Универсальный внешний накопитель для всех iOS-устройств, совместим с PC/Mac, Android
Header Banner
8 800 100 5771 | +7 495 540 4266
c 9:00 до 24:00 пн-пт | c 10:00 до 18:00 сб
0 Comments

Содержание

Источники питания переменного постоянного тока

А Вы знаете, что такое источники питания переменного постоянного тока?

Источники питания переменного постоянного тока

Источник питания переменного постоянного тока

Было время, когда в некоторых местах была установлена мощность постоянного тока (DC), а в других — мощность переменного тока. Когда источник питания имеет описание AC-DC, это означает, что оборудование может работать либо от переменного тока, либо от постоянного тока. Преобразование переменного тока в постоянный ток является основной функцией источника питания переменного тока.

Портативная видеоигра, на которую подается питание от сети переменного тока.

Переменный ток — это когда электричество течет в одну сторону, а затем может менять направление. Здания и дома снабжены источником питания переменного тока, который поступает на проводку как в одном направлении, так и в обратном. Постоянный ток — это когда электричество течет в одном направлении и всегда либо положительно, либо отрицательно. Многие приборы работают от постоянного тока и не могут работать от сети переменного тока.

Компьютерные источники питания преобразуют мощность переменного тока в постоянный.

Блок питания подает электричество на одну или несколько электрических нагрузок. Устройство традиционно преобразует одну форму электричества в другую. Источники питания можно найти во многих вещах, таких как телевизоры, компьютеры, игровые приставки и даже домашние телефоны. Источники питания обычно обнаруживаются на устройствах, в которых используется заряженная батарея, такая как сотовые телефоны и другие карманные устройства.

Сила переменного тока, которая течет в домах, слишком велика для большинства приборов постоянного тока. Это означает, что напряжение электричества должно быть уменьшено. По существу, мощность переменного тока поступает в источник питания переменного тока и мгновенно проходит через катушку и создает магнитное поле. Магнитное поле создает электрический ток на второй катушке, которая находится рядом с первой катушкой. Эта вторая катушка содержит меньше витков провода для создания более низкого напряжения переменного тока.

Инвертор с разъемом постоянного тока.

Источник питания AC-DC содержит выпрямитель, который использует диод для разделения положительного и отрицательного электричества. Когда электричество отрицательно, диод позволяет ему отпускать отрицательный провод, но блокирует положительный провод. Как только электричество превратится в положительное, диод переключается и позволяет электричеству отпускать положительный провод. Существуют различные виды выпрямителей, но все они выполняют одну и ту же основную функцию.

Некоторые источники питания используют фильтр-конденсатор и выбирают соответствующий регулятор для генерации чистого сигнала постоянного тока. Конденсаторы используются для блокировки питания переменного тока и обеспечения возможности питания постоянного тока. Это делает вывод блока питания более плавным при использовании на устройстве, использующем радиочастоты.

В прошлом все телевизоры и радиоприемники использовали вакуумные трубки.

Это были устройства, которые контролировали бы движение электронов в пространстве низкого давления, чтобы модифицировать или создавать электрический сигнал. Источник питания AC-DC позволил управлять этими устройствами без использования трансформатора. Это было проблемой, потому что трансформаторы были дорогими и не могли использоваться с питанием постоянного тока.

АЕДОН - Малошумящие отечественные импульсные AC/DC­ источники питания с широким диапазоном входного напряжения

С развитием современных технологий на рынке появляется все больше источников электропитания общего назначения. Ведущие мировые производители демонстрируют в своих источниках питания высокий КПД, низкий уровень радиопомех, а также широкий диапазон входных напряжений. В настоящее время найти бюджетный источник питания с хорошими характеристиками не составляет большого труда. Но ввиду последних мировых событий круг поисков отечественного разработчика резко сужается, когда приходится выполнять условия импортозамещения. В этой статье рассматриваются проблемы, с которыми сталкиваются потребители современных AC/DC-преобразователей напряжения, и предлагаются решения от компании ООО «КВ Системы».


 

Разработчики современной радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) общего назначения широко используют импульсные источники питания. Сегодня распространены бюджетные AC/DC-преобразователи напряжения, которые при невысокой стоимости демонстрируют следующие параметры: типовое значение КПД >83%, низкий уровень радиопомех, широкий диапазон входных напряжений, рабочий диапазон температур окружающей среды –25…+70 °C. Опираясь на потребности современного рынка, компания ООО «КВ Системы» разработала аналогичные популярным преобразователям зарубежных производителей источники питания серии КАН, краткие характеристики которых приведены в таблице 1.

По сравнению с популярными зарубежными аналогами применение отечественных источников питания серии КАН дает потребителю ряд дополнительных преимуществ.


Использование уникальных схемотехнических решений позволило компании ООО «КВ Системы» снизить рассеиваемую мощность на компонентах источников питания на 10–12%, что повысило КПД серии КАН более чем на 2% по сравнению с КПД аналогов известных производителей. На рис. 1 представлены графики зависимости КПД КАН50-05 от выходной мощности при различных входных напряжениях.


Рис. 1. График зависимости КПД КАН50-05 от входной мощности при различных входных напряжениях

Повышение эффективности источников питания серии КАН также обусловлено работой силовых элементов в режиме непрерывного тока. Это предоставляет возможность уменьшить импульсные токи, которые приводят к нагреву силовых ключей и выпрямителей. Снижение нагрева силовых элементов позволило источникам питания серии КАН работать на полную мощность без активного охлаждения при более высокой температуре в сравнении с аналогами зарубежных производителей (рис. 2).


Рис. 2. Графики зависимости максимальной мощности источника питания серии КАН и зарубежного аналога от температуры окружающей среды (информация для построения графиков взята из технической документации, более подробные сведения размещены на официальных сайтах производителей)

При сравнении графиков видно, что источники питания серии КАН можно использовать на полную мощность без активного охлаждения до температуры окружающей среды +60 °C — это на 10 °C выше, чем у зарубежных аналогов.

Не следует оставлять без внимания проблемы, возникающие при использовании источников питания при отрицательных температурах окружающей среды. Разработчики современной РЭА коммерческого назначения часто применяют бюджетные источники питания, способные функционировать в температурном диапазоне окружающей среды –25…+70 °C. Предположим, такой источник питания используется в изделии, которое действует на открытой площадке на территории Средней полосы европейской части России, где в зимнее время часто наблюдаются температуры ниже –25 °C. А это уже не рабочий диапазон температур для многих бюджетных источников питания. В ходе климатических испытаний зарубежного аналога (рабочий температурный диапазон –25…+70 °C) было установлено, что он не способен даже включиться при допустимом минимальном входном напряжении и при температуре окружающей среды –25 °C. Получается, что изделие, в котором используется данный источник питания общего назначения, в зимнее время года окажется неработоспособным при непредвиденно низких температурах.

И эта проблема только усугубится в регионах с более суровым климатом.

Источники питания серии КАН сохраняют свою работоспособность при температурах окружающей среды –40…+70 °C, что позволяет потребителю применить их в своих изделиях и не беспокоиться о непредвиденных перепадах температуры зимой в Средней полосе европейской части России.

Еще одна важная характеристика источников питания — диапазон входных напряжений. В условиях нестабильного напряжения электросети для поддержания работоспособности электрического оборудования требуются источники питания с широким диапазоном входных напряжений.

Для удобного сравнения возможностей на рис. 3 приведены графики зависимости выходной мощности от входного напряжения для КАН50-05 и его импортного аналога.


Рис. 3. Графики зависимости максимальной мощности источника питания КАН50-05 и его зарубежного аналога от входного напряжения (информация для построения графиков взята из технической документации, более подробные сведения размещены на официальных сайтах производителей)

Из приведенного графика следует, что импортный аналог не способен обеспечить максимальную мощность при напряжении электросети ниже ~115 В. Это означает, что использование рассматриваемого источника питания возможно только при 80% выходной мощности при входном напряжении менее ~115 В. Оптимизация схемотехники позволяет источникам питания серии КАН сохранить свою работоспособность при максимальной нагрузке (100%-ной выходной мощности) и напряжении электросети в пределах ~80…~264 В. Также расширенный диапазон входного напряжения серии КАН позволяет потребителю эксплуатировать свои изделия во всех странах мира, независимо от того, где применяется оборудование, — в Европе, Азии, Америке, Африке или Австралии.

Нельзя оставить без внимания и электромагнитную совместимость источников питания. Высокий уровень радиопомех ухудшает чувствительность приемопередающих устройств радиосвязи, поэтому потребителю приходится тщательно экранировать узлы питания приемника или передатчика, что в свою очередь значительно усложняет технологичность конечного устройства и ухудшает его массогабаритные характеристики.

Компания ООО «КВ Системы» применяет оригинальные схемотехнические решения, которые позволяют источникам питания серии КАН удовлетворять нормам напряжения радиопомех, соответствующим кривой 1 по ГОСТ 30429-96 и ГОСТ В 25803. Типовые спектрограммы кондуктивных помех КАН50-05 и его зарубежного аналога приведены на рис. 4 и 5.


Рис. 4. Типовая спектрограмма кондуктивных помех источника питания КАН50-05 в диапазоне частот 1-30 МГц


Рис. 5. Типовая спектрограмма кондуктивных помех зарубежного аналога в диапазоне частот 1-30 МГц

Из приведенных выше графиков следует, что уровень кондуктивных помех источников питания серии КАН примерно на 10 дБ·мкВ ниже, чем у зарубежного аналога. Благодаря этому преимуществу источники питания серии КАН находят широкое распространение в аппаратуре, чувствительной к электромагнитным помехам.

Еще одним актуальным вопросом отечественных разработчиков является импортозамещение. При отказе от импортных электронных компонентов зачастую приходится искать аналогичную замену отечественного производства. Более того, необходимо вносить изменения в конструкции изделия, что может повлечь за собой ухудшение его характеристик.

Компания ООО «КВ Системы» готова предложить варианты источников питания, полностью разработанные на отечественных компонентах с соблюдением тех же габаритных размеров и технических характеристик. Таким образом, потребитель сможет воспользоваться отечественными источниками питания (например, в аппаратуре специального назначения), не изменяя конструктив и характеристики конечного изделия и не беспокоясь о возможных проблемах с поставками импортной комплектации.

В таблице 2 приводится сравнение характеристик двух источников питания.

Использование источников питания серии КАН позволяет потребителю повысить энергетическую эффективность своих изделий и снизить уровень кондуктивных помех. Более того, компания ООО «КВ Системы» предоставляет потребителю (в зависимости от области применения) возможность выбора источников питания, изготовленных на отечественной или на импортной элементной базе.

Источники постоянного тока и источники питания

AD7124-4 – это обладающий низким шумом и малым энергопотреблением, полностью интегрированный аналоговый входной интерфейс для задач прецизионного измерения. Компонент содержит 24-разрядный Σ-Δ аналого-цифровой преобразователь (АЦП) с низким шумом и может быть сконфигурирован для работы с 4 дифференциальными или 7 несииметричными/псевдодифференциальными входными сигналами. Интегрированный усилительный каскад с малым коэффициентом усиления позволяет подавать слабые сигналы непосредственно на АЦП.

Одно из основных преимуществ AD7124-4 заключается в том, что компонент дает пользователю возможность выбрать один из трех интегрированных режимов энергопотребления. Выбранный режим определяет потребляемый ток, диапазон скоростей обновления выходных данных и среднеквадратическое значение шума. Компонент также имеет несколько вариантов фильтрации, что позволяет пользователю получить максимальную степень свободы проектирования.

AD7124-4 способен поддерживать одновременное подавление помех на частотах 50 Гц и 60 Гц при работе с частотой обновления выходных данных 25 SPS (установление сигнала за один цикл). При понижении частоты обновления можно достичь подавления более 80 дБ.

AD7124-4 обеспечивает наивысшую степень интеграции сигнальной цепочки. Компонент содержит прецизионный, малощумящий источник опорного напряжения с малым дрейфом, а также поддерживает работу с внешним дифференциальным опорным напряжением, которое может быть буферизировано внутреннем буфером. К другим ключевым интегрированным блокам компонента относятся программируемые источники тока возбуждения с малым дрейфом, источники диагностических токов, а также генератор напряжения смещения, который устанавливает синфазное напряжение канала равным AVDD/2. Ключ цепи низкого напряжения питания позволяет пользователям отключать питание мостовых датчиков в интервалах между преобразованиями, гарантируя минимальную потребляемую системой мощность. Компонент также даёт пользователю возможность выбора между внутренним и внешним источником тактового сигнала.

Интегрированный блок управления последовательностью преобразования позволяет пользователю выбирать несколько каналов AD7124-4 для автоматического последовательного преобразования, упрощая обмен данными с компонентом. Одновременно может быть активно до 16 каналов, включая как каналы аналоговых входных сигналов, так и диагностические каналы, например, каналы контроля уровней напряжения питания или опорного напряжения. Эта уникальная особенность позволяет чередовать диагностику с преобразованиями сигналов внешних источников.

AD7124-4 поддерживает независимое конфигурирование каждого отдельного канала. Компонент позволяет реализовать до восьми конфигурационных настроек. Каждая конфигурация включает в себя опции коэффициента усиления, типа фильтра, частоты обновления выходных данных, буферизации и источника опорного напряжения. Пользователь может назначать любую из этих конфигураций любому из каналов в произвольном порядке.

AD7124-4 также обладает обширными возможностями функциональной диагностики, позволяющими повысить устойчивость решения. Они включают в себя проверку данных с использованием контрольной суммы (CRC), проверки сигнальной цепочки и проверки работоспособности последовательного интерфейса. Эти диагностические функции уменьшают число внешних компонентов, необходимых для реализации диагностики, сокращая требуемое пространство на печатной плате, время проектирования и стоимость. Значение доли безопасных отказов (SFF), показанное в тесте FMEDA (анализ видов, эффектов и диагностики отказов) типичного приложения, превышает 90% в соответствии с IEC 61508.

Компонент работает с однополярным напряжением питания аналоговой части в диапазоне от 2.7 В до 3.6 В или биполярным напряжением 1.8 В. Напряжение питания цифровой части имеет допустимый диапазон от 1.65 В до 3.6 В. Гарантированный рабочий температурный диапазон составляет от −40°C до +105°C. AD7124-4 выпускается в 32-выводном корпусе LFCSP и 24-выводном корпусе TSSOP.

Обратите внимание, что при ссылке на многофункциональные выводы, например, DOUT/RDY в техническом описании может указываться как полное имя вывода, так и только имя отдельной обсуждаемой функции, например, RDY.

Области применения

  • Измерение температуры
  • Измерение давления
  • Управление промышленными процессами
  • Измерительные приборы
  • Интеллектуальные передатчики 

Вспомогательный источник питания мощностью 60 Вт на силовом SiC-ключе 1700 В

Ввиду простоты реализации и экономичности обратноходовые источники питания находят самое широкое применение в различных сегментах рынка. Однако при их использовании в высоковольтных приложениях, например как вспомогательный источник питания с запиткой от высоковольтной промежуточной шины постоянного тока, разработчики сталкиваются с проблемой выбора соответствующего ключа. С этой целью компания Cree Inc. предложила использовать в роли силового ключа обратноходового преобразователя свои новые высоковольтные МОП-транзисторы на основе карбида кремния. Использование предлагаемых транзисторов в качестве классического решения одиночного силового ключа отодвигает границу применения преобразователей по входному напряжению до 1000 В и улучшает их общие характеристики, повышая их КПД, а уменьшенный уровень электромагнитных помех облегчает решение сложных вопросов электромагнитной совместимости.

Вступление

В трехфазных схемах электропитания (управление электроникой в электроприводе, источники бесперебойного питания, инверторы фотогальванических батарей) всегда имеется встроенный преобразователь напряжения переменного тока в постоянный (AC/DC)или постоянного в постоянный ток (DC/DC) заданного уровня. Для поддержки должного функционирования таких систем им необходим дополнительный источник питания небольшой мощности,предназначенный для питания вентиляторов системы охлаждения, дисплеев, логики управления и систем защиты. Очень часто этот источник питается от шины постоянного тока до 1000 В. Популярная топология таких источников — обратноходовой преобразователь. При использовании одного силового транзистора в этой схеме его рабочее напряжение должно превышать входное напряжение.

Кремниевые МОП-транзисторы имеют блокирующее напряжение до 1500 В, что почти не дает запаса при шине 1000 В. Это негативно влияет на надежность источника питания в целом.

Еще одна проблема кремниевых транзисторов — высокое сопротивление канала в открытом состоянии, RDS(on). Это влечет за собой относительно высокие потери проводимости, что в результате ведет к еще большему нагреву и, соответственно, более низкому КПД источника. Особенно это заметно, когда вся трехфазная система работает при относительно малой выходной мощности и потери во вспомогательном источнике питания начинают играть заметную, а часто и основную роль в общих суммарных потерях всей системы преобразования энергии.

В статье приведено сравнение параметров схем преобразователей с кремниевыми транзисторами (рис. 1) с преобразователем на одном SiC МОП-транзисторе 1700 В с активной схемой пуска.

Особенности SiC МОП-транзистора 1700 В компании Wolfspeed

Сегодня полупроводниковые устройства,выполненные на основе карбида кремния (SiC),характеризуются рядом уникальных и достаточно перспективных свойств, таких как высокие номинальные рабочие напряжения, низкие потери при переключении, малое сопротивление канала в открытом состоянии, более высокая допустимая рабочая температура и высокая радиационная стойкость. Представляемый в рамках настоящей статьи коммерчески доступный 1700-В SiC МОП-транзистор в корпусе TO-247 типа C2M1000170D от компании Wolfspeed предназначен для самого широкого применения в различных высоковольтных приложениях, в том числе и в качестве силового ключевого элемента во вспомогательных источниках питания с высокими входными напряжениями. В таблице 1 сравниваются основные параметры SiC и кремниевых МОП-транзисторов в идентичном исполнении в части корпусирования, в данном случае в корпусе типа TO-247.

Из приведенного в таблице 1 сравнения видно, что SiC МОП-транзистор может поддерживать гораздо более высокое блокирующее напряжение до 1700 В и имеет напряжение лавинного пробоя, превышающее 1800 В, тогда как кремниевый МОП-транзистор имеет блокирующее напряжение всего 1500 В с низким ненормированным значением напряжения лавинного пробоя.

Таблица 1. Сравнение основных параметров 1700-В карбид-кремниевых и 1500-В кремниевых МОП-транзисторов
Параметры SiC МОП-транзистор C2M1000170D SiC МОП-транзистор STW4N150 SiC МОП-транзистор 2SK2225DS
Максимальное напряжение сток-исток,VDSmax 1700 В 1500 В 1500 В
Напряжение лавинного пробоя Не менее 1800 В Нет данных Нет данных
Номинальный рабочий ток ID при температуре Tc = 25°C, А 5 4 2
Сопротивление канала в открытом состоянии RDS(on) при температуре +15 0°C, Ом 2 5 20
Выходная емкость Coss, пФ 12 120 60
Максимальная рабочая температура полупроводникового перехода Cj, °C Более +150 +150  
Корпус TO-247-3 TO-220, TO-247, TO-3PF TO-3PF

Что касается сопротивления канала в открытом состоянии и паразитной емкости, то и здесь SiC МОП-транзистор имеет лучшие показатели относительно его ближайшего кремниевого конкурента. Это гарантирует, что транзистор типа C2M1000170D имеет и малые потери проводимости, и низкие коммутационные потери при переключении. Данное ключевое отличие дает нам полную уверенность, что 1700-В SiC МОП-транзистор, заменяя 1500-В кремниевый МОП-транзистор, обеспечит не только высокую эффективность, но и более высокую надежность преобразователя.

Схема активного запуска

В предлагаемом решении для повышения КПД преобразователя и ускорения выхода его на номинальные характеристики по напряжению и отдаваемой мощности была реализована активная схема запуска «без потерь». Альтернативой данному решению является резистивная схема, которая увеличивает время его запуска при низких уровнях входного напряжения.

Схема активного запуска показана на рис. 2. Когда входное напряжение увеличивается, транзистор Q6 включается по достижении порогового значения напряжения база-эмиттер Vbase, которое устанавливается на его базе через последовательную цепочку из резисторов R31–R36. В этом случае напряжение питания VCC через цепочку резисторов R22–R25 поступает на микросхему ШИМ-контроллера преобразователя U1(здесь используется UCC28C44, [5]) и включает ее. Когда U1 начинает функционировать, то напряжение питания VCC поступает уже из вспомогательной обмотки силового трансформатора. В этом случае если напряжение питания VCC достигает порога запуска U1, то напряжение на выходе VREF микросхемы переходит на высокий уровень (+5 В), который открывает транзистор Q7. После чего транзистор Q6 запирается и отключает REF путь подачи пускового тока на выход питания VCC. Резисторы R31–R36 выполняют еще и роль балансировочных, что необходимо для выравнивания напряжения на последовательно включенных входных конденсаторах C1–C3. С этой целью в качестве элементов балансировки напряжения используются резисторы R31–R36 с высоким номинальным значением сопротивления.

Как уже было сказано, через резисторы в цепи запуска R22–R25 питание на ШИМ-контроллер U1 подается до тех пор, пока выходное напряжение вспомогательного блока питания не повысится, тогда эта цепь будет отключена от входа VCC микросхемы U1 и перейдет в режим штатной запитки от вспомогательной обмотки обратноходового трансформатора. Следовательно, данная цепочка более не участвует в работе преобразователя, ток через нее не подается, а значит, потери на ней отсутствуют. Таким образом, активная схема запуска может уменьшить рассеивание мощности при запуске, особенно при высоком входном напряжении, и повысить КПД преобразователя. Дополнительная рассеиваемая мощность при установившихся нормальных условиях работы контроллера преобразователя обусловлена балансировочными сопротивлениями, но их можно выбрать достаточно высокими по номиналу, свыше 6 МОм. Еще более важно, что из-за низких значений сопротивления в цепи запуска (это можно реализовать для такой активной схемы) время пуска преобразователя и его выхода на рабочий режим будет коротким и может быть настроено так, чтобы соответствовать заданному целевому значению. Если задать минимальное время запуска, например равное 1 с, то емкость на входе питания VCC можно рассчитать следующим образом:

Из данных спецификации на ШИМ-контроллер UCC28C44 мы имеем типовое значение пускового тока IUCC28C44start-up не более 0,1мА; порог включения VUVLO-on = 14,5 B;порог выключенияVUVLO-off = 9 B. Если учитывать, что рекомендованная емкость C start-up не должна быть менее 18 мкФ, то можно выбрать емкость по входу VCC, равную 22 мкФ. Тогда общий пусковой ток рассчитывается с помощью следующего уравнения:

Следовательно, общее сопротивление пусковых резисторов, то есть сумма значений сопротивлений резисторов R22–R25, может быть рассчитано как:

Предполагая, что средний коэффициент усиления по току hFE y 2-кВ транзистора STP03D200 [6] производства компании STMicroelectronics — по факту это сборка из двух транзисторов, включенных по схеме Дарлингтона, — равен 500 (согласно спецификации минимальный hFE равен 200), то общее сопротивление цепочки резисторов R31–R36(RBalance) может быть рассчитано как:

При использовании гораздо более высоких по номиналу резисторов суммарные потери на них, как это понятно, уже не оказывают заметного отрицательного влияния на общие потери преобразователя.

Результаты испытаний

Для демонстрации производительности блока питания с предлагаемым активным запуском представлена схема обратноходового преобразователя выходной мощностью 60 Вт с питанием от высоковольтной шины постоянного тока. Компания Wolfspeed разработала соответствующую демоплату CRD-060DD12P с SiC МОП-транзистором C2M1000170D на борту (рис. 3). Следует отметить, что эта плата не предназначена для промышленного использования и не может служить конечным продуктом.

Технические характеристики, описывающие данный преобразователь, приведены в таблице 2.

На рис. 4 приведены фактические результаты измерения КПД преобразователя при полной нагрузке при изменении его входного напряжения в пределах 200–1000 В. Для сравнения представлены данные при использовании в блоке питания трех типов полупроводниковых приборов, выполненных на базе Si и SiC. Как можно видеть, из-за свойственного 1700-В SiC МОП-транзисторам более низкого сопротивления канала в открытом состоянии и весьма низкой паразитной выходной емкости они по сравнению с конкурирующими 1500-В Si МОП-транзисторами достигают более высокой эффективности.

Таблица 2. Технические характеристики платы CRD-060DD12P
Входное напряжение постоянного тока, В 200–1000 В
200–1000 В 12 5 -12
Выходной ток, А 4,5 0,5 0,25
Частота преобразования, кГц 75
КПД, % Не менее 83

Что касается такого важного показателя, как тепловые характеристики, то при полной нагрузке с использованием одного и того же теплоотвода (рис. 5) SiC МОП-транзистор явно имеет гораздо более низкую рабочую температуру, а именно +45,9 °C. Для сравнения: конкурирующие с ним кремниевые 1500-В МОП- транзисторы дают нам +60 и +99,9 °C соответственно. Это свидетельствует о том, что 1700-В SiC МОП-транзистор может обеспечить в конечном приложении более высокую надежность. Кроме того, использование 1700-В SiC МОП-транзистора также позволяет применить небольшой недорогой теплоотвод, поскольку для него необходимо рассеивать меньшее количество тепла. Такое решение показано на рис. 6. Все сказанное в сумме поможет сэкономить на габаритах платы дополнительного источника питания и улучшить столь важный для современной аппаратуры показатель, как плотность мощности.

На рис. 7 показана форма напряжения при использовании предлагаемой активной схемы запуска. При входном напряжении 1000 В время запуска составляет менее 100 мс. При входном напряжении 200 В оно увеличивается, но и в этом случае не превышает 1 с. При необходимости, уменьшая суммарное сопротивление цепочки пусковых резисторов R22–R25, без потери эффективности можно обеспечить более быстрое время пуска преобразователя.

На рис. 8 показаны формы напряжения Vgs (затвор-исток) и Vds (сток-исток) при различных входных напряжениях и нагрузке преобразователя (полная нагрузка и малая нагрузка). Можно видеть, что форма напряжения Vgs и Vds для 1700-В SiC МОП-транзистора весьма чистая без существенного звона (паразитных затухающих высокочастотных гармонических переходных процессов при включении и выключении силового ключа), с быстрым переключением как при входном напряжении 200 В, так и 1000 В напряжения постоянного тока.

Полная схема вспомогательного источника питания приведена на рис. 9. Оригинальное описание, разводка печатной платы и перечень элементов доступны на сайте www.wolfspeed.com

Литература

  1. C2M1000170D Silicon Carbide Power MOSFET C2MTM MOSFET Technology N-Channel Enhancement Mode, Rev. E, 102015, Wolfspeed Inc. www.wolfspeed.com/c2m1000170d
  2. Zhao J. B., Dai F. Z. Soft-switching twoswitch flyback converter with wide range. Industrial Electronics and Application, 2008. ICIEA, 2008. www.ieeexplore.ieee.org/document/4582517/
  3. Robert W., Dragan M. Fundamentals of Power Electronics. Boulder Colorado, 2002.
  4. Dixon L. H. Magnetics Design for Switching Power Supplies. Unitrode Magnetics.
  5. UCCx8C4x BiCMOS Low-Power CurrentMode PWM Controller datasheet, Rev. G. www.ti.com/lit/gpn/ucc28c44
  6. DS5552: 2 kV NPN Darlington transistor. www.st.com/resource/en/datasheet/stp03d200.pdf
  7. www.wolfspeed.com/downloads/dl/file/id/175/product/0/60w_single_ended_fly_back_ auxiliary_power_supply_reference_design. pdf

Перевод

Владимир Рентюк

Валерия Смирнова - продакт-менеджер компании Макро Групп. [email protected]

Статья была опубликована в журнале "Силовая электроника", № 4’2018.

Источники питания

ЗАКАЗАТЬ

ROAL Living Energy – итальянская компания с тридцатилетним опытом разработки и производства высоконадежных источников питания и преобразователей напряжения. Основная отрасль – электрооборудование и электроника в таких областях как информационные технологии, телекоммуникации, медицина, промышленность, цифровые дисплеи и интерфейс бытовой техники. Компания производит лучшие в своем классе светодиодные драйверы, бескорпусные ультракомпактные преобразователи, медицинское питание AC/DC.

Успех компании ROAL Living Energy – это высокие технологии и постоянный контроль качества выпускаемой продукции.

 

Интеллектуальный ИБП (источник питания) 24v на din-рейку ACD8580 непрерывно заряжает и контролирует состояние аккумулятора, а также оптимизирует срок его службы. Мониторинг состояния здоровья осуществляется путем непрерывного мониторинга импеданса батареи согласно SLA. Связь RS485 для связи с системами SCADA. Ключевые особенности ✔ 80 Вт мощность ✔ Выходное напряжение 24 В пост …

Источники питания серии SFA - это бескомпромиссное решение для инженеров, которые хотят получить более мощный преобразователь с меньшими габаритами. Не меняйте шасси, измените Ваш преобразователь на SFA. Использование: Промышленное оборудование Измерительное оборудование Сетевое оборудование Телевидение и радиовещание …

Источники питания серии DDP400 являются наиболее эффективными в своем классе. Даже при минимальной нагрузке их эффективность выше 80%, и уже при половинчатой нагрузке достигает 94%. DDP 400 series - идеальны для стоечных решений. Источники питания этой серии имеют низкий профиль, который является отраслевым стандартом 1U оборудования. Встроенный вентилятор с отдельным 12V выходом повышает мощность дан …

Конфигурируемые источники питания серии RCB с непревзойденной производительностью и гибкостью. Источники имеют два типа исполнения: до 600Вт и до 1200Вт. Источники питания данной серии имеют низкий профиль, который является стандартом 1U оборудования. Преобразователь состоит из главного корпуса и четырех/восьми изолированных съемных выходных модуля, что позволяет конфигурировать мощность и напряжение исто …

Преобразователь напряжения Fnirsi DC-DC/CC-CV или маленький лабораторный источник питания на 4A 50Вт (по факту 4.7А/60Вт)

Всем привет!

В сегодняшнем обзоре поговорим о таком интересном устройстве как универсальный модуль питания с функцией понижающего, повышающего преобразователя (DC-DC) и стабилизацией тока, напряжения (CC-CV).

Имеет удобный цветной экран, на который выводится вся необходимая информация, максимальную выходной мощность до 60Вт (вместо заявленных 50Вт), защиту от короткого замыкания и перегрузки, а также активное охлаждение. По сути перед нами небольшой, мини — лабораторный источник питания со встроенным мультиметром, обладающий возможностями старших братьев. Единственное что ему нужно для полноценной работы это внешнее питание. Работает от входных 7В-32В.

Заявленные технические характеристики:

Существуют две версии модуля: без активного охлаждения на 3А/35Вт и с активным охлаждением на 4А/50Вт. Ко мне приехала как раз вторая, более мощная.
Запечатана была герметично в антистатический пакет. Инструкции как видим в комплекте нет.

Но помимо преобразователя, можно заметить отдельный набор с вентилятором. Т.е. его установка ложится на плечи покупателя)). Хочешь мощность до 35Вт — не ставь охлаждение, а если хочешь все 50Вт — то придется немного потрудиться.

Представляет из себя небольшую коробочку из отдельных частей, собранный в единое целое на основе металлических стоек. Габариты небольшие: 7х5х3.5см. Корпуса как такового нет, сделано это в первую очередь конечно же для минимизации расходов и уменьшения конечной стоимости продукта.

Лицевую сторону прикрывает пластиковая накладка. Может показаться что она вся исцарапана, на самом же деле, потертая только верхняя защитная пленка. пленка кстати есть и под накладкой, на самом экране.
С левой стороны имеется разъем для подключения входного питания. Он так и подписан VIN+ VIN-, поэтому ошибиться тут не получится. Соответственно разъем с правой стороны — это выход с маркировкой VOUT+ VOUT-.
Для управление используются две кнопки SET и ON/OFF, а так же два подстроечных резистора.

Фотографии с разных ракурсов:

Внутреннее устройство
Далее выкрутим винты и посмотрим как устроено устройство изнутри. Кстати сделать это нам нужно в любом случае, чтобы установить активное охлаждение.
Под верхнее защитной накладкой прячется большой 1.44 дюймовый цветной экран. Как уже говорил выше, он так же прикрыт защитной пленкой, которую можно удалить если она вдруг мешает.

Дисплей установлен очень интересным способом, на выносных ножках.

Остальные же элементы можно увидеть, перевернув модуль и сняв заднюю пластиковую защиту.
Построен модуль на базе 32-х битного микроконтроллера STM32 производства STMicroelectronics. Остальные составляющие: чип управления питанием FP5139, операционный усилитель LM358 для регулировки по току, линейный стабилизатор напряжения 78M05.

Под алюминиевой пластиной прячутся силовые транзисторы AOD4184, NCE6075K и два диода-шоттки SS56.

Пассивное охлаждение равномерно соприкасается со всеми этими элементами. Его в теории должно хватить для рассеивания мощности до 35Вт.

Выходные фирменные конденсаторы с низким сопротивлением от chang xing: два по 470uF 50V LOWESR и один на 220uF 50V так же LOWESR. Для сглаживания помех и уменьшения пульсация, между электролитам также стоит большая катушка (дроссель).


И прежде чем собрать все обратно, нужно не забыть установить вентилятор 3см х 3см. Для этого в комплекте специально идет четыре винта с болтами.

Ставить нужно этикеткой вверх, т.е на вдув.

Все на своих местах, можно собирать модуль и готовить его к реальным тестам.

Тесты
Перейдем к практическому использованию данного модуля. Для запитки можно использовать любой источник питания с постоянным выходным напряжением в диапазоне от 7 до 32В. В реальности, устройство начинает работать уже при 5В, но выдавать что-то на выходе толком не может. Поэтому будем придерживаться значений указанных спецификации.

Сразу после подачи питания, активируется экран и переходит на главную страницу. Она кстати так и называется «Main Page».
Здесь можно увидеть следующую информацию:
— Входное напряжение
— Выходное напряжение
— Ток потребления на выходе
— Текущая мощность
— Таймер
— Температура/состояние активности таймера (вкл. или выкл.)

Для перехода на следующую страницу жмем кнопку SET. Раздел с настройками дает возможность управлять следующими параметрами:
— Язык (Китайский или Английский)
— Open (Сохранение настроек после отключения питания либо же нет)
— Температура в градусах Цельсия или Фаренгейтах
— Статус таймера: включен или выключен
— Время таймера: максимально до 99 часов 99 минут 99 секунд

Третий рабочий стол с выводом графиков. Показывает динамику изменения напряжения и тока (вверху максимальные значения, внизу минимальные).

Четвертая, она последняя страница — просто информационный стол, где сообщается об основных параметрах преобразователя.

Для активации питания на выходе требуется нажатием на кнопку ON/OFF. Она же служит и для его отключения.
Данный модуль не просто умеет понижать или повышать напряжение на выходе, а способен на полноценную стабилизацию не только по напряжению, но и по току. И если верить характеристикам, делать это можно в диапазоне от 0.50В до 31В и от 0 до 4А.
Для удобства использования, на лицевой панели установлено для светодиода: зеленый загорается при включении напряжения на входе, а красный — когда потребление на выходе больше выставленной цифры ограничения по току. На фото ниже наглядно это представлено.

Точность встроенного вольтметра я сравнил с обычным мультиметром BSIDE ZT102. Модуль немного завышает показания, особенно на высоких напряжениях:

0.51V — 0.50V
1.10V — 1.09V
2.01V — 2.00V
3.00V — 2.98V
4.00V — 3.98V
5.50V — 5.48V
10.00V — 9.95V
15.00V — 14.93V
20.00V — 19.92V
30.00V — 29.88V

(*модуль — мультиметр)

Кстати в ходе тестов обнаружил что максимальный ток на выходе не ограничивается 4А, а может достигать 4.74А. Так же и с выходным напряжением, вместо 31В — 33.91В.

Вместо заявленных 50Вт при активном охлаждении, герой обзора легко справляется и с 60Вт. Тест стабильности в течение 30 минут это и подтвердил. Температура встроенного датчика не превысила 44-45 градусов. Пирометром я намерил самое горячее место 45-46 градусов (дроссель). Алюминиевый радиатор над силовыми транзисторами при этом не нагрелся выше 35 градусов.

По сути устройство можно назвать небольшим, маломощным лабораторным источником питания, который вполне сгодится не только для домашнего использования, но и для мастерской.
Пригодится как для зарядки, так и диагностики, поиска неисправностей ноутбуков, мобильных телефонов и прочих подобных девайсов.

На примере телефона, можно коротко рассказать как искать проблему в цепи питания. Заранее зная сколько потребляет рабочий аппарат, можно дать оценку состояния проблемного. Большой экран с выводом информации о токе как раз в этом и поможет. При КЗ или прочих неполадках, потребление обычно либо сверх малое, либо наоборот намного выше нормы.

Так же модуль служит и зарядкой для любых аккумуляторов. Достаточно лишь найти подходящий холдер и знать максимальное напряжение заряда для разных типов элементов. Подстроечными резисторами выставляется нужное напряжение и необходимый ток.


Заключение
Отличный компактный модуль питания с функцией стабилизации напряжения и тока. Не требует покупки сторонних радиаторов для охлаждения. Может выдавать на выходе до 60Вт без перегрева и ухода в защиту. Не боится короткого замыкания и перегрузки по току. Есть таймер на отключение питания на выходе.
Может использоваться как полноценный мини лабораторник: в качестве источника постоянно тока, модуля для LED-панелей, зарядного устройства для различных устройств, в том числе аккумуляторов.
Из минусов: нет возможности устанавливать порог тока по замыканию контактов, активное охлаждение работает на максимуме, без регулировки оборотов вентилятора.

Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п. 18 Правил сайта.

Что такое dc напряжение. Обозначение постоянного и переменного тока. Источники электрической энергии

На сегодняшнее время в продаже существует адаптивный ксенон с лампами и блоками розжига AC и DC. Это один и тот же ксенон, но имеющий некоторые различия, о которых вы, как покупатель и пользователь, обязательно должны знать. Этот материал посвящен ксенону AC и DC, особенностям, отличиям и многому другому, что полезно будет знать.

Вступительная часть о ксеноне AC и DC

На первый взгляд отличить блоки розжига AC и DC невозможно. Главное их различие в том, что AC – это блоки розжига, которые имеют переменный ток, а DC – постоянный. Различие таких двух ксенонов можно заметить при их работе, а точнее во время розжига и поддержания тлеющего разряда. Мерцание ламп выдает блоки розжига DC.

Для того, чтобы конкретно понять различия между ксеноном AC и DC необходимо знать их конструкцию. Разительно отличаются такие комплекты именно по принципу работы, что является наиболее важным для данного устройства в светотехнике для автомобилей. Как уже отмечалось, их принцип работы виден в момент розжига ксеноновой лампы и поддержании горения. Для того, чтобы образовать электрическую дугу между электродами в колбе лампы необходима мощная подача импульса, то есть тока до 25000 В.

После того, как запустилось горение источника, для поддержания функционирования лампы необходима беспрерывная подача тока с напряжением 80-85 В, и следит за этим контроллер, который вмонтирован в балласт игнитора. Это стандартный принцип работы блоков розжига ксеноновых ламп. В AC блоках присутствует игнитор (инвертер) и стабильно работающий стабилизатор, в отличие от комплектов DC.

Комплекты блоков розжига DC: принцип розжига лампы

Адаптивные блоки розжига и ксеноновые лампы с постоянным током DC имеют значительно меньшую стоимость, легкий вес и небольшие габариты. Они обеспечивают единичный и нецикличный разряд, что и приводит, зачастую, к дрожанию электрической дуги и мерцанию света ксенонового источника. Чтобы правильно активизировать работу ксеноновой лампы необходим повторный импульс, что занимает дополнительные несколько секунд на ожидание повторной подачи тока. Отметим, что система DС по качеству намного лучше, чем галоген, но все же уступает комплектам AC c переменным током.

Комплекты блоков розжига AC: принцип розжига лампы

Ксеноновые блоки розжига и лампы с переменным током AC работают намного стабильнее и лучше, поскольку оснащены специальным стабилизатором, выравнивающим напряжение. АС блоки создают импульсы необходимой частоты и мощности, что и позволяет обеспечить бесперебойность и стабильность выдачи света лампами. Для того, чтобы создать амплитуду колебания в блоках и лампах АС используются специальные игниторы (иногда могут называться инверторами), которые обеспечивают преобразование низковольтного тока в высоковольтный импульс и наоборот. Таким образом из напряжения бортовой сети транспортного средства 12 В (иногда 24 В) обеспечивается генерация тока в 25000 В, что в считанные секунды гарантирует розжиг ксенонового излучателя. Стоит отметить, что у блоков АС есть двусторонняя связь с ксеноновыми лампами, таким образом, если свет начинает тухнуть, то блок обеспечивает подачу высоковольтного импульса, чтобы не привести к деактивации излучателя. Таким образом, комплекты адаптивного ксенона АС более стабильно работают, не наблюдается мерцаний ламп и скачков напряжения.

Параметры Блоки AC Блоки DC
Ток Переменный Постоянный
Стартовый импульс Один мощный импульс в 25000 В, что обеспечивает моментальный розжиг ксеноновой лампы. Лампа моментально разжигается, не наблюдается мерцаний и снижения яркости света. Иногда стартовый импульс полностью не активизирует электрическую дугу, а поэтому приходится ждать повторной реакции, что занимает намного больше времени и свет лампы мерцает.
Вес Имеют больший вес, чем блоки с постоянным током, благодаря конструктивным особенностям. Характеризуются максимальной легкостью, а поэтому не создают давление на блок фары.
Габариты Бывают разные габариты, в зависимости от поколения. Блоки обладают практически одинаковыми габаритами.
Конструкция Имеют игнитор (инвертер) и стабилизатор. Отсутствует инвертер и стабилизатор напряжения.
Форм-фактор Бывают стандартного размера и слим, для использования в авто с маленьким подкапотным пространством. Практически все блоки розжига имеют стандартные размеры, но меньшего формата, чем обыкновенные блоки АС.
Звуковой сигнал Обладают специальным звуковым сигналом, который со временем затухает и оповещает водителя о пригодности ксенона для использования и начала движения авто. Блоки розжига постоянного тока не обеспечивают подачу звукового сигнала для водителя, а поэтому приходится ждать дольше, чтобы начать движение.
Лампы Используется исключительно с лампами переменного тока АС. Если подключить блок с лампами DC, то свечение не активизируется, поскольку блок не создает специальную полярность, которая нужна для функционирования ламп с постоянным током. Необходимо использовать исключительно с лампами DC. Если же подключить блок к лампам с переменным током АС, то увеличивается износ и ламп, и разжигающего изделия. К тому же свет ламп АС будет «дрожать», за счет отсутствия стабильности в дуговом разряде.
Длительность эксплуатации Использовав лампы и блоки АС комплект прослужит в среднем 2500-3000 часов. Пользуясь лампами и блоками DC свет фар будет годен в течении 1500-2000 часов.
Процент дефективности В среднем 2% брака. В среднем 5% брака.
Надежность Блоки обладают высокой надежностью и стабильностью работы, не допускают короткого замыкания и гарантируют бесперебойность свечения ксеноновой лампы. Надежность, по сравнению с блоками розжига АС немного снижена, не говоря о стабильности функционирования и бесперебойности свечения ксенонового излучателя.
Устойчивость к температурным перепадам Блоки обладают высокой устойчивостью к перепадам температуры, корпус надежно и герметично запаян, а элементы, которые максимально подвержены выходу из строя при попадании влаги - спрятаны. Стоит отметить, что блоки DC и AC по устойчивости к температуре идентичны. К тому же, благодаря качественному герметику блоки постоянного напряжения не подвержены попаданию влаги.
Стоимость За счет того, что блоки розжига АC оснащаются дополнительными компонентами, они стоят на порядок дороже, чем устройства постоянного тока. Стоят намного дешевле, чем блоки розжига с переменным током, поскольку отсутствуют важные компоненты, например, стабилизатор напряжения.

Будьте бдительны!

Зачастую случается так, что приобретая блоки розжига у недобросовестных продавцов, например на базарах, или же магазинах «в подвалах» покупатели наталкиваются на мошенничество. Многие хитрят и монтируют муляж инвертера в блоки розжига DC и выдают их за AC, естественно по стоимости на порядок выше. Именно поэтому, приобретайте адаптивные комплекты ксенона только у проверенных продавцов, которые гарантируют высокое качество продукции и обязательно предоставляют гарантию на любые приобретенные комплекты.

Когда необходимо получить шов максимально высокого качества, используется аргонная сварка. Она может выполняться при помощи инверторов TIG класса DC и AC-DC. Широта функционала - основное отличие между этими двумя аппаратами. Так, агрегат TIG DC представляет собой устройство, которое обычно используется для ручной сварки в быту и на предприятиях. Чтобы начать сварку, потребуются покрытые электроды и подключение агрегата к сети в 220 вольт. В устройстве TIG DC применяется технология создания постоянного тока для сварки. При использовании моделей AC-DC работать можно не в одном, а в двух режимах. То есть в зависимости от существующих задач допускается варить под действием переменного или постоянного тока. Несмотря на такие функциональные различия ремонт сварочного оборудования TIG DC и AC-DC выполняется, как правило, без особых сложностей, но с различными временными затратами.

Нюансы использования инверторов

Для работы с алюминием, а также его сплавами нужен переменный ток. Это значит, что для подобной работы вместо TIG DC потребуется AC-DC. Универсальный агрегат для аргонной сварки считается одним из наиболее сложных среди агрегатов TIG. Переменный контур предусмотрен схемой инверторов AC-DC, что позволяет при смене характера работ легко переходить на сварку алюминия, его сплавов.

На практике доказано, что использование мастерами агрегатов TIG DC, то есть постоянного тока для сваривания алюминия, приводит к низкому качеству швов по причине формирования оксидной тугоплавкой пленки на поверхности сплава. Благодаря особым процессам в дуге под влиянием переменного тока (то есть, когда работает агрегат TIG AC-DC), приводят к разрушению оксидной пленки и увеличению качества шва. Однако для достижения высокого результата сварщик должен действовать более четко и быстро, поскольку скорость создания шва достаточно велика. Качество стыка получается настолько хорошим, что не требуется дополнительной обработки швов. Как правило, ремонт сварочных аппаратов TIG DC и AC-DC выполняется в специализированных мастерских, а частота его проведения во многом зависит от эксплуатационной нагрузки.

Зона-Сварки в Санкт-Петербурге!

Скоро наша компания "Зона-Сварки" откроет сервисный центр в Санкт-Петербурге!

Сегодня, если вы посмотрите вокруг, практически все, что вы видите, питается от электричества в той или иной форме.
Переменный ток и постоянный ток являются двумя основными формами зарядов, питающих наш электрический и электронный мир.

Что такое AC? Переменный ток может быть определен, как поток электрического заряда, который изменяет свое направление через регулярные промежутки времени.

Период / регулярные интервалы, при котором AC меняет свое направление, является его частотой (Гц). Морские транспортные средства, космические аппараты, и военная техника иногда используют AC с частотой 400 Гц. Тем не менее, в течение большей части времени, в том числе внутреннего использования, частота переменного тока устанавливается на 50 или 60 Гц.

Что такое DC? (Условное обозначение на электроприборах) Постоянный ток является током (поток электрического заряда или электронов), который течет только в одном направлении. Впоследствии, нет частоты связанной с DC. DC или постоянный ток имеет нулевую частоту.
Источники переменного и постоянного тока:

АС: Электростанции и генераторы переменного тока производят переменный ток.

DC: Солнечные батареи, топливные элементы, и термопары являются основными источниками для производства DC. Но основным источником постоянного тока является преобразование переменного тока.

Применение переменного и постоянного тока:

АС используется для питания холодильников, домашних каминов, вентиляторов, электродвигателей, кондиционеров, телевизоров, кухонных комбайнов, стиральных машин , и практически всего промышленного оборудования.

DC в основном используется для питания электроники и другой цифровой техники. Смартфоны, планшеты, электромобили и т.д.. LED и LCD телевизоры также работают на DC, который преобразовывается от обычной сети переменного тока.

Почему AC используется для передачи электроэнергии. Это дешевле и проще в производстве. AC при высоком напряжении может транспортироваться на сотни километров без особых потерь мощности. Электростанции и трансформаторы уменьшают величину напряжения до (110 или 230 В) для передачи его в наши дома.

Что является более опасным? AC или DC?
Считается, что DC является менее опасным, чем AC, но нет окончательного доказательства. Существует заблуждение, что контакт с высоким напряжением переменного тока является более опасным, чем с постоянного тока. На самом деле, это не о напряжении, речь идет о сумме тока, проходящего через тело человека. Постоянный и переменный ток может привести к летальному исходу. Не вставляйте пальцы или предметы внутрь розеток или гаджетов и высокой мощности оборудования.

На сегодняшнее время в продаже существует адаптивный ксенон с лампами и блоками розжига AC и DC. Это один и тот же ксенон, но имеющий некоторые различия, о которых вы, как покупатель и пользователь, обязательно должны знать. Этот материал посвящен ксенону AC и DC, особенностям, отличиям и многому другому, что полезно будет знать.

Вступительная часть о ксеноне AC и DC

На первый взгляд отличить блоки розжига AC и DC невозможно. Главное их различие в том, что AC – это блоки розжига, которые имеют переменный ток, а DC – постоянный. Различие таких двух ксенонов можно заметить при их работе, а точнее во время розжига и поддержания тлеющего разряда. Мерцание ламп выдает блоки розжига DC.

Для того, чтобы конкретно понять различия между ксеноном AC и DC необходимо знать их конструкцию. Разительно отличаются такие комплекты именно по принципу работы, что является наиболее важным для данного устройства в светотехнике для автомобилей. Как уже отмечалось, их принцип работы виден в момент розжига ксеноновой лампы и поддержании горения. Для того, чтобы образовать электрическую дугу между электродами в колбе лампы необходима мощная подача импульса, то есть тока до 25000 В.

После того, как запустилось горение источника, для поддержания функционирования лампы необходима беспрерывная подача тока с напряжением 80-85 В, и следит за этим контроллер, который вмонтирован в балласт игнитора. Это стандартный принцип работы блоков розжига ксеноновых ламп. В AC блоках присутствует игнитор (инвертер) и стабильно работающий стабилизатор, в отличие от комплектов DC.

Комплекты блоков розжига DC: принцип розжига лампы

Адаптивные блоки розжига и ксеноновые лампы с постоянным током DC имеют значительно меньшую стоимость, легкий вес и небольшие габариты. Они обеспечивают единичный и нецикличный разряд, что и приводит, зачастую, к дрожанию электрической дуги и мерцанию света ксенонового источника. Чтобы правильно активизировать работу ксеноновой лампы необходим повторный импульс, что занимает дополнительные несколько секунд на ожидание повторной подачи тока. Отметим, что система DС по качеству намного лучше, чем галоген, но все же уступает комплектам AC c переменным током.

Комплекты блоков розжига AC: принцип розжига лампы

Ксеноновые блоки розжига и лампы с переменным током AC работают намного стабильнее и лучше, поскольку оснащены специальным стабилизатором, выравнивающим напряжение. АС блоки создают импульсы необходимой частоты и мощности, что и позволяет обеспечить бесперебойность и стабильность выдачи света лампами. Для того, чтобы создать амплитуду колебания в блоках и лампах АС используются специальные игниторы (иногда могут называться инверторами), которые обеспечивают преобразование низковольтного тока в высоковольтный импульс и наоборот. Таким образом из напряжения бортовой сети транспортного средства 12 В (иногда 24 В) обеспечивается генерация тока в 25000 В, что в считанные секунды гарантирует розжиг ксенонового излучателя. Стоит отметить, что у блоков АС есть двусторонняя связь с ксеноновыми лампами, таким образом, если свет начинает тухнуть, то блок обеспечивает подачу высоковольтного импульса, чтобы не привести к деактивации излучателя. Таким образом, комплекты адаптивного ксенона АС более стабильно работают, не наблюдается мерцаний ламп и скачков напряжения.

Параметры Блоки AC Блоки DC
Ток Переменный Постоянный
Стартовый импульс Один мощный импульс в 25000 В, что обеспечивает моментальный розжиг ксеноновой лампы. Лампа моментально разжигается, не наблюдается мерцаний и снижения яркости света. Иногда стартовый импульс полностью не активизирует электрическую дугу, а поэтому приходится ждать повторной реакции, что занимает намного больше времени и свет лампы мерцает.
Вес Имеют больший вес, чем блоки с постоянным током, благодаря конструктивным особенностям. Характеризуются максимальной легкостью, а поэтому не создают давление на блок фары.
Габариты Бывают разные габариты, в зависимости от поколения. Блоки обладают практически одинаковыми габаритами.
Конструкция Имеют игнитор (инвертер) и стабилизатор. Отсутствует инвертер и стабилизатор напряжения.
Форм-фактор Бывают стандартного размера и слим, для использования в авто с маленьким подкапотным пространством. Практически все блоки розжига имеют стандартные размеры, но меньшего формата, чем обыкновенные блоки АС.
Звуковой сигнал Обладают специальным звуковым сигналом, который со временем затухает и оповещает водителя о пригодности ксенона для использования и начала движения авто. Блоки розжига постоянного тока не обеспечивают подачу звукового сигнала для водителя, а поэтому приходится ждать дольше, чтобы начать движение.
Лампы Используется исключительно с лампами переменного тока АС. Если подключить блок с лампами DC, то свечение не активизируется, поскольку блок не создает специальную полярность, которая нужна для функционирования ламп с постоянным током. Необходимо использовать исключительно с лампами DC. Если же подключить блок к лампам с переменным током АС, то увеличивается износ и ламп, и разжигающего изделия. К тому же свет ламп АС будет «дрожать», за счет отсутствия стабильности в дуговом разряде.
Длительность эксплуатации Использовав лампы и блоки АС комплект прослужит в среднем 2500-3000 часов. Пользуясь лампами и блоками DC свет фар будет годен в течении 1500-2000 часов.
Процент дефективности В среднем 2% брака. В среднем 5% брака.
Надежность Блоки обладают высокой надежностью и стабильностью работы, не допускают короткого замыкания и гарантируют бесперебойность свечения ксеноновой лампы. Надежность, по сравнению с блоками розжига АС немного снижена, не говоря о стабильности функционирования и бесперебойности свечения ксенонового излучателя.
Устойчивость к температурным перепадам Блоки обладают высокой устойчивостью к перепадам температуры, корпус надежно и герметично запаян, а элементы, которые максимально подвержены выходу из строя при попадании влаги - спрятаны. Стоит отметить, что блоки DC и AC по устойчивости к температуре идентичны. К тому же, благодаря качественному герметику блоки постоянного напряжения не подвержены попаданию влаги.
Стоимость За счет того, что блоки розжига АC оснащаются дополнительными компонентами, они стоят на порядок дороже, чем устройства постоянного тока. Стоят намного дешевле, чем блоки розжига с переменным током, поскольку отсутствуют важные компоненты, например, стабилизатор напряжения.

Будьте бдительны!

Зачастую случается так, что приобретая блоки розжига у недобросовестных продавцов, например на базарах, или же магазинах «в подвалах» покупатели наталкиваются на мошенничество. Многие хитрят и монтируют муляж инвертера в блоки розжига DC и выдают их за AC, естественно по стоимости на порядок выше. Именно поэтому, приобретайте адаптивные комплекты ксенона только у проверенных продавцов, которые гарантируют высокое качество продукции и обязательно предоставляют гарантию на любые приобретенные комплекты.

Услышав музыку этой группы хотя бы один раз, её невозможно забыть или спутать с чем-то другим. Потрясающий звук, бешеная энергетика, незабываемый вокал - это всё «AC/DC», культовая рок-группа родом из Австралии, ставшая настоящей легендой хеви-метала и хард-рока. Удивителен тот факт, что коллектив продолжает существовать с 1971 года, а в конце лета 2015 года музыканты, которым давно перевалило за 60, собрались в большой гастрольный тур по Канаде и США, что доказывает, что эту удивительную рок-группу рано списывать со счетов, и они еще могут «задать жару».

Становление рок-легенды

У Уильяма и Маргарет Янг, коренных шотландцев, переехавших в Австралию в 1963 году, всего было девять детей, в том числе трое сыновей - Джордж, Малкольм и Агнус. На удивление, все они были чрезвычайно талантливы в музыкальном плане. Первым братом, втянувшимся в рок-музыку, был старший, Джордж. Он с друзьями основал «Easybeats», подростковый рок-бэнд, чем привлек внимание младших Янгов к музыке. Малкольм, а затем и Агнус, взяв в руки гитару, обнаружили настоящий талант, обучаясь с рекордной быстротой.

После нескольких неудачных попыток участия в музыкальных коллективах, в голову Малкольму Янгу приходит идея создать собственную группу, а его младший брат Агнус с энтузиазмом поддерживает эту задумку. Вокалиста Дейва Эванса братья нашли по объявлению в газете, а на барабаны и бас-гитару были приглашены знакомые молодых Янгов.

Название своей группы будущие легенды рока придумали, а точнее сказать, нашли, довольно быстро: надпись «AC/DC», что означает «переменно-постоянный ток» часто размещалась на бытовых приборах, вроде пылесоса или электрической швейной машины, где её и увидела сестра братьев Янг, Маргарет. Такое название показалось друзьям оригинальным, звучным и очень метким, и было единогласно принято всеми членами группы.

Так как к созданию группы Малкольм и Агнус подходили очень серьезно, они решили придумать также какой-то оригинальный сценический имидж. И здесь им снова помогла Маргарет, которая, как и родители молодых людей, очень поддерживала их в организации собственного музыкального коллектива. Она придумала оригинальную «изюминку» группы: выступать в форменной школьной одежде. Благодаря этой судьбоносной идее, Ангуса Янга узнают по коротким школьным штанишкам, галстучку и забавной кепке, в которые он бессменно облачается на концертах группы и по сей день.

Свое дебютное выступление группа провела в последний день 1973 года, а местом, где квинтет сыграл в первый раз, был выбран бар «Chequers». С этого момента начала своё существование хард-рок-группа, которой было предначертано стать мировой легендой и обрести огромное количество фанатов и последователей.

Карьера: находки и потери

В 1974 году в составе группы произошли множественные перемены, были замещены несколько барабанщиков и бас-гитаристов. А самой главной и судьбоносной заменой того времени в «AC/DC» стала смена вокалиста. Дейв Эванс отказался выходить на сцену на одном из выступлений, необходимо было срочно что-то предпринять, и тут свою кандидатуру предложил шофер группы Бон Скотт, по счастливой случайности оказавшийся в нужное время в нужном месте. После выступления Бон был взят в коллектив на постоянной основе. Настоящим именем нового вокалиста было Роналд Белфорд Скотт, и он оказался необыкновенно харизматичным и энергичным молодым человеком, к тому же, наделенным незаурядным музыкальным талантом и вокальными данными. С ним дела у группы стремительно пошли в гору. Позже британский журнал «Classic Rock» поставит его на первое место в рейтинге «100 величайших фронтменов всех времён».


Группа пишет несколько довольно успешных песен и в 1975 выпускает свой первый альбом - «High Voltage». Альбом хоть и не занял лидирующих мест, тем не менее, был неплохой заявкой на популярность. В этом же году «AC/DC» выпускают второй альбом, под названием «T.N.T.», что в переводе означает «тринитротолуол». Этот альбом имел немалый успех, но, как и первый, официально выпускался лишь в Австралии. Мировая известность была еще впереди.


Участники группы понимают, что для того, чтобы по-настоящему «расправить крылья» им необходимо расширить границы своего влияния. Они активно работают в этом направлении, и вскоре подписывают международный контракт с «Atlantic Records», что позволяет «AC/DC» наконец вырваться из Австралии. Они начинают покорение сцен Великобритании и Европы со старыми хитами, тем не менее, не забывая про новые: в 1976 году выходит «Dirty Deeds Done Dirt Cheap» - третья пластинка группы, имевшая довольно неплохой успех. После этого члены группы принимают решение переселиться в Великобританию. Они активно выступают, общаются с СМИ и поклонниками, постепенно завоевывая все большую популярность.


Работа кипит. Один за одним выходят альбомы «Let There Be Rock» (1977), «Powerage» (1978), «Highway to Hell» (1979). Последний возносит «AC/DC» на пик популярности и на верхушки мировых чартов. Большинство композиций этого альбома являются абсолютными хитами по сей день, по праву считаясь одними из лучших песен в истории мирового рока. Кажется, ничто не может омрачить бешеный успех молодых энергичных исполнителей… Как оказалось, это было не так.

19 февраля 1980 года происходит страшная трагедия - внезапно умирает вокалист группы, блистательный Бон Скотт. По официальной версии это произошло из-за злоупотребления алкоголем. Группа просто раздавлена.


Потеряв свой «голос», «AC/DC» подумывают о прекращении карьеры, но принимают решение сохранить коллектив, полагая, что жизнерадостный Бон Скотт хотел бы именно этого. Друзья встают на ноги после потрясения, и спустя несколько прослушиваний они находят необыкновенно талантливого вокалиста - Брайана Джонсона. У рок-группы словно открывается второе дыхание и они начинают работать не покладая рук.

В том же году выходит легендарный альбом «Back in Black», обложку которого было принято решение сделать черной, в память о бывшем солисте и верном друге. Альбом имеет головокружительный успех, впоследствии он станет самым продаваемым альбомом за всю историю группы и удостоится статуса «дважды бриллиантовый».

Следующие годы рок-коллектив ведет очень продуктивную деятельность. Великолепным «золотым составом» (Малкольм и Агнус Янг, Клифф Уильямс (гитара, бас-гитара), Брайан Джонсон (вокал), Фил Радд (ударные)) они пишут и играют свои лучшие хиты, записывают огромное количество альбомов, выступают на концертах по всему свету, завоевывают престижнейшие музыкальные награды.


В 2003 году легендарная группа была занесена в «Зал славы», так же заняла в США почетное 5-е место по числу проданных альбомов за всю историю. На родине группы, в Австралии в их честь назвали улицу.

Вызывает восхищение неиссякающая энергия группы, которая, несмотря на свой «солидный возраст», не перестает радовать поклонников. «AC/DC» выпустили прекрасные альбомы (2008 и 2014), которые почитатели их творчества встретили с ликованием и раскупили огромными тиражами.


И ни болезнь Малкольма Янга, который вынужден был покинуть группу в 2014, ни небольшие проблемы с законом Фила Радда, не смогли сломить дух легендарных «AC/DC». Вот это и есть настоящие рокеры, которые, несомненно, еще не раз удивят своих фанатов, утерев нос многим молодым группам.

Рано или поздно каждый человек вынужден столкнуться с ситуацией, когда необходимо познакомиться с электричеством ближе, чем на уроках физики в школе. Отправным моментом для этого может стать как поломка электроприборов или розеток, так и просто искренний интерес к электронике со стороны человека. Один из основных вопросов, который необходимо рассмотреть: каким образом обозначены постоянный и переменный ток. Если вы знакомы с понятиями:электрический ток, напряжение и сила тока, вам будет проще понять , о чём идёт речь в этой статье.

Электрическое напряжение делят на два вида:

  1. постоянное (dc)
  2. переменное (ас)

Обозначение постоянного тока (-), у переменного тока обозначение (~). Аббревиатуры ac и dc устоявшиеся, и употребляются наравне с названиями «постоянный» и «переменный». Теперь рассмотрим в чём их отличие. Дело в том, что постоянное напряжение течёт только в одном направлении, из чего и вытекает его название. А переменное, как вы уже поняли, может менять своё направление. В частных случаях направление переменного может оставаться одним и тем же. Но, кроме направления, у него также может меняться и величина. В постоянном ни величина, ни направление, не изменяется. Мгновенным значением переменного тока называют его величину, которая берётся в данный момент времени.

В Европе и России принята частота в 50 Гц, то есть изменяет своё направление 50 раз в секунду, в то время, как в США, частота равна 60 Гц. Поэтому техника, приобретённая в Соединённых штатах и в других государствах, с отличающейся частотой может сгореть. Поэтому при выборе техники и электроприборов следует внимательно смотреть на то, чтобы частота была 50 Гц. Чем больше частота у тока, тем больше его сопротивление. Также можно заметить, что в розетках у нас дома течёт именно переменный.

Помимо этого, у переменного электрического тока существует деление ещё на два вида:

  • однофазный
  • трёхфазный

Для однофазного необходим проводник, который будет проводить напряжение, и обратный проводник. А если рассматривать генератор трёхфазного тока , у него, на всех трёх намотках вырабатывается переменное напряжение частотой в 50 Гц. Трёхфазная система - это не что иное, как три однофазных электрических цепи , сдвинутых по фазе относительно друг друга под углом в 120 градусов. Посредством его использования, можно одновременно обеспечивать энергией три независимые сети, пользуясь при этом только шестью проводами, которые нужны для всех проводников: прямых и обратных, чтобы проводить напряжение.

А если у вас, например, имеется только 4 провода, то и тут проблем не возникнет. Вам нужно будет только соединить обратные проводники. Объединив их, вы получите проводник, который называют нейтральным. Обычно его заземляют. А оставшиеся внешние проводники кратко обозначают как L1, L2 и L3.

Но существует и двухфазный, он представляет из себя комплекс двух однофазных токов, в которых также присутствуют прямой проводник для проведения напряжения и обратный, они сдвинуты по фазе относительно друг друга на 90 градусов.

Применение

Из-за того что постоянный течёт лишь в одну сторону, его использование обычно ограничивается носителями с небольшой энергоёмкостью, например, его можно встретить в обычных батарейках, аккумуляторах для электроприборов с маленьким энергопотреблением, такие как фонарики или телефоны и батареях, использующих солнечную энергию. Но постоянный источник необходим не только для зарядки небольших аккумуляторов, так постоянный ток большой мощности используется для работы электрифицированных железнодорожных путей, при электролизе алюминия или при дуговой электросварке, а также других промышленных процессов .

Для выработки постоянного тока такой силы используют специальные генераторы. Также его можно получить посредству преобразования переменного, для этого используется прибор, в котором применяют электронную лампу, его называют кенотронный выпрямитель, а сам процесс обозначается как выпрямление. Ещё для этого используется двухполупериодный выпрямитель. В нём, в отличие от простого лампового выпрямителя, находятся электронные лампы, которые имеют два анода - двуханодные кенотроны.

Если вы не знаете как определять то, с какого полюса течёт постоянный ток, запоминайте: он всегда течёт от знака «+» к знаку «-«. Первыми источниками постоянного тока были особые химические элементы, их называют гальванические. Уже позже люди изобрели аккумуляторы .

Переменный применяют почти везде , в быту, для работы домашних электроприборов подпитывающихся из домашней розетки, на заводах и фабриках, на стройплощадках и многих других местах. Электрификация железнодорожных путей также может быть и на dc напряжении. Так, напряжение идёт по контактному проводу, а рельсы являются обратным электрическим проводником . По такому принципу работает около половины всех железных дорог в нашей стране и странах СНГ. Но, помимо электровозов, работающих лишь на постоянном и только на переменном, существуют также электровозы, совмещающие в себе способность работы как на одном виде электричества, так и на другом.

Переменный ток используется и в медицине

Так, например,дарсонвализация - это метод воздействия электричеством при большом напряжении, на наружные покровы и слизистые оболочки организма. Посредством этого метода у пациентов улучшается кровоснабжение, улучшается тонус венозных сосудов и обменных процессов организма. Дарсонвализация может быть как местная, на определённом участке, так и общая. Но чаще используют местную терапию.

Таким образом, мы узнали, что есть два вида электрического тока : постоянный и переменный , по-другому их называют ac и dc, поэтому, если вы скажете одну из этих аббревиатур, вас точно поймут. Кроме того, обозначение постоянного и переменного тока в схемах выглядит как (-) и (~), что упрощает их узнавание. Теперь, при починке электроприборов, вы, без сомнений, скажете, что в них используется переменное напряжение, а если вас спросят какой ток находится в батарейках, вы ответите, что постоянный.

Сегодня, если вы посмотрите вокруг, практически все, что вы видите, питается от электричества в той или иной форме.
Переменный ток и постоянный ток являются двумя основными формами зарядов, питающих наш электрический и электронный мир.

Что такое AC? Переменный ток может быть определен, как поток электрического заряда, который изменяет свое направление через регулярные промежутки времени.

Период / регулярные интервалы, при котором AC меняет свое направление, является его частотой (Гц). Морские транспортные средства, космические аппараты, и военная техника иногда используют AC с частотой 400 Гц. Тем не менее, в течение большей части времени, в том числе внутреннего использования, частота переменного тока устанавливается на 50 или 60 Гц.

Что такое DC? (Условное обозначение на электроприборах) Постоянный ток является током (поток электрического заряда или электронов), который течет только в одном направлении. Впоследствии, нет частоты связанной с DC. DC или постоянный ток имеет нулевую частоту.
Источники переменного и постоянного тока:

АС: Электростанции и генераторы переменного тока производят переменный ток.

DC: Солнечные батареи, топливные элементы, и термопары являются основными источниками для производства DC. Но основным источником постоянного тока является преобразование переменного тока.

Применение переменного и постоянного тока:

АС используется для питания холодильников, домашних каминов, вентиляторов, электродвигателей, кондиционеров, телевизоров, кухонных комбайнов, стиральных машин, и практически всего промышленного оборудования.

DC в основном используется для питания электроники и другой цифровой техники. Смартфоны, планшеты, электромобили и т. д.. LED и LCD телевизоры также работают на DC, который преобразовывается от обычной сети переменного тока.

Почему AC используется для передачи электроэнергии. Это дешевле и проще в производстве. AC при высоком напряжении может транспортироваться на сотни километров без особых потерь мощности. Электростанции и трансформаторы уменьшают величину напряжения до (110 или 230 В) для передачи его в наши дома.

Что является более опасным? AC или DC?
Считается, что DC является менее опасным, чем AC, но нет окончательного доказательства. Существует заблуждение, что контакт с высоким напряжением переменного тока является более опасным, чем с низким напряжением постоянного тока. На самом деле, это не о напряжении, речь идет о сумме тока, проходящего через тело человека. Постоянный и переменный ток может привести к летальному исходу. Не вставляйте пальцы или предметы внутрь розеток или гаджетов и высокой мощности оборудования.

Общие сведения об источниках питания переменного / постоянного тока | Статья

.

СТАТЬЯ ОБРАЗОВАНИЯ


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

Мы ценим вашу конфиденциальность

Что такое блок питания?

Источник питания - это электрическое устройство, которое преобразует электрический ток, поступающий от источника питания, такого как сеть, в значения напряжения и тока, необходимые для питания нагрузки, например двигателя или электронного устройства.

Назначение источника питания - обеспечить нагрузку надлежащим напряжением и током. Ток должен подаваться контролируемым образом - и с точным напряжением - на широкий диапазон нагрузок, иногда одновременно, и все это не позволяет изменениям входного напряжения или других подключенных устройств влиять на выход.

Источник питания может быть внешним, что часто встречается в таких устройствах, как ноутбуки и зарядные устройства для телефонов, или внутренним, например, в более крупных устройствах, таких как настольные компьютеры.

Источник питания может быть регулируемым или нерегулируемым. В регулируемом источнике питания изменения входного напряжения не влияют на выход. С другой стороны, в нерегулируемом источнике питания выходная мощность зависит от любых изменений на входе.

Все блоки питания объединяет то, что они берут электроэнергию от источника на входе, каким-то образом преобразуют ее и доставляют в нагрузку на выходе.

Питание на входе и выходе может быть переменным (AC) или постоянным (DC) током:

  • Постоянный ток (DC) возникает, когда ток течет в одном постоянном направлении.Обычно он поступает от батарей, солнечных элементов или преобразователей переменного / постоянного тока. Постоянный ток - предпочтительный тип питания для электронных устройств.
  • Переменный ток (AC) возникает, когда электрический ток периодически меняет свое направление. Переменный ток - это метод, используемый для доставки электроэнергии по линиям электропередачи в дома и на предприятия

Следовательно, если переменный ток - это тип питания, подаваемого в ваш дом, а постоянный ток - это тип питания, который вам нужен для зарядки вашего телефона, вам понадобится источник питания переменного / постоянного тока для преобразования переменного напряжения, поступающего от электросети к напряжению постоянного тока, необходимому для зарядки аккумулятора вашего мобильного телефона.

Общие сведения о переменном токе (AC)

Первым шагом в разработке любого источника питания является определение входного тока. И в большинстве случаев источником входного напряжения электросети является переменный ток.

Типичная форма волны переменного тока - синусоидальная (см. Рисунок 1) .`

Рисунок 1: Форма сигнала переменного тока и основные параметры

Есть несколько показателей, которые необходимо учитывать при работе с блоком питания переменного тока:

  • Пиковое напряжение / ток: максимальное значение амплитуды волны
  • Частота: количество циклов, которые волна завершает в секунду.Время, необходимое для завершения одного цикла, называется периодом.
  • Среднее напряжение / ток: Среднее значение всех точек напряжения в течение одного цикла. В чистой волне переменного тока без наложенного постоянного напряжения это значение будет равно нулю, потому что положительная и отрицательная половины компенсируют друг друга.
  • Среднеквадратичное напряжение / ток: определяется как квадратный корень из среднего значения за один цикл квадрата мгновенного напряжения. В чистой синусоидальной волне переменного тока его значение можно рассчитать с помощью Уравнение (1) :
  • $$ V_ {PEAK} \ over \ sqrt 2 $$
  • Также может быть определена как эквивалентная мощность постоянного тока, необходимая для достижения такого же нагревающего эффекта.Несмотря на сложное определение, он широко используется в электротехнике, поскольку позволяет найти эффективное значение переменного напряжения или тока. Из-за этого его иногда выражают как V AC .
  • Фаза: угловая разница между двумя волнами. Полный цикл синусоидальной волны делится на 360 °, начиная с 0 °, с пиками на 90 ° (положительный пик) и 270 ° (отрицательный пик) и дважды пересекая начальную точку, на 180 ° и 360 °. Если две волны изображены вместе, и одна волна достигает своего положительного пика в то же самое время, когда другая достигает своего отрицательного пика, тогда первая волна будет иметь угол 90 °, а вторая волна - 270 °; это означает, что разность фаз составляет 180 °. Считается, что эти волны находятся в противофазе, так как их значения всегда будут иметь противоположные знаки. Если разность фаз равна 0 °, мы говорим, что две волны находятся в фазе.

Переменный ток (AC) - это способ передачи электроэнергии от генерирующих объектов конечным пользователям. Он используется для транспортировки электроэнергии, потому что в процессе транспортировки электричество необходимо преобразовывать несколько раз.

Электрические генераторы вырабатывают напряжение около 40 000 В или 40 кВ.Затем это напряжение повышается до любого значения от 150 кВ до 800 кВ, чтобы снизить потери мощности при транспортировке электрического тока на большие расстояния. Когда он достигает места назначения, напряжение понижается до 4–35 кВ. Наконец, прежде чем ток достигнет отдельных пользователей, он снижается до 120 или 240 В, в зависимости от местоположения.

Все эти изменения напряжения будут либо сложными, либо очень неэффективными по сравнению с постоянным током (DC), поскольку линейные трансформаторы зависят от колебаний напряжения для передачи и преобразования электрической энергии, поэтому они могут работать только с переменным током (AC).

Линейный и импульсный источник питания переменного / постоянного тока

Линейный источник питания переменного / постоянного тока

Линейный источник питания переменного / постоянного тока имеет простую конструкцию.

При использовании трансформатора входное напряжение переменного тока (AC) снижается до значения, более подходящего для предполагаемого применения. Затем пониженное напряжение переменного тока выпрямляется и превращается в напряжение постоянного тока (DC), которое фильтруется для дальнейшего улучшения качества формы сигнала (Рисунок 2) .

Рисунок 2: Блок-схема линейного источника переменного / постоянного тока

Традиционная конструкция линейного источника питания переменного / постоянного тока развивалась с годами, улучшаясь с точки зрения эффективности, диапазона мощности и размера, но эта конструкция имеет некоторые существенные недостатки, которые ограничивают ее интеграцию.

Огромным ограничением линейного источника питания переменного / постоянного тока является размер трансформатора. Поскольку входное напряжение преобразуется на входе, необходимый трансформатор должен быть очень большим и, следовательно, очень тяжелым.

На низких частотах (например, 50 Гц) необходимы большие значения индуктивности для передачи большого количества энергии от первичной катушки ко вторичной. Это требует больших сердечников трансформатора, что делает практически невозможной миниатюризацию этих источников питания.

Еще одним ограничением линейных источников питания переменного / постоянного тока является регулировка напряжения большой мощности.

Линейный источник питания переменного / постоянного тока использует линейные регуляторы для поддержания постоянного напряжения на выходе. Эти линейные регуляторы рассеивают лишнюю энергию в виде тепла.Для малой мощности особых проблем не представляет. Однако для высокой мощности тепло, которое должен рассеивать регулятор для поддержания постоянного выходного напряжения, очень велико и потребует добавления очень больших радиаторов.

Импульсный источник питания переменного / постоянного тока

Новая методология проектирования была разработана для решения многих проблем, связанных с проектированием линейных или традиционных источников питания переменного / постоянного тока, включая размер трансформатора и регулировку напряжения.

Импульсные источники питания теперь возможны благодаря развитию полупроводниковой технологии, особенно благодаря созданию мощных полевых МОП-транзисторов, которые могут очень быстро и эффективно включаться и выключаться даже при наличии больших напряжений и токов.

Импульсный источник питания переменного / постоянного тока позволяет создавать более эффективные преобразователи мощности, которые больше не рассеивают избыточную мощность.

Блоки питания

AC / DC, в которых используются импульсные преобразователи мощности, называются импульсными блоками питания. Импульсные источники питания переменного / постоянного тока имеют несколько более сложный метод преобразования переменного тока в постоянный.

В импульсных источниках питания переменного тока входное напряжение больше не снижается; скорее, он выпрямляется и фильтруется на входе.Затем постоянное напряжение проходит через прерыватель, который преобразует напряжение в последовательность высокочастотных импульсов. Наконец, волна проходит через другой выпрямитель и фильтр, который преобразует ее обратно в постоянный ток (DC) и устраняет любую оставшуюся составляющую переменного тока (AC), которая может присутствовать до достижения выхода (см. Рисунок 3) .

При работе на высоких частотах катушка индуктивности трансформатора может передавать больше мощности, не достигая насыщения, что означает, что сердечник может становиться все меньше и меньше.Следовательно, трансформатор, используемый для переключения источников питания переменного / постоянного тока для уменьшения амплитуды напряжения до заданного значения, может составлять лишь часть размера трансформатора, необходимого для линейного источника питания переменного / постоянного тока.

Рисунок 3: Блок-схема импульсного источника питания переменного / постоянного тока

Как и следовало ожидать, у этого нового метода проектирования есть некоторые недостатки.

Импульсные преобразователи мощности переменного / постоянного тока могут создавать в системе значительный уровень шума, который необходимо устранить, чтобы исключить его на выходе.Это создает потребность в более сложных схемах управления, что, в свою очередь, усложняет конструкцию. Тем не менее, эти фильтры состоят из компонентов, которые можно легко интегрировать, поэтому они не оказывают существенного влияния на размер блока питания.

Меньшие трансформаторы и повышенная эффективность регуляторов напряжения в импульсных источниках питания переменного / постоянного тока - вот причина, по которой теперь мы можем преобразовывать напряжение переменного тока 220 В ¬RMS в напряжение 5 В постоянного тока с помощью преобразователя питания, который может поместиться у вас на ладони.

Таблица 1 суммирует различия между линейными и импульсными источниками питания переменного / постоянного тока.

Транзисторы
Линейный источник питания переменного / постоянного тока Импульсный источник питания переменного / постоянного тока
Размер и вес Необходимы большие трансформаторы, что значительно увеличивает размер и вес Более высокие частоты позволяют при необходимости использовать трансформаторы гораздо меньшего размера.
КПД Если не регулировать, потери в трансформаторе являются единственной существенной причиной потери эффективности.В случае регулирования приложения с высокой мощностью будут иметь решающее влияние на эффективность. обладают небольшими коммутационными потерями, потому что они ведут себя как малые сопротивления. Это позволяет использовать эффективных приложений высокой мощности .
Шум Нерегулируемые блоки питания могут иметь значительный шум, вызванный пульсациями напряжения, но регулируемые линейные блоки питания постоянного тока могут иметь чрезвычайно низкий уровень шума. Вот почему они используются в медицинских приложениях. Когда транзисторы переключаются очень быстро, они создают шум в цепи. Однако это может быть либо отфильтровано, либо частота переключения может быть сделана чрезвычайно высокой, выше предела человеческого слуха, для аудиоприложений
Сложность Линейный источник питания переменного / постоянного тока, как правило, имеет меньше компонентов и более простые схемы, чем импульсный источник питания переменного / постоянного тока. Дополнительный шум, создаваемый трансформаторами, вынуждает добавлять большие сложные фильтры, а также схемы управления и регулирования для преобразователей.

Таблица 1: Линейные и импульсные источники питания

Сравнение однофазных и трехфазных источников питания

Источник питания переменного тока может быть однофазным или трехфазным:

  • Трехфазный источник питания состоит из трех проводников, называемых линиями, каждая из которых несет переменный ток (AC) той же частоты и амплитуды напряжения, но с относительной разностью фаз 120 °, или одной трети цикл (см. рисунок 4) .Эти системы являются наиболее эффективными при передаче большого количества энергии и поэтому используются для доставки электроэнергии от генерирующих объектов в дома и на предприятия по всему миру.
  • Однофазный источник питания является предпочтительным методом подачи тока в отдельные дома или офисы, чтобы равномерно распределять нагрузку между линиями. В этом случае ток течет от силовой линии через нагрузку, а затем обратно через нейтральный провод. Этот тип источника питания используется в большинстве установок, за исключением крупных промышленных или коммерческих зданий.Однофазные системы не могут передавать столько энергии на нагрузки и более подвержены сбоям питания, но однофазное питание также позволяет использовать гораздо более простые сети и устройства.

Рисунок 4: Форма кривой переменного тока трехфазного источника питания

Существует две конфигурации для передачи энергии через трехфазный источник питания: конфигурация треугольника $ (\ Delta) $ и конфигурация звезды (Y), также называемые конфигурациями треугольника и звезды, соответственно.

Основное различие между этими двумя конфигурациями - возможность добавить нейтральный провод (см. Рисунок 5) .

Соединения

треугольником обеспечивают большую надежность, но соединения типа Y могут подавать два разных напряжения: фазное напряжение, которое представляет собой однофазное напряжение, подаваемое в дома, и линейное напряжение для питания больших нагрузок. Соотношение между фазным напряжением (или фазным током) и линейным напряжением (или линейным током) в конфигурации Y заключается в том, что амплитуда линейного напряжения (или тока) в √3 раз больше, чем амплитуда фазы.

Поскольку стандартная система распределения электроэнергии должна обеспечивать питанием как трехфазные, так и однофазные системы, большинство сетей распределения электроэнергии имеют три линии и нейтраль.Таким образом, и дома, и промышленное оборудование могут быть снабжены одной и той же линией электропередачи. Следовательно, конфигурация Y наиболее часто используется для распределения мощности, тогда как конфигурация треугольника обычно используется для питания трехфазных нагрузок, таких как большие электродвигатели.

Рисунок 5: Трехфазные конфигурации Y и треугольника

Напряжение, при котором энергосистема поставляет однофазную электроэнергию своим пользователям, имеет различные значения в зависимости от географического положения.Вот почему очень важно проверить диапазон входного напряжения источника питания перед его покупкой или использованием, чтобы убедиться, что он предназначен для работы в энергосистеме вашей страны. В противном случае вы можете повредить блок питания или подключенное к нему устройство.

В таблице 2 сравниваются напряжения в сети в разных регионах мира.

Действующее значение (AC) Напряжение Пиковое напряжение Частота Регион
230 В 310V 50 Гц Европа, Африка, Азия, Австралия, Новая Зеландия и Южная Америка
120 В 170V 60 Гц Северная Америка
100 В 141V 50 Гц / 60 Гц Япония *

* Япония имеет две частоты в своей национальной сети из-за истоков ее электрификации в конце 19 века. В западном городе Осака поставщики электроэнергии купили генераторы 60 Гц в Соединенных Штатах, а в Токио, который находится на востоке Японии, они купили немецкие генераторы 50 Гц. Обе стороны отказались изменить свою частоту, и по сей день в Японии все еще есть две частоты: 50 Гц на востоке и 60 Гц на западе.

Как упоминалось ранее, трехфазное питание используется не только для транспортировки, но также для питания больших нагрузок, таких как электродвигатели или зарядки больших аккумуляторов. Это связано с тем, что параллельное приложение мощности в трехфазных системах может передавать намного больше энергии нагрузке и может делать это более равномерно из-за перекрытия трех фаз (см. Рисунок 6) .

Рисунок 6: Передача энергии в однофазных (слева) и трехфазных (справа) системах

Например, при зарядке электромобиля (EV) количество энергии, которое вы можете передать аккумулятору, определяет, насколько быстро он заряжается.

Однофазные зарядные устройства подключаются к сети переменного тока (AC) и преобразуются в постоянный ток (DC) внутренним силовым преобразователем переменного / постоянного тока автомобиля (также называемым бортовым зарядным устройством). Мощность этих зарядных устройств ограничена сетью и розеткой переменного тока.

Ограничение варьируется от страны к стране, но обычно составляет менее 7 кВт для розетки на 32 А (в ЕС 220 x 32 А = 7 кВт). С другой стороны, трехфазные источники питания преобразуют мощность из переменного тока в постоянный извне и могут передавать более 120 кВт на батарею, обеспечивая сверхбыструю зарядку.

Сводка

Источники питания переменного / постоянного тока есть везде. Основная задача источника питания переменного / постоянного тока - преобразовать переменный ток (AC) в стабильное постоянное напряжение (DC), которое затем можно использовать для питания различных электрических устройств.

Переменный ток используется для транспортировки электроэнергии по всей электрической сети от генераторов до конечных потребителей. Цепь переменного тока (AC) может быть сконфигурирована как однофазная или трехфазная система. Однофазные системы проще и могут обеспечивать мощность, достаточную для питания всего дома, но трехфазные системы могут обеспечивать гораздо больше мощности более стабильным образом, поэтому они часто используются для питания промышленных приложений.

Разработка эффективного источника питания переменного / постоянного тока - непростая задача, поскольку на текущих рынках требуются мощные, чрезвычайно эффективные и миниатюрные источники питания, которые способны поддерживать эффективность в широком диапазоне нагрузок.

Способы проектирования источников питания переменного / постоянного тока со временем изменились. Линейные источники питания переменного / постоянного тока имеют ограниченные размеры и эффективность, поскольку они работают на низких частотах и ​​регулируют выходную температуру, рассеивая избыточную энергию в виде тепла. Напротив, импульсные источники питания стали чрезвычайно популярными, поскольку они используют импульсные регуляторы для преобразования переменного тока в постоянный. Импульсные блоки питания работают на более высоких частотах и ​​преобразуют электроэнергию намного эффективнее, чем предыдущие разработки, что позволило создавать мощные блоки питания переменного / постоянного тока размером с ладонь.

_________________________

Вам это показалось интересным? Получайте ценные ресурсы прямо на свой почтовый ящик - рассылайте их раз в месяц!

Статьи по теме

Чему о синхронных выпрямителях не говорят в школе - избранные темы из реальных проектов

Что означает источник питания постоянного тока?

Когда дело доходит до продуктов питания постоянного тока, широкая публика, вероятно, знает, что эти продукты нужны нам для правильного питания некоторого нашего оборудования, но что именно означает «постоянный ток»? Как работает этот блок питания? Для чего нужен источник постоянного тока? В этом сообщении блога мы рассмотрим все эти и многие другие вопросы.

Компания Conley Equipment Company предлагает первоклассное аккумуляторное оборудование, в том числе продукты питания переменного и постоянного тока, для высокопоставленных клиентов по всей стране. Мы являемся экспертами в области экономичных решений для энергосистем, а также предлагаем различные услуги, связанные с энергетическими продуктами. Свяжитесь с нашей командой сегодня для получения бесплатного предложения.

Что означает DC?

«Постоянный ток» - это сокращение от «постоянный ток», который, в основном, представляет собой движение электрического заряда, обеспечивающего постоянное напряжение (или ток), который течет только в одном направлении.

Проще всего представить себе батарею постоянного тока как устройство для кормления воды для домашнего кролика или хомяка. Вы наполняете кормушку водой, и по мере ее использования кормушка начинает медленно опорожняться, поскольку вода выталкивается (или вытягивается) в одном направлении. Как только кормушка опустеет, вода больше не сможет протекать через нее.

Продукты питания постоянного тока

работают аналогично этой концепции - после того, как электричество разряжается в батарее, она больше не может обеспечивать питание. Однако пока батарея не разрядится, она обеспечивает одно постоянное напряжение в одном направлении.

Интересный факт: Типичная батарея AA обеспечивает около 1,5 вольт постоянного тока.

Как работает питание постоянного тока?

Большинство розеток, которые вы найдете в домах и на предприятиях, подключены к сети переменного тока (переменного тока), но во многих случаях эта мощность преобразуется в мощность постоянного тока. Что касается продуктов питания постоянного тока, электричество постоянного тока может вырабатываться различными способами.

Обычный аккумулятор работает от источника постоянного тока, который возникает в результате реакции химических веществ, происходящих внутри аккумулятора.Электроэнергия постоянного тока также может производиться и преобразовываться из мощности переменного тока с помощью коммутатора, который используется в генераторах переменного тока. Выпрямитель, трансформатор или фильтр также можно использовать для преобразования мощности переменного тока в мощность постоянного тока.

Приложения питания постоянного тока

Есть много применений и применений для электричества постоянного тока. Для большинства используемых нами электронных устройств требуются батареи с питанием от постоянного тока, которые можно подключать или вставлять в наши розетки с помощью адаптеров переменного тока.

Вот несколько примеров распространенных продуктов с питанием от постоянного тока, которые мы используем ежедневно:

  • Сотовые телефоны
  • Фонари
  • Легковые автомобили
  • телевизоров (мощность преобразуется из переменного в постоянный)
  • Солнечные батареи

Магазин продуктов питания постоянного тока в Conley Equipment Company

Если вы в настоящее время ищете высококачественные продукты питания постоянного тока или услуги, связанные с питанием, от надежной компании по производству аккумуляторного оборудования, не ищите ничего, кроме Conley Equipment Company.Мы - одна из лучших энергетических компаний страны, и мы всегда уделяем приоритетное внимание потребностям наших клиентов, обеспечивая при этом исключительную работу. Что касается продуктов питания постоянного тока, мы тесно сотрудничаем с ABB и Eltek.

Свяжитесь с нами сегодня, чтобы поговорить с одним из наших экспертов в области энергетики или получить бесплатное предложение по нашим услугам в области энергетики. Вы можете связаться с нами, позвонив в наш корпоративный офис по телефону (303) 371-6777 или заполнив нашу онлайн-форму.

Обеспечение максимальной производительности от источников питания переменного тока к постоянному току в неблагоприятных условиях

Введение

Источники питания переменного тока в постоянный ток

можно найти в приложениях, где требуется передача мощности от сети переменного тока к нагрузкам, требующим фиксированного или переменного напряжения или тока постоянного тока.Хотя у такого оборудования мало входных и выходных соединений, инженерам часто сложно добиться надежной работы в своих конкретных условиях. Неприятные проблемы могут варьироваться от качества источника переменного тока, ограничений охлаждения, управляющей проводки, качества воздуха или понимания пользователем устройства преобразования энергии. В этой статье описаны некоторые распространенные ошибки и дано понимание того, как добиться максимальной производительности для конкретных приложений.

Качество линии электропередачи

Сеть переменного тока

Подключение блока питания переменного и постоянного тока к электросети, как ни странно, является частым источником проблем.Напряжение в сети в разных странах мира варьируется от 200 В переменного тока в Японии до 696 В переменного тока в Нидерландах. Частота сети также варьируется от 50 до 60 Гц, но в современных импульсных источниках питания частота обычно мало влияет на производительность.

Каждый год Magna-Power Electronics получает звонки в службу поддержки о том, что источник питания клиента вышел из строя из-за неправильного сетевого напряжения переменного тока. Чтение этикетки со спецификацией на задней крышке источника питания и измерение приложенного напряжения может предотвратить катастрофические и дорогостоящие сбои.

Качество электроэнергии или чистота напряжения, подаваемого на источник питания, может быть источником некоторых неожиданных результатов. Системы распределения электроэнергии с соответствующими трансформаторами и распределительными сопротивлениями могут вызывать падения или скачки напряжения с другими нагрузками в электросети; Эти нагрузки могут передавать гармонические токи и вызывать резонансы между индуктивными и емкостными компонентами. Промышленные источники питания с 6-импульсной формой волны имеют сильные составляющие 5-й и 7-й гармоник. Возобновляемые источники энергии и связанное с ними оборудование для преобразования энергии также могут влиять на напряжение, подаваемое на источник питания.

Гармоники

, описанные выше, и переходные процессы напряжения в сети переменного тока могут повредить переднюю часть схемы преобразования мощности. Переходные процессы напряжения могут быть подавлены варисторами или другими устройствами ограничения напряжения, но у этих устройств также есть свои ограничения; они могут поглощать только ограниченное количество энергии. Гармоники в линии электропередач могут быть более разрушительными, поскольку эти скачки напряжения происходят в течение более длительных периодов времени. Чтобы справиться с подобными проблемами, Magna-Power Electronics использует компоненты внешнего интерфейса, рассчитанные на 1600 В. Этого номинального напряжения достаточно, чтобы справиться с большинством состояний линии электропередачи, за исключением ударов молнии.

Чередование фаз - это соотношение фаз сетевого напряжения трехфазного источника питания. Хотя существуют стандарты, фазовые отношения на промышленных объектах могут быть разными. При неправильном фазировании двигатели могут вращаться в обратном направлении, а источники питания, использующие SCR, могут давать пропуски зажигания. Современное оборудование для обработки энергии SCR позволяет обойти проблемы цепи зажигания SCR, обнаруживая и корректируя изменения чередования фаз.

Заземление

Проблемы с заземлением часто встречаются в промышленных установках.Многие электрические подрядчики плохо понимают правильное заземление, и во многих случаях часто можно обнаружить несмежные заземляющие соединения. Основное назначение заземления источника питания - безопасность и подавление электромагнитных помех. Заземление обеспечивает безопасный или близкий к нулевому перепад напряжения защитного корпуса от любого окружающего оборудования. Внутри источника питания заземление используется с фильтрами электромагнитных помех, чтобы отводить высокочастотные составляющие тока от входных и выходных разъемов и оставаться в пределах корпуса источника питания.

Согласно электрическим правилам и с точки зрения безопасности, должно быть только одно соединение с заземлением; заземление следует производить на электрическом подъезде здания, месте расположения приборов учета. Именно в этой точке заземление и нейтраль соединяются вместе, и заземляющий стержень вбивается в землю. Если оборудование объекта правильно подключено, по заземляющему пути должен протекать только небольшой ток. В случае удара молнии весь объект достигает одинакового потенциала напряжения, тем самым защищая объекты или персонал от опасных перепадов напряжения.

К сожалению, не все системы питания подключены к кодам, и общая проблема заключается в том, что заземления, используемые для компьютеров и контрольно-измерительного оборудования, не имеют того же напряжения, что и силовое оборудование. Хотя блоки питания Magna-Power Electronics пытаются приспособиться к таким условиям, иногда плохое заземление между пользователем и силовым оборудованием может вызвать странное поведение источника питания. Наиболее частая проблема - потеря связи между блоком питания и компьютерным оборудованием.В большинстве случаев заземление между оборудованием пользовательского интерфейса и источником питания решает эту проблему.

Для некоторых приложений требуется подключение к внешней цепи контроля или управления. Многие, если не большинство, блоки питания имеют схемы ошибок и обратной связи, привязанные к выходным клеммам. Без соответствующей изоляции, такой как оптические изоляторы, могут образоваться контуры заземления, если внешние цепи и нагрузка источника питания заземлены. Ошибки управления могут возникнуть, если внешняя цепь заземлена, а нагрузка источника питания остается плавающей.В этом случае наведенные электромагнитные помехи направляются на заземляющие провода внешней схемы.

Magna-Power Electronics обошла многие проблемы с заземлением, поместив все элементы управления на потенциал, близкий к заземлению. Заземление устанавливается через соединение резистора и параллельно подключенного конденсатора. Эти компоненты позволяют защитить источник питания и внешние подключенные цепи от плохого заземления, но при этом обеспечивают подходящий импеданс для подавления электромагнитных помех.

Даже при правильном заземлении энергосистемы проблемы могут возникнуть из-за источника электромагнитных помех, создающего потенциал напряжения в цепи заземления. Импеданс цепи заземления увеличивается с увеличением частоты, и источник электромагнитных помех, в зависимости от своего местоположения в энергосистеме, может создавать напряжения между внешними цепями контроля и управления. Как и при плохих условиях заземления, подключение внешнего оборудования к источнику питания снижает такие электрические помехи.

Окружающая среда

Источники питания содержат компоненты, выделяющие тепло: трансформаторы, индукторы, силовые полупроводники и тому подобное.Независимо от того, насколько эффективны, все эти компоненты требуют охлаждения. Меньшие блоки питания иногда полагаются на естественную конвекцию, но более крупное оборудование требует принудительного воздушного или водяного охлаждения. Блоки с водяным охлаждением идеально подходят для применений с плохим качеством воздуха или для установки в стойку с более высокой плотностью установки, которая не может удовлетворить требованиям воздушного потока. Введенные пользователем проблемы с охлаждением являются основной причиной отказов в работе в Magna-Power Electronics.

Воздушное охлаждение

Для источников питания, требующих принудительного воздушного охлаждения, тепловые проблемы могут возникать из-за блокировки вентиляционных отверстий, плохого качества воздуха и ограничений по воздуху в корпусах шкафа.Очевидно, что перекрытие вентиляционных отверстий может вызвать отказ оборудования. Размещение термодатчиков на критических компонентах может помочь обнаружить это злоупотребление, но есть предел, который практически возможен. Отсутствие блокировки вентиляции корпуса обеспечивает срок службы оборудования, предусмотренный производителем.

Размещение блока питания в корпусе оборудования также может привести к тепловым проблемам. Для воздушного потока внутри блока питания требуется такой же воздушный поток внутри корпуса. Самонагрев корпуса оборудования - частая проблема.Плохое расположение впускных и выпускных отверстий может привести к повторному нагреву теплого воздуха и его никогда не вывести наружу. Консервативный подход к охлаждению корпуса оборудования заключается в размещении воздухозаборников в нижней части корпуса и установке вентиляторов с производительностью того же кубического фута в минуту в верхней части корпуса. Чтобы минимизировать давление вентилятора и препятствие для воздуха, вентиляционные отверстия в нижней части корпуса должны совпадать с вентиляционными отверстиями в верхней части.

Окружающая среда с плохим качеством воздуха обычно проникает внутрь шкафа источника питания.Печатные платы предназначены для поддержки напряжений, иногда порядка нескольких тысяч вольт. Слои пыли, краски и других частиц могут вызвать электрический пробой. Размещение воздушных фильтров внутри корпуса для очистки поступающего воздуха может свести к минимуму эту проблему, но неправильная очистка этих фильтров представляет собой другую. Практически нет хорошего компромисса между плохим качеством воздуха и проблемами с фильтрацией. В чрезвычайно неблагоприятных условиях окружающей среды герметизация источника питания и использование водяного охлаждения - лучшая альтернатива для управления теплом и обеспечения надежной работы.

Водяное охлаждение

Водяное охлаждение в неблагоприятных условиях может решить многие прикладные проблемы. Magna-Power Electronics использует термодатчики для контроля потока воды, чтобы предотвратить конденсацию в узлах радиатора. Для правильной работы оборудования с водяным охлаждением критически важно соблюдение спецификаций производителя в отношении температуры, расхода и давления воды.

Выходящая нагретая вода может охлаждаться теплообменниками типа вода-воздух или вода-вода, в системе с замкнутым контуром или размещаться в системе с открытым контуром.

Подключения пользователей

Соединения для управления и контроля

Для многих приложений требуется внешнее оборудование для мониторинга и управления параметрами источника питания. Помимо проверки того, что электрические соединения не превышают номинальные параметры производителя, важное значение может иметь размещение кабелей. Напряжения и токи, присутствующие на входных и выходных клеммах источников питания переменного и постоянного тока, содержат высокочастотные составляющие в виде переходных процессов, электромагнитных помех и гармоник. Размещение кабелей управления и контроля параллельно с силовыми кабелями может привести к непредсказуемым результатам.Рекомендуется прокладывать кабели управления или контроля отдельно, по возможности, в собственном металлическом кабелепроводе.

Подключения Remote Sense

Регулировка выходного напряжения или тока зависит от выборки желаемого выходного параметра и его настройки на сравнительный эталон. Как эталонный, так и выходной параметры выборки могут быть внешними по отношению к источнику питания. Дистанционное измерение выходного напряжения обычно используется для минимизации падения напряжения на выводах, подключенных к нагрузке.При правильном использовании дистанционное зондирование обеспечивает превосходное регулирование в точке нагрузки.

Переключение подключений удаленного датчика или настройка источника питания для удаленного измерения и отказ от подключения выводов удаленного датчика является распространенной, но неправильно применяемой конфигурацией. Источник питания, работающий без выборки выходного параметра, может либо повредить выходные компоненты в источнике питания, либо повредить нагрузку. Без регулируемого выходного параметра схема обратной связи доводит выходное напряжение или ток до максимума.Максимальный нерегулируемый выход может превышать безопасную мощность компонентов источника питания.

Распространенным методом решения этой потенциальной проблемы является добавление резисторов между выходными клеммами и клеммами удаленного считывания. Настройка источника питания для дистанционного зондирования и удаление выводов дистанционного зондирования приводит к тому, что выходное напряжение немного превышает номинальные условия. Отклонение от номинальных условий является функцией резисторов местного контроля, встроенных в источник питания.

Сложности дистанционного зондирования могут возникнуть при переключении проводов дистанционного зондирования и питания. На рисунке 1 показано распространенное и неправильно настроенное системное приложение; выходные клеммы определены как VO + и VO-, а клеммы датчика напряжения определены как VS + и VS-. Эта конфигурация используется для переключения питания и дистанционного считывания на разные нагрузки, использующие один и тот же источник питания. Электронная схема обратной связи обычно работает быстрее, чем переключение механических реле и контакторов, и в момент переключения источник питания работает без измерения выхода. Другая проблема с этой конфигурацией заключается в работе источника питания с подключенной только цепью считывания, реле K2 включено и реле K1 выключено. Это фактически закоротит соединения сенсорных проводов через нагрузку.Это приводит к включению защитных резисторов R1 и R2 последовательно с нагрузкой, когда источник питания работает на максимуме.

Рис. 1. Дистанционная защита с внутренними резисторами.

Magna-Power Electronics использует альтернативный подход к дистанционной защите датчиков, но у него тоже есть некоторые недостатки. Как показано на рисунке 2, напряжение дистанционного считывания VSX + минус VSX- проверяется в начале цикла включения посредством электронного переключения, встроенного в источник питания.Источник питания использует локальное распознавание в начале цикла включения. Затем он быстро, быстрее, чем реакция системы обратной связи, переключается на клеммы удаленного датчика, чтобы определить, подключены ли провода удаленного датчика к нагрузке. Если есть напряжение, источник питания остается в конфигурации удаленного датчика, если нет, соединение местного датчика восстанавливается. Схема работает хорошо, за исключением того, что пользователь переключает или удаляет удаленные сенсорные соединения после цикла включения.

Рис. 2. Дистанционная защита с внутренним измерением напряжения.

Условия чрезмерной нагрузки

Пульсация выходного тока

Блоки питания

AC-DC обычно имеют конденсаторы, подключенные между выходными клеммами блока питания.Эти конденсаторы обеспечивают шунтирующий путь для снижения нежелательных токов переменного тока, возникающих в процессе преобразования энергии. Эти конденсаторы имеют внутреннее последовательное сопротивление и при воздействии переменного тока вызывают потери мощности, приводящие к нагреву.

Поддержание токов конденсаторов в допустимых пределах может стать проблемой, если переменные токи от нагрузки добавляются к токам, генерируемым источником питания. Такие условия могут быть созданы с помощью переключаемой нагрузки, такой как понижающий преобразователь, подключенной к выходным клеммам источника питания.Как показано на рисунке 3, источник питания будет потреблять компонентный переменный ток нагрузки в зависимости от соотношения внутреннего последовательного сопротивления, R1 и R2, конденсаторов C1 и C2.

Рисунок 3. Пульсации тока нагрузки потребителя.

Повторяющееся короткое замыкание

Как и чрезмерная пульсация выходного тока, выходные конденсаторы, особенно алюминиевые электролитические, могут быть повреждены из-за короткого замыкания выходных клемм источника питания. Пиковый ток ограничивается только внутренним последовательным сопротивлением выходных конденсаторов плюс импедансом выводов соединительных кабелей.Энергия, накопленная в конденсаторе, выделяется в конденсаторе в виде тепла; повторяющееся короткое замыкание выходных клемм может вызвать ухудшение характеристик или катастрофический отказ. Пленочные конденсаторы, такие как конденсаторы с полипропиленовой пленкой, имеют более низкий коэффициент рассеяния и могут выдерживать большее неправильное использование, чем алюминиевые электрические конденсаторы, но эти конденсаторы имеют более низкие номинальные значения емкости для данного размера, что снижает эффективность фильтрации. Компромисс между характеристиками пульсаций на выходе и надежной повторяющейся операцией короткого замыкания является конструктивным ограничением.

Напряжение обратной связи

Источники питания постоянного тока

часто подключаются к нагрузкам, у которых есть собственный источник энергии, или к нагрузкам, вырабатывающим напряжения и токи, превышающие номинальные значения источника питания. Типичными примерами являются аккумуляторные нагрузки, двигатели постоянного тока и контроллеры двигателей; эти нагрузки способны к двунаправленному потоку.

Подключение батареи к выходным клеммам источника питания может вызвать быструю зарядку выходных конденсаторов и вызвать чрезмерный выходной ток.Как показано на рисунке 4, установка последовательного диода D1 между выходом источника питания и аккумулятором предотвращает обратную подачу напряжения на выходные клеммы источника питания. Конфигурация источника питания для дистанционного контроля нагрузки исключает смещение напряжения на диоде. Также диод предотвращает разряд батареи через блок питания при отключенном питании. Источники питания переменного тока в постоянный обычно имеют резисторы утечки на выходных конденсаторах для разряда накопленного заряда, когда источник питания отключен.

Рисунок 4. Защита от обратного напряжения с помощью диода.

Комбинации двигателей постоянного тока

и контроллеров двигателей могут обеспечивать обратную подачу напряжения при попытке рекуперации энергии.Если источник питания не может рассеивать энергию, его выходное напряжение равно напряжению, создаваемому двигателем или контроллером. Установка диода, как описано ранее, защищает выход блока питания от превышения номинального напряжения.

обратное напряжение

В большинстве источников питания переменного тока в постоянный используется диод или схема синхронного выпрямителя на конечном этапе обработки выходной мощности. Эти компоненты ограничивают выходное напряжение до нескольких вольт в обратном направлении.Загрузка источника питания для создания обратного напряжения обычно в настоящее время не вызывает проблем с надежностью выходного каскада, включая алюминиевые электролитические конденсаторы, до тех пор, пока выходные токи остаются в пределах номинальных значений источника питания. Применение источника обратного напряжения, такого как батарея, может повредить полупроводники выходной мощности, если допустимые токи превышают номинальные. Как показано на рисунке 5, защиту от обратного напряжения можно обеспечить с помощью последовательно соединенного быстродействующего предохранителя постоянного тока F1 и диода D1 с номинальным значением перенапряжения, превышающим i2t предохранителя.С этой схемой защиты соединение обратного напряжения отключает предохранитель, пропуская ток через защитный диод.

Рисунок 5. Защита от обратного напряжения с диодом и предохранителем.

Конструкция источника питания постоянного / переменного тока

за 7 шагов

С тех пор, как Никола Тесла выиграл нынешнюю войну и установил переменный ток (AC) в качестве системы передачи и распределения, источников питания с преобразованием высокого напряжения переменного тока в постоянный ток (DC) низкого напряжения, предназначенного для электронных компоненты уже существуют. До настоящего времени источники питания сначала развивались от громоздких линейных трансформаторов до различных импульсных источников питания с различной топологией. Помимо уменьшенных размеров, они стали более эффективными и надежными.

Выходная мощность обычного источника питания с линейным трансформатором пропорциональна его объему и весу. Линейный трансформатор мощностью около 10 Вт весит примерно 300 г, но если выходная мощность увеличится до 100 Вт, его вес увеличится в несколько раз до примерно 3 ~ 5 кг.Даже перемещение его дома похоже на силовую тренировку, не говоря уже о том, чтобы брать его с собой во время путешествий. Не только это, если требуется базовая функция обратной связи по напряжению, но также необходимо установить линейный регулятор. Этот регулятор потребляет напряжение, превышающее спецификацию, из-за потери тепла. Следовательно, чтобы разумно контролировать повышение температуры, необходимо установить большой радиатор, который увеличивает габариты всего блока питания и, следовательно, его вес вдвое. Тем не менее, за исключением некоторых аудиофилов, которые придерживаются чрезвычайно высоких стандартов шума пульсаций, линейные источники питания почти не востребованы.

В настоящее время существует множество сценариев применения и категорий источников питания. Помимо привычных нам домов и офисов, существуют особые потребности в определенных сферах применения, таких как медицинское обслуживание, тяжелая промышленность, автомобили, лабораторное оборудование, центры обработки данных, приложения 5G, железные дороги, навигация и т. Д. В то же время, в ответ на различные применения были разработаны источники питания, электрические свойства, внешний вид, атмосферостойкость и резервирование которых отвечают конкретным задачам.

Источник питания переменного / постоянного тока

: что мне спроектировать и изготовить, или просто купить?

Что нужно для разработки хорошего источника питания для различных сценариев применения? Используя адаптер питания, наиболее часто используемый в ноутбуках (ноутбуках) в качестве примера ниже, давайте посмотрим, как разработан адаптер для ноутбуков, чтобы соответствовать поставленным задачам. Давайте также сравним, покупать ли готовый продукт или пытаться спроектировать его и сделать продукт самостоятельно.

Ниже приведен процесс проектирования источников питания переменного / постоянного тока:

  • Планирование и определение основных характеристик электрических свойств
  • Завершите компоновку печатной платы
  • Отбор проб
  • Приварите компоненты из списка BOM к плате
  • Электронная проверка и корректировка свойств
  • Опытное производство и повторная проверка
  • Получить сертификат безопасности для продажи на месте

Возьмем, например, адаптер 120 Вт для ноутбуков, чтобы шаг за шагом объяснить, как проектировать блоки питания переменного / постоянного тока.

Процесс проектирования источника питания переменного / постоянного тока: в качестве примера возьмем адаптер на 120 Вт.

Шаг 1: Планирование и определение основных характеристик электрических свойств

Вообще говоря, на ранней стадии проектирования источника питания необходимо сначала определить основные электрические характеристики. Ниже адаптер 120 Вт для ноутбуков используется в качестве примера для просмотра элементов, которые необходимо определить, и общих параметров. Они включают в себя входное напряжение и частоту, внешний вид и размеры, рабочую температуру и влажность, входную розетку переменного тока, общую эффективность, энергопотребление в режиме ожидания, выходное напряжение, выходной ток, пиковую нагрузку, защиту (включая OCP / OVP / OTP), различные потребности в ЭМС, и Т. Д.

Вышеуказанное сведено в таблицу, чтобы сделать их ясными и легкими для понимания.

Товар Технические характеристики
Входное напряжение и частота 90 ~ 264 В переменного тока (50/60 Гц)
Внешний вид и размеры 123 * 45 * 67 мм
Рабочая температура и влажность -10 ℃ ~ 40 ℃
Входная розетка переменного тока C14
Выходное напряжение 19 В ± 5%
Выходной ток 6. 3A
Общий КПД Следуйте DoE уровня VI и CoC Ver. 5 уровень2
Энергопотребление в режиме ожидания 0,15 Вт
Пиковая нагрузка x 2 (50 мс с периодом 1 с)

Защита (включая OCP / OVP / OTP)

Защелка / икота
Различные потребности в ЭМС IEC62368-1

После приблизительного определения электрических характеристик пришло время выбрать подходящую топологию.Для адаптера мощностью 120 Вт топологии, доступные для выбора, обычно включают обратный ход, ACF (обратный ход с активным зажимом) и HB-LLC. При этом ввиду ужесточения нормативных требований Flyback, характеризующийся чрезмерно низкой эффективностью, может не подходить. Хотя остальные (ACF и HB-LLC) достижимы, учитывая, что регулировать эффективность легкой нагрузки ACF сложнее, на этот раз в качестве топологии была выбрана HB-LLC.

После выбора топологии, чтобы обеспечить плавный процесс проектирования, обычно выбирают блок-схему.Сначала примерно различаются схемные структуры различных блоков и названия основных выбранных ИС или компонентов. Кроме того, с учетом входной мощности> 75 Вт, в соответствии с требованиями ЕС по общему гармоническому искажению, необходимо добавить схему PFC для удовлетворения требований ЕС.

Схема ниже представляет собой блок-схему, построенную в соответствии с вышеупомянутыми электрическими характеристиками и в соответствии с соответствующими компонентами на основе структуры HB-LLC.

Пока еще продолжается этап планирования, поэтому разработчики, знакомые со структурой источника питания, могут не показать очевидных различий в выборе между покупкой готового продукта или его самостоятельной разработкой. Однако разница между ними постепенно становится очевидной при последующем переходе к фазе реализации.

Шаг 2: Завершите компоновку печатной платы

Обычно этап компоновки печатной платы следует после подтверждения структуры схемы и выбора компонентов.Что касается того, как разместить все компоненты в соответствии со спецификациями, указанными клиентами, с учетом электрических характеристик и безопасного расстояния, уменьшения трудностей производства и сборки, автоматизации производства, тепловой конвекции и других условий, потребуется профессиональный инженер-компоновщик и подходящее программное обеспечение для работы. Возьмем, к примеру, этот адаптер мощностью 120 Вт. Опытному инженеру-компоновщику потребуется около недели, чтобы завершить первую редакцию печатной платы с нуля.

Шаг 3: Отбор проб

Законченный файл печатной платы затем будет отправлен поставщику печатных плат, специализирующемуся на отборе образцов, для планирования производства образца. Обычно для получения 10-15 образцов печатных плат требуется около 3–5 рабочих дней при стоимости отбора проб 200 долларов США. Чтобы сократить расходы, игроки, занимающиеся самостоятельным проектированием, могут, конечно, попытаться выполнить травление и промывку, используя плату PCB без покрытия с медной фольгой, которую они купили. Тем не менее, учитывая низкую точность, медная проволока легко ломается, и готовый продукт имеет только слой медной фольги (см. Рисунок 1 ниже) без шелкографии верхнего / нижнего слоя (см. Рисунки 2 и 3) в качестве справочного материала для сборки, не говоря уже о необходимость покупать кучу жидкостей для химического травления и задача точно просверливать отверстия в печатной плате одно за другим.В условиях, когда экономится не так много денег и высокая частота отказов, самостоятельное производство печатных плат не рекомендуется.

Рисунок 1: слой медной фольги

Рисунок 2: шелкография верхнего слоя

Рисунок 3: шелкография нижнего слоя

Шаг 4: Приварите компоненты из списка спецификации к плате

После того, как печатная плата завершена, все компоненты в списке спецификаций, подготовленном на раннем этапе, вручную привариваются к печатной плате. Обычно последовательность сборки - сначала SMD, а затем DIP. Сначала соберите небольшие компоненты, а затем - большие. Таким образом, вероятность столкновения сборки и отсутствия компонентов в сборке снижается. Однако ручная сборка не может быть полностью без ошибок. Более того, поскольку несколько прототипов собираются вручную, проблемы, возникающие в каждом прототипе, могут различаться. Отсутствующие детали, несоосность, обратная полярность и т. Д. - все это усложняет создание прототипов. В конце концов, от отбора образцов до запуска пройдет не менее недели, не считая времени на подготовку материала на ранней стадии всех компонентов в списке спецификации.На этом этапе, если игроки, занимающиеся самостоятельным проектированием, производят только один прототип, это займет меньше времени, при условии, что время и стоимость подготовки материала на ранней стадии не включены в расчет. Поскольку отдельные игроки имеют ограниченный доступ к ресурсам, они должны покупать все компоненты один за другим в магазине электронных материалов. Подготовка всех материалов для одного прототипа определенно в 2–3 раза дороже, чем покупка готового блока питания.

Шаг 5: Электронная проверка и корректировка свойств

После завершения этапов запуска следует этап проверки и настройки электронных свойств.Чтобы смоделировать питание систем в разных странах и при различных условиях нагрузки, необходимо множество связанных инструментов и устройств для завершения проверки электронных свойств, включая программируемые источники питания переменного тока и аналоговые электронные фиктивные нагрузки. Конечно, также необходимы высокоточные осциллографы и соответствующие пробники (пробники напряжения / пробники тока / дифференциальные пробники), цифровые измерители, измерители мощности и паяльники с регулируемой температурой. В определенных ситуациях требуется подтверждение слабых сигналов в цепях.В этом случае необходим источник постоянного тока. Тем не менее, средний игрок не сможет себе позволить перечисленные выше инструменты. Чтобы продвинуться дальше, набор анализаторов частотных характеристик стоимостью 1 миллион тайваньских долларов также является необходимым оборудованием для достижения высокой стабильности обратной связи и адекватного запаса по фазе и запасу усиления.

Если вы до сих пор не переключили канал, значит, у вас есть страсть к источникам питания! Чтобы соответствовать вашему усердию, давайте продолжим…

Что касается первого издания образцов, персонал отдела исследований и разработок обычно выполняет проверки, связанные с основными электрическими характеристиками, повышением температуры, электромагнитными помехами и EMS.Однако, поскольку источники питания относятся к аналоговым схемам, часто определенные меры противодействия изменению электрических параметров могут вызвать побочные эффекты. Это приведет к превышению технических характеристик другого электрического свойства или элемента проверки, что может иметь волновой эффект и время и снова и снова создавать проблемы для разработчиков (это явление известно как эффект качелей, при котором предположительно переданный параметр B снова выходит из строя после противодействие параметру A. изменено.Следовательно, то, как правильно справиться с ситуацией, будет зависеть от кропотливой настройки опытным инженером). Следовательно, в дополнение к предварительному тестированию, проводимому персоналом НИОКР, FSP создал отдел проверки, работающий на полную ставку, для проведения проверки одна за другой с точки зрения третьей стороны. Это, в свою очередь, обеспечит качество продукции.

В таблице ниже показаны стандартные блоки питания FSP, требующие проверки.

ОТЧЕТ О КВАЛИФИКАЦИОННОМ ИСПЫТАНИИ

Заказчик: Название режима: FSP120-AAAN3 Проверено: XXX
Версия отчета: 01 Этап: B-TEST Проверено: XXX
Спец. Реверс: 1.00 Дата: XXX Утверждено: XXX
Серийный номер: S7510030032

Товар Подпозиция Результаты Страница Комментарии

Входные характеристики

КПД Пройд 1-3
Входной ток Пройд 1-2
Коэффициент мощности Пройд 1-2
Пусковой ток Пройд 4
Время включения Арт. 24
Время поддержки Пройд 25

Выходные характеристики

Регулировка выходного напряжения Пройд 5-6
Пульсация и шум Пройд 7-8
Динамическая нагрузка Пройд 9-13
Перебег Пройд 14–18
стр. Время задержки G Пройд 26
Время сбоя P.G Пройд 27
Время подъема Пройд 28

Защиты

Короткое замыкание Пройд 19-20
Перегрузка по току Пройд 21
Перенапряжение Пройд 22-23

Безопасность

Ток утечки Пройд 37
Хай-пот Пройд 38
Сопротивление изоляции Пройд 39
Заземление Пройд 40 IEC60068-2-2

Окружающая среда / надежность

Тепловой Пройд 32-36
Записать Пройд 41
Акустическая эмиссия Пройд 53-55
Цикл ВКЛ / ВЫКЛ Пройд 56
Низкотемпературное хранение Пройд 57 IEC60068-2-1
Хранение при высоких температурах Пройд 58 IEC60068-2-2
Циклическое изменение температуры и влажности Пройд 59 IEC60068-2-14
Холодный старт Пройд 60 IEC60068-2-1
Напряжение напряжения Пройд 61-74
Вибрация Пройд 75-77 IEC60068-2-64

E. M.C.

Гармоника тока Пройд 29-31 EN61000-3-2
Всплеск освещения Пройд 42-43 EN61000-4-5
ESD Пройд 44-45 EN61000-4-2
EFT Пройд 46-47 EN61000-4-4
Электропроводность Пройд 48-52 EN55032
Падения переменного напряжения Пройд 78-79 EN61000-4-11

Проигрывателям с собственной разработкой обычно не хватает полных тестовых инструментов и устройств. Поэтому после включения первого выпуска образцов они могут использовать только простой мультиметр для проверки правильности напряжения. В лучших сценариях игроки с самостоятельной конструкцией могут иметь сопротивление нагрузке, которое можно применять для основных тестов на старение и повышение температуры. Однако без более сложных устройств могут возникнуть более сложные проблемы, из-за которых игроки застрянут и сделают дальнейшую проверку невозможной. Даже при нормальном включении стабильность и срок службы остаются неопределенными. При этом, если все процессы работают и проблемы будут решены, стоит иметь возможность самостоятельно укомплектовать блок питания, даже если это может быть более затратным, чем прямая покупка имеющегося в продаже блока питания.В конце концов, чувство достижения бесценно.

При этом блоки питания собственной разработки подвержены более высокому риску и не рекомендуются для использования с более дорогими продуктами. Если в работе что-то пойдет не так, может выйти из строя блок питания; в тяжелых случаях внутренние электрические устройства будут повреждены, что является скорее потерей, чем прибылью. На данный момент это, вероятно, будет для обычных источников питания собственной разработки, но каждый из сертифицированных FSP источников питания все равно должен будет пройти следующие этапы.

Шаг 6: Пробное производство и повторная проверка

После первоначальной проверки электрических свойств сотрудниками отдела исследований и разработок на заводе будет организовано пробное производство. Это делается в надежде найти проблемные области производства до официального начала массового производства. Это снизит количество брака при массовом производстве. С другой стороны, поскольку образцы пробной продукции более полны, чем образцы, полученные вручную, и их количество больше, отдел проверки FSP будет использовать образцы для выполнения проверки.В дополнение к элементам, проверенным вышеупомянутым персоналом, занимающимся исследованиями и разработками, также выполняется снижение характеристик дополнительных компонентов и открытые короткие проверки. Снижение характеристик компонентов в основном предназначено для определения того, соответствуют ли излишки всех компонентов техническим характеристикам компонентов во время работы на мощности. Если есть избыток, он будет доведен до сведения персонала НИОКР для внесения улучшений. Открытое короткое замыкание в основном предназначено для проверки того, какие реакции возникают в источнике питания, когда какой-либо компонент выходит из строя, или возникает явление обрыва или короткого замыкания в отдельном устройстве.Поскольку блоки питания подключены к сети, теоретически энергия неисчерпаема. Отказ источника питания, вызывающий выделение тепла, дыма или даже искр, может привести к серьезным несчастным случаям. Такие исходы совершенно недопустимы. Таким образом, открытое короткое замыкание имитирует все возможные неблагоприятные результаты, чтобы исключить возможные опасности до их возникновения. Поскольку два вышеупомянутых теста предназначены для проверки каждого компонента источника питания, проверка занимает много времени. Кроме того, имитация открытого короткого состояния часто приводит к повреждению источника питания.Таким образом, требуются многочисленные образцы, которые не могут быть заполнены только персоналом НИОКР, а специализированным подразделением проверки.

Шаг 7: Получите сертификат безопасности для продажи на месте

Как упоминалось выше, при отказе источника питания могут возникнуть серьезные проблемы с безопасностью. Источники питания также могут иметь разные соображения безопасности при использовании в разных местах. Хотя многие международные организации, такие как IEEE (Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике), установили рекомендуемые спецификации, учитывая различное сетевое напряжение в разных странах, розетки переменного тока и определение безопасности варьируются от страны к стране.В конце концов, страны по всему миру разработали свои собственные наборы критериев. Таким образом, адаптеры для ноутбуков, которые могут быть проданы и использованы в любой стране мира, должны будут быть протестированы с помощью профессиональной лаборатории и в соответствии с требованиями страны, в которой они находятся. Наконец, необходимо наличие сертификата безопасности, выданного этой страной. быть полученным для продуктов, которые будут разрешены для продажи на местном уровне, и это всего лишь одна страна. Если необходимо принять во внимание универсальное использование, нам нужно будет подавать заявки на сертификат безопасности от каждой страны по очереди.Безусловно, это будет стоить немалых денег. Кроме того, такой сертификат безопасности является обязательным требованием с юридической силой. Несоблюдение приведет к штрафу, и продукт больше не будет продаваться.

Заключение

В настоящее время можно описать основные этапы квалифицированного источника питания с нуля. Конечно, многие детали невозможно описать подробно. Многочисленные формы сигналов и подтверждения данных испытаний, альтернативные проверки материалов, специальные правила, особые требования к окружающей среде, корректировки новых материалов и т. Д.добавить непреодолимые неизвестности к сложности, связанной с проектированием мощности.

Возвращаясь к вопросу индивидуально разработанных источников питания, помимо их более высокой стоимости по сравнению с коммерчески доступными источниками питания, личные усилия в формулировании спецификации / выборе структуры схемы / выборе модели трансформатора / конструкции обмотки / чертеже схемы / компоновке печатной платы / закупке материалов / сборка прототипа / и, наконец, отладка электрических свойств не только будет стоить денег, но также потребует много времени и энергии для завершения всего процесса. В дополнение к личной компетентности необходим значительный энтузиазм, не говоря уже об отсутствии возможности позволить себе дорогостоящие инструменты и устройства для проверки электрических свойств и сложных процессов проверки качества. Это, в свою очередь, приведет к высокой ненадежности готовой продукции.

Ясно, что блок питания DIY, который имеет низкое соотношение цены и качества, в конце концов, не такая уж и хорошая идея. С таким же успехом это может быть вызов для студентов или самореализующихся.

Классификация источников питания

и их различные типы

Блок питания - это часть оборудования, которое используется для преобразования мощности, подаваемой из розетки, в полезную для многих частей внутри электрического устройства. Каждый источник энергии должен управлять своей нагрузкой, которая к нему подключена. В зависимости от конструкции блок питания может получать энергию от различных типов источников энергии, таких как системы передачи электроэнергии, электромеханические системы, такие как генераторы и генераторы переменного тока, преобразователи солнечной энергии, устройства хранения энергии, такие как аккумулятор и топливные элементы, или другие источник питания. Существуют два типа источников питания: переменного и постоянного тока. В зависимости от электрических характеристик электрического устройства оно может использовать питание переменного или постоянного тока.

Что такое блок питания?

Источник питания можно определить как электрическое устройство, используемое для электроснабжения электрических нагрузок. Основная функция этого устройства - изменять электрический ток от источника до точного напряжения, частоты и тока для питания нагрузки. Иногда эти блоки питания можно назвать преобразователями электроэнергии.Некоторые типы расходных материалов представляют собой отдельные элементы нагрузки, тогда как другие изготавливаются в виде устройств, которыми они управляют.


Блок-схема источника питания

Схема источника питания используется в различных электрических и электронных устройствах. Цепи питания подразделяются на различные типы в зависимости от мощности, которую они используют для обеспечения цепей или устройств. Например, схемы на основе микроконтроллера обычно представляют собой схемы регулируемого источника питания (RPS) 5 В постоянного тока, которые могут быть спроектированы с помощью различных методов для изменения мощности с 230 В переменного тока на 5 В постоянного тока.

Блок-схема источника питания и пошаговое преобразование 230 В переменного тока в 12 В постоянного тока обсуждаются ниже.

  • Понижающий трансформатор преобразует 230 В переменного тока в 12 В.
  • Мостовой выпрямитель используется для преобразования переменного тока в постоянный.
  • Конденсатор используется для фильтрации пульсаций переменного тока и подает их на регулятор напряжения.
  • Наконец, регулятор напряжения регулирует напряжение до 5 В и, наконец, используется блокирующий диод для измерения пульсирующей формы волны.
Блок-схема источника питания

Классификация источников питания и их различные типы

Здесь мы обсудим различные типы источников питания, которые существовали на рынке. В таблице ниже приведены основные типы источников питания для следующих условий.

ВЫХОД = DC

ВЫХОД = AC

INPUT = AC

INPUT = AC

Зарядное устройство Wallch
  • Разделительный трансформатор
  • Переменный источник питания переменного тока
  • Преобразователь частоты

ВХОД = DC

Переменный источник питания переменного тока

трансформатор.Трансформатор может иметь несколько обмоток или ответвлений, и в этом случае прибор использует переключатели для выбора различных уровней напряжения. В качестве альтернативы можно использовать регулируемый трансформатор (регулируемый автотрансформатор) для непрерывного изменения напряжения. Некоторые источники переменного тока включают измерители для контроля напряжения, тока и / или мощности.

Переменный источник питания переменного тока

Нерегулируемый линейный источник питания

Нерегулируемый источник питания содержит понижающий трансформатор, выпрямитель, конденсатор фильтра и спускной резистор.Этот тип источника питания из-за простоты является наименее дорогостоящим и наиболее надежным для требований низкого энергопотребления. Главный недостаток - непостоянство выходного напряжения. Оно будет варьироваться в зависимости от входного напряжения и тока нагрузки, и пульсации не подходят для электронных приложений. Пульсации можно уменьшить, заменив конденсатор фильтра на фильтр LC (индуктор-конденсатор), но стоимость его возрастет.

Нерегулируемый линейный источник питания
Входной трансформатор

Входной трансформатор используется для преобразования входящего линейного напряжения до необходимого уровня источника питания.Он также изолирует выходную цепь от сети. Здесь мы используем понижающий трансформатор.

Выпрямитель

Выпрямитель, используемый для преобразования входящего сигнала из формата переменного тока в необработанный постоянный ток. Пожалуйста, обратитесь по этим ссылкам. Доступны различные типы выпрямителей: однополупериодный и двухполупериодный выпрямители.

Конденсатор с фильтром

Пульсирующий постоянный ток от выпрямителя подается на сглаживающий конденсатор. Это устранит нежелательную рябь в пульсирующем постоянном токе.

Сглаживающий резистор
Сглаживающий резистор

также известен как резистор стока источника питания. Он подключается к конденсаторам фильтра для отвода накопленного заряда, поэтому питание системы не представляет опасности.

Программируемый источник питания

Этот тип источника питания позволяет дистанционно управлять его работой через аналоговый вход или цифровые интерфейсы, такие как GPIB или RS232. Контролируемые свойства этого источника питания включают ток, напряжение, частоту.Эти типы расходных материалов используются в широком спектре приложений, таких как производство полупроводников, генераторов рентгеновского излучения, мониторинг роста кристаллов, автоматическое тестирование оборудования.

Как правило, в этих типах источников питания используется микрокомпьютер, необходимый для управления и контроля работы источника питания. Блок питания, снабженный интерфейсом компьютера, использует стандартные (или) проприетарные протоколы связи и язык управления устройством, такой как SCPI (стандартные команды для программируемых инструментов)

Блок питания компьютера

Блок питания в Компьютер - это часть оборудования, которая используется для преобразования мощности, подаваемой из розетки, в полезную мощность для нескольких частей компьютера.Он преобразует переменный ток в постоянный.

Он также контролирует перегрев с помощью управляющего напряжения, которое может изменяться вручную или автоматически в зависимости от источника питания. Блок питания или блок питания также называют преобразователем мощности или блоком питания.

В компьютере все внутренние компоненты, такие как корпуса, материнские платы и блоки питания, доступны в различных конфигурациях, размеры которых известны как форм-фактор. Все эти три компонента должны быть хорошо согласованы, чтобы работать вместе.

Регулируемый линейный источник питания

Регулируемый линейный источник питания аналогичен нерегулируемому линейному источнику питания, за исключением того, что вместо резистора утечки используется 3-контактный стабилизатор. Основная цель этого источника питания - обеспечить требуемый уровень мощности постоянного тока для нагрузки. Источник питания постоянного тока использует источник переменного тока в качестве входа. Для разных приложений требуются разные уровни атрибутов напряжения, но в настоящее время источники питания постоянного тока обеспечивают точное выходное напряжение. И это напряжение регулируется электронной схемой, так что оно обеспечивает постоянное выходное напряжение в широком диапазоне выходных нагрузок.Блок-схема регулируемого источника питания

Здесь представлена ​​основная принципиальная схема регулируемого линейного источника питания, представленная ниже.

Регулируемый линейный источник питания

Основными особенностями этого источника питания являются следующие.

  • Эффективность этого источника питания составляет от 20 до 25%.
  • В качестве магнитных материалов, используемых в этом источнике питания, используются сердечники из CRGO или стали.
  • Он более надежный, менее сложный и громоздкий.
  • Дает более быстрый ответ.

К основным преимуществам линейного источника питания можно отнести надежность, простоту, дешевизну и низкий уровень шума.Наряду с этими преимуществами есть и некоторые недостатки, такие как

. Они лучше всего подходят для нескольких приложений с низким энергопотреблением, в результате чего требуется высокая мощность; недостатки становятся более очевидными. К недостаткам этого источника питания можно отнести большие потери тепла, габариты и низкий КПД. Когда линейный источник питания используется в приложениях большой мощности; для управления мощностью требуются большие компоненты.

Сглаживание

После выпрямления из сигнала переменного тока необходимо сглаживать постоянный ток, чтобы удалить изменяющийся уровень напряжения.Для этой цели обычно используются конденсаторы большой емкости.

Регулятор напряжения

Линейный регулятор имеет активное (BJT или MOSFET) проходное устройство (последовательное или шунтирующее), управляемое дифференциальным усилителем с высоким коэффициентом усиления. Он сравнивает выходное напряжение с точным опорным напряжением и регулирует проходное устройство для поддержания постоянного уровня выходного напряжения. Есть два основных типа линейных источников питания. Узнайте больше о различных типах регуляторов напряжения с принципом работы.

Регулятор серии

Это наиболее широко используемые регуляторы для линейных источников питания.Как следует из названия, в цепь помещается последовательный элемент, как показано на рисунке ниже, и его сопротивление изменяется с помощью управляющей электроники, чтобы гарантировать, что правильное выходное напряжение генерируется для потребляемого тока.

Концепция последовательного регулятора напряжения или последовательного регулятора прохода
Шунтирующий регулятор

Шунтирующий регулятор менее широко используется в качестве основного элемента в регуляторе напряжения. При этом переменный элемент помещается поперек нагрузки, как показано ниже. Сопротивление истока установлено последовательно со входом, а шунтирующий регулятор регулируется, чтобы гарантировать, что напряжение на нагрузке остается постоянным.

Шунтирующий стабилизатор напряжения с обратной связью

Импульсный источник питания (SMPS)

SMPS имеет выпрямитель, конденсатор фильтра, последовательный транзистор, регулятор, трансформатор, но он более сложен, чем другие источники питания, которые мы обсуждали.

Импульсный источник питания

Показанная выше схема представляет собой простую блок-схему. Напряжение переменного тока выпрямляется до нерегулируемого постоянного напряжения с помощью последовательного транзистора и регулятора. Этот постоянный ток прерывается до постоянного высокочастотного напряжения, что позволяет значительно уменьшить размер трансформатора и позволяет использовать источник питания гораздо меньшего размера.Недостатки этого типа источника питания состоят в том, что все трансформаторы должны изготавливаться по индивидуальному заказу, а сложность источника питания не подходит для низкопроизводительных или экономичных приложений с низким энергопотреблением. Перейдите по этой ссылке, чтобы узнать все о SMPS.

Импульсный источник питания (SMPS)

Источник бесперебойного питания (ИБП)

ИБП - это резервный источник питания, который в случае сбоя или колебаний напряжения дает достаточно времени для правильного отключения системы или для резервного генератора. запускать.ИБП обычно состоит из группы аккумуляторных батарей и схемы измерения и кондиционирования мощности. Кроме того, прочтите принципиальную схему ИБП и различные типы, перейдите по этой ссылке, чтобы узнать больше о принципиальной схеме и работе ИБП.

Источник бесперебойного питания (ИБП)

Источник питания постоянного тока

Источник постоянного тока - это источник, который обеспечивает постоянное напряжение постоянного тока для своей нагрузки. Согласно его плану, источник питания постоянного тока может управляться от источника постоянного тока или от источника переменного тока, такого как электросеть.

Источник питания постоянного тока

Это все о различных типах источников питания, включая линейные источники питания, импульсный источник питания, источник бесперебойного питания. Кроме того, для реализации проектов в области электроники и электротехники или любой информации о типах источников питания вы можете оставить свои отзывы, чтобы дать свои предложения, комментарии в разделе комментариев ниже.

Устранение неполадок источника питания постоянного тока с помощью мультиметра и осциллографа

Рис. 1. Источники питания постоянного тока

Цифровой мультиметр - это опора для устранения неполадок в электрических цепях и инструмент, к которому большинство из нас обращается в первую очередь.В разделе «Помимо мультиметра» мы рассмотрим пять примеров того, как следующий шаг за осциллографом может сделать поиск и устранение неисправностей более быстрым, простым и эффективным.

Часть 5 описывает использование цифрового мультиметра и осциллографа для поиска и устранения неисправностей источника питания (см. , рис. 1, ) с периодическим отказом.

Блок питания постоянного тока (PSU) является одним из наиболее важных компонентов любой системы автоматизации или технологического процесса. Если в блоке питания произошел «серьезный отказ», вы просто замените его и продолжите работу.Но что, если проблема временная? Или что, если проблема вернется через короткое время после замены блока питания?

Рисунок 2. Цифровой мультиметр , отображающий входное напряжение сети переменного тока, которое находится в пределах спецификации

. Без правильного инструмента поиск первопричины проблемы может оказаться долгим и утомительным процессом.

В этом примере загорелся светодиод «Ошибка» на источнике питания постоянного тока. Ваша задача по поиску и устранению неисправностей - определить, связана ли проблема с источником питания, входным напряжением питания или изменением нагрузки на стороне спроса.

Поиск и устранение неисправностей с помощью цифрового мультиметра

Рисунок 3. Цифровой мультиметр, отображающий выходное напряжение постоянного тока, которое находится в пределах спецификации

Используя цифровой мультиметр, вы измеряете входное линейное напряжение и видите, что оно нормально (см. Рисунок 2 ).

Затем вы проверяете выходное напряжение постоянного тока, и снова все в порядке (см. Рисунок 3 .)

Вы решаете заменить блок питания на заведомо исправный блок и надеетесь на лучшее.Однако, когда вы вернетесь через два часа, вы увидите, что светодиодный индикатор неисправности снова горит. Что тебе теперь делать? Здесь осциллограф может доказать свою ценность.

Поиск и устранение неисправностей с помощью осциллографа

Рис. 4. Осциллограф , отображающий входное напряжение линии переменного тока на источник питания постоянного тока

Проверьте вход и выход блока питания

Сначала вы подключаете осциллограф к входным клеммам линии переменного тока источника питания и проверяете входной сигнал визуально для любых колебаний, искажений или выпадений.Вы видите, что линейное напряжение переменного тока представляет собой идеальную синусоидальную волну (см. , рис. 4, ).

Убедившись, что напряжение питания переменного тока хорошее, вы затем проверяете выходное напряжение постоянного тока и видите, что оно также хорошо выглядит.

Примечание. Для некоторых осциллографов может потребоваться разделительный трансформатор или дифференциальный пробник для одновременного измерения входного линейного напряжения и выходного постоянного напряжения.

Проверка входа и выхода блока питания с течением времени

Рисунок 5.Осциллограф , отображающий входное напряжение линии переменного тока с помощью TrendPlot ™

Поскольку сразу не очевидны проблемы, вы затем отслеживаете входной и выходной сигнал источника питания с течением времени с помощью TrendPlot ™ на измерительном приборе Fluke ScopeMeter®. Если есть нарушение, TrendPlot ™ фиксирует и отображает его на графике, как самописец на бумаге, сообщая вам время и масштаб проблемы.

Используя TrendPlot, вы определяете, что входное линейное напряжение упало до 71 В через 14 часов 23 минуты и 15 секунд, в результате чего загорелся светодиод «Ошибка» (см. Рисунок 5 ).Неисправность в источнике переменного тока, а не в блоке питания.

Другой сценарий…

Что, если график тренда покажет, что входное напряжение сети в норме в течение значительного периода времени? Следующим шагом является использование TrendPlot для проверки выходного напряжения постоянного тока блока питания.

Для измерения выходного постоянного тока и напряжения блока питания с помощью TrendPlot:

Рисунок 6. Использование токовых клещей и осциллографа для измерения выходного постоянного тока с помощью TrendPlot ™
  1. Поместите токоизмерительные клещи вокруг одного из проводов источника постоянного тока (см. Рисунок 6 ) и подсоедините зажим к каналу A измерительного прибора ScopeMeter.
  2. Подключите канал B к выходному напряжению постоянного тока блока питания.
  3. Запустите TrendPlot.

Теперь вы можете построить график зависимости выходного тока и напряжения блока питания от времени.

TrendPlot показывает, что через 16 часов 33 минуты и 59 секунд ток нагрузки превышает максимальный номинальный ток источника питания, что приводит к его отключению (см. Рисунок 7 ). Пора поискать источники питания, потребляющие слишком большой ток, или пришло время установить источник питания большего размера!

Нижняя строка

Рисунок 7. ScopeMeter с графиком TrendPlot ™, показывающий превышение постоянного тока нагрузки источника питания (верхний график), с падением выходного постоянного напряжения (нижний график)

Цифровой мультиметр может дать вам точные измерения в реальном времени, но Fluke ScopeMeter позволяет видеть фактические формы сигналов напряжения и тока.

TrendPlot работает как безбумажный самописец и фиксирует возмущения, колебания и другие аномалии на срок до шестнадцати дней без присмотра.

Чем больше вы видите, тем больше можете исправить!

Источники питания постоянного тока с заземлением - Технические статьи

Источники питания постоянного тока

являются обычным - возможно, почти гарантированным - компонентом системы управления, особенно содержащей цифровой контроллер.Часто обсуждаемый вопрос в системах питания постоянного тока - подключение выхода к системе заземления, соединяющей промышленные машины. Это заземление требуется? Если нет, то устанавливать это соединение - хорошая или плохая идея?

Большинство источников питания постоянного тока, установленных в шкафах управления, выдают 24 В. Компьютерные блоки питания (включая блоки питания ПЛК или блоки питания) обычно выдают 5 В и +/- 12 В при постоянной полярности постоянного тока. При осмотре выходных проводов они содержат только клеммы + и - и очень редко содержат соединение защитного заземления.Тем не менее, для систем переменного тока эта система заземления регулируется и требуется очень строго.

Вопрос о заземлении источников постоянного тока можно разделить на три отдельные темы:

  1. Изучение наиболее важного аспекта - требуется ли это постановлением NEC?
  2. Если нет, его необходимо исследовать в каждом конкретном случае, взвешивая обоснование для подключения выхода постоянного тока к земле
  3. Наконец, противопоставляя это негативным воздействиям, возникающим в результате такой связи.

Требования Кодекса

для заземления систем постоянного тока

Первый важный вопрос, который всегда нужно задавать: требуется ли соединение и какие условия регулируют это соединение?

Ответ исходит из раздела 250.162 NEC, касающегося заземления двухпроводных систем постоянного тока, который включает выходы 5 В и 24 В, в зависимости от вашего случая. Регламент устанавливает строгие ограничения на необходимое заземление, если напряжение превышает 60 В. Поскольку ни один из этих двух случаев не превышает это напряжение, мы вынуждены взвесить возможности и решить, следует ли выполнять это дополнительное подключение.

Итак, краткий ответ для системы 24 В постоянного тока - нет, выход не требуется заземлять.

Преимущества заземленного выхода постоянного тока

Первое и, возможно, наиболее очевидное преимущество заземленного выхода постоянного тока - это элемент защиты. Рассмотрим провод, идущий от выходного провода -V к системе заземления через зеленый провод. Если провод + V в любом месте системы ослабнет и коснется заземленной DIN-рейки или металлического шкафа операторской станции, он сразу же найдет неограниченный путь к земле, что приведет к перегоранию предохранителя или прерывателя.

Этот элемент добавляет системе внутреннюю безопасность, гарантируя, что ни один оператор не войдет в случайный контакт с этим напряжением, касаясь металлического корпуса рядом с точкой отказа.

Второе преимущество заземления системы постоянного тока состоит в том, что большая сеть взаимосвязанных сигналов заземления создает очень согласованную контрольную точку. Если вы измеряете напряжение с помощью измерителя, а напряжение на переходе изменяется из-за помех, а эталонного нет, это будет очень зашумленный сигнал.Однако, если ссылка также меняется в то же время из-за того же помехи, сигналы относительно друг друга на самом деле будет достаточно стабильным. Когда одинаковые помехи присутствуют на обеих линиях, это называется синфазной сигнализацией, и шум измеряется, когда измеряется только один из этих сигналов без привязки к другому.

Ofen рекомендуется подключать выход постоянного тока к заземленному заземлению, чтобы уменьшить или устранить этот синфазный шум.

Это также удобно для измерений, когда эталоном для любой составляющей постоянного тока может быть любой металлический объект поблизости.Если система не заземлена, у вас должен быть общий - провод поблизости, чтобы проводить измерения.

Однако перечисление этих преимуществ не всегда означает, что это нужно делать. Есть несколько причин, по которым также полезно оставить систему незаземленной.

Подключать источник питания постоянного тока к земле или нет?

Если задан вопрос «следует ли подключать источник питания постоянного тока к земле или не следует?», Ответ не будет однозначным: да или нет.Во многих случаях это не вызовет никаких проблем. Фактически, заземление общего -v выхода постоянного тока обеспечит большую безопасность.

В случаях, когда важна изоляция приборов, устанавливать такое соединение - плохая идея.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *