Дискретные компоненты: Дискретные компоненты

Содержание

Дискретный или интегральный? Концепции построения силовых конверторов — Компоненты и технологии

Введение

Производители электрических транспортных средств предъявляют к конструкции привода 3 основных требования, самым важным из которых для них при прочих равных условиях является низкая стоимость. На втором месте стоит надежность работы системы, и наконец, третьим и наиболее критичным для разработчиков является требование обеспечения высокой эффективности преобразования и конкурентных технических характеристик.

В последние годы производителями электронного оборудования для электротранспорта достигнуты большие успехи в решении указанных проблем. Кроме традиционных подходов к построению преобразователей для асинхронных, синхронных и вентильных индукторных машин, активно развиваются и новые альтернативные решения. Главным отличием современного подхода к проектированию является широкое использование интегральных компонентов с высокой функциональной насыщенностью, позволяющее строить конвертор с применением минимального количества элементов. Примером является семейство интеллектуальных модулей SKiiP, производимое компанией SEMIKRON. Кроме силового каскада, эти компоненты содержат устройство управления затворами, схему защиты, датчики и систему охлаждения. С помощью таких IPM можно создавать системы, к которым применим компьютерный термин «Plug-and-Play».

Для выбора правильного решения необходимо проанализировать технические характеристики системы, показатели надежности, а также ее общую стоимость с учетом расходов на комплектующие, разработку и производство. Мы проведем сравнение на примере 4-фазного привода ВИРД (вентильного индукторного реактивного двигателя) мощностью 30 кВт [1-4].

Основные узлы преобразователя

Основные компоненты классического инвертора привода показаны на рис. 1.

Рис. 1. Основные элементы силового конвертора

Как правило, звено постоянного тока инвертора (ЗПТ) привода работает при напряжении 100-600 В, таким образом, при мощности 50 кВт выходной ток инвертора составляет 80-500 А. Лучшими силовыми ключами для построения подобной схемы являются IGBT-транзисторы, управляемые от специализированных драйверов затворов.

При разработке DC-шины чаще всего используются электролитические или пленочные конденсаторы. Основным достоинством первых является низкая удельная стоимость, однако в последние годы пленочные емкости приобретают все большую популярность благодаря более высокому допустимому току пульсаций и большему рабочему напряжению.

Для отвода тепла от полупроводниковых модулей и двигателя целесообразнее всего использовать жидкостную систему охлаждения. Такой способ отвода тепла обеспечивает минимальное значение теплового сопротивления радиатора и, соответственно, максимальную отдачу мощности силовых ключей. При этом конструкция привода оказывается предельно компактной, однако очевидным недостатком решения является необходимость использования автономного замкнутого контура охлаждения.

Корректное управление приводом возможно при наличии информации о его текущем состоянии, поэтому в состав преобразователя должны быть включены датчики фазных токов, температуры и напряжения DC-шины.

Поскольку электрическое транспортное средство, как правило, имеет батарейное питание или резервный аккумулятор, то система должна содержать зарядное устройство, функции которого может выполнять основной инвертор.

Конвертор на дискретных модулях

На рынке представлено большое количество модулей с различными конфигурациями и характеристиками, выпускаемых ведущими мировыми производителями: SEMIKRON, Infineon, Mitsubishi, Fuji. Задача разработчика — выбор электронных компонентов, наилучшим образом удовлетворяющих заданным условиям. При этом к элементам разных классов предъявляются различные требования, например, силовые ключи должны иметь минимальный уровень статических и динамических потерь для повышения эффективности преобразования. Для управления IGBT необходим драйвер, обеспечивающий требуемые токи перезаряда затворов и выполняющий определенный набор защитных и сервисных функций.

Еще одной проблемой, которую следует решать в начале проектирования, является определение оптимальной конфигурации схемы, например, решение вопроса о целесообразности включения зарядного устройства в состав инвертора.

Преимуществом дискретного решения считается простота и дешевизна замены компонента в случае его отказа. Однако, как показывает практика, выход из строя силового модуля имеет намного более фатальные последствия, чем это может показаться на первый взгляд.

Одно из важнейших требований к инвертору привода — высокая эффективность преобразования, которую могут обеспечить только силовые ключи с низким уровнем потерь проводимости и переключения. Известную проблему при выборе IGBT создает несоответствие технических характеристик и методик их нормирования у различных производителей [5]. В результате этого простое сопоставление цифр, приведенных в спецификациях, не всегда приводит к правильным выводам. Проблема в графическом виде представлена на рис. 2, где показана разница измеренных и справочных выходных характеристик одного из серийно производимых IGBT. Тестируемый модуль класса NPT IGBT имеет рабочее напряжение 600 В и номинальный ток коллектора 600 А. На приведенных графиках видно, что разница значений напряжения насыщения V

CE при токе 350 А составляет около 400 мВ, при этом ошибка в определении мощности рассеяния достигает 140 Вт!

Рис. 2. Сравнение измеренных и справочных выходных характеристик IGBT при T1 = 125 °C и VCE = 15 B

Степень «истинности» справочных характеристик у некоторых производителей достаточно высока, однако, чтобы ее оценить, необходимы глубокие знания, опыт и соответствующая аппаратура. Для проведения корректного сопоставления и выбора требуется проводить измерения статических и динамических параметров, что также не всегда представляется возможным [1].

В настоящее время существует инструмент, позволяющий с высокой достоверностью оценить эффективность работы силового ключа в конкретных условиях. Это программы теплового моделирования, предлагаемые ведущими мировыми производителями IGBT [6]. Отметим, что только программа SemiSEL, разработанная компанией SEMIKRON, способна проводить анализ схемы управления SRM машиной, привод которой рассматривается в статье.

Интегральный конвертор

На рынке широко представлены преобразователи различного класса и назначения, собранные на компонентах разного уровня интеграции. До настоящего времени интеллектуальные силовые модули чаще всего используются в маломощных системах (1-10 кВт), поскольку IPM данного диапазона мощности наиболее доступны.

Первая степень интеграции приводного модуля заключается в объединении в одном корпусе выпрямителя и инвертора, в состав может также входить тормозной транзистор. Большой популярностью на европейском рынке пользуется серия силовых ключей MiniSKiiP в конфигурации CIB (выпрямитель + инвертор + тормозной каскад), предназначенных для разработки приводов мощностью до 15 кВт.

Интеллектуальные силовые модули (IPM), находящиеся на следующей ступени функциональной насыщенности, имеют в своем составе драйвер управления затворами. Примером такого решения является новое семейство MiniIPM, выпущенное SEMIKRON в 2009 г. [7]. Модули MiniIPM содержат монокристальный драйвер, осуществляющий управление затворами и защиту IGBT от токовых перегрузок. При его разработке использовалась технология SOI, полностью исключающая защелкивание при всех условиях эксплуатации. К сожалению, мощность подобных компонентов, не превышающая 10-15 кВт, не позволяет использовать их в тяговых приводах.

Непрерывное развитие технологий силовой электроники, использование новых материалов и производственных процессов позволяют создавать IPM, удовлетворяющие требованиям транспортной электроники как по нагрузочным характеристикам, так и по надежности. В начале 90-х годов компания SEMIKRON начала производство мощных интеллектуальных модулей SKiiP с токовым диапазоном 150-2400 А. Компоненты семейства SKiiP имеют в своем составе не только силовой каскад и плату управления, но также различные датчики (тока, температуры, напряжения DC-шины) и теплоотвод. Плата драйвера содержит схему обработки сигналов датчиков, таким образом, на выходном разъеме пользователь имеет всю информацию, необходимую для формирования управляющих сигналов. Благодаря этому для создания законченной системы привода на базе модуля SKiiP требуется только DC-шина, управляющий контроллер, источник питания и двигатель. Необходимо отметить, что SEMIKRON поставляет в качестве опции блок звена постоянного тока для всех вариантов SKiiP. Максимальная мощность привода при использовании одного модуля SKiiP 3 на фазу составляет 1 МВт, а для компонентов нового, 4-го поколения — 1,8 МВт (в режиме жидкостного охлаждения).

Использование дискретных силовых ключей требует больших временных затрат на разработку и испытания привода.

Конструктор должен выбрать подходящий драйвер, радиатор, рассчитать систему охлаждения. Вследствие этого на рынке транспортных электроприводов растет популярность компонентов высокой степени интеграции. Применение IPM позволяет существенно сократить время проектирования и вывода изделия на рынок, упростить процесс разработки, сборки и обслуживания. В ряде случаев себестоимость привода на основе интеллектуальных модулей может оказаться даже ниже, чем у дискретного изделия. При этом показатели надежности интегрального привода, его ремонтопригодность, как правило, выше. С учетом этих факторов интегральное изделие оказывается более привлекательным как для разработчика, так и для пользователя.

Инвертор вентильного индукторного привода

При разработке привода 4-фазного вентильного индукторного двигателя (SRM) использована широко известная схема нереверсивного Н-моста (рис. 3) с жидкостным охлаждением. Такая схема позволяет уменьшить свойственные SRM-моторам пульсации момента, при этом работа электрической машины в двигательном и генераторном режиме обеспечивается при минимальном количестве компонентов [2].

Рис. 3. Схема инвертора для управления 4-фазной SRM-машиной

Было изготовлено 2 преобразователя, содержащих по два Н-мостовых каскада: первый с применением стандартных полумостовых модулей, для второго использовались IPM SKiiP. По результатам разработки и испытаний опытных образцов проведено сравнение технических и экономических показателей обоих решений.

Инвертор привода SRM на дискретных модулях

Промышленность пока что не выпускает готовых модулей в конфигурации «асимметричный мост» для рассматриваемого диапазона мощности, поэтому для построения схемы можно использовать чопперы конфигурации GAL/GAR или одиночные ключи (GA) и диоды. Стоимость комплектации при этом отличается несущественно, однако во втором случае для размещения компонентов требуется больше места.

Для получения максимальной эффективности преобразования силовые ключи отбирались по параметрам с помощью сравнительных тестов. По результатам измерения статических (рис. 4) и динамических потерь при работе в показанной схеме был выбран модуль MBM600GS6C (рабочее напряжение 600 В, номинальный ток 600 А). Управление IGBT осуществляется от полумостового драйвера SKHI 23/12 производства SEMIKRON.

