5.1. Схемы питания, установки и стабилизации рабочей точки
Лекция №5
5.1. Схемы питания, установки и стабилизации рабочей точки.
Для питания и установки рабочей точки транзистора используется одна батарея. Входного сигнала нет, uвх.(t)=0.
Схема А. Фиксируем ток базы.
1). Питание.
Разделительная ёмкость Сp не пропускает постоянный ток в нагрузку Rн, питание на транзистор подается через Rk. Рассмотрим условие, при котором разделительная емкость не влияет на усиление сигнала частоты ω. Полный индекс нагрузки Zн(ω) на коллекторе определяется через Rk, Rн, Сp. Сопротивлением батареи Ek можно пренебречь, тогда
Для постоянного тока ω=0, Zн(0)=Rkто есть сопротивлением Rkопределяет наклон нагрузочной прямой при ω=0 и положение рабочей точки, , прямая О на рис. Нагрузочная емкость Cp выбирается достаточно большой, так что для рабочих частот ее проводимость большая ω RkCp>>1 и не препятствует прохождению переменного тока в нагрузку. Получаем , Zн<Rк и нагрузочная прямая Uк=Eк-IкZн для рабочих частот (прямая ω) идет круче чем для постоянного тока это надо учитывать при расчете усиления.
Рекомендуемые файлы
2). Установка Iбо с помощью выбора Rб. Имеем:
3). Стабилизация. Пусть под действием внешней температуры или других факторов произошло случайное изменение коллекторного тока.
которое будем считать положительным . Тогда
. Уменьшение базового тока приведет к уменьшению коллекторного тока в транзисторе . Оно компенсирует положительное первоначальное изменение коллекторного тока ∆Iко.
Если сопротивление Rб подключить к точке вместо точки k, то также можно установить рабочую точку , но стабилизации не будет.
Схема Б. Фиксируем напряжение базы.
1). Питание.
Подается также, как и в схеме А.
2). Установка Uбо.
Делитель напряжения Eк состоит из сопротивлений делителя RD1 и RD2 и создает на базе напряжение базы Uбо, следовательно, также Iбо.
«8 Определение расхода газа, истекающего через сходящуюся насадку» — тут тоже много полезного для Вас.
Пренебрегая, так как выбираем сопротивление база-эмиттер постоянному току), имеем IД1=IД2 и
3). Стабилизация .
Пусть , тогда
, то есть напряжение Uбэ уменьшается, что приведет к уменьшению коллекторного тока транзистора . В результате , компенсирует DIко.
Емкость Cэ включается для пропускания переменно тока мимо Rэ.
Доступна только схема питания Сбалансированная в Windows 10
Что делать, доступна только схема питания Сбалансированная в Windows 10 если на компьютере с UEFI. По умолчанию в Windows 10 есть несколько схем управления питанием, такие как Высокая производительность, Сбалансированная, Экономия энергии. Эти схемы предназначены для быстрого переключения группы параметров оборудования и питания системы (например, дисплея, режима сна). Иногда в параметрах электропитания Windows 10 доступна только сбалансированная схема управления питанием.
В операционной системе, помимо стандартных, могут быть определены и дополнительные схемы управления питанием. Например, вы можете создать собственный план управления питанием, который будет учитывать ваши личные предпочтения, или же такие схемы могут быть заданы производителем вашего компьютера или ноутбука. Эти параметры питания влияют на продолжительность работы аккумулятора и количество потребляемой им энергии. Параметры схемы управления питанием можно настроить с помощью Дополнительных параметров питания — апплета классической Панели управления.
Если у вас современный компьютер, вы можете быть удивлены, обнаружив, что единственный доступный вам план электропитания — Сбалансированная схема. Все остальные схемы управления питанием скрыты и недоступны в графическом интерфейсе.
Почему схемы электропитания отсутствуют
Причина этой проблемы заключается в том, что в современных ПК используется новая энергоэффективная технология, известная как S0 Low Power Standby или Modern Standby.
Это особое состояние сна, которое обеспечивает мгновенное включение / выключение компьютера, аналогично тому, что есть сейчас на смартфонах. Так же, как и телефон, режим S0 с низким энергопотреблением позволяет системе оставаться в режиме готовности и даже сохранять сетевые соединения (Connected Modern Standby), при этом потребляя минимальное количество энергии.
Когда оборудование поддерживает такой современный режим ожидания, управляющая микропрограмма материнской платы (BIOS, UEFI Firmware) может ограничивать работу вашего компьютера исключительно в этом режиме и предотвращать передачу ОС сведений о поддержке других режимов питания. В результате доступна только Сбалансированная схема питания.
Это не ошибка, это сделано намеренно. Если вам понадобились другие схемы управления питанием в Windows 10, необходимо перенастроить BIOS материнской платы вашего устройства (конечно, если это предусмотрено производителем).
Доступна только схема питания Сбалансированная в Windows 10 — решение
- Откройте BIOS вашего компьютера. Обратитесь к руководству ноутбука или вашей материнской платы, чтобы узнать, как это можно сделать. Обычно это клавиша DEL или F2 при запуске. См. примечание ниже.
- Проверьте, есть ли у вас параметр OS Type в категории Boot.
- Параметр может быть установлен в значение
Windows UEFI
илиWindows 10
, и должна присутствовать опцияOther OS
. - Если для него установить значение
Other OS
, все остальные схемы управления питанием станут доступны в Windows 10.
Примечание #1. Попасть в современный BIOS можно, открыв меню Пуск, нажав и удерживая Shift, и выбрав «Перезагрузка» в меню питания в меню Пуск.
Windows 10 перезагрузится в дополнительные параметры запуска. Там вы найдете пункт «Параметры встроенного ПО UEFI».
Параметры встроенного ПО UEFI
Примечание #2. Параметр «Other OS/Другая ОС» на самом деле предназначен для того, чтобы вы могли установить ОС, отличные от Windows 10, например Linux. Установка этого параметра может мешать Secure Boot и режиму загрузки UEFI. Это сильно зависит от конкретного устройства и его конкретной прошивки. Если после изменения параметра у вас возникнут проблемы, верните все значения в BIOS обратно.
💡Узнавайте о новых статьях быстрее. Подпишитесь на наши каналы в Telegram и Twitter.
Судя по тому, что вы читаете этот текст, вы дочитали эту статью до конца. Если она вам понравилась, поделитесь, пожалуйста, с помощью кнопок ниже. Спасибо за вашу поддержку!
Вы здесь: Главная страница » Windows » Windows 10 » Доступна только схема питания Сбалансированная в Windows 10
Как изменить настройки схемы питания в Windows 10
Windows содержит как минимум три схемы электропитания, каждая из них представляет собой набор аппаратных и системных настроек управляющих питанием компьютера. По умолчанию, есть схема которая поможет экономить энергию, есть схема которая будет поддерживать производительность на максимуме и при этом расходовать больше энергии, и есть схема которая уменьшает потребление энергии когда нужно и увеличивает когда нужно. Кроме того, что пользователи могут выбирать любую нужную схему электропитания, также они могут изменять любые настройки выбранной схемы. В сегодняшней статье рассмотрим как изменить настройки схемы питания в Windows 10.
Изменить дополнительные параметры схемы питания
1. Откройте “Электропитание”: один из способов – в строке поиска или в меню “Выполнить” (выполнить вызывается клавишами Win+R) введите команду powercfg.cpl и нажмите клавишу Enter.
2. С правой стороны от названия схемы, которую вы хотите изменить, нажмите на “Настройка схемы электропитания”.
3. Откройте “Изменить дополнительные параметры питания”.
4. Здесь вы можете изменить настройки: вводить ли пароль при пробуждении; отключать жесткий диск через заданное время бездействия, или не отключать; настроить параметры фона рабочего стола; настроить параметры адаптера беспроводной сети, то есть уменьшить производительность или увеличить; варианты сна и через сколько времени бездействия переводить компьютер в сон; разрешить таймеры пробуждения; запретить или разрешить временно отключать USB; какие действия проводить во время закрытия крышки ноутбука или нажатия на кнопку питания; и многое другое.
После внесения изменений нажмите на “ОК”, остальные открытые окна просто закройте.
Изменить параметры питания экрана и параметры сна текущей схемы электропитания
1. Откройте меню “Пуск” и зайдите в “Параметры”.
2. Откройте “Система” => в левой колонке выберите “Питание и спящий режим”, с правой стороны выберите через сколько времени отключить экран и через сколько времени переводить компьютер в спящий режим. После внесения изменений закройте окно настроек.
На сегодня всё, если есть дополнения – пишите комментарии! Удачи Вам 🙂
Принципиальные электрические схемы питания
Систему электропитания средств автоматизации можно рассматривать как своего рода небольшую систему энергоснабжения, электроприёмниками которой являются различные приборы, аппараты, регулирующие устройства, электроприводы исполнительных механизмов, задвижек, вентилей и т.п. От надёжного электропитания этих электроприёмников, устанавливаемых на щитах и пультах систем автоматизации и рассредоточенных по всему автоматизируемому объекту, зависит нормальная работа объекта в целом. Система электропитания должна обеспечивать необходимую надёжность питания, соответствующее качество электроэнергии (допустимые отклонения и колебания напряжения,
несинусоидальность формы кривой, пульсацию напряжения), экономичность, удобство и безопасность обслуживания.
Выбор схемы питания, рода тока, напряжения, аппаратов защиты и управления должен производится с учётом принятых решений в системе электроснабжения автоматизируемого объекта.
Для распределения электрической энергии на современных промышленных предприятиях наибольшее распространение получили четырехпроводные системы трёхфазного переменного тока напряжением 380/220 В с глухим заземлением нейтрали.
Системы трёхфазного переменного тока напряжением 380/220 В с глухим заземлением нейтрали. Может использоваться для питания стационарно установленных приборов, аппаратов и других средств автоматизации переменного и постоянного тока в помещениях всех категорий опасности в отношении поражения людей электрическим током.
В схемах электропитания следует применять напряжения, принятые в распределительных сетях системы электроснабжения автоматизируемого объекта, которые могут быть использованы без дополнительного преобразования. Применение приборов, аппаратов и средств автоматизации с номинальным напряжением, отличным от имеющегося на автоматизируемом объекте, ведёт к усложнению системы электропитания и требует специальных преобразовательных устройств (выпрямителей, трансформаторов и др.)
Принципиальная схема электропитания представлена в приложении №3 к курсовому проекту.
Выбор аппаратов управления, защиты и сечения проводов схемы электропитания системы автоматизации
От шин распределительного щита получают питание силовая сборка задвижек и щит питания. К силовой сборке задвижек и к щиту питания подключены электроприёмники. Все электроприёмники установлены в щитах, которые находятся в помещении с нормальной средой. Электропроводка выполнена проводами с медными жилами в защитных трубах.
Определяем длительные и кратковременные токи в линиях.
Линия №1 Исполнительный механизм (Вентилятор)
Мощность NН=5500Вт
Номинальный ток IН = 11,1А
Линия №2 Щит автоматизации
Мощность NН=150Вт
Номинальный ток IН =0,6 А
Линия №3 Исполнительный механизм (Заслонка №1)
Мощность NН=500Вт
Номинальный ток IН = 2,2А
Линия №4 Исполнительный механизм (Заслонка №2)
Мощность NН=500Вт
Номинальный ток IН = 2,2А
Выбор рубильников, пакетных выключателей, тумблеров.
Выбираем рубильник Р-25 на напряжение 380В и номинальный ток 25А
Линия №1
Выбираем кабель АВВГ 4 х 2,5 мм2
Выбор магнитных пускателей
Из технических характеристик тепловых реле (Реле ТРН- 25), выбираем магнитный пускатель второй величины ПМЕ-200, номинальный ток 25А
Выбор автоматического выключателя
Выбираем трёхполюсный автомат АП50-3МТ
ЛИНИЯ №2
Выбираем провод 2,5мм2
Выбираем автомат защиты сети ВА, с током уставки Iуст=1,6А
ЛИНИЯ №3
Выбираем провод 2,5мм2
Выбираем автомат защиты сети ВА, с током уставки 3,5А
ЛИНИЯ №4
Выбираем провод 2,5мм2
Выбираем автомат защиты сети ВА, с током уставки 3,5А
Конструкция щитов
Щиты устанавливаются в производственных и специальных щитовых помещениях: операторских, диспетчерских, аппаратных.
Щиты систем автоматизации должны соответствовать ОСТ 36.13-76,
ОСТ 36.ЭД1-13-79 и руководящим материалам. Они предназначены для установки в закрытых помещениях с температурой окружающей среды от –30 до +50 0С. Общий вид щита автоматизации.
Представлен в приложении №4 к курсовому проекту.
Схемы питания Windows 10 отсутствуют
Автор Белов Олег На чтение 5 мин. Просмотров 4.5k. Опубликовано
Исчезли планы электропитания Windows 10, как мне их вернуть?
- Используйте инструмент Powercfg
- Создать план питания
- Восстановление планов электропитания по умолчанию
- Импорт плана электропитания
- Проверьте настройки параметров питания
- Запустите средство устранения неполадок питания
- Изменить настройки реестра
В Windows план электропитания – это набор аппаратных и системных параметров, который определяет, как питание используется и сохраняется вашим устройством.
Три встроенных плана питания: Сбалансированный , Энергосбережение и Высокая производительность . Все они могут быть настроены для ваших систем, или вы можете создавать новые планы на основе существующих, или совершенно новый план электропитания с нуля.
Сбалансированный план обеспечивает полную производительность при необходимости и экономит электроэнергию, когда она вам не нужна. Энергосбережение, с другой стороны, экономит электроэнергию за счет снижения производительности и яркости экрана. Высокая производительность увеличивает яркость экрана и повышает производительность; он использует больше энергии.
Есть еще один план питания: максимальная производительность. Это доступно по умолчанию только в версии Windows 10 Pro для рабочих станций, начиная со сборки 17101, для максимальной производительности на компьютерах более высокого уровня.
Любые изменения, внесенные в параметры любой схемы электропитания, влияют на всех пользователей, которые выбрали тот же план, что и их схема электропитания по умолчанию.
В Windows 10 новый пользовательский интерфейс позволяет изменять параметры, связанные с питанием. Классическая панель управления теряет свои функции и может быть полностью заменена приложением «Настройки», которое уже имеет большинство настроек из панели управления.
Однако в настройках еще нет возможности удалить план электропитания, поэтому вы все еще застряли в панели управления.
- СВЯЗАННЫЕ: Как отключить Ultimate Performance Plan в Windows 10
Несмотря на то, что все это сказано и сделано, иногда, к большому разочарованию, вы можете заметить, что в параметрах электропитания один или несколько планов электропитания пропадают. Возможно, вы даже искали в Интернете решения, и ни одно из них не помогло восстановить планы электропитания.
Вот некоторые решения, которые вы можете попробовать, которые помогут вам вернуть отсутствующие схемы питания для Windows 10.
ИСПРАВЛЕНИЕ: планы электропитания Windows 10 не отображаются
Используйте инструмент Powercfg
- Откройте команду с повышенными правами или PowerShell.
- Нажмите клавишу Windows и найдите CMD или Windows PowerShell
- Если отображается какой-либо результат, щелкните правой кнопкой мыши и выберите «Запуск от имени администратора».
- Скачать файл PowerPlans.zip
- Извлеките планы на рабочий стол или загрузите папку. У вас будет папка «Планы электропитания» с тремя планами резервного копирования
- В приглашении с повышенными привилегиями используйте встроенный в Windows инструмент Powercfg для импорта отсутствующих планов электропитания Windows 10
- Используйте командную строку: powercfg -import «pathtopowerplan.pow для каждого плана следующим образом:
- powercfg -import «C: UsersUSERDesktopPowerplanHigh Performance.pow
- powercfg -import «C: UsersUSERDesktopPower PlanPower Power Power.pow
- powercfg -import «C: UsersUSERDesktopPowerplanBalanced.pow
- Возможно, вам не нужно перезагружать компьютер, поскольку все параметры питания могли быть сразу доступны, поэтому проверьте панель управления.
- Нажмите клавишу Windows и найдите Power Plan
- Выберите «Выбрать схему электропитания» в результатах поиска.
- Зайдите в настройки и убедитесь сами. Изменение планов электропитания сделано Microsoft специально. Импортированные планы не будут импортированы по умолчанию, и вы можете удалить их. Идея заключалась в том, чтобы импортировать планы с исходными настройками по умолчанию
Создать план питания
- Щелкните правой кнопкой мыши Пуск
- Выберите Параметры питания .
- Нажмите ссылку Дополнительные параметры питания в области Связанные настройки .
- Нажмите ссылку Создать план питания .
- Выберите Высокая производительность .
- Укажите название для вашего нового плана
- Нажмите Далее :
Выберите тайм-ауты для спящего режима и выберите нужный режим. - Нажмите Создать . Новый план питания будет добавлен и активирован:
- Чтобы настроить его, нажмите ссылку Изменить настройки плана .
- Нажмите Изменить дополнительные параметры питания . В этом окне вы можете настроить все настройки, которые вам не нравятся, на значения по умолчанию.
- Нажмите OK
– СВЯЗАННО: ИСПРАВЛЕНИЕ: План электропитания постоянно меняется в Windows 10, 8, 7
Восстановление планов электропитания по умолчанию
- Откройте командную строку с повышенными правами
- Чтобы восстановить схему энергосбережения, используйте команду: powercfg.exe -duplicatescheme a1841308-3541-4fab-bc81-f71556f20b4a
- Чтобы восстановить сбалансированную схему, используйте команду: exe -duplicatescheme 381b4222-f694-41f0-9685-ff5bb260df2e
- Чтобы восстановить схему высокой производительности, используйте команду: exe -duplicatescheme 8c5e7fda-e8bf-4a96-9a85-a6e23a8c635c
- Чтобы восстановить схему высокой производительности, используйте команду: exe -duplicatescheme e9a42b02-d5df-448d-aa00-03f14749eb61
Импортировать план питания
- Откройте командную строку с повышенными правами
- Введите следующую команду: powercfg -import «Полный путь к вашему файлу .pow
- Укажите правильный путь к вашему *. Pow файлу .
- Выход из командной строки
Проверьте настройки электропитания
Если вы обнаружите, что в Windows 10 отсутствуют схемы электропитания, проверьте следующее:
- Нажмите Пуск
- Выберите Настройки .
- Выберите Система .
- Нажмите Power Options
Проверьте, есть ли ваши планы питания. Он включает в себя ссылку «Дополнительные параметры питания» в разделе «Связанные параметры».
– СВЯЗАННЫЕ: Исправлено: мы обнаружили одну или несколько настроек, которые могут повлиять на срок службы батареи
Запустите средство устранения неполадок питания
- Нажмите Пуск и введите Поиск неисправностей в поле поиска, нажмите Enter
- В окне устранения неполадок нажмите «Просмотреть все».
- Нажмите Power
- Нажмите Дополнительно
- Нажмите «Запуск от имени администратора».
- Нажмите Далее и следуйте инструкциям, чтобы завершить процесс
Изменить настройки реестра
- Щелкните правой кнопкой мыши Пуск
- Выберите Run
- Введите regedit и нажмите Enter, чтобы открыть редактор реестра
- Перейдите в папку HKEY_LOCAL_MACHINESYSTEMCurrentControlSetControlPower .
- Справа отметьте один из ключей с именем CsEnabled
- Нажмите на этот ключ
- Измените значение с 1 на 0
- Перезагрузите компьютер
- Проверьте, вернулись ли ваши планы питания
Помогло ли какое-либо из этих решений восстановить отсутствующие схемы электропитания в Windows 10? Дайте нам знать в поле для комментариев ниже.
Как определяется источник питания для предприятия? Типовые схемы включения
Определение источников питания производств и цехов промышленного предприятия для построения схемы электроснабжения в целом должно удовлетворять некоторым общим требованиям: удобству и безопасности в эксплуатации и требуемой надежности в нормальном и послеаварийном режимах; экономичности по капитальным вложениям, эксплуатационным расходам, потерям электроэнергии; повышающейся надежности электроснабжения при движении снизу вверх по уровням системы электроснабжения. Аварии на более высоких уровнях (ТЭЦ, ГП П) приводят к более тяжелым последствиям и охватывают большую зону предприятия.
Принципы определения источника
Для реализации этих требований при построении системы электроснабжения исходят из следующих принципов.
- Источники высокого напряжения максимально приближаются к потребителям электроэнергии, а прием ее рассредоточивается по нескольким пунктам на территории предприятия.
- Выбор элементов схемы осуществляется из условия их постоянной работы под нагрузкой. При таком режиме работы схемы повышается надежность электроснабжения и уменьшаются потериэлектроэнергии.
- Предусматривается раздельная работа параллельных цепей схемы (ЛЭП, трансформаторов и т.п.). При этом снижаются токи КЗ, упрощаются коммутация и релейная защита подстанций.
Выбор площадки (трассы) для строительства производится до начала проектирования комиссией, которая рассматривает материалы генерального проектировщика, заключения заинтересованных сторон и составляет акт, утверждаемый заказчиком вместе с заданием на проектирование с обязательным согласованием с местной администрацией.
На этой стадии достаточно определить основные электрические показатели, на основе которых решаются принципиальные возможности присоединения (наличие или возможность сооружения источников питания энергосистем), кооперирование в вопросах транспорта и ремонта (единичная масса наибольшего трансформатора, количество электродвигателей и их средняя мощность), обеспеченность людскими ресурсами (электровооруженность труда и производительность труда электриков).
После утверждения задания и открытия финансирования в составе ТЭО или до него разрабатываются схема электроснабжения предприятия, аналогичная рис. 1.12, и схематический план промышленного узла с нанесением проектируемого предприятия и основных подстанций и сетей энергосистемы. Эти материалы вместе с балансами электроэнергии и нагрузками направляются для получения технических условий на технологическое присоединение, которые определяют 6УР.
В качестве исходных данных уже имеется предварительный генеральный план, на который проектировщикэлектрик, выполняющий электроснабжение, наносит свои объекты (выдает задание на размещение). В результате всех заданий составляется таблица параметров электропотребления, содержащая Рmах.
Выбор схемы электроснабжения
Генплан и таблица вместе со сведениями по особенностям технологии определяют заводские источники питания и схему электроснабжения. Опираясь на уровни системы электроснабжения, классифицируют объекты по Ртлх, считая каждый из них самостоятельным. Объекты, тождественные минипредприятиям, в такую таблицу не попадают. Исключение составляют специальные случаи, связанные, например, с потребителями особой группы 1 категории или с обеспечением качества электроэнергии (питание цепей управления электроприводами непрерывных линий). Электроснабжение отдельно стоящих зданий и сооружений 2УР осуществляется на стадии рабочей документации без специального рассмотрения в ТЭО.
Приняв для упрощения, что все трансформаторы (автотрансформаторы) установлены на напряжение 220/110 кВ, и руководствуясь экономической плотностью, можно считать, что двух линий напряжением НО кВ достаточно для электроснабжения предприятия средней величины. Экономическая мощность одной линии — от 10 до 60 МВт; при выходе из строя такой линии по другой можно передавать как предельную всю суммарную мощность (с соответствующим совмещением максимумов).
От подстанций, схемы которых представлены на рис. 3.3, а…в, предприятия в целом нельзя питать по условиям надежности. Схемы, представленные на рис. 3.3, г, д, достаточно распространены, но предпочтительнее питание заводских подстанций от отходящих линий, выполненных по схемам, представленным на рис. 3.3, з, и также встречающихся. Схемы, представленные на рис. 3.3, с, ж, для потребителей предпочтительнее.
Если рассматривать трансформаторы, представленные на рис. 3.3, г…е, з, и как заводские, то возникает вопрос о структуре системы электроснабжения, включающей в себя трансформаторы и отходящие линии к потребителям 5УР — ЗУР. Существуют три вида питания (радиальное, кольцевое, магистральное) и четыре типа (рис. 3.4) структуры (радиальная, магистральная, кольцевая, петлевая).
Для крупного предприятия необходимо напряжение 220 (330) кВ. На УРП энергосистем в этом случае устанавливают автотрансформаторы 220/110 кВ с предельными по экономической мощности ВЛ. Наиболее приемлемой для предприятия по надежности и экономичности является схема УРП с одной рабочей секционированной и обходной системой шин, которая должна сооружаться и на стороне 220 кВ, и на стороне 110 кВ (см. рис. 1.14). В этом случае обеспечивается нужное количество присоединений и маневренность в различных режимах.
Примечание: рисунки 3.3, 3.2 смотрите в статье «Схемы присоединения и выбор питающих напряжений«.
Схемотехника современных мощных источников питания
Введение
В последние годы на российском рынке силовой электроники появилось большое количество модульных вторичных источников питания как зарубежного, так и отечественного производства, которые позиционируются для применения в высоконадежных системах, таких как телекоммуникационное оборудование и аппаратура промышленной автоматики. Однако на практике зачастую оказывается, что эти изделия не отвечают современным требованиям надежности, а уровень схемотехнических решений находится на рубеже конца 80-х годов прошлого века. Это во многом объясняется спецификой нашего рынка: потребителю часто трудно понять, почему казалось бы похожие по электрическим характеристикам изделия разных фирм отличаются по цене в 2-4 раза. Ответ на это вопрос он получает в первый год эксплуатации, когда появляется первая статистика отказов оборудования. В данной статье мы рассмотрим основные схемотехнические решения и сравним их эффективность с точки зрения минимизации потерь и увеличения надежности.
Структурная схема вторичных источников питания
Обобщенная структурная схема вторичных источников питания мощностью 500-2500 Вт, включающая в себя стандартный набор функциональных узлов, приведена на рис. 1. Каждый из этих узлов может быть реализован на основе различных схемных решений, что в итоге и будет определять как эффективность устройства, так и его надежность.
Рис. 1.
Вторичный источник питания содержит следующие основные узлы: входной сетевой фильтр, корректор коэффициента мощности (ККМ), инвертор, преобразующий постоянное напряжение с выхода ККМ в переменное на частоте преобразования, силовой трансформатор, выпрямитель, выходной фильтр, схему управления и дежурный источник питания, вырабатывающий ряд напряжений для питания остальных элементов схемы. Некоторые производители с целью экономии не используют отдельный источник для питания внутренних цепей, вместо этого реализуют схему питания от дополнительных обмоток дросселя ККМ или силового трансформатора. Несмотря на кажущееся усложнение вторичных источников питания при питании его узлов от дополнительного источника, такое решение повышает надежность, поскольку система сохраняет управляемость в случае аварийных ситуаций в нагрузке или ККМ.
Хотя каждый из узлов вторичных источников питания, приведенных на рис. 1, вносит свой вклад в общие потери мощности, схемотехническое повышение эффективности возможно лишь в трех из них: ККМ, инвертор, выпрямитель. Снижение потерь в фильтрах и силовом трансформаторе относится больше к конструктивным решениям.
Рассмотрим варианты построения указанных узлов вторичных источников питания и проанализируем их эффективность с точки зрения потерь, стоимости и габаритов. В расчетах для примера будем рассматривать устройство со следующими параметрами:
- мощность нагрузки 1000 Вт;
- выходное напряжение 50 В;
- ток нагрузки до 20 А;
- первичное питание — однофазная сеть 220 В ±20%.
Корректор коэффициента мощности
Современные требования к уровню электромагнитных помех и гармоническому составу тока первичной сети требуют использования активной коррекции коэффициента мощности в источниках питания с преобразованием частоты.
Наибольшее распространение получили ККМ по схеме повышающего ШИМ-преобразователя (рис. 2) благодаря относительно низким потерям и простоте обеспечения постоянного потребления тока. Управление широтноимпульсным модулятором осуществляется сигналом, формируемым схемой управления таким образом, чтобы потребляемый ток по форме совпадал с выпрямленным напряжением.
Рис. 2.
Различают три основных метода управления ККМ: метод разрывных токов и его разновидность — «граничное» управление; метод управления по пиковому значению тока и управление по среднему значению тока [1]. Первые два метода применяются в ККМ малой и средней мощности (до 300 Вт) из-за большой амплитуды пульсаций тока, значительных электромагнитных помех, необходимости установки громоздких сетевых фильтров и невысокой точности коррекции [2]. Корректоры коэффициента мощности с управлением по среднему току свободны от указанных недостатков. Как правило, пиковое значение пульсаций тока дросселя выбирают в пределах 20% от среднего значения, а схема обратной связи по току имеет низкое усиление на частоте преобразования, что значительно повышает помехоустойчивость ККМ и точность отслеживания формы сигнала.
Существует три принципиальных подхода к реализации ККМ с управлением по среднему току: использование классической схемы, использование схемы с переключением транзистора при нулевом напряжении (квазирезонансный ККМ, рис. 3) и применение карбид-кремниевого или арсенид-галлиевого диода Шоттки в классической схеме. Методика расчета потерь в каждом из вариантов схем ККМ приведена в одной из предыдущих публикаций автора [3]. На рис. 4 показана типовая диаграмма распределения потерь в активных компонентах схемы. Как видно из рисунка, наибольшая рассеиваемая мощность приходится на ключевой транзистор и диод. Потери в сетевом мостовом выпрямителе трудно поддаются снижению, уменьшение их за счет применения более мощных диодов не всегда оправдано, так как влечет за собой неадекватное увеличение габаритов и стоимости.
Рис. 3.
Рис. 4.
В классической схеме ККМ от 70 до 90% мощности рассеивания на ключевом транзисторе и кремниевом бустерном диоде приходится на динамические потери, из них почти 50% обусловлены эффектом обратного восстановления диода [3].
В отличие от кремниевых p-n диодов, выключение p-i-n диодов Шоттки не сопровождается процессом рассасывания заряда в n-области и ток обратного восстановления отсутствует. Существует лишь незначительный ток заряда емкости перехода, который не зависит от температуры и di/dt [3].
На рис. 5 показаны диаграммы распределения полной мощности потерь в диодах и ключевом транзисторе для трех типов полупроводников. Как следует из рисунка, простая замена кремниевого Ultra Fast диода на SiC-диод Шоттки Zero Recovery (Cree) позволяет снизить тепловую нагрузку почти вдвое. Применение GaAs диодов Шоттки дает выигрыш менее 20%. Это обусловлено тем, что GaAs не является полупроводником с большой шириной энергетической запрещенной зоны, поэтому максимальное напряжение, на которое может быть рассчитан диод, не превышает 300 В. Для получения 600-вольтовых приборов производители соединяют внутри корпуса последовательно два кристалла, что является причиной чрезвычайно большого прямого падения напряжения. Вследствие этого динамические потери снижаются, а статические резко возрастают.
Рис. 5.
Рис. 6.
Альтернативным решением является применение схемы с переключением транзистора при нулевом напряжении, упрощенная структурная схема которой показана на рис. 3. Управление такой схемой может быть реализовано на базе стандартного контроллера, например, UC2855A. У схемы имеется ряд существенных недостатков, один из которых — возникновение переходного процесса с удвоенной амплитудой отрицательной полярности, что приводит к трехкратному перенапряжению на VD3. Для устранения выбросов применяют одну из снабберных цепей — либо последовательную VD4-Rсн, как показано на рис. 3, либо последовательно с L2 включают насыщающийся дроссель. В последнем случае в сердечнике дросселя выделяется значительная мощность, что заставляет либо отводить от него тепло, либо использовать сердечник больших размеров. Это значительно снижает эффективность такой схемы.
На рис. 6 приведена диаграмма суммарных потерь и ориентировочная стоимость основных активных компонентов для трех рассмотренных вариантов ККМ. Наименьшие потери обеспечивает классическая схема корректора с SiC-диодом Шоттки Zero Recovery (Cree). Квазирезонансная схема имеет на 30% больше потерь, при этом содержит в три раза больше активных компонентов, является наиболее дорогой и наименее надежной.
Таким образом, использование качественных стандартных контроллеров с управлением по среднему току в сочетании с SiC-диодом Шоттки и современным MOSFET с малым Rds on позволяет строить недорогие надежные и эффективные ККМ для рассматриваемого класса вторичных источников питания.
2.2. Преобразователь напряжения
Как и в случае с ККМ, существует три принципиальных подхода к реализации преобразователя напряжения: классический ШИМ с жестким переключением, квазирезонансный с фазовым управлением и резонансный с частотным регулированием.
Классический ШИМ-преобразователь (рис. 7) является наиболее простым и наименее эффективным. Транзисторы переключаются в жестком режиме, а при емкостном характере нагрузки выпрямителя — еще и при максимальном токе. Поскольку в схеме всегда присутствует паразитная последовательная индуктивность, включающая в себя индуктивность рассеивания силового трансформатора и монтажа, заряд выходной емкости транзисторов сопровождается выбросами напряжения, что требует установки снабберных цепей и приводит к дополнительным потерям. Если энергия, запасаемая в паразитных реактивностях, достаточно велика, существует опасность отпирания встроенных антипараллельных диодов ключевых MOSFET, что приводит к дополнительным потерям при их обратном восстановлении [4]. В общем случае, суммарные потери в ключах определяются выражением:
где Isw — ток, протекающий через транзистор, Ron — сопротивление MOSFET в открытом состоянии, tr, tf— время нарастания и спада тока через транзистор, fs — частота преобразования, C22 — выходная емкость транзистора, V0 — напряжение питания, Qrr— заряд обратного восстановления антипараллельного диода.
Рис. 7.
Использование схемотехники квазирезонансного (рис. 8) или резонансного (рис. 9) переключения направлено на устранение в формуле (1) всех слагаемых, начиная со второго. Это достигается за счет уменьшения напряжения на ключевом транзисторе до нуля к моменту его открывания. Принципиальная разница состоит в том, что в квазирезонансном инверторе контур, формирующий траекторию переключения транзисторов, напрямую не участвует в процессе передачи энергии в нагрузку. В резонансном преобразователе формирующий контур является аккумулятором энергии, часть которой передается в нагрузку, а часть свободно циркулирует. Необходимым условием реализации режима резонансного переключения является наличие достаточной энергии, запасаемой в индуктивности формирующего контура к моменту переключения транзисторов инвертора:
Рис. 8.
Рис. 9.
Ток isw в квазирезонансном преобразователе прямо пропорционален току нагрузки вторичного источника питания, поэтому, начиная с некоторого минимального значения тока, условие (2) перестает выполняться и преобразователь переходит в режим жесткого переключения. В резонансном преобразователе ток isw равен контурному току и практически не зависит от величины нагрузки, что позволяет сохранить режим «мягкого» переключения даже на холостом ходу [5].
Принципиально отличаются и способы регулировки выходного напряжения вторичных источников питания. В квазирезонансном источнике питания применимо фазовое управление ключами [6], что позволяет осуществить регулировку методом ШИМ. В резонансном инверторе возможна только частотная регулировка. На рис. 10, 11 показаны графики типовых АЧХ и ФЧХ резонансного преобразователя. Из графиков можно сделать два принципиальных вывода: во-первых, для реализации резонансного переключения необходима работа на частоте выше резонансной, поскольку формирующий контур должен иметь индуктивное сопротивление; во-вторых, минимальная частота должна быть ограничена точкой максимума АЧХ (точка A рис. 10), поскольку ниже этой частоты теряется управляемость инвертором. На практике рабочую точку выбирают ниже максимума АЧХ, исходя из фиксированного коэффициента передачи контура (пунктирная линия, точка B).
Рис. 10.
Рис. 11.
Недостатком резонансного метода является снижение КПД при уменьшении нагрузки, поскольку потери в инверторе обусловлены контурным током, который практически не зависит от нагрузки. В квазирезонансном преобразователе КПД на холостом ходу тоже уменьшается, но из-за перехода инвертора в жесткий режим переключения. Поэтому по величине потерь оба варианта почти эквивалентны, однако по надежности, управляемости, простоте реализации и уровню электромагнитных помех резонансный преобразователь оказывается значительно эффективнее, чем ШИМ-ZVS. На рис. 12 показана диаграмма потерь в ключах при максимальной нагрузке для трех рассмотренных вариантов построения инверторов. Резонансный метод имеет несколько большие статические потери, чем ШИМ-ZVS. Они обусловлены большей величиной контурного тока, протекающего через транзисторы. В то же время оба метода позволяют снизить потери в ключах по сравнению с традиционным ШИМ почти на порядок.
Рис. 12.
Для реализации всех рассмотренных методов производятся стандартные контроллеры, обеспечивающие все необходимые функции управления.
Выходной выпрямитель
При разработке этой части схемы можно рассматривать два варианта: стандартный двухполупериодный выпрямитель на диодах Шоттки и синхронный выпрямитель на MOSFET с малым Rds on. В рассматриваемых вторичных источниках питания с относительно низкими выходными напряжениями (до 80 В) и большими токами определяющую роль играют статические потери. В таблице приведены типовые характеристики прямой проводимости современных диодов Шоттки и низковольтных MOSFET, а также максимальное выходное напряжение источника питания при использовании схемы выпрямления со средней точкой. На рис. 13 приведены зависимости прямых потерь в выпрямителях на диодах Шоттки и низковольтных MOSFET от тока нагрузки для различных выходных напряжений вторичных источников питания. Как следует из рисунка, при выходном напряжении 80 В выигрыш от применения синхронного выпрямления наблюдается при токе до 30 А, а при выходном напряжении до 16 В — более 100 А.
Рис. 13.
Таблица.
Реализация схем синхронного выпрямления зависит от типа инвертора. В случае инверторов ШИМ и ШИМ-ZVS достаточно обеспечить подачу импульсов управления на затворы транзисторов выпрямителя, по длительности и фазе синхронизированных с импульсами на затворах соответствующих транзисторов инвертора. Такой принцип реализован в стандартных контроллерах, совмещающих в себе ШИМ-ZVS и схему управления синхронным выпрямителем, например ISL6752 (Intersil).
Синхронное выпрямление в источниках питания с резонансным преобразователем реализуется несколько сложнее. Это связано с тем, что между моментами переключения транзисторов инвертора и синусоидальным выходным напряжением существует значительный фазовый сдвиг (рис. 11), который зависит от нагрузки (точнее, от частоты преобразования, которая изменяется при изменении нагрузки или при регулировке напряжения). Поэтому требуется синхронизировать схему выпрямления непосредственно от выходного напряжения вторичной обмотки силового трансформатора. Один из вариантов принципиальной схемы такого синхронного выпрямителя показан на рис. 14. Поскольку схема питается от собственного выхода, она может быть использована в источниках питания с выходным напряжением более 15 В, что обусловлено необходимостью обеспечения требуемого уровня сигнала на затворах силовых транзисторов VT4, VT5. Напряжения питания обеспечивают линейные стабилизаторы на элементах VT1, VD1, R1, C1 (+15 В) и микросхеме DA1 (+5 В). На компараторах DA2, DA3 выполнены формирователи сигналов управления ключами. Для устранения гистерезиса в момент перехода напряжения через ноль в качестве опорного используется сигнал, отличный от нуля. Он формируется цепью R4, VD6, VD7. Величина опорного напряжения должна быть ниже прямого падения на встроенных диодах транзисторов VT4, VT5, чтобы не допускать их отпирания. На транзисторах VT2, VT3 собрана схема блокировки, предотвращающая одновременное открывание силовых транзисторов. Управление затворами VT4, VT5 осуществляется с помощью драйверов DA4, DA5. В источниках питания с выходным напряжением 60 В и током 20 А схема обеспечивает снижение потерь почти в 4 раза по сравнению с выпрямителем на диодах Шоттки, при этом занимает на печатной плате менее 9 см2 (рис. 15, транзисторы VT4, VT5 расположены на другой стороне платы под схемой управления).
Рис. 14.
Рис. 15.
Результаты
У читателя возникает резонный вопрос: «Что же можно в итоге получить от схемотехнических «ухищрений», и на сколько возрастет стоимость конечного изделия?». Попробуем на него ответить.
Корректор коэффициента мощности
Как следует из рис. 6, оптимальным вариантом можно считать классическую схему с SiC-диодом Шоттки Zero Recovery (Cree). Во-первых, можно использовать стандартный контроллер с управлением по среднему току. Во-вторых, значительное снижение тепловой нагрузки на силовые компоненты повышает надежность ККМ, что особенно важно в необслуживаемой аппаратуре. Следовательно, увеличение стоимости в основном определяется SiC-диодом Шоттки. Например, если вместо 15ETH06 (IR, ~$1) использовать CSD10060A (Cree, ~$9), то разница в стоимости составит всего $8.
Преобразователь
Возможность использования стандартного контроллера с частотным управлением для реализации резонансного преобразователя позволяет утверждать, что его стоимость практически эквивалентна стоимости классического ШИМ, также выполненного на базе стандартного контроллера. Дополнительные компоненты формирующего контура компенсируются отсутствием элементов снабберных цепей. При этом радикальное снижение тепловой нагрузки и отсутствие стрессовых коммутационных переходных процессов значительно повышают надежность этого узла вторичного источника питания.
Выпрямитель
Выбор схемы выпрямления в первую очередь определяется выходными параметрами вторичных источников питания. Если при требуемых напряжении и токе возможен значительный выигрыш при использовании синхронного выпрямления (рис. 13), то следует отдать предпочтение ему.
Стоимость компонентов схемы, приведенной на рис. 14, составляет около $20, диода Шоттки — около $3, а соотношение потерь — 1:4.
Рис. 16.
В заключение приведем графики зависимости КПД от мощности вторичного источника питания с выходным напряжением 60 В (рис. 16), построенных с использованием различных схемотехнических решений (без учета потерь в силовом трансформаторе и дросселе ККМ). Как видно из рисунка, хорошая схемотехника дает выигрыш 7-10%, а это около 80 Вт тепла на 1 кВт полезной мощности. Воспользоваться им можно по-разному: уменьшить габариты, отказаться от принудительного охлаждения, снизить тепловую нагрузку на силовые приборы для увеличения надежности и т. п. Цена такого увеличения эффективности ничтожна по сравнению с преимуществами, которые оно дает.
Мощность в электрических цепях | Закон Ома
Помимо напряжения и тока, есть еще один важный параметр, связанный с электрическими цепями: мощность . Во-первых, нам нужно понять, что такое мощность, прежде чем анализировать ее в каких-либо схемах.
Что такое мощность и как ее измерить?
Мощность — это мера того, сколько работы можно выполнить за заданный промежуток времени. Работа обычно определяется как подъем груза против силы тяжести.Чем тяжелее вес и / или чем выше он поднимается, тем больше работы было выполнено. Мощность — это показатель того, насколько быстро выполняется стандартный объем работы.
Для американских автомобилей мощность двигателя оценивается в единицах, называемых «лошадиные силы», которые изначально были изобретены производителями паровых двигателей для количественной оценки работоспособности своих машин с точки зрения самого распространенного источника энергии в их время: лошадей.
Одна лошадиная сила определяется в британских единицах как 550 фут-фунт работы в секунду времени.Мощность двигателя автомобиля не будет указывать на высоту холма, на которую он может подняться, или на какой вес он может буксировать, но он покажет, насколько быстро он может подняться на определенный холм или буксировать определенный вес.
Мощность механического двигателя зависит как от скорости двигателя, так и от его крутящего момента на выходном валу. Скорость выходного вала двигателя измеряется в оборотах в минуту или об / мин.
Крутящий момент — это величина крутящего момента, создаваемого двигателем, и обычно измеряется в фунт-футах или фунт-футах (не путать с фут-фунтами или фут-фунтами, которые являются единицей измерения работы).Ни скорость, ни крутящий момент сами по себе не являются мерой мощности двигателя.
Дизельный двигатель трактора мощностью 100 лошадиных сил вращается относительно медленно, но обеспечивает большой крутящий момент. Двигатель мотоцикла мощностью 100 лошадиных сил вращается очень быстро, но обеспечивает относительно небольшой крутящий момент. Оба будут производить 100 лошадиных сил, но на разных скоростях и с разным крутящим моментом. Уравнение для мощности на валу простое:
Обратите внимание, что в правой части уравнения есть только два переменных члена, S и T.Все остальные члены на этой стороне постоянны: 2, пи и 33 000 — все константы (они не меняются по значению). Мощность в лошадиных силах меняется только при изменении скорости и крутящего момента, больше ничего. Мы можем переписать уравнение, чтобы показать эту взаимосвязь:
Поскольку единица «лошадиных сил» не совпадает в точности со скоростью в оборотах в минуту, умноженной на крутящий момент в фунт-футах, мы не можем сказать, что лошадиных сил равняется ST. Однако они на пропорциональны друг другу.По мере изменения математического произведения ST значение мощности в лошадиных силах изменится в той же пропорции.
Мощность как функция напряжения и тока
В электрических цепях мощность зависит как от напряжения, так и от тока. Неудивительно, что это соотношение имеет поразительное сходство с приведенной выше формулой «пропорциональной» мощности:
В этом случае, однако, мощность (P) в точности равна току (I), умноженному на напряжение (E), а не просто пропорциональна IE.При использовании этой формулы единица измерения мощности — Вт , сокращенно обозначаемая буквой «Вт».
Следует понимать, что ни напряжение, ни ток сами по себе не составляют мощность. Скорее, мощность — это комбинация напряжения и тока в цепи. Помните, что напряжение — это удельная работа (или потенциальная энергия) на единицу заряда, а ток — это скорость, с которой электрические заряды проходят через проводник.
Напряжение (удельная работа) аналогична работе, выполняемой при поднятии веса против силы тяжести.Ток (скорость) аналогичен скорости, с которой поднимается этот груз. Вместе как произведение (умножение) напряжение (работа) и ток (скорость) составляют мощность.
Так же, как в случае дизельного двигателя трактора и двигателя мотоцикла, цепь с высоким напряжением и низким током может рассеивать такое же количество мощности, что и цепь с низким напряжением и большим током. Ни величина напряжения, ни сила тока сами по себе не указывают на количество энергии в электрической цепи.
Питание при обрыве / коротком замыкании
В разомкнутой цепи, где напряжение присутствует между выводами источника и есть нулевой ток, рассеивается нулей мощности, независимо от того, насколько большим может быть это напряжение. Поскольку P = IE и I = 0 и все, что умножается на ноль, равно нулю, мощность, рассеиваемая в любой разомкнутой цепи, должна быть равна нулю.
Точно так же, если бы у нас было короткое замыкание, состоящее из петли из сверхпроводящего провода (абсолютно нулевое сопротивление), у нас могло бы быть состояние тока в петле с нулевым напряжением, и аналогично, никакая мощность не рассеивалась бы.Поскольку P = IE и E = 0 и все, что умножается на ноль, равно нулю, мощность, рассеиваемая в сверхпроводящем контуре, должна быть равна нулю. (Мы рассмотрим тему сверхпроводимости в следующей главе).
Как мощность в лошадиных силах связана с ваттами?
Независимо от того, измеряем ли мы мощность в единицах «лошадиные силы» или «ватт», мы все равно говорим об одном и том же: сколько работы можно выполнить за заданный промежуток времени. Эти две единицы численно не равны, но они выражают одно и то же.
Фактически, европейские производители автомобилей обычно рекламируют мощность своих двигателей в киловаттах (кВт) или тысячах ватт, а не в лошадиных силах! Эти две единицы мощности связаны друг с другом простой формулой преобразования:
Таким образом, наши 100-сильные дизельные и мотоциклетные двигатели также могут быть оценены как двигатели «74570 Вт», или, точнее, как двигатели «74,57 кВт». В европейской технической документации этот рейтинг был бы скорее нормой, чем исключением.
ОБЗОР:
- Мощность — это мера того, сколько работы можно выполнить за заданный промежуток времени.
- Механическая мощность обычно измеряется (в Америке) в «лошадиных силах».
- Электрическая мощность почти всегда измеряется в «ваттах» и может быть рассчитана по формуле P = IE.
- Электроэнергия является продуктом как напряжения , так и тока , а не любого из них по отдельности.
- лошадиных сил и ватт — это просто две разные единицы для описания одного и того же физического измерения, при этом 1 лошадиная сила равна 745.7 Вт.
СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:
Электронная силовая цепь— обзор
Мост 3-фазного преобразователя
Это одна из наиболее универсальных силовых электронных схем, применяемая до высоких уровней мощности и часто использующая сдвоенный преобразователь, как описано в разделе 7.3. Он образует связь между переменным током. и d.c. системы с потоком мощности в любом направлении. Он используется в H.V.D.C. системы передачи с преобразователем на каждом конце постоянного тока линия передачи.Для приводов он обеспечивает регулируемый постоянный ток. Подача напряжения для инверторов источника тока, а также для больших синхронных машин, возбуждаемых на опережающий коэффициент мощности, с частотами их инверторов, управляемыми переключением положения вала, так что скорость изменяется в зависимости от напряжения, как в случае постоянного тока. машина. Циклоконвертер на самом деле является еще одним примером, поскольку он фактически имеет один сдвоенный преобразователь на фазу, на этот раз формирующий прямой переменный ток. связь между системами разной частоты. Все эти приложения имеют общие черты обеспечения прямого и обратного потока мощности и использования естественной коммутации, которая позволяет использовать тиристоры, как указано в разделе 7.6.
Моделирование таких систем гораздо сложнее, чем для схемы на рисунке Е.8.1, однако для постоянного тока. привод, показанный на рисунке 7.10, это моделирование было достигнуто путем решения нескольких простых уравнений вида: ν x = f ( R x , L x , i x ), после логической проверки почти 100 возможных конфигураций цепей, возникающих в результате действия переключающих элементов.Более сложное моделирование приведено в ссылке 14. Однако этот рисунок охватывает многие практические аспекты работы преобразователя и предназначен для иллюстрации различных режимов машины / преобразователя в качестве помощи для понимания, поскольку из-за форм сигналов работа не очень проста. удовлетворительно объяснить увлеченному студенту без такой симуляции. Показанная схема предназначена для схемы без циркуляции тока со всеми управляемыми тиристорами, логического контроля, чтобы гарантировать, что только один мост может быть активирован одновременно, и требует короткого «мертвого» времени между переключениями моста.Существуют другие схемы, в которых, чтобы избежать «мертвого» времени, мосты срабатывают вместе, но при этом углы задержки срабатывания α 1 и α 2 суммируются до 180 °, так что средние напряжения моста одинаковы, чтобы предотвратить любой постоянный ток ток, циркулирующий между ними. Из-за формы волны мгновенные напряжения не равны, поэтому существует переменный ток. циркулирующий ток, который должен ограничиваться дополнительными индукторами. Существуют более простые схемы, в которых используется меньшее количество управляемых выпрямителей, и более сложные схемы, использующие вдвое больше тиристоров и дающие 12-пульсное выходное напряжение для уменьшения гармоник на H.V.D.C. системы.
Выбор схем и типа машины для конкретного привода в значительной степени определяется экономическими соображениями, но технически при наличии такого большого количества высокопроизводительных электронных переключателей и микроэлектронных элементов управления можно спроектировать любую желаемую характеристику привода.
Проверка электрических цепей на мощность
Первым шагом практически в любом электрическом проекте является проверка наличия питания, чтобы убедиться, что цепь или устройство безопасны для работы.Вы можете сделать это с помощью различных недорогих тестеров или даже мультиметра.
Тестеры и как они работают
Стандартные тестеры цепей зондового типа, такие как неоновые тестеры цепей, вольтметры и мультиметры, имеют два провода с зондами для проверки проводки цепей или электрических устройств. Когда вы вставляете провода в розетку или касаетесь ими винтовых клемм переключателя, световой индикатор или индикатор покажут, есть ли в устройстве напряжение. Еще более простой (и, безусловно, более безопасный) тип тестера — это бесконтактный тестер напряжения, который даже не нужно вставлять в розетку или прикасаться к соединениям оголенных проводов; простое поднесение датчика к проводу или устройству, по которому подается питание, приведет к включению инструмента или появлению звукового сигнала, указывающего на наличие питания.
Существуют также тестеры розеток с тремя небольшими неоновыми лампочками разного цвета. Эти тестеры просто подключаются к розетке и могут проверить наличие обрыва нейтрали, отсутствия заземления, неправильного подключения проводов или отсутствия питания. Определенный образец света указывает на каждое состояние, а диаграмма в верхней части тестера расскажет вам, как интерпретировать образец света.
В то время как простые тестеры напряжения могут проверять только наличие напряжения, мультиметры имеют несколько функций тестирования и могут измерять напряжение, сопротивление (сопротивление) и силу тока (электрический ток), указывая величины на цифровом индикаторе или аналоговом циферблате.Проверка включения питания — лишь одна из функций мультиметра.
Предупреждение
Ни в коем случае не прикасайтесь к неизолированным концам щупа тестера во время теста, потому что через них может протекать электричество, что может вызвать опасное поражение электрическим током. Кроме того, никогда не позволяйте зондам касаться друг друга во время теста.
Убедитесь, что ваш тестер работает
Всегда проверяйте, правильно ли работает тестер, прежде чем использовать его для проверки напряжения. Самый простой способ — подключиться к розетке в цепи, которая, как вы знаете, находится под напряжением (в ней есть питание).Вставьте провода тестера или датчик в выходные отверстия. Если тестер загорелся, значит все работает нормально. Если он не загорается, тестер неисправен или ему нужны новые батарейки.
Как проверить розетки на наличие питания
Типичная розетка имеет три отверстия на лицевой стороне. Более короткий прямой разъем является «горячим» проводом и подключается к активному горячему проводу в розетке. Более длинный прямой паз или паз, имеющий форму сбоку Т, является «нейтральным» проводом и подключается к нейтральному проводу цепи в электрической коробке.Гнездо, которое выглядит как небольшое D-образное отверстие, является гнездом заземления, и оно соединяется с проводом заземления схемы.
Чтобы проверить розетку на наличие питания, отключите питание цепи с помощью автоматического выключателя. Вставьте два щупа тестера в два вертикальных паза на розетке. Если питание включено, тестер загорится. Поскольку существует вероятность того, что розетка имеет «раздельную проводку» — верхняя и нижняя половины розетки питаются от разных цепей — всегда проверяйте наличие питания на обеих половинах, прежде чем снимать розетку для работы с ней.
Вы также можете проверить, правильно ли подключена система заземления к розетке. Чтобы проверить землю, убедитесь, что в цепи включено питание. Вставьте один щуп тестера в горячий (короткий, прямой) слот, а другой — в заземляющий (D-образный) слот. Если цепь исправна и у вас хорошее заземление, тестер загорится.
Тестирование настенных переключателей
Чтобы проверить переключатель на наличие питания, отключите питание цепи с помощью автоматического выключателя.Снимите крышку переключателя и переведите тумблер переключателя в положение «». Осторожно прикоснитесь одним щупом тестера к одному из винтов на боковой стороне переключателя. Прикоснитесь другим щупом к неизолированному медному заземляющему проводу, металлической пластине на передней панели переключателя или винту заземления на переключателе (вы также можете прикоснуться этим щупом к электрической коробке, если он металлический, но этот тест работает только в том случае, если металлический ящик заземлен должным образом; пластиковые ящики не заземлены).
Затем прикоснитесь одним щупом к другой винтовой клемме переключателя, а другим щупом — к заземляющему проводу, металлической пластине на передней панели переключателя или винту.Переведите тумблер переключателя в положение , выключите и повторите те же тесты. Если тестер не загорается ни в одном из тестов, коммутатор не получает питание.
Подсказка
В этом случае может оказаться полезным использование бесконтактного тестера напряжения, потому что, если в системе заземления есть разрыв цепи, ток может присутствовать, но тестер его не обнаружит.
Испытательные осветительные приборы для питания
При проверке электропроводки осветительной арматуры отключите питание цепи с помощью автоматического выключателя, затем ослабьте крепежные винты, крепящие светильник к потолочной коробке, и слегка потяните осветительную арматуру от потолочной коробки для проверки.Всегда проверяйте дважды — настенный выключатель на и выключатель на , потому что светильник может получать питание в любом положении.
Чтобы проверить питание с помощью бесконтактного тестера напряжения, прикоснитесь кончиком датчика тестера к каждому из проводов цепи. Если тестер загорается при прикосновении к любому из проводов, цепь все еще находится под напряжением.
Чтобы проверить прибор на наличие питания с помощью тестера зондового типа, вам потребуется доступ к винтовым клеммам прибора или, если прибор имеет проводные выводы, к концам выводов проводов.Коснитесь одним датчиком тестера горячей (черный или красный провод) винтовой клеммы, а другим датчиком — нейтральной клеммы (белый провод). Если тестер загорелся, прибор все еще находится под напряжением.
Если в приборе есть провода, подключенные к проводке цепи с помощью соединителей (проволочных гаек), вставьте один датчик в разъем для черного (или красного) провода, а другой датчик — в разъем для белого провода. Если тестер не загорается, подтвердите тест, осторожно раскручивая каждый соединитель проводов — не касаясь оголенных металлических концов проводов и не позволяя соприкасаться разноцветным проводам, — затем касаясь каждого датчика непосредственно к группе черных (или красных) и белые провода.
Общие сведения об источниках питания и простых схемах
Ключевые термины
- Блок питания
- Электросхема
- Переключатель
- Замкнутый контур
- Обрыв цепи
Объективы
- Распознать функцию и представление простого источника питания
- Проанализировать простую электрическую схему
- Определить функцию переключателей в цепи
Обратите внимание: не пытайтесь копировать схемы из этой статьи. Это может привести к поражению электрическим током, травме или смерти.Эти примеры предназначены только для теоретического обсуждения, а не для фактического / физического использования.
Источники питания
Электрический источник питания — это устройство или система, которые преобразуют некоторую форму энергии в электрическую. Например, батарея преобразует химическую энергию в электрическую посредством химических реакций, которые создают напряжение на двух выводах (один из которых отмечен знаком «+», а другой — «-»).В случае вашей электроэнергетической компании электростанция сжигает уголь или использует ядерное топливо для вращения турбины, которая с помощью магнитов генерирует напряжение, которое линии электропередач несут в ваш дом. Солнечные панели преобразуют энергию света в электрическую.
Независимо от источника, источник питания преобразует некоторую форму накопленной или доступной иным образом энергии в электрическую. (Согласно фундаментальному принципу физики, энергия не создается и не уничтожается — она может только изменять форму.) Но как выглядит блок питания в контексте нашего обсуждения напряжения и тока? Ниже приведена иллюстрация простого источника питания с положительной и отрицательной клеммами. Положительный вывод имеет чистый положительный заряд, а отрицательный вывод имеет чистый отрицательный заряд. Назовем отрицательную клемму землей.
Из-за избыточного положительного заряда на положительном выводе и избыточного отрицательного заряда на отрицательном выводе положительный заряд будет отталкиваться от положительного вывода и притягиваться к отрицательному выводу.
В целях иллюстрации рассмотрим аккумулятор 1,5 В — это разность потенциалов между двумя выводами аккумулятора на кулон заряда. Мы по-прежнему будем называть отрицательную клемму землей, потому что положительный заряд будет «падать» от положительной клеммы к отрицательной клемме, как показано выше. На схеме ниже мы просто предполагаем, что аккумулятор окружен воздухом, который является изолятором (он не проводит заряд).
Но что, если мы подключим проводящий материал, например, медный провод, к клеммам батареи? Тогда у нас есть как разность потенциалов между двумя терминалами и , так и путь прохождения заряда.В результате ток будет течь от положительной клеммы к отрицательной.
На этом этапе вы можете быть немного сбиты с толку относительно того, почему мы показываем поток положительного заряда. Напомним, что проводники допускают свободный поток слабосвязанных электронов — таким образом, мы могли бы ожидать, что произойдет то, что отрицательный заряд будет течь от отрицательного вывода (где его избыток) к положительному выводу (чтобы сбалансировать положительный заряд там. ). На самом деле так и происходит, но по исторической случайности положительный заряд был связан с протонами, а не с электронами (заряд электронов можно было бы с полным основанием назвать положительным).Оказывается, данный поток положительного заряда в одном направлении эквивалентен тому же потоку отрицательного заряда в противоположном направлении.
Но чтобы согласовать наше исследование с обычаями физики, мы обычно будем говорить о положительном токе, то есть о положительном заряде, протекающем от более высокого напряжения (положительный вывод) к более низкому напряжению (заземление). Кстати, не стоит подключать таким образом к аккумулятору только провод или другой хороший проводник — это очень быстро разрядит аккумулятор.
Простая электрическая цепь
То, что мы видим выше, где две клеммы источника питания (например, батареи) соединены друг с другом, представляет собой простую электрическую схему . Электрическая цепь, как вы, вероятно, можете судить по приведенному выше примеру и названию, представляет собой замкнутый контур, по которому может течь ток. Однако, поскольку приведенная выше схема не содержит других компонентов, кроме батареи, это не очень интересный пример.
Обратите внимание, что электроны могут течь из одной точки материала (или комбинации материалов) в другую, только если между точками существует непрерывный путь через проводящий материал (проводник). В приведенной выше простой схеме такой путь существует между клеммами аккумулятора. Но что, если мы сделаем обрыв провода? Тогда, конечно, ток не пойдет. Если мы можем «разорвать» и «разблокировать» цепь по желанию, тогда мы сможем включать и выключать поток заряда: другими словами, мы ввели в цепь переключатель .Обратите внимание, что когда переключатель замкнут (подключение провода), конфигурация называется замкнутой цепью . Когда переключатель разомкнут, это называется разомкнутой цепью .
Наконец, давайте заменим нашу громоздкую батарею более традиционным обозначением источника питания, которое вы обычно видите на реальных схемах электрических цепей.
Обратите внимание, что положительный вывод находится на стороне более длинной горизонтальной полосы; отрицательная клемма находится на стороне более короткой полосы.Оба обозначены выше, но обычно не отображаются. Таким образом, наша простая схема переключателя выглядит следующим образом.
Таким образом, мы сделали первый шаг в мир электрических цепей. Опять же, даже с переключателем эта схема не так уж и интересна: все, что она делает, это быстро истощает энергию, запасенную в батарее, когда цепь замкнута. Однако важно отметить, что, «размыкая» цепь, мы можем контролировать, будет ли течь ток.Этот полезный подход позволяет нам, например, включать и выключать свет на настенных выключателях.
Практическая задача : Определите, в каком направлении будет течь ток в простой замкнутой цепи, показанной ниже.
Решение: Мы узнали, что по соглашению мы интерпретируем ток как поток положительного заряда от положительного (положительно заряженного) вывода к отрицательному (отрицательно заряженному). Батарея в простой схеме, приведенной выше, ориентирована так, чтобы положительный полюс находился слева.Таким образом, ток будет течь против часовой стрелки
Практическая задача : Будет ли протекать ток в цепи ниже? Почему или почему нет?
Решение : Хотя эта схема немного сложнее, чем простые схемы, которые мы видели до сих пор, мы можем применить те же принципы, которые мы уже использовали. Помните, что ток течет только тогда, когда есть проводящий путь от более высокого напряжения (положительный вывод источника питания) к более низкому напряжению (или заземление — отрицательный вывод).В этом случае обратите внимание, что оба переключателя, выделенные ниже, разомкнуты, поэтому ток не может достичь отрицательной клеммы. Таким образом, в этой цепи не течет ток.
Расчет энергии и мощности в электрических цепях — Видео и стенограмма урока
Энергия и мощность
Когда вы включаете эти электрические цепи, вы можете увидеть их энергию и мощность в действии. Когда вы щелкаете выключателем света в своей комнате, вы видите, как ваш свет становится ярким и начинает излучать свет.Когда вы включаете телевизор, вы видите, что экран на нем включается, и вы можете видеть различные телевизионные программы, которые вам предлагают местные поставщики услуг телевидения. Когда вы включаете компьютер, вы видите, что ваш монитор включается, а затем вы можете использовать на нем все виды компьютерных программ. Когда вы включаете свой мобильный телефон, вы можете звонить и писать текстовые сообщения своим друзьям и семье
Откуда эта сила и энергия? Он поступает либо от батарей, либо от вашего поставщика электроэнергии.Поскольку мы имеем дело с электрическими цепями, мы также имеем дело с электроэнергией. Мы определяем электроэнергии как скорость, с которой схема использует электрическую энергию. Электрическая энергия — это заряд батареи или электростанции. Есть два способа рассчитать эту мощность. Мы можем использовать либо напряжение, либо сопротивление цепи.
Использование напряжения
Чтобы использовать напряжение цепи, мы можем использовать эту формулу для расчета мощности:
P = В * I
У нас есть эта мощность равна напряжению цепь умножает на ток I цепи.Когда наша единица измерения напряжения — вольты ( В, ), а единица измерения тока — амперы или, для краткости, амперы ( A ), тогда мы должны умножить их вместе, чтобы получить ватт ( Вт, ), стандартная единица измерения. власти. Предположим, у нас есть две 2,5-вольтовые батареи, соединенные вместе, чтобы получить 5 вольт. Если мы пропустим через него ток 0,5 ампера, мы получим мощность:
P = 5 В * 0,5 A = 2,5 Вт
Вы можете запитать часы с 2.5 Вт мощности.
Использование сопротивления
Другой способ рассчитать мощность — использовать величину сопротивления в цепи. Фактически вы можете преобразовать формулу мощности с напряжением в формулу мощности с сопротивлением, используя закон Ома, который говорит вам, что В = I * R (напряжение равно току, умноженному на сопротивление). 2 * R , чтобы найти свою мощность.2/192 Ом = 14400/192 = 75 Вт
Этого достаточно для питания швейной машины.
Резюме урока
Давайте рассмотрим то, что мы узнали. Электрическая цепь представляет собой замкнутый контур, по которому свободно течет электричество. Электрическая мощность — это скорость, с которой схема использует электрическую энергию. Формула для определения мощности в цепи:
P = В * I
Мы используем закон Ома ( В = I * R ), чтобы получить две другие формулы мощности, которые используйте сопротивление цепи.2/ R
Цепи питаниядля КИПиА | Аналоговые устройства
Схема, показанная на рисунке 1, представляет собой H-мост, состоящий из высоких силовые MOSFET-транзисторы, которые управляются низким напряжением логические сигналы. Схема обеспечивает удобный интерфейс между логическими сигналами и мостом большой мощности. Мост использует недорогие N-канальные силовые полевые МОП-транзисторы как для высоких, так и для низкие стороны Н-образного моста.Схема также обеспечивает гальваническое изоляция между стороной управления и стороной питания. Эта схема может использоваться в управлении двигателем, преобразовании мощности со встроенным интерфейс управления, освещение, усилители звука и бесперебойное блоки питания (ИБП).
Современные микропроцессоры и микроконвертеры, как правило, невысокие. питания и работают при низких напряжениях питания. Источник и сток ток для 2,5 В КМОП логических выходов находится в диапазоне от мкА до мА. Управление H-мостом, переключение 12 В с пиковым током 4 А требует использования тщательно подобранного интерфейса и уровня компоненты трансляции, особенно если требуется низкий уровень джиттера.
ADG787 — это низковольтное устройство CMOS, которое содержит два независимо выбираемый однополюсный двухходовой (SPDT) переключатели. При источнике питания 5 В постоянного тока напряжение всего 2 В — допустимое высокое входное логическое напряжение. Следовательно, ADG787 обеспечивает преобразование соответствующего уровня с управляющего сигнала 2,5 В. сигнал на логическом уровне 5 В, необходимый для управления ADuM7234 драйвер полумоста.
ADuM7234 — это изолированный полумостовой драйвер затвора, который использует технологию iCoupler ® компании Analog Devices для обеспечения независимые и изолированные выходы высокого и низкого уровня позволяя использовать N-канальные МОП-транзисторы исключительно в H-образный мост.Использование N-канала дает несколько преимуществ. МОП-транзисторы: N-канальные МОП-транзисторы обычно имеют одну треть по сопротивлению P-канальных MOSFET и выше максимума Текущий; они переключаются быстрее, тем самым уменьшая рассеиваемую мощность; и время нарастания и время спада симметрично.
Пиковый ток возбуждения 4 А ADuM7234 гарантирует, что силовые полевые МОП-транзисторы могут включаться и выключаться очень быстро, тем самым минимизация рассеивания мощности в ступени H-моста. В максимальный ток возбуждения H-моста в этой схеме может быть до 85 А, что ограничено максимально допустимым MOSFET ток.
ADuC7061 — это малопотребляющий прецизионный аналог на базе ARM7. микроконтроллер со встроенной широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) контроллеры, которые имеют выходы, которые можно настроить для управления H-образный мост после перевода соответствующего уровня и кондиционирования.
Рис. 1. H-мост с использованием изолированного полумостового драйвера ADuM7234 (упрощенная схема: все соединения и развязка не показаны) Руководство по выбору| Индукторы для силовых цепей (коммерческий класс)
Индукторы для силовых цепей Руководство по выбору (коммерческий класс)
Щелкните Название серии на диаграмме выше для получения подробной информации.
Товарный
- Проволочная обмотка
- Многослойный
- Тонкопленочная
Категория Информацию о различных функциях см. Здесь. | Феррит: без экрана | Феррит: экран из смолы | Феррит: экран | Металл: полимерный экран | Металл: щит | |
---|---|---|---|---|---|---|
Сильный ток | Малый размер | NLCV Для общего назначения 0.От 1 до 330 мкГн | VLS-CX-1 для мобильных Низкопрофильный от 0,24 до 100 мкГн | MLP для мобильных Низкопрофильный 0.От 47 до 10 мкГн | VLS-HBX-1 для мобильных Сильноточная Низкопрофильный от 0,24 до 10 мкГн | TFM-ALC / ALD для мобильных Сильноточная Низкопрофильный 0.От 47 до 1,0 мкГн |
VLS-HBU для мобильных Сильноточная Повышающий преобразователь от 3,3 до 22 мкГн | TFM-ALM / GHM для мобильных Сильноточная Низкопрофильный 0.От 47 до 2,2 мкГн | |||||
TMS-ALM НОВЫЙ Сильноточная Низкопрофильный от 1,0 до 4,7 мкГн | ||||||
Средний размер | B8247xA Широкая индуктивность от 10 до 470 мкГн | VLS-EX Широкая индуктивность от 0,47 до 680 мкГн | SLF Широкая индуктивность от 1,5 до 1000 мкГн | VLS-HBX Сильноточная Низкопрофильный 0.От 33 до 22 мкГн | SPM-LR Сильноточная Низкопрофильный от 0,47 до 10 мкГн | |
VLS-AF для D-Amp Широкая индуктивность 3.От 3 до 100 мкГн | SPM Сильноточная от 0,2 до 22 мкГн 40xx: 4,2 x 4,0 мм | |||||
Большой размер | B8247xA Широкая индуктивность от 1 до 1000 мкГн B82475A: 10.4×10 мм | SLF Широкая индуктивность от 1,2 до 1500 мкГн 101xx: 10,1×10,1 мм | SPM-XT Сверхсильный ток 0.От 18 до 2,8 мкГн 100xx: 11,5 x 10,0 мм | |||
VLB Сверхсильный ток от 0,09 до 0,36 мкГн 7050: 7,0×7,0 мм | ||||||
VLBU / VLBS Сверхсильный ток НОВЫЙ 0.07 до 0,4 мкГн 6565xxx: 6,5×6,5 мм | ||||||
Очень большой размер | B82559 Сверхсильный ток 0.От 44 до 35 мкГн B82559AxA013: 11,0×13,2 мм |
Характеристики
Процесс | Проволочная обмотка | Эти изделия имеют структуру, состоящую из сердечника с намотанной на него медной проволокой.Использование толстых медных проводов может снизить сопротивление постоянному току, что делает их пригодными для приложений с большими токами. Также доступны изделия из композитных материалов (серия SPM), катушки которых намотаны как единое целое с использованием магнитного металлического порошка, и являются эффективными в качестве мер противодействия акустическому шуму катушек. |
---|---|---|
Многослойный | Металлические проводники печатаются на листах, которые затем ламинируются для образования катушек.Эти продукты хорошо подходят для получения продуктов меньшего размера и более низкого профиля с отличной возможностью массового производства. | |
Тонкая пленка | Обработка тонкой пленки используется для создания рисунка высокой плотности. Комбинация с металлическими магнитными материалами делает эти изделия подходящими для применений, требующих малых размеров и низкого профиля, а также больших токов. | |
Магнитный материал | Феррит | Эти продукты имеют высокий μ и подходят для приложений с высокой индуктивностью.Они также обладают согласованными характеристиками наложения постоянного тока, демонстрируя стабильные свойства вплоть до точки магнитного насыщения. |
Металл | Поскольку эти продукты имеют небольшие изменения индуктивности в зависимости от температуры и менее подвержены магнитному насыщению, чем ферриты, они обладают характеристиками мягкого насыщения. | |
Тип экрана | Без экрана | Простой открытый тип магнитной цепи без магнитного экранирования компонентов катушки. |
Смоляной экран | Области вокруг катушки покрыты смолой, содержащей смесь магнитного порошка, такого как феррит, и магнитомягких металлов. По сравнению с экранированными типами, эффективность магнитного экранирования этих продуктов ограничена, но у них есть хороший баланс затрат. | |
Щит | Покрытие областей вокруг катушки экранирующим сердечником и литье из магнитных материалов придает этим изделиям структуру, аналогичную замкнутой магнитной цепи. |