一、DCDC概念及分类
几乎所有的电子系统都需要恒压电源或者恒流电源，DC to DC变换器是用于提供直流(DC)电源的器件。DC-DC实际上是个很宽的概念，广义上包括所有的从直流变换到直流的变压器件，可分为线性变换器和开关变换器2种。线性变换器中比较常用到的细分种类是LDO，而开关变换器就是通常所说的狭义上的DC-DC。
1，开关变换器
开关变换器，指利用电感、电容的储能的特性，通过可控开关器件(MOSFET等)进行高频率的周期性的开通和关断，将输入的电能储存在电感（容）里，当开关断开时，电能再释放给负载，提供能量。
所以，开关变换器根据储能器件不同又可以分为电感储能型和电容储能型2种。电感储能型DCDC就是电子产品中最常用的那种需要外挂个功率电感的常规DCDC，而电容储能型DCDC 变换器通常又被叫作电荷泵(bèng)。
我们常用的电感储能型DC-DC产品有三种类型，分别为BUCK（降压型）、BOOST（升压型）和BUCK/BOOST型（升降压型）。
另外，如果用变压器来代替储能电感，就是隔离型DCDC，隔离型又分多种：单端正激（Forward）、单端反激(Flyback)、双管正激(Double transistor forward converter)、双管反激（Double transistor flybackconverter）、推挽电路（Push-pull converter）和半桥电路（Half-bridge converter）等。隔离型不是本文要讲的重点。
2，线性变换器
线性型，是从电源向负载连续的输送功率，传输能量器件（如晶体管、场效应管）工作于线性区，其负责调节从电源至负载的电流流动。线性稳压器属于广义的DC-DC变换器，而LDO 又是一种低压差的线性稳压器。
二，线性稳压器。
1，原理：
线性稳压器和输出阻抗一起形成了一个分压器网络。线性稳压器的作用就像受控的可变电阻器，其可根据输出负载自我调节以保持一个稳定的输出。
2，特性
优点：
低输出纹波和噪声；
面对大的负载变化，可在VOUT 上实现快速瞬态响应；
低成本（简单，外部器件少）；
极少的外部组件使得线性稳压器易于设计；
由于线性稳压器不工作在开关模式，不会有开和关的电压电流跳变，无噪声源，无需担心EMI 问题；
易于实现短路保护；
缺点：
在VIN比VOUT大的比较多的情况下电能变换效率较低；
浪费的电能(VIN–VOUT)*IOUT通过线性稳压器以热能的方式耗散，可能需要一个散热器；只能降压，也就是始终VOUT 3，适用场景： 要求极低纹波和噪声的射频或高精度模拟（测量非常小的电压）电路； VIN 和VOUT 的压差较小的应用，或者压差大电流小的应用； 需要一个电压精度比较高的应用； 要求针对负载的快速变化实现快速瞬态响应的FPGA 或多内核处理器； 小功率的应用； 三、电感储能型开关稳压器。 电感储能型DCDC是通过电感不断的储电/放电，最后达到稳定电压/电流输出的转换器。1，原理： 电感负责储存能量及向输出负载释放能量；电感根据开关管的开通从输入端获得能量。 下图以降压型转换器为例，利用MOSFET开关闭合时在电感器中储能，并产生电流。当开关断开时，贮存的电感器能量通过二极管输出给负载。输出电压值与占空比有关。 其中，D为占空比（开关处于为L充电之位置的时间百分比），D’ = 1-D。 当切换至位置1时，电感器将储存能量；当切换至位置2时，电感器将释放能量。电感器上的平均电压为零：D(Vin-Vo)-D’Vo=0 => Vout =D*Vin。 2，分类： 基本拓扑 三种基本的直流开关变换器拓扑：降压、升压和升降压。 同步与非同步。 同步整流技术，是采用通态电阻极低的专用功率MOSFET，来取代整流二极管以降低整流损耗的一项新技术。它能大大提高DC／DC变换器的效率。功率MOSFET属于电压控制型器件，它在导通时的伏安特性呈线性关系。用功率MOSFET做整流器时，要求栅极电压必须与被整流电压的相位保持同步才能完成整流功能，故称之为同步整流。 当输出电压降低时，二极管的正向电压的影响很重要，它将降低转换器的效率。物理特性的极限使二极管的正向电压降难以降低到0.3V以下。相反，可以通过加大硅片的尺寸或并行连接分离器件来降低MOSFET的导通电阻RDS(ON)。因此，在给定的电流下，使用一个MOSFET 来替代二极管可以获得比二极管小很多的电压降。 在同步降压转换器中，通过用两个低端的MOSFET来替换肖特基二极管可以提高效率。这两个MOSFET必须以互补的模式驱动，在它们的导通间隙之间有一个很小的死区时间（dead time），以避免同时导通。同步FET工作在第三象限，因为电流从源极流到漏极。 非同步降压的优缺点： 在输出电流变化的情况下，二极管压降相对较恒定（Vf vs If）； 效率偏低； 成本较低； 比较适宜较高的输出电压； 同步降压的优缺点： MOSFET 具有较低的压降； 更高效； 需要额外的控制电路确保死区和下管驱动信号； 成本较高； 隔离式与非隔离式。 隔离式变换器在输入和输出之间没有电流回路，原副边不同地。 变压器通过磁场将能量从初级耦合至次级。 隔离式变换器通常在需要提供初级至次级不同地，高可靠性、防雷、耐高压等，如隔离的医疗电源。 并非标准负载点电源（POL）解决方案所常用。 控制器与稳压器。 控制器特点： – 分立式MOSFET； – 负责提供控制功率级所需的“智能”； – 设计更加精细复杂； – 可全面控制FET 选择、开关频率、过流、补偿、软起动； – 可通过优化设计调整使电源满足您的特殊需求； ? 全集成型稳压器特点： – 集成型开关； – “即插即用型”设计； – 输出滤波器组件的选择范围受限； – 对于功能性的控制受限； ? 部分集成型稳压器特点： – 可提供全部或部分特性集，内部或外部补偿； – 内部功率FET、外部同步FET 或箝位二极管； – 对于频率、过流、软起动等功能的控制受限； – 可提供较宽的输出滤波器组件选择范围； 3，特点 优点： 由于稳压是通过将能量转入电感器或从电感器转出来完成的，因此： – 可获得较高的效率， – 通过稳压器耗散的功率较低，发热量也偏小， – 开关电源拓扑允许VOUT 高于、低于或等于VIN， – 高功率密度， – 可允许较宽的输入电压范围， 可提供隔离（利用变压器转为反激变换器）； 可提供多个输出（利用变压器多绕组输出）； 缺点： 需要将电流周期性通过开关管，电压产生周期性的尖峰震荡，并且电流通过电感，因此会：– 产生电磁干扰(EMI，DM，CM，RFI）， – 导致输出对负载瞬变的响应速度减慢， – 产生较高的输出纹波和噪声； 更多的外部组件和设计变量使开关电源难于设计； 适用场景： 要求电能转换效率高的应用； 具有极高环境温度的应用（例如：工业和汽车）； VIN高于、等于、小于VOUT负压出的应用（此拓扑正压出需隔离，或者由升压变换器变换为Vo负极加于输入的正极)； 高功率密度场合； 要求高输出功率的应用； 四、电荷泵(bèng)。 电荷泵为电容储能型DC-DC产品，可以进行升压，也可以作为降压使用，还可以进行反压输出。电荷泵消除了电感器和变压器所带有的磁场和电磁干扰。 电荷泵可以依据电池电压输入不断改变其输出电压。例如，当电池的输入电压较低时，电荷泵可以产生一个相当于输入电压的1.5倍的输出电压。而当电池的电压较高时，电荷泵则在1倍模式下运行，此时负载电荷泵仅仅是将输入电压传输到负载中。这样就在输入电压较高的时候降低了输入电流和功率损耗。 1，原理： 1.1，开关原理 电荷泵是通过外部一个快速充电电容（Flying Capacitor），内部以一定的频率进行开关，对电容进行充电，并且和输入电压一起，进行升压（或者降压）转换，最后以恒压输出。 电容器连接利用开关来改变，从而达到控制充电和放电的目的。如下图： 开关S1、S3 和S2、S4 以互补的方式切换。 当S1、S3 导通，S2、S4 断开时，为充电。 当S1、S3 断开，S2、S4 导通时，为放电。 另外，通过反转输出至地的连接，单位增益变换器将变为负增益反相器。 1.2，电压倍增器(倍压电路） 电路图例如下： 当S1、S3 导通，S2、S4 断开时，为增益相位。 当S1、S3 断开，S2、S4 导通时，为公共相位。不过，在公共相位中，输入电源仍然连接至电容器：Vout=Vc+Vin=2Vin. 通过交换Vin 和Vout，相同的倍增器电路将产生原先一半的增益。 另外，如果在充电泵中内置了两个电容器，通过改变连接组合可产生许多不同的增益。下图示出了两个电容器的一些连接配置以及所能实现的最终增益。 图中最后一个示例是针对所有增益的相同公共相位连接。假设C1=C2。 1.3，电荷泵稳压方法 通过增设一个后置稳压器级，充电泵将能够实现精细的输出电压，而且，还可以控制开关阻抗以使其实际上起一个后置稳压器的作用。 其中，Rout 是有效输出阻抗，包括开关阻抗(Rsw) 及开关电容器阻抗1/(2Pi*Fsw*Cf)； 通过控制Fsw 或Rsw 可完成输出电压的精细调节。 稳压方法1，控制频率：脉冲-频率调制(PFM)。 通过跳过不需要的脉冲以保持输出电压的恒定。 优点：非常低的静态电流、较高的效率。 缺点：较高的输出电压纹波、频率发生变化。 稳压方法2，控制电阻：恒定频率稳压（PWM）， 通过改变内部开关的电阻来调节输出。 优点：低电压纹波、固定频率。 缺点：高静态电流。 2，特点 2.1，优点： 电能变换效率中等； 由于电荷泵将电容器两端的电压接入输出端及从输出端接出，因此：– 无需电感器， – VOUT 可高于、低于和等于VIN； 较少的组件使电荷泵更易于设计； 2.2，缺点： 将电容器接入电路及从电路接出会产生电磁干扰(EMI)； 由于电荷泵的输出取决于电容器的充电和放电，因此其电流供应能力受到限制； 适用场景： 需要一个低输出电流的应用； 具有中等的输入-输出电压差的应用； 存在空间限制的应用； 3，效率 电荷泵的效率是根据电荷泵的升压模式，输入电压和输出电压所决定，如果是以2倍压模式进行升压，那么它的效率为Vout/2Vin。输入电压越小，效率越高。 4，电荷泵选用要点 选用电荷泵时考虑以下几个要素： ? 转换效率要高； ? 静态电流要小，可以更省电； ? 输入电压要低，尽可能利用电池的潜能； ? 噪音要小，对手机的整体电路无干扰； ? 功能集成度要高，外围器件少，占PCB板面积小，走线少而简单； ? 足够的输出调整能力，电荷泵不会因工作在满负荷状态而发烫； ? 具有使能控制端，可在长时间待机状态下关闭电荷泵，使供电电流消耗近乎为0。 5，电荷泵应用 在我们的设计中，电荷泵经常被用作白光LED驱动；一般在手机中应用于并联LCD背光驱动芯片，而串联背光驱动芯片则应选择电感式的DC/DC，因为它对电压要求较高。 五、变换器控制系统。 由于在电路中实现了闭环控制系统，因此变换器能够在各种不同的条件下提供一个恒定的电压输出。 1，原理。 简单的控制系统具有一条从输出至输入的反馈路径，系统增益是受控输出与基准输入之比。没有反馈路径H时，它是开环系统，增益为G；具有反馈路径H时，它是闭环系统，增益为G/(1+G*H)。如下图示： 其中，G*H 被称为环路增益（传递函数开环增益）。 原理电路图如下： 2，波特图(Bode Plots)。 控制系统的分析常常在波特图中进行，波特图是一种在频域中的增益大小和相位的曲线图。控制系统可以采用传递函数来表示，因此用波特图来绘制其曲线。示例图如下： 其中增益大小以dB (20log) 为单位来表示，相位以角度(°) 来表示，而频率曲线则通常采用对数标度来绘制。 变换器的传递函数可利用其电路模型来推导，然后就能从传递函数获得波特图。或者也可以将一个小的AC 信号（小的扰动）注入反馈环路，扫描其频率并探测和比较信号（环路响应），由此在网络分析仪上测量波特图。 在增益仍然为正值的情况下，当环路增益的相位接近180° 时，闭环系统将变得不稳定。为了确保稳定性，在交叉频率下相位裕量必须为正，经验值通常保证30~45度相位裕度。见下图： 上图中，穿越频率fc是环路增益大小= 1时的频率；相位裕量（度）φm是穿越频率下环路增益的相位与-180°的差值。 3，补偿器。 闭环系统中包括一个用于调整环路增益、相位的补偿器，可确保系统的稳定性及优良的瞬态响应性能。补偿通常是通过改变误差放大器周围的R-C组件来调节的。 4，极点和零点。 极点特性： 斜率改变量为-20 dB/ 十倍频； 1/10频到十倍频相移为-90 0 (最大值)； 大多数影响都不超过f p 的一个十倍频程（升或降）。 零点特性： 斜率改变量为+20 dB/十倍频程； 相移为+90 0 (最大值)； 起“反极点”的作用，这意味着其可消除极点。 六、PWM控制方式 电感储能型DCDC利用对输入电压进行脉冲调制可实现自动稳压。脉冲调制方式主要分为：PFM（Pulse Frequency Modulation，脉冲频率调制）、PWM（Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制）两种。产品依此调制方式划分有以下三种类型。 脉冲频率调制：对于外围电路相同，在峰值效率以前，其效率远比PWM的高，且响应速度较快；但不易实现，通常被应用于DC-DC转换器来提高轻负载效率。 脉冲宽度调制：在重载时效率高、噪音低且较于PFM易于实现，成为目前主流技术； 混合型：工作在节电模式下的转换器在轻负载电流条件下使用PFM模式，在较重负载电流条件下使用脉冲宽度调制(PWM)模式。 PWM控制方式。 PWM开关稳压器基本工作原理就是在输入电压变化、内部参数变化、外接负载变化的情况下，控制电路通过被控制信号与基准信号的差值进行闭环反馈，调节主电路开关器件的导通脉冲宽度，使得开关电源的输出电压或电流等被控制信号稳定。PWM的控制方式有电压控制模式和电流控制模式两种。 电压控制模式：利用输出电压作为反馈控制信号，占空比正比于实际输出电压与理想输出电压之间的误差差值。 电流控制模式：同时采用电流和负载电压作为控制信号，占空比正比于额定输出电压与变换器控制电流函数之间的误差差值。 电压控制模式的特点。 优点：（1）PWM三角波幅值较大，脉冲宽度调节时具有较好的抗噪声裕量； （2）占空比调节不受限制； （3）对输出负载的变化有较好的响应调节； 缺点：（1）对输入电压与负载电流的变化动态响应比较慢：因为系统为响应负载电流或输入电源的变化，必须“等待”负载电压的相应变化，由此引起控制信号Verr的变化后，才能实现对占空比d的调节。通常这种等待或延迟会影响系统的稳压特性。 （2）输出LC滤波器给控制环增加了双极点，在补偿设计误差放大器时，需要将主极点低频衰减，或者增加一个零点进行补偿。 电流控制模式的特点。 优点：（1）暂态闭环响应较快，对输入电压的变化和输出负载的变化的瞬态响应均快；（2）瞬时峰值电流限流功能； （3）输出电压的调整可与电压模式控制的输入电压前馈技术相媲美。 缺点：（1）占空比大于50%的开环不稳定性，存在难以校正的峰值电流与平均电流的误差；（2）容易发生次谐波振荡。 线性稳压器（LDO） 一、应用场景 图1所示电路是一种最常见的AC/DC电源，交流电源电压经变压器后，变换成所需要的电压，该电压经整流后变为直流电压。在该电路中，低压差线性稳压器的作用是：在交流电源电压或负载变化时稳定输出电压，抑制纹波电压，消除电源产生的交流噪声。 图 1 LDO在AC-DC电路中的应用 各种蓄电池的工作电压都在一定范围内变化。为了保证蓄电池组输出恒定电压，通常都应当在电池组输出端接入低压差线性稳压器，如图 2所示。低压差线性稳压器的功率较低，因此可以延长蓄电池的使用寿命。同时，由于低压差线性稳压器的输出电压与输入电压接近，因此在蓄电池接近放电完毕时，仍可保证输出电压稳定。 图 2 LDO在电池供电电路中的应用 众所周知，开关性稳压电源的效率很高，但输出纹波电压较高，噪声较大，电压调整率等性能也较差，特别是对模拟电路供电时，将产生较大的影响。在开关性稳压器输出端接入低压差线性稳压器，如图 3所示，就可以实现有源滤波，而且也可大大提高输出电压的稳压精度，同时电源系统的效率也不会明显降低。 图 3 DC-DC电路中LDO的应用 在某些应用中，比如无线电通信设备通常只有一足电池供电，但各部分电路常常采用互相隔离的不同电压，因此必须由多只稳压器供电。为了节省共电池的电量，通常设备不工作时，都希望低压差线性稳压器工作于睡眠状态。为此，要求线性稳压器具有使能控制端。有单组蓄电池供电的多路输出且具有通断控制功能的供电系统如图 4所示。 图 4 多路LDO供电中的应用 二、原理 1)定义 LDO 是一种线性稳压器。线性稳压器使用在其线性区域内运行的晶体管或FET，从应用的输入电压中减去超额的电压，产生经过调节的输 出电压，即输出电压是输入电压与晶体管或FET产生的管压降的差值。 图 5 基本原理框图 所谓压降电压，是指稳压器将输出电压维持在其额定值上下100mV 之内所需的输入电压与输出电压差额的最小值。 2)工作原理 1、电荷泵原理 电荷泵的基本原理是，电容的充电和放电采用不同的连接方式，如并联充电、串联放电，串联充电、并联放电等，实现升压、降压、负压等电压转换功能。 上图为二倍升压电荷示，为最简单的电荷泵电路。V2输出为方波信号，当V2为低电平的时候，V1通过D1、C1、V2对电容C2充电，C2两端电压上正下负;当V2为高电平输出的时候，V2输出电压与C1两端电压相叠加，通过D3对负载供电并对C2充电。如果忽略二极管压降，则C2两端电压Vo=V2+V1，其中V2为电压源V2的高电平输出电压。 由于电荷泵整个工作过程的核心部分为电容充放电过程，所以最重要的公式为电容充放电公式：I*T=ΔV*C，其中T为电容充放电周期，ΔV为每个充放电周期内电容两端电压波动，I为充放电电流。 电荷泵以非常简单的电路可以实现升压、降压、负压等功能，所以各种不同的场合为电路扩展小功率电路。 2、电荷泵在电路中的作用 1.功率电路中的电荷泵 电荷泵的一个非常广泛的用途就是在由N沟道MOSFET构成的半桥电路中为上桥臂提供浮驱电压。典型接法如下图所示，图中红框内的二极管D及电容Cboot与主电路中半桥的下桥臂T1构成电荷泵。当半桥的下臂T1开通时，Vcc 通过D与T1为电容Cboot充电;当T1关断T2导通时，Cboot为上臂T2提供MOSFET导通所必需的Vgs电压。这是由于T2在电路中的位置所决定的，当T2导通时，如果忽略导通压降Vds，T2的源极电压Vs=Vr，所以如果想要饱和导通，加上T2门极上的驱动电压需满足Vg=Vr+Vgs，对于功率型N沟道 MOSFET而言，Vgs通常需要15V左右。电荷泵以很少的元器件满足了这一设计要求，所以在此类应用中得到广泛应用。 虽然上图中所述的自举型电荷泵（采用半桥的下臂作为电荷泵的一部分）使电路设计变得非常简单，但实际使用过程中有些限制，如对桥臂的开通时序和占空比有限制等。所以，在某些要求比较高的应用场合，采用他驱型的电荷泵，即将电荷泵电路及驱动波形与主功率电路分离，采用外部电路构成电荷泵。这样的电路虽然结构比自举驱动电路略微复杂一些，但克服了自举驱动电路的一些问题，在某些场合也得到较广泛的应用。 2.RS-232电平转换中的升压、负压 电荷泵的另外一个极为广泛的应用就是为电平转换芯片提供符合RS-232标准的电源电压。电平转换芯片的供电通常为3.3V或者5V的单电源，而RS232电平标准要求，以-3~-15V表示逻辑电平“1”，以+3~+15V表示逻辑电平“0”，所以RS232转换芯片不仅要完成电平转换，还要提供符合要求的电源转换。 下图为RS232电平转换芯片的典型结构框图，首先以一个升压电荷泵将+3.3V或5V的输入电源进行二倍压升压，然后采用一个负压电荷泵将二倍压升压后的电源输出进行转换为负电压。 图 2-1 离心泵活页轮 2-2 离心泵 离心泵结构简单，操作容易，流量均匀，调节控制方便，且能适用于多种特 殊性质物料，因此离心泵是化工厂中最常用的液体输送机械。近年来，离心泵正 向着大型化、高转速的方向发展。 2.2.1 离心泵的主要部件和工作原理 一、离心泵的主要部件 1．叶轮 叶轮是离心泵的关键部件，它是由若干弯曲的叶片组成。叶轮的作用是将原 动机的机械能直接传给液体，提高液体的动能和静压能。 根据叶轮上叶片的几何形式，可将叶片分为后弯、径向和前弯叶片三种，由 于后弯叶片可获得较多的静压能，所以被广泛采用。 叶轮按其机械结构可分为闭式、半闭式和开式（即敞式）三种，如图2-1 所示。在叶片的两侧带有前后盖板的叶轮称为闭式叶轮（c 图）；在吸入口侧无 盖板的叶轮称为半闭式叶轮（b 图）；在叶片两侧无前后盖板，仅由叶片和轮毂 组成的叶轮称为开式叶轮（a 图）。由于闭式叶轮宜用于输送清洁的液体，泵的 效率较高，一般离心泵多采用闭式叶轮。 叶轮可按吸液方式不同，分为单吸式和双吸式两种。单吸式叶轮结构简单， 双吸式从叶轮两侧对称地吸入液体（见教材图2－3）。双吸式叶轮不仅具有较大 的吸液能力，而且可以基本上消除轴向推力。 2．泵壳 泵体的外壳多制成蜗壳形，它包围叶轮，在叶轮四周展开成一个截面积逐渐扩大的蜗壳形通道（见图2－2）。泵壳的作用有：①汇集液体，即从叶轮外周甩出的液体，再沿泵壳中通道流过，排出泵体；②转能装置，因壳内叶轮旋转方向与蜗壳流道逐渐扩大的方向一致，减少了流动能量损失，并且可以使部分动能转变为静压能。 若为了减小液体进入泵壳时的碰撞，则在叶轮与泵壳之间还可安装一个固定不动的导轮（见教材图2-4中3）。由于导轮上叶片间形成若干逐渐转向的流道，不仅可以使部分动能转变为静压能，而且还可以减小流动能量损失。 注意：离心泵结构上采用了具有后弯叶片的叶轮，蜗壳形的泵壳及导轮，均有利于动能转换为静压能及可以减少流动的能量损失。 3．轴封装置 离心泵工作时是泵轴旋转而泵壳不动，泵轴与泵壳之间的密封称为轴封。轴封的作用是防止高压液体从泵壳内沿间隙漏出，或外界空气漏入泵内。轴封装置保证离心泵正常、高效运转，常用的轴封装置有填料密封和机械密封两种。 二、离心泵的工作原理 装置简图如附图。 1．排液过程 离心泵一般由电动机驱动。它在启动前需先向泵壳内灌满被输送的液体（称为灌泵），启动后，泵轴带动叶轮及叶片间的液体高速旋转，在惯性离心力的作用下，液体从叶轮中心被抛向外周，提高了动能和静压能。进而泵壳后，由于流道逐渐扩大，液体的流速减小，使部分动能转换为静压能，最终以较高的压强从排出口进入排出管路。 2．吸液过程 当泵内液体从叶轮中心被抛向外周时，叶轮中心形成了低压区。由于贮槽液面上方的压强大于泵吸入口处的压强，在该压强差的作用下，液体便经吸入管路被连续地吸入泵内。 3．气缚现象 当启动离心泵时，若泵内未能灌满液体而存在大量气体，则由于空气的密度 泵的基础知识大全 一、泵的定义 泵是输送液体或使液体增压的机械。它将原动机的机械能或其他外部能量传送给液体，使液体能量增加。 泵主要用来输送水、油、酸碱液、乳化液、悬浮液和液态金属等液体，也可输送液、气混合物及含悬浮固体物的液体。 泵通常可按工作原理分为容积式泵、动力式泵和其他类型泵三类。除按工作原理分类外，还可按其他方法分类和命名。如按驱动方法可分为电动泵和水轮泵等；按结构可分为单级泵和多级泵；按用途可分为锅炉给水泵和计量泵等；按输送液体的性质可分为水泵、油泵和泥浆泵等。 泵的各个性能参数之间存在着一定的相互依赖变化关系，可以画成曲线来表示，称为泵的特性曲线，每一台泵都有自己特定的特性曲线。 二、泵的分类依据 泵的各类繁多，按工作原理可分为：1.动力式泵，又叫叶轮式泵或叶片式泵，依靠旋转 的叶轮对液体的动力作用，把能量连续地传递给液体，使液体的动能（为主）和压力能增加，随后通过夺出室将动能转换为压力能，又可分为离心泵、轴流泵、部分流泵和旋涡泵等。2.容积式泵，依靠包容液体的密封工作空间容积的周期性变化，把能量周期性地传递给液体，使液体的压力增加至将液体强化排出，根据工作元件的运动形式又可分为往复泵和回转泵。 3.其他类型的泵，以其他形式传递能量。如射流泵依靠高速喷射的工作流体将需输送的流体吸入泵后混合，进行动量交换以传递能量；水锤泵利用制动时流动中的部分水被升到一定高度传递能量；电磁泵是使通电的液态金属在电磁力作用下产生流动而实现输送。另外，泵也可按输送液体的性质、驱动方法、结构、用途等进行分类。 三、什么是水泵的汽蚀现象以及其产生原因 1.汽蚀 液体在一定温度下，降低压力至该温度下的汽化压力时，液体便产生汽泡。把这种产生气泡的现象称为汽蚀。 2．汽蚀溃灭 汽蚀时产生的气泡，流动到高压处时，其体积减小以致破灭。这种由于压力上升气泡消失在液体中的现象称为汽蚀溃灭。 3.产生汽蚀的原因及危害 泵在运转中，若其过流部分的局部区域（通常是叶轮叶片进口稍后的某处）因为某种原因，抽送液体的绝对压力降低到当时温度下的液体汽化压力时，液体便在该处开始汽化，产生大量蒸汽，形成气泡，当含有大量气泡的液体向前经叶轮内的高压区时，汽泡周围的高压液体致使气泡急剧地缩小以至破裂。在气泡凝结破裂的同时，液体质点以很高的速度填充空穴，在此瞬间产生很强烈的水击作用，并以很高的冲击频率打击金属表面冲击应力可达几百至几千个大气压，冲击频繁可达每秒几万次，严重时会将壁厚击穿。 4．汽蚀过程 在水泵中产生气泡破裂使过流部件遭受到破坏的各种就是水泵中的汽蚀过程。水泵产生汽蚀后除了对过流部件会产生破坏以外，还会产生噪声和热振动，并导致泵的性能下降，严重时会使泵中液体中断，不能正常工作。 线性集成稳压器 3.4.1 三端固定集成稳压器 1．三端固定集成稳压器的特点 三端固定集成稳压器包含7800和7900两大系列，7800系列是三端固定正输出稳压器，7900系列是三端固定负输出稳压器。它们的最大特点是稳压性能良好，外围元件简单，安装调试方便，价格低廉，现已成为集成稳压器的主流产品。7800系列按输出电压分有5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V等品种；按输出电流大小分有0.1A、0.5A、1.5A、3A、5A、10A等产品；具体型号及电流大小见表3-6。例如型号为7805的三端集成稳压器，表示输出电压为5V，输出电流可达1.5A。注意所标注的输出电流是要求稳压器在加入足够大的散热器条件下得到的。同理7900系列的三端稳压器也有-5V～-24V七种输出电压，输出电流有0.1A、0.5A、1.5A三种规格，具体型号见表3-7。 表3-6 CW7800系列稳压器规格 型号输出电流(A) 输出电压(V) 78L00 0.1 5、6、9、12、15、18、24 78M00 0.5 5、6、9、12、15、18、24 7800 1.5 5、6、9、12、15、18、24 78T00 3 5、12、18、24 78H00 5 5、12 78P00 10 5 表3-7 CW7900系列稳压器规格 型号输出电流(A) 输出电压(V) 79L00 0.1 -5、-6、-9、-12、-15、-18、-24 79M00 0.5 -5、-6、-9、-12、-15、-18、-24 7900 1.5 -5、-6、-9、-12、-15、-18、-24 7800系列属于正压输出，即输出端对公共端的电压为正。根据集成稳压器本身功耗的大小，其封装形式分为TO-220塑料封装和TO-3金属壳封装，二者的最大功耗分别为10W 和20W（加散热器）。管脚排列如图3.4.1(a)所示。U I为输入端，U O为输出端，GND是公共端（地）。三者的电位分布如下：U I＞U O＞U GND(0V)。最小输入—输出电压差为2V，为可靠起见，一般应选4～6V。最高输入电压为35V。 7900系列属于负电压输出，输出端对公共端呈负电压。7900与7800的外形相同，但管脚排列顺序不同，如图3.4.1(b)所示。7900的电位分布为：U GND(0V)＞-U O＞-U I。另外在使用7800与7900时要注意，采用TO-3封装的7800系列集成电路，其金属外壳为地端；而同样封装的7900系列的稳压器，金属外壳是负电压输入端。因此，在由二者构成多路稳压电源时若将7800的外壳接印刷电路板的公共地，7900的外壳及散热器就必须与印刷电路板 Literature Number：ZHCA563 作为电源行业的技术编辑，每天编写及整理出一篇篇技术文章便是我们工作的乐趣与重心，这是一个不停地思考、不停地接触新知识、不停地读书、不停地将灵感转化为现实的工作；同时，把自己编辑过程中的点滴努力都体现在文章中，留下一个个实实在在的印记。而今天我们有幸将所了解的知识变成一本电子书，这一份强烈的欣喜感油然而生。 熟悉电源网的网友都知道，一直以来，TI在技术培训上面投入了很大的精力，而作为行业门户网站的我们也不停的在思考，以何种方式给网友提供更好的培训课程。一直以来，我们联合TI进行在线课程的培训讲解，为的就是能够让大家不受地域、时间限制了解知识。 《线性稳压器基础知识》是电源网的第三本电子书，后期还会继续推出更多更好的培训及相应电子书。在此，也请广大读者以及工程师批评指正，形成更好的电子书分享给大家。在这里也对部分已经观看过培训视频、并给出很多积极反馈的工程师朋友们表示感谢。希望更多工程师朋友加入到与我们互动的行列中，分享你们的学习经验。 电源网 2013年7月 线性稳压器的工作原理是采用一个压控电流源以强制在稳压器输出端上产生一个固定电压，控制电路连续监视(检测)输出电压，并调节电流源(根据负载的需求)以把输出电压保持在期望的数值。 电流源的设计极限限定了稳压器在仍然保持电压调节作用的情况下所能供应的最大负载电流。输出电压采用一个反馈环路进行控制，其需要某种类型的补偿以确保环路稳定性。大多数线性稳压器都具有内置补偿功能电路，无需外部组件就能保持完全稳定。 《线性稳压器基础知识》电子书共分为二章，第一章线性稳压器基础知识，讲述了最基础的线性稳压器知识理论，第二章线性稳压器的分类，讲述了NPN型的LDO、PNP型的LDO、NMOS型的LDO、PMOS 型的LDO这四种不同线性稳压器的特性、架构图、功率损失的简单模型、传输元件，以及驱动电流与低/高负载电流的关系。 一种改进型的CMOS电荷泵电路1 朱翔，陈星弼 电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室，成都（610054） E-mail：xiangzhu@https://www.doczj.com/doc/7416606602.html, 摘要：本文提出一种改进型的CMOS电荷泵电路结构。在传统的电荷泵电路基础上，本文采用了后级反馈控制结构和预充电结构。理论分析表明，本文结构具有更小的开关管损耗、更大的电压增益与更高的输出电压，同时获得更短的初态建立时间与更高的电路转换效率。CADENCE SPECTRE 仿真显示，相对于传统结构，电压增益增大60%，初态建立时间缩小20% 。该结构适用于低电源电压和低功耗电路设计。 关键词：电荷泵电路，电压增益，初态建立时间，转换效率 中图分类号：TN4 1．引言 电荷泵电路是一种能够产生比电源电压更高的电压的电路。它在实现过程中不使用电感，而能够只用电容和有源器件来实现，非常便于集成。电荷泵电路具有广泛应用，一个重要的用途是用于非易失性存储器中，作为编程电压产生器或电平转换电路中的高压产生器。电荷泵电路还应用在需要高压来驱动模拟开关的低电源电压开关电容系统、数模转换器和DC-DC转换器中。随着IC的设计与制造中晶体管尺寸的逐渐减小（scaling down）以及低功耗的需求越来越高，电源电压将不断降低，电荷泵电路的应用也将越来越广泛[1]。 现在集成的电荷泵电路多数基于经典的Dickson型电荷泵[2]。其基本结构如图1所示，时钟脉冲经电容耦合到各个极点,利用二极管的单向导电性和电容存储电荷的特性,在时钟驱动下将电荷从输入端推向输出端。在CMOS工艺中，二极管不易实现，往往用栅漏短接的MOS 管代替，但MOS管的阈值电压会严重影响电荷泵的增益，衬偏效应使问题更加严重，限制了最大输出电压。为了解决这个问题，已经有很多种方案被提出，如Jinbo的四相位电荷泵电路，Wu的 Static CTS电荷泵电路等等，都是对Dickson型电荷泵较低增益缺陷的改进。 图1 经典的Dickson型电荷泵电路 另外，由于电荷泵不可避免涉及到启动时间的问题，特别是电荷泵级数增多时，初态建立时间会更长，进而影响电荷泵的效率，因此初态情况也是需要考虑的问题。 本文提出了一种改进型的CMOS电荷泵，在Wu的电荷泵基础上进行改进，既有较大的增益，又优化了初态建立时间。第二部分将详细进行分析。第三部分将给出电路的仿真，第四部分简略描述相关的振荡器电路,最后是结论。 1本课题得到高等学校博士学科点专项科研基金（项目编号：20030614005）的资助。 泵的基本知识 扬程：单位质量的液体由泵的入口被输送至出口所获得的能量增量。 扬程以输送液体的液柱高度(米)表示。扬程是泵的主要性能参数之一，一般通过试验测得。泵的扬程与输送液体的密度无关，密度改变时，压力也随之改变，而保持扬程不变；但扬程与液体的粘度有关，输送粘度大的液体时，达到的扬程低。泵的压力与密度有关，同样扬程的泵，输送密度小的液体达到的压力低。对动力式泵，扬程随流量而变，其关系曲线称为扬程-流量曲线。实际使用时，是将泵与吸入容器、排出容器和管路连在一起的，它们组成泵装置系统。此时，把泵输送的单位质量液体从吸入容器到排出容器所获得的能量增量称为泵装置扬程。泵工作时，泵扬程与泵装置扬程相等。 扬程与压力关系等式： H=(P2-P1)/ρ (P2=出口压力, P1=进口压力, 单位为Mpa（兆帕）ρ为液体比重，密度，999 kg/m3） 水泵基础知识水泵型号意义水泵的基本构成水泵的主要参数什么叫流量？什么叫扬程？什么叫泵的效率？什么叫额定流量，额定转速，额定扬程？什么叫汽蚀余量？什么叫吸程？什么是泵的特性曲线？ 什么是泵的全性能测试台？常用水泵型号代号 LG-----高层建筑给水泵DL------多级立式清水泵 BX-------消防固定专用水泵ISG------单级立式管道泵IS -------单级卧式清水泵 DA1-------多级卧式清水泵 QJ-------潜水电泵 水泵型号意义： 如40LG12－15 40－进出口直径（mm） LG－高层建筑给水泵（高速） 12－流量（m3h） 15-单级扬程（M） 200QJ20-1088 200---表示机座号200 QJ---潜水电泵 20—流量20m3h 108---扬程108M 8---级数8级 水泵的基本构成：电机、联轴器、泵头（体）及机座（卧式）。 水泵的主要参数有：流量，用Q表示，单位是M3/H ，L/S。扬程，用H表示，单位是M。 对清水泵，必需汽蚀余量（M）参数非常重要，特别是用于吸上式供水设备时。 对潜水泵，额定电流参数（A）非常重要，特别是用于变频供水设备时。 电机的主要参数：电机功率（KW），转速（r/min），额定电压（V），额定电流（A）。 什么叫流量？用什么字母表示？用几种计量单位？如何换算？如何换算成重量及公式？ 答：流量是指单位时间内通过泵出口输出的液体量，一般采用体积流量，流量用Q表示， 计量单位：立方米/小时（m3/h）,升秒（l/s）, L/s=3.6 m3/h=0.06 m3/min=60L/min G=Q/ρ G为重量, ρ为液体比重 例某台泵流量50 m3/h，求抽水时每小时重量？水的比重ρ为1000公斤/立方米。 解：G=Qρ=50×1000(m3/h·kg /m3)=50000 kg/ h=50t/h 什么叫扬程？用什么字母表示？用什么计量单位？和压力的换算及公式？ 答： 扬程是单位重量输送液体从泵入口至出口的能量增量，对于容积式泵，能量增量主要体现在压力能增加上，所以通常以压力增量代替扬程来表示。泵的效率不是一个独立性能参数，它可以由别的性 低压差线性稳压器(LDO)的基本原理和主要参数 摘要：本文论述了低压差线性稳压器(LDO)的基本原理和主要参数，并介绍LDO 的典型应用和国内发展概况。 引言 便携电子设备不管是由交流市电经过整流(或交流适配器)后供电，还是由蓄电池组供电，工作过程中，电源电压都将在很大范围内变化。比如单体锂离子电池充足电时的电压为4.2V ，放完电后的电压为2.3V ，变化范围很大。各种整流器的输出电压不仅受市电电压变化的影响，还受负载变化的影响。为了保证供电电压稳定不变，几乎所有的电子设备都采用稳压器供电。小型精密电子设备还要求电源非常干净（无纹波、无噪声），以免影响电子设备正常工作。为了满足精密电子设备的要求，应在电源的输入端加入线性稳压器，以保证电源电压恒定和实现有源噪声滤波[1]。 一．LDO 的基本原理 低压差线性稳压器(LDO)的基本电路如图1-1所示，该电路由串联调整管VT 、取样电阻R1和R2、比较放大器A 组成。 取样电压加在比较器A 的同相输入端，与加在反相输入 端的基准电压Uref 相比较，两者的差值经放大器A 放大 后，控制串联调整管的压降，从而稳定输出电压。当 输出电压Uout 降低时，基准电压与取样电压的差值增 加，比较放大器输出的驱动电流增加，串联调整管压 降减小，从而使输出电压升高。相反，若输出电压Uout 超过所需要的设定值，比较放大器输出的前驱动电流减小，从而使输出电压降低。供电过程中，输出电压 校正连续进行，调整时间只受比较放大器和输出晶体管回路反应速度的限制。 图1-1 低压差线性稳压器基本电路应当说明，实际的线性稳压器还应当具有许多其它的功能，比如负载短路保护、过压关断、过热关断、反接保护等，而且串联调整管也可以采用MOSFET 。 二．低压差线性稳压器的主要参数 1．输出电压(Output Voltage) 输出电压是低压差线性稳压器最重要的参数，也是电子设备设计者选用稳压器时首先应考虑的参数。低压差线性稳压器有固定输出电压和可调输出电压两种类型。 固定输出电压稳压器使用比较方便，而且由于输出电压是经过厂家精密调整的，所以稳压器精度很高。但是其设定的输出电压数值均为常用电压值，不可能满足所有的应用要求，但是外接元件数值的变化将影响稳定精度。 2．最大输出电流(Maximum Output Current) 用电设备的功率不同，要求稳压器输出的最大电流也不相同。通常，输出电流越大的稳压器成本越高。为了降低成本，在多只稳压器组成的供电系统中，应根据各部分所需的电流值选择适当的稳压器。 3．输入输出电压差(Dropout Voltage) 电荷泵的基本原理 电容是存储电荷或电能，并按预先确定的速度和时间放电的器件。如果一个理想的电容以理想的电压源％进行充电，如图1（a）所示，则电容将依据Dirac电流脉冲函数立即存储电荷，如图1（b）所示。存储的｀总电荷数量按下式计算。 实际的电容具有等效串联阻抗（ESR）和等效串联电感（ESL），两者都不会影响到电容存储电能的能力。然而，它们对开关电容电压变换器的整体转换效率有很大的影响。实际电容充电的等效电路如图1（c）所示，其中Rs．是开关的电阻。ESL 为实际的电容等效串联电感，则在电容的充电电流路径上具有串联电感，通过适当的器件布局设计可以减小这个串联电感。 图1 电荷泵工作的基本原理图 如图2（a）所示的电路一旦被加电，由于电容的寄生效应限制了峰值充电电流，并增加了电荷转移时间，因此电容的电荷累积不能立即完成，这意味着电容两端的初始电压变化为零。电荷泵就是利用了这种电容特性来工作的。 图2 电荷泵电路及其工作波形 电压变换在两个阶段内得以实现。在第一个阶段期间，开关S1和S2关闭，而开关S3和S4打开，电容充电到其值等于输入电压。 在第二个阶段，开关S3和s4关闭，而S1和S2打开。因为电容两端的电压降不能立即改变，输出电压则跳变到输入电压值的两倍，即 使用这种方法可以实现电压的倍压，通常开关信号的占空比为50％时，能产生最佳的电荷转移效率。 图2（b）中显示了图（a）电路实现电压倍压的稳态电流和电压波形。如图（a）所示电路在第一阶段时，充电电流会流入到C1中。该充电电流的初始值决定于电容C1两端的初始电压、C1的ESR及开关的电阻。在C，充电后，充电电流呈指数级地降低。充电时间常数是开关周期的几倍，更小的充电时间常数将导致峰值电流的增加。在这个时间内，输出电容CHOLD 线性放电以提供负载电流。 在第二阶段，C1＋连接到输出端，放电电流（电流大小与前面的充电电流相同）通过C1流到负载。在这个阶段，输出电容电流的变化大约为2IOUT。尽管这个电流变化应该能产生的输出电压变化为2IOUT×ESRCHOLD，但使用低ESR的陶瓷电容使得这种变化可以忽略不计。此时，CHOLD线性地充电。当C1连接到输入和地之间时，CHOLD线性地放电。总的输出纹波峰-峰电压值为 在更高的开关频率时可以采用更小的输出电容来获得相同的纹波，电荷泵的寄生效应会导致输出电压随着负载电流的增加而下降。事实上，总是存在2IOUT的电流流过C1和两个开关导通电阻（RSW），导致产生的功耗为 除了这些纯粹的电阻损耗，电流IOUT流过开关电容C1的等效电阻时产生的功耗为 流过CHOLD的电流等于IOUT，其产生的功耗为 所有这些损耗可以用下面的等效输出电阻进行汇总。 这样一来，电荷泵的输出电压为 电荷泵的开关工作示意图如图3所示。同样的，电压转换在两个阶段内得以实现。在第一个阶段，开关S1～S3关闭，而开关S4～S8打开。因此，C1和C2并联，假设C1＝C2则充电到一半的输入电压为 随着便携式设备（电池供电）在过去十年间的快速增长，象原来的业界标准LM340 和 LM317 这样的稳压器件已经无法满足新的需要。这些稳压器使用NPN 达林顿管，在本文中称其为NPN 稳压器（NPN regulators）。预期更高性能的稳压器件已经由新型的低压差（Low-dropout）稳压器（LDO）和准LDO稳压器（quasi-LDO）实现了。 NPN 稳压器（NPN regulators） 在NPN稳压器（图1：NPN稳压器内部结构框图）的内部使用一个PNP管来驱动NPN 达林顿管（NPN Darlington pass transistor），输入输出之间存在至少1.5V～2.5V 的压差（dropout voltage）。这个压差为： Vdrop ＝2Vbe ＋Vsat（NPN 稳压器） （1） LDO 稳压器（LDO regulators） 在LDO(Low Dropout)稳压器（图2：LDO稳压器内部结构框图）中，导通管是一个PNP管。LDO的最大优势就是PNP管只会带来很小的导通压降，满载（Full-load）的跌落电压的典型值小于500mV，轻载（Light loads）时的压降仅有10～20mV。LDO的压差为： Vdrop ＝Vsat （LDO 稳压器） （2） 准LDO 稳压器（Quasi-LDO regulators） 准LDO（Quasi-LDO）稳压器（图3：准LDO 稳压器内部结构框图）已经广泛应用于某些场合，例如：5V到3.3V 转换器。准LDO介于NPN 稳压器和LDO 稳压器之间而得名，导通管是由单个PNP 管来驱动单个NPN 管。因此，它的跌落压降介于NPN稳压器和LDO之间： Vdrop ＝Vbe ＋Vsat （3） 稳压器的工作原理（Regulator Operation） 所有的稳压器，都利用了相同的技术实现输出电压的稳定（图4：稳压器工作原理图）。输出电压通过连接到误差放大器（Error Amplifier）反相输入端（Inverting Input）的分压电阻（Resistive Divider）采样（Sampled），误差放大器的同相输入端（Non-inverting Input）连接到一个参考电压Vref。参考电压由IC内部的带隙参考源(Bandgap Reference)产生。误差放大器总是试图迫使其两端输入相等。为此，它提供负载电流以保证输出电压稳定： Vout = Vref(1 + R1 / R2) 电荷泵 电荷泵: 1、定义:也称为开关电容式电压变换器，是一种利用所谓的“快速”(flying)或“泵送”电容(而非电感或变压器)来储能的DC-DC(变换器).它们能使输入电压升高或降低，也可以用于产生负电压。其内部的FET开关阵列以一定方式控制快速电容器的充电和放电，从而使输入电压以一定因数(0.5,2或3)倍增或降低，从而得到所需要的输出电压。这种特别的调制过程可以保证高达80％的效率，而且只需外接陶瓷电容。由于电路是开关工作的，电荷泵结构也会产生一定的输出纹波和EMI(电磁干扰) e.g:通过控制内部三极管的gate来控制电容充放电,比如升1.5倍,输出为Vin 加上电容两端的0.5Vin达到Vout=1.5Vin DC-DC:直流－直流转换模块 2、电荷泵的分类、工作原理及典型应用电路 2.1电荷泵分类 电荷泵可分为： ——开关式调整器升压泵，如图1(a)所示。 ——无调整电容式电荷泵，如图1(b)所示。 ——可调整电容式电荷泵，如图1(c)所示。 2.2工作过程 3种电荷泵的工作过程均为：首先贮存能量，然后以受控方式释放能量，以获得所需的输出电压。开关式调整器升压泵采用电感器来贮存能量，而电容式电荷泵采用电容器来贮存能量。 电容式电荷泵通过开关阵列和振荡器、逻辑电路、比较控制器实现电压提升，采用电容器来贮存能量。因工作于较高频率，可使用小型陶瓷电容器(1μF)，占用空间最小，使用成本较低。电荷泵仅用外部电容器即可提供±2倍的输出电压。其损耗主要来自电容器的等效串联电阻（ESR)和内部开关晶体管的RDS（ON）。电荷泵转换器不使用电感器，因此其辐射EMI可以忽略。输入端噪声可用一只小型电容器滤除。它的输出电压是工厂生产时精密预置的,可通过后端片上线性调整器调整，因此电荷泵在设计时可按需要增加电荷泵的开关级数，以便为后端调整器提供足够的活动空间。电荷泵十分适用于便携式应用产品的设计。电容式电荷泵的内部结构如图2所示。它实际上是一个基准、比较、转换和控制电路组成的系统。 电荷泵工作原理 离心泵的基础知识 一、离心泵的基本构造就是由六部分组成的 离心泵的基本构造就是由六部分组成的分别就是叶轮,泵体,泵轴,轴承,密封环,填料函。 1、叶轮就是离心泵的核心部分,它转速高出力大,叶轮上的叶片又起到主要作用,叶轮在装配前要通过静平衡实验。叶轮上的内外表面要求光滑,以减少水流的摩擦损失。 2、泵体也称泵壳,它就是水泵的主体。起到支撑固定作用,并与安装轴承的托架相连接。 3、泵轴的作用就是借联轴器与电动机相连接,将电动机的转距传给叶轮,所以它就是传递机械能的主要部件。 4、轴承就是套在泵轴上支撑泵轴的构件,有滚动轴承与滑动轴承两种。滚动轴承使用牛油作为润滑剂加油要适当一般为2/3～3/4的体积太多会发热,太少又有响声并发热！滑动轴承使用的就是透明油作润滑剂的,加油到油位线。太多油要沿泵轴渗出并且漂贱,太少轴承又要过热烧坏造成事故！在水泵运行过程中轴承的温度最高在85度一般运行在60度左右,如果高了就要查找原因(就是否有杂质,油质就是否发黑,就是否进水)并及时处理！ 5、密封环又称减漏环。叶轮进口与泵壳间的间隙过大会造成泵内高压区的水经此间隙流向低压区,影响泵的出水量,效率降低！间隙过小会造成叶轮与泵壳摩擦产生磨损。为了增加回流阻力减少内漏,延缓叶轮与泵壳的所使用寿命,在泵壳内缘与叶轮外援结合处装有密封环,密封的间隙保持在0、25～1、10mm 之间为宜。 6、填料函主要由填料,水封环,填料筒,填料压盖,水封管组成。填料函的作用主要就是为了封闭泵壳与泵轴之间的空隙,不让泵内的水流不流到外面来也不让外面的空气进入到泵内。始终保持水泵内的真空！当泵轴与填料摩擦产生热量就要靠水封管住水到水封圈内使填料冷却！保持水泵的正常运行。所以在水泵的运行巡回检查过程中对填料函的检查就是特别要注意！在运行600个小时左右就要对填料进行更换。 二、离心泵的过流部件 离心泵的过流部件有:吸入室,叶轮,压出室三个部分。叶轮室就是泵的核心,也就是流部件的核心。泵通过叶轮对液体的作功,使其能量增加。叶轮按液体流出的方向分为三类: (1)径流式叶轮(离心式叶轮)液体就是沿着与轴线垂直的方向流出叶轮。 (2)斜流式叶轮(混流式叶轮)液体就是沿着轴线倾斜的方向流出叶轮。 (3)轴流式叶轮液体流动的方向与轴线平行的。 叶轮按吸入的方式分为二类: (1) 单吸叶轮(即叶轮从一侧吸入液体)。 (2) 双吸叶轮(即叶轮从两侧吸入液体)。 叶轮按盖板形式分为三类: (1) 封闭式叶轮。 (2) 敞开式叶轮。 (3) 半开式叶轮。 其中封闭式叶轮应用很广泛,前述的单吸叶轮双吸叶轮均属于这种形式。 三、离心泵的工作原理 离心泵的工作原理就是:离心泵所以能把水送出去就是由于离心力的作用。水泵在工作前,泵体与进水管必须罐满水行成真空状态,当叶轮快速转动时,叶片促使水很快旋转,旋转着的水在离心力的作用下从叶轮中飞去,泵内的水被抛出后,叶轮的中心部分形成真空区域。水原的水在大气压力(或水压)的作用下通过管网压到了进水管内。这样循环不已,就可以实现连续抽水。在此值得一提的就是:离心泵启动前一定要向泵壳内充满水以后,方可启动,否则将造成泵体发热,震动,出水量减少,对水泵造成损坏(简称“气蚀”)造成 节能水泵基础知识 常用水泵型号代号 LG-----高层建筑给水泵 DL------多级立式清水泵 BX-------消防固定专用水泵 ISG------单级立式管道泵 IS -------单级卧式清水泵 DA1-------多级卧式清水泵 QJ-------潜水电泵 泵型号意义：如40LG12-15;40-进出口直径(mm);LG-高层建筑给水泵(高速);12-流量(m3/h);15-单级扬程(M)。 200QJ20-108/8。200---表示机座号200;QJ---潜水电泵;20—流量20m3/h;108---扬程108M;8---级数8级。 水泵的基本构成：电机、联轴器、泵头(体)及机座(卧式)。 水泵的主要参数有：流量，用Q表示，单位是M3/H ，L/S。扬程，用H表示，单位是M。 对清水泵，必需汽蚀余量(M)参数非常重要，特别是用于吸上式供水设备时。 对潜水泵，额定电流参数(A)非常重要，特别是用于变频供水设备时。 电机的主要参数：电机功率(KW)，转速(r/min)，额定电压(V)，额定电流(A)。 B、压力容器基本知识 1、压力：压力是垂直作用于物体单位面积上的力。确切名称是压力强度，简称压强，习惯上叫做压力。压力的单位一般用大气压，在工程单位中用公斤/厘米表示，也可以用水柱或水银柱表示，国际统一单位是牛顿、帕或兆帕。1工程大气压=0.098牛顿=0.098帕=0.098兆帕=10米水柱的压强。 2、容器：容器是由曲面构成用于盛装物料的空间构件。容器大体是由：筒体、封头(端盖)、发兰、支座、接管、人孔等组成。 3、补气式、囊式供水设备罐体的总容积、可调水容积计算及水泵启动次数： 线性稳压器和开关模式电源的基本概念 关键字：线性稳压器开关模式电源SMPS 摘要 本文阐述了线性稳压器和开关模式电源(SMPS)的基本概念。目的是针对那些对电源设计和选择可能不很熟悉的系统工程师。文章说明了线性稳压器和SMPS的基本工作原理，并讨论了每种解决方案的优势和劣势。以降压型转换器为例进一步解释了开关稳压器的设计考虑因素。 引言 如今的设计要求在电子系统中有越来越多的电源轨和电源解决方案，且负载范围从几mA(用于待机电源)到100A以上(用于ASIC电压调节器)。重要的是必需选择针对目标应用的合适解决方案并满足规定的性能要求，例如：高效率、紧凑的印刷电路板(PCB)空间、准确的输出调节、快速瞬态响应、低解决方案成本等。对于系统设计师来说，电源管理设计正成为一项日益频繁和棘手的工作，而他们当中许多人可能并没有很强的电源技术背景。 电源转换器利用一个给定的输入电源来产生用于负载的输出电压和电流。其必需在稳态和瞬态情况下满足负载电压或电流调节要求。另外，它还必须在组件发生故障时对负载和系统提供保护。视具体应用的不同，设计师可以选择线性稳压器(LR)或开关模式电源(SMPS)解决方案。为了选择最合适的解决方案，设计师应熟知每种方法的优点、不足和设计关注点，这是十分重要。 本文将着重讨论非隔离式电源应用，并针对其工作原理和设计的基本知识作相关介绍。 线性稳压器 线性稳压器的工作原理 我们从一个简单的例子开始。在嵌入式系统中，可从前端电源提供一个12V总线电压轨。在系统板上，需要一个3.3V电压为一个运算放大器(运放)供电。产生3.3V电压最简单的方法是使用一个从12V总线引出的电阻分压器，如图1所示。这种做法效果好吗？回答常常是―否‖。在不同的工作条件下，运放的V CC引脚电流可能会发生变化。假如采用一个固定的电阻分压器，则IC V CC电压将随负载而改变。此外，12V总线输入还有可能未得到良好的调节。在同一个系统中，也许有很多其他的负载共享12V电压轨。由于总线阻抗的原因，12V总线电压会随着总线负载情况的变化而改变。因此，电阻分压器不能为运放提供一个用于确保其正确操作的3.3V稳定电压。于是，需要一个专用的电压调节环路。如图2所示，反馈环路必需调整顶端电阻器R1的阻值以动态地调节V CC上的3.3V。 电荷泵工作原理 电荷泵电压反转器是一种DC/DC变换器，它将输入的正电压转换成相应的负电压，即VOUT= -VIN。另外，它也可以把输出电压转换成近两倍的输入电压，即VOUT≈2VIN。由于它是利用电容的充电、放电实现电荷转移的原理构成，所以这种电压反转器电路也称为电荷泵变换器（Charge Pump Converter）。 电荷泵的应用 电荷泵转换器常用于倍压或反压型DC-DC 转换。电荷泵电路采用电容作为储能和传递能量的中介，随着半导体工艺的进步，新型电荷泵电路的开关频率可达1MHz。电荷泵有倍压型和反压型两种基本电路形式。 电荷泵电路主要用于电压反转器，即输入正电压，输出为负电压，电子产品中，往往需要正负电源或几种不同电压供电，对电池供电的便携式产品来说，增加电池数量，必然影响产品的体积及重量。采用电压反转式电路可以在便携式产品中省去一组电池。由于工作频率采用2～3MHz，因此电容容量较小，可采用多层陶瓷电容（损耗小、ESR 低），不仅提高效率及降低噪声，并且减小电源的空间。 虽然有一些DC/DC 变换器除可以组成升压、降压电路外也可以组成电压反转电路，但电荷泵电压反转器仅需外接两个电容，电路最简单，尺寸小，并且转换效率高、耗电少，所以它获得了极其广泛的应用。 目前不少集成电路采用单电源工作，简化了电源，但仍有不少电路需要正负电源才能工作。例如，D/A 变换器电路、A/D 变换器电路、V/F或F/V 变换电路、运算放大器电路、电压比较器电路等等。自INTERSIL公司开发出ICL7660电压反转器IC后，用它来获得负电源十分简单，90 年代后又开发出带稳压的电压反转电路，使负电源性能更为完善。对采用电池供电的便携式电子产品来说，采用电荷泵变换器来获得负电源或倍压电源，不仅仅减少电池的数量、减少产品的体积、重量，并且在减少能耗（延长电池寿命）方面起到极大的作用。现在的电荷泵可以输出高达250mA的电流，效率达到75%(平均值)。 电荷泵大多应用在需要电池的系统，如蜂窝式电话、寻呼机、蓝牙系统和便携式电子设备。便携式电子产品发展神速，对电荷泵变换器提出不同的要求，各半导体器件公司为满足不同的要求开发出一系列新产品，本文将作一个概况介绍。 电荷泵的分类 电荷泵分类 电荷泵可分为： ?开关式调整器升压泵，如图1(a)所示。 ?无调整电容式电荷泵，如图1(b)所示。 ?可调整电容式电荷泵，如图1(c)所示。 1，离心泵的工作原理？ 泵叶轮在电机带动下高速旋转，物料在惯性离心力作用下，自叶轮中心甩出，由于叶轮连续旋转，在叶轮入口处不断形成真空，从而使液体不断地有叶轮吸入和排出。 2、为什么安装离心泵时不能离地面太高？ 答：安装离心泵时，安装的高度必须在允许安装高度之内，如果离地面太高引起液体有效气蚀余量减少，液体进入泵的低压区时，其压力小于液体输送温度下的饱和蒸汽压力，液体沸腾而汽化，从而引起气蚀，对泵体造成损坏。 3.离心泵启动前的检查。 ●检查水泵与电动机固定是否良好，螺丝有无松动脱落。 ●用手盘动靠背轮，水泵转子应转动灵活，内部无摩擦和撞击声。 ●检查各轴承的润滑是否充分。 ●有轴承冷却水时，应检查冷却水是否畅通。 ●检查泵端填料的压紧情况，其压盖不能太紧或太松，四周间隙相等，不应有偏斜使某一侧与轴接触。 ●检查水泵吸水池中水位是否在规定水位以上，滤网上有无杂物。 ●检查水泵出入口压力表是否完备，指针是否在零位，电动机电流表是否在零位。 ●请电气人员检查有关配电设施，对电动机测绝缘合格后，送上电源。 ●对于新安装或检修后的水泵，必须检查电动机转动的方向是否正确，接线是否有误。 4.离心泵启动前的准备？ 答：1.关闭水泵出口阀门，以降低启动电流。 2.打开泵壳上放空气阀，向水泵灌水，同时用手盘动靠背轮，使叶轮内残存的空气尽量排除，待冒出水后才将其关闭。 3.大型水泵用真空泵充水时，应关闭放空气阀及真空表和压力表的小阀门. 5. 水泵停运应进行哪些工作 ●先把水泵出口门关闭，以防逆止门不严，母管内的压力水倒流到入口管内，引起水泵倒转。 ●停泵并注意惰走时间，如果时间过短，要检查泵内是否有异物或有摩擦、卡涩现象。 ●对于强制润滑的大型水泵，停泵前还必须启辅助油泵，以防止停泵降速过程中的烧毁轴瓦。 6，泵打不出料的原因有哪些 ●叶轮磨损，或叶轮并帽脱落后叶轮松动甚至叶轮已经掉下来 ●固定叶轮的键掉出键槽，使泵轴在转但不能带动叶轮旋转 ●泵启动前没有充满水，或者泵壳上有沙眼，空气能进入泵内，泵进口管道或法兰漏空气 ●泵进口有异物堵塞，泵进口相关管道或储槽底阀未开，甚至阀门的阀杆腐烂看上去阀门已经打开，实际上阀杆已经不能带动阀门 内的球心转动 ●泵的安装高度过高，大于泵的允许吸上高度 ●对于并联的泵，出口压力低于总管内的压力 ●泵的转速过低，多发生在用皮带传动的场合，皮带不匹配或老化，太松 ●电机接线出错，泵反向运转 7. 水泵启动不出水，有什么迹象，是什么原因造成的？ 水泵启动后不出水，现象是：出口水压低，电动机电流小。 原因：1）叶轮或键损坏，不能将能量传递给水。 2）启动前泵内未充满水或漏空气严重。 3）水流道堵塞，如入口阀门，叶轮槽道，入口门瓣，阀芯脱落。 4）泵的几何安装高度过高，大于泵的允许吸上高度（或真空）。 5）并联的水泵，出口压力低于母管压力。 6）泵的转速过低。这种情况多发生在用皮带传动的场合，因皮带不匹配或皮带过松。 8.离心泵打不出料，将如何处理？ ●答1.开启前泵内灌料不足，可以先停泵将料灌满。 ● 2.吸入管或仪表漏气，可以通过排气或堵住。 ● 3.底阀未开或堵塞。可以打开底阀或疏通底阀。 ● 4.泵转向不对，可以停泵检查电机相位。 ● 5.叶轮内有异物，停泵清理异物。 9，离心泵为什么应在空负荷下启动LDO线性稳压器
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