Рис. 4. Выходные характеристики четырех типов дискретных модулей IGBT при T1 = 125 °C и VCE = 15 B

Внешний вид сборки представлен на рис. 5. Модули IGBT установлены на двух сторонах радиатора с жидкостным охлаждением, что позволило сделать сборку предельно компактной. Драйверы SKHI 23 расположены на верхней панели устройства, 4 датчика тока Vacuum Schmelze (VAC) находятся в передней ее части. Звено постоянного тока спроектировано с использованием четырех электролитических конденсаторов Hitachi GXh3G103, соединенных параллельно (суммарная емкость — 10 мФ). С целью снижения распределенной индуктивности DC-шина выполнена из двух копланарных пластин, разделенных тонким слоем диэлектрика.

Рис. 5. Внешний вид сборки преобразователя с дискретными модулями IGBT

Инвертор привода SRM на модулях SKiiP

Во втором преобразователе, спроектированном по тем же техническим требованиям, использованы интеллектуальные модули SKiiP. Как было отмечено выше, в их состав входит силовой каскад, плата управления и защиты, датчики, радиатор. Конструкция SKiiP и возможности полуавтоматической линии сборки дают широкие возможности по конфигурированию схемы, поэтому по заданию заказчика был изготовлен специализированный модуль SKiiP 582GHU-060 по схеме, приведенной на рис. 3. Расчеты и моделирование тепловых режимов позволили найти оптимальное соотношение между количеством чипов IGBT и диодов, обеспечивающее минимальный уровень потерь.

Внешний вид преобразователя показан на рис. 6. Обратите внимание на простейшую конструкцию DC-шины, в которой применены три алюминиевых электролитических конденсатора Siemens-Matsushita B43584 общей емкостью 6,8 мФ.

Рис. 6. Внешний вид сборки преобразователя со специализированным IPM SKiiP

Сравнение технических и экономических показателей

Практически сложно провести абсолютно корректное сравнение двух представленных в статье идеологий построения конвертора. Оба обсуждаемых конвертора разрабатывались в одно и то же время и на основе одного технического задания. Однако сопоставление не может быть полностью достоверным, хотя бы потому, что технологии стандартных модулей IGBT и интеллектуальных IPM SKiiP непрерывно совершенствуются и меняются, появляются новые конструктивы модулей и конфигурации схем. Однако в рамках данной статьи сравнение производится на основании того факта, что оба преобразователя имеют разные концепции, но одинаковое назначение: привод вентильного индукторного двигателя номинальной/пиковой мощностью 30/50 кВт. Кроме того, силовые каскады конверторов построены на ключах одного класса напряжения и тока.

Выбранные для разработки модули SEMIKRON и HITACHI были протестированы по многим важным параметрам, в частности были измерены значения статических и динамических потерь, результаты этих измерений представлены на рис. 7.

Рис. 7. Выходные характеристики и энергия динамических потерь для модулей SKiiP и Hitachi при T1 = 25 °C и VCe = 15 B

Как видно из представленных графиков, силовые ключи класса SKiiP имеют меньшие потери проводимости, но несколько большие потери переключения. Необходимо отметить, что с 2009 г. в серию запущено четвертое поколение SKiiP с кристаллами IGBT нового поколения Trench 4 [8]. Энергия переключения Esw у этих чипов уменьшена более чем на 30%, соответственно, если бы в разработке были использованы ключи SKiiP 4, графики выглядели бы иначе. Однако на момент разработки оба типа тестируемых модулей в данной схеме на фоне компонентов других производителей показали заметные преимущества.

Измеренные характеристики использовались при моделировании, проведенном средствами программы MATLAB, показавшей высокую достоверность при анализе эффективности привода SRM-машины во всех статических режимах. Аналитические выводы (рис. 8) с высокой точностью совпали с результатами, полученными при испытаниях системы на мощности 100 кВт [3], небольшие отклонения были выявлены только при изменении частоты коммутации.

Рис. 8. Эффективность преобразования в зависимости от режима работы привода при VDC = 300 B

Показатели КПД у обоих конверторов очень близки, поскольку в обоих типах силовых модулей использованы одинаковые технологии NPT IGBT. Вес сборок без учета звена постоянного тока составляет 10 и 14 кг для дискретного и интегрального варианта соответственно, удельные массо-габаритные показатели приведены в таблице. Наиболее ощутимая разница рассматриваемых подходов к проектированию заключается в таких важных для современного производства показателях, как простота и стоимость разработки и обслуживания, время выхода на рынок, надежность. По этим характеристикам интеллектуальные модули высокой степени интеграции имеют очевидные преимущества.

Таблица. Основные удельные показатели дискретного и интегрального конвертора

Характеристика

дискретные модули SkiiP 3 SkiiP 4*

Технология IGBT

NPT NPT TRENCH 4

IСпот/VCES

600 A/600 B 500 A/600 B 2400 A/1700 B

Максимальное соотношение мощность/вес (без DC-шины), кВА/кг

36,0 21,4 21,4

Объем, л

7,3 7,5 113

Максимальная плотность мощности, кВА/л

6,8 6,7 19

Общая стоимость комплектующих (относительно SKiiP 3)

0,8 1  

Относительная стоимость IGBT, %

64  

Относительная стоимость драйвера, %

16  

Относительная стоимость радиатора, %

14  

Относительная стоимость датчиков, %

6  

Расходы на разработку и подготовку производства (относительно SKiiP 3)

1,5-2 1  

Производственные расходы (относительно SKiiP 3)

1,5-2 1  

Примечание. * — удельные характеристики SKiiP 4 даны для сравнения.

Необходимо отметить, что с увеличением тока нагрузки выигрыш от применения компонентов класса IPM возрастает. Максимальная мощность 3-фазного инвертора при использовании IPM SKiiP 2403GB172-4DW составляет 1 МВт. Появление на рынке 4-й генерации этих ключей позволяет увеличить мощность инвертора до 1,8 МВт, соответственно растут и удельные показатели, что отражено в последнем столбце таблицы. Варианты конструкции 3-фазного инвертора, имеющего плотность мощности 18-19 кВА/л, показаны на рис. 9.

Рис. 9. Варианты конструкции 3-фазного инвертора мощностью 1,5 МВт на модулях SKiiP 4

Заключение

Детальное сравнение двух рассмотренных в статье подходов к выбору элементной базы показывает, что обе концепции имеют право на жизнь. Выбор зависит от многих факторов, среди которых мощность конвертора, требования к надежности и ремонтопригодности, время проектирования, доступность на рынке и др. Однако, по мнению авторов статьи, в случае, когда силовой каскад не является ценообразующим элементом преобразователя, применение IPM более предпочтительно.

Следует отметить, что использование интегральных модулей позволяет снизить стоимость изделия и время его выхода на рынок при мелкосерийном и опытном производстве. В этом случае конструктор может рассматривать IPM как элемент класса «Plug and Play», сосредотачивая усилия на отработке программного обеспечения. При крупносерийном производстве силовые ключи высокой степени интеграции имеют очевидные преимущества в том случае, когда высокая надежность в тяжелых условиях эксплуатации является доминирующим требованием. Сказанное подтверждается тем фактом, что модули семейства SKiiP наиболее популярны в таких сложныхотраслях промышленности, как энергетика и транспортный привод.

С другой стороны, использование дискретных компонентов позволяет сделать процесс проектирования более гибким и адаптированным к требованиям технического задания. Широкие возможности, предоставляемые IPM высокой степени интеграции, в некоторых случаях могут оказаться избыточными.

Литература
  1. Menne M., Reinert J., de Doncker R. W. Energy-Efficiency Evaluation of Traction Drives for Electric Vehicles // EVS-15. 1998.
  2. Inderka R., Menne M., de Doncker R. W. Generator Operation of a Switched Reluctance Machine Drive for Electric Vehicles // EPE. 1999.
  3. Reinert J., Inderka R., Menne M., de Doncker R. W. Optimizing Performance in Switched Reluctance Drives // EVS-15. 1998.
  4. Reinert J. Optimierung der Betriebseigenschaf-ten von Antrieben mit Geschalteter Reluktanz-maschine // Aachener Beitrage des ISEA Band 22, Dissertation der RWTH Aachen, Verlag der Augus-tinus Buchhandlung. 1998.
  5. Колпаков А. Контрольная точка // Электронные компоненты. 2005. № 6.
  6. Колпаков А. IPOSIM, MELCOSIM, SEMISEL // Силовая электроника. 2005. № 1.
  7. Колпаков А. MiniIPM — руководство по эксплуатации // Компоненты и технологии. 2009. № 9.
  8. Колпаков А. SKiiP 4 — новая серия IPM высокой мощности // Силовая электроника. 2009. № 4.

Дискретный компонент — это… Что такое Дискретный компонент?

Дискретный компонент

«…35) дискретный компонент — элемент схемы в отдельном корпусе с собственными внешними выводами;…»

Источник:

Приказ ФТС России от 27.03.2012 N 575 (ред. от 30.10.2012) «О контроле за экспортом товаров и технологий двойного назначения, которые могут быть использованы при создании вооружений и военной техники и в отношении которых осуществляется экспортный контроль»

Официальная терминология. Академик.ру. 2012.

  • Дискотека
  • Дискретный экран плоский

Смотреть что такое «Дискретный компонент» в других словарях:

  • дискретный компонент — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN discrete componentdiscrete …   Справочник технического переводчика

  • дискретный компонент — diskretusis komponentas statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. discrete component; single component vok. diskreter Baustein, m; diskretes Bauelement, n rus. дискретный компонент, m pranc. composant discret, m …   Radioelektronikos terminų žodynas

  • ДИСКРЕТНЫЙ КОМПОНЕНТ — элемент схемы в отдельном корпусе с собственными внешними выводами …   Словарь понятий и терминов, сформулированных в нормативных документах российского законодательства

  • активный дискретный компонент — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва] Тематики электротехника, основные понятия EN active discrete …   Справочник технического переводчика

  • пассивный дискретный компонент — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN passive discrete …   Справочник технического переводчика

  • модуль — 02.01.13 модуль (линейная или многострочная символика штрихового кода) [module <linear or multi row bar code symbology>] (1): Номинальная единица измерения линейного размера в знаке символа. Примечание В некоторых символиках ширина элемента …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • ГОСТ Р МЭК 61508-4-2007: Функциональная безопасность систем электрических, электронных, программируемых электронных, связанных с безопасностью. Часть 4. Термины и определения — Терминология ГОСТ Р МЭК 61508 4 2007: Функциональная безопасность систем электрических, электронных, программируемых электронных, связанных с безопасностью. Часть 4. Термины и определения оригинал документа: 3.7.4 анализ влияния (impact analysis) …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • composant discret — diskretusis komponentas statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. discrete component; single component vok. diskreter Baustein, m; diskretes Bauelement, n rus. дискретный компонент, m pranc. composant discret, m …   Radioelektronikos terminų žodynas

  • discrete component — diskretusis komponentas statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. discrete component; single component vok. diskreter Baustein, m; diskretes Bauelement, n rus. дискретный компонент, m pranc. composant discret, m …   Radioelektronikos terminų žodynas

  • diskreter Baustein — diskretusis komponentas statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl. discrete component; single component vok. diskreter Baustein, m; diskretes Bauelement, n rus. дискретный компонент, m pranc. composant discret, m …   Radioelektronikos terminų žodynas


%d0%b4%d0%b8%d1%81%d0%Ba%d1%80%d0%b5%d1%82%d0%bd%d1%8b%d0%b5 — English translation – Linguee

Организация обеспечила подготовку сотрудников и предоставила оборудование для укрепления базы четырех общинных радиостанций в

[…]

Карибском бассейне («Roоts FM», Ямайка; «Radio

[…] Paiwomak», Гайана; «Radio em ba Mango», Доминика; «Radio […]

Muye», Суринам).

unesdoc.unesco.org

The Organization also provided training and equipment to reinforce the capacity of four community radio

[…]

stations in the Caribbean (Roots FM, Jamaica; Radio Paiwomak, Guyana;

[…] Radio em ba Mango, Dominica; and Radio Muye, […]

Suriname).

unesdoc.unesco.org

RFLQ_S007BA Расчет ликвидности: […]

перенести фактические данные в нов. бизнес-сферу .

enjoyops.de

enjoyops.de

RFLQ_S007BA Liquidity Calculation: […]

Transfer Actual Data to New Business Area .

enjoyops.de

enjoyops.de

RM06BA00 Просмотр списка заявок .

enjoyops.de

enjoyops.de

RM06BA00 List Display of Purchase Requisitions .

enjoyops.de

enjoyops.de

Быстроразъемные

[…] соединения SPH/BA с защитой от […]

утечек при разъединении и быстроразъемные полнопоточные соединения DMR для

[…]

систем охлаждения: масляных систем и систем вода/гликоль.

staubli.com

SPH/BA clean break and DMR full […]

flow quick release couplings for cooling applications such as oil and water glycol connections.

staubli.com

Компания также поставляет систему шасси для первого в мире гражданского конвертоплана «Tiltrotor»

[…] […] (воздушного судна, оснащённого поворотными несущими винтами): Messier-Bugatti-Dowty поставляет оборудование для BA609 фирмы Bell/Agusta Aerospace, летательного аппарата, сочетающего в себе скорость и дальность самолёта с маневренностью […] […]

вертикально взлетающего вертолёта.

safran.ru

It also supplies the landing gear for the Bell/Agusta Aerospace BA609, the world’s first civilian tilt-rotor aircraft, combining the flexibility of vertical flight with the speed and range of a conventional aircraft.

safran.ru

Рейтинг финансовой устойчивости

[…] «D-» (что отображает Ba3 по BCA оценке) присвоен […]

Ардшининвестбанку как одному из крупнейших

[…]

банков Армении (будучи вторым банком в Армении по величине активов с долей рынка в 12,2% в 2007 году, Ардшининвестбанк в марте 2008 года стал лидером по этому показателю), широкой филиальной сетью, хорошими финансовыми показателями, особенно – растущей рентабельностью, высокой капитализацией и показателями эффективности выше среднего в контексте армянского рынка.

ashib.am

According to Moody’s, ASHIB’s «D-» BFSR — which maps to a Baseline

[…] Credit Assessment of Ba3 derives from its […]

good franchise as one of Armenia’s largest

[…]

banks (ranking second in terms of assets with a 12.2% market share as at YE2007 — reportedly moving up to first place by March 2008) and good financial metrics, particularly, buoyant profitability, solid capitalisation and above-average efficiency ratios, within the Armenian context.

ashib.am

В январе 2009 года, в рамках ежегодного пересмотра кредитных рейтингов, рейтинговой агентство Moody’s

[…]

подтвердило

[…] присвоенный в 2007 году международный кредитный рейтинг на уровне Ba3 / Прогноз «Стабильный» и рейтинг по национальной шкале […]

Aa3.ru, что свидетельствует

[…]

о стабильном финансовом положении ОГК-1.

ogk1.com

In January 2009 as part of annual revising of credit ratings, the international rating agency Moody’s

[…]

confirmed the international

[…] credit rating at the level Ba3 with Stable outlook attributed in 2007 and the national scale rating Aa3.ru, which is […]

an evidence of OGK-1’s stable financial position.

ogk1.com

На устройствах РПН с числом переключений более чем 15.000 в год мы

[…]

рекомендуем применять маслофильтровальную установку OF100 (инструкция по

[…] эксплуатации BA 018) с бумажными […]

сменными фильтрами.

highvolt.de

If the number of on-load tap-changer operations per year

[…]

is 15,000 or higher, we recommend the use of

[…] our stationary oil filter unit OF […]

100 with a paper filter insert (see Operating Instructions BA 018).

highvolt.de

В нашем

[…] каталоге Вы найдете описание всех преимуществ, технических характеристик и номера деталей соединений SPH/BA.

staubli.com

Discover all the advantages, technical features and part numbers of the SPH/BA couplings in our catalog.

staubli.com

ВЧ и СВЧ компоненты | Analog Devices

4 GHz to 8.5 GHz, Wideband I/Q Mixer

Рекомендовано для новых разработок

Space DC to 12 GHz Divide-by-8

Рекомендовано для новых разработок

Silicon SPDT Switch, Reflective, 24 GHz to 32 GHz

Рекомендовано для новых разработок

Dual-Channel, 3.3 GHz to 4.0 GHz, 20 W Receiver Front End

Рекомендовано для новых разработок

Space SMT MMIC Divide-By-2, DC to 12 GHz

Рекомендовано для новых разработок

Space MMIC Voltage-Variable Attenuator DC-20GHz

Рекомендовано для новых разработок

DC to 4 GHz SP4T Non-Reflective Switch

Рекомендовано для новых разработок

18.10 GHz to 26.60 GHz Quadband VCO

Рекомендовано для новых разработок

11.90 GHz to 18.30 GHz Quadband VCO

Рекомендовано для новых разработок

Интегрированный четырехканальный ВЧ-приемопередатчик с трактом наблюдения

Рекомендовано для новых разработок

22 GHz to 38 GHz, GaAs, MMIC, Double Balanced Mixer

Рекомендовано для новых разработок

Dual-Channel, 2.3 GHz to 2.8 GHz, 20 W Receiver Front End

Рекомендовано для новых разработок

24.0 GHz to 29.5 GHz Transmit/Receive Dual Polarization Beamformer

Рекомендовано для новых разработок

X Band, Digitally Tunable, High-Pass and Low-Pass Filter

Рекомендовано для новых разработок

RF Agile Transceiver

Рекомендовано для новых разработок

37.0 GHz to 43.5 GHz Transmit/Receive Dual Polarization Beamformer

Рекомендовано для новых разработок

GaAs MMIC ×2 Active Frequency Multiplier, 22 GHz to 42 GHz Output

Рекомендовано для новых разработок

Fully Differential, 10 GHz ADC Driver with 10 dB Gain

Рекомендовано для новых разработок

Narrow-Band and Wideband RF Transceiver

Рекомендовано для новых разработок

Dual Narrow/Wideband RF Transceiver

Рекомендовано для новых разработок

Приемопередатчик прямого преобразования ВЧ-сигналов с 4-мя трактами передачи, 2-мя трактами приема и трактом наблюдения

Рекомендовано для новых разработок

Dual-Channel, 3.3 GHz to 4.0 GHz, 20 W Receiver Front End

Рекомендовано для новых разработок

Приемопередатчик прямого преобразования ВЧ-сигналов с 4-мя трактами приема и 4-мя трактами передачи

Рекомендовано для новых разработок

9.85 GHz to 20.5 GHz, Wideband, MMIC VCO

Рекомендовано для новых разработок

2 GHz to 18 GHz, Digitally Tunable, High-Pass and Low-Pass Filter

Рекомендовано для новых разработок

Интегрированный четырехканальный ВЧ-приемопередатчик с трактом наблюдения

Рекомендовано для новых разработок

37 GHz to 48.2 GHz, 5G, Microwave Upconverter and Downconverter

Рекомендовано для новых разработок

Translation Loop, PLL, VCO Module

Рекомендовано для новых разработок

Двухканальный узкополосный/широкополосный ВЧ-приемопередатчик

Входные/выходные дискретные сигналы в электроэнергетике: принципы, модули и микросхемы

23 апреля 2019

Микропроцессорные устройства релейной защиты, автоматики или АСУ ТП электрических станций невозможно реализовать без модулей дискретных входов и выходов, от которых напрямую зависит взаимодействие оборудования и надежность всей системы в целом. Интегральные решения для этой цели предлагают Infineon, Maxim Integrated и Texas Instruments.

Подписаться на получение уведомлений о публикации новых статей на тему ПЛК

Область применения дискретных входов и выходов

Микропроцессорные устройства релейной защиты и автоматики давно не являются экзотикой и активно внедряются при строительстве или реконструкции объектов энергетики. Архитектура таких устройств в точности повторяет архитектуру программируемых логических контроллеров (ПЛК), коими они, по сути, и являются.

Ни один микропроцессорный терминал не может выполнять возложенные на него функции без развитой системы ввода и вывода данных. Сегодня речь пойдет о входных и выходных дискретных сигналах.

На физическом уровне ввод/вывод дискретных сигналов осуществляется с помощью одного (digital I/O) или двух (digital input, digital output) независимых модулей, каждый из которых объединяет некоторое количество входных или выходных ячеек. Одна ячейка – это один дискретный сигнал, то есть сигнал, который может принимать только одно из нескольких определенных заранее значений. Для организации системы релейной защиты и автоматики электрической станции или подстанции используются только дискретные логические сигналы. Они могут иметь лишь два значения: логический ноль или логическую единицу. Значение входного дискретного сигнала определяется уровнем напряжения на клеммах ячейки, а выходного – состоянием реле или ключа.

Давайте разберемся, какие данные передаются с помощью дискретных сигналов. Условно эти данные можно разделить на три группы:

  • входы для получения информации о состоянии силового электрического оборудования и выходные реле для управления первичными коммутационными аппаратами;
  • входы/выходы для организации взаимодействия между различными микропроцессорными устройствами релейной защиты и автоматики;
  • входы устройств АСУ ТП электрических станций и подстанций для сбора информации о текущем режиме работы электроустановок и входы устройств АСУ ТП для передачи команд терминалом релейной защиты и автоматики.

Силовая, или технологическая, сторона энергетики объединяет оборудование, участвующее в производстве электричества и его транспортировке в места потребления. Сюда относятся генераторы, трансформаторы, распределительные устройства, линии электропередач и многое другое. Любой из элементов этой энергосистемы должен быть защищен от повреждения. Необходимо, чтобы аварийное оборудование отключалось как можно скорее. Идентификация повреждения может осуществляться по электрическим параметрам – значениям тока и напряжения в различных точках системы. Но существуют и другие детекторы аварий – различные технологические защиты. Это неэлектрические реле, срабатывающие под действием каких-либо иных физических факторов. Например, газовая защита трансформатора замыкает контакты тогда, когда в баке трансформатора начинается бурное образование газов, которое свидетельствует о наличии короткого замыкания внутри него; дуговая защита замыкает свои контакты под действием ярких вспышек света, характерных для искровых или дуговых разрядов на сборных шинах; реле минимального давления элегаза (гексафторид серы – SF6) изменяет свое состояние при утечке элегаза и, как следствие, снижении качества изоляции оборудования. Существует огромное количество технологических защит, каждая из которых, срабатывая, замыкает свои контакты и тем самым посылает терминалам релейной защиты сигнал об аварийном или опасном режиме работы того или иного оборудования.

Для того чтобы создать надежную и эффективную электрическую сеть, приходится круглосуточно следить за режимом работы всех ее компонентов и, при необходимости, отключать ненужные участки или подключать дополнительные. Все эти переключения выполняются с помощью так называемых коммутационных аппаратов: силовых выключателей и разъединителей. Выключатель отличается от разъединителя тем, что первый может отключать участок, по которому протекает электрический ток, а второй – нет. Выключатели используются, в том числе, и для отключения огромных сверхтоков во время аварийных коротких замыканий. Для того чтобы включить или отключить выключатель, необходимо подать напряжение на его электромагнит включения или отключения. Через электромагнит потечет ток и создаст магнитный поток, под действием которого разблокируется механизм пружинного привода и произойдет резкое включение или отключение.

Микропроцессорные устройства, выполняющие функцию управления силовыми выключателями, воздействуют на электромагниты включения и отключения, которые представляют собой довольно большую индуктивную нагрузку. Выходные реле таких устройств могут воздействовать на электромагниты выключателей напрямую или через установленные отдельно промежуточные реле. В первом случае выходные реле должны иметь соответствующие коммутационные характеристики, которые зависят от типа коммутационного аппарата и марки его привода. Ориентировочно такие контакты должны иметь возможность пропускать ток до 30 А в течении 0,2 с, а также должны быть способны разорвать индуктивную нагрузку мощностью до 25 Вт с постоянной времени затухания 0,04 с.

Важно обладать информацией о том, включен или отключен тот или иной выключатель или разъединитель в данный момент. Конструкцией любого современного коммутационного аппарата предусмотрено наличие так называемых блок-контактов. Это контакты, предназначенные для использования в системах релейной защиты и автоматики, которые дублируют положение главных контактов. Другими словами, они замкнуты, когда выключатель или разъединитель включен, и разомкнуты в ином случае.

Система АСУ ТП электрической станции или подстанции объединяет мощные промышленные компьютеры для обработки большого количества входящей информации, средства визуализации (экраны, мониторы, мнемосхемы), а также оборудование для сбора данных, неотъемлемой частью которого являются модули дискретных входов и выходов.

Обмен информацией между различными устройствами релейной защиты и автоматики, а также передача данных в устройства АСУ ТП с помощью дискретных входов/выходов включает в себя данные о состоянии самих микропроцессорных устройств, данные о состоянии защищаемых электроустановок, а также различные управляющие логические сигналы, такие как блокировка работы, запуск защиты, запуск записи осциллограммы аварийного процесса, команда на управление коммутационными аппаратами и так далее. Источниками сигналов в данном случае выступают дискретные выходы одних микропроцессорных терминалов, а приемником сигналов – дискретные входы других микропроцессорных терминалов или устройств АСУ ТП. Передача команд от устройств АСУ ТП к терминалам релейной защиты осуществляется через дополнительные промежуточные реле.

Питание ячеек дискретных входов/выходов

Во всех описанных выше случаях контакты технологических реле, блок-контакты коммутационных аппаратов, дискретные выходы терминалов релейной защиты и автоматики и контакты промежуточных реле работают в режиме сухого контакта, а в качестве источника питания используют аккумуляторные батареи и выпрямительные блоки питания цепей АСУ ТП.

Аккумуляторные батареи совместно с выпрямительным зарядно-подзарядным устройством являются источником постоянного оперативного тока напряжением, как правило, 220 В. Такой уровень напряжения обусловлен необходимостью передачи сигналов на относительно большое расстояние для связи с силовым оборудованием, а также тяжелыми, с точки зрения электромагнитных помех, условиями работы передающих кабелей. Переменный или выпрямленный оперативный ток сегодня используется редко, ввиду того что его параметры тесно связаны с режимом основного тока электроустановки и могут серьезно ухудшаться в наиболее ответственных – аварийных – ситуациях.

Блоки питания цепей АСУ ТП представляют собой отдельностоящие выпрямители в шкафах АСУ ТП. Такие блоки питания выдают выпрямленное напряжение 24 В, позволяющее сделать модули дискретных входов/выходов более компактными и разместить на них большее количество ячеек (рисунок 1). Источники сигналов – устройства релейной защиты и автоматики – располагаются достаточно близко к оборудованию АСУ ТП, как правило – в одном помещении, поэтому отпадает необходимость использовать высокие уровни напряжения источника питания.

Рис. 1. Использование дискретных входов и выходов в электроэнергетике

Таким образом, на объектах электроэнергетики актуальными являются логические дискретные входы и выходы двух уровней напряжения постоянного тока: 220 и 24 В. Основная характеристика логических дискретных входов – это уровни логического нуля и логической единицы. Для напряжения 220 В они, как правило, составляют 0…50 В и 132…275 В, соответственно, а для напряжения 24 В – 0…5 В и 13…30 В. Наличие достаточно широкого интервала между уровнями нуля и единицы, – так называемого гистерезиса, – является неотъемлемым условием корректной работы логического входа. Гистерезис необходим для предотвращения влияния дребезга контактов – многократного появления и пропадания сигнала в течение некоторого времени после изменения состояния, а также различных кондуктивных помех и повреждений передающих кабелей. 

Требования к дискретным входам и выходам

Сегодня предприятия России производят огромное количество микропроцессорных устройств для энергетики, еще большее количество оборудования поставляется из-за рубежа. Производители используют разные технологии, компоненты и схемные решения для создания модулей дискретных входов/выходов. Однако существуют общие требования, выполнение которых обязательно для обеспечения надежной работы оборудования в условиях электроэнергетических систем. Нормативно эти требования оформлены в руководящем документе РД 34.35.310-97 «Общие технические требования к микропроцессорным устройствам защиты и автоматики энергосистем», разработанном РАО «ЕЭС России» в далеком 1997 году и действующем по сей день. Конечно, этот документ давно требует актуализации с учетом более глубоких знаний и накопившегося практического опыта эксплуатации микропроцессоров в энергетике. К тому же, большинство нормативных ссылок, которые используются в документе, уже давно устарело. Однако РД 34.35.310-97 позволяет понять, на что обязательно следует обращать внимание производителям и поставщикам устройств при выборе компонентов и схем для реализации модулей микропроцессорных устройств.

Давайте остановимся на некоторых из них и попытаемся привести более современные данные из актуальных источников.

Гальваническая развязка

Главной и первостепенной задачей дискретных входов/выходов является создание гальванической развязки между цепями ввода/вывода сигналов и электронной начинкой устройства. Модули ввода/вывода должны надежно отделять чувствительные блоки обработки информации от агрессивной промышленной среды электрических станций и подстанций, заполненной помехами, возмущениями, скачками и провалами токов и напряжений. Любая, даже самая агрессивная, атака не должна преодолевать барьеры модулей дискретных входов/выходов и повреждать именно эти модули, а не более сложные и дорогостоящие ЦАП, процессоры, модули памяти и прочее. Кроме того, вычислительные электронные компоненты микропроцессорных терминалов работают со своими уровнями напряжения, а напряжение модулей дискретных входов/выходов должно быть согласовано с параметрами оперативного тока, используемого на конкретном объекте.

Требования к электрической прочности изоляции

Показатели качества изоляции позволяют оценить надежность работы модулей, связанную с правильным взаимным расположением независимых ячеек входных или выходных сигналов, а также с соблюдением расстояния между ними. Качество изоляции оценивают по трем критериям:

  • измеренное значение сопротивления изоляции;
  • устойчивость к испытанию повышенным напряжением промышленной частоты;
  • устойчивость к испытанию повышенным импульсным напряжением.

Сопротивление изоляции измеряется для каждой независимой цепи по отношению к корпусу терминала и присоединенным к нему всем остальным независимым цепям, а также между разомкнутыми контактами механических выходных реле. Здесь независимой цепью считают каждую цепь, электрически не связанную с остальными, то есть, в общем случае, каждую ячейку дискретных входов/выходов для одиночных элементов или группу дискретных входов/выходов, имеющих общий контакт, для групповых элементов. Измерения производятся мегаомметром на напряжении 500 В. Измеренное значение не должно быть менее 100 МОм.

По таким же схемам выполняется испытание изоляции повышенным напряжением. Между каждой независимой цепью, работающей с оперативным напряжением более 60 В, и корпусом с присоединенными остальными независимыми цепями прикладывается напряжение 2 кВ частотой 50 Гц в течение 1 минуты; между каждой независимой цепью, работающей с оперативным напряжением менее 60 В, и корпусом с присоединенными остальными независимыми цепями – 0,5 кВ частотой 50 Гц в течение 1 минуты; между разомкнутыми контактами механических выходных реле – 1 кВ частотой 50 Гц в течение 1 минуты. При испытании полупроводниковых выходных реле со встроенными элементами защиты от перенапряжений испытательное напряжение прикладывается к контактам реле в запертом состоянии. Величина испытательного напряжения для полупроводниковых реле не должна превышать 1,5 номинального напряжения выхода.

При проведении испытаний импульсным напряжением изоляция каждой независимой цепи должна выдерживать по три положительных и три отрицательных импульса напряжения с амплитудой 5 кВ для цепей на номинальное напряжение выше 60 В и 1 кВ для цепей на номинальное напряжение ниже 60 В. Форма испытательного импульса – 1,2/50 мкс.

Требования к помехозащищенности

Модули входов/выходов – это первый и главный барьер на пути помех, распространяющихся по электрическим цепям электрических станций и подстанций. Грамотно выполненная защита от помех с использованием соответствующих защитных схем и компонентов нивелирует деятельность помех и делает ее незаметной для персонала, эксплуатирующего терминалы релейной защиты и автоматики. Общий алгоритм испытаний на помехоустойчивость заключается в том, что с помощью специального генератора создается помеха, которая вводится в определенную точку терминала, далее фиксируется реакция подвергаемого проверке оборудования, на помеху. По результатам наблюдений оборудованию присваивается класс помехоустойчивости. Оборудование релейной защиты, автоматики и АСУ ТП электрических станций и подстанций выполняет крайне ответственные функции, поскольку как защищает отдельное дорогостоящее силовое оборудование, так и отвечает за устойчивую работу всей энергетической системы. Ввиду этого микропроцессорные терминалы, используемые в энергетике, должны соответствовать классу А помехоустойчивости. Это значит, что воздействие помех не должно вызывать заметное ухудшение качества функционирования оборудования, то есть ложные срабатывания, несрабатывания, снижение точности измерений, потерю данных, нарушение индикации, обрывы связи и так далее.

При проверке помехоустойчивости порты дискретных входов/выходов подвергаются следующему виду воздействий:

  • затухающие колебательные помехи частотой 0,1…1,0 МГц с амплитудой 2,5 кВ при подключении генератора между каждой независимой цепью и корпусом терминала с подключенными к нему остальными независимыми цепями и с амплитудой 1 кВ при подключении генератора между вводами одной и той же цепи;
  • микросекундные импульсные помехи с формой импульса 1,2/50 и амплитудой 2 кВ при подключении генератора между каждой независимой цепью и корпусом терминала с подключенными к нему остальными независимыми цепями и с амплитудой 1 кВ при подключении генератора между вводами одной и той же цепи;
  • наносекундные импульсные помехи с амплитудой 4 кВ и частотой 5 кГц в пачках продолжительностью 15 мс с периодом следования пачек 300 мс и общей продолжительностью испытаний 1 мин для импульсов каждой полярности; генератор подключается между каждой независимой цепью и корпусом терминала с подключенными к нему остальными независимыми цепями;
  • электростатические разряды величиной 8 кВ положительной и отрицательной полярности на каждый порт входа/выхода через воздушный промежуток.

Требования к скорости срабатывания выходных реле

Допустимое время срабатывания выходных реле определяется назначением этих выходных реле. Так контакты, передающие в устройства АСУ ТП данные о состоянии своего микропроцессорного терминала, могут работать с задержкой до 1 с. Дискретные выходы, формирующие информацию о состоянии защищаемого объекта, должны срабатывать не позднее чем через 0,25 с. В аварийном режиме некоторые контакты передают на верхний уровень информацию, важную для работы регистраторов аварийных событий, они должны работать не медленнее чем 0,1 с. Контакты, которые фиксируют срабатывание защит или запускают регистраторы аварийных событий на других микропроцессорных устройствах, должны срабатывать в течение 3 мс.

Отдельное внимание уделяется быстродействию контактов, выполняющих включение и отключение силовых выключателей. Выбор оптимального значения времени срабатывания релейной защиты лежит на стыке быстродействия и селективности: необходимо отключить поврежденный участок как можно скорее и, при этом, не отключить ничего лишнего.

Почему же скорость отключения выключателей так важна? Во-первых, микропроцессорные терминалы релейной защиты, как правило, выдают сигнал на отключение для того чтобы прервать аварийный режим. В таком режиме через силовое оборудование электрических станций и подстанций протекают сверхтоки короткого замыкания, которые оказывают тепловое и динамическое механическое воздействие на оборудование и могут привести к серьезным поломкам. Во-вторых, аварийные режимы сопровождаются серьезной просадкой напряжения в узлах, близких к месту короткого замыкания. На предотвращение такой просадки напряжения в короткий срок может привести к выходу электрической системы из состояния устойчивости с последующим отключением генераторов электрических станций и нарушением электроснабжения большого количества потребителей.

Почему же важно быстро включать выключатели? Значительная часть повреждений в электрических сетях имеет неустойчивый характер и способна самоустраниться через некоторое время после отключения, например, повреждение из-за падения ветки дерева на линию электропередач. Системой автоматики электрических станций и подстанций может быть предусмотрена функция автоматического повторного включения (АПВ) отключенного ранее участка электрической сети. Успешное выполнение этой функции в кратчайшие сроки позволяет избежать ухудшения показателей надежности и устойчивости всей электрической системы. Кроме того, наличие АПВ позволяет сделать отключения более быстрыми, а селективность работы защиты обеспечить повторным включением неповрежденных элементов.

На основании изложенных выше тезисов производители микропроцессорных устройств релейной защиты и автоматики пришли к выводу, что необходимо разрабатывать модули выходных реле с минимальным временем срабатывания, которые можно замедлить для обеспечения селективности работы защиты с помощью дополнительных таймеров, создающих выдержку времени. Некоторые режимы работы электрических сетей могут потребовать гарантированного отключения поврежденного участка в течение 0,4 с. Этот промежуток должен включать в себя время работы выключателя (как правило, не более 0,05 с). Получается, что выходной контакт должен замкнуться не позднее, чем через 0,35 с после возникновения аварийного режима. На сегодняшний день выпускаются микропроцессорные терминалы релейной защиты, способные выдать сигнал на отключение или включение в течение 0,2 с.

Требования к износостойкости выходных реле

Выходные реле должны гарантированно выдерживать до 1000 коммутаций под нагрузкой – для контактов, выполняющих управление силовыми коммутационными аппаратами, до 10 000 коммутации под нагрузкой – для контактов, действующих на дискретные входы других микропроцессорных устройств или 100 000 операций без нагрузки – для всех типов контактов.

Конструктивные решения

Как отмечалось выше, дискретные входы/выходы располагаются на электронных модулях, каждый из которых включает в себя одну или несколько групп абсолютно идентичных каскадов – входных и выходных ячеек. Количество ячеек зависит от выполняемых терминалом функций, а их конструкция и характеристики элементов зависят от условия работы конкретных входов и выходов. Каждая ячейка дискретного входа или выхода либо может быть полностью изолирована от других, либо иметь с некоторыми из них общий вход отрицательной полярности.

Дискретные входы

 

Гальваническая развязка

Основной элемент большинства ячеек дискретных входов – оптрон. Оптрон создает гальваническую развязку и надежно отделяет вычислительную схему микропроцессорного реле от внешней среды. Как правило, ячейки дискретных входов построены с использованием оптронов с транзисторным выходом. Известны примеры применения оптронов TCLT1002, IL252, SFH601 и других. Номинальный прямой ток светодиодов таких оптронов составляет порядка 10 мА. Для согласования номиналов оптрона с рабочими параметрами оперативного напряжения используют токоограничивающие резисторы, которые «гасят» большую часть подводимого напряжения или резисторные делители напряжения. Пример использования резисторного делителя напряжения показан на рисунке 2.

Рис. 2. Схема входной ячейки с делителем напряжения

Номинальные сопротивления и мощности резисторов выбирают с учетом величины напряжения источника питания. Напряжение активации дискретного входа определяется выбранным сопротивлением токоограничивающего резистора, а также может регулироваться при использовании оптронов, имеющих вывод базы транзистора, таких как IL252 (рисунок 3). В первом случае напряжение зажигания определяется током, протекающим через светодиод, а во втором – предварительным потенциалом базы транзистора.

Рис. 3. Монтажная схема оптрона IL252

В последнее время для создания гальванической развязки в цепях 24 В на смену оптронам приходят цифровые изоляторы. Это интегральные микросхемы, в которых разделение полевой и вычислительной систем происходит с помощью индуктивной (на базе импульсных трансформаторов) или емкостной (на базе конденсаторов) связи.

Ввод напряжения и защита от помех

На электрических станциях и подстанциях дискретные входы активируются постоянным напряжением 24 или 220 В. Для того чтобы устранить зависимость работоспособности ячейки дискретного входа от полярности подводимого напряжения (читай – от ошибки в процессе монтажа) некоторые производители используют диодные мосты на входе, а также оптроны с двумя светодиодами, включенными встречно-параллельно. Рациональность таких решений вызывает обоснованные сомнения. Во-первых, увеличивается энергия, рассеиваемая внутри микропроцессорного устройства. Во-вторых, наносится удар по помехозащищенности модуля. Схема входной ячейки с диодным мостом показана на рисунке 4.

Рис. 4. Схема дискретного входа с диодным мостом

Дело в том, что агрессивная электромагнитная среда электроустановок богата всплесками напряжений различной величины как положительной, так и отрицательной полярности. «Минусовые» скачки напряжения, например, могут сопровождать популярные в электроэнергетике коммутации индуктивных нагрузок. Ввиду этого надежнее было бы не расширить область работы дискретного входа в сторону отрицательных напряжений, а наоборот, принять дополнительные меры для ее предотвращения в этом диапазоне. С этой целью в схему вводят дополнительные диоды, включенные параллельно входу в обратном направлении и/или последовательно входу в прямом направлении. Схема с использованием таких диодов представлена на рисунке 5.

Рис. 5. Схема дискретного входа с защитой от напряжения обратной полярности

Для поглощения энергии импульсов помех используют конденсаторы на номинальное напряжение, несколько большее, чем входное напряжение ячейки. При выборе емкости конденсатора необходимо соблюдать баланс между помехозащищенностью и быстродействием.

Защита входов от перенапряжений и электростатических разрядов выполняется с помощью TVS-диодов или варисторов. Как правило, первые применяются для защиты ячеек на напряжение 24 В, а вторые – на напряжение 220 В. Использование варистора и помехопоглощающего конденсатора показано на рисунке 6.

Рис. 6. Схема дискретного входа с защитой от помех

Гистерезис

Гистерезис дискретного входа – это особенность реагирования ячейки на подводимое напряжение, которая заключается в наличии некоторого диапазона между напряжениями логического нуля и логической единицы. При подаче на вход ячейки напряжения из этого диапазона состояние ячейки не изменяется. Наличие гистерезиса необходимо для решения вопросов отстройки от помех, от дребезга контактов механических реле, а также для предотвращения ложного срабатывания ячейки при повреждении сигнального кабеля.

Источник оперативного напряжения на объектах электроэнергетики представляет собой аккумуляторную батарею с заземленной средней точкой. Из этого следует, что при коротком замыкании одной из жил сигнального кабеля на землю на входе ячейки может оказаться половина напряжения источника питания как при замкнутых, так и при разомкнутых контактах реле – источника сигнала (рисунок 7). Реакция ячейки на такое изменение напряжения является ложным срабатыванием и не должна иметь места в надежных устройствах.

Рис. 7. Напряжение на дискретном входе при повреждении сигнального кабеля

Гистерезис создается включением в схему компаратора с положительной обратной связью, триггера Шмитта, который управляет током, проходящим через входной светодиод оптрона (рисунок 8а) и подключен к его транзисторному выходу (рисунок 8б).

Рис. 8. Создание гистерезиса с помощью триггера Шмитта

При необходимости может быть организован контроль целостности сигнальных проводов. Для этого выполняют сдвоенные входные ячейки с разными порогами активации: рабочей (на номинальное напряжение источника питания) и контрольной (на половину напряжения источника питания). Пример контроля целостности кабеля для оперативного напряжения 220 В представлен на рисунке 9.

Рис. 9. Дискретный вход с контролем целостности сигнального кабеля

Очистка контактов вводных клемм

Для дискретных входов с небольшим номинальным напряжением, в нашем случае это 24 В, и малым потребляемым током может быть актуальна проблема образования оксидной пленки на поверхности контактов входных клемм, которая делает ячейку нечувствительной к подводимому напряжению. Наиболее простым способом решения данной проблемы стало подключение внешней резистивной нагрузки, которая увеличивает ток, протекающий через контакт, тем самым очищая его, и при этом рассеивает энергию вне корпуса терминала.

Еще один способ борьбы с оксидной пленкой заключается в использовании нелинейных электронных компонентов, сопротивление которых значительно возрастает под действием приложенного напряжения, например, позисторов. Такие элементы увеличивают токовое потребление ячейки в первый момент после подачи входного напряжения, разрушая тем самым окислы. Под действием этого тока позистор нагревается и его сопротивление значительно возрастает, снижая общее потребление ячейки.

Для более высоких напряжений такая проблема теряет актуальность, потому что оксидная пленка не создает препятствий для напряжения 220 В.

Дискретные выходы

Коммутационный элемент

Конструкция ячеек дискретных выходов во многом определяется требованиями к их коммутационным характеристикам. Сегодня широко используются выходы с электромеханическими и твердотельными релейными элементами, а также встречаются комбинированные варианты.

Электромеханические реле способны пропускать большие токи и хорошо подходят для коммутации мощных индуктивных нагрузок, таких как соленоиды управления выключателями и катушки промежуточных реле. К недостаткам таких реле можно отнести механический износ и износ под воздействием электрической дуги, зажигание которой имеет место при каждой коммутации элемента. Качество работы электромеханических реле можно повысить, используя в схеме элементы с двойным разрывом или два включенных параллельно электромеханических реле с контактами разного типа. Одна пара контактов отличается увеличенным воздушным зазором и выполняется из более устойчивого к дуге материала, например, вольфрама. Вторая, серебряная, пара контактов обладает лучшими проводящими свойствами. В момент коммутации первыми замыкаются или последними размыкаются дугогасительные вольфрамовые контакты, однако большая часть тока нагрузки протекает через основные, серебряные, с наименьшим рассеянием мощности. Известно использование в терминалах релейной защиты и автоматики электромеханических реле типа ST, DS-P, JS, G6RN, V23061 и другие.

Полупроводниковые реле представляют собой ключи на базе MOSFET- или IGBT-транзисторов. Они не вызывают зажигание дуги во время коммутаций, но не способны длительное время пропускать большие токи без использования дополнительных радиаторов для охлаждения. Область применения таких реле, как правило, ограничивается активацией дискретных входов других устройств, однако развитие силовой электроники позволяет возлагать большие надежды на такие ключи. Так, некоторые из них уже сегодня используются для управления маломощными промежуточными реле. В качестве примеров используемых транзисторов можно привести 40E120 или IXYS05N100.

Интересным вариантом является совмещение преимуществ обоих типов реле в одной выходной ячейке. Так, полупроводниковые реле выполняют бездуговую коммутацию, а электромеханические – берут на себя основную токовую нагрузку. Схема выходной ячейки, представляющей собой комбинацию электромеханического и полупроводникового реле, показана на рисунке 10.

Рис. 10. Схема ячейки дискретного выхода комбинированного типа

Драйверы

Управление как электромеханическими, так и полупроводниковыми реле осуществляется с использованием оптронов транзисторного типа. Выходное напряжение оптронов должно быть достаточным для срабатывания реле. Как правило, оно соответствует удобному для работы вычислительной системы напряжению величиной 5 В. Оптрон создает надежную гальваническую развязку, отделяя элементы ячейки дискретного выхода от начинки микропроцессорного терминала.

Защитные элементы

Защита от перенапряжений выполняется с помощью варисторов или TVS-диодов. Такая защита необходима для предотвращения перекрытия изоляционного промежутка между контактами электромеханических реле или пробоя полупроводниковых реле, которые могут не только повредить сам релейный выход, но и стать ложным сигналом перехода дискретного выхода в замкнутое состояние. Кроме того, срезание импульсов перенапряжений сокращает время гашения дуги во время коммутаций электромеханических реле.

Защита от подачи напряжения обратной полярности необходима в большей степени входам с использованием полупроводниковых ключей. Предпочтительным в данном случае является использование диодов, включенных последовательно, а не параллельно. Это объясняется тем, что диод, включенный в параллель, при подаче напряжения обратной полярности или под действием довольно мощной помехи обратной полярности ведет себя как ключ, который всегда открыт.

Пример использования варистора и включенного встречно-последовательно диода для защиты ячейки дискретного выходного сигнала показан на рисунке 11.

Рис. 11. Защита ячейки дискретного выхода

Дискретные входы/выходы от Infineon

Компания Infineon предлагает семейство интегральных схем ISOFACE. В линейке представлены 8-канальные модули дискретных входов, такие как ISO1I811T и ISO1I813T, а также выходов: ISO1H801G, ISO1H811G, ISO1H812G, ISO1H815G, ISO1H816G, ISO1H801G, ISO2H823V2.5.

Все модули входов и выходов ISOFACE обеспечивают надежную гальваническую развязку между вычислительными цепями микроконтроллера 2,5 В или 3,3/5 В и рабочим напряжением входных ячеек 24 В. Развязку создают цифровые изоляторы на базе импульсных трансформаторов. Такое решение, по сравнению с оптронами, позволяет:

  • снизить мощность рассеяния модуля в 2,5 раза;
  • увеличить частоту дискретизации до 500 кГц на канал;
  • уменьшить габариты модуля в 4 раза.

Микроконтроллер подключается к модулям с помощью последовательного SPI-интерфейса или параллельного 8-битного интерфейса. ISO1I813T, ISO1H812G, ISO1H816G поддерживают проверку SPI-интерфейса циклическим избыточным кодом.

Модули входов ISO1I81XT

Компоненты модулей дискретных входов имеют малый температурный дрифт и способны выполнять свои функции при температуре до 135°С.

Для защиты входов от электромагнитных помех используют регулируемые помехоподавляющие фильтры. Схемой ISO1I811T предусмотрено наличие джампера для выбора одного из четырех возможных вариантов фильтра. В ISO1I813T есть возможность программно настроить фильтр для каждого входного канала.

Модуль ISO1I813T позволяет настраивать синхронный захват сигналов нескольких его входов. Эта функция может быть полезной для организации защит или блокировок, для которых необходимо одновременно контролировать состояние нескольких входных дискретных параметров.

Производителями предусмотрена возможность диагностики обрыва проводов, подключенных ко входам модуля, а также контроль наличия напряжения питания. При диагностировании снижения напряжения питания ниже допустимого уровня значения входных сигналов считаются недействительными, и система переходит в аварийный режим работы или отключается.

Характеристики модулей дискретных входов семейства приведены в таблице 1. Блок-схема и типовой вариант подключения интегральной схемы ISO1I813T показаны на рисунке 12, а печатная плата с использованием ISO1I813T показана на рисунке 13.

Таблица 1. Характеристики модулей входных сигналов ISO1I81хT

Параметр ISO1I811T ISO1I813T
Входное напряжение, В 24 24
Напряжение микроконтроллера, В 3,3/5 3,3/5
Интерфейсы подключения микроконтроллера Последовательный, параллельный Последовательный, параллельный
Максимальная частота дискретизации, кГц 125 500
Настройка фильтра помех Механическая Программная
Допустимое напряжение гальванической развязки, В 5000 5000
Поддержка внешнего источника питания +
Контроль наличия напряжения питания +
Диагностика обрыва сигнального провода Поканальная Поканальная
Размеры модуля, мм 8×12,5 8×12,5

Рис. 12. Блок-схема и типовой вариант подключения ISO1I813T

Рис. 13. Печатная плата с двумя ISO1I813T

Модули выходов ISO1H8ххG и ISO2H823V2.5

Переключение выполняют ключи на базе MOSFET-транзисторов. В зависимости от типа модуля, его выходные ячейки способны выдерживать токовую нагрузку до 1,2 А.

Выходы модулей надежно защищены от короткого замыкания в сигнальных кабелях. При диагностировании перегрузки или перегрева переключающего транзистора происходит отключение аварийного выхода до его разрушения. Одновременно происходит контроль напряжения источника питания. При его снижении до уровня менее допустимого все выходы блокируются, и система переходит в аварийный режим работы или отключается.

Для защиты транзисторов от коммутационных перенапряжений используют TVS-диоды.

Характеристики модулей дискретных выходов семейства приведены в таблице 2. Блок-схема и типовой вариант подключения интегральной схемы ISO18ххG показаны на рисунке 14.

Таблица 2. Характеристики модулей выходных сигналов ISO18ххG

Параметр ISO1801G ISO1811G ISO1812G ISO1815G ISO1816G
Напряжение переключения, В 11…35 11…35 11…35 11…35 11…35
Допустимый ток, А 0,6 0,6 0,6 1,2 1,2
Напряжение микроконтроллера, В 5 3,3/5 3,3/5 3,3/5 3,3/5
Интерфейс подключения микроконтроллера Параллельный Параллельный Последовательный Параллельный Последовательный
Допустимое напряжение гальванической развязки, В 5000 5000 5000 5000 5000
Контроль наличия напряжения питания + + + +
Контроль перегрева транзистора + + + +
Размеры модуля, мм 16×14 16×14 16×14 16×14 16×14

Рис. 14. Блок-схема и типовой вариант подключения ISO18ххT

Промышленные цифровые входы и выходы от Maxim Integrated

Компания Maxim Integrated предлагает интегральные схемы для организации дискретных входов и выходов без гальванической развязки. Сюда относятся модули входов MAX22190, MAX22191, выходов MAX14912 и универсальный модуль MAX14914. Такие схемы используются совместно с цифровыми изоляторами (например, MAX14483) или другими компонентами, обеспечивающими развязку полевой и вычислительной систем.

Все схемы обладают высокой помехозащищенностью. Защита от перенапряжений построена на TVS-диодах и надежно работает в диапазоне напряжений -60…+60 В (при рабочем напряжении 24 В).

Одноканальный цифровой вход MAX22191

MAX22191 преобразует входное напряжение 24 В в ток 2,4 мА, подходящий для управления некоторыми типами оптронов. Мощность, потребляемая оптроном, отбирается из входного сигнала. Скорость срабатывания входа не превышает 250 нс. Схема подключения MAX22191 показана на рисунке 15.

Рис. 15. Схема подключения MAX22191

8-канальный цифровой вход MAX22190

Модуль MAX22190 служит для передачи сигналов 24 В в логику ПЛК 3,3/5 В по последовательной SPI-связи. MAX22190 предназначен для подключения к ПЛК с гальванической развязкой на входе. В противном случае необходимо использовать дополнительные цифровые изоляторы или модуль MAX22192. Этот модуль имеет аналогичную с MAX22190 схему и дополнен емкостными изоляторами на выходах для SPI-подключения.

Для защиты от помех схема оборудована программируемыми фильтрами. Параметры фильтров выбираются индивидуально для каждого канала. Скорость срабатывания входа зависит от установленных параметров фильтра.

Возможности системы диагностики включают в себя локализацию обрыва питающих проводов, контроль наличия напряжения питания, проверку циклическим избыточным кодом и многое другое. Схема подключения MAX22190 показана на рисунке 16.

Рис. 16. Схема MAX22190

8-канальные цифровые выходы MAX14912 и MAX14913

Интегральные схемы MAX14912 и MAX14913 представляют собой комплект MOSFET-транзисторов, которые работают в режиме ключей высокого уровня, а также могут быть настроены на работу в двухтактном режиме. Сопротивление каждого транзистора в открытом состоянии при токе нагрузки 0,5 А и температуре 125°С не превышает 230 мОм. Время переключения при работе в режиме ключа высокого уровня не превышает 0,1 мкс.

Для подключения ПЛК к MAX14912 используется параллельный или последовательный PSI-интерфейс. MAX14913 работает только с последовательным. Для подключения к микроконтроллерам необходимо использовать цифровые изоляторы.

Схемы MAX14912 и MAX14913 снабжены системами распознавания обрыва проводов нагрузки, детектирования слишком высокого или слишком малого напряжения на выходе, а также контролируют ток и температуру компонентов. Активные демпферы без потерь ускоряют отключение больших индуктивных нагрузок. Схема MAX14912 показана на рисунке 17.

Рис. 17. Схема MAX14912

Универсальный модуль MAX14914

MAX14914 – это одноканальная интегральная схема на базе MOSFET-транзисторов. MAX14914 может выполнять функцию как дискретного входа, так и дискретного выхода в режиме ключа высокого уровня или в двухтактном режиме. Модуль пригоден для работы с напряжением до 40 В. Максимальный допустимый сквозной ток транзисторов в режиме ключа высоко уровня – 1,3 А. Сопротивление в открытом состоянии не превышает 240 мОм при температуре 125°С. Схема MAX14914 показана на рисунке 18.

Рис. 18. Схема MAX14914

Интеллектуальные дискретные входы MAX14001 и MAX14002

Еще одно решение от Maxim Integrated для организации дискретных входов – это изолированные одноканальные АЦП MAX14001 и MAX14002. Эти АЦП непрерывно оцифровывают значения напряжения на входе модуля и передают их в вычислительную систему устройства. Далее полученные величины сравнивают с запрограммированными заранее пороговыми значениями и делают вывод о состоянии дискретного входа. Таким образом можно создать дискретный вход с напряжением питания до 500 В.

Гальваническая развязка, способная выдерживать напряжение до 3,75 кВ, организована на выходе компаратора, а также на встроенном DC/DC-преобразователе. Встроенный DC/DC-преобразователь может питать все схемы полевого уровня, что позволяет проводить их диагностику даже в момент отсутствия входного сигнала.

Конфигурирование и считывание оцифрованных значений осуществляется через последовательный SPI-интерфейс.

Схемы MAX14001 и MAX14002 имеют встроенный пусковой компаратор. Он управляет током через внешний транзистор и создает пусковой импульс для очистки контактов и ослабления кондуктивных помех. Значение и длительность пускового тока настраиваются в MAX14001 и являются фиксированными значениями в MAX14002.

Схема подключения MAX14001 и MAX14002 показана на рисунке 19.

Рис. 19. Схема подключения MAX14001 и MAX14002

Дискретные входы ISO1211 и ISO1212 от Texas Instruments

Одноканальные (ISO1211) и двухканальные (ISO1212) микросхемы предназначены для использования в качестве дискретных входов с напряжением питания 24 В. При использовании дополнительных внешних токоограничивающих резисторов диапазон входных напряжений может быть увеличен до 300 В. Изоляция вычислительного уровня от полевого происходит за счет емкостных цифровых изоляторов. Микросхемы включают в свой состав встроенные ограничители тока для уменьшения мощности рассеяния. ISO1211 и ISO1212 предназначены для работы с микроконтроллерами с 2,5/3,3/5-вольтовой логикой. Использование TVS-диодов на входе защищает компоненты от скачков напряжения ±60 В. Схема подключения ISO1211 показана на рисунке 20.

Рис. 20. Схема подключения ISO1211

Заключение

Модули дискретных сигналов – важный элемент любого микропроцессорного устройства релейной защиты, автоматики или АСУ ТП электрических станций и подстанций. Условия, в которых приходится работать дискретным входам и выходам, предъявляют ряд специфических требований к набору, типам и параметрам применяемых компонентов. Производителям оборудования следует уделять пристальное внимание качеству своих входных и выходных каскадов, ведь именно они определяют, насколько надежно оборудование будет взаимодействовать между собой. Надежность работы каждого модуля определяет надежность работы всей системы релейной защиты и автоматики электроустановок.

Литература

  1. РД 34.35.310-97. Общие технические требования к микропроцессорным устройствам защиты и автоматики энергосистем. М., ОРГРЭС, 1997, 36 с.
  2. В. И. Гуревич. Уязвимости микропроцессорных реле защиты: проблемы и решения. Инфра-Инженерия, М., 2014
  3. В. И. Гуревич. Микропроцессорные реле защиты. Устройство, проблемы, перспективы. Инфра-Инженерия, М., 2011
  4. В. И. Гуревич. Прогресс в области конструирования микропроцессорных устройств релейной защиты. Электроматика Инфо.
  5. М. Арсеньев. Дискретные входы цифровых устройств центральной сигнализации.

•••

Наши информационные каналы

дискретные компоненты — английский перевод

Сейчас известно, что эти дискретные компоненты являются яркими участками окружающей звезду туманности.

These discrete components are now known to be bright areas in the surrounding nebula.

Дискретные пчёлыComment

Digital Bees

Дискретные элементы

L1 Data Read Miss

Это были стандартные дискретные элементы.

OK, so those are some pretty standard lumped elements.

Мне нужны дискретные градиенты и доступ к проводке.

I need binned gradients and a way into the aiming circuit.

компоненты

Components

Компоненты

C. Components

Компоненты

Components

Компоненты

General guidelines

Компоненты

Components

Компоненты

Components

Компоненты

Parts

Компоненты

Peaks

Компоненты

Pause

Компоненты

Component View

Компоненты

Composite

Компоненты

Scale Objects

Модели с фиктивной переменной могут легко описывать дискретные интервалы характеристик.

The dummy variable models can easily accommodate discrete characteristic spaces.

На всех остальных установках требуется проводить как минимум дискретные измерения.

For all other installations, discontinuous measurement is required as a minimum.

На всех остальных установках требуется проводить как минимум дискретные измерения.

На всех остальных установках требуется проводить как минимум дискретные измерения.

KParts очень просто использовать. Попробуйте вставить другие компоненты или даже компоненты в компоненты.

KParts are easy to use. Try inserting other parts or even parts in parts.

Каждое изображение состоит из массива чисел, обозначающих дискретные уровни яркости (пиксели).

Each image depicted an array of numbers that indicated discrete brightness levels (pixels).

Дискретные например, как во всех определениях переменных, которые мы давали прежде.

Discrete would be like, really all of the definitions that we had up until now.

В то время, как дискретные случайные величины принимают конечное количество значений.

While, with the discrete random variables, it just took on a finite number of values.

Подложка  пластина основного материала со структурой соединений или без нее, на которой или внутри которой могут быть размещены дискретные компоненты или интегральные схемы, или те и другие вместе (Категория 3).

Technical Note

Подложка  пластина основного материала со структурой соединений или без нее, на которой или внутри которой могут быть размещены дискретные компоненты или интегральные схемы, или те и другие вместе (Категория 3).

tetraazabicyclo 3,3,0 octanone 3) Conventional Section p. 160, 1.C.12.u

Компоненты инициативы

Proposal basis

Компоненты работы

C. Components of work

Основные компоненты

Major constituents

второсортные компоненты

(a) Pre operational factors

Стратегические компоненты

Strategic components

Компоненты стратегии

Components of the strategy

Основные компоненты

Main components

Компоненты программы

Programme Components

B. КОМПОНЕНТЫ

B. COMPONENTS

Компоненты СНСК

Components of the CSNA

Основные компоненты

Main components

Электротехнические компоненты

Electrical Components

Опорные компоненты

Reference Components

Военные компоненты

Military components

a) компоненты

(a) Components

Консультативные компоненты

The advisory elements will

2.1 Компоненты

2.1 Components

КЛЮЧЕВЫЕ КОМПОНЕНТЫ

CORE ELEMENTS

Компоненты расходов

Cost components

ABR1S402B — Schneider Electric Интерфейсы дискретных сигналов Компоненты управления Интерфейс выхода 2НО 24В

Тип сети:
пост. ток

Тип контактов:
2 Н.О.

[ith] условный тепловой ток на открытом воздухе:
12 А в соответствии с МЭК 60947-1

Размер шага в ширину:
17.5 мм

Серия:
интерфейс для дискретных сигналов

Тип продукта:
интерфейсный модуль с электромеханическими выходами

Maximum [in] rated current:
62 мА пост. ток

[uc] напряжение вторичных цепей:
24 В

Локальная индикация:
зеленый механ. указатель положения контактов и 1 состояние сигнала управления, индицируемое зеленым светодиодом

Основные характеристики

Тип сети
пост. ток

Тип контактов
2 Н.О.

[ith] условный тепловой ток на открытом воздухе
12 А в соответствии с МЭК 60947-1

Размер шага в ширину
17.5 мм

Серия
интерфейс для дискретных сигналов

Защита от включения с обратной полярностью
с

Тип продукта
интерфейсный модуль с электромеханическими выходами

Maximum [in] rated current
62 мА пост. ток

[uc] напряжение вторичных цепей
24 В

Локальная индикация
зеленый механ. указатель положения контактов и 1 состояние сигнала управления, индицируемое зеленым светодиодом

Дополнительные характеристики

Монтажная опора
комбинированная рейка несимметричная DIN рейка симметричная DIN рейка

[ue] номинальное рабочее напряжение

[ui] номинальное напряжение изоляции
250 В в соответствии с МЭК 60947-1 250 В в соответствии с VDE 0110 группа C

Частота сети
50/60 Гц

Механическая износостойкость
20000000 циклы

Рабочее положение
любое положение

Огнестойкость
V0 в соответствии с UL 94

Напряжение отпускания
3.2 В

Категория монтажа
II в соответствии с МЭК 60947-1

Время дребезга контакта

Макс. коммутируемое напряжение
125 В постоянный ток

Минимальный коммутируемый ток
3 мА

Пределы напряжения цепи управления
30 В порог подачи напряжения: 15 В

Время работы

Минимальное коммутируемое напряжение
17 В

Сечение кабеля
0.34-2.5 мм², 1 или 2 провода Гибкий С кабельным наконечником 0.6-2.5 мм², 1 или 2 провода Гибкий Без наконечника 0.27-2.5 мм², 2-проводн. Жесткий 0.27-4 мм², 1 провод Жесткий

Рабочая частота, гц
6 Гц при отсутствии нагрузки 0.5 Гц при Ie

Цвет корпуса
серый

Электрическая надежность

Соединения – клеммы
клеммный блок с винтовыми зажимами

Minimum holding current
6.6 мА пост. ток

[ie] номинальный рабочий ток
1 А AC-13 Ue: 230 В на 1000000 циклы в соответствии с IEC 60947-5-1 1 А AC-14 Ue: 230 В на 1000000 циклы в соответствии с IEC 60947-5-1 1 А AC-15 Ue: 230 В на 1000000 циклы в соответствии с IEC 60947-5-1 1 А DC-13 Ue: 24 В на 1000000 циклы в соответствии с IEC 60947-5-1 4 А AC-12 Ue: 230 В на 1000000 циклы в соответствии с IEC 60947-5-1 5 А DC-12 Ue: 24 В на 1000000 циклы в соответствии с IEC 60947-5-1

Вес нетто
0.09 кг

Максимальная мощность утечки в вт
1.5 Вт

Условия эксплуатации

Стандарты
IEC 60947-5-1

Степень загрязнения
3 в соответствии с IEC 60947-5-1

Огнестойкость
850 °C в соответствии с МЭК 60695-2-1

Электромагнитная совместимость
тест на стойкость к импульсному перенапряжению 1,2/50 мс в соответствии с IEC 255-4 испытание стойкости к с электролитическому разряду, уровень 3 8 kV в соответствии с IEC 61000-4-2 тест на стойкость к коммутационным помехам на входе/выходе 1 кВ в соответствии с IEC 61000-4-4 тест на стойкость к коммутационным помехам в цепи питания 2 кВ в соответствии с IEC 61000-4-4

Электрическая прочность изоляции
1500 В в течение 1 мин., между независимыми контактами 2500 В в течение 1 мин., между подключенным интерфейсом и землей 4000 В в течение 1 мин., между цепью катушки и цепямиконтактов

Виброустойчивость
6 gn (f = 10-55 Гц) в соответствии с IEC 60068-2-6

Ударопрочность
50 gn для 11 мс в соответствии с IEC 60068-2-27

Стойкость к кратковременным исчезновениям напряжения питания
3 мс

Защитное исполнение
TC

Степень защиты ip
IP20 в соответствии с МЭК 60529

Сертификаты
UL CSA BV LROS (Lloyds register of shipping) DNV

Высота над уровнем моря

Температура окружающей среды при хранении
-40-70 °C

Температура окружающей среды
-20-60 °C при Un -5-40 °C неограниченное использование

Discrete Component — обзор

4.3.4.1 RF Фильтры

Полосовой фильтр, состоящий из дискретных компонентов, по сути, представляет собой резонансный контур, подобный тому, который показан на рисунке 4.23. Показанный там идеальный резонатор без потерь будет пропускать только резонансную частоту, но реальные схемы имеют конечные потери, характеризуемые, как мы отметили ранее, добротностью Q . Потери заставляют резонансный контур пропускать через него конечную полосу частот; ширина полосы обратно пропорциональна Q (рисунок 4.33). (Обратите внимание, что выходная частотная характеристика, показанная на рисунке, для удобства нормирована на 1 Ом; другое значение изменит положение пика, но не ширину полосы.) Как показано в правой половине рисунка, добротность также определяет ширина полосы пропускания фильтра. Фильтры с узкой полосой пропускания должны иметь очень высокий Q: например, полосовой фильтр RF для диапазона ISM 902–928 МГц должен иметь полосу пропускания порядка 3% от центральной частоты, требуя Q не менее 30.На практике для создания хорошего фильтра требуется значительно более высокое значение Q: фильтр должен иметь довольно ровную передачу в полосе пропускания и резкий переход к очень низкой передаче в полосах пропускания , а не пиковое поведение, показанное на рисунке. Задачи очень серьезные. Например, в США базовые станции сотовых телефонов работают в полосе частот от 869 до 894 МГц (и могут передавать на уровнях мощности 100 Вт и более!). Чтобы обеспечить подавление сигнала на частоте 893 МГц на 40 или 50 дБ при приеме сигнала на частоте 903 МГц с минимальными потерями, нам потребуется добротность в несколько сотен.Встроенные фильтры, построенные с помощью катушек индуктивности и конденсаторов в процессах Si CMOS, обычно ограничиваются добротностью около 10, в основном из-за потерь в катушках индуктивности. Дискретные компоненты предлагают добротность до 20–30 на этих частотах, но сложные фильтры со многими элементами, построенными с использованием дискретных компонентов, станут физически большими и не подходят для частот ГГц.

Рисунок 4.33. Простой фильтр, использующий параллельный резонансный контур и полосовые характеристики.

С другой стороны, если все, что нужно, — это отклонить излучение второй и третьей гармоник от передатчика (т.е. для пропускания передачи на частоте 915 МГц, но отклонения 1830 МГц) вполне достаточно дискретных фильтров с Q около 10.

Для обеспечения фильтрации с выбором полосы требуются более совершенные технологии с высокой добротностью, малым физическим размером и низкой стоимостью. Существует несколько методов получения фильтров с высоким коэффициентом качества и небольшими размерами на микроволновых частотах. Многие из этих подходов зависят от того факта, что акустические (механические) колебания распространяются намного медленнее, чем электромагнитные волны, поэтому резонансная структура, содержащая одну или несколько длин волн звука, может быть намного меньше, чем аналогичное устройство, использующее электромагнитные резонансы.

Важным примером технологии электромеханических фильтров является устройство на поверхностных акустических волнах (SAW). (Читатель может вспомнить, что мы упоминали RFID-метки на основе ПАВ в главе 2; в них используется технология, аналогичная технологии фильтров на ПАВ для создания закодированных с задержкой отражений.) Фильтры на ПАВ достигают сотен добротностей, доступны в корпусах для поверхностного монтажа, и может без повреждений пропускать сотни милливатт. Фильтры на ПАВ относительно дороги (от 0,50 до 10 долларов).Упакованные фильтры имеют площадь порядка 1 см, что достаточно велико, чтобы количество фильтров необходимо было минимизировать как для экономии места на плате, так и для минимизации затрат. Пакеты со шкалой для чипов с площадью всего в несколько квадратных миