топливные насосы низкого давления, фильтры, автоматическая муфта опережения впрыска) взаимозаменяемы. В эксплуатации при установке топливной аппаратуры на двигатель необходимо строго соблюдать соответствие модели двигателя и топливной аппаратуры.  [c.371]

На автотракторных двигателях наибольшее распространение имеют двух режимные и всережимные регуляторы прямого действия с механической связью между чувствительным элементом и органом регулирования. На рис. 196, а показана схема всережимного регулятора. При увеличении частоты вращения двигателя возрастают центробежные силы грузов 6. Вследствпе этого грузы расходятся и перемещают муфту 9, нагруженную усилием пружины 5. Перемещение муфты через систему рычагов передается рейке 7 топливного насоса, которая движется в наирав-лении, соответствующем уменьшению подачи топлива. При достижении нового равновесного положения системы заканчивается переходный процесс.  [c.306]

Управление нодачей тонлива и регулирование мощности двигателя осуществляются с помощью педали, установленной на полу кабины и связанно11 с рейкой топливного насоса через всережимный регулятор, расположенный в корпусе, прикрепленном к топливному насосу.  [c.762]


Валы ТНВД 146515-2520 всережимный регулятор частоты вращения

Валы ТНВД 146515-2520 всережимный регулятор частоты вращения

#[email protected],set ,sharyhu#Регулировочный вал ТНВД {ТНВД Рычаг регулятора}bosch РЕГУЛЯТОР ЧАСТИЧНЫХ НАГРУЗОК {Вал регулировочный Bosch}Вал рычага управления ТНВД+86 13386901193 #
# Топливный насос ручной праймер [set, ms shary] китай lutong parts plant — лучшее производство запасных частей для дизельного топлива, заводская цена, высокое качество в китае, shary hu# Вал дроссельной заслонки в сборе, вал дроссельной заслонки, редукционный клапан #+86 13386901193 ,[email protected]

Q: не могли бы вы принять заказ образца?
A: да, мы могли бы принять заказ образца, мы уверены в нашей продукции #SCV Valve Prado 120 # качество
В. Не могли бы вы принять настройку?
A: принимаем OEM и ODM.
Мы предлагаем силовые решения с двигателем в сборе для многих заводов строительной техники, судовых заводов, заводов по производству генераторных установок и других компаний.
В: Как насчет времени на подготовку?
A: в течение 2 рабочих дней для товаров на складе;
10-30 дней для товаров, которых нет в наличии
Q: Какую упаковку вы можете предоставить?
A: Нейтральный картонный деревянный ящик и поддон
Вопрос: как насчет качества вашей продукции?
A: Качество продукции является наиболее важным для нас, наша фабрика всегда поставляет продукцию хорошего и стабильного качества.
Мы никогда не продаем бывшие в употреблении, бывшие в употреблении или восстановленные товары.
В: Как я могу заплатить?
A: Примите TT LC Western Paypal
Q: Как нас найти?
A: Электронная почта на веб-сайте, телефон и онлайн-чаты
Выставка экспонатов.

#Регулировочный вал ТНВД#
#Рычаг управления ТНВД#
#всережимный регулятор частоты вращения#
#РЫЧАГ РЕГУЛЯТОРА#
#Рычаг регулятора bosch#
#Рычаг регулятора оборотов#

SET ,ms shary hu
[email protected]
+86 13386901193

Всережимный регулятор тнвд камаз

Главная › Новости

Опубликовано: 27.08.2018

ТНВД КАЗ двухрежимный регулятор

Рассуждение автовладельца по имени Олег : Экономичность, комфорт. чумовая тяга CRDi


Александ Есютин о ТНВД

Выложил админ: по просьбе Африкана

Категория: Ремонт авто

Оригинальное название: ????????? ??? ???????? ???? ?????????? ???????? ???? ???????

Описание: Габариты следующие, длина — 3157, ширина — 1100, высота — 1382 мм. Колесная база составляет 2213 мм. Дорожный просвет 197 мм. Автомобиль оснащается гибридным силовым агрегатом. 2—цилиндровый двигатель оборудован системой обеспечивающей выходную мощность мотора. На каждый цилиндр приходится по 4 клапана. Диаметр одного


Пусковой регулятор 003.AVI
цилиндра составляет 71 мм, ход поршня — 79 мм. Коленчатый вал двигателя разгоняется до 3000 оборотов в минуту. Максимальный крутящий момент удерживается вплоть до 4000 оборотов в минуту.

Показов: 2213

Ниже вы сможете поглядеть технические свойства всережимный регулятор тнвд камаз. Выскажите свое мировоззрение об авто в комменты.

Дата выхода: 28. 07. 2016 года

Продолжительность: 2:57

Качество: BDRip

Смех в теме: Работал в свое время на стройке, был свидетелем одного интересного случая. Как обычно, основная рабочая сила там — это ребята из Средней Азии. Был там у нас один здоровяк таджик Анвар, под два метра, рама широкая, во общем, шкаф еще тот. Был он и грузчиком, и резчиком, и сварщиком, и монтажником в одном флакон. И Валентин Петрович — мастер, в основном он и «рулил» всеми работягами. На объекте в тот время жестко взялись за соблюдение трудовой дисциплины, СНИПов, техники безопасности и т.д. Тр@хали за нарушения по-черному. И тут Петрович видит, как Анвар несет пропан для резки металла. По правилам нельзя было одному тащить баллон, только вдвоем разрешалось, если по объективным причинам нельзя воспользоваться спецтележкой (например, поломка ее или труднопроходимость до места). Налетает, значит, Петрович «аки коршун» на бедного таджика и давай его крыть: «Твою медь, Анвар! Нельзя, нельзя так делать! Что ж ты один баллон то таскаешь, геракл ты этакий, когда по два надо?! Хочешь, чтоб нас выдрали по полной?!» Валентин пошел в курилку нервы успокоить, возвращается и у него аж слезы из глаз выступили от увиденного: идет Анвар и на каждом плече по баллону несет.

Система питания дизеля



Система питания дизеля

6. Регулятор частоты вращения коленчатого вала. 

 

  Изменяет подачу топлива при изменении нагрузки на двигатель автоматически поддерживая заданную частоту вращения коленчатого вала. Всережимный регулятор способен поддерживать любую заданную частоту и ограничивать ее максимальные значения. Ограничение максимальной частоты вращения необходимо для предохранения деталей двигателя от чрезмерных нагрузок и быстрого изнашивания, а ограничение минимальной частоты вращения вызвано ухудшением подачи топлива и смесеобразования на малых оборотах коленчатого вала двигателя. Привод вала 1 регулятора (рис. 8) выполнен через повышающую передачу 2 от кулачкового вала 3 топливного насоса. Это позволяет уменьшить массу грузов и повысить чувствительность регулятора к изменению нагрузки. На валу 1 установлены центробежные грузы 4. При вращении вала грузы перемещаются и раликами 5 давят на торец муфты 6. Усилие, воспринимаемое муфтой 6 передается через упорную тягу 7 рычагу 8 соединенному тягой 9 с рейкой 10 топливного насоса. Торец  7 через корректор 11 действует на силовой рычаг 12, который установлен на общей оси 13 с рычагом 14 и находится под действием пружины 15. Одним концом пружина 15 закреплена на рычаге 16, жестко соединенным с рычагом 17 привода управления подачей топлива, другим с двуплечим рычагом 14, в наружное плечо которого ввернут регулировочный винт 18, упирающийся в силовой рычаг 12.

Рис. 8. Кинематическая схема всережимного регулятора частоты вращения коленчатого вала двигателя.

Работа регулятора: при увеличении вращения коленчатого вала под действием центробежной силы грузы 4 расходятся, преодолевая сопротивление пружины 20, перемещают вправо муфту 6 и рычаг 8 до упора тяги 7 в корректор 11 силового рычага 12. При этом рейка 10 перемещается вправо, подача топлива уменьшается. При увеличении нагрузки необходимая частота  вращения коленвала устанавливается нажатием на педаль управления подачей топлива. В этом случае рычаг 17 поворачивается вместе с валом 19 и рычагом 16, растягивая пружину 15. Под действием усилия пружины 15 двуплечий рычаг перемещает силовой рычаг 12, и через силовой корректор 11, упорную тягу 7 рычаг 8 и рейку топливного насоса 10. Частота вращения вала двигателя возрастает до тех пор, пока центробежная сила грузов 4 не уравновесит усилие пружины 15.

 

7. Муфта опережения впрыска топлива

 

Служит для изменения момента начала подачи топлива в цилиндры двигателя в зависимости от частоты вращения муфта опережения впрыскивания поворачивает кулачковый вал ТНВД относительно вала привода, обеспечивая оптимальные углы опережения впрыскивания на различных режимах работы двигателя. Состоит из ведущей полумуфты 1 и ведомой 2, жестко закрепленной на кулачковом валу. Между полумуфтами расположены два одинаковых груза 3, установленных на осях 4 ведомой полумуфты 2. криволинейным вырезом  грузы охватывают опорные пальцы 5 ведущей полумуфты 1. между осями 4 и пальцами 5 установлены пружины 6, поворачивающие муфты 1 и 2 относительно друг друга. При увеличении частоты вращения центробежные силы, действующие на грузы. Под действием этих сил, преодолевая упругую силу пружин 6 грузы расходятся, скользя криволинейными вырезами по опорным пальцам 5 ведущей полумуфты 1.

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 9. Схема муфты опережения впрыска топлива

      

Практическая работа № 13. Инструкционная карта — Мегаобучалка

ТЕМА: Система питания дизельных двигателей. ТНВД, форсунка и всережимный регулятор КамАЗ.

ЦЕЛЬ: Закрепить, углубить и систематизировать теоретические знания по устройству и работе приборов системы питания дизельных двигателей КамАЗ: ТНВД, форсунки и всережимного регулятора, а также приобрести навыки по самостоятельному изучению особенности конструкций деталей, узлов и т. д.

УЧЕБНО-НАГЛЯДНЫЕ ПОСОБИЯ:

Макеты двигателя КамАЗ, ТНВД всережимного регулятора. Набор плакатов, схем. ТНВД и всережимныйого регулятор двигателяа КамАЗ. Рабочее место № 13, щит № 13

 

СОДЕРЖАНИЕ И ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ:

Приступив к работе учащемуся необходимо:

Ознакомиться с темой и целью работы. Записать их в подготовленную форму отчёта.

Определить название и назначение деталей, закреплённых на щите рабочего места №13.

Рассматривая устройство и конструктивные особенности приборов подачи и фильтрации топлива дизельного двигателя КамАЗ-740, обратить внимание на расположение этих приборов и изучить следующие вопросы:

Назначение и общее устройство ТНВД и его привода двигателя КамАЗ-740.

Общее устройство насосной секции ТНВД.



Устройство плунжерной пары и её работа.

Назначение и устройство толкателя ТНВД.

Назначение, устройство и работа нагнетательного клапана.

На макете двигателя КамАЗ и ТНВД изучить расположение и места подсоединения подводящих и отводящих топливопроводов.

Назначение регулятора частоты вращения коленчатого вала, его устройство

Установка привода ТНВД и угла опережения впрыска топлива.

Устройство и работа всережимного регулятора двигателя.

Как устроена и работает муфта изменения угла опережения впрыска топлива? Назначение, тип, устройство и работа форсунки. Изучить на двигателе КамАЗ место установки и крепление форсунок и других приборов.

Вопросы для самопроверки

o Почему экономически выгодно применять дизельный автомобиль?

o Какое топливо применяется для дизельных автомобилей?

o Как происходит смесеобразование в дизельных двигателях?

o Что такое период задержки самовоспламенения топлива?

o Каким показателем оценивается качество дизельного топлива? Какое влияние оказывает на работу дизельного двигателя период задержки самовоспламенения топлива?

o Устройство и работа топливоподводящей части системы питания дизеля.

o Назначение и устройство ТНВД.

o Устройство и работа секции ТНВД.

o Как изменяется количество подачи топлива насосной секцией?

o Как можно изменить начало подачи топлива насосной секцией?
Назначение и устройство муфты опережения впрыска.

o Назначение, устройство и работа форсунки.

o Назначение, устройство и работа всережимного регулятора частоты вращения коленчатого вала.

Выполнить отчет и предъявить его преподавателю.

Для выполнения работы необходимо:

1. Знать теоретический материал по данной теме.

2. Иметь необходимую литературу и заготовленную форму отчёта.

3. Следить за сохранностью и комплектностью рабочего места.

4. Соблюдать правила техники безопасности и внутреннего распорядка.

5. Разборочно-сборочные работы проводить только по разрешению преподавателя.

6. Окончив работу, навести порядок на рабочем месте, проверить его комплектность, сдать преподавателю.

 

Литература.

1.Пехальский А.П, Пехальский И.А. «Устройство автомобилей» М., «Академия», 2013г. с.201-223

2.Пузанков А.Г. «Автомобили. Устройство автотранспортных средств». М. Академия. 2013г. с.141-172

3.Тур Е.Я., Серебряков К.В. и др. «Устройство автомобилей», М., Машиностроение, 1990 г. с.131-150

 

Интернет-ресурсы.

1. Информационно-коммуникационные технологии в образовании. Система федеральных образовательных порталов [Электронный ресурс]. — Режим доступа www.ict.edu.ru

2. Сайт для обучающихся об автомобиле [Электронный ресурс]. — Режим доступа

www.kardan-ru.narod.ru.

 

ВОПРОСЫ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ ЗАДАНИЙ К РАБОТЕ №13

1. В чём преимущество двухрежимного регулятора над всережимным? Схема двухрежимного регулятора при работе на максимально допустимой частоте вращения коленчатого вала.

2. Чем отличается работа двухрежимного регулятора от всережимного? Схема двухрежимного регулятора дизеля ЗИЛ-645 при работе на минимальной частоте вращения коленчатого вала.

3. Как осуществляется привод ТНВД, его устройство, назначение фиксатора маховика (схема привода)?

4. Как работает автоматическая муфта опережения впрыска топлива при уменьшении частоты вращения коленчатого вала (схема муфты)?

5. Как работает автоматическая муфта опережения впрыска топлива при увеличении частоты вращения коленчатого вала (схема муфты)?

6. Как изменятся количество топлива, впрыскиваемого в цилиндр (схема работы плунжерной пары)?

7. Какие имеются устройства во всережимном регуляторе предназначенные для регулировки его работы (схема регулятора)?

8. Какое имеется устройство в ТНВД для регулировки начала подачи топлива в форсунку (схема толкателя)?

9. Какая существует связь между количеством подаваемого топлива в форсунку и положением плунжера (схема плунжерной пары при максимальной подаче топлива)?

10. Как остановить двигатель (схема постановки рычага остановки при запуске и остановке двигателя)?

11. Что следует понимать под термином «мягкая и жёсткая работа»? Какая существует зависимость между частотой вращения коленчатого вала и впрыском топлива в цилиндр двигателя (схема, иллюстрирующая опережение впрыска топлива)?

12. Почему необходимо ограничить частоту вращения коленчатого вала верхним и нижним пределом? Каковы эти пределы (схема расположения винтов регулятора)?

13. Какие метки и устройства предусмотрены для установки угла опережения впрыска топлива на двигателе КамАЗ-740? Ответ проиллюстрировать схемой.

14. Как устроен распылитель форсунки КамАЗ? Конструктивные особенности устройства (схема распылителя форсунки)?

15. Работа нагнетательного клапана. Работа должна быть иллюстрирована схемой.

16.Регулировочное устройство в форсунке: назначение, схема и параметры регулировки.

Разница между линейным регулятором и импульсным регулятором | Основы электроники

Преобразователь постоянного тока в постоянный, который стабилизирует напряжение, часто называют регулятором напряжения.

Существует два типа регуляторов, классифицируемых по способу преобразования: линейные или импульсные.

Линейный регулятор

Как следует из названия, линейный регулятор — это регулятор, в котором линейный компонент (например, резистивная нагрузка) используется для регулирования выходного сигнала.

Его также иногда называют последовательным регулятором, потому что элементы управления расположены последовательно между входом и выходом.

Преимущества Недостатки
  • Простая конфигурация цепи
  • Несколько внешних деталей
  • Низкий уровень шума
  • Относительно низкая эффективность
  • Значительное тепловыделение
  • Только понижающий (понижающий) режим

Импульсный регулятор

Импульсный стабилизатор — это регулятор напряжения, в котором используется переключающий элемент для преобразования поступающего источника питания в импульсное напряжение, которое затем сглаживается с помощью конденсаторов, катушек индуктивности и других элементов.

Питание подается от входа к выходу путем включения переключателя (MOSFET) до тех пор, пока не будет достигнуто желаемое напряжение.

Как только выходное напряжение достигает заданного значения, переключающий элемент выключается, и входная мощность не потребляется.

Повторение этой операции на высоких скоростях позволяет эффективно подавать напряжение с меньшим выделением тепла.

Преимущества Недостатки
  • Высокая эффективность
  • Низкое тепловыделение
  • Возможна работа в режиме повышения/понижения/отрицательного напряжения
  • Требуется больше внешних деталей
  • Сложная конструкция
  • Повышенный шум

Что такое импульсный регулятор?

Что такое импульсный регулятор?

1.Основная роль

Импульсный регулятор (DC-DC Converter) — регулятор (стабилизированный источник питания). Импульсный регулятор может преобразовывать входное напряжение постоянного тока (DC) в желаемое напряжение постоянного тока (DC).
В электронном или другом устройстве импульсный регулятор берет на себя роль преобразования напряжения от батареи или другого источника питания в напряжения, требуемые последующими системами.

Как показано на рисунке ниже, импульсный регулятор может создавать выходное напряжение (V OUT ), которое выше (повышающее, повышающее), ниже (понижающее, понижающее) или имеет полярность, отличную от входной. напряжение (В В ).

2. Типы импульсных регуляторов

Импульсный регулятор представляет собой регулятор (стабилизированный источник питания), и существуют следующие типы импульсных регуляторов.

         
Регулятор
(стабилизированный источник питания)
  Коммутационный
Регулятор
(DC-DC преобразователь)
  Изолированный импульсный регулятор
 
    Неизолированный импульсный регулятор
 
  Линейный регулятор
  Шунтовой регулятор
 
    LDO-регулятор
 

В этой статье дается подробное объяснение особенностей и работы «неизолированных импульсных регуляторов».

Неизолированные импульсные регуляторы

также используют следующие системы и режимы работы.

Нажмите на термин, чтобы узнать больше.

3. Характеристики импульсного регулятора

Ниже приводится описание характеристик неизолированного импульсного стабилизатора.

Высокая эффективность

Включая и выключая переключающий элемент, импульсный регулятор обеспечивает высокоэффективное преобразование электроэнергии, поскольку он подает необходимое количество электроэнергии только тогда, когда это необходимо.

Линейный регулятор — это еще один тип регулятора (стабилизированный источник питания), но поскольку он рассеивает любые излишки в виде тепла в процессе преобразования напряжения между V IN и V OUT , он не так эффективен, как импульсный стабилизатор.

Самый простой способ объяснить, как импульсный стабилизатор может эффективно преобразовывать напряжение, — это сравнить его с линейным регулятором.

Например, если входное напряжение (V IN ) равно 5,0 В, выходное напряжение (V OUT ) равно 2.5В и ток нагрузки (I OUT ) 0,1А,

в линейном регуляторе
Входная мощность = Входное напряжение × Ток нагрузки
= 5,0 В × 0,1А
= 0,5 Вт
Выходная мощность = Выходное напряжение × Ток нагрузки
= 2,5 Вт × 0,1А
= 0,25 Вт
С момента эффективности = вывод мощность ÷ потребляемая мощность, КПД линейного регулятора 50%.

Импульсный регулятор, однако, управляет периодом подачи входного напряжения, включая и выключая переключающий элемент, так что V OUT становится равным 2.5В. Этот период времени подачи входного напряжения составляет

 V OUT    V IN   =  2.5V   5.0V  =  1   2 

Из этого мы видим, что напряжение подается на полпериода. Аналогично, если попытаться получить КПД из входной и выходной мощности, то получим следующее:

Входная мощность = входное напряжение × ток нагрузки × 1 2
                      = 5,0 В × 0,1 А × 1 2

Входная мощность = выходное напряжение × ток нагрузки
                        = 2.5 В × 0,1 А
                        = 0,25 Вт

Рассчитав КПД по приведенному выше уравнению: КПД = Выходная мощность ÷ Входная мощность, получаем значение 100%. Вот почему импульсный регулятор обеспечивает высокий КПД.
*Поскольку есть реальные потери, реальная цифра составляет около 90%.

Шум

Операции ВКЛ/ВЫКЛ переключающего элемента в импульсном стабилизаторе вызывают внезапные изменения напряжения и тока, а также паразитные компоненты, вызывающие звон, все из которых вносят шум в выходное напряжение.

Использование соответствующей компоновки платы эффективно снижает уровень шума. Например, оптимизация размещения конденсатора и катушки индуктивности и/или проводки. Для получения дополнительной информации о механизме возникновения шума (звона) и способах его контроля см. рекомендации по применению «Меры противодействия шуму понижающего импульсного регулятора».

 

Сравнение характеристик импульсного регулятора и линейного регулятора
  Импульсный регулятор Линейный регулятор
Система преобразования выходного напряжения Понижающий, повышающий, повышающий/понижающий, инвертирующий Только понижающий; V OUT должно быть меньше, чем V IN  
Эффективность Высокий (незначительное выделение тепла) Сравнительно низкое (высокое тепловыделение)
Низкое, когда разница между входным и выходным напряжением велика
Выходной ток Большой (высокий КПД означает большой ток) Маленький
Шум Большой Маленький
Выходная пульсация Подарок Нет
Необходимые внешние компоненты Многие
C IN , C OUT , L, (SBD)
Несколько
C IN , C OUT

Что такое линейный регулятор напряжения?

Электронные системы обычно получают напряжение питания, превышающее напряжение, требуемое схемой системы.Например, батарея на 9 В может использоваться для питания усилителя, которому требуется входное напряжение в диапазоне от 0 до 5 В, или две последовательно соединенные батареи на 1,5 В могут обеспечивать питание для схемы, включающей цифровую логику на 1,8 В. В таких случаях нам необходимо регулировать входную мощность с помощью компонента, который принимает более высокое напряжение и выдает более низкое напряжение.

Одним из очень распространенных способов достижения такого типа регулирования является использование линейного регулятора напряжения.

 

Схема линейного регулятора с фиксированным выходным напряжением

 

Как работает линейный регулятор напряжения?

В линейных регуляторах напряжения

, также называемых LDO или линейными стабилизаторами с малым падением напряжения, используется транзистор, управляемый схемой отрицательной обратной связи, для получения заданного выходного напряжения, которое остается стабильным, несмотря на изменения тока нагрузки и входного напряжения.

Базовый линейный регулятор с фиксированным выходным напряжением представляет собой трехконтактное устройство, как показано на схеме выше. Некоторые линейные регуляторы позволяют регулировать выходное напряжение с помощью внешнего резистора.

 

Недостатки линейных регуляторов напряжения

Серьезным недостатком линейных регуляторов является их низкая эффективность во многих приложениях. Транзистор внутри регулятора, подключенный между входной и выходной клеммами, работает как переменное последовательное сопротивление; таким образом, высокая разница входного и выходного напряжения в сочетании с высоким током нагрузки приводит к большому количеству рассеиваемой мощности.Ток, необходимый для функционирования внутренней схемы регулятора, обозначенный на схеме IGND, также влияет на общую рассеиваемую мощность.

Возможно, наиболее вероятный вид отказа в цепи линейного регулятора возникает из-за тепловых, а не чисто электрических факторов. Мощность, рассеиваемая интегральной схемой регулятора, приводит к повышению температуры компонентов, а без адекватных каналов, обеспечивающих отвод тепла от регулятора, температура в конечном итоге может стать достаточно высокой, чтобы серьезно ухудшить рабочие характеристики или вызвать отключение из-за перегрева.Эта важная тема освещена в статье AAC о тепловом расчете линейных регуляторов.

 

Применение линейных регуляторов напряжения

Несмотря на то, что линейные регуляторы обычно уступают импульсным стабилизаторам в отношении эффективности, они по-прежнему широко используются по нескольким причинам. Основными преимуществами являются простота использования, низкий уровень выходного шума и низкая стоимость. Единственными внешними компонентами, необходимыми для большинства линейных стабилизаторов, являются входные и выходные конденсаторы, а требования к емкости достаточно гибкие, чтобы упростить задачу проектирования.

 


 

Эта статья предназначена для быстрого получения информации. Что нужно знать о линейных стабилизаторах напряжения? Дайте нам знать в комментариях ниже.

Импульсные источники питания и импульсные регуляторы

Линейные регуляторы напряжения, как правило, намного эффективнее и проще в использовании, чем эквивалентные схемы регуляторов напряжения, состоящие из дискретных компонентов, таких как стабилитрон и резистор, транзисторы и даже операционные усилители.

Наиболее популярными типами линейных и фиксированных регуляторов выходного напряжения на сегодняшний день являются серии 78… с положительным выходным напряжением и серии 79… с отрицательным выходным напряжением. Эти два типа дополняющих друг друга регуляторов напряжения обеспечивают точное и стабильное выходное напряжение в диапазоне от 5 до 24 вольт для использования во многих электронных схемах.

Доступен широкий ассортимент трехвыводных стабилизаторов напряжения с фиксированным напряжением, каждый из которых имеет собственные встроенные схемы регулирования напряжения и ограничения тока.Это позволяет нам создавать целый ряд различных шин питания и выходов, как с одинарным, так и с двойным питанием, подходящих для большинства электронных схем и приложений.

Существуют даже линейные регуляторы переменного напряжения, которые также обеспечивают выходное напряжение, которое постоянно изменяется от чуть выше нуля до нескольких вольт ниже максимального выходного напряжения.

Большинство источников питания постоянного тока состоят из большого и тяжелого понижающего сетевого трансформатора, диодного выпрямителя, двухполупериодного или двухполупериодного, и схемы фильтра для удаления любых пульсаций из выпрямленного постоянного тока для получения достаточно плавного выходного напряжения постоянного тока. .

Кроме того, для обеспечения правильной регулировки выходного напряжения источников питания при различных условиях нагрузки можно использовать некоторую форму схемы регулятора или стабилизатора напряжения, будь то линейную или импульсную. Тогда типичный блок питания постоянного тока будет выглядеть примерно так:

.

Типовой источник питания постоянного тока

 

Эти типичные конструкции источников питания содержат большой сетевой трансформатор (который также обеспечивает изоляцию между входом и выходом) и последовательную схему стабилизатора.Схема регулятора может состоять из одного стабилитрона или трехвыводного линейного последовательного регулятора для получения требуемого выходного напряжения. Преимущество линейного регулятора состоит в том, что в цепи питания требуется только входной конденсатор, выходной конденсатор и несколько резисторов обратной связи для установки выходного напряжения.

Линейные регуляторы напряжения создают регулируемый выход постоянного тока путем последовательного размещения транзистора с непрерывной проводимостью между входом и выходом, управляя им в его линейной области (отсюда и название) его вольт-амперной характеристики (i-v).

Таким образом, транзистор действует больше как переменное сопротивление, которое постоянно настраивается на любое значение, необходимое для поддержания правильного выходного напряжения. Рассмотрим эту простую схему последовательного транзисторного стабилизатора ниже:

Схема транзисторного регулятора серии

Здесь эта простая схема регулятора эмиттерного повторителя состоит из одного транзистора NPN и напряжения смещения постоянного тока для установки требуемого выходного напряжения. Поскольку схема эмиттерного повторителя имеет коэффициент усиления по напряжению, равный единице, при подаче подходящего напряжения смещения на базу транзисторов получается стабилизированный выходной сигнал с эмиттерной клеммы.

Поскольку транзистор обеспечивает усиление по току, выходной ток нагрузки будет намного выше, чем ток базы, и еще выше, если используется схема транзистора Дарлингтона.

Кроме того, при условии, что входное напряжение достаточно велико, чтобы получить желаемое выходное напряжение, выходное напряжение регулируется базовым напряжением транзисторов и в этом примере задано как 5,7 вольт, чтобы обеспечить выходное напряжение 5 вольт для нагрузки, равное приблизительно 0,7. Напряжение падает на транзисторе между выводами базы и эмиттера.Тогда в зависимости от значения базового напряжения можно получить любое значение выходного напряжения эмиттера.

Хотя эта простая схема последовательного регулятора будет работать, недостатком этого является то, что последовательный транзистор постоянно смещается в своей линейной области, рассеивая мощность в виде тепла. Поскольку весь ток нагрузки должен проходить через последовательный транзистор, это приводит к низкой эффективности, потере мощности V*I и постоянному выделению тепла вокруг транзистора.

Кроме того, одним из недостатков последовательных стабилизаторов напряжения является то, что их номинальный максимальный непрерывный выходной ток ограничен всего несколькими амперами или около того, поэтому они обычно используются в приложениях, где требуется низкая выходная мощность.

Когда требуется более высокое выходное напряжение или потребляемая мощность, обычной практикой является использование импульсного стабилизатора, широко известного как импульсный источник питания , для преобразования сетевого напряжения в требуемую более высокую выходную мощность.

Импульсные блоки питания или SMPS становятся обычным явлением и в большинстве случаев заменяют традиционные линейные блоки питания переменного тока в постоянный, что позволяет сократить энергопотребление, уменьшить тепловыделение, а также размер и масса.

Импульсные блоки питания

теперь можно найти в большинстве ПК, усилителях мощности, телевизорах, приводах двигателей постоянного тока и т. д., а также во всем, что требует высокоэффективного источника питания, поскольку импульсные блоки питания становятся все более зрелой технологией. .

По определению, импульсный источник питания (SMPS) — это тип источника питания, в котором для обеспечения требуемого выходного напряжения используются полупроводниковые методы переключения, а не стандартные линейные методы. Базовый импульсный преобразователь состоит из каскада переключения мощности и схемы управления.

Ступень переключения мощности выполняет преобразование мощности из входного напряжения цепи, V IN , в ее выходное напряжение, V OUT , которое включает выходную фильтрацию.

Основным преимуществом импульсного источника питания является его более высокая эффективность по сравнению со стандартными линейными регуляторами, и это достигается за счет внутреннего переключения транзистора (или силового МОП-транзистора) между его состоянием «ВКЛ» (насыщение) и состоянием «ВЫКЛ». (отсечка), оба из которых приводят к меньшему рассеиванию мощности.

Это означает, что когда переключающий транзистор полностью «включен» и проводит ток, падение напряжения на нем минимально, а когда транзистор полностью «закрыт», ток через него не течет. Таким образом, транзистор действует как идеальный переключатель ВКЛ/ВЫКЛ.

В отличие от линейных стабилизаторов, которые обеспечивают только понижающее регулирование напряжения, импульсный источник питания может обеспечивать понижение, повышение и отрицание входного напряжения с использованием одной или нескольких из трех основных топологий схемы импульсного режима: Buck , Boost и Buck-Boost .Эти названия относятся к тому, как транзисторный переключатель, катушка индуктивности и сглаживающий конденсатор соединены вместе в базовой схеме SMPS.

Блок питания с понижающим переключателем

Понижающий импульсный стабилизатор представляет собой схему импульсного источника питания, которая предназначена для эффективного снижения напряжения постоянного тока с более высокого напряжения на более низкое, то есть он вычитает или «понижает» напряжение питания, тем самым уменьшая доступное напряжение. на выходных клеммах без изменения полярности.Другими словами, импульсный понижающий регулятор представляет собой схему понижающего регулятора, поэтому, например, понижающий преобразователь может преобразовывать, скажем, +12 вольт в +5 вольт.

Понижающий импульсный стабилизатор представляет собой преобразователь постоянного тока в постоянный и является одним из самых простых и популярных типов импульсных регуляторов. При использовании в импульсной конфигурации источника питания в понижающем импульсном регуляторе в качестве основного переключающего устройства используется последовательный транзистор или мощный полевой МОП-транзистор (в идеале биполярный транзистор с изолированным затвором или IGBT), как показано ниже.

Понижающий импульсный регулятор

 

Мы видим, что базовая конфигурация схемы для понижающего преобразователя представляет собой последовательный транзисторный ключ TR 1 с соответствующей схемой управления, которая поддерживает выходное напряжение как можно ближе к желаемому уровню, диод, D 1 , катушка индуктивности L 1 и сглаживающий конденсатор C 1 . Понижающий преобразователь имеет два режима работы, в зависимости от того, включен ли переключающий транзистор TR 1 «ВКЛ» или «ВЫКЛ».

Когда транзистор смещен в положение «ON» (переключатель замкнут), диод D 1 становится смещенным в обратном направлении, и входное напряжение V IN вызывает протекание тока через дроссель к подключенной нагрузке на выходе, заряжая конденсатор, C 1 .

Когда изменяющийся ток течет через катушку индуктора, она создает противо-ЭДС, которая противодействует протеканию тока в соответствии с законом Фарадея, пока не достигнет устойчивого состояния, создающего магнитное поле вокруг индуктора, L 1 .Эта ситуация продолжается бесконечно, пока TR 1 закрыт.

Когда транзистор TR 1 выключается (переключатель размыкается) управляющей схемой, входное напряжение мгновенно отключается от цепи эмиттера, вызывая коллапс магнитного поля вокруг индуктора, вызывая обратное напряжение на индукторе.

Это обратное напряжение заставляет диод смещаться в прямом направлении, поэтому накопленная энергия в магнитном поле индуктора заставляет ток продолжать течь через нагрузку в том же направлении и возвращаться обратно через диод.

Затем катушка индуктивности L 1 возвращает накопленную энергию обратно в нагрузку, действуя как источник и подавая ток до тех пор, пока вся энергия катушки индуктивности не будет возвращена в цепь или пока транзисторный ключ снова не закроется, в зависимости от того, что произойдет раньше. В то же время конденсатор также разряжается, подводя ток к нагрузке. Комбинация катушки индуктивности и конденсатора образует LC-фильтр, сглаживающий любые пульсации, возникающие при переключении транзистора.

Следовательно, когда транзисторный твердотельный ключ закрыт, ток подается от источника питания, а когда транзисторный ключ разомкнут, ток подается от катушки индуктивности.Обратите внимание, что ток, протекающий через катушку индуктивности, всегда имеет одно и то же направление либо непосредственно от источника питания, либо через диод, но, очевидно, в разное время в цикле переключения.

Поскольку транзисторный ключ постоянно закрывается и открывается, среднее значение выходного напряжения, следовательно, будет связано с рабочим циклом D, который определяется как время проводимости транзисторного ключа в течение одного полного цикла переключения.

Если V IN является напряжением питания, а время включения и выключения транзисторного ключа определено как: t ON и t OFF , то выходное напряжение V OUT определяется как :

Рабочий цикл понижающего преобразователя

 

Рабочий цикл понижающих преобразователей также может быть определен как:

 

Таким образом, чем больше рабочий цикл, тем выше среднее выходное постоянное напряжение импульсного источника питания.Из этого мы также можем видеть, что выходное напряжение всегда будет ниже, чем входное напряжение, поскольку рабочий цикл D никогда не может достигать единицы (единицы), что приводит к понижающему регулятору напряжения.

Регулировка напряжения достигается путем изменения рабочего цикла, а при высоких скоростях переключения, до 200 кГц, можно использовать компоненты меньшего размера, что значительно уменьшает размер и вес импульсного источника питания.

Еще одним преимуществом понижающего преобразователя является то, что конструкция дроссель-конденсатор (LC) обеспечивает очень хорошую фильтрацию тока дросселя.В идеале понижающий преобразователь должен работать в режиме непрерывного переключения, чтобы ток катушки индуктивности никогда не падал до нуля. С идеальными компонентами, то есть с нулевым падением напряжения и коммутационными потерями в состоянии «ВКЛ», идеальный понижающий преобразователь может иметь КПД до 100%.

Наряду с понижающим импульсным стабилизатором для базовой конструкции импульсного источника питания существует еще одна функция базового импульсного регулятора, которая действует как повышающий стабилизатор напряжения, называемый повышающим преобразователем.

Источник питания импульсного режима

Повышающий импульсный регулятор — это еще один тип схемы импульсного источника питания. Он имеет те же типы компонентов, что и предыдущий понижающий преобразователь, но на этот раз в другом положении. Повышающий преобразователь предназначен для повышения напряжения постоянного тока с более низкого напряжения до более высокого, то есть он также добавляет или «повышает» напряжение питания, тем самым увеличивая доступное напряжение на выходных клеммах без изменения полярности.Другими словами, повышающий импульсный регулятор представляет собой схему повышающего регулятора, поэтому, например, повышающий преобразователь может преобразовывать, скажем, +5 вольт в +12 вольт.

Ранее мы видели, что в понижающем импульсном стабилизаторе в базовой конструкции используется последовательный переключающий транзистор. Отличие от конструкции повышающего импульсного стабилизатора заключается в том, что в нем используется параллельно включенный переключающий транзистор для управления выходным напряжением импульсного источника питания.

Поскольку транзисторный переключатель фактически подключен параллельно выходу, электрическая энергия проходит через катушку индуктивности к нагрузке только тогда, когда транзистор смещен в положение «ВЫКЛ» (переключатель разомкнут), как показано на рисунке.

Повышающий импульсный регулятор

 

В схеме повышающего преобразователя , когда транзисторный переключатель полностью открыт, электрическая энергия от источника питания V IN проходит через индуктор и транзисторный переключатель и возвращается к источнику питания. В результате ни один из них не проходит на выход, так как транзисторный ключ с насыщением создает короткое замыкание на выходе.

Это увеличивает ток, протекающий через индуктор, поскольку он имеет более короткий внутренний путь обратно к источнику питания.Тем временем диод D 1 смещается в обратном направлении, так как его анод подключен к земле через транзисторный ключ, при этом уровень напряжения на выходе остается практически постоянным, когда конденсатор начинает разряжаться через нагрузку.

Когда транзистор полностью закрыт, входное питание теперь подключено к выходу через последовательно соединенные дроссель и диод. Когда поле индуктора уменьшается, индуцированная энергия, накопленная в индукторе, выталкивается на выход с помощью V IN через теперь смещенный в прямом направлении диод.

Результатом всего этого является то, что индуцированное напряжение на катушке индуктивности L 1 меняется на противоположное и прибавляется к напряжению входного источника, увеличивая общее выходное напряжение, которое теперь составляет V IN  + V L .

Ток от сглаживающего конденсатора C 1 , который использовался для питания нагрузки, когда транзисторный ключ был замкнут, теперь возвращается к конденсатору входным питанием через диод. Тогда ток, подаваемый на конденсатор, является током диода, который всегда будет «ВКЛ» или «ВЫКЛ», поскольку диод постоянно переключается между своим прямым и обратным состоянием под действием переключения транзистора.Тогда сглаживающий конденсатор должен быть достаточно большим, чтобы обеспечить плавный устойчивый выходной сигнал.

Поскольку индуцированное напряжение на катушке индуктивности L 1 отрицательное, оно добавляется к напряжению источника, V IN , вызывая ток катушки индуктивности в нагрузку. Установившееся выходное напряжение повышающих преобразователей определяется по формуле:

 

Как и в предыдущем понижающем преобразователе, выходное напряжение повышающего преобразователя зависит от входного напряжения и рабочего цикла.Таким образом, путем управления рабочим циклом достигается регулирование мощности. Не говоря уже о том, что это уравнение не зависит от значения катушки индуктивности, тока нагрузки и выходного конденсатора.

Выше мы видели, что базовая работа схемы неизолированного импульсного источника питания может использовать конфигурацию либо понижающего преобразователя, либо повышающего преобразователя в зависимости от того, требуется ли нам понижающее (понижающее) или повышающее (повышающее) выходное напряжение. . В то время как понижающие преобразователи могут быть более распространенной конфигурацией переключения SMPS, повышающие преобразователи обычно используются в приложениях с емкостными цепями, таких как зарядные устройства для аккумуляторов, фотовспышки, стробоскопические вспышки и т. д., поскольку конденсатор обеспечивает весь ток нагрузки, когда переключатель замкнут.

Но мы также можем объединить эти две основные топологии переключения в единую неизолирующую схему импульсного регулятора, которая, что неудивительно, называется повышающе-понижающим преобразователем .

Понижающе-повышающий импульсный регулятор

Импульсный повышающе-понижающий стабилизатор представляет собой комбинацию понижающего и повышающего преобразователей, которые создают инвертированное (отрицательное) выходное напряжение, которое может быть больше или меньше входного напряжения в зависимости от рабочего цикла. Понижающе-повышающий преобразователь представляет собой разновидность схемы повышающего преобразователя, в которой инвертирующий преобразователь отдает в нагрузку только энергию, накопленную катушкой индуктивности L 1 .Ниже приведена базовая схема питания переключаемого режима повышения-понижения.

Повышающе-понижающий импульсный регулятор

 

Когда транзисторный переключатель TR 1 полностью включен (замкнут), напряжение на катушке индуктивности равно напряжению питания, поэтому катушка индуктивности накапливает энергию от входного источника питания. На подключенную нагрузку на выходе ток не подается, потому что диод D 1 смещен в обратном направлении. Когда транзисторный ключ полностью закрыт (открыт), диод смещается в прямом направлении, и энергия, ранее накопленная в катушке индуктивности, передается в нагрузку.

Другими словами, когда переключатель находится в положении «ВКЛ.», энергия поступает в индуктор от источника постоянного тока (через переключатель) и не поступает на выход, а когда переключатель находится в положении «ВЫКЛ.», напряжение на индукторе меняется на противоположное. поскольку индуктор теперь становится источником энергии, поэтому энергия, ранее запасенная в индукторе, переключается на выход (через диод), и никакая энергия не поступает непосредственно от входного источника постоянного тока. Таким образом, падение напряжения на нагрузке, когда переключающий транзистор находится в состоянии «ВЫКЛ», равно напряжению на катушке индуктивности.

В результате величина инвертированного выходного напряжения может быть больше или меньше (или равна) величине входного напряжения в зависимости от рабочего цикла. Например, положительно-отрицательный повышающе-понижающий преобразователь может преобразовывать 5 вольт в 12 вольт (повышающий) или 12 вольт в 5 вольт (понижающий).

Напряжение на выходе импульсных стабилизаторов в установившемся режиме, В OUT определяется как:

 

Затем повышающе-понижающий стабилизатор получил свое название от создания выходного напряжения, которое может быть выше (например, повышающий каскад) или ниже (например, понижающий каскад) по величине, чем входное напряжение.Однако выходное напряжение противоположно по полярности входному напряжению.

Сводка импульсного источника питания

В современном импульсном источнике питания, или SMPS, используются полупроводниковые переключатели для преобразования нестабилизированного входного постоянного напряжения в регулируемое и плавное выходное постоянное напряжение при различных уровнях напряжения. Входным источником может быть истинное постоянное напряжение от батареи или солнечной панели или выпрямленное постоянное напряжение от источника переменного тока с использованием диодного моста вместе с некоторой дополнительной емкостной фильтрацией.

Во многих приложениях управления мощностью силовой транзистор, MOSFET или IGFET, работает в режиме переключения, когда он многократно включается и выключается на высокой скорости. Основным преимуществом этого является то, что энергоэффективность регулятора может быть достаточно высокой, поскольку транзистор либо полностью открыт и проводит ток (насыщение), либо полностью закрыт (отсечка).

Существует несколько типов конфигураций преобразователя постоянного тока (в отличие от преобразователя постоянного тока в переменный, который является инвертором). Здесь рассматриваются три основные топологии импульсных источников питания: Buck , Boost и импульсные регуляторы Buck-Boost .Все три из этих топологий неизолированы, то есть их входное и выходное напряжения имеют общую линию заземления.

Каждая конструкция импульсного стабилизатора имеет свои уникальные свойства в отношении рабочих циклов в установившемся режиме, соотношения между входным и выходным током и пульсаций выходного напряжения, вызванных работой полупроводникового переключателя. Еще одним важным свойством этих топологий импульсных источников питания является частотная характеристика действия переключения на выходное напряжение.

Регулирование выходного напряжения достигается за счет процентного контроля времени, в течение которого переключающий транзистор находится в состоянии «ВКЛ», по сравнению с общим временем ВКЛ/ВЫКЛ. Это соотношение называется рабочим циклом, и, изменяя рабочий цикл, (D можно регулировать величину выходного напряжения, V OUT .

Использование одного индуктора и диода, а также быстродействующих твердотельных ключей, способных работать на частотах переключения в килогерцовом диапазоне, в конструкции импульсного источника питания позволяет значительно уменьшить габариты и массу источника питания. уменьшенный.

Это связано с тем, что в их конструкции не предусмотрено больших и тяжелых понижающих (или повышающих) сетевых трансформаторов напряжения. Однако, если требуется гальваническая развязка между входными и выходными клеммами, перед преобразователем необходимо установить трансформатор.

Двумя наиболее популярными конфигурациями неизолированного переключения являются понижающий (вычитающий) и повышающий (аддитивный) преобразователи.

Понижающий преобразователь — тип импульсного источника питания, который предназначен для преобразования электрической энергии из одного напряжения в более низкое.Понижающий преобразователь работает с последовательно включенным переключающим транзистором. Поскольку рабочий цикл D < 1, выходное напряжение понижающего преобразователя всегда меньше входного напряжения, V IN .

Повышающий преобразователь — тип импульсного источника питания, который предназначен для преобразования электрической энергии одного напряжения в более высокое. Повышающий преобразователь работает с параллельно включенным переключающим транзистором, который обеспечивает путь постоянного тока между V IN и V OUT через катушку индуктивности L 1 и диод D 1 .Это означает, что на выходе нет защиты от коротких замыканий.

Изменяя рабочий цикл (D) повышающего преобразователя, можно управлять выходным напряжением, а при D < 1 постоянное напряжение на выходе повышающего преобразователя больше, чем входное напряжение V индуцированное напряжение.

Кроме того, выходные сглаживающие конденсаторы в Импульсных источниках питания предполагаются очень большими, что приводит к постоянному выходному напряжению от импульсного источника питания во время переключения транзисторов.

Линейные и импульсные регуляторы напряжения

Изучите основы как простых линейных регуляторов, так и более сложных импульсных регуляторов.

Опубликовано

Регуляторы напряжения являются неотъемлемой частью большинства электронных устройств. Функция регулятора напряжения заключается в обеспечении стабильного напряжения на выходе регулятора, в то время как входное напряжение может изменяться.

Регуляторы

(а также зарядные устройства для аккумуляторов) можно разделить на линейные или импульсные.Поскольку линейные регуляторы гораздо проще понять, начнем с них, а затем перейдем к более сложным импульсным стабилизаторам.

Линейные регуляторы

Линейные регуляторы можно рассматривать как устройства с переменным сопротивлением, в которых внутреннее сопротивление изменяется для поддержания постоянного выходного напряжения. В действительности переменное сопротивление обеспечивается с помощью транзистора, управляемого контуром обратной связи усилителя.

Линейные регуляторы

обычно состоят как минимум из трех контактов — входного входа, выходного контакта и контакта заземления.

Внешние конденсаторы размещаются на входных и выходных клеммах для обеспечения фильтрации и улучшения переходных характеристик при внезапных изменениях нагрузки. Выходной конденсатор также необходим для стабильности цепи обратной связи регулятора напряжения.

Количество тока, протекающего через регулятор, и количество энергии, рассеиваемой в устройстве, будут влиять на выбор корпуса устройства и требования к радиатору.

Линейные регуляторы намного менее эффективны, чем импульсные регуляторы, и поэтому расходуют больше энергии, которая рассеивается в виде тепла.

Если устройство будет рассеивать более 100 мВт, рекомендуется провести более тщательный тепловой анализ с учетом максимальной рабочей температуры и теплового сопротивления корпуса ИС (известного как Theta-JA).

Если регулятор указывает тета-JA 50°C/Вт, то это означает, что температура самой микросхемы (называемая температурой перехода) будет повышаться на 50°C на каждый ватт рассеиваемой мощности.

Большинство интегральных схем рассчитаны на температуру перехода до 125°C.Так, например, если регулятор с тета-JA 50°C/Вт рассеивает 1 Вт, то максимальная температура окружающей среды, в которой он может использоваться, будет 125°C – 50°C = 75°C.

Линейные регуляторы требуют, чтобы входное напряжение было выше, чем выходное. Минимальная разница уровней напряжения между входом и выходом называется падением напряжения. Для обычного линейного регулятора напряжения падение напряжения составляет около 2 вольт.

Регуляторы

с малым падением напряжения (LDO) могут регулировать до уровня менее 100 мВ. Однако их способность подавлять шумы и пульсации на входе будет значительно снижена ниже примерно 500 мВ.

Для большинства приложений линейный стабилизатор или, точнее, регулятор LDO, имеет больше смысла, если входное напряжение не более чем на пару вольт выше выходного напряжения.

В противном случае регулятор будет тратить слишком много энергии, и лучше использовать более эффективный импульсный стабилизатор.

Линейные регуляторы

имеют три основных преимущества. Они просты, дешевы и обеспечивают исключительно «чистое» выходное напряжение.

Импульсные регуляторы

Импульсные стабилизаторы преобразуют одно напряжение в другое, временно накапливая энергию, а затем высвобождая эту накопленную энергию на выходе с другим напряжением.

Термины «преобразователь постоянного тока в постоянный», «импульсный источник питания» (SMPS), «импульсный регулятор» и «импульсный преобразователь» относятся к одному и тому же. Они работают, управляя твердотельным устройством, таким как транзистор или диод, которое действует как переключатель.

Переключатель прерывает подачу тока к компоненту накопления энергии, такому как конденсатор или катушка индуктивности, для преобразования одного напряжения в другое.

Существует много типов топологий импульсных регуляторов, включая три наиболее распространенных:

Понижающие импульсные регуляторы

Понижающий преобразователь может понижать более высокое напряжение на входе до более низкого напряжения на выходе.Это похоже на линейный регулятор, за исключением того, что понижающий регулятор потребляет гораздо меньше энергии.

Если входное напряжение намного выше желаемого выходного напряжения, понижающий стабилизатор обычно предпочтительнее линейного регулятора.

Повышающие импульсные регуляторы

Повышающий преобразователь способен развивать более высокое напряжение на выходе, чем на входе. Например, повышающий преобразователь можно использовать для получения 5 В постоянного тока или 12 В постоянного тока из одного 3.Литий-ионный аккумулятор 7В постоянного тока.

Импульсные регуляторы Buck/Boost (понижающие/повышающие)

Понижающий/повышающий преобразователь, как вы могли догадаться, способен выдавать фиксированное выходное напряжение из входного напряжения, которое может изменяться выше и ниже выходного напряжения.

Этот тип регулятора напряжения очень удобен в оборудовании с батарейным питанием, где входное напряжение со временем падает.

Самая простая топология — это просто описанная выше схема понижающего преобразователя, за которой следует схема повышающего преобразователя.Две катушки индуктивности соединены последовательно, поэтому их можно объединить в одну катушку индуктивности.

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.

Сводка общих спецификаций для регуляторов напряжения

Независимо от того, является ли стабилизатор напряжения линейным или импульсным, разработчикам необходимо иметь общее представление о параметрах, характеризующих работу регулятора.

Выходное напряжение: Выходное напряжение может быть фиксированным или регулируемым. Если фиксировано, напряжение устанавливается внутри устройства, и вы покупаете конкретный номер детали для желаемого выходного напряжения.

Если регулятор регулируемого типа, напряжение обычно устанавливается делителем напряжения, состоящим из двух резисторов. Это обеспечивает некоторую гибкость, но за счет дополнительных компонентов.

Входное напряжение: Необходимо строго соблюдать указанные минимальное и максимальное входное напряжение.Они просто не будут работать ниже минимального напряжения и будут повреждены при работе выше максимального напряжения.

Токовый выход: Максимальный ток, который может обеспечить регулятор напряжения, ограничен и обычно определяется пропускной способностью внутреннего силового транзистора. Все решения для регуляторов IC включают встроенную схему ограничения тока для предотвращения повреждений.

Пульсации на выходе или Коэффициент ослабления источника питания (PSRR): Пульсации на выходе относятся к небольшим колебаниям выходного напряжения.Величину пульсаций выходного напряжения очень важно учитывать, поскольку многие типы схем будут чувствительны к любому шуму на их входном питании.

Линейные регуляторы

подавляют пульсации на входе, не добавляя дополнительных пульсаций. Их способность подавлять пульсации определяется коэффициентом подавления источника питания (PSRR). Чем выше PSRR, тем лучше линейный регулятор подавляет любые пульсации входного напряжения.

Импульсные регуляторы, с другой стороны, создают пульсации на выходе из-за своей природы переключения.Величину пульсаций импульсного преобразователя можно уменьшить путем фильтрации и тщательного выбора компонентов.

Обычный метод проектирования заключается в использовании импульсного регулятора для понижения напряжения питания с минимальным рассеиванием мощности, а затем линейного регулятора для устранения любых пульсаций.

Многие малошумящие линейные стабилизаторы с высоким PSRR имеют дополнительный вывод, обычно называемый выводом NR или выводом для подавления шума. Размещение конденсатора емкостью около 10 нФ на этом выводе для заземления помогает отфильтровать шум и пульсации внутреннего источника опорного напряжения и, следовательно, выходного напряжения.

Шум: Многие электронные компоненты, такие как резисторы и транзисторы, также производят основной физический шум, который обычно путают с пульсациями. Шум будет проявляться как случайные колебания выходного напряжения по сравнению с пульсациями, которые будут проявляться в виде небольшого периодического сигнала.

Хотя это и не связано с пульсациями, те же методы, которые уменьшают пульсации на выходе, также обычно уменьшают шум – в основном, это использование шумоподавляющего конденсатора.

Регулирование нагрузки: Регулирование нагрузки относится к способности регулятора поддерживать стабильное выходное напряжение при изменении тока нагрузки.Эта спецификация часто указывается в описании устройства в виде графика зависимости выходного напряжения от тока нагрузки.

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

Load Transient: Это показатель того, как выходное напряжение реагирует на резкое скачкообразное изменение тока нагрузки. Обычно имеет место небольшое превышение или понижение выходного напряжения, когда схема стабилизатора пытается восстановиться и обеспечить стабильное выходное напряжение.

Линейное регулирование: Колебания входного напряжения регулятора могут вызывать колебания выходного напряжения, и линейное регулирование является мерой этих изменений.

Line Transient: Это мера реакции выходного напряжения на внезапные скачкообразные изменения входного напряжения. Как и при переходных процессах нагрузки, выходное напряжение будет иметь небольшой выброс или понижение, поскольку петля обратной связи регулятора реагирует на внезапное изменение. Регуляторы с высокой спецификацией PSRR (т.е. низкая выходная пульсация) обычно имеют наилучшие переходные характеристики.

Падение напряжения: Падение напряжения для классических линейных стабилизаторов, таких как серии LM317 или LM78xx, составляет около 2 вольт. Это означает, что входное напряжение должно быть как минимум на 2 вольта выше, чем выходное напряжение для работы регулятора.

Регуляторы

с малым падением напряжения (LDO) могут работать с гораздо меньшей разницей входного и выходного напряжения. Например, семейство стабилизаторов с малым падением напряжения TPS732 имеет диапазон входного напряжения 1.от 7 до 5,5 вольт и падение напряжения 40 мВ при 250 мА.

Эффективность: Эффективность — это мера того, сколько энергии тратится регулятором впустую. Как упоминалось ранее, линейный регулятор расходует гораздо больше энергии, чем импульсный стабилизатор. Это означает, что линейный регулятор имеет гораздо более низкий КПД. КПД можно рассчитать, разделив выходную мощность на входную мощность.

Таким образом, если выходная мощность такая же, как и входная мощность, тогда КПД составляет 100%, и регулятор не тратит энергию впустую.Это идеальный, но недостижимый сценарий. Большинство импульсных стабилизаторов имеют КПД 80-90%.

Эффективность линейного регулятора зависит от отношения входного напряжения к выходному напряжению. Это связано с тем, что для линейного регулятора входной ток всегда практически идентичен выходному току.

Поскольку мощность равна напряжению, умноженному на ток, токи в уравнении КПД компенсируются, оставляя только напряжения. Это означает, что чем больше разница между входным и выходным напряжением, тем хуже эффективность линейного регулятора.

Так, например, для линейного регулятора с входным напряжением 5 В постоянного тока и выходным напряжением 3,3 В постоянного тока эффективность составляет:

Эффективность = 3,3 В постоянного тока / 5 В постоянного тока = 66 %

Но если входное напряжение увеличить до 12 В постоянного тока, КПД падает до

.

Эффективность = 3,3 В постоянного тока / 12 В постоянного тока = 27,5 %

, что означает, что 72,5% мощности тратится линейным регулятором впустую!

Основное преимущество регуляторов с малым падением напряжения заключается в том, что они обеспечивают выходное напряжение, очень близкое к входному напряжению, что означает, что эффективность регулятора намного выше.

Например, при генерировании выходного напряжения 3,3 В постоянного тока от литий-ионной батареи 3,7 В постоянного тока требуется LDO с падением напряжения менее 400 мВ. При этих напряжениях КПД составляет 3,3 В постоянного тока / 3,7 В постоянного тока = 89%, что сравнимо с высокоэффективным понижающим стабилизатором.

В отличие от линейного стабилизатора, идеальный импульсный стабилизатор будет иметь эффективность 100%, что означает, что входная мощность равна выходной мощности. Это означает, что входной ток никогда не будет таким же, как выходной ток.

Фактически входной ток всегда будет меньше выходного тока для понижающего регулятора и всегда будет выше выходного тока для повышающего регулятора.

Выходной конденсатор: Размер выходного конденсатора имеет решающее значение как для линейных, так и для импульсных стабилизаторов, поэтому обязательно следуйте рекомендациям, приведенным в техническом описании. В большинстве случаев керамический конденсатор (с тепловым классом X7R или X5R) является лучшим выбором.

Керамические конденсаторы

имеют очень низкое паразитное сопротивление (так называемое эквивалентное последовательное сопротивление или ESR), которое обычно улучшает переходную характеристику регулятора.Будьте осторожны, потому что некоторые регуляторы требуют использования танталовых конденсаторов с более высоким ESR, чтобы стабилизировать контур управления обратной связью.

Электромагнитные помехи (EMI)

Одной из проблем при проектировании импульсных источников питания является возможность возникновения электромагнитных помех (ЭМП).

Переключение активного устройства, которое может происходить на частотах от сотен килогерц до нескольких мегагерц, может генерировать широкий спектр излучений.Эти излучения могут передаваться и излучаться на расположенное рядом оборудование, вызывая вредные помехи или даже собственные помехи.

Имейте в виду, что разводка печатной платы для импульсного стабилизатора очень критична, гораздо важнее, чем для линейного регулятора. Поэтому обязательно внимательно следуйте рекомендациям по компоновке в таблице данных.

Если в техническом описании выбранного вами импульсного стабилизатора нет указаний по компоновке, я настоятельно рекомендую выбрать другой стабилизатор.

Заключение

Когда энергоэффективность не имеет значения или когда входное напряжение лишь немного превышает выходное, лучшим выбором обычно является линейный стабилизатор.Линейные регуляторы обычно дешевле, менее сложны и требуют меньше компонентов.

Если требуется действительно чистое выходное напряжение без пульсаций, линейный стабилизатор также является лучшим выбором.

С другой стороны, если энергоэффективность является ключевой проблемой или входное напряжение намного выше, чем желаемое выходное напряжение, то лучшим выбором будет импульсный преобразователь.

Если требуется выходное напряжение выше, чем входное, то выбор прост — только повышающий стабилизатор может выполнить этот трюк.

Как и во всех аспектах проектирования, между различными решениями всегда есть компромиссы. Во многих случаях лучшим решением является импульсный регулятор, за которым следует линейный регулятор. Таким образом, вы получаете лучшее из обоих миров: эффективность и сверхчистое выходное напряжение.

Наконец, не забудьте загрузить бесплатное руководство в формате PDF : Ultimate Guide to Develop and Sell Your New Electronic Hardware Product . Вы также будете получать наш еженедельный информационный бюллетень, в котором мы делимся премиальным контентом, недоступным в нашем блоге.

Другой контент, который может вам понравиться:

Импульсный регулятор

» Примечания по электронике

Импульсный регулятор является ключевым элементом любого импульсного источника питания


Схемы питания SMPS Primer & Tutorial Включает:
Импульсный источник питания Как работает СМПС Понижающий преобразователь Повышающий повышающий преобразователь Повышающий конвертер

См. также: Обзор электроники источника питания Линейный источник питания Защита от перенапряжения Характеристики блока питания Цифровая мощность Шина управления питанием: PMbus Бесперебойный источник питания


В любом импульсном источнике питания именно импульсный регулятор или импульсный стабилизатор обеспечивает регулирование напряжения.Импульсный регулятор можно использовать отдельно или как часть полного источника питания.

Импульсные регуляторы

бывают разных форм, но каждый из них может обеспечивать регулирование напряжения с помощью последовательного переключающего элемента, который заряжает накопительный конденсатор, когда напряжение падает ниже заданного уровня.

Основы импульсного регулятора

В основе импульсного регулятора лежит способность катушек индуктивности и конденсаторов накапливать энергию. Конденсаторы и катушки индуктивности являются неотъемлемыми элементами технологии импульсных регуляторов.

  • Емкость   Если к конденсатору подводится ток, конденсатор постепенно заряжается, и напряжение на нем линейно возрастает со скоростью, равной I/C, где — приложенный ток, а C — емкость. В этом случае напряжение на конденсаторе не может измениться мгновенно.

    Основная концепция импульсного источника питания При мгновенном изменении тока напряжение изменяется линейно. [Это предполагает, что используется источник тока с бесконечным напряжением].

  • Катушка индуктивности: &nbsp: Для катушки индуктивности мгновенное изменение тока невозможно. Вместо этого при приложении напряжения ток нарастает линейно с течением времени со скоростью, равной V/L, где V — приложенное напряжение, а L — индуктивность.

    Формат индуктора для импульсного источника питания С помощью стандартных уравнений можно определить профили тока и напряжения:

    Энергия возрастающего тока сохраняется в магнитном поле, связанном с катушкой индуктивности.Если ток, протекающий через индуктор, внезапно прерывается, магнитное поле реагирует на это и создает очень высокую «противоэдс», чтобы противодействовать изменению.

Увидев фундаментальные или базовые концепции переключения напряжений и токов на конденсаторы и катушки индуктивности, эти основные концепции можно применить к решениям импульсных регуляторов, чтобы обеспечить различные сценарии для цепей повышения и понижения напряжения.

Поскольку в технологии используются методы переключения, когда последовательный элемент включен или выключен, этот подход обеспечивает гораздо более высокий уровень эффективности, чем линейный, где мощность рассеивается.

Конденсаторная коммутационная регулировка режима

Принципиальная схема конденсаторного импульсного регулятора показана на схеме. Когда ключ замкнут, ток может протекать в накопительный конденсатор и обеспечивать заряд. Когда напряжение на конденсаторе достигает требуемого уровня, переключатель размыкается, и нагрузка потребляет ток от конденсатора.

Когда напряжение падает, это будет воспринято схемой управления, и последовательный переключатель снова включится, чтобы довести напряжение конденсатора до требуемого уровня.

Эта схема не так эффективна, как может показаться на первый взгляд. Хотя единственным резистивным элементом в теоретической цепи является нагрузка, это не единственный способ потери энергии, поскольку при зарядке конденсатора непосредственно от источника напряжения или конденсатора рассеивается столько же энергии, сколько передается конденсатору. В результате этого регуляторы режима переключения не могут использовать только методы переключения конденсаторов.

Регулировка режима переключения на основе индуктора

Катушки индуктивности также можно использовать в качестве элемента импульсных регуляторов.

Катушка индуктивности может использоваться для передачи энергии от одного источника напряжения к другому. Хотя простой резистор можно использовать в качестве капельницы для сброса напряжения при переходе от одного источника напряжения с более высоким напряжением к другому с более низким напряжением, это очень расточительно с точки зрения мощности. Если используется индуктор, то передается вся энергия, если предположить, что индуктор идеальный.

Использование индуктора имеет то преимущество, что энергия может передаваться от одного источника к другому независимо от соответствующих значений напряжения и их полярности.Очевидно, что для этого требуется правильная конфигурация.

Когда переключатели находятся в положениях, показанных выше, напряжение V1 прикладывается к индуктору, и ток i1 нарастает со скоростью, равной V1/L. Следовательно, полученное пиковое значение будет пропорционально времени, в течение которого переключатели находятся в этом положении, т. е. (V1/L) x t

.

Когда переключатели перевернуты, ток будет продолжать течь со скоростью i2, равной -V2/L.

Поскольку идеальный индуктор не рассеивает энергию, в идеальной системе, использующей индуктор таким образом, нет потерь мощности.В результате именно этот способ передачи энергии лежит в основе всех импульсных регуляторов.

Дополнительные схемы и схемы:
Основы операционных усилителей Схемы операционных усилителей Цепи питания Транзисторная конструкция Транзистор Дарлингтона Транзисторные схемы схемы полевых транзисторов Символы цепи
    Вернитесь в меню проектирования схем . . .

Руководство для начинающих по импульсным регуляторам

Руководство для начинающих по переключению регуляторов

Что не так с линейным регулятором?
Линейные стабилизаторы отлично подходят для питания очень маломощных устройств.Они просты в использовании и дешевы, поэтому пользуются большой популярностью. Однако из-за судя по тому, как они работают, они крайне неэффективны.

Линейный регулятор работает, беря разницу между входное и выходное напряжения, и просто сжигая его как отработанное тепло. То Чем больше разница между входным и выходным напряжением, тем больше производится тепло. В большинстве случаев линейный регулятор тратит больше энергии. понижение напряжения, чем оно на самом деле подается на целевое устройство!

С типичной эффективностью 40% и достигающей всего 14%, линейное регулирование напряжения генерирует много отработанного тепла, которое должно быть рассеивается громоздкими и дорогими радиаторами.Это также означает снижение время автономной работы для ваших проектов.

Даже новые регуляторы LDO (с малым падением напряжения) все еще неэффективные линейные регуляторы — они просто дают вам больше гибкости с входное напряжение падает.

Чем импульсный регулятор лучше?
Импульсный регулятор работает, беря небольшие порции энергии, шаг за шагом. бит, от источника входного напряжения, и перемещение их на выход. Этот осуществляется с помощью электрического выключателя и контроллера который регулирует скорость, с которой энергия передается на выходе (отсюда термин «переключающий регулятор»).

Энергетические потери, связанные с перемещением порций энергии вокруг таким образом относительно невелики, и в результате переключение Регулятор обычно может иметь КПД 85%. Поскольку их эффективность менее зависимы от входного напряжения, могут питать полезные нагрузки от источники более высокого напряжения.

Импульсные регуляторы используются в таких устройствах, как портативные телефоны, игровые платформы, роботы, цифровые камеры и ваши компьютер.

Импульсные регуляторы представляют собой сложные схемы для проектирования, и в качестве В результате они не очень популярны среди любителей. Однако Dimension Engineering создает импульсные стабилизаторы, которые еще проще использовать, чем линейные регуляторы, потому что они используют ту же 3-контактную форму фактором, но не требуют никаких внешних конденсаторов.

Что могут импульсные регуляторы, чего не могут линейные регуляторы?
При высоком входном напряжении можно управлять нагрузкой более 200 мА с линейный регулятор становится крайне непрактичным.Большинство людей используют в этих ситуациях отдельный аккумуляторный блок, поэтому у них один аккумулятор пакет для высоковольтных устройств и один для низковольтных устройств. Этот означает, что у вас в два раза больше аккумуляторов, которые нужно не забыть зарядить, и в два раза хлопот! Импульсный стабилизатор может легко питать большие нагрузки от высокое напряжение и избавит вас от необходимости тратиться на дополнительный аккумулятор.

Некоторые типы импульсных стабилизаторов также могут повышать напряжение.Линейный регуляторы не могут этого сделать. Всегда.

Как узнать, нужен ли мне импульсный регулятор?
Как правило, если ваше линейное напряжение решение для регулирования тратит менее 0,5 Вт мощности, импульсный регулятор будет излишним для вашего проекта. Если ваш линейный регулятор тратит впустую несколько ватт энергии, вы наверняка захотите замените его переключателем! Вот как рассчитать потери мощности:

Уравнение для потерянной мощности в линейном регуляторе:

Потери мощности = (входное напряжение – выходное напряжение) * ток нагрузки

Например, допустим, у вас есть свинцово-кислотная батарея на 12 В. батарея, и вы хотите запитать микроконтроллер, который потребляет 5 мА, и ультразвуковой дальномер, который потребляет 50 мА.И микроконтроллер, и ультразвуковой дальномер работает от 5В. Вы используете LM7805 (очень общий линейный регулятор), чтобы снизить напряжение до 5 В с 12 В.

Потеря мощности = (12 В – 5 В) * (0,050 А + 0,005 А) = 0,385 Вт

0,385 Вт не так уж плохо для потери мощности. LM7805 может обрабатывать это без большого радиатора. Вы могли бы получить больше времени автономной работы, если бы вы используется импульсный регулятор, но в этом случае потребляемая мощность так низко, что срок службы батареи в любом случае будет очень долгим.

Теперь давайте расширим этот пример и добавим два сервопривода. которые потребляют в среднем 0,375 А каждый, а также работают от источника питания 5 В. Сколько энергии сейчас тратится впустую в линейном регуляторе?

Потеря мощности = (12 В – 5 В) * (0,050 А + 0,005 А + 0,375 А + 0,375 А) = 5,635 Вт

5,6 Вт — это много отработанного тепла! Без большого радиатора LM7805 нагревался бы так, что сам отпаивался бы или плавился. макет или победить Айсмена.Даже с радиатором 5.6Вт тоже много жизни, чтобы высосать из вашей батареи без причины. Переключение регулятор, такой как DE-SW050, будет очень полезен в этом случае и снизит потери мощности примерно до 0,5 Вт.

Импульсный регулятор действительно стоит 10+ баксов?
Последнее, что нужно учитывать, это, конечно же, стоимость. Если ваш проект дешев и достаточно прост, чтобы импульсный регулятор утроить стоимость всего проекта, то импульсный регулятор может будет трудно оправдаться.Однако, если вы строите более продвинутого робота, самолет и т. д., а регулятор переключения добавляет 15% к вашим затратам, но дает вам на 35% больше времени автономной работы, тогда это хорошая сделка, верно?

Я не дурак. Я знаю, ты просто пытаешься продавать свою продукцию. Почему я должен купить импульсный регулятор именно у вас а не от другого?
Наши регуляторы легкие, маленькие, эффективные, имеют широкий диапазон ввода, имеют четкую маркировку и еще проще в использовании, чем линейный регулятор.Они также дешевле, чем другие регуляторы с аналогичным технические характеристики. К тому же, в отличие от других компаний, мы вас не порвем. от доставки. Мы ненавидим, когда с нами так поступают!

Где я могу найти дополнительную информацию об импульсных регуляторах?
Попробуйте найти «баксовый преобразователь», «повышающий преобразователь» или «преобразователь постоянного тока» и вы должны найти несколько хороших учебников.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.