Ремонт ИБП

Страница находится в стадии разработки

На сегодняшний день существует два типа блоков питания, это трансформаторные блоки питания и импульсные блоки питания. Каждый из них имеет как свои преимущества, так и свои недостатки. Поэтому нельзя точно сказать, что какой-то из них лучше или хуже, просто каждый тип блоков питания может наиболее выгодно подходить для тех или иных устройств, в зависимости от своих технических характеристик.

Характеристики трансформаторного блока питания. Если разбирать трансформаторный блок питания, в общем, то он состоит из понижающего трансформатора, где первичная обмотка выполнена из расчета на сетевое напряжение. А для преобразования сетевого (переменного) напряжения в пульсирующее однонаправленное (постоянное) напряжение используется выпрямитель. Затем идет фильтр, которые сглаживает пульсирующее напряжение (зачастую для этого используется конденсатор большой емкости). Кроме этого, в схеме трансформаторного блока питания могут присутствовать защиты от КЗ, фильтры высокочастотных помех, стабилизаторы тока и напряжения.

Преимущества трансформаторного блока питания. К достоинствам трансформаторных блоков питания можно приписать высокую надежность (ремонт блоков питания требуется не так часто), простоту конструкции, доступность элементной базы, а также низкий уровень создаваемых помех.

Недостатки трансформаторного блока питания. К недостаткам трансформаторных блоков питания относятся его большие габариты и вес, металлоемкость и низкий КПД.

Характеристики импульсного блока питания. Работа импульсных блоков питания настроена таким образом, что входящее переменное напряжение сначала выпрямляется и только затем преобразуется в импульсы повышенной частоты. Если это импульсный блок питания с гальванической развязкой от питающей сети, то импульсы подаются на трансформатор, если же гальваническая развязка не требуется, то импульсы напрямую подаются на низкочастотный выходной фильтр. Благодаря тому, что в импульсных блоках питания используются высокочастотные импульсы, в них могут применяться трансформаторы с малыми габаритами.Для того чтобы стабилизировать напряжение, в импульсных блоках питания используется отрицательная обратная связь. Это позволяет удерживать выходное напряжение на относительно постоянном уровне. К тому же, это не зависит от возможных колебаний входящего напряжения, а также от величины нагрузки.

Преимущества импульсного блока питания. К достоинствам импульсных блоков питания относятся их небольшие габариты, а соответственно и вес, широкий диапазон входящего напряжения и частоты, высокий КПД и, сравнительно с трансформаторными блоками питания, меньшая стоимость. Также к достоинствам относится тот факт, что в большинстве современных импульсных блоках питания присутствуют встроенные цепи защиты от отсутствия нагрузки на выходе и от короткого замыкания.

Недостатки импульсного бока питания. Недостатком импульсных блоков питания является то, что все они представляют собой источник высокочастотных помех, что непосредственно связано с их принципом работы, а также то, что основная часть схемы работает без гальванической развязки от входящего напряжения (в некоторых ситуациях может потребоваться ремонт импульсных блоков питания).

Современная аппаратура

ИБП – самый ненадежный узел в современных радиоустройствах. Оно и понятно – огромные токи, большие напряжения – ведь через ИБП проходит вся мощность, потребляемая устройством. При этом не будем забывать, что величина мощности, отдаваемая ИБП в нагрузку, может изменяться в десятки раз, что не может благотворно влиять на его работу.

При проведении ремонта оборудования производится полный анализ работы оборудования, выявление не только неисправности, но и причины по которым произошла неполадка оборудования, в случае необходимости производим доработку оборудования.

Понятно, что при ремонте желательно иметь схему. Ну, а если ее нет, простые телевизоры можно ремонтировать и без нее. Принцип работы всех ИБП практически одинаков, отличие только в схемных решениях и типах применяемых деталей.

Я пользуюсь методикой, выработанной многолетним опытом ремонта. Вернее, это не методика, а набор обязательных действий при ремонте, проверенных практикой.

После проведения ремонтных работ, при необходимости производится настройка, калибровка, установка заводских параметров оборудования.

Вам принесли телевизор или испортился свой.

* Включаете телевизор, убеждаетесь, что он не работает, что индикатор дежурного режима не горит. Если он горит, значит дело, скорее всего, не в ИБП. На всякий случай надо будет проверить напряжение питания строчной развертки.

* Выключаете телевизор, разбираете его.

* Внешний осмотр платы телевизора, особенно участка, где размещен ИБП. Иногда могут быть обнаружены вспучившиеся конденсаторы, обгоревшие резисторы и др. Надо будет в дальнейшем проверить их.

* Внимательно просмотрите пайки, особенно трансформатора, ключевого транзистора/микросхемы, дросселей.

* Проверьте цепь питания: прозвоните шнур питания, предохранитель, выключатель питания – если он есть, дроссели в цепи питания, выпрямительный мост. Часто при неисправном ИБП предхранитель не сгорает – просто не успевает. Если пробивается ключевой транзистор, скорее сгорит балластное сопротивление, чем предохранитель. Бывает, что горит предохранитель из-за неисправности позистора, который управляет размагничивающим устройством (петлей размагничивания). Обязательно проверьте на короткое замыкание выводы конденсатора фильтра сетевого питания, не выпаивая его, так как таким образом часто можно проверить на пробой выводы коллектор – эмиттер ключевого транзистора или микросхемы, если в нее встроен силовой ключ. Иногда питание на схему подается с конденсатора фильтра через балластные сопротивления и в случае их обрыва надо проверять на пробой непосредственно на электродах ключа.

* Недолго проверить остальные детали блока – диоды, транзисторы, некоторые резисторы. Сначала проверку производим без выпаивания детали, выпаиваем только когда возникло подозрение, что деталь может быть неисправна. В большинстве случаев такой проверки достаточно. Часто обрываются балластные сопротивления. Балластные сопротивления имеют малую величину (десятые Ома, единицы Ом) и предназначены для ограничения импульсных токов, а также для защиты в качестве предохранителей.

* Надо посмотреть, нет ли замыканий во вторичных цепях питания – для этого проверяем на короткое замыкание выводы конденсаторов соответствующих фильтров на выходах выпрямителей.

3. Лампочка горит на полную яркость. Немедленно выключите телевизор. Заново проверьте все элементы. И помните – чудес в радиотехнике не бывает, значит вы где-то что-то упустили, не все проверили.

Настройка и наладка оборудования, производится при помощи современных цифровых приборов и оборудования.

Какие виды блоков питания можно использовать для видеонаблюдения

Виды блоков питания камер видеонаблюдения

    Блок питания — это устройство, которое преобразует один тип электрической энергии в другую. Зачастую это преобразование идет с 220 В переменного напряжения в 12 В постоянного пониженного.

Блоки питания (адаптеры) бывают двух типов — импульсные или трансформаторные.

    Трансформаторный блок состоит из понижающего трансформатора и выпрямителя, преобразующего переменный ток в постоянный. Далее устанавливается фильтр (конденсатор), сглаживающий пульсации и прочие элементы (стабилизатор выходных параметров, защита от коротких замыканий, фильтр высокочастотных (ВЧ) помех).

    Преимущества трансформаторного блока питания:

·            — высокая надежность;

·            — ремонтопригодность;

·            — простота конструкции;

·            — минимальный уровень помех или их отсутствие;

·             — низкая цена.

·           Недостатки — большой вес, крупные габариты и небольшой КПД.

    Импульсный блок питания — инверторная система, в которой происходит преобразование переменного напряжения в постоянное, после чего генерируются высокочастотные импульсы, которые проходят ряд дальнейших преобразований (подробнее здесь). В устройстве с гальванической развязкой импульсы передаются к трансформатору, а при отсутствии таковой — напрямую к НЧ фильтру на выходе устройства.

    Достоинства импульсного блока питания:

·            — компактность;

·            — небольшой вес;

·            — доступная цена и высокий КПД (до 98%).

Блоки питания для одной камеры

    Используются для HD, аналоговых и IP-камер (которые не используют POE). Эти блоки применяются для питания 1 камеры с питанием 12В постоянного тока. Они бывают разных типов, так как, они подают питание на устройства с разной мощностью потребления — 1 A, 2 A … Эти устройства используются не только для питания камер, но и, например, для питания микрофона, видеорегистратора и т.д.

Схема подключения аналоговой видеокамеры

Блок питания или адаптер

Источники бесперебойного питания

    Источники бесперебойного питания предназначены для обеспечения непрерывной работы подключенных устройств. Существуют разные источники бесперебойного питания, рассчитанные на различное количество потребителей и различные виды подключения оборудования. Особенность источника бесперебойного питания заключается в защите подключаемого к нему оборудования от скачков напряжения в сети. В случае отключения электроэнергии в блоке питания в качестве резерва используется аккумулятор.

    Большинство источников бесперебойного питания будут эффективны если, пропадает напряжение, при долговременной и кратковременной подсадке и всплеске напряжения, при высоковольтных импульсных помехах, высокочастотном шуме, отклонение частоты напряжения в сети.

Схема подключения аналогового видеонаблюдения

Источник бесперебойного питания

Коммутаторы POE (Power over Ethernet)

    Питание по POE используется только для IP-камер. Подключение камеры наблюдения к коммутатору осуществляется с помощью кабеля Ethernet (Cat5 или Cat6). Коммутатор POE подключается к стандартной розетке, и затем должен быть подключен к Вашей сети, чтобы его можно было видеть на сетевом видеорегистраторе или через Интернет. Зачастую используют коммутаторы POE с 4, 8, 16 и 24 портами. Некоторые сетевые видеорегистраторы, имеют встроенные порты POE, в этом случае NVR будет подавать питание на камеру, и при этом внешний коммутатор не потребуется.

Схема подключенияIP-видеонаблюдения

Коммутаторы POE

NVR видеорегистратор со встроенным POE

Сравнение трансформаторного и импульсного БП: electronik_irk — LiveJournal

Лет 15 назад, ещё когда у меня был 286й компьютер, мне было непонятно назначение вентилятора. Ведь трансформаторные источники питания в радиоприёмниках не требовали никаких вентиляторов. А мне что-то рассказывали про огромный размер трансформатора, чтобы пропитать компьютер.

Помнится, что для снижения шума компьютера я опробовал следующую идею. Пусть комп стоит себе в комнате, и не шумит. А блок питания будет лежать в тумбочке на балконе. От блока питания до компа — толстые алюминиевые провода, сечением так 1.5-2мм. И длиной метра 4… Конечно же, моя конструкция смогла пропитать лишь CD-ROM. А комп не работал. Винт не запускался.

Так вот, суть вот в чём. Я почему-то думал, что трансформаторный источник питания должен обладать высочайшим КПД. В своей будущей квартире планирую сделать 5В розетку, для зарядки всяких девайсов. На чём же делать такую розетку? Трансформатор? Импульсник?

И вот я провёл пару экспериментов.

1) Трансформатор ТП112 на 18В + выпрямитель + 5В стабилизатор на выходе (LM2574) + нагрузка 11 Ом

Как только попадутся трансформаторы размером побольше — проведу ещё один эксперимент. В крупных трансформаторах вторичная обмотка намотана толстенным проводом — меньшие потери. Посмотрим…

Блоки питания

Импульсный блок питания для видеонаблюдения

Для систем видеонаблюдения, контроля доступа и систем автоматики, большее распространение получили импульсные источники питания. Так же применяются трансформаторные, но уже в меньшей мере т.к. дороги и при своих габаритных размерах уступают по возможностям импульсным источникам питания, «староверы» утверждают что трансформаторные источники  питания, при установке камер видеонаблюдения,  надежнее и лучше по параметрам.
Как устроен трансформаторный источник питания мы знаем из курсов физики за 7 класс, просто нужно добавить во вторичную цепь стабилизатор напряжения на специализированных микросхемах (чаще всего встречающейся) или сборкой на транзисторах. А вот как работает импульсный источник питания для многих загадка, отсюда и недоверие к этим на первый взгляд сложным приборам. Не будем сильно вдаваться в подробности, номенклатуру применяемых деталей, а также величин тока и напряжения протекающих при работе блока питания, рассмотрим работу на простейшем примере:

1. Входная цепь (первичка) напряжением 220 вольт. В ней есть предохранитель, система плавного пуска (служит для защиты элементов и узлов источника питания от перегрузок по току), фильтры в виде дросселей, диодный выпрямительный мост, схема защиты от статического напряжения.
2. Сердце источника. Тут есть малогабаритный импульсный трансформатор на феррите, ключевой транзистор или всевозможные сборки(специализированные микросхемы), микросхемы управления, накопительная ёмкость, слаботочные цепи питания, обратная связь на оптопарах (в основном).
3. Вторичная цепь. Состоит из выпрямительных диодов, фильтры на конденсаторах, силоточных дросселях, системы обратной связи и регулировки выходного напряжения.

Напряжение 220 вольт фильтруется, выпрямляется и сглаживается на накопительном конденсаторе. После этого ток поступает на первичную обмотку трансформатора а второй вывод соединён с коллектором силового транзистора которым управляет микросхема генератор с ШИМ, микросхема формирует импульсы на базу транзистора в зависимости от величины ошибки получаемой от цепочки обратной связи, чем ошибка будет больше, тем короче импульс подаваемый на первичную обмотку трансформатора. За счёт обратной связи получаемой от вторичной цепи достигается высокая стабильность и устойчивость выходного напряжения. Точность поддержания выходного напряжения очень высока, а так же может регулироваться в зависимости от условий применения источника.

Часто встречаются дополнительные уровни (элементы) защиты в импульсных источниках, но все они направлены на стабильность параметров, а так же что бы выходное напряжение не превысило заданного уровня ни при каких обстоятельствах.

Итак, разобравшись с работой импульсного источника питания, поняв, что ничего сложного в его устройстве нет, так-же глядя на современные устройства питающиеся от сети 220В ( компьютеры, телевизоры, телефон) можно сделать выводы: Импульсный источник питания не только можно применять в системах видеонаблюдения, но и нужно! Ведь мы получаем ряд преимуществ! Множество решений для питания систем видеонаблюдения на данный момент существуют и в их основе Импульсный Источник Питания.

Это может заинтересовать Вас

Блок питания импульсный Robiton TN5000S

Блок питания 5 Ампер 6 7.5 9 12 13.5 15 16 Вольт Robiton TN5000S.
Универсальность блока питания состоит в том, что пользователь имеет возможность выбрать необходимое выходное напряжение и штекер. Такие блоки удобны и функциональны, поскольку могут подходить к различным приборам или бытовым устройствам, будь то настольная лампа или тонометр. Как правило, универсальные блоки биполярны, т.е. полярность можно изменить поворотом штекера.

Robiton TN5000S — импульсный блок питания в розетку (ИБП) с выбором фиксированного выходного напряжения от до 16 Вольт. Именно фиксированное напряжение является одним из основных преимуществ импульсных блоков питания. Постоянные 220 Вольт — это большая редкость в современных электросетях, но с ИБП вы получите именно то выходное напряжение, которое нужно вашему прибору или устройству, оно будет стабильное, независимо от скачков внешней сети. Также нужно отметить очень высокий КПД блоков такого типа, их энергия идет точно по назначению, а не на обогрев окружающей среды. Импульсные блоки питания благодаря современным цепям защиты очень надежны. Им не грозят перегрузки, скачки напряжения и короткие замыкания. Необходимо отметить их достаточно скромные габариты и лёгкий вес ввиду отсутствия трансформатора, что также положительно влияет на цену изделия.

Единственным существенным недостатком импульсного блока питания являются помехи, которые он создает. Это может оказаться критичным при использовании с некоторым музыкальным оборудованием. Музыкальные колонки, например, могут издавать “свист”. Для питания такого оборудования используются линейные (трансформаторные) блоки.

Продукция ROBITON проходит обязательную сертификацию и соответствует всем нормам безопасности РСТ, а также евразийского сообщества ЕАС. Также впечатляют гарантийные обязательства производителя — на все блоки питания ROBITON предоставляется гарантия 1 год.

Технические характеристики:
▪ Вход: 100-240В, 50/60 Гц
▪ Выход: 6,0 / 7,5 / 9,0 / 12,0 B 5000 мА; 13,5 / 15,0 В 3800 мА; 16 В 3500 мА
▪ Область применения: Универсальный
▪ Тип разъема: Штекер
▪ Размер штекера: 2,5х12мм; 3,5х15мм; 5,0х2,1мм; 5,5х2,5мм; 4,0х1,7мм; 2,35х0,75мм; 3,5х1,35мм
▪ Полярность: Отрицательная, Положительная
▪ Выходное напряжение: 6 В, 7,5 В, 9 В, 12 В, 15 В, 16 В, 13,5 В
▪ Выбор выходного напряжения: Устанавливает пользователь
▪ Тип электросхемы: Импульсный
▪ Напряжение питания: 100 — 110 В, 220 — 240 В
▪ Выходной ток (макс.): 5000 мА
▪ AС шнур: 100 см
▪ DC шнур: 150 см

Источник питания с плавным пуском и импульсным трансформатором

При включении усилителей питания, лабораторных и других БП в сети возникают помехи, вызванные пусковыми токами трансформаторов, токами заряда электролитических конденсаторов и запуском самих питаемых устройств. Внешне эта помеха проявляется как «мигающий» световой сигнал и искры в электрической розетке, а электрически — это просадка линейного напряжения, которая может привести к выходу из строя и нестабильности других устройств, питающихся от той же сети.

Кроме того, эти пусковые токи вызывают возгорание контактов выключателей, розеток. Еще одно негативное влияние пускового тока — диоды выпрямителя при запуске этой работы из-за перегрузки по току могут выйти из строя. Например, пусковой ток зарядки конденсатора 10000 мкФ 50В может достигать более 10 ампер. Если диодный мост не предназначен для этой текущей рабочей среды, мост может выйти из строя. Особенно сильные пусковые токи наблюдаются при мощности 50-100Вт. Для этих силовых агрегатов предлагаем стартер.

При включении сетевого адаптера токоограничивающий резистор запускается через R4. По прошествии некоторого времени, необходимого для его запуска, зарядка конденсатора и пусковой резистор нагрузки шунтируются контактами реле и выходом блока питания на полную мощность. Время включения определяется емкостью конденсатора C2. Элементы C1D1C2D2 представляют собой бестрансформаторный источник питания для реле цепи управления. Стабилитрон D2 играет сугубо защитную роль, и исправная схема управления может отсутствовать. Реле БС-115С-12В, использованное в схеме, может быть заменено любыми другими контактами реле с током не менее 10А, с подбором диодов, конденсатором С1 и выбором транзистора VT1 по напряжениям, реле высокого напряжения.Стабилитрон D3 обеспечивает гистерезис между включением и выключением напряжения. Другими словами, реле будет круто включаться, но не плавно.

Конденсатор С1 определяет ток реле. В случае недостаточного тока емкость конденсатора необходимо увеличить (0,47… 400… 630 В 1 мкФ). В защитную пленку конденсатор желательно наклеить изолентой или усадить. Предохранители подбираются на удвоенный номинальный ток источника питания. Например, для блока питания 100Вт предохранители должны иметь ток на 2 * (100/220) = 1А.При необходимости схему можно дополнить сетевым балансным / несимметричным фильтром, включенным после предохранителей. Связь с корпусом, присутствующим на схеме, можно рассматривать только как общий провод для подключения тестера. Ни в коем случае он не может подключаться к устройству шасси, отображать его на общих сетевых фильтрах и т. Д.

Теги: схема защиты источника питания плавный пуск источника питания Импульсный трансформатор Источник питания мягкий пуск схема плавного пуска Soft-Start psu

20-импульсный преобразователь переменного тока в постоянный на основе автоподключенного трансформатора для электросвязи

Назначение Целью данной статьи является создание 12-пульсного выпрямителя на основе автотрансформатора T с пассивным подавлением гармоник в большем количестве электрических самолетов.Автотрансформатор T использует только две основные обмотки, что позволяет сэкономить объем, пространство, размер, вес и стоимость. Кроме того, предлагаемый нетрадиционный межфазный трансформатор (UIPT) с более низким номиналом кВА (около 2,6% мощности нагрузки) по сравнению с обычным межфазным трансформатором приводит к большему снижению гармоник. Дизайн / методология / подход Хорошо известно, что для увеличения номинальных характеристик и снижения стоимости и сложности многоимпульсного выпрямителя необходимо увеличить количество импульсов. В некоторых практических случаях рекомендуется использовать 12-пульсный выпрямитель (12PR) как хорошее решение, учитывая его простую конструкцию и малый вес.Но 12PR технически не может соответствовать стандартам требований по гармоническим искажениям для некоторых промышленных приложений, и поэтому они должны использоваться с выходными фильтрами. В этой статье предлагается 12PR, который состоит из Т-автотрансформатора 12PR и пассивного подавления гармоник (PHR) на основе UIPT в цепи постоянного тока (DC). Выводы Чтобы показать преимущество этой новой комбинации перед другими решениями, используются результаты моделирования, а затем реализуется прототип для оценки и проверки результатов моделирования.Результаты моделирования и экспериментальных испытаний показывают, что общий коэффициент гармонических искажений (THD) входного тока предлагаемого 12PR с PHR на основе UIPT составляет менее 5%, что соответствует требованиям IEEE 519. Также показано, что по сравнению с другими решениями он экономичен, и в то же время его коэффициент мощности близок к единице, а его номинальная мощность составляет 29,92% от номинальной нагрузки. Таким образом, очевидно, что предлагаемый выпрямитель является практическим решением для большего количества электрических самолетов. Оригинальность / ценность Вклад этой статьи резюмируется следующим образом.В предлагаемой конструкции используется модифицированный автотрансформатор Т, который отвечает всем техническим ограничениям и по сравнению с другими вариантами имеет меньшие номинальные характеристики, вес, объем и стоимость. В предлагаемом выпрямителе используется PHR на основе UIPT на его звене постоянного тока 12PR, который имеет хорошие технические возможности и более низкие характеристики. В PHR на основе UIPT используется IPT, имеющий дополнительную вторичную обмотку и четыре диода. Это решение приводит к уменьшению THD входного тока и потерь проводимости диодов.В условиях полной нагрузки THD входного линейного тока и коэффициент мощности составляют 4% и 0,99 соответственно. THD составляет менее 5%, что соответствует требованиям IEEE-519 и DO-160G.

— B&K Precision

Введение

Источники питания являются одними из самых популярных устройств электронного тестирования. Это неудивительно, поскольку контролируемая электрическая энергия используется множеством способов. В этом руководстве мы рассмотрим различные типы источников питания, их элементы управления, способы их работы и некоторые примеры их применения.

Источником питания в широком смысле можно назвать все, что снабжает энергией, например плотину гидроэлектростанции, двигатель внутреннего сгорания или гидравлический насос. Однако мы ограничимся обсуждением типов источников питания, которые преимущественно используются для испытаний и измерений, технического обслуживания и разработки продуктов.

Этот документ предназначен для пользователей или потенциальных пользователей источников питания. Его цель — дать определение используемых терминов, познакомить с различными типами источников питания и лежащими в их основе технологиями, объяснить элементы управления типичными источниками питания и рассмотреть некоторые примеры их использования.

Вот таблица некоторых различных типов источников питания. Мы сосредоточимся на выделенных типах.

Термин «настольный источник питания» здесь используется несколько мягко, так как некоторые из обсуждаемых нами источников питания могут быть слишком тяжелыми, чтобы их можно было поставить на скамейку.Тем не менее, номенклатура полезна, поскольку даже тяжелые источники питания с высокой выходной мощностью имеют много общего со своими меньшими собратьями. Но термин «скамья» является описательным для многих людей, поскольку он вызывает в воображении образ источника питания постоянного тока, который используется на скамейке инженера или техника для множества энергетических задач.

В оставшейся части этого документа стендовый источник питания будет рассмотрен более подробно после краткого обзора источников питания переменного тока.

Источник переменного тока

При тестировании электрического оборудования, которое питается от сети переменного тока, часто важно оценить оборудование, когда оно подвергается воздействию повышенного или пониженного напряжения.Нормальные колебания напряжения в сети переменного тока составляют порядка ± 10%, но могут быть больше, когда линия одновременно используется множеством тяжелых нагрузок. Разработчик может также захотеть провести испытания, выходящие за рамки нормальных изменений напряжения сети переменного тока, для целей нагрузочного тестирования (чтобы выяснить, в чем заключаются недостатки конструкции). Для этого типа тестирования требуется переменный источник переменного тока. Регулируемый источник переменного тока также может быть полезен во время «пониженного напряжения» (условия низкого напряжения в сети), чтобы поднять напряжение в сети до нормального уровня. Другое использование — повышение напряжения, когда нагрузка подключена через длинный удлинитель и падение напряжения на шнуре является значительным.

Различные напряжения переменного тока генерируются с помощью трансформатора (или автотрансформатора). Трансформатор может иметь несколько обмоток или ответвлений, и в этом случае прибор использует переключатели для выбора различных напряжений. В качестве альтернативы можно использовать регулируемый трансформатор (регулируемый автотрансформатор) для (почти) непрерывного изменения напряжения ¹ . Некоторые источники переменного тока включают измерители для контроля напряжения, тока и / или мощности.

Некоторые продукты, такие как блок питания переменного тока с регулируемой изоляцией B & K Precision модели 1655A, показанный ниже, объединяют в себе изолирующий трансформатор и регулируемый трансформатор.Этот продукт также включает в себя возможность выполнять испытания на утечку переменного тока и имеет удобный регулируемый источник питания для паяльников. Это практичный и полезный инструмент для стенда устранения неполадок.

Типы источников питания постоянного тока

Съемник аккумулятора

Один из популярных типов выдает 13,8 В постоянного тока и предназначен для подачи постоянного тока на устройства, обычно питаемые от автомобильного аккумулятора. Типичное применение — обслуживание радиоприемников CB и автомобильного стереооборудования. Их характеристики линейного регулирования обычно шире, чем у лабораторных расходных материалов, но это нормально, поскольку напряжения в автомобилях существенно различаются.

Другой популярный тип (показан справа) заменяет различные схемы батарей на 1,5 В и батарей на 9 и 12 В. Единственными элементами управления являются двухпозиционный переключатель и поворотный переключатель, позволяющие выбрать желаемое выходное напряжение.

Поскольку они являются настоящими источниками питания, они разработаны для безопасной непрерывной работы в условиях короткого замыкания.

Расстояние между банановыми разъемами составляет 0,75 дюйма (19 мм), чтобы можно было использовать переходники с двумя банановыми вилками, используемые с коаксиальными кабелями.

Источник постоянного напряжения

Чуть более сложный источник питания, чем разрядник батарей, обеспечивает постоянное регулируемое напряжение. Поскольку они регулируемые, они обычно поставляются с измерителем, который показывает установленное напряжение источника питания.В некоторых также есть измерители, позволяющие контролировать ток. Типичная модель — B&K 1686A, показанная справа.

Основное поведение источника питания — поддержание установленного вами напряжения независимо от сопротивления нагрузки.

Эти модели имеют ручку для регулировки выходного напряжения. Некоторые модели не могут быть полностью отрегулированы до нуля вольт, и их максимальный выходной ток может быть пропорционален выходному напряжению, а не обеспечивать номинальный ток при любом выходном напряжении.

В модели справа предусмотрены «связующие» точки, позволяющие контролировать выходное напряжение с помощью более точного цифрового измерителя или для подключения к другим цепям (обратите внимание, что связующие точки имеют предел 2 А).

Эти типы источников питания хорошо работают в качестве разрядников батарей, а также покажут вам ток, потребляемый нагрузкой.

Постоянное напряжение / Источник постоянного тока

Вероятно, самый популярный тип лабораторных источников питания — это источники постоянного напряжения / постоянного тока.В дополнение к подаче постоянного напряжения эти источники могут также подавать постоянный ток. В режиме постоянного тока источник питания будет поддерживать установленный ток независимо от изменений сопротивления нагрузки. Типичным примером этого типа источника питания является B&K 1621A, показанный:

Этот источник питания выдает одно регулируемое напряжение, на которое указывает один набор клемм типа «банановый разъем». Вышеупомянутое расположение выходных клемм с клеммой заземления между клеммами + и — является наиболее распространенным и делает подключение любой клеммы к земле с помощью металлической перемычки очень удобно.Это полезно, если вы хотите, чтобы одна из клемм была заземлена. Конечно, то же самое можно сделать с помощью куска проволоки или перемычки со штабелируемыми банановыми вилками.

Указанный выше источник питания имеет грубую и точную регулировку как тока, так и напряжения. В некоторых источниках питания вместо этого для регулировки используются 10-оборотные потенциометры. В других используются дисковые переключатели или кнопочные переключатели. Дисковые и кнопочные переключатели полезны (если их настройки точны), потому что они могут устранить необходимость в измерителе.

У этих типов источников питания часто есть другие полезные функции:

• Дистанционное измерение: вход с высоким сопротивлением, позволяющий измерять напряжение на нагрузке. Затем источник питания корректирует падение напряжения на выводах, соединяющих источник питания с нагрузкой.
• Соединения ведущий / ведомый: существуют различные методы, позволяющие подключать источники питания одного семейства параллельно или последовательно для получения более высоких напряжений или более высоких токов.
• Терминал дистанционного программирования: у некоторых источников питания есть входные терминалы для напряжения или сопротивления, которые можно использовать для управления выходным напряжением или током.Примечание: это называется аналоговым программированием, а не цифровым программированием с помощью компьютера.

Источник питания с несколькими выходами

Источники питания с несколькими выходами имеют более одного выхода постоянного тока, часто два или три. Они полезны и экономичны для систем, требующих нескольких напряжений. Часто используемый источник питания для разработки схем — это источник с тройным выходом. Один выход подает от 0 до 6 вольт, предназначенный для цифровой логики. Два других питают (обычно) от 0 до 20 вольт, которые могут использоваться с биполярной аналоговой схемой.Иногда для двух источников питания на 20 вольт предоставляется регулировка слежения, так что источники + и — 20 вольт можно регулировать вместе, поворачивая одну ручку.

Популярной моделью является модель 9130:

Три выхода можно настроить независимо с помощью ручки или клавиатуры. Выходы каналов 1 и 2 — 31 вольт при 3,1 ампера, а третий канал выдает 6 вольт при 3,1 ампера. Таким образом, источник питания может непрерывно выдавать более 200 Вт. Выходы можно включать и выключать независимо или все сразу (полезно для питания всей печатной платы).

Блок питания имеет ряд полезных функций. Выходы можно настроить на работу по таймеру: по прошествии некоторого времени выход отключается. Пределы напряжения устанавливаются для всех каналов, поэтому ваш прототип электрической конструкции может быть защищен от случайного перенапряжения. Два канала на 30 В могут быть подключены последовательно или параллельно для получения более высокого напряжения или тока соответственно. Существуют также регистры хранения для сохранения до 50 состояний прибора для последующего вызова (полезно для повторяющихся испытаний).

Приятной особенностью для автоматической работы является то, что источник питания может быть настроен так, чтобы его выход был включен при последних настройках включения. Таким образом, если он работает в цепи и отсутствует питание переменного тока, источник питания снова начнет подавать питание, когда питание переменного тока снова включится.

Этот конкретный блок питания также программируется с помощью компьютера, что подводит нас к следующему типу блока питания.

Программируемое питание

Программируемые блоки питания иногда называют «системными» блоками питания, поскольку они часто используются как часть компьютерной системы для тестирования или производства.Мы исключим из этого обсуждения «программирование» через внешние напряжения или сопротивления, которое использовалось в основном до того, как цифровое управление стало популярным.

На протяжении многих лет существовало множество типов компьютерных интерфейсов с контрольно-измерительными приборами. Двумя наиболее популярными из них были IEEE-488, также известный как GPIB (интерфейсная шина общего назначения), и последовательная связь RS-232. Также использовались сетевые интерфейсы (например, Ethernet) и USB-интерфейсы. Мы не будем здесь обсуждать достоинства различных типов интерфейсов, поскольку они выходят за рамки этого документа.

Командный язык для источника питания находится на несколько более высоком уровне, чем тип интерфейса. Это означает набор инструкций, отправляемых прибору по цифровому интерфейсу, и информацию, полученную компьютером от прибора. Вы увидите три категории:

Собственный	Собственные языки команд обычно специфичны для одного производителя, а иногда даже специфичны для определенного набора инструментов.Недостатком проприетарных командных языков является то, что пользователю необходимо написать программное обеспечение, специально предназначенное для этого инструмента. Переход на другой блок питания от другого производителя означает переписывание программного обеспечения.
SCPI	означает «Стандартные команды для программируемых инструментов», часто произносится как «скиппи» или «скуппи». Поскольку необходимость переписывать программное обеспечение при смене поставщика является болезненным, индустрия тестирования / измерения разработала SCPI для стандартизации команд для контрольно-измерительных приборов, чтобы упростить смену поставщиков приборов без необходимости переписывать большое количество программного обеспечения.
SCPI-подобный	SCPI очень помог, но не является полным решением, потому что добавляются новые функции, требующие новых команд. Несмотря на это, многие производители пытаются сделать свои языки командных инструментов SCPI-подобными, то есть они используют как можно больше стандартов. Синтаксис также выглядит знакомым разработчикам программного обеспечения, поэтому время разработки сокращается.

Здесь приводится типичный набор команд SCPI, общих для источников питания:

[SOURce:]

MODE {}
MODE?

НАПРЯЖЕНИЕ
[: LEVel] {}

[: LEVel]?
: ЗАЩИТА

: СОСТОЯНИЕ {}
: СОСТОЯНИЕ?

[: LEVel] {}
[: LEVel]?

ТОК
[: LEVel] {}

[: LEVel]?

Отправляя любую из приведенного выше списка команд через интерфейс, поддерживаемый прибором, можно управлять подачей с компьютера, а не нажимать клавиши на передней панели.Это очень полезно, особенно при выполнении более сложных настроек, таких как создание динамических шагов напряжения с использованием режима списка.

Многодиапазонная поставка

Большинство обычных источников питания работают с фиксированными номинальными значениями напряжения и тока, например 30В / 3А. В этом примере максимальная выходная мощность 90 Вт может быть реализована только тогда, когда источник питания работает при 30 В / 3 А. Для всех других комбинаций напряжения / тока выходная мощность будет меньше. Многодиапазонные источники питания отличаются тем, что они пересчитывают пределы напряжения / тока для каждой настройки, образуя границу гиперболической формы с постоянной мощностью, как показано на диаграмме ниже.Модель B & K 9110, рассчитанная на 100 Вт / 60 В / 5 А, является примером этого типа источника питания. Возможны любые комбинации напряжения / тока, лежащие на гиперболической кривой, например 20В / 5А или 60В / 1,66А, и в каждом случае источник питания работает на максимальной мощности. Преимущества этой архитектуры очевидны: источник питания с несколькими диапазонами обеспечивает большую гибкость в выборе выходных параметров и позволяет пользователям заменять несколько фиксированных номиналов одним источником с несколькими диапазонами, что позволяет сэкономить средства и место на столе.

Характеристики источника питания

Режим постоянного тока и постоянного напряжения

Категория источников питания постоянного тока, обсуждаемая в этом разделе, изменяет напряжение сети переменного тока на напряжение постоянного тока.Наиболее распространенным и универсальным регулируемым источником питания постоянного тока является источник постоянного тока (CC) или постоянного напряжения (CV), который, как следует из названия, может обеспечивать либо постоянный ток, либо постоянное напряжение в определенном диапазоне, см. Изображение ниже.

Рабочая характеристика этого источника питания называется автоматическим кроссовером постоянного напряжения / постоянного тока. Это позволяет непрерывно переходить от режима постоянного тока к режиму постоянного напряжения в ответ на изменение нагрузки.Пересечение режимов постоянного напряжения и постоянного тока называется точкой кроссовера. На рисунке ниже показано соотношение между этой точкой пересечения и нагрузкой.

Например, если нагрузка такова, что подключенный к ней источник питания работает в режиме постоянного напряжения, обеспечивается регулируемое выходное напряжение. Выходное напряжение остается постоянным по мере увеличения нагрузки до момента, когда будет достигнут заданный предел тока. В этот момент выходной ток становится постоянным, а выходное напряжение падает пропорционально дальнейшему увеличению нагрузки.На некоторых моделях блоков питания точка кроссовера обозначается светодиодными индикаторами на передней панели. Точка пересечения достигается, когда индикатор CV гаснет, а индикатор CC загорается.

Аналогично, переход из режима постоянного тока в режим постоянного напряжения автоматически происходит при уменьшении нагрузки. Хороший пример этого можно увидеть при зарядке 12-вольтовой батареи. Первоначально напряжение холостого хода источника питания может быть установлено равным 13,8 вольт. Низкий заряд батареи приведет к большой нагрузке на источник питания, и он будет работать в режиме постоянного тока, который можно отрегулировать для скорости зарядки 1 ампер.Когда аккумулятор заряжается, и его напряжение приближается к 13,8 вольт, его нагрузка уменьшается до точки, при которой он больше не требует полной зарядки в 1 ампер. Это точка кроссовера, когда источник питания переходит в режим постоянного напряжения.

В следующем списке спецификаций мы перечислим советы и вопросы, которые вы, возможно, захотите учесть при изучении характеристик источника питания. Внимательно читайте спецификации и всегда смотрите на мелкий шрифт.

Выход

Выходное напряжение и ток (или напряжения и токи для нескольких выходов), конечно, имеют фундаментальное значение.Если вы ищете источник питания для конкретного приложения, подумайте о том, чтобы быть консервативным и покупать больше возможностей, чем вам нужно — в проекты часто добавляются новые функции на поздних этапах цикла проектирования.

Советы и вопросы:

• Убедитесь, что выходной сигнал указан в допустимом диапазоне входного линейного напряжения (пример: некоторые импульсные источники питания должны быть снижены, например, до 90 В переменного тока).
• Некоторые блоки питания (обычно импульсные блоки питания) не рассчитаны на выходное напряжение до 0 В.
• Насколько припас может плавать над или под землей?
• Насколько выходной дрейф с течением времени? Типичное значение может составлять от 5 до 10 мВ в течение 10 часов при постоянной нагрузке и входном напряжении.
• Если на выходе фиксированное напряжение, можно ли его немного отрегулировать до желаемого значения?
• Проверьте, есть ли в источнике питания дистанционное зондирование. Дистанционное измерение использует две входные клеммы с высоким импедансом для измерения выходного напряжения источника питания. При подключении к нагрузке эта функция может корректировать падение напряжения в соединительных проводах питания и нагрузки.
• Некоторые блоки питания имеют защиту на выходе. Иногда это называется «лом», «защита от перенапряжения» или «защита от предельного напряжения». Эта функция либо ограничивает выходное напряжение до значения, установленного пользователем, либо отключает выход, если выходное напряжение достигает установленного предела. Цель состоит в том, чтобы обеспечить защиту цепей, чувствительных к напряжению. Пример: вы запитываете логическую схему 5 В с источником питания, способным обеспечить выходное напряжение 40 В. Вы устанавливаете защиту источника питания от перенапряжения на 5.5 вольт. Тогда выходное напряжение никогда не будет превышать 5,5 вольт, независимо от того, на сколько вы поворачиваете ручку регулировки напряжения. Примечание: «лом» обозначает устройство (обычно SCR), которое закорачивает выход при превышении установленного предела напряжения. Поведение лома может быть нежелательным — хотя отключение цепи защитит ее, это также может вызвать проблему из-за отсутствия питания цепи!

Постановление

Регулировка нагрузки — это степень изменения выходного напряжения при изменении нагрузки, обычно от 0 до 100% номинального значения.Это можно легко и удобно измерить с помощью современных нагрузок постоянного тока. Типичные характеристики составляют от 0,1% до 0,01%. Если подумать, это отличное поведение — изменение до 1 части из 10 000 (это делается с помощью схем управления с отрицательной обратной связью).

Линейное регулирование — это степень изменения выхода при изменении входного переменного напряжения. Обычно он указывается как мВ на данное изменение входного сигнала или как процентное изменение во всем допустимом диапазоне входного сигнала. Типичные значения снова находятся в диапазоне 0.От 1% до 0,01%.

Для очень требовательных проектов можно узнать, как изменяется выход при изменении трех основных факторов: входного напряжения, нагрузки и температуры. Это редко указывается и, вероятно, придется измерить.

Вышеуказанные нормативные характеристики относятся к установившемуся режиму работы. Переходное поведение важно для некоторых приложений. Можно указать переходное время отклика, оно связано с тем, сколько времени требуется источнику питания для восстановления до заданного значения после внезапного изменения нагрузки или выхода.Это может быть важной спецификацией, когда источник питания используется с цифровой схемой, которая потребляет энергию пачками. Например, радиопередатчик быстро перейдет из состояния бездействия в состояние полной мощности, что приведет к скачкообразным изменениям спроса на источник питания. Источник питания с плохой переходной характеристикой (или нестабильной реакцией, вызывающей колебания) будет вредным для приложения, потому что он может быть не в состоянии обеспечить достаточную мощность, а его выходные переходные процессы могут быть связаны с цепью, которую он поставляет, что приведет к аномальное поведение.

Пульсация и шум

Не существует общепринятого метода измерения пульсаций и шума. Некоторые поставщики включают внешние схемы при проведении измерений, поэтому, чтобы дублировать их результаты, вам нужно будет связаться с ними, как они проводят свои измерения. Самый простой способ измерения — подключить осциллограф со связью по переменному току к выходу источника питания. Измерение может быть выполнено на основе синфазного шума (шум на обоих выходах + и — источника питания по отношению к заземлению источника переменного тока) или нормального (также называемого дифференциальным режимом) шума, который представляет собой шум, наблюдаемый между + и — клеммы источника питания.Примечание: поскольку внешняя часть разъема BNC на многих прицелах подключена к заземлению, вам придется использовать изолирующий трансформатор для питания осциллографа или использовать дифференциальный усилитель для измерения шума в нормальном режиме.

Пульсации для линейных источников питания обычно измеряются при удвоенной частоте сети. Что касается импульсных источников питания, вам нужно проверить более высокие частоты, и вы можете увидеть скачки напряжения. Пульсация может быть определена как часть нефильтрованного переменного напряжения и шума, присутствующих на выходе фильтрованного источника питания при работе с полной нагрузкой, и обычно указывается в вольтах (среднеквадратичное значение).С другой стороны, шум обычно определяется как размах переменного напряжения и может быть определен как часть нефильтрованного и неэкранированного шума электромагнитных помех, присутствующего на выходе отфильтрованного источника питания при работе с полной нагрузкой.

Может быть важно знать, в какой полосе частот указан шум. Часто это 20 МГц, так как для его измерения используется осциллограф. Примечание: иногда рябь и шум обозначаются как PARD, что является аббревиатурой от «периодических и случайных отклонений».

Большинство линейных источников питания должны иметь пульсации менее 3 мВ RMS и менее 50 мВ пиковых значений для импульсных источников

* Практический пример : Вот несколько примеров измерений пульсации и шума.Выход блока питания B&K Precision 9130, установленного на 9 В, был подключен через коаксиальный кабель 50 Ом (с использованием переходника с двумя банановыми вилками) к цифровому запоминающему осциллографу B&K Precision 2534 (полоса пропускания 60 МГц). Вход осциллографа был связан по переменному току (канал был проверен, чтобы убедиться, что связь по переменному току не оказывала заметного влияния на амплитуду входного сигнала вплоть до 30 Гц). Прицел питался от изоляционного трансформатора медицинского назначения, поэтому измерение шума было дифференциальным, а не синфазным.Не было измеримых пульсаций в линии электропередач, и шум был в основном широкополосным с некоторыми всплесками с основной частотой 40 МГц. Эти шипы не от этого источника питания, потому что i) они присутствовали при выключенном источнике питания и ii) они присутствовали на других приборах на скамейке автора, также выключенных. Вероятно, это цифровые помехи от компьютера автора, проходящие через линию электропередачи. 9130 рассчитан на уровень шума менее 3 мВ RMS; эта конкретная поставка соответствовала спецификации.Обратите внимание, что это примерные измерения и не предназначены для определения каких-либо конкретных характеристик источников питания 9130 в целом. Тем не менее, мы надеемся, что это показывает, что такая «простая» вещь, как подключение одного кабеля к источнику питания и выполнение измерения, включает в себя ряд вещей, о которых следует подумать. Если бы автор использовал на входе фильтр нижних частот 20 МГц, он бы не тратил время на отслеживание этого паразитного шума.

Рисунок 2: (A) Типичный тепловой шум (B) Более медленный захват (A), показывающий всплеск (~ 15 мВ) (C&D) Подробности всплеска

Температура

Поскольку компоненты, из которых состоят блоки питания, чувствительны к температуре, неудивительно, что блоки питания в целом также могут быть чувствительными к температуре.Это верно даже тогда, когда дизайнеры стараются минимизировать влияние температуры. Современные источники питания лабораторного качества должны иметь температурный коэффициент ниже 0,05% на C. Обычно это указывается в диапазоне рабочих температур, который часто составляет от 0 до 40 ˚C. Обычно подразумевается или предполагается, что источник питания испытывается при постоянной нагрузке без колебаний линии переменного тока.

Вход переменного тока

Источники питания большего размера могут использовать трехфазное питание. Они могут быть более экономичными и немного более эффективными, чем однофазные источники питания, хотя частота пульсаций будет выше.

Изоляция: определяется как напряжение постоянного или переменного тока, которое может подаваться между входом и выходом без нарушения питания. Типичные значения — от 500 до 1500 В. Изоляция источника питания между входом и выходом или шасси обеспечивается изоляцией, обеспечиваемой трансформатором источника питания.

Некоторые источники питания содержат фильтрующие конденсаторы большой емкости, которые, по сути, вызывают короткое замыкание на выпрямитель при первом включении источника питания. В некоторых источниках питания есть схемы, позволяющие минимизировать пусковой ток или распределить его по времени («плавный пуск»).

Спецификация удержания определяет, как долго вход переменного тока может отключиться, а источник питания будет оставаться в режиме регулирования. Заряд, накопленный на конденсаторах фильтра, используется для подачи питания при отключенном входе переменного тока.

По мере увеличения стоимости энергии эффективность энергоснабжения становится все более важной. Эффективность — это выходная мощность, деленная на входную, и, конечно же, всегда будет меньше 100% (обычно она преобразуется в проценты). Лучшие расходные материалы могут быть эффективными на 90% или лучше.Линейные источники питания обычно намного менее эффективны, чем импульсные источники питания.

Точность отслеживания

Некоторые блоки питания с двумя или более выходами могут иметь функцию отслеживания. Здесь один выход будет отслеживать выходное напряжение другого выхода. Это полезно при подаче питания на цепи, которым нужна положительная и отрицательная шина. Спецификация точности отслеживания определяет, насколько точно второй вывод отслеживает вывод первого вывода.

Изоляция по постоянному току

Изоляция означает, насколько клеммы + или — могут быть «плавающими» над или под землей линии питания.Эта спецификация часто включает выходное напряжение источника питания. Важно не превышать спецификацию, так как это может вызвать пробой диэлектрика внутреннего компонента и / или воздействие опасного напряжения. Довольно часто два блока питания подключаются последовательно, чтобы получить более высокое напряжение, чем может обеспечить любой из них. Например, рассмотрим следующую схему:

В, _из будет суммой напряжений, установленных на источнике питания 1 и источнике питания 2. Обратите внимание, что эта последовательная работа должна быть такой, чтобы ток не превышал ток источника питания с минимальным номинальным током.

Чтобы быть уверенным, что вы соблюдаете технические требования производителя по изоляции постоянного тока, убедитесь, что ни одно из напряжений на любом из внешних проводов относительно земли не превышает спецификации изоляции постоянного тока.

Теория работы

Есть два основных способа работы источников питания: линейное регулирование и режим переключения.

Линейный регламент

Принцип действия источника питания с линейным регулированием показан на следующей схеме:

Входное напряжение обычно поступает от трансформатора, двухполупериодного выпрямителя и конденсаторного каскада фильтра.Выходное напряжение сравнивается с опорным напряжением (полученным, например, из настроек передней панели источника питания), и разница подается на транзистор, чтобы пропускать через него больший или меньший ток. Транзистор обычно является биполярным или MOSFET-транзистором (иногда как часть управляющей ИС для небольших источников питания) и работает в своей линейной области (отсюда и название «линейное» регулирование). Стратегия линейного регулирования имеет преимущества простоты, низкого уровня шума, быстрого времени отклика и отличного регулирования.Недостатком является то, что они неэффективны, так как всегда рассеивают мощность. В приведенной выше схеме вы можете видеть, что транзистор имеет V _на — V _{на выходе} . Умножьте эту разницу на ток, чтобы получить рассеиваемую мощность. При большой разнице напряжений (т. Е. При низком выходном напряжении источника питания) и большом токе общий КПД может упасть почти до 10%. Максимальный КПД для линейного источника питания обычно составляет около 60%. Типичный средний КПД находится в диапазоне 30-40%.

Режим переключения

Примечание. В этом разделе мы будем называть импульсный источник питания сокращенно SMPS.

Проблемой типичного линейного источника питания является размер и вес трансформатора. Размер нужен из-за низкой частоты (от 50 до 60 Гц). При той же выходной мощности размер трансформатора уменьшается (сильно) с увеличением частоты (до определенного значения). SMPS использует это преимущество, разделяя форму волны переменного тока на множество мелких частей и изменяя их до желаемого уровня напряжения с помощью трансформатора гораздо меньшего размера.Ключевым фактом является то, что переключающий элемент (транзистор) либо выключен, либо полностью включен (насыщен). Падение напряжения на транзисторе невелико (как для биполярного транзистора, так и для полевого МОП-транзистора), что означает, что в нем тратится мало энергии. Когда он выключен, мощность не рассеивается. Это одно из преимуществ эффективности ИИП.

Конденсаторы фильтра также могут быть меньше на этих более высоких частотах, и дроссели более эффективны. Нижний предел частоты составляет 25 кГц (чтобы оставаться выше диапазона человеческого слуха), а современный верхний предел в настоящее время составляет около 3 МГц.Большинство импульсных источников питания используют частоты в диапазоне от 50 кГц до 1 МГц.

Паразитное поведение и скин-эффект в проводимости становятся важными на более высоких частотах переключения, особенно потому, что формы волны представляют собой прямоугольные волны и богаты гармониками. В пассивных элементах, таких как конденсаторы и катушки индуктивности, ESR (эквивалентное последовательное сопротивление) становится важным и приводит к неэффективности. Резисторы должны быть неиндуктивными. Тщательная, оптимизированная конструкция режима переключения может обеспечить эффективность 95%, но типичный SMPS имеет КПД около 75%, что все же намного лучше, чем у типичного линейного источника питания.Это одна из причин, по которой они широко используются в персональных компьютерах.

Еще одним преимуществом SMPS является то, что переключение можно модулировать различными способами в зависимости от условий нагрузки. Выход источника питания регулируется цепью обратной связи, которая регулирует время (рабочий цикл), с которым MOSFET-транзисторы включаются или выключаются.

Преимущества импульсных источников питания не связаны с некоторыми затратами. Более высокие частоты и переключение означают более высокие уровни электромагнитных помех (EMI), как излучаемых, так и кондуктивных.Это может вернуть коммутационный шум в линию электропередачи. Управляющая электроника также стала более сложной (особенно в последнее время из-за желания иметь более высокие коэффициенты мощности).

Импульсные источники питания могут с трудом вырабатывать низкое напряжение. Это связано с тем, что транзистор должен переключать ток, то есть SMPS не может работать, пока не будет протекать достаточный ток. Из-за этого импульсные источники питания часто имеют минимальное выходное напряжение.

Применение источника питания

http: // www.amtex.com.au/ApplicationNotesPower.htm

Использование источника питания для создания смещения постоянного тока с помощью функционального генератора

Если источник сигнала, такой как функциональный генератор, не имеет возможности смещения постоянного тока, вы можете эффективно добавить эту функцию, используя источник питания постоянного тока. Как и в спецификации на изоляцию постоянного тока источника постоянного тока, важно, чтобы такой режим работы источника сигнала был разрешен производителем и чтобы вы не превышали спецификации. Вам также понадобится источник сигнала, выходные клеммы которого (обычно разъем BNC) изолированы от земли.Если разъем не изолирован от земли, прибор можно изолировать от земли линии питания с помощью изолирующего трансформатора. Однако металлическое шасси инструмента может быть выше или ниже потенциала земли при смещении постоянного тока, поэтому примите соответствующие меры против поражения электрическим током. Способ подключения показан на следующей схеме.

Причина, по которой это может быть полезно, заключается в том, что сигнал функционального генератора затем может быть вставлен в схему, которая смещена выше или ниже земли (или источник питания постоянного тока может подавать смещение, например, для транзистора).Вы должны быть осторожны, чтобы не превысить текущие возможности функционального генератора.

Источники питания: вопросы и советы

Как измерить эффективность источника питания?

Если для вас важна эффективность, вы должны тщательно ее измерить. Для типичного источника постоянного тока, работающего от сети переменного тока, вам необходимо измерить входную мощность переменного тока и мощность постоянного тока, выдаваемую источником, как показано на следующей диаграмме:

Наверное, лучший инструмент для измерения мощности переменного тока, используемой источником постоянного тока, — это осциллограф.Вам нужно будет измерить переменное напряжение и переменный ток, поступающие в блок питания. Лучшим подходом, вероятно, является использование неиндуктивного токового шунта для измерения тока и двух независимых дифференциальных усилителей для измерения входного переменного напряжения источника питания и переменного напряжения на шунте. Форма волны мощности может быть получена путем умножения формы волны тока и напряжения с помощью осциллографа. При подходящей полосе пропускания осциллографа и усилителей это будет точное измерение, покажет вам коэффициент мощности и расскажет о любых гармониках / переходных процессах линии питания, связанных с работой источника питания постоянного тока.Если ваш осциллограф не может выполнить умножение, вы все равно можете измерить среднеквадратичные значения напряжения и тока, измерить коэффициент мощности и умножить эти три вместе.

Для измерения мощности, потребляемой нагрузкой, вы можете использовать измерители напряжения и тока источника постоянного тока, если вы знаете, что они точны. Для подтверждения вы можете вместо этого использовать нагрузку постоянного тока с такими же характеристиками нагрузки.

Тогда измеренный КПД в процентах будет

, где P _в — это измеренная мощность переменного тока на входе, а P _{на выходе,} — это измеренная мощность на выходе постоянного тока, оба в одних и тех же блоках питания.

Почему существует такая большая разница в ценах на блоки питания?

Аналогичный вопрос можно задать об автомобилях. Оба вопроса имеют один и тот же ответ: существует множество факторов, и простой ответ, вероятно, невозможен. Некоторые из факторов:

• Имя и репутация продавца

• Насколько консервативен дизайн

• Количество и тип конкурирующих единиц

• Сертификаты (e.г., безопасность, EMI и др.)

• Надежность конструкции (и усилия, затраченные на проверку конструкции)

• Качество используемых компонентов и конструкции

• Количество функций

При оценке источника питания (или любого другого оборудования) следует учитывать общую стоимость владения. Включите стоимость ежегодных калибровок и любые предполагаемые убытки из-за недоступности или необходимости ремонта или замены устройства в случае его выхода из строя.Через десять или более лет эти затраты могут легко превысить первоначальную стоимость источника питания.

Что лучше: режим переключения или линейный?

Это зависит от того, что вы подразумеваете под словом «лучший». Вы можете получить некоторую информацию из следующей таблицы:

Дополнительные комментарии по этим двум типам см. В разделе «Теория работы».

Все большую популярность приобретают гибридные технологии, использующие как линейные, так и переключающие схемы. Целью этого подхода является создание источников питания, характеристики которых сочетают в себе преимущества технологий линейного и импульсного режимов.

Что такое лом?

Это защитное устройство, используемое на выходе источников питания (обычно SCR) для короткого замыкания выхода, если выходное напряжение превышает установленный уровень. См. Раздел «Выход» в разделе «Характеристики источника питания».

Как лучше всего проверить блок питания под нагрузкой?

Безусловно, отличный способ — протестировать его с реальной нагрузкой, которую он предназначен, если это возможно. Однако это может не повлиять на поставку настолько, чтобы много рассказать о ее пригодности и надежности для вашего приложения. Отличным инструментом для проверки блоков питания является нагрузка постоянного тока. Их можно запрограммировать на применение самых разных нагрузок к источнику питания, и они могут делать это безостановочно. После того, как определенная поставка квалифицирована, они становятся хорошими инструментами для текущей или входящей проверки.

Как измерить пульсацию и шум?

Это можно сделать с помощью осциллографа или широкополосного среднеквадратичного вольтметра переменного тока. Но есть нюансы, о которых следует знать — см. Раздел «Пульсация и шум» в разделе «Характеристики источника питания».

Сопротивление провода и контактов

Контактное сопротивление в плохих соединениях или плохо выполненных механических соединениях может добавить значительные нагрузки, особенно в сильноточных устройствах. Плохое или корродированное гофрированное соединение может иметь сопротивление в сотни миллиомов или даже выше ома.Это снижает эффективность и создает горячие точки. Если вам когда-либо приходилось чистить клеммы аккумулятора на вашем автомобиле, чтобы он завелся, вы видели проблему.

Медный провод 10 калибра имеет сопротивление немногим более 3 Ом / м. Для цепи с проводом длиной 10 м это 30 мОм. Таким образом, соединение 100 мОм будет обеспечивать 75% сопротивления проводки (а также терять 75% мощности, потерянной в проводке).

Плохие соединения относительно легко найти, если вы можете получить доступ к проводу под нагрузкой. Цифровой мультиметр можно использовать для измерения падения напряжения на стыках (будьте осторожны, когда по проводам передаются значительные напряжения).Зная ток (измерьте его с помощью накладного амперметра постоянного тока, если измеритель источника питания не подходит), вы можете рассчитать сопротивление соединения. Если провод изолирован, доступны специальные пробивающие изоляцию щупы, такие как CalTest Electronics CT3044 или Pomona 5913. Если вы используете пробивные щупы, сначала отключите питание — случайная дуга может испортить острые концы (кроме потенциальная угроза безопасности).

Могу ли я подключиться параллельно?

Нагрузке для работы требуется n источников питания, поэтому используется n + 1 источник питания, что позволяет одному из них выйти из строя.Диоды должны изолировать источники питания друг от друга (они могут понадобиться, а могут и не понадобиться; опять же, спросите своего поставщика). У источников питания может возникнуть необходимость в соединении линий управления, чтобы они могли разумно распределять нагрузку. Требование состоит в том, чтобы на выходе каждого источника было одинаковое напряжение, чтобы они поровну распределяли нагрузку. Проводка должна быть короткой, и каждая ветвь должна быть одинаковой для каждого источника питания.

М. Шварц, Передача информации, модуляция и шум, 2-е изд., McGraw-Hill, 1970, ISBN 07-055761-6.

http://www.abbottelectronics.com/engineer/glossary.htm

http://www.currentsolutions.com/knowledge/glossary.htm

Регулировка линии

Насколько изменяется напряжение или ток нагрузки, когда источник питания работает при различных линейных напряжениях в заданном диапазоне. Обычно указывается в процентах от общего напряжения или тока, доступного от источника питания. Рейтинг «0%» означал бы идеальное регулирование.

Регулировка нагрузки

Насколько изменяется напряжение или ток нагрузки между работой источника питания на холостом ходу и при полной нагрузке.Обычно указывается в процентах от общего напряжения или тока, доступного от источника питания. Рейтинг «0%» означал бы идеальное регулирование.

КПД

Измеренный в процентах, он указывает количество выходной мощности по сравнению с мощностью, потребляемой в системе.

EMI

Электромагнитные помехи

Пусковой ток

Начальная величина тока, потребляемого источником питания при запуске.Иногда его называют пусковым током, и обычно он на несколько значений превышает установившееся значение источника питания.

Инвертор

Электрическое устройство, используемое для преобразования постоянного тока в переменный ток.

Дистанционное зондирование

Предоставляется в некоторых приборах, которые можно использовать для измерения напряжения тестируемого устройства на его клеммах, чтобы обеспечить точные показания для компенсации падений напряжения на выводах, подключенных к прибору и тестируемому устройству.

Постоянное напряжение

Стабилизированный источник питания, который подает постоянное напряжение на нагрузку, даже когда сопротивление нагрузки изменяется до значения, не превышающего предельный ток источника питания.

Постоянный ток

Регулируемый источник питания, который подает постоянный ток на нагрузку даже при изменении сопротивления нагрузки. Обратите внимание, что источник питания должен соответствовать закону Ома.

Предел тока

Значение, заданное как ограничение тока, который может выдавать блок питания.Когда ток достигает предела, типичный источник питания CV / CC переключается из режима CV в режим CC. Это также известно как точка пересечения.

Защита от перегрузки

Функция защиты в большинстве источников питания постоянного тока, предотвращающая потребление каким-либо устройством большей мощности, чем эти источники предназначены для производства.

Защита от перенапряжения

Защита, используемая во многих источниках питания, ограничивает величину выходного напряжения.

Параллельная работа

Этот режим работы, используемый во многих источниках питания с двойным и тройным выходом, позволяет подключать два или более независимых выхода параллельно для увеличения токового выхода.

Последовательная работа

Режим работы многих источников питания с двойным и тройным выходом, в котором два или более независимых выхода соединяются последовательно для увеличения выходного напряжения.

PARD

Периодические (пульсации) и случайные (шум) отклонения выходного напряжения от заданного значения.

ШИМ

Широтно-импульсная модуляция

Разрешение

Наименьшее изменение напряжения или тока, которое может быть выполнено регулировкой органов управления.

Тепловая защита

Защита от повреждения источника питания из-за чрезмерной температуры.

Переходное время восстановления

Время, необходимое источнику питания для восстановления своей выходной мощности после ступенчатого изменения.

AC

Переменный ток. Описывает напряжение и ток, которые меняются по амплитуде, обычно в виде синусоидальной формы волны относительно времени. Электропитание переменного тока почти повсеместно используется для распределения электроэнергии.

Отключение электроэнергии

Отключение электропитания переменного тока.

Пониженное напряжение

Запланированное снижение напряжения переменного тока энергокомпанией для противодействия чрезмерному спросу.

Емкостная связь

Два отдельных проводника всегда образуют конденсатор. Чем они ближе, тем больше вероятность электростатического воздействия колебаний напряжения на одном проводе на другом проводе (в отличие от индуктивной связи).

Индуктивная связь

Когда в одном проводе протекает изменяющийся ток, в соседнем проводе индуцируется напряжение из-за магнитного поля, вызванного током (в отличие от емкостной связи).

Пик-фактор

В сигнале переменного тока пик-фактор — это отношение пикового значения к среднеквадратичному значению.

DC

Постоянный ток. Используется для описания неизменного напряжения, тока или электрической мощности.

Drift

Изменение во времени выходного напряжения или тока.

Электронная нагрузка

Тип прибора, который служит нагрузкой, обычно динамической, и может использоваться для тестирования источников питания и источников питания.

ESR

Эквивалентное последовательное сопротивление. Простая «последовательная» модель конденсатора или катушки индуктивности помещает чистое реактивное сопротивление последовательно с чистым резистором, значение которого обычно называют ESR. Часто измеряется на электролитических конденсаторах большего размера, и высокое значение ESR обычно указывает на неисправный конденсатор.

Заземление

Электрическое заземление в системе переменного тока — это провод, который соединен с землей, отсюда и название «земля». Причина такого подключения кроется в необходимости защиты пользователей электрического оборудования от поражения электрическим током.Электроэнергия доставляется к месту использования с помощью трансформатора, установленного на опоре или другого типа. Выход такого трансформатора состоит, по существу, из двух выводных проводов, между которыми имеется напряжение использования. По ряду сложных причин, связанных с безопасностью, один из этих выводных проводов трансформатора подключается к земле с помощью медной шины, вбитой в землю.

Минимальная нагрузка

Если указан для источника питания, это минимальный ток нагрузки, который должен быть получен от источника питания, чтобы он соответствовал его рабочим характеристикам.

Скачок

Кратковременное повышение напряжения сети переменного тока.

Выходное сопротивление

Отношение изменения выходного напряжения к изменению тока нагрузки.

Коэффициент мощности

Отношение между активной и полной мощностью. Это определяет, сколько тока требуется для выработки определенного количества энергии. Всегда желательно, чтобы это отношение было как можно ближе к 1. Система с более низким коэффициентом мощности означала бы большие потери мощности для выполнения того же объема работы по сравнению с системой с более высоким коэффициентом мощности.

Пульсации напряжения

Часть нефильтрованного переменного напряжения и шума, присутствующие на выходе фильтрованного источника питания, работающего при полной нагрузке. Обычно указывается в среднеквадратичных значениях напряжения переменного тока (с нулевыми пульсациями напряжения, представляющими идеально отфильтрованный источник питания).

Ток пульсации

Часть нефильтрованного переменного тока на выходе фильтрованного источника питания.

RMS

Среднеквадратичное значение. Для любой формы сигнала среднеквадратичное значение представляет собой квадратный корень из среднего значения суммы квадратов выбранных значений.Для непрерывной функции применима аналогичная интегральная формула.

Защитное заземление

Цепь, предназначенная для отвода опасного напряжения (из-за дефекта или аварии), тем самым защищая людей от случайных ударов. Металлические крышки инструментов и приборов заземлены (и, следовательно, называются защитным заземлением). Таким образом, если электрически «горячий» провод внутри устройства случайно касается металлического корпуса, подключение к защитному заземлению означает, что металл будет оставаться рядом с потенциалом земли.Обычно в таком состоянии срабатывает автоматический выключатель.

Температурный диапазон

Диапазон, в котором источник питания должен работать. Он также может обозначать диапазон температур, в котором может храниться источник питания.

Истинная мощность

Также называемая реальной мощностью, обычно измеряется в ваттах.

Полная мощность

Произведение среднеквадратичного значения тока и среднеквадратичного напряжения, обычно измеряемое в единицах ВА (вольт-амперы).

% PDF-1.7 % 1 0 объект >>>] / OFF [] / Order [] / RBGroups [] >> / OCGs [6 0 R 7 0 R] >> / Pages 3 0 R / StructTreeRoot 8 0 R / Тип / Каталог >> эндобдж 5 0 объект > / Шрифт >>> / Поля [] >> эндобдж 2 0 obj > поток 2018-07-20T13: 06: 39 + 02: 002018-07-20T13: 06: 39 + 02: 002018-07-20T13: 06: 39 + 02: 00Microsoft® Word 2016application / pdf

RonsȶCX @ tв`Zh! ƐVE 1uKq3 ,, + Gnu; 0T3XsGi + Bc # q {| 3 䧉 ӯ`Nwo \ ߯ ƹ!]: ʩp FkJmeÜB3Kǎ $ 3

без названия

% PDF-1.7 % 2 0 obj > эндобдж 4 0 объект > транслировать application / pdf

Pulse Systems, Inc. Magcap Products

Продукты Magcap (Магнитные импульсные системы)

Pulse Systems занимается разработкой и производством нестандартных магнитов для индустрии силовой электроники. Благодаря нашим обширным знаниям и опыту работы с магнитными компонентами, а также с полными твердотельными радиолокационными передающими системами, инженерный персонал Pulse Systems может проанализировать ваши требования и предоставить предложения по повышению эффективности вашей конструкции с точки зрения затрат и производительности.

Наши экспертные услуги были задействованы, помимо прочего, в следующих отраслях промышленности:

• Оборона
• Аэрокосмическая промышленность
• Радар
• Связь
• Промышленная микроволновая печь

Pulse Systems обладает обширным и разнообразным опытом в области машиностроения в области магнетизма и применяется в следующих областях:

• Импульсные трансформаторы
• Зарядные реакторы
• Импульсные сети

Системы линейных передатчиков

Pulse Systems предлагает системы и компоненты линейных передатчиков, используемые в основном в радиолокационной промышленности.В дополнение к производимым или индивидуальным системам передатчиков линейного типа мы можем поставить отдельные компоненты, в том числе:

• Высоковольтные источники питания постоянного тока
• Зарядные реакторы
• Цепи удерживающих диодов
• Импульсные сети
• Импульсные трансформаторы
• Машинки для стрижки обратных

Триггерные модули Thyratron

Наша линейка сетевых драйверов тиратронов разработана для оптимизации коммутационных характеристик различных тиратронов и увеличения срока их службы за счет обеспечения надлежащего напряжения сети для минимизации джиттера, задержки и времени восстановления.

Функции включают:

• Независимо регулируемые напряжения катодного нагревателя и резервуара
• Внутренний генератор PRF с регулируемой шириной импульса и PRF
• Дисплей передней панели с элементами управления и мониторами

Триггерные трансформаторы

Pulse Systems предлагает широкий выбор триггерных трансформаторов для запуска ксеноновых импульсных ламп, искровых разрядников, ломов, систем EWB, цепей запуска SCR и многих других импульсных приложений.

Инверторные трансформаторы

Для импульсных регулируемых источников питания Pulse Systems предлагает линейку инверторных трансформаторов, охватывающих широкий спектр применений. Их можно оптимизировать на основе конкретных параметров заказчика, включая уровень мощности, рабочую частоту и конфигурацию цепи питания.

Pulse Systems использует в своих конструкциях новейшие магнитные материалы, в том числе нанокристаллические, Metglass и специальные ферриты для оптимизации эффективности, размеров и стоимости.Мы спроектировали и изготовили инверторные трансформаторы со средней мощностью, близкой к 1,0 МВт.

12 шагов для проектирования трансформаторов SMPS: Группа Талема

Разработка магнитных компонентов для SMPS может быть сложной задачей из-за растущих требований к современной электронике. Выполнение этих 12 шагов может помочь инженерам справиться с проблемами и обеспечить успешный проект.

Для проектирования магнитных компонентов ИИП необходимы следующие параметры:

• Диапазон входного напряжения
• Выходное напряжение
• Выходная мощность или выходной ток
• Частота переключения
• Рабочий режим
• Максимальный рабочий цикл IC
• Требования безопасности
• Температура окружающей среды
• Требования к размерам

Шаг 1: Core Choice

Сделайте предварительный выбор ядра, исходя из требований к питанию приложения, топологии коммутации и частоты.Ферритовые сердечники — лучший выбор для высокочастотных приложений. Для работы на частотах ниже 500 кГц большинство разработчиков будут использовать материал сердечника с проницаемостью от 2000 до 2500. Проницаемость значительно изменяется с повышением температуры и рабочей плотностью потока. В общем, это не повлияет на работу преобразователя, если сердечник не близок к насыщению, поскольку индуктивность (которая управляет режимом работы) в первую очередь определяется воздушным зазором. Однако повышение температуры и рабочая плотность потока будут влиять на потери в сердечнике, и это необходимо учитывать для обеспечения надежной работы.

Форма сердечника

Форма сердечника и конфигурация окна важны для конструкции высокочастотного трансформатора, чтобы минимизировать потери. Площадь окна намотки должна быть как можно более широкой, чтобы увеличить ширину намотки и свести к минимуму количество слоев. Это сводит к минимуму сопротивление обмотки переменного тока.

• Ядра EFD и EPC используются, когда требуется низкий профиль.
• EE и EF — хороший выбор и обычно используются как с вертикальными, так и с горизонтальными шпульками (вертикальные шпульки хороши, когда место для установки ограничено).
• Сердечники ETD и EER обычно больше по размеру, но имеют большую площадь обмотки, что делает их особенно хорошими для схем с более высокой мощностью и схем с несколькими выходами.
• Ядра PQ дороже, но занимают немного меньше места на печатной плате и требуют меньше витков, чем ядра E.
• Для трансформатора с запасом обмотки потребуется больший размер сердечника, чем для трансформатора с тройной изоляцией, чтобы оставить место для полей.

Размер ядра

Есть много переменных, участвующих в оценке подходящего размера керна.

• Один из способов выбрать подходящий сердечник — это обратиться к руководству производителя по выбору сердечника.
• Произведение площади сердечника ( W _a A _c ), полученное путем умножения площади поперечного сечения сердечника на площадь окна, доступного для намотки, широко используется для первоначальной оценки размера сердечника для данного приложения.
• Возможности обработки мощности ядра не масштабируются линейно с произведением площади или объемом ядра. Трансформатор большего размера должен работать с более низкой удельной мощностью, потому что площадь поверхности, рассеивающая тепло, не увеличивается пропорционально объему, производящему тепло.

В таблице ниже представлен обзор типов сердечников в зависимости от пропускной способности мощности:

W _a A _c Соотношение / выходная мощность получается по формуле:

K _f = форм-фактор; для прямоугольной формы K _f = 4
K _u = коэффициент использования окна
J = плотность тока
B _max = рабочая плотность потока
F = частота переключения
P _o = выходная мощность

Шаг 2: значение произведения напряжения на время (В-мкСек)

Определите значение V-T на основе максимально допустимого рабочего цикла и частоты

Шаг 3: Первичные витки

Определите минимальное количество витков первичной обмотки, необходимое для поддержки наихудшего значения V-T .

Примечание: B <0,3 Тл для феррита

Шаг 4: Передаточное число

Расчет отношения витков вторичной / первичной обмоток

Примечание: падение диода В _d = 0,5–1 В

Шаг 5: Вторичные витки

Выберите точное количество витков первичной и вторичной обмоток, которое будет использоваться, на основе N _p и N _s / N _p .

Шаг 6: Первичная индуктивность

Рассчитайте требуемую индуктивность первичной обмотки:

В таблице ниже приведены типичные значения КПД:

Шаг 7: Воздушный зазор

Трансформатор наименьшего размера и самой низкой стоимости достигается за счет полного использования сердечника.В конкретном приложении оптимальное использование сердечника связано с определенной оптимальной длиной зазора сердечника.

Зазор сердечника определяется количеством витков первичной обмотки и характеристиками индуктивности. Разработчик проверит, достаточно ли зазора для предотвращения насыщения сердечника.

Примечание. В топологиях двухтактного, прямого, полумостового и полного мостового преобразователя воздушный зазор обычно не требуется, так как это фактически действие трансформатора.

Шаг 8: Размер провода

После определения всех витков обмотки необходимо правильно выбрать размер провода, чтобы минимизировать потери проводимости обмотки и индуктивность рассеяния.Потери в обмотке зависят от действующего значения тока, длины и ширины провода, а также от конструкции трансформатора.

• Размер провода можно определить по действующему значению тока обмотки.
• Потери в обмотке зависят от величины сопротивления провода.
• Сопротивление складывается из сопротивления постоянному току и сопротивления переменному току. На низких частотах R _DC >> R _AC , R _AC можно эффективно игнорировать.
• На высоких частотах может потребоваться многожильный / литцовый провод или фольга для минимизации сопротивления переменному току.
• Из-за скин-эффекта и эффекта близости проводника диаметр провода / жилы должен быть меньше 2 * Δ _d ( Δ _d = глубина скин-эффекта)
• Принять плотность тока обычно составляет 3–6 А / мм ² .

Шаг 9: Фактор заполнения

Коэффициент заполнения означает площадь намотки на всю площадь окна сердечника (должно быть <1). Для первоначальных проектов рекомендуется использовать коэффициент заполнения не более 50%.Для трансформаторов с высокой удельной мощностью и несколькими выходами этот коэффициент, возможно, потребуется дополнительно уменьшить.

• После определения размеров проводов необходимо проверить, может ли площадь окна с выбранным сердечником вместить рассчитанные обмотки. Площадь окна, требуемая для каждой обмотки, должна быть рассчитана соответственно и сложена вместе, также следует принять во внимание площадь межобмоточной изоляции, бобину и промежутки, существующие между витками.
• На основе этих соображений общая требуемая площадь окна затем сравнивается с доступной площадью окна выбранного ядра. Если требуемая площадь окна больше, чем выбранная, необходимо либо уменьшить размер провода, либо выбрать жилу большего размера. Конечно, уменьшение диаметра провода увеличивает потери в меди в трансформаторе.

Шаг 10: потеря сердечника

В трансформаторе потери в сердечнике зависят от напряжения, приложенного к первичной обмотке.В индукторе это функция переменного тока, подаваемого через индуктор. В любом случае для оценки потерь в сердечнике необходимо определить уровень рабочей плотности потока. Зная частоту и уровень B, потери в сердечнике можно оценить по кривым потерь материала в сердечнике.

Шаг 11: Потеря меди

В трансформаторе потери в меди зависят от сопротивлений переменного и постоянного тока.

Шаг 12: Повышение температуры

Повышение температуры важно для общей надежности цепи.Пребывание ниже заданной температуры гарантирует, что изоляция проводов находится в рабочем состоянии, что близлежащие активные компоненты не выходят за пределы своей номинальной температуры, и что общие температурные требования соблюдены. Может произойти тепловой разгон, в результате чего сердечник нагреется до температуры Кюри, что приведет к потере всех магнитных свойств и катастрофическому отказу. Полная потеря измеряется в ваттах, а площадь поверхности — в см ² .

Конструкция трансформатора

Конструкция трансформатора сильно влияет на индуктивность рассеяния первичной обмотки.Индуктивность утечки приводит к скачку напряжения при выключении полупроводникового переключателя, поэтому минимизация индуктивности рассеяния приведет к более низкому скачку напряжения и снижению или даже отсутствию потребности в демпфирующей цепи на первичной обмотке.

Для минимизации индуктивности рассеяния используются следующие методы:

• Обмотки трансформатора всегда должны быть концентрическими, то есть друг над другом, чтобы обеспечить максимальное сцепление, по этой причине не следует использовать разделенные и многосекционные катушки.
• Использование разделенной первичной обмотки, при которой первый слой обмотки является самой внутренней обмоткой, а второй слой наматывается снаружи.
• В трансформаторе с несколькими выходами вторичная обмотка с наивысшей выходной мощностью должна располагаться ближе всего к первичной для наилучшего соединения и наименьшей утечки.
• Вторичные обмотки с несколькими витками должны быть расположены по ширине окна бобины, а не группироваться вместе, чтобы максимизировать связь с первичной обмоткой.Использование нескольких параллельных жил провода является дополнительным методом увеличения коэффициента заполнения и соединения обмотки с помощью нескольких витков.
• Чтобы минимизировать индуктивность рассеяния и при этом соответствовать требованиям изоляции, при проектировании обмоток используются провода с тройной изоляцией и минимальное количество слоев ленты.

Конструкция с обмоткой по краю или конструкция с тройной изоляцией используется для соответствия международным стандартам безопасности.

Экранирование трансформатора: Использование магнитной ленты (медного экрана) вокруг всего трансформатора обеспечит защиту от излучения по окружности для вихревых токов в трансформаторе.Этот экран представляет собой просто заземленную петлю из медной фольги вокруг всей сборки. Использование этого метода требует тщательного рассмотрения требований к изоляции, а также вопросов утечки и зазоров.

Вакуумная пропитка: Высокопроизводительные приложения, такие как военные, аэрокосмические, медицинские и высоковольтные, часто требуют дополнительного уровня защиты и изоляции. Вакуумная пропитка эпоксидными смолами и / или лаками может обеспечить такой высокий уровень производительности и долговечности.