Типы источников питания, двухполярный источник питания
Существуют различные типы источников питания. Большинство из них разработаны для преобразования переменного тока высокого напряжения (AC) в низкое напряжение постоянного тока (DC) для питания различных схем электроники и других устройств. Источники питания могут быть разбиты на несколько функциональных блоков, каждый из которых выполняет свою функцию.
Например, стабилизированный источник питания:
Каждый функциональный блок подробно описан на своих страницах:
- Трансформатор — преобразует (как правило понижает) напряжение сети до нужного напряжения источника питания;
- Выпрямитель — преобразует (выпрямляет) переменное напряжение с трансформатора в постоянное;
- Фильтр — сглаживает пульсации выпрямленного напряжения;
- Стабилизатор — стабилизирует выходное напряжение.
Типы источников питания, составленные из этих блоков, описаны далее. Так же показаны их принципиальные схемы с графиками выходного напряжения.
Трансформатор
Пониженное выходное напряжение трансформатора может быть применено для ламп накаливания, нагревательных элементов, электродвигателей переменного тока. Переменное напряжение не подходит для питания электрических схем, если только они не включают в своём составе выпрямитель и фильтр для сглаживания пульсаций.
Трансформатор -> выпрямитель
Постоянное пульсирующее напряжение подходит для питания ламп накаливания, нагревательных приборов, электродвигателей постоянного тока. Но не подходит для электронных схем, если те не содержат фильтр для сглаживания пульсаций напряжения.
Трансформатор -> выпрямитель -> фильтр
У выпрямленного и сглаженного постоянного напряжения видны только небольшие пульсации. Такое напряжение подходит для питания большинства электронных схем.
Трансформатор -> выпрямитель -> фильтр -> стабилизатор
Стабилизированное напряжение подходит абсолютно для всех электронных схем.
Двуxполярный источник питания
Двухполярный источник питания
Двухполярный источник питания — это особый тип источников питания. Некоторые электронные схемы требуют двухполярного питания с положительным и отрицательным напряжением. Такие источники называют двухполярными. Так же их называют двойным источником питания, потому что они похожи на два обычных источника, выходы которых соединены последовательно как показано на схеме. (На самом деле всё несколько сложнее.) Подробнее об этом можно почитать в статье Двухполярный блок питания.
Такие источники имеют три вывода на выходе. Например ±9В источник имеет выводы +9В, -9В и 0.
Двухполярный блок питания
Двухполярный блок питания часто используется для питания операционных усилителей и выходных каскадов мощных усилителей низкой частоты (audio). Так же двухполярное напряжение используется в компьютерных блоках питания.
Схема двухполярного блока питания
На данном рисунке изображена простейшая схема двухполярного блока питания. Допустим, вторичная обмотка трансформатора выдаёт переменное напряжение 12.6 вольт. Конденсатор C1 заряжается положительным напряжением через диод VD1 во время положительного полупериода, а конденсатор C2 заряжается отрицательным напряжением через диод VD2 во время отрицательного полупериода. Каждый из конденсаторов будет заряжаться до напряжения 17.8 вольт (12.6 * 1.41). Полярности обоих конденсаторов противоположны относительно «земли» (общего вывода).
В данном блоке питания сохраняются проблемы однополупериодных выпрямителей. Т.е. ёмкость конденсаторов должна быть довольно приличной.
На следующем рисунке показана схема двухполярного блока питания, использующего диодный мост и удвоенную вторичную обмотку трансформатора с отводом от середины как общий вывод.
В данной схеме используется двухполупериодное выпрямление при котором можно использовать конденсаторы фильтра меньшей емкости при том же токе нагрузки. Но, чтобы получить то же напряжение, что и в предыдущей схеме, нам необходимо иметь обмотку на двойное напряжение, т.е. 12.6 х 2 = 25.2 вольта, с отводом от середины.
Стабилизированный двухполярный блок питания
Наибольшую ценность представляют стабилизированные двухполярные блоки питания. Именно они применяются в audio усилителях. Такие блоки состоят из двух стабилизированных блоков. Один из них стабилизирует положительное напряжение, а второй — отрицательное относительно общего вывода. Схема такого блока показана на следующем рисунке.
При использовании стабилизаторов 7805 и 7905 такой блок будет выдавать стабилизированное двухполярное напряжение ±5В.
Стабилизированный двухполярный источник питания предварительного усилителя
Более или менее качественные предварительные усилители требуют двухполярного напряжения питания. Источник, схема которого представлена в этой статье, обеспечит предварительный усилитель стабилизированным напряжением ±15В. Помимо этого, от положительной шины (+15В) можно питать регулятор тембра. Нередко регулятор тембра и предварительный УНЧ представляют одну схему. В тех и других звуковой сигнал является слаботочным и поэтому он подвержен искажениям и наводкам, источниками которых могут быть разные причины в точности и нестабилизированное напряжение питания.
Так, например, в статье «Профилактика и доработка усилителя Радиотехника У-101» я описывал недостаток схемы питания предварительного УНЧ, который заключался в запитывании схемы через гасящий резистор от нестабилизированного источника. При прослушивании звукового сигнала, с низкочастотной составляющей (ниже 300Гц), на шинах питания образуются просадки напряжения, которые присутствуют и после гасящего резистора. Таким образом, при колебании питающего напряжения предварительного усилителя, происходит изменение (искажение) амплитуды усиливаемого сигнала на его выходе. Чтобы уйти от этого недостатка я убрал гасящие резисторы и установил по шинам питания стабилизаторы напряжения.
Схема стабилизированного двухполярного источника питания
Основой в схеме является понижающий трансформатор. Он должен иметь две вторичные обмотки или одну обмотку со средним выводом, относительно которого на каждом плече должно быть напряжение переменного тока 15В. Можно применить трансформатор с выходным напряжением 18В переменного тока в каждой обмотке. После выпрямления, напряжение на электролитических конденсаторах C1 и C2 станет в 1.41 раз больше, то есть с трансформатором 15+15В выпрямленное напряжение холостого хода станет равным ±21.2В.
Выходной ток трансформатора будет зависеть от тока потребления предварительного усилителя, обычно он не превышает 100-200мА, поэтому трансформатор с выходным током 0.5А отлично подойдет.
В качестве элементов диодного моста VD1-VD4 могут применяться любые выпрямительные диоды с током 1А и напряжением 100В и более. Также можно установить диоды Шоттки, ощутимой разницы в данной схеме не будет.
В качестве стабилизирующих элементов применены линейные стабилизаторы LM7815 и LM7915. Стабилизатор LM7915 стабилизирует отрицательное напряжение относительно GND, а LM7815 положительное напряжение.
Емкость электролитических конденсаторов может отличаться в некотором диапазоне, больше – лучше, меньше – хуже, но все в разумных пределах. Напряжение, на которое рассчитаны электролиты, должно иметь запас 20-30% от напряжения на их выводах. Каждый электролит должен быть зашунтирован неполярным пленочным или керамическим конденсатором (C3, C4, C7, C8), для фильтрации высокочастотных колебаний, когда электролитический конденсатор, обладая большой емкостью, становится уже малоэффективным.
При токе потребления предварительного усилителя не более 200мА, теплоотводы на линейные стабилизаторы LM7815 и LM7915 можно не устанавливать. В противном случае на них можно установить небольшие алюминиевые пластинки.
Печатная плата двухполярного источника питания СКАЧАТЬ
|
Двухполярный источник питания Иногда для питания различных радиотехнических устройств требуется иметь два двухполярных напряжения +12 и -12 В (или +9 и -9 В) от одного источника — аккумулятора или сетевого трансформатора с одной обмоткой. Такие напряжения необходимы для работы операционных усилителей и некоторых других схем. При этом основное потребление тока схемой осуществляется, как правило, по цепи с положительным напряжением, а цепь «—» является вспомогательной. Промышленность выпускает специализированную микросхему преобразователя для получения отрицательного напряжения: КР1168ЕП1 (входное напряжение 3…10 В, а выходное отрицательное такой же величины, что и на входе). Но она перекрывает узкий диапазон напряжений. На рисунке приведена схема простого преобразователя, который позволяет получать от источника +12 В (+9 В) дополнительное стабилизированное напряжение -12 В (-9 В при использовании стабилизатора КР142ЕН8А). Ток нагрузки по цепи -12В может быть до 15 мА. Преобразователь работает на частоте 50 кГц и сохраняет свою работоспособность при снижении напряжения питания до 7 В. Схема состоит из автогенератора на транзисторе VT1, повышающего напряжение трансформатора Т1 и интегрального стабилизатора DA1. При сборке требуется соблюдать полярность подключения фаз обмоток трансформатора Т1, указанную на схеме. Со вторичной обмотки трансформатора напряжение после выпрямления должно быть 15…19 В, что необходимо для нормальной работы стабилизатора DA1. Для настройки преобразователя сначала вместо DA1 подключаем резистор 150 Ом. При нормальной работе схемы форма напряжения на обмотке 3 в трансформаторе Т1 выглядит так: При настройке может потребоваться подбор конденсатора СЗ и резистора R2. Трансформатор Т1 выполняется на броневом сердечнике типоразмера Б22 из феррита 2000НМ (1500НМ) и содержит в обмотке 1 — 80 витков, 2 — 15 витков, 3—110 витков провода ПЭЛШО-0,18. После проверки и настройки схемы катушку и ферритовые чашки закрепить клеем. Конденсаторы С2, С4, С5 применены типа К50-29-63В, С1 и СЗ — любые малогабаритные, С6 — К53-1А-20В. Все элементы схемы размещены на печатной плате с размерами 65х50 мм. Для уменьшения высоты платы монтаж выполнен в двух уровнях — конденсаторы С4 и С5 расположены над элементами VT1 и DA1. Схема позволяет получать и более высокое выходное напряжение, чем на входе, если использовать отрицательный выброс напряжения. Если собранное вами устройство является стационарным и может питаться от сети, то для получения двухполярного напряжения можно применить широко распространенные малогабаритные трансформаторы (конструктивно оформленные в виде сетевой вилки). Они имеют одну вторичную обмотку, и, чтобы не перематывать трансформатор, удобно воспользоваться схемой, приводимой ниже. Источник: shems.h2.ru |
Двухполярное питание
Двухполярные источники питания
В современной электронной технике широкое распространение получили операционные усилители. Данные электронные компоненты могут работать от однополярного напряжения, но более стабильная работа достигается применением двухполярного напряжения питания.
Двухполярное напряжение необходимо так же для питания большинства схем УМЗЧ и некоторых других. Двухполярный источник питания – это источник питания, который имеет, как правило, два выходных канала, напряжения которых равны по абсолютному значению, но имеют противоположную полярность относительно общей точки. Двухполярное питание имеет большое количество вариантов схемотехнического решения, рассмотрим некоторые из них.
На рис. 1. показан двухполярный нестабилизированный источник питания. Отличительной особенностью данного источника питания является наличие двух выходных напряжений 12 и 15 вольт. Источник питания состоит из понижающего трансформатора, вторичная обмотка которого имеет средний вывод; двухполупериодных выпрямителей с выводом нулевой точки. Хотя внешне выпрямитель напоминает мостовой, но здесь два двухполупериодных выпрямителя с выводом нулевой точки. Один из них обеспечивает положительное напряжение на выходе, соответственно, второй – отрицательное. Напряжение 12 вольт получается снижением основного напряжения 15 вольт при помощи резисторов R1 и R2.
На рис.2. изображен простой двухполярный нестабилизированный источник питания. Отличие от схемы на рис. 1. в том, что в качестве трансформаторов применены ТВК110 – выходные трансформаторы кадровой развертки телевизоров. Применение двух ТВК110 позволяет быстро решить проблему вывода средней точки. Вторичные обмотки соединены последовательно. Точка соединения является общим выводом. Выходное напряжение одной величины – 15 вольт.
Схема на рис. 3. – это уже стабилизированный двухполярный источник питания. Главным отличием данной схемы от рассмотренных выше является наличие стабилизатора напряжения, точнее двух, так как схема двухполярная. Режимы работы регулирующего транзистора VT1 и стабилитрона VD2 задаются резистором R1. Транзисторы включены по схеме эммитерного повторителя. Напряжением пробоя стабилитрона VD2 задается потенциал базы транзистора VT1 относительно земли, что и определяет выходное напряжение. Аналогичным образом работает стабилизатор отрицательного напряжения. Единственное отличие данных стабилизаторов в проводимости транзисторов.
Случаются ситуации, когда требуется возможность изменения выходного напряжения источника питания. Для этого применяют регулируемые двухполярные источники питания. Один из вариантов таких источников питания представлен схемой на рис.4. Особенностью данной схемы является не только возможность регулировки напряжений, но и то, что стабилизатор напряжения собран на интегральных микросхемах КР142ЕН12А и КР142ЕН18А. Микросхема КР142ЕН12А – это трехвыводной стабилизатор положительного напряжения с возможностью питания электронных устройств током до 1,5 ампера в диапазоне напряжений от 1.5 до 37 вольт. Микросхема КР142ЕН18А аналогична КР142ЕН12, только применяется для стабилизации отрицательных напряжений. Резисторы R1, R2 и R3, R4 являются регулируемыми делителями напряжения, применение которых позволяет регулировать выходное напряжение. Конденсаторы С3 и С6 необходимы для снижения уровня фона при минимальных выходных напряжениях.
Иногда возникает необходимость в питании устройств от автономных двухполярных источников питания. Возможные схемы, для применения в таких случаях, показаны на рисунках 5 и 6. Два соединенных последовательно стабилитрона образуют делитель напряжения. Средняя точка этого делителя заземляется. Отличия схем в том, что в первой можно применить две батарейки типа «Крона», во второй применяется аккумулятор.
Надеюсь, что теперь не будет секретом, как сделать двухполярное питание.
NM0601 — двухполярный блок питания для УНЧ ±25..35В / 4А
NM0601 — двухполярный блок питания для УНЧ ±25..35В / 4А — набор для пайки купить в Мастер Кит. Драйвер, программы, схема, отзывы, инструкция, своими руками
NM0601 — двухполярный блок питания для УНЧ ±25..35В / 4А — набор для пайки купить в Мастер Кит. Драйвер, программы, схема, отзывы, инструкция, своими руками
У нас Вы можете купить Мастер Кит NM0601 — Двухполярный блок питания для УНЧ ±25..35В / 4А — набор для пайки: цена, фото, DIY, своими руками, технические характеристики и комплектация, отзывы, обзор, инструкция, драйвер, программы, схема
Мастер Кит, NM0601, Двухполярный блок питания для УНЧ ±25..35В / 4А — набор для пайки, цена, описание, фото, купить, DIY, своими руками, отзывы, обзор, инструкция, доставка, драйвер, программы, схема
https://masterkit.ru/shop/2304632
Простой, но в то же время, надежный и обладающий отличными параметрами двухполярный блок питания для оконечных усилителей мощности. Широкий диапазон напряжений и максимальный ток в 5 Ампер позволят вам использовать собранное устройство для питания ваших самых смелых усилительных проектов. Радиоконструктор предназначен для детей старшего школьного возраста, а так же радиолюбителей любой квалификации.
Есть в наличии
Как получить:
Стоимость и варианты доставки будут рассчитаны в корзине
Купить оптом
1 230
+ 62 бонусов на счетВ корзину
в корзине 0 шт.
В избранное
Комплектом дешевле
Простой, но в то же время, надежный и обладающий отличными параметрами двухполярный блок питания для оконечных усилителей мощности. Широкий диапазон напряжений и максимальный ток в 5 Ампер позволят вам использовать собранное устройство для питания ваших самых смелых усилительных проектов. Радиоконструктор предназначен для детей старшего школьного возраста, а так же радиолюбителей любой квалификации.
Технические характеристики| Входное напряжение, В | ~20…27 |
| Выходное напряжение, В | ±25…35 |
| Максимальный ток нагрузки, А | 4 |
| Габритные размеры, ДxШxВ, мм | 102x64x36 |
Принцип работы
Для полноценной работы высококачественного усилителя мощности низкой частоты требуется двухполярный источник питания, обеспечивающий необходимые параметры тока и напряжения для получения максимальной мощности и качества выходного сигнала. Для получения высококачественного напряжения питания, в блоке питания применяется многоступенчатая система фильтрации.
Дополнительная информация
Полноценная работа высококачественного усилителя мощности низкой частоты требует двухполярного источника питания, обеспечивающего необходимые параметры тока и напряжения для получения максимальной мощности и качества выходного сигнала.
Для получения высококачественного напряжения питания, в устройстве применяется многоступенчатая система фильтрации.
Конденсаторы С1-С4, шунтирующие диагонали диодных мостов, препятствуют проникновению высокочастотных помех из бытовой сети через трансформатор. Конденсаторы C5-C8 сглаживают выпрямленное диодными мостами напряжение и служат буферными источниками напряжения при пиковых значениях выходной мощности усилителя. Конденсаторы C9, C10 отфильтровывают возможные высокочастотные помехи непосредственно на выходном разъеме блока питания.
Резисторы R1, R2 используются для разряда электролитических конденсаторов при включении блока питания без нагрузки.
Предохранители F1, F2 защищают блок питания от перегрузки и короткого замыкания в нагрузке.
Данный БП можно использовать с любым трансформатором с двумя одинаковыми вторичными обмотками с напряжением 20…30 Вольт каждая.
Схемы
Схема принципиальная
Схема монтажная
Настройка
- Дополнительной настройки блок питания не требует и готов к работе.
Меры предосторожности
- Запрещается подавать на диодные мосты напряжение больше 35В, т.к. это приведет к выходу из строя электролитических конденсаторов и может привести к пожару!
- Для сборки конструктора используйте паяльник мощностью не более 40Вт.
Техническое обслуживание
- Не подавайте на вход БП напряжение более 30 Вольт. В противном случае выйдут из строя конденсаторы фильтра C5-C8!
- Производитель оставляет за собой право изменять внешний вид, комплектацию, конструкцию и параметры, не изменяющие технические характеристики товара.
Вопросы и ответы
- скажите как можно заказать этот набор NM0601?
- Добавляйте в корзину, выбирайте способ доставки и производите оплату.
С этим товаром покупают Copyright www.maxx-marketing.net
Двухполярный блок питания из готовых китайских модулей dc-dc step down LM2596
Заявлены довольно высокие параметры, а стоимость готового модуля меньше стоимости входящих в него деталей. Прельщают малые размеры платы.
Я решил приобрести несколько штук и испытать их. Надеюсь, мой опыт будет полезен не слишком опытным радиолюбителям.
Содержание / Contents
Я купил на Aliexpress модули LM2596, как на фото выше. Хотя на сайте были показаны твердотельные конденсаторы на напряжение 50 В, конденсаторы обычные, а половина модулей с конденсаторами на напряжение 16 В. Можно подумать, что достаточно взять трансформатор, диодный мост, подключить к ним модуль, и перед нами стабилизатор с выходным напряжением 3…30 В и током до 2 А (кратковременно до 3 А).Я так и сделал. Без нагрузки всё было хорошо. Трансформатор с двумя обмотками по 18 В и обещанным током до 1,5 А (провод на глаз был явно тонковат, так оно и оказалось).
Мне нужен был стабилизатор +-18 В и я выставил нужное напряжение.
При нагрузке 12 Ом ток 1,5 А, вот осциллограмма, 5 В /клетка по вертикали.
Это трудно назвать стабилизатором.
Причина проста и понятна: конденсатор на плате 200 мкФ, он служит только для нормальной работы DC-DC преобразователя. При подаче на вход напряжения от лабораторного блока питания, всё было нормально. Выход очевиден: надо питать стабилизатор от источника с малыми пульсациями, т. е. добавить после моста ёмкость.
Вот напряжение при нагрузке 1,5 А на входе модуля без дополнительного конденсатора.С дополнительным конденсатором 4700 мкФ на входе, пульсации на выходе резко уменьшились, но при 1,5 А были ещё заметны. При уменьшении выходного напряжения до 16 В, идеальная прямая линия (2 В /клетка).
Падение напряжения на модуле DC-DC должно быть минимум 2…2,5 В.
Теперь можно смотреть пульсации на выходе импульсного преобразователя.
Видны небольшие пульсации с частотой 100 Гц промодулированные частотой несколько десятков кГц. Datasheet на LM2596 рекомендует дополнительный LC фильтр на выходе. Так мы и сделаем. В качестве сердечника я использовал цилиндрический сердечник от неисправного БП компьютера и намотал обмотку в два слоя проводом 0,8 мм.
На плате красным цветом показано место для установки перемычки – общего провода двух каналов, стрелкой – место для припаивания общего провода, если не использовать клеммы.
Посмотрим, что стало с ВЧ-пульсациями.
Их больше нет. Остались небольшие пульсации с частотой 100 Гц.
Неидеально, но неплохо.
Замечу, что при увеличении выходного напряжения, дроссель в модуле начинает дребезжать и на выходе резко растёт ВЧ-помеха, стоит напряжение чуть уменьшить (всё это при нагрузке 12 Ом), помехи и шум полностью пропадают.
Схема проста и очевидна.При длительной нагрузке током 1 А детали заметно нагреваются: диодный мост, микросхема, дроссель модуля, больше всего дроссель (дополнительные дроссели холодные). Нагрев на ощупь 50 градусов.
При работе от лабораторного блока питания, нагрев при токах 1,5 и 2 А терпимый в течение нескольких минут. Для длительной работы с большими токами желателен теплоотвод на микросхему и дроссель большего размера.
Для монтажа модуля я применил самодельные «стойки» из луженого провода диаметром 1 мм.Это обеспечило удобный монтаж и охлаждение модулей. Стойки можно сильно нагревать при пайке, они не сместятся в отличие от простых штырей. Эта же конструкция удобна, если надо припаять к плате внешние провода – хорошая жесткость и контакт.
Плата позволяет легко заменить при необходимости модуль DC-DC.
Общий вид платы с дросселями от половинок какого-то ферритового сердечника (индуктивность не критична).
Несмотря на крошечные размеры модуля DC-DC, общие размеры платы получились соизмеримыми с платой аналогового стабилизатора.
2. При токах порядка 2 А и более желателен небольшой теплоотвод на диодный мост и микросхему 2596.
3. Конденсатор питания желателен большой ёмкости, это благоприятно сказывается на работе стабилизатора. Даже крупная и качественная ёмкость немного нагревается, следовательно желательно малое ESR.
4. Для подавления пульсаций с частотой преобразования, LC фильтр на выходе необходим.
5. Данный стабилизатор имеет явное преимущество перед обычным компенсационным в том, что может работать в широком диапазоне выходных напряжений, при малых напряжениях можно получить на выходе ток больше, чем может обеспечить трансформатор.
6. Модули позволяют сделать блок питания с неплохими параметрами просто и быстро, обойдя подводные камни изготовления плат для импульсных устройств, то есть хороши для начинающих радиолюбителей.
Файл печатной платы в формате lay.▼ DC-DC.zip 5,67 Kb ⇣ 107
Камрад, рассмотри датагорские рекомендации
🌼 Полезные и проверенные железяки, можно брать
Куплено и опробовано читателями или в лаборатории редакции.
Что такое биполярный источник питания? (Базовые знания)
Усилитель высокого напряжения
Усилитель высокого напряжения преобразует входное напряжение в форму волны высокого напряжения, как показано на рис. 1. В наши дни спрос на высоковольтные усилители все больше и больше растет, и теперь они становятся незаменимым инструментом для исследований и разработок, экспериментов и интеграции в систему для таких областей, как электроника, физика, биохимическая и медицинская промышленность. Благодаря технологиям высокого напряжения Matsusada Precision Inc.производит различные усилители высокого напряжения, чтобы удовлетворить все требования клиентов.
* У нас есть усилители, разработанные специально для электростатических патронов или PZT. За подробностями обращайтесь к нашим торговым представителям.
(рисунок 1)Четырехквадрантный выходной диапазон
Усилитель высокого напряженияобычно оснащен функцией «стока» для выходных токов, которая обеспечивает работу с постоянным напряжением независимо от типа нагрузки, емкостной или проводящей. (Рис.2) Поскольку он обеспечивает быстрый отклик, это идеальный источник питания для приложений, требующих выхода переменного тока.
Matsusada Усилители высокого напряжения — все усилители биполярного типа и могут работать во всей четырехквадрантной области. (I, II, III и IV участки)
- Vomax: Номинальное выходное напряжение
- Iomax: Номинальный выходной ток
Скорость нарастания
Ответственность за наш высокоскоростной усилитель определяется скоростью нарастания (SR).Пошаговая ответственность нашего усилителя показана на рис. 3.
SR = ΔV / мкСм
При меньшей амплитуде выходного сигнала время отклика сокращается. Серия AMP достигает максимального значения SR = 700 В / мкСм.
(рис.3)Время нарастания (ступенчатая характеристика)
Отклик на скачок может быть обозначен временем нарастания. (рис.4) Обычно время нарастания отклика усилителя (= ширина полосы) fc (Гц) определяется формулой, приведенной ниже.
тр 0.35 / fc.
Время спада tf равно tr.
(рис.4)Частотная характеристика
Отклик усилителей Matsusada описывается как «полоса частот». При качании выхода синусоидальной формы с номинальной резистивной нагрузкой размах выхода (амплитуда) уменьшается по мере увеличения входной частоты. Частотная характеристика в спецификации — это частота fc, при которой размах выходного сигнала составляет 70% (-3 дБ). (рис. 5)
Если требуется четкая форма выходного сигнала, выберите усилитель высокого напряжения, который имеет достаточно широкую полосу частот по сравнению с требуемой частотой.Как правило, требуется от трех до пяти раз больше полосы частот для синусоидального сигнала и примерно в 10 раз больше для прямоугольного сигнала. В случае недостаточной ширины полосы частот размах выходного сигнала должен быть уменьшен, а разность фаз должна быть большой, поэтому потребуются некоторые решения, такие как контроль формы выходного сигнала.
* Избегайте постоянного ввода высокочастотного сигнала, который снижает выходную частоту усилителя.Усилитель выйдет из строя из-за увеличения внутренних потерь.
Емкостная нагрузка
Когда к источникам питания подключена емкостная нагрузка 100 пФ или более (включая паразитную емкость выходного провода), выходное напряжение может колебаться. В этом случае установите последовательно на выходе высоковольтное сопротивление от 100 Ом (при 0,1 мкФ) до 1000 Ом (при 1000 пФ). Обратите внимание, что полоса частот будет ограничена в соответствии с формулой, записанной на правом рисунке, когда усилитель используется с емкостной нагрузкой.
Кроме того, когда усилитель используется для такого использования, как коронный разряд, будет течь ток, превышающий номинальный, и это плохо скажется на усилителе. В этом случае, а также время для использования усилителя с емкостной нагрузкой, установите выходное сопротивление и ограничьте ток.
* Избегайте постоянного ввода высокочастотного сигнала, который снижает выходную частоту усилителя. Усилитель выйдет из строя из-за увеличения внутренних потерь.
Важное примечание для использования всех характеристик высокоскоростного усилителя высокого напряжения
Выходной кабель усилителей высокого напряжения не экранирован. Если выходной кабель имеет некоторую паразитную способность относительно земли (заземление или металлические предметы), выходное напряжение будет синусоидальным или стоп-сигналом, и будет потребляться дополнительный ток. Поскольку этот ток идет параллельно нагрузке, может произойти следующее появление.
- Скорость нарастания или падение частоты отклика
- Форма волны искажена или изменена
При наличии паразитной емкости C на выходе ток утечки C будет таким, как показано ниже.
Решение
Убедитесь в правильности подключения, чтобы максимально снизить паразитную емкость высоковольтного кабеля.
- Следите за тем, чтобы выходной кабель был как можно короче.
- Не приближайте выходной кабель к полу, столам или металлическим предметам.
- Выходной кабель не имеет экранирования.
Информация о связанных статьях в Технических знаниях
Двухконтактный биполярный источник питания
Введение
2-квадрантный источник питания, который подает положительное или отрицательное напряжение на одни и те же выходные клеммы, можно легко создать с помощью 4-квадрантного контроллера LT8714.Показанный здесь двухквадрантный источник питания может использоваться в различных областях, начиная от тонирования окон, где изменение полярности меняет ориентацию молекул кристаллов, и заканчивая оборудованием для тестирования и измерения.
Лист данных LT8714 описывает работу 2-квадрантного источника питания в первом квадранте (положительный вход, положительный выход) и в третьем квадранте (положительный вход, отрицательный выход). Обратите внимание, что в обоих квадрантах источник питания является источником тока, таким образом создавая источник питания, а не приемник энергии.Второй квадрант и четвертый квадрант образуют приемник энергии.
Описание схемы и функциональные возможности
На рис. 1 показана электрическая схема LT8714 как двухквадрантного источника питания. Трансмиссия состоит из NMOS QN1, 2, PMOS QP1, 2, катушек индуктивности L1, L2, конденсатора связи CC, а также входных и выходных фильтров. Катушки индуктивности L1 и L2 представляют собой две дискретные, несвязанные катушки индуктивности, что позволяет снизить стоимость преобразователя.
Рисунок 1. Принципиальная электрическая схема блока питания на базе LT8714, работающего в двух квадрантах V IN 12 В, V O ± 5 В при 6 А.
Правильный выбор активных и пассивных компонентов требует понимания напряжений напряжения и уровней тока в каждом квадранте. Для этого на рисунке 2 показаны функциональные топологии положительного выхода.
Рисунок 2. Топология 2-квадрантной операции с положительным выходом.
Когда баланс вольт-секунд находится в устойчивом состоянии, рабочий цикл может быть получен из выражения:
Для проверки конструкции демонстрационная схема DC2240A была переработана, чтобы соответствовать схеме, показанной на рисунке 1.Номинальное входное напряжение 12 В, выходное напряжение ± 5 В при максимальном токе 6 А для обоих.
Измеренный КПД конструкции показан на рисунке 3. Положительный выход превышает отрицательный, что соответствует результатам теоретических расчетов. Напряжение и ток на компонентах намного выше в конфигурации с отрицательным выходом, что увеличивает потери и снижает эффективность.
Рис. 3. Кривые КПД преобразователя при V IN 12 В, V OUT +5 В и –5 В и максимальном токе ввода-вывода 6 А.
На рис. 4 показана превосходная линейность зависимости выходного напряжения от управляющего напряжения V CTRL . Для этой конфигурации схема была нагружена резистором 1 Ом, а управляющее напряжение изменялось от 0,1 В до 1 В.
Рис. 4. График зависимости выходного напряжения, В OUT , от управляющего напряжения, В CTRL . Когда V CTRL изменяется с 0,1 В до 1 В, V OUT изменяется с –5 В на +5 В.
Используя две модели LTspice ® , мы смогли проанализировать производительность LT8714 с показателем хорошей мощности в первой модели и с использованием несвязанных катушек индуктивности во второй модели.
Заключение
В этой статье демонстрируется простая двухквадрантная схема источника напряжения с использованием LTC8714. Конструкция была протестирована и подтверждена контроллером LTC8714 на отличную линейность.
Биполярные, двунаправленные источники питания постоянного тока и приемники тока от 5 В до 24 В Вход
Введение
Большинство электронных систем зависят от шин напряжения питания, которые могут быть как положительными, так и отрицательными, но для некоторых приложений требуются отдельные шины, которые могут быть и тем, и другим.В этих ситуациях положительная или отрицательная мощность подается на один и тот же вывод, то есть выходное напряжение источника питания можно регулировать во всем диапазоне напряжений, плавно меняя полярность. Например, для некоторых автомобильных и аудиоприложений в дополнение к традиционным источникам напряжения требуются источники питания, которые могут работать как нагрузка и потреблять ток от выходных клемм. Одним из примеров является рекуперативное торможение в автомобильных системах. Одноконтактные биполярные источники питания задокументированы, но решения, которые могут работать во время падений входного напряжения, например, в условиях холодного пуска, при одновременном обеспечении двунаправленных функций, отсутствуют.В этой статье представлено решение, невосприимчивое к изменениям входного напряжения при генерации энергии и обеспечении обратного тока, то есть от выхода к входу.
Цепь биполярного, двунаправленного источника питания
На рисунке 1 показан двухступенчатый источник питания, в основе которого лежит 4-квадрантный контроллер (этап 2), U1. Этот 4-квадрантный преобразователь питается от преобразователя промежуточной шины, V INTER (ступень 1), подающего выходное напряжение в диапазоне мин-макс от 12 В до 24 В, номинально от 12 В до 16 В, что соответствует номинальному напряжению. диапазон стандартной автомобильной аккумуляторной рейки.Выходной сигнал всего 2-ступенчатого преобразователя составляет ± 10 В, обеспечивая ток 3 А на нагрузку. Выходное напряжение контролируется сигналом CONTROL источника напряжения на выводе CTRL контроллера U1.
Рисунок 1. Электрическая схема биполярного, двунаправленного, 2-контактного источника питания: В IN = от 5 В до 24 В, V OUT = ± 10 В при 3 А.
Фильтр нижних частот C F , R F смягчает резкие изменения управляющего напряжения. Силовая передача включает два полевых МОП-транзистора, N-канал QN1 и P-канал QP1; две дискретные катушки индуктивности L1 и L2; и выходной фильтр.Выбор двух дискретных индукторов вместо одной связанной индуктивности расширяет диапазон подходящих магнитных полей и позволяет использовать ранее одобренные и испытанные дроссели. Выходной фильтр состоит исключительно из керамических конденсаторов из-за двойной полярности выхода.
Диапазон входного напряжения полного 2-ступенчатого преобразователя составляет от 5 В до 24 В, чтобы покрыть падения напряжения холодного пуска в автомобильной электронике и отключения в промышленных приложениях. Повышающий преобразователь (ступень 1), основанный на контроллере U2, поддерживает напряжение промежуточной шины на уровне 12 В или выше, когда преобразователь включен.Силовая передача повышающего преобразователя включает катушку индуктивности L3 и полевые МОП-транзисторы Q1 и Q2. Двухступенчатая схема обеспечивает нормальную работу 4-квадрантного преобразователя, находящегося ниже по потоку, при подаче на нагрузку ± 10 В во всех рабочих условиях.
Как это работает при питании от биполярных источников питания
Осциллограмма на Рисунке 2 показывает схему, показанную на Рисунке 1, в действии. Когда входное напряжение подается на V IN , повышающий преобразователь регулирует свой выход V INTER до 12 В, если входной сигнал падает ниже этого уровня.Если напряжение V IN превышает 12 В, типичное для номинальной автомобильной шины 12 В, то повышающий преобразователь переходит в режим Pass-Thru ™ или в режим провода. В этом режиме верхний полевой МОП-транзистор Q1 расширяется при 100% рабочем цикле, всегда в рабочем состоянии, поэтому переключения не происходит — напряжение V INTER , приложенное к 4-квадрантному преобразователю, остается относительно стабильным на уровне, равном V . IN .
Рис. 2. Осциллограммы, показывающие падение напряжения V IN с 14 В до 5 В. V IN = 5 В / дел, V OUT = 5 В / дел, повышение SW = 10 В / дел и временная шкала составляет 200 мкс / дел.
Этот подход значительно увеличивает эффективность системы по сравнению с типичным двухступенчатым устройством (а именно, повышающий преобразователь с последующим понижающим / инвертирующим). Это связано с тем, что эффективность в режиме Pass-Thru, в котором система будет проводить большую часть своего времени, может составлять около 100%, что по сути превращает энергосистему в одноступенчатый преобразователь. Если входное напряжение падает ниже уровня 12 В — например, во время запуска холодного двигателя — тогда повышающий преобразователь возобновляет переключение для регулирования V INTER до 12 В.Такой подход позволяет 4-квадрантному преобразователю выдавать ± 10 В даже при резких перепадах входного напряжения.
При максимальном управляющем напряжении — в данном случае 1,048 В — выход преобразователя составляет +10 В. Если управляющее напряжение минимально (100 мВ), выход преобразователя составляет –10 В. Зависимость управляющего напряжения от выходное напряжение показано на рисунке 3, где управляющее напряжение представляет собой синусоидальную частоту сигнала 60 Гц с размахом размаха 0,9048 В. Результирующий выходной сигнал преобразователя представляет собой соответственно синусоидальную волну 60 Гц с размахом амплитуды. 20 В.Выходной сигнал плавно изменяется от –10 В до +10 В.
Рис. 3. Формы выходного синусоидального сигнала как функция синусоидального управляющего сигнала. V CTRL = 0,5 В / дел, V OUT = 5 В / дел, а шкала времени составляет 5 мс / дел.
В этом режиме работы 4-квадрантный преобразователь регулирует выходное напряжение. Выходное напряжение измеряется U1 через резистор R FB на его выводе FB. Напряжение на этом выводе сравнивается с управляющим напряжением, и на основании этого сравнения рабочий цикл преобразователя, то есть стробирующий сигнал на QN1, регулируется так, чтобы выходное напряжение оставалось стабильным.Если изменяется V INTER , CONTROL или V OUT , рабочий цикл модулируется для соответствующего регулирования выхода. MOSFET QP1 переключается синхронно с QN1 для синхронного выпрямления для дальнейшего повышения эффективности, как показано на рисунке 4.
Рисунок 4. КПД в зависимости от тока нагрузки.
Как это работает, когда биполярный источник питания становится нагрузкой: он потребляет ток
Этот двухступенчатый регулятор может работать как источник тока или как приемник тока. В режиме стока тока ток и мощность протекают в обратном направлении от выхода V OUT к входу V IN .Это важно для автомобильной электроники и некоторых аудиосистем. Для упрощения описания этого режима, V OUT теперь будет называться входом, а V IN теперь будет называться выходом. Кроме того, в этой статье рассматриваются только приложения, в которых напряжение на шине V INTER равно или превышает минимальное значение 12 В.
Во время протекания обратного тока 4-квадрантный преобразователь регулирует выходной ток, который проходит от V OUT до V IN ; преобразователь в этом режиме не регулирует напряжение.Четырехквадрантный контроллер определяет выходной ток как падение напряжения на измерительном резисторе RS2 на рисунке 1 и регулирует свой рабочий цикл, чтобы поддерживать это падение напряжения на заданном значении, 50 мВ, для этого решения.
Поскольку 4-квадрантный преобразователь генерирует напряжение на шине V INTER , которое превышает указанный минимум, повышающий преобразователь переходит в режим сквозного прохода с постоянно включенным верхним полевым МОП-транзистором Q1 и передает заданное значение выходного тока на V IN (нагрузочные) клеммы с минимально возможными потерями.
Этот режим работы был проверен и протестирован на стенде. Для этого V OUT схемы на Рисунке 1 был подключен к лабораторному источнику питания, установленному на 12,5 В, а V IN — к электронной нагрузке, с током через преобразователь, установленным на 4,5 А. изображение 4-квадрантного преобразователя показано на рисунке 5.
Рисунок 5. Тепловизионное изображение силовой передачи 4-квадрантного преобразователя в режиме нагрузки (обратный ток). Ток 4,5 А течет от клемм V OUT к V IN от клеммы 12.Источник 5 В при V OUT .
На рисунке 6 показана фотография самого преобразователя, состоящего из двух демонстрационных схем от ADI, спаянных вместе: а именно готовой демонстрационной схемы повышающего преобразователя DC2846A и демонстрационной схемы четырехквадрантного преобразователя DC2240A.
Рис. 6. Фотография испытательного стенда, полученного путем спайки двух готовых демонстрационных плат от ADI. Слева LTC7804 (DC2846A). Справа LT8714 (DC2240A).
Выбор компонентов и расчет силовой передачи
Два контроллера, выбранные для этого приложения, были выбраны из-за высокой производительности, эффективности и простоты использования их относительно специализированных функций.Power by Linear ™ LT8714 — это простой в использовании 4-квадрантный контроллер с высокоэффективным синхронным выпрямлением. Синхронный повышающий преобразователь LTC7804 включает в себя внутренний нагнетательный насос, обеспечивающий эффективный, без переключения, сквозной режим работы со 100% -ным рабочим циклом.
Далее следует формульный анализ напряжений в компонентах силовой передачи и предварительный выбор компонентов. Для более глубокого понимания и подробностей о функциональности, пожалуйста, обратитесь к моделям LTspice ® для этих устройств.
| Расчеты цепи управления | |
| Управляющее напряжение для минимального отрицательного В OUT | |
| Установить резистор обратной связи R FB ; выбрать ближайшее стандартное значение рэнд FB | |
| Управляющее напряжение для максимального положительного В ВЫХ | |
| Рабочий цикл повышения, для V IN | |
| * Напряжение напряжения Q1, Q2 определяется максимальным значением V INTER или V IN . | |
Числовой пример
Вот численный пример с использованием предыдущих формул, примененных к преобразователю, генерирующему ± 10 В при 3 А, частоте переключения 200 кГц и КПД 90%:
В ИНТЕР = 12 В
D 4Q = 0.647 В
На основании графика зависимости максимального тока от рабочего цикла в листе данных LT8714, V CSP = 57 мВ для данного D 4Q .
R S1 = 0,63 × V CSP / I OUT × (1 — D 4Q ) = 0,004 Ом
R S2 = (50 мВ / 1,5) × I OUT = 0,01 Ом
L1 выбран как 10 мкГн, а L2 как 15 мкГн
I L1 = 6,1 А; I L2 = 4,3 А
В Q = 58 В (максимальное напряжение IN из 24 В)
V CTRN = 0.1 В
В CTRP = 1,048 В
R FB = 147 кОм
Напряжение Q1, Q2 составляет 24 В
Заключение
Преобразователь, представленный в этой статье, представляет собой высокопроизводительное решение для биполярного двунаправленного источника питания. Несколько специфических функций способствуют производительности всего решения: синхронное выпрямление обеспечивает высокую эффективность, а простая специализированная схема управления обеспечивает легкий интерфейс с любым типом хост-процессора и внешней схемой управления.Это конкретное решение решает проблему нестабильных входных напряжений, включая быстрые переходные процессы, и гарантирует стабильное выходное напряжение во всех рабочих условиях. Устройства, выбранные для решения, обеспечивают максимальную эффективность и простоту конструкции. LT8714, например, позволяет легко создавать биполярные двунаправленные источники питания. LTC7804 обеспечивает почти 100% КПД в качестве промежуточного источника питания в автомобильной и промышленной среде.
Модель BOP 6-125MG BOP High Power — это истинно 4-квадрантные источники питания с программируемым напряжением и током.Работа в 4-х квадрантах означает, что они способны обеспечивать как источник, так и потреблять энергию. Эти биполярные блоки питания плавно проходят через ноль, обеспечивая напряжение и ток. BOP High Power использует технологию переключения режимов для низкого рассеивания и функционирует как рекуперативная (рекуперативная) нагрузка и подключается к активной нагрузке. Рекуперативная нагрузка / Рекуперативная нагрузкаЧтобы поддерживать низкое рассеивание при потреблении энергии от активной нагрузки, BOP High Power рекуперирует энергию для общего повторного использования.Это означает, что в режиме стока d-c от активной нагрузки течет обратно в BOP, преобразуется в a-c и возвращается в сеть переменного тока. Это означает, что энергия активной нагрузки, вместо того, чтобы рассеиваться в виде тепла, на самом деле является производительной мощностью, которая не только увеличивает эффективность противовыбросового превентора, но, что не менее важно, снижает охлаждение, необходимое для тестовой среды. Ключом к этому является двунаправленная схема коррекции входного коэффициента мощности переменного тока (PFC), которая обеспечивает прозрачный обмен энергией без рассеивающего поглощения.Схема PFC снижает линейные гармонические искажения входного тока, поддерживая коэффициент мощности более 0,97. PFC работает как в режиме генерации, так и в режиме рекуперации.Модели BOP High Power вырабатывают до 1000 Вт постоянного тока в двух направлениях в девяти моделях MG / ME от 6 до 100 В. Четыре модели EL / GL, оптимизированные для очень низкой пульсации и шума, что делают их идеальными для магнитов и других индуктивных нагрузок, доступны от 10 В до 50 В. Свяжитесь с Kepco, если комбинация напряжения / тока не указана. Цифровое управлениеМодели BOP High Power управляются цифровым способом с клавиатуры на передней панели или одного из встроенных стандартных удаленных интерфейсов для установки напряжения или тока и четырех пределов защиты (+ напряжение, -вольт, + ток и -ток):
Доступен драйвер EPICS (совместимый с Linux)! Встроенный генератор сигналов произвольной формы (функций) позволяет моделям BOP High Power создавать сигналы синусоидальной, треугольной, положительной, отрицательной (пилообразной) и прямоугольной формы напрямую, без внешнего генератора сигналов. ПриложенияМодели BOP High Power подходят для управления большими магнитами или двигателями, а также для тренировки аккумуляторов. Они также подходят для определения характеристик пассивных и реактивных компонентов, полупроводников и массивов солнечных элементов, а также для обеспечения многих электрохимических реакций. Эти модели также могут использоваться как электронные нагрузки с постоянным напряжением или постоянным током.
Тестирование солнечных устройствKepco BOP 1KW представляет собой одноэтапное решение для тестирования и определения характеристик солнечных элементов и солнечных панелей: см. Примечание Kepco по применению «Использование Kepco BOP 1KW для тестирования солнечных устройств».Бесплатный subvi LabView позволяет быстро определять характеристики солнечного устройства, используя только BOP 1KW, устраняя необходимость в отдельных DVM для измерения напряжения и тока. Subvi разработан как для тестирования I-V Trace, так и для Dark I-V и может быть подключен или легко адаптирован к существующим тестовым приложениям LabView. Устройства с версией прошивки ниже 3.05 (найдите версию прошивки) можно обновить, чтобы получить эту возможность с помощью комплекта обновления 219-0533.Противовыбросовые превенторы внесены в список UL в соответствии со стандартом безопасности 61010-1 и имеют маркировку CE в соответствии с Директивой по низковольтному оборудованию (LVD), EN61010-1 и Директивами по электромагнитной совместимости.См. Соответствующую Декларацию соответствия. |
Биполярные блоки питания работают в широком диапазоне напряжений
% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5df275e5f6d5f267ee20baf4» data-embed-element = «aside» data-embed-align = «left» data-embed-alt = «Содержание электронного дизайна Com Content 74579 Zollo168x140 «data-embed-src =» https://img.electronicdesign.com/files/base/ebm/electronicdesign/image/2012/10/electronicdesign_com_content_content_74579_zollo168x140.png?auto=format&w=14-max caption = «»]}% В предыдущей статье я писал о генерации отрицательного напряжения с помощью стандартного униполярного источника питания постоянного тока, оснащенного реле переключения полярности (см. «Поверните положительное напряжение на отрицательное с реле») .Этот метод хорошо работает для определенных приложений, а именно тех, которые требуют дискретных условий тестирования, которые иногда бывают положительными, а иногда отрицательными.
Для таких применений реле с изменением полярности предлагают недорогой способ генерировать желаемое положительное / отрицательное напряжение. Однако эти реле также имеют три существенных ограничения: прерывание питания во время работы реле с изменением полярности, невозможность обеспечить небольшие положительные и отрицательные напряжения и увеличенное время выполнения теста.
Что такое биполярный источник питания?
Биполярный источник питания преодолевает эти ограничения. Что наиболее важно, он может обеспечивать как положительное, так и отрицательное напряжение от одной пары клемм. Реле для переключения полярности отсутствуют, поэтому биполярный источник питания может плавно переходить от положительного через ноль к отрицательному напряжению. Он также регулирует нулевое напряжение или другие очень малые напряжения. По сути, биполярные источники питания представляют собой большие усилители мощности со связью по постоянному току. Фактически, их иногда называют биполярными усилителями мощности.
Часто биполярный блок питания называют четырехквадрантным блоком питания. Возьмем, к примеру, геометрическое место выходных напряжений и токов для биполярного источника питания, нанесенное на набор осей (рис. 1) . Обратите внимание, что биполярный источник питания может генерировать положительные и отрицательные напряжения, а также положительные и отрицательные токи. В результате источник питания будет работать где угодно в четырех квадрантах — отсюда и прозвище «четырехквадрантный источник питания».
% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5df275e5f6d5f267ee20baf6» data-embed-element = «aside» data-embed-align = «left» data-embed-alt = «Содержание электронного дизайна Com Content 74579 74579 Рис. 1 Sm «data-embed-src =» https: // img.electronicdesign.com/files/base/ebm/electronicdesign/image/2012/10/electronicdesign_com_content_content_74579_74579_fig1_sm.png?auto=format&fit=max&w=1440 «data-embed-caption =» «]}%
1. Двухполюсный квадрант мощности источник питания может генерировать положительные и отрицательные выходы и токи.
Напротив, стандартный источник питания постоянного тока генерирует только положительное напряжение. Таким образом, это однополярный источник питания, работающий только в одном квадранте (только с положительным напряжением и положительным током).
Два квадранта против. Четыре квадранта
Некоторые блоки питания будут работать всего в двух квадрантах (рис. 2) . Они всегда генерируют положительное напряжение, но также могут обеспечивать ток (положительный ток) или сток (отрицательный ток). Такие источники питания особенно подходят для тестирования аккумуляторов или цепей зарядки аккумуляторов, которое включает в себя как источник тока (например, заряд аккумулятора), так и ток потребления (например, разряд аккумулятора).
% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5df275e5f6d5f267ee20baf8» data-embed-element = «aside» data-embed-align = «left» data-embed-alt = «Содержание электронного дизайна Com Content 74579 74579 Рис. 2 Sm «data-embed-src =» https: // img.electronicdesign.com/files/base/ebm/electronicdesign/image/2012/10/electronicdesign_com_content_content_74579_74579_fig2_sm.png?auto=format&fit=max&w=1440 «data-embed-caption =» «]}%
2. За пределами четырехполюсного Источником питания являются одно- и двухквадрантные однополярные источники питания. Эти варианты лучше подходят для определенных приложений, таких как тестирование батарей.
Применение биполярных источников питания
Как правило, биполярный источник питания обеспечивает гораздо более широкую полосу пропускания, чем обычный источник питания, что означает, что он может быстро переключаться с одного напряжения на другое.Поэтому, когда тест требует генерации быстрого сигнала, такого как узкий импульс, некоторые инженеры выбирают биполярный источник питания.
Для этого теста биполярный источник питания работает только в квадранте 1 (положительное напряжение, положительный ток), но желаемой характеристикой является скорость биполярного режима. В то время как обычный униполярный источник постоянного тока может создавать длительность импульса 100 мс, а высокопроизводительный униполярный источник постоянного тока может создавать длительность импульса 1 мс, биполярный источник питания часто обеспечивает длительность импульса менее миллисекунд.
Поскольку биполярные источники питания вырабатывают положительные и отрицательные напряжения и токи, они являются идеальным выбором для тестирования магнитных и индуктивных устройств, таких как двигатели, индукторы, магниты, катушки и магнитные датчики. Они также хорошо подходят для генерации сигналов, которые колеблются между положительным и отрицательным напряжением, чтобы имитировать выходной сигнал датчиков.
Кроме того, для тестирования батарей можно использовать биполярные источники питания. Напряжение никогда не становится отрицательным при тестировании батарей, а это значит, что нужны только два из четырех квадрантов биполярного источника питания.
Другое приложение включает тестирование солнечных элементов. При освещении солнечный элемент становится источником энергии. Таким образом, для поглощения выходной энергии солнечной панели требуется электронная нагрузка.
Для тестирования солнечных элементов биполярный источник питания может поглощать ток и действовать как электронная нагрузка в квадранте 2 (где напряжение положительное, а ток отрицательный). Однако другой важный тест касается измерения темнового тока солнечного элемента (рис.3) . В этом тесте солнечный элемент не освещается, а на панель подается обратное (отрицательное) напряжение. Ток будет течь в панель, что позволяет оценить внутреннее сопротивление солнечного элемента и характеристики диода.
% {[data-embed-type = «image» data-embed-id = «5df275e5f6d5f267ee20bafa» data-embed-element = «aside» data-embed-align = «left» data-embed-alt = «Содержание электронного дизайна Com Content 74579 74579 Рис. 3 Sm «data-embed-src =» https: //img.electronicdesign.com / files / base / ebm / electronicdesign / image / 2012/10 / electronicdesign_com_content_content_74579_74579_fig3_sm.png? auto = format & fit = max & w = 1440 «data-embed-caption =» «]}%
3. При измерении темнового тока солнечной элемент, биполярный источник питания создает отрицательное напряжение и переводит солнечную панель в состояние обратного смещения.
При биполярном питании тест может выполняться в прямом направлении, при этом солнечная панель вырабатывает энергию, а биполярный источник питания действует как электронная нагрузка.Впоследствии может быть проведен тест темнового тока, при котором биполярный источник питания создает отрицательное напряжение и переводит солнечную панель в состояние обратного смещения.
Резюме
Биполярный источник питания кажется идеальным источником питания, поскольку он может обеспечивать любое напряжение от положительного до нуля и отрицательного. Однако он имеет несколько ограничений. Во-первых, из-за сложности конструкции эти блоки питания обычно намного дороже, чем их униполярные блоки питания постоянного тока.
Во-вторых, стандартные униполярные блоки питания постоянного тока могут адекватно работать с большинством приложений питания постоянного тока, поэтому большинство производителей блоков питания не предлагают широкий выбор биполярных блоков питания. Таким образом, найти правильный биполярный источник питания может быть сложно. Таким образом, биполярные источники питания, как правило, доступны только в качестве специализированных продуктов (например, очень высокоточные измерительные блоки для источников малой мощности или большие и мощные источники).
В-третьих, большинство биполярных источников питания являются линейными.Следовательно, они довольно большие и тяжелые, особенно на большой мощности.
Что такое биполярный источник питания? | element14
26 октября 2012 г.
Что такое биполярный (четырехквадрантный) источник питания?
Чтобы ответить на этот вопрос, я должен начать с основного определения условных обозначений полярности. На рисунке 1 представлена простая схема блока питания (двухполюсного устройства) со стандартной полярностью по напряжению и току. Стандартный источник питания обычно является источником питания.Для источника питания ток должен выходить из клеммы положительного напряжения. Большинство источников питания используют источник энергии таким образом, обеспечивая положительное выходное напряжение и положительный выходной ток. Это известно как однополярный источник питания, потому что он обеспечивает напряжение только одной полярности. По соглашению, терминология «полярность» обычно относится к полярности напряжения (а не к направлению тока).
Если ток течет через клемму положительного напряжения, источник питания пропускает ток и действует как электронная нагрузка — он поглощает и рассеивает мощность, а не источник энергии.Большинство источников питания этого не делают, хотя многие источники питания Agilent могут потреблять некоторый ток для быстрого снижения выходного напряжения при необходимости — это известно как возможность понижающего программирования — см. Этот пост для получения дополнительной информации: http://powersupplyblog.tm .agilent.com / 2012/03 / if-you-need-fast-rise-and-fall-times.html.
Чтобы полностью определить условные обозначения выходного напряжения и тока источника питания, используется декартова система координат. В декартовой системе координат просто отображаются два параметра на перпендикулярных осях.См. Рисунок 2. По соглашению четыре квадранта системы координат определены, как показано. Римские цифры обычно используются для обозначения квадрантов. Для источников питания напряжение обычно отображается по вертикальной оси, а ток — по горизонтальной оси. Эта система координат используется для определения допустимых рабочих точек для данного источника питания. График границы, окружающей эти допустимые рабочие точки в системе координат, известен как выходная характеристика источника питания.
Как упоминалось ранее, некоторые источники питания являются однополярными (вырабатывают только выходное напряжение одной полярности), но могут передавать и потреблять ток.Эти источники питания могут работать в квадрантах 1 и 2 и поэтому могут называться двухквадрантными источниками питания. В квадранте 1 источник питания будет получать энергию с током, протекающим через клемму с более положительным напряжением. В квадранте 2 источник питания будет потреблять мощность (втекающий ток) с током, протекающим через клемму с более положительным напряжением.
Некоторые источники питания могут подавать положительное или отрицательное напряжение на свои выходные клеммы без необходимости переключения внешней проводки на клеммы.Эти блоки питания обычно могут работать во всех четырех квадрантах и поэтому известны как четырехквадрантные блоки питания. Другое название для них — биполярные, поскольку они могут создавать как положительное, так и отрицательное напряжение на своих выходных клеммах. В квадрантах 1 и 3 питание поступает от биполярного источника питания: ток течет от клеммы с более положительным напряжением. В квадрантах 2 и 4 биполярный источник питания потребляет энергию: ток течет на клемму с более положительным напряжением. См. Рис. 3.
Agilent N6784A является примером биполярного источника питания.Он может быть источником или потребителем тока, а выходное напряжение на его выходных клеммах может быть положительным или отрицательным. Это блок источника / измерения (SMU) мощностью 20 Вт с несколькими выходными диапазонами. См. Рисунок 4 с выходной характеристикой N6784A.
Подводя итог, биполярный или четырехквадрантный источник питания — это источник, который может обеспечивать положительное или отрицательное выходное напряжение и может истощать или потреблять ток. Он может работать в любом из четырех квадрантов вольт-амперной системы координат.
Настольный источник питания | Tektronix
Основы настольных источников питания
Зачем вам настольный блок питания?
Когда инженеру или разработчику схем необходимо протестировать устройство, обычно известное как тестируемое устройство (DUT), им необходимо запитать его заданным напряжением или током. Настольные источники питания позволяют инженерам устанавливать и подавать определенные напряжения для питания тестируемого устройства, чтобы убедиться, что устройство работает должным образом. Если это не так, они могут устранить неполадки и провести повторное тестирование.
Типы настольных источников питания
Несмотря на то, что существует много типов настольных источников питания, эти приборы в целом делятся на три категории: одно- и многоканальные, биполярные или униполярные и линейные или импульсные блоки питания.
Сравнение одиночных и многоканальных источников питания
Как следует из названия, одноканальный источник питания имеет один выход, которым можно управлять, тогда как многоканальный источник питания имеет два или более выхода. Многоканальные источники питания обычно используются для разработки устройств как с цифровой, так и с аналоговой схемой или биполярной схемой.
Сравнение биполярных и однополярных источников питания
Однополярный источник питания может подавать только положительное напряжение. Инженер может технически переключить провода, подключенные к источнику питания, для получения отрицательного напряжения, но биполярные источники питания работают как в области положительного, так и отрицательного напряжения. Биполярные источники питания могут использоваться в более широком спектре приложений питания, но они более дороги и сложны в использовании, поэтому многие инженеры выбирают униполярный источник питания для источников питания постоянного тока.
Линейные и импульсные источники питания
Линейный источник питания может обеспечивать высокоточные измерения с очень низким уровнем шума и небольшими помехами сигнала. Однако они, как правило, тяжелее, больше по размеру и обеспечивают меньшую мощность при меньшей эффективности. Импульсные источники питания, с другой стороны, более компактны и обеспечивают большую мощность, но, как правило, имеют высокочастотный шум и менее точные измерения. Импульсный источник питания часто используется, когда плотность мощности является проблемой — поскольку вы можете получить значительно более высокую мощность при небольшой занимаемой площади, — тогда как линейный источник питания используется, когда приложение требует питания чувствительных аналоговых схем.
Как правильно выбрать настольный блок питания
Выбор подходящего источника питания и более глубокое понимание его функций и характеристик позволяет инженерам быстрее проводить тесты и проводить более точные измерения в лаборатории. При покупке настольного блока питания следует учитывать ряд факторов, но они являются наиболее важными.
- Рассмотрим программируемый блок питания
- Выберите настольный источник питания с правильными пределами мощности
- Выберите настольный источник питания с дистанционным контролем напряжения
- Найдите настольный блок питания с подходящим временем отклика
Ручная установка значений напряжения и пределов тока может быть пустой тратой драгоценного времени при выполнении длительных или сложных испытаний.К счастью, большинство настольных источников питания поставляются с функцией последовательности испытаний, которая обеспечивает базовый уровень программируемости. Используя функцию тестовых последовательностей, инженер может программировать значения напряжения, предельные значения тока и время на шаг. Это простой способ выполнить сложный тест с несколькими заранее заданными выходными напряжениями и таймингами без ручной настройки параметров источника питания, что дает оператору больше времени, чтобы сосредоточиться на получении качественных измерений.
Очень часто блоки питания постоянного тока классифицируются по максимальному напряжению и максимальному току.Это невероятно полезная информация, когда дело доходит до выбора подходящего блока питания, но не забывайте также смотреть на ограничения мощности.
Например, 2260B-30-72 может подавать до 30 В или 72 А, но имеет ограничение по мощности 720 Вт. Это означает, что источник питания может подавать 30 В, но не 72 А, как это было бы. мощность ограничена. С помощью этой формулы инженеры могут определить выработанную мощность:
В большинстве случаев, если мощность, рассчитанная по этому уравнению, ниже, чем предел мощности стендового источника питания, он должен нормально работать
Для наиболее точного подбора напряжения рекомендуется использовать настольный источник питания, который оснащен выносным вольтметром или удаленным датчиком.Это позволяет получать чистые показания напряжения на тестируемом устройстве, а не на его входных клеммах, за счет компенсации падения напряжения на измерительных выводах. Учитывая, что большинство стандартных 3-футовых измерительных проводов имеют сопротивление ~ 50 мОм (~ 100 мОм для пары), при использовании тестируемого устройства с низким сопротивлением на выводах может наблюдаться значительное падение напряжения.
Если вы проводите тесты с быстро меняющимися напряжениями или нагрузками, время отклика имеет решающее значение.Время отклика — это время, необходимое источнику питания для нарастания (время нарастания) или замедления (время спада) до заданного напряжения. Имейте в виду, что это часто зависит от нагрузки.
Время нарастания — это время, необходимое источнику питания для перехода с 10 процентов значения до 90 процентов значения. Время падения — обратное, с указанием количества времени, необходимого для перехода от 90 процентов значения до 10 процентов.
Переходное время восстановления — это время, необходимое источнику питания для возврата к заданному уровню после приложения нагрузки.Более сложный параметр, который следует однозначно представить в качестве спецификации, он обычно описывается несколькими параметрами: диапазоном установления напряжения, временем восстановления переходного процесса и скачком тока нагрузки. Например, настольные блоки питания Keithley серии 2200 имеют следующие характеристики времени восстановления переходного режима нагрузки: «<400 мкс с точностью до 75 мВ после изменения с 0,1 А на 1 А». Это означает, что если токовая нагрузка изменится с 0,1 А до 1 А (ступенчатое изменение тока нагрузки), источник питания будет в пределах 75 мВ от установленного напряжения (диапазон установления напряжения) менее чем за 400 мкс ( переходное время восстановления).
Как использовать настольный источник питания
Настольный блок питания очень прост в использовании. Эти инструменты подключаются к тестируемому устройству через провода, которые вставляются в приборную панель. Используя дисплей передней панели, инженеры могут устанавливать уровни напряжения или тока для питания тестируемого устройства. Большинство настольных источников питания могут работать в двух режимах: постоянного напряжения и постоянного тока.
Работа в режиме постоянного напряжения (CV) и постоянного тока (CC)
Важной функцией настольного источника питания является возможность работы в режимах постоянного тока (CC) и постоянного напряжения (CV).В режиме CV источник питания регулирует выходное напряжение в соответствии с настройками пользователя. В режиме CC блок питания регулирует ток. Блок питания имеет разные характеристики, которые применяются, когда он находится в режиме CV или CC, который продиктован пользовательскими настройками и сопротивлением нагрузки. В любой момент времени источник питания регулирует напряжение или ток и соответствует настройке в пределах точности прибора.
В режиме CV выходное напряжение соответствует настройке напряжения в пределах характеристик точности прибора.Сила тока определяется сопротивлением нагрузки.
В режиме CC выходной ток соответствует настройке ограничения тока. Напряжение определяется сопротивлением нагрузки.
Эти значения можно определить с помощью закона Ома, который приведен ниже. Если вы пытаетесь быть особенно осторожными, включите измерительные провода в свой резистор
.Запуск источников питания в параллельном и последовательном режиме
Если ваши тесты требуют большей мощности, вы можете подключить несколько настольных источников питания параллельно или последовательно, чтобы увеличить доступное напряжение или ток.
Работа серии : Для увеличения напряжения подключите положительный выход одного источника питания к отрицательному выходу другого, затем подключите оставшиеся положительный и отрицательный выходы к тестируемому устройству.
Параллельная работа: Для увеличения тока подключите оба положительных выхода к одной клемме DUT, а оба отрицательных выхода — к другой клемме DUT.
Обязательно прочтите руководство по эксплуатации источника питания, если используете функцию удаленного контроля при объединении выходов.Это может быть невозможно в определенных конфигурациях или при использовании двух разных источников питания.
Найдите лучший настольный или специальный источник питания для вашего приложения
Для получения дополнительной информации о настольных источниках питания просмотрите наше руководство по выбору настольных источников питания или просмотрите нашу коллекцию источников питания постоянного тока.
