Самодельный импульсный блок питания 12В 400Вт на IR2153
Иногда в нашей практике бывает необходим довольно мощный нестабилизированный источник постоянного напряжения. От такого источника можно запитать например подогреваемый столик 3D принтера, батарейный шуруповерт или даже мощный усилитель НЧ класса D (в этом случае ИБП стоит оборудовать дополнительным фильтром для уменьшения высокочастотных помех). В случае изготовления источника питания, рассчитанного на мощности 200 — 500 вт дешевле пойти по пути изготовления импульсного источника, так как сетевой трансформатор 50 Гц на такую мощность будет довольно дорог и очень тяжел.
Проще всего такой источник питания собрать по полумостовой схеме на основе драйвера IR2153. Эта микросхема обычно используется в качественных драйверах (электронных балластах) люминесцентных ламп.
Принципиальная схема импульсного блока питания на IR2153
Сетевое напряжение 220В поступает на выпрямитель (диодный мост) через сетевой фильтр на элементах C1, C2, C3, C4, L1.
Катушку сетевого фильтра L1, термистор и конденсаторы C5 и C6 можно извлечь из старого компьютерного блока питания. импульсный силовой трансформатор Т1 придется намотать самостоятельно. Сердечник трансформатора берем также из старого компьютерного блока. Нужно разобрать трансформатор. Для этот помещаем трансформатор в емкость с водой (банку, кастрюльку) так, чтобы он был полностью погружен в жидкость. Ставим ескость на плиту и кипятим примерно полчаса. После этого сливаем воду, извлекаем трансформатор и пока он горячий, пытаемся аккуратно разобрать сердечник. Сматываем с каркаса все заводские обмотки и наматываем новые. Первичная обмотка содержит 40 витков провода диаметром 0.8мм. Вторичная обмотка содержит 2 части по 3 витка и намотана «косой» из 7 проводов того же провода диаметром 0.
Импульсный трансформатор от компьютерного блока питания
Резистор R2 в цепи питания микросхемы должен быть мощностью не менее 2 W и в процессе работы он будет слегка нагреваться. Это нормально. Диодный мост выпрямителя сетевого напряжения можно составить из четырех диодов 1N5408 (3А 1000В). Транзисторы IRF840 нужно установить на радиатор через изолирующие прокладки. желательно установить в корпусе блока питания небольшой вентилятор для охлаждения этих транзисторов и других элементов схемы.
Первое включение блока питания в сеть нужно производить через лампу накаливания мощностью 100вт, включенную последовательно с предохранителем FU1. В момент включения в сель лампа может вспыхнуть, затем она должна погаснуть. Если лампа светится постоянно, это означает что с блоком проблемы — короткое замыкание в монтаже или неисправность компонентом. В этом случае включать блок в сеть напрямую без лампы накаливания нельзя. Нужно найти причину неисправности.
Показы статьи: 1476 Посещений сайта: 169810
Импульсный блок питания на 24 вольт
| Схема блока питания |
По нашему говоря, на схеме сетевой импульсный блок питания с выходом 24 вольт и 2,5 ампер током.Блок питания собранный по обратноходовой топологии работает так — сначала идёт накачка энергии в трансформатор, а во время когда ключ VT1 закрыт – забираем ее оттуда. Схема почти типовая и будет иметь ценность в основном для начинающих пробовать свои силы в конструировании импульсных блоков питаний. Сетевое напряжение проходит фильтрацию от внешних помех и поступает на мостовой выпрямитель, где напряжение выпрямляется и фильтруется конденсатором C10.
На микросхеме UC8342 собран задающий генератор и управление полевым транзистором, а так же регулировка выходного напряжения. Частота генерации зависит от номиналов C6 и R7, при номинале резистора в 43 кОм частота будет 40 кГц. Полевой транзистор нагружен на импульсный трансформатор, с которого снимается два напряжения — обмотка 2 служит для обеспечения питающего напряжения напряжения микросхемы UC3842, так как начальное запускающее напряжение подаётся на неё через резистор R6, с выхода же обмотки 3 непосредственно и снимаем наше напряжение для питания нагрузки.
Стабилизация выходного напряжения происходит при помощи регулируемого стабилитрона TL431, от номиналов резисторов R12 и R13 зависит выходное напряжение и его можно подрегулировать в ту или иную сторону.Убеждаемся, что монтаж выполнен из исправных деталей и не имеет ошибок. Запускать первый раз все же стоит через лампу.
При первом включении вы должны получить напряжение близкое к расчетному, более точно его можно будет подобрать резистором R13. Погоняв немного на холостом ходу и убедившись что ничего не дымит и перегревается, можно отключать лампу и подключать блок питания к настоящей нагрузке и погонять еще некоторое время.🥇 Трансформаторные и импульсные источники питания.Достоинства и недостатки — «Ви-Конт»
Трансформаторные и импульсные источники питания.Достоинства и недостатки
17.07.2010Трансформаторные БП
Классическим блоком питания является трансформаторный БП. В общем случае он состоит из понижающего трансформатора или автотрансформатора, у которого первичная обмотка рассчитана на сетевое напряжение. Затем устанавливается выпрямитель, преобразующий переменное напряжение в постоянное (пульсирующее однонаправленное). В большинстве случаев выпрямитель состоит из одного диода (однополупериодный выпрямитель) или четырёх диодов, образующих диодный мост (двухполупериодный выпрямитель).
Иногда используются и другие схемы, например, в выпрямителях с удвоением напряжения. После выпрямителя устанавливается фильтр, сглаживающий колебания (пульсации). Обычно он представляет собой просто конденсатор большой ёмкости.
Также в схеме могут быть установлены фильтры высокочастотных помех, всплесков, защиты от КЗ, стабилизаторы напряжения и тока
Схема простейшего трансформаторного БП c двухполупериодным выпрямителем
- Габариты трансформатора
- Существует формула, несложно выводимая из базовых законов электротехники (и даже уравнений Максвелла):
- ( 1 / n ) ~ f * S * B
где n — число витков на 1 вольт (в левой части формулы стоит ЭДС одного витка, которая есть по уравнению Максвелла производная от магнитного потока, поток есть нечто в виде sin ( f * t ), в производной f выносится за скобку), f — частота переменного напряжения, S — площадь сечения магнитопровода, B — индукция магнитного поля в нем. Формула описывает амплитуду B, а не мгновенное значение.
2.
Увеличение S означает повышение габаритов и веса трансформатора. Если же идти по пути снижения S, то это означает повышение n, что в трансформаторе небольшого размера означает снижение сечения провода (иначе обмотка не поместится на сердечнике).
Увеличение n и снижение сечения означает сильное увеличение активного сопротивления обмотки. В маломощных трансформаторах, где ток через обмотку невелик, этим можно пренебречь, но с повышением мощности ток через обмотку растет и, при высоком сопротивлении обмотки, рассеивает на ней значительную тепловую мощность, что недопустимо.
Перечисленные выше соображения приводят к тому, что на частоте 50 Гц трансформатор большой (от десятков ватт) мощности может быть успешно реализован только как устройство большого габарита и веса (по пути повышения S и сечения провода со снижением n).
Потому в современных БП идут по другому пути, а именно по пути повышения f, т.е. переходу на импульсные блоки питания. Таковые блоки питания в разы легче (причем основная часть веса приходится на экранирующую клетку) и значительно меньше габаритами, чем классические.
Достоинства трансформаторных БП- Простота конструкции
- Надёжность
- Доступность элементной базы
- Отсутствие создаваемых радиопомех (в отличие от импульсных, создающих помехи за счет гармонических составляющих)
Недостатки трансформаторных БП- Большой вес и габариты, особенно при большой мощности
- Металлоёмкость
- Компромисс между снижением КПД и стабильностью выходного напряжения: для обеспечения стабильного напряжения требуется стабилизатор, вносящий дополнительные потери.
Импульсные БП
Импульсные блоки питания являются инверторной системой. В импульсных блоках питания переменное входное напряжение сначала выпрямляется. Полученное постоянное напряжение преобразуется в прямоугольные импульсы повышенной частоты и определенной скважности, либо подаваемые на трансформатор (в случае импульсных БП с гальванической развязкой от питающей сети) или напрямую на выходной ФНЧ (в импульсных БП без гальванической развязки). В импульсных БП могут применяться малогабаритные трансформаторы — это объясняется тем, что с ростом частоты повышается эффективность работы трансформатора и уменьшаются требования к габаритам (сечению) сердечника, требуемым для передачи эквивалентной мощности. В большинстве случаев такой сердечник может быть выполнен из ферромагнитных материалов, в отличие от сердечников низкочастотных трансформаторов, для которых используется электротехническая сталь.
В импульсных блоках питания стабилизация напряжения обеспечивается посредством отрицательной обратной связи. Обратная связь позволяет поддерживать выходное напряжение на относительно постоянном уровне вне зависимости от колебаний входного напряжения и величины нагрузки. Обратную связь можно организовать разными способами. В случае импульсных источников с гальванической развязкой от питающей сети наиболее распространенными способами являются использование связи посредством одной из выходных обмоток трансформатора или при помощи оптрона.
2.
- Принципиальная схема простейшего однотактного импульсного БП
Достоинства импульсных БП
Сравнимые по выходной мощности с линейными стабилизаторами соответствующие им импульсные стабилизаторы обладают следующими основными достоинствами:- меньшим весом за счет того, что с повышением частоты можно использовать трансформаторы меньших размеров при той же передаваемой мощности. Масса линейных стабилизаторов складывается в основном из мощных тяжелых низкочастотных силовых трансформаторов и мощных радиаторов силовых элементов, работающих в линейном режиме;
- значительно более высоким КПД (вплоть до 90-98%) за счет того, что основные потери в импульсных стабилизаторах связаны с переходными процессами в моменты переключения ключевого элемента.
Поскольку основную часть времени ключевые элементы находятся в одном из устойчивых состояний (т.е. либо включен, либо выключен) потери энергии минимальны;- меньшей стоимостью, благодаря массовому выпуску унифицированной элементной базы и разработке ключевых транзисторов высокой мощности. Кроме этого следует отметить значительно более низкую стоимость импульсных трансформаторов при сравнимой передаваемой мощности, и возможность использования менее мощных силовых элементов, поскольку режим их работы ключевой;
- сравнимой с линейными стабилизаторами надежностью. (Блоки питания вычислительной техники, оргтехники, бытовой техники почти исключительно импульсные).
- широким диапазоном питающего напряжения и частоты, недостижимым для сравнимого по цене линейного. На практике это означает возможность использования одного и того же импульсного БП для носимой цифровой электроники в разных странах мира — Россия/США/Англия, сильно отличных по напряжению и частоте в стандартных розетках.
- наличием в большинстве современных БП встроенных цепей защиты от различных непредвиденных ситуаций, например от короткого замыкания и от отсутствия нагрузки на выходе
Недостатки импульсных БП
Работа основной части схемы без гальванической развязки от сети, что, в частности, несколько затрудняет ремонт таких БП;
Все без исключения импульсные блоки питания являются источником высокочастотных помех, поскольку это связано с самим принципом их работы.
Поэтому требуется предпринимать дополнительные меры помехоподавления, зачастую не позволяющие устранить помехи полностью. В связи с этим часто недопустимо применение импульсных БП для некоторых видов аппаратуры.В распределённых системах электропитания: эффект гармоник кратных трём. При наличии эффективно действующих корректоров фактора мощности и фильтров во входных цепях этот недостаток обычно не актуален.
- меньшим весом за счет того, что с повышением частоты можно использовать трансформаторы меньших размеров при той же передаваемой мощности. Масса линейных стабилизаторов складывается в основном из мощных тяжелых низкочастотных силовых трансформаторов и мощных радиаторов силовых элементов, работающих в линейном режиме;
Поскольку основную часть времени ключевые элементы находятся в одном из устойчивых состояний (т.е. либо включен, либо выключен) потери энергии минимальны;
Поэтому требуется предпринимать дополнительные меры помехоподавления, зачастую не позволяющие устранить помехи полностью. В связи с этим часто недопустимо применение импульсных БП для некоторых видов аппаратуры.Сборник схем импульсных блоков питания телевизоров.
Электрическая принципиальная схема источника AIWA VX-T2020Схема электрическая принципиальная источника питания телевизора AKAI СТ-1407
Электрическая принципиальная схема преобразователя АТЕС TV 1402МК9
БЛОК ПИТАНИЯ ТЕЛЕВИЗОРА ВЕКО (TVT) Принципиальная схема
Принципиальная схема блока питания БГШ-2 телевизора «Рекорд ВЦ-ЗИД»
Принципиальная схема импульсного источника питания телевизора «DAEWOO»
БЛОК ПИТАНИЯ ТЕЛЕВИЗОРА DAEWOO
БЛОК ПИТАНИЯ ТЕЛЕВИЗОРА DAEWOO
Принципиальная схема БП телевизора «Электроника-404Д»
Принципиальная схема БП телевизора «Электроника-404Д» ранних выпусков
Принципиальная схема Ы1 телевизора «с^лектроника Ц-430» (1-й вариант)
Принципиальная схема БП телевизора «Электроника Ц-430» (2-й вариант)
Принципиальная схема БП телевизора «Электроника Ц-430» (3-й вариант)
Принципиальная схема БП телевизора «Электроника Ц-431Д» (1-й вариант)
Принципнальная схема БП телевизора «Электроника Ц-431Д» (2-й вариант)
Принципиальная схема БП телевизора «Электроника Ц-432» (1-й вариант)
Принципиальная схема БП телевизора «Электроника Ц-432» {2-й вариант)
Электрическая принципиальная схема источника ELEKTA CTR-20T
БЛОК ПИТАНИЯ ТЕЛЕВИЗОРА FUNAI
БЛОК ПИТАНИЯ ТЕЛЕВИЗОРА FUNAI
Электрическая принципиальная схема источника FUNAI TV-2003/TV-20MS
БЛОК ПИТАНИЯ ТЕЛЕВИЗОРА FUNAI
БЛОК ПИТАНИЯ ТЕЛЕВИЗОРА FUNAI
Электрическая принципиальная схема источника TV «FUNAI TV-2000A МК8»
Электрическая принципиальная схема источника TV FUNAI TV-2000 MK7/TV-2008 GL
Импульсный источник питания телевизора «GOLDSTAR РС-04»
Импульсный источник питания телевизора «GOLDSTAR PC-12»
БЛОК ПИТАНИЯ ТЕЛЕВИЗОРА GRUNDIG
БЛОК ПИТАНИЯ ТЕЛЕВИЗОРА GRUNDIG
Импульсный источник питания телевизора «GRUNDIG CUC-4400»
Электрическая принципиальная схема источника HAPPI
БЛОК ПИТАНИЯ ТЕЛЕВИЗОРА HITACHI
Электрическая принципиальная схема источника HITACHI СМТ 2141/СМТ 1450
Импульсный источник питания телевизора «HITACHI СМТ’2598,2998».
Принципиальная схема БП телевизора «Юность Ц-404»
БЛОК ПИТАНИЯ ТЕЛЕВИЗОРА JVC
500A
БЛОК ПИТАНИЯ ТЕЛЕВИЗОРА JVC
IC901
STR54041S POWER REGULATOR
БЛОК ПИТАНИЯ ТЕЛЕВИЗОРА JVC
MAIN POWER SW
БЛОК ПИТАНИЯ ТЕЛЕВИЗОРА JVC
БЛ01( ПИТАНИЯ ТЕЛЕВИЗОРА QOLU STAR (LG)
БЛОК ПИТАНИЯ ТЕЛЕВИЗОРА GOLD STAR
БЛОК ПИТАНИЯ ТЕЛЕВИЗОРА GOLD STAR
IC801 STR-S6709
БЛОК ПИТАНИЯ ТЕЛЕВИЗОРА GOLD STAR
SECONDARY
БЛОК ПИТАНИЯ ТЕЛЕВИЗОРА GOLD STAR
Принципиальная схема модуля питания М4-1-7 телевизора «Шилялис Ц-410Д»
принципиальная схема модуля питания М4-1-8 телевизора «Шилялис Ц-445Д»
с Принципиальная схема модуля питания МП-1 телевизоров типа УСЦТ
Принципиешьная схема модуля питания МП—420-2.
Электрическая принципиальная схема источника NEC FS 1530SK/1530SU
Импульсный источник питания телевизора «NOKIA 7142ЕЕ»
Электрическая принципиальная схема источника NOKIA
БЛОК ПИТАНИЯ ТЕЛЕВИЗОРА NOKIA
Электрическая принципиальная схема источника NOKIA 7164ЕЕ
Электрическая принципиальная схема источника NORMENDE
Электрическая принципиальная схема источника ORION 20АН
БЛОК ПИТАНИЯ ТЕЛЕВИЗОРА PANASONIC
БЛОК ПИТАНИЯ ТЕЛЕВИЗОРА PANASONIC
БЛОК ПИТАНИЯ ТЕЛЕВИЗОРА PANASONIC
БЛОК ПИТАНИЯ ТЕЛЕВИЗОРА PANASONIC
Сипкл синхронюации ю блока строчной рааавртки С
Электрическая принципиальная схема источника PANASONIC NV-J35
Электрическая принципиальная схема источника TV «RECOR 4020/402 U
Электрическая принципиальная схема источника SABA
БЛОК ПИТАНИЯ ТЕЛЕВИЗОРА SALORA
ЛН-1201
БЛОК ПИТАНИЯ ТЕЛЕВИЗОРА SAMSUNG
Электрическая принципиальная схема источника SAMSUNG СК 3351А
Импульсный источник питсния телевизора «SAMSUNG РС04А»
Схема электрическая принципиальная источника питания телевизора «SANYO СЕМ 2511 VSU-OO»
Схема электрическая принципиальная источника питания телевизора «SANYO СЕМ 2130 PV-20»
принципиальная схема БП телевизора «Са11фир-401>
БЛОК ПИТАНИЯ ТЕЛЕВИЗОРА SHARP
Электрическая принципиальная схема источника SHARP 20B-SC
Электрическая принципиальная схема источника SHARP 21B-N21
Электрическая принципиальная схема источника SHARP CV-2T31CK1
Электрическая принципиальная схема источника SHARP SV-2142S
Рис.
2.5. Электрическая принципиальная схема источника SHARP SV-2152U
Электрическая принципиальная схема источника питания телевизора SHIVAKI ST\/202
БЛОК ПИТАНИЯ ТЕЛЕВИЗОРА SONY
БЛОК ПИТАНИЯ ТЕЛЕВИЗОРА SONY
БЛОК ПИТАНИЯ ТЕЛЕВИЗОРА SONY
SE13SN ERROR-АИР
БЛОК ПИТАНИЯ ТЕЛЕВИЗОРА SONY
iceoo
STR-S6708 POWER-CONTROL
БЛОК ПИТАНИЯ ТЕЛЕВИЗОРА SONY
Схема преобразователя импульсного источника питания телевизора «SONY KV-E2541D»
Электрическая принципиальная схема источника SONY KV-X2931K/RM-816
БЛОК ПИТАНИЯ ТЕЛЕВИЗОРА SUPRA, TENSAI, SAIKO
Электрическая принципиальная схема источника SUPRA STV 2910MS
TDA4605-2
Импульсный источник питания телевизора «ТЕС 5181»
Импульсный источник питания телевизора «TELEVISIJA В40.845»
Имспульсный источник питания телевизора «TENSAI P-58SC & RM109»
БЛОК ПИТАНИЯ ТЕЛЕВИЗОРА TELEFUNKEN, THOMSON
Электрическая принципиальная схема источника THOMSON ТХ 90
Электрическая принципиальная схема источника THOMSON ТХ 91
Q803 ТЕА2164
Электрическая принципиальная схема преобразователя TOSHIBA
Источник питания дежурного режима телевизора «TOSHIBA 285 D8D»
Импульсный источник питания телевизора «WALTHAM TS3341»
Электрическая принципиальная схема источника питания телевизора WALTHAM TS 3350
— Импульсные источники питания- 芯 电子
Импульсный источник питания — это устройство, которое мгновенно вырабатывает высокую мощность на уровне микросекунд или наносекунд.
Импульсные блоки питания часто имеют конденсаторное зарядное устройство и схему генерации импульсов с полупроводниковым переключателем и / или систему схемы сжатия магнитных импульсов (MPC) (насыщаемый реактор). Они способны многократно генерировать высокоточные и стабильные управляющие импульсы.
В контурной системе MPC используется магнитный переключатель, своего рода насыщающийся индуктор, в котором используется нелинейность кривой намагничивания ферромагнитных материалов.Правильное понимание явлений насыщения, магнитных свойств, произведения напряжения на время и характеристик переключения магнитного переключателя имеет важное значение при проектировании компрессора магнитных импульсов. MPC способны выдавать мощность МВ на наносекундном уровне и широко используются для водоподготовки, инактивации бактерий, мощных пучков частиц, мощных лазеров, источников интенсивного рентгеновского излучения и т.д. стало возможным проектирование МПК большой мощности.Ниже представлена силовая схема MPC на основе SiC.
Схема силовой цепи MPC на базе SiC 10 МВт
Обычно C1 = N2 ∙ C2 и C2 = C3. L1 и L2 — индуктивность рассеяния. Коэффициент индуктивности насыщаемого трансформатора (ST) до и после насыщения составляет 1: 1000-10000 с, как пример [1].
Ʈ2 <200 нс, I2max ≈ несколько кА и Vc3max ≈ 20 кВ - 140 кВ, тогда пиковая мощность Pmax ≈ 10 с МВт.
Импульсный источник питания с полупроводниковыми переключателями, с другой стороны, часто используется для генерации импульсов микросекундного уровня.Есть два типа полупроводниковых источников питания для генерации импульсов. Один из них — это высоковольтные импульсные источники питания, а другой — сильноточные импульсные источники питания. Одно из распространенных применений высоковольтных импульсных источников питания — это очистка воздуха (дома — это очистка, дымовые газы, образующиеся на заводах, и автомобильные выхлопы). Силовые цепи различаются в зависимости от уровней мощности (от 100 Вт для домашних приложений до МВт для заводских приложений), и каскад PFC может потребоваться для любых постоянно работающих систем.
Ниже приводится схема генератора высокого напряжения резонансного типа и типичные формы выходного напряжения [2].
Принципиальная схема генератора высокого напряжения резонансного типа
Типичные формы выходного напряжения
Например, для заводской обработки воздуха генератор импульсов высокого напряжения подает постоянное напряжение на электрофильтр с положительным клемма заземлена, как показано на следующей схеме. Когда загрязненный воздух с незаряженными частицами проходит через электрофильтр, частицы заряжаются электронами, а затем притягиваются и притягиваются к пластине коллектора, которая является положительной.После того, как все заряженные частицы «отфильтрованы», воздух на выходе становится чистым.
Принцип действия электростатических осадителей
Электростанция с системой обработки воздуха электростатическим осадителем
Сильноточные импульсные источники питания часто используются для лазерных приложений.
Ниже приведен пример спецификации лазерных диодов QCW [3].
Импульсный источник питания может выдавать импульсы 500 А / 100 В или 50 кВт, в то время как его средняя входная мощность составляет всего 1 кВт.Этот тип импульсных источников питания обычно состоит из трех частей: изолированного зарядного устройства конденсаторов, конденсаторной батареи и генератора импульсов понижающего типа, как показано на следующей схеме.
Типичная принципиальная схема импульсного источника питания лазера
Профиль напряжения заряда и разряда батареи конденсаторов
Примеры других приложений импульсного источника питания высокого напряжения:
Применение источника импульсного питания высокого тока примеры:
[1] Джэгу Чой, «Введение в магнитно-импульсный компрессор (MPC) — фундаментальный обзор и практическое применение».
[2] A. B. Jorgensen, S.D. А. Сондерсков, “Прототип источника питания с использованием SiC MOSFET для включения электростатических осадителей”.
[3] http://www.quantel-laser.com/en/products/item/id-500-a-100-v-pulsed-power-supply-.html
Кафедра электротехники и вычислительной техники предлагает курс по науке и технологиям импульсной энергетики. Этот курс знакомит с поколением,
диагностика и применение электрических импульсов большой мощности.Охватываемые темы включают кондиционирование энергии, устройства хранения энергии, сети формирования импульсов, переключатели большой мощности,
а также электрическая и оптическая диагностика импульсных силовых компонентов и систем. Применение импульсной энергетической техники для лазеров, нетепловой плазмы, пучков заряженных частиц,
также будут обсуждаться экологические и медицинские приложения.Типичные темы, которые необходимо охватить, включают:
Темы / главы Весна 2011 г.
Юрген Кольб, март 2011 г. Темы / главы Весна 2008 г.
Юрген Кольб, октябрь 2010 г. по электронной почте: webmaster @ Pulsedpower.де |
Разработка блока питания с ультракороткими импульсами для Micro-ECM
[1] J.A. МакГео. Чепмен и Холл, Лондон, (1974).
[2] Б.Бхаттачарья, Дж. Мунда и М. Малапати. Международный журнал станков и производства. 2004, 44: 1577 ~ 1589.
[3]
Шустер Р.
, Кирхнер В., Аллонге П. и др.Наука. 2000, 289: 98 ~ 101.
[4] Мадхав Датта и Дерек Харрист. Электрохимический Acta. 1997, 42: 20 ~ 22.
[5] В.Фашио, Р. Вютрих и Х. Блейлер. Электрохимический Acta. 2004 г., 49 ： 3997 ~ 4003.
[6]
Б.
Бхатчарья, С. Митра, А.К. Боро.Робототехника и компьютерное интегрированное производство. 2002, 18: 283 ~ 289.
[7] J.Y. Ван, А. Де Силва, Ю. Яньцин и др. Журнал технологий обработки материалов.2004, 149: 382 ~ 383.
[8]
К. П. Раджуркар, Б. Вэй и Дж. Козак. Анналы CIRP, 1995, 44 (1): 177.
— Ness Engineering Inc.
Твердотельные импульсные генераторы или модуляторы обычно разрабатываются для управления импульсными высоковольтными нагрузками. Самым большим преимуществом твердотельной коммутации является то, что коммутационные устройства могут иметь практически неограниченный срок службы. В то время как другие мощные переключатели, такие как тиратроны и искровые разрядники, имеют характеристики, ограничивающие срок службы до некоторого конечного уровня (обычно срок службы нагревателя / резервуара для тиратронов и эрозии электродов или покрытия изолятора для искровых промежутков), твердотельные устройства не имеют аналогичные эквивалентные ограничители (усталость проволочного соединения может ограничить срок службы в некоторых случаях, но при соответствующем снижении номинальных характеристик устройства даже при этом можно обеспечить очень долгий срок службы).
В результате затраты на техническое обслуживание такой системы могут быть ниже, чем при проектировании с использованием других коммутационных устройств. К сожалению, пиковая мощность твердотельных устройств обычно не так высока, как у других коммутаторов. В результате часто требуются последовательные и / или параллельные массивы устройств для удовлетворения общих требований к коммутации.
Технологии твердотельной коммутации:
- SCR (с магнитным усилителем и без него)
- Силовые полевые МОП-транзисторы
- GTOs (Тиристоры выключения затвора)
- IGBT (биполярные транзисторы с изолированным затвором)
Примеры проектов:
Твердотельный импульсный модуль питания эксимерного лазера (SSPPM) Технические характеристики
- Твердотельное переключение (SCR или IGBT) для генерации начального импульса и длительного срока службы модуля
- 2-3 ступени сжатия магнитных импульсов для достижения быстрого нарастания выходного сигнала
- Повышающий трансформатор с низкой индуктивностью рассеяния обеспечивает умножение напряжения
- Зарядка конденсатора HVPS или команда резонансного заряда для обеспечения работы с высокой частотой повторения
- Усовершенствованные методы управления температурой, используемые для отвода тепла с высокой частотой повторения
- Входное напряжение: до ~ 2500 В
- Выходное напряжение: до ~ 45 кВ
- Непрерывная частота повторения: 1000 — 6000 Гц
- Время нарастания выходного импульса: 30 — 150 нс
и SSPPM с переключением SCR.
Конденсаторная зарядка HVPS обеспечивает начальную зарядку SSPPM. Затем параллельные переключатели SCR разряжают энергию импульса в трехступенчатую схему сжатия магнитных импульсов и импульсный трансформатор для генерации окончательного выходного импульса, подаваемого на нагрузку лазерной камеры.
и IGBT-переключателем SSPPM. Система HVPS и резонансная система зарядки (с de-qing) обеспечивают быструю импульсную зарядку SSPPM для высоких (4000 Гц и выше) частот повторения, необходимых для этих приложений.Затем двойные параллельные IGBT разряжают энергию импульса в двухступенчатый компрессор магнитных импульсов и импульсный трансформатор.
Электрическая схема MOPA SSPPM показывает HVPS и систему резонансной зарядки (с цепью de-qing), заряжающую две параллельные идентичные системы SSPPM (для лазерных каналов MO и PA). Общая система зарядки в этом случае сводит к минимуму временные колебания между лазерными каналами главного генератора и усилителя мощности из-за разницы зарядного напряжения, которая затем переходит в временные колебания на стадиях сжатия магнитных импульсов.
Твердотельный импульсный модуль питания с фокусировкой плотной плазмы
EUV Dense Plasma Focus (DPF) SSPPM Аппаратное обеспечение. Слева направо показана схема смещения магнитного переключателя, последовательный диод и триггерное оборудование IGBT, переключатели IGBT, конденсаторная батарея C0, конденсаторная батарея C1, импульсный трансформатор и конденсаторная батарея C2. Загрузочная камера DPF будет прикреплена на правом конце машины.
Более подробную информацию о технической конструкции и характеристиках этих конкретных систем модулятора можно найти в опубликованных технических документах «Десятилетие разработки твердотельных импульсных модулей питания в Cymer Inc.»,« Конструкция твердотельного импульсного силового модуля (SSPPM) для устройства плотной плазменной фокусировки (DPF) для приложений полупроводниковой литографии »и« Данные о сроке службы и надежности коммерческих модулей систем питания эксимерных лазеров »для этих модуляторов.
К началу
Система резонансной зарядки модулятора клистрона 520 МВт Технические характеристики
- Применение: Модулятор клистрона высокой мощности
- Твердотельный (SCR), 45 кВ, Командный переключатель зарядки в сборе с оптоволоконной триггерной системой инициирует резонансную зарядку модулятора PFN.
- 1 Генри, масляная изоляция, водяное охлаждение, зарядный индуктор со вторичной обмоткой de-qing
- Твердотельный переключатель и схема de-qing позволяют точно регулировать напряжение зарядки PFN
- Сборка полупроводникового зарядного диода
- Сети снятия пиков снижают переходные напряжения на компонентах
- Входное напряжение: до 45 кВ
- Выходное напряжение: до 75 кВ
- Время резонансной зарядки: 5 мс
- Непрерывная частота повторения: до 50 Гц
- Средняя мощность: 380 кВт
- Регулировка мощности: ~ +/- 0.2%
Модулятор клистрона 520 МВт Резонансная зарядка Твердотельный переключатель 45 кВ в сборе, расположенный на верхней части корпуса индуктора зарядки. Двадцать последовательно соединенных тиристоров зажаты в пластинах радиатора. В правой части рисунка показаны градуирующие резисторы, используемые для обеспечения равного распределения напряжения в последовательном массиве.
Слева от резисторов находятся переключающие диоды, встроенные в триггерные цепи с оптоволоконной связью, чтобы обеспечить быстрое включение устройств в случае возникновения перенапряжения.Волоконно-оптическая триггерная схема также получает все свои требования к мощности из напряжения, приложенного к блоку переключателя перед срабатыванием, устраняя необходимость изолированного питания, специально используемого только для срабатывания триггера. Чтобы уменьшить общий объем сборки, половина триггерных цепей расположена на ближней стороне переключателей, а другая половина — на дальней стороне. Видно, что несколько триггерных волокон спускаются по левой стороне узла переключателя и входят в цепи триггера.
Модулятор клистрона мощностью 520 МВт Резонансная зарядка Твердотельный переключатель в сборе на 45 кВ Крупный план, показывающий тиристоры в центре слева, дополнительные силовые резисторы, используемые в RC-градационной сети, и четыре печатных платы триггера с оптоволоконными кабелями, входящими в платы с триггером сигнал.
Также показаны изолирующие стержни с резьбой, которые проходят через переключатель вертикально и зажимают вместе весь узел, помещая устройства SCR между пластинами радиатора.
520MW Klystron Modulator De-Qing Network, установленный на стене корпуса системы.Переключатель de-qing представляет собой одиночный тиристор, установленный между радиатором с водяным охлаждением и расположенный в верхнем правом углу узла de-qing. Массив конденсаторов расположен рядом с переключателем de-qing, чтобы критически гасить энергию, остающуюся в цепи, и рассеивать ее до следующего импульса в узле резистора de-qing, который занимает большую часть нижней части узла. Эти 24 керамических резистора в форме хоккейной шайбы зажаты между несколькими охлаждаемыми водой пластинами. Затем весь узел зажимается изолирующим стержнем с резьбой.Наконец, под переключателем de-qing находится набор коллекторов для воды, которые распределяют охлаждающую воду по всему узлу на каждую из охлаждаемых водой холодных пластин и компонентов.
520 MW Klystron Modulator PFN Charging Current and Voltage Waveforms показывает полусинусоидальную форму волны резонансного зарядного тока PFN (завершенную несколько раньше процессом de-qing) и типичную форму волны напряжения PFN «1-cos», связанную с командным резонансным зарядом, заканчивающимся с напряжение 71.2 кВ на конденсаторах ПФН.
Более подробную информацию о техническом дизайне и характеристиках этой общей модуляторной системы можно найти на странице Ness Engineering Line Type Modulator Experience и в опубликованных технических документах по системе модулятора клистрона мощностью 520 МВт и системе командной резонансной зарядки для этого модулятора.
К началу
Твердотельный модулятор 0,5 МВт (средн.) 60 кГц Технические характеристики
- Заказчик: Ливерморская национальная лаборатория им. Лоуренса
- Применение: Блок питания экстрактора (пластины) для экстракции изотопов на атомарном лазере (AVLIS)
- Источник питания 6 кВ, 80 А постоянного тока
- 12 импульсов, 480 В, регулировка фазы SCR обеспечивает регулировку и регулировку
- Комплект трансформатора / выпрямителя с воздушной изоляцией (T / R)
- Массив переключателей серии MOSFET 40 (последовательно) x 60 (параллельный) генерирует выходные импульсы в емкостной нагрузке
- Массив шунтирующих переключателей на полевых МОП-транзисторах, 40 (последовательно) x 10 (параллельных) завершает выходные импульсы и разряжает емкостную нагрузку.
- Коммутируемый генератор «предимпульсов» ГТО обеспечивает начальный «тестовый» импульс
- Смещенный насыщаемый реактор ограничивает токи короткого замыкания до тех пор, пока массив полевых МОП-транзисторов не успеет отключиться.
- Компьютерный интерфейс, а также панели местного / дистанционного управления позволяют работать с компьютера LLNL.
- Система дивертора работает в случае короткого замыкания нагрузки
- 2 (дублирующих) выключателя с ломом ignitron рассеивают энергию, накопленную в батарее конденсаторов емкостью 570 мФ
- Дивертер также защищает массивы переключателей MOSFET
- Входное напряжение: до -6 кВ
- Выходное напряжение: от -500 до -5500 В
- Пиковый ток: 700 А
- RMS ток: 150 A
- Средний ток: 80 А
- Время нарастания импульса тока: менее 500 нс
- Текущее время затухания: 3 мс (е-кратное)
- Длительность импульса: от ~ 16 мс до постоянного тока
- Время между импульсами: 1. От 75 мс до 256 мс
- Частота повторения: постоянный ток или от 5,5 кГц до 30 кГц (60 кГц при пониженной мощности)
- Пиковая мощность: 4,2 МВт
- Средняя мощность: 0,5 МВт
От 75 мс до 256 мс 60 кГц, показывающая соединения основной платы питания с объединительной платой вверху. Двадцать параллельно соединенных полевых МОП-транзисторов прикреплены к трем охлаждающим пластинам с водяным охлаждением, идущим вертикально на фотографии. Приемник оптоволоконного триггера и передатчик подтверждения состояния расположены в правом нижнем углу изображения под алюминиевым экраном EMI.Три набора дополнительных схем управления разветвлением триггера расположены внизу между радиаторами и схемами бортовой диагностики, расположенными на нижнем крае платы. Сорок из этих плат в сборе были последовательно соединены в структуру объединительной платы модулятора, чтобы действовать как главный последовательный переключатель в подаче импульсной энергии на нагрузку для зарядки пластин экстрактора.
Увеличенный вид печатной платы с полевым транзистором серии модулятора 60 кГц, показывающий детали триггера полевого МОП-транзистора и схемы защиты по напряжению.Большой резистор используется для обеспечения правильной градации постоянного напряжения, в то время как устройства Transzorb обеспечивают аналогичную градацию напряжения в переходных условиях. Как можно видеть, отдельные предохранители используются для изоляции каждой ячейки MOSFET от параллельных соседей в случае короткого замыкания устройства.
Монтаж силовых полевых МОП-транзисторов на печатной плате полевых транзисторов серии модулятора 60 кГц показан на этой фотографии.
Печатная плата шунтирующего полевого транзистора модулятора 60 кГц, показывающая четыре последовательно соединенных секции из 10 параллельных силовых полевых МОП-транзисторов.Поскольку шунтирующий или «хвостовой» переключатель в этом приложении требовал меньшего среднеквадратичного тока, требовалось только 10 параллельных полевых МОП-транзисторов в каждой последовательной секции.
В результате каждая сборка печатной платы аналогичного размера могла содержать четыре последовательных секции, и в модулятор для всего шунтового переключателя требовалось в общей сложности 10 сборок печатных плат с шунтирующими полевыми транзисторами.
Общая сборка полевого транзистора серии модулятора 60 кГц, на которой показаны все 40 последовательно соединенных сборок серии полевых транзисторов, уложенных друг на друга на краю и установленных на объединительной плате модулятора.Как можно видеть, оптоволоконные соединения проложены петлей от верхней части каждой платы к соединениям передатчика и приемника, в то время как соединения входа и выхода охлаждающей воды выполнены в нижней части каждой печатной платы в сборе.
Общие корпуса модулятора 60 кГц с комплектом трансформатора / выпрямителя (T / R) модулятора и корпусом регулятора фазы справа. Ближайший корпус с левой стороны содержит батарею конденсаторов фильтра постоянного тока и узел дивертерного переключателя игнитрона, расположенный в нижней половине шкафа (индикаторы корпуса дивертерной электроники можно увидеть в правом нижнем углу).
Вдобавок ко всему находится модуляторная часть системы. Сборка последовательного полевого транзистора находится в задней половине корпуса (на дальней стороне), а сборка шунтирующего полевого транзистора имеет покрытие в среднем отсеке верхней ближней стороны. Слева от сборки шунтирующих полевых транзисторов находятся несколько шасси операторского управления для местного управления источником питания постоянного тока высокого напряжения, а также модулятором.
Более подробную информацию о техническом дизайне и характеристиках этой общей модуляторной системы можно найти в опубликованных технических документах на 0.Твердотельный модулятор мощности 5 МВт, 60 кГц и переключение высокой мощности с использованием массивов силовых полевых транзисторов для этого модулятора.
К началу
Импульсный источник питания 1 кВ Технические характеристики
- Заказчик: ITT Corporation
- Применение: Поддержка испытательной станции для обслуживания РЛС с фазированной антенной решеткой с генераторами импульсов сети 1 кВ
- Твердотельное переключение (IGBT) для генерации импульсов и длительного срока службы модуля
- IGBT должен также открываться против импульсного тока в конце импульса
- Оптоволоконный изолированный триггер для плавающего высоковольтного переключателя IGBT
- Модулятор в виде жестких трубок, в котором батарея накопительных конденсаторов накапливает энергию импульса и дополнительную энергию, достаточную для минимизации спада импульсов
- Конденсатор зарядный HVPS
- Выходной импульс соответствует длительности входного триггерного импульса (8-512 мс)
- Конструкция должна выдерживать условия короткого замыкания нагрузки
- Выходное напряжение: до 1200 В
- Длина выходного импульса: от 8 до 512 мс
- Падение выходного напряжения: <50 В при 250 мс
- Превышение выходного напряжения: <25 ВВ
- Непрерывная частота повторения: до 20 Гц
- Время нарастания выходного импульса: <250 нс
- Время спада выходного импульса: <1 мс
- Размер: 19 ″ Ш x 18 ″ Г x 5. 25 ″ T
- Вес: <40 фунтов
25 ″ TИмпульсные источники питания на 1 кВ
Внутренний вид импульсного источника питания 1 кВ
К началу
Тестер магнитных сердечников 2 кВ Технические характеристики
- Заказчик: Magnetics Inc.
- Применение: НИОКР, испытания малых магнитных сердечников в условиях быстрого насыщения.
- Твердотельное переключение (IGBT) для генерации импульсов и длительного срока службы модуля
- IGBT должен также открываться против импульсного тока в конце импульса
- Оптоволоконный изолированный триггер для плавающего высоковольтного переключателя IGBT
- Модулятор в виде жестких трубок, в котором батарея накопительных конденсаторов накапливает энергию импульса и дополнительную энергию, достаточную для минимизации спада импульсов
- Конденсатор зарядный HVPS
- Регулируемая длительность выходного импульса 2-200 мс)
- Выходное напряжение: до 2000 В
- Длина выходного импульса: от 2 до 200 мс
- Время нарастания выхода: <1 мс
- Выходной ток: 0-100 А пик.
- Ток смещения: 0-3 А постоянного тока
- Размер: 19 ″ Ш x 28 ″ Г x 7 ″ Т
- Вес: <50 фунтов
Тестер магнитных сердечников на 2 кВ, вид сверху
Тестер магнитных сердечников на 2 кВ, вид спереди
Тестер магнитных сердечников на 2 кВ, вид изнутри
К началу
Направляйте запросы, комментарии и предложения [email protected]
A Предварительное обсуждение схемы источника питания в Active-Clamp и LLC II: сравнение импульсного входа и входа постоянного тока Преобразователи постоянного тока в постоянный
Импульсные блоки питания персональных компьютеров обычно имеют конструкцию с несколькими выходными напряжениями, при которой основной выход имеет максимальный ток 12 В и является основным элементом конструкции блока питания. Во-вторых, 3,3 В и 5 В имеют меньшие выходные токи. Как правило, преобразователи постоянного тока в постоянный используются для повышения стабильности выходного напряжения источника питания, снижаясь с 12 В до 3.
Блоки питания 3В и 5В для использования на компьютере. DC в DC обычно делится на два типа в зависимости от источника входного сигнала: 1. Преобразователи постоянного тока в постоянный импульсный вход, которые могут модулировать длительность цикла входного импульса постоянного тока для достижения цели преобразования постоянного тока. Однако этот метод управления относительно сложен, а ограничение приложения состоит в том, что он в основном используется в схемах прямой топологии; 2. Вход постоянного тока Преобразователи постоянного тока в постоянный, которые могут достигать цели преобразования постоянного тока, регулируя ширину импульса с помощью ШИМ.Этот метод управления относительно прост и широко применяется в различных схемах.
На рисунках 1 и 2 показан метод преобразования постоянного тока в постоянный с импульсным входом, используемый в Active-Clamp. Схема, показанная на Рисунке 1, часто используется в технических требованиях к точности выходного напряжения менее 5%.
Обратные связи 12 В и 5 В связаны вместе и используют общий индуктор накопления энергии, что позволяет использовать преобразователь постоянного тока в постоянный импульсный вход 3,3 В для достижения высокоточного управления.Можно использовать одну управляющую ИС FSP6601. Структура схемотехники на рисунке 2 используется в продуктах высокого класса с более строгими требованиями к точности управления выходным напряжением. Источник импульсов вставлен в середину трансформатора 12 В, чтобы обеспечить преобразование постоянного напряжения 5 В и 3,3 В на входе. Два блока управления FSP6601 с конструкцией IC имеют независимую обратную связь для достижения требований к высокой точности напряжения.
FSP Group участвовала в исследованиях и разработках специальной ИС для FSP6601, чтобы удовлетворить требования техники управления, чтобы реализовать свои приложения.Поскольку токи 5 В и 3,3 В не проходят через катушку индуктивности и конденсатор 12 В, анализ показывает, что преимущества использования преобразователей постоянного тока в постоянный с импульсным входом заключаются в высокой эффективности без влияния на характеристики пульсаций 12 В.
Кроме того, метод управления включает в себя необходимость работы выхода 12 В в режиме постоянного тока, а конструкция должна иметь функцию ограничения обратного тока и обеспечивать стабильный источник импульсов при 12 В без нагрузки (Vin). Кроме того, импульсная модуляция 5 В и 3,3 В или управление перегрузкой осуществляется посредством «переднего фронта», поскольку метод управления не является функцией обычного контроллера преобразования постоянного тока в постоянный.Вышеупомянутый метод управления доказывает, что использование преобразователей постоянного тока в постоянный с импульсным входом не вызовет проблем со стабильностью напряжения в случае смещения нагрузки.
Рисунок 1: 12 В и 5 В, общие, 3,3 В постоянного / постоянного тока
Рисунок 2: 12 В, 5 В и 3,3 В постоянного / постоянного тока
Рабочие формы сигналов на рисунках 1 и 2 могут улучшить понимание основного принципа преобразователей постоянного / постоянного тока с импульсным входом.
Другой тип известен как преобразователь постоянного тока постоянного тока в постоянный.Его можно использовать в структуре схемы LLC, преобразовывая 12 В в выход 5 В и 3,3 В (как показано на рисунке 3). Как правило, преобразователь постоянного тока 5 В и 3,3 В добавляется к выходу 12 В, а 12 В напрямую подает ток на преобразователь постоянного тока. Принимая во внимание влияние импульсного тока преобразователя постоянного тока в постоянный ток на характеристики пульсации 12 В, обычно добавляется набор фильтров нижних частот, состоящий из катушки индуктивности и твердотельного конденсатора, чтобы уменьшить влияние пульсаций. Однако фильтр нижних частот приведет к дополнительным потерям и повлияет на общую эффективность.
Таким образом, можно заметить, что преобразователь постоянного тока в постоянный с импульсным входом, используемый активными клещами, вовсе не так прост, как конструкция магнитного усилителя, и также отсутствуют явления частичной или нулевой нагрузки.
Его преимущество в том, что он может повысить эффективность без использования сложного входного преобразователя постоянного тока на конце 12 В, что технически делает его более совершенной схемной стратегией.
Рисунок 3: Преобразователь постоянного тока из 12 В в 5 В и 3,3 В постоянного тока в рамках LLC
FSP Group предлагает полную линейку источников питания, а схемы Active-Clamp и LLC широко применяются в нашей продукции.Соображения по поводу конструкции выходного конденсатора приводятся в объективных комментариях.
Источник питания с широтно-импульсной модуляцией
Блок питания ШИМ Источники питания с широтно-импульсной модуляцией (PWM) — это тип импульсных источников питания. Широтно-импульсная модуляция обычно используется для регулирования напряжения в импульсном источнике питания . Это необходимо, когда текущая нагрузка на источник питания или напряжение питания системы зарядки непостоянны.В стандартном импульсном источнике питания (без ШИМ) каждых первичных обмоток трансформатора приводятся в действие прямоугольной волной с коэффициентом заполнения 50% (фактически немного меньше 50%) независимо от тока, потребляемого во вторичной обмотке или напряжение питания.
В источнике питания с широтно-импульсной модуляцией рабочий цикл может варьироваться от примерно 1% до 50% (хотя обычно это не такой широкий диапазон). На приведенной ниже диаграмме показано, как выглядит напряжение возбуждения транзистора от управляющей микросхемы в течение двух полных циклов.
Обратите внимание, что указанный рабочий цикл предназначен для ОДНОЙ из ДВУХ половин первичной обмотки (первичная обмотка также может считаться одной первичной обмоткой с центральным ответвлением). При полной мощности будет только ОЧЕНЬ небольшой промежуток времени, в течение которого одна или другая обмотка не будет работать. Большинство управляющих микросхем (например, TL594, TL598, SG3525 …) допускают небольшое «мертвое время», когда ни один из управляющих транзисторов не включен.
Регулировка:
Вы должны помнить (со страницы трансформатора), что выходное (вторичное) напряжение может «проседать» (из-за потерь в меди и сердечнике), когда ток поступает из вторичных обмоток трансформатора.
Электронное устройство, такое как усилитель, может работать должным образом только тогда, когда вторичное напряжение (напряжение шины) очень близко к заданному значению. Как вы уже знаете, ток, потребляемый усилителем, может составлять всего один или два ампер, когда усилитель находится в режиме ожидания (выходная мощность мала или отсутствует), или может быть значительным при выдаче очень высокой выходной мощности. В стандартном импульсном блоке питания это может вызвать сильные колебания вторичного напряжения. Как вы уже знаете, вы можете увеличить соотношение (первичное к вторичному), чтобы увеличить вторичное напряжение.Хотя это предотвратит падение напряжения на ниже определенной точки, это может (при некоторых условиях) привести к тому, что вторичное напряжение превысит безопасное рабочее напряжение некоторых электронных компонентов (транзисторов, конденсаторов …). Во многих электронных схемах диапазон напряжения должен оставаться в пределах 3-5%. В PWMPS трансформатор намотан с коэффициентом выше, чем необходимо. Но … как и в операционных усилителях, здесь есть цепь обратной связи. Используя контур обратной связи, управляющая микросхема сокращает рабочий цикл настолько, насколько это необходимо, чтобы предотвратить состояние перенапряжения.Когда потребление тока увеличивается, рабочий цикл увеличивается, чтобы поддерживать надлежащее выходное напряжение. Это позволяет ему поддерживать надлежащее выходное напряжение в широком диапазоне ситуаций, связанных с потреблением тока. Это также позволяет источнику питания вырабатывать постоянное напряжение шины с относительно широким диапазоном входного напряжения от системы зарядки транспортного средства.
Регулируемые усилители и нерегулируемые усилители:
В усилителях с высокой степенью стабилизации используются импульсные источники питания с ШИМ. Нерегулируемые усилители не используют широтно-импульсную модуляцию для поддержания постоянного напряжения на шине.Это не обязательно делает один дизайн лучше другого. Обе конструкции имеют свои достоинства и недостатки. Прочтите эту страницу, если хотите узнать больше о двух разных дизайнах.
Метод генерации постоянного тока | Тех
Электронное устройство работает от постоянного тока
Как правило, электронные устройства работают на постоянном токе. Это характерно для бытовой техники, такой как смартфоны, ПК, телевизоры, холодильники и кондиционеры, а также для автомобильных устройств и промышленных роботов, работающих на заводах.Однако не только эти электронные устройства работают при разных напряжениях, но и внутри одного электронного устройства необходимое напряжение варьируется в зависимости от схемы. Значит, необходимо не только преобразовать переменный ток розетки в постоянный, но и преобразовать его в необходимое напряжение и подать в цепь.
Кроме того, переменный ток изменяет напряжение со временем. Преобразование переменного тока в постоянный вызовет нестабильность цепи из-за колебаний напряжения, поэтому преобразование в стабильное напряжение становится важным.
Преобразование переменного тока в стабильный постоянный ток
Что ж, мы представляем, как получить стабильное напряжение постоянного тока. Чтобы преобразовать мощность переменного тока, поступающую из энергосистемы компании, в мощность постоянного тока, преобразуйте напряжение с помощью трансформатора, а затем преобразуйте переменный ток в постоянный ток с помощью схемы выпрямителя. Однако, поскольку выходной сигнал схемы выпрямителя имеет форму синусоидальной волны и есть колебания напряжения, необходимо дополнительно пропустить схему сглаживания, чтобы преобразовать ее в стабильный источник питания постоянного тока.
Основные шаги для получения стабильного напряжения постоянного тока показаны на рисунке. Однако получить полностью стабильное напряжение постоянного тока невозможно. Чтобы получить стабильное напряжение постоянного тока из коммерческого источника питания, требуются дополнительные действия, и есть два способа. Один — это линейный источник питания, а другой — импульсный.
Линейный источник питания
Первый — это линейный блок питания. Резистор используется для снятия и стабилизации избыточного напряжения путем сравнения нестабильного постоянного напряжения, извлекаемого из промышленного источника питания, с опорным напряжением.Хотя это можно реализовать дешево и просто, используя только резисторы, дополнительное напряжение выделяется в виде тепла, поэтому очень важно контролировать тепло в цепи. Кроме того, его нельзя использовать в термочувствительных цепях.
Импульсный источник питания
Другой — импульсный блок питания. Ширина импульса изменяется с помощью схемы переключения, высокочастотного трансформатора, схемы выпрямителя, схемы сглаживания без резистора, сравнивая нестабильное напряжение постоянного тока, извлекаемое из промышленного источника питания, с опорным напряжением.Хотя выделение тепла можно подавить, не используя резистор, возникает шум, поэтому его необходимо удалить. Импульсные блоки питания отличаются низким энергопотреблением по сравнению с линейными блоками питания. Это источник энергии, изначально созданный НАСА в результате космических разработок. Космический корабль не может тратить энергию в космос, где трудно отдавать тепло. Он был разработан как источник энергии для использования энергии без отходящего тепла для спутников и космических кораблей, работающих в космосе.
Основы линейного источника питания
Как было сказано в предыдущем абзаце, линейный источник питания — это метод создания постоянного тока с одновременным снятием лишнего напряжения с источника переменного тока. Таким образом, вы можете получить только напряжение ниже оригинального. Линейные источники питания стабилизируются в обход цепи управления после цепи сглаживания. В этой части он стабилизируется за счет высвобождения дополнительного текущего напряжения, которое не может быть уравновешено в сглаживающей схеме в виде тепла.В этой схеме есть два пути. Один представляет собой шунтирующий регулятор, а другой — последовательный регулятор.
Шунтирующий стабилизатор состоит из резистора (R1) и стабилитрона в качестве диода стабилизатора напряжения (ZD), включенных параллельно. Когда напряжение постоянного тока на выходе изменяется, шунтирующий регулятор сначала преобразует его в напряжение, которое выводится резистором, чтобы стабилизировать напряжение и разбить его на ток на выходе и избыточный ток. Избыточный ток направляется к стабилитрону, где он расходуется в виде тепла.Когда входное напряжение колеблется, значение тока, выходящего из резистора, колеблется. Изменяя значение сопротивления диода постоянного напряжения, стабилизация достигается за счет того, что значение выходного тока остается постоянным.
С другой стороны, в последовательном регуляторе ток протекает через транзистор (Tr), который является элементом преобразования энергии. Колеблющееся напряжение изменяется постоянным напряжением в этом транзисторе. Он называется последовательным стабилизатором, потому что транзистор последовательно подключен к выходной стороне.В этом случае требуется опорное напряжение, чтобы транзистор колебался, чтобы поддерживать постоянное напряжение. Следовательно, схема управления подключена параллельно транзистору, который имеет ту же конфигурацию схемы, что и шунтирующий стабилизатор, как вы можете видеть на рисунке. Разница в том, что это просто транзистор, который стабилизирует напряжение путем выделения тепла.
Регуляторы серииимеют преимущество в более низком уровне шума, пульсаций и стабильности по сравнению с шунтирующими регуляторами.В любом случае линейный источник питания имеет простую конфигурацию схемы и недостаток тепла, но он может недорого производить постоянное напряжение.
Основы импульсного источника питания
Импульсный источник питания был разработан для решения проблемы, заключающейся в том, что конструкция была простой, но при этом выделялся большой нагрев по сравнению с линейным источником питания. В структуре импульсного источника питания используется электромагнитная индукция за счет трансформатора (две катушки), который преобразует напряжение в частоту выше, чем у промышленного источника питания.Это делается путем подачи импульсов тока путем замыкания и размыкания цепи переключателем (S).
Есть два способа сделать этот импульс: ШИМ (широтно-импульсная модуляция) и ЧИМ (частотно-импульсная модуляция). ШИМ — это метод управления путем изменения ширины импульса в соответствии с величиной постоянного напряжения при сохранении постоянной частоты. Хотя пульсации меньше, чем выходное напряжение, потребление энергии увеличивается. Также он отличается высокой отзывчивостью к нагрузке.
С другой стороны, потребляемая мощность может быть ниже на низких частотах, и ЧИМ может быть выгодным, но когда реакция на колебания нагрузки медленная, пульсации будут больше. Эти характеристики обычно оцениваются, и ШИМ в основном используется в импульсных источниках питания, но ШИМ используется при небольшой нагрузке. Ну, есть два типа импульсных источников питания: управление неизолированным прерывателем и управление изолированным трансформатором. Управление прерывателем сначала преобразует нестабильное напряжение постоянного тока в напряжение переменного тока (высокой частоты) от нескольких десятков кГц до нескольких МГц, что является частотой, намного превышающей коммерческое напряжение переменного тока.С момента отключения питания он получил название «управление чоппером».
При управлении чоппером как повышение, так и понижение поддерживаются за счет использования характеристик дроссельной катушки (за счет самоиндукции), а затем стабильное напряжение постоянного тока получается за счет включения схемы управления и схемы сглаживания.
С другой стороны, при управлении трансформатором взаимная индукция высокочастотного трансформатора играет ту же роль, что и дроссельная катушка системы прерывателя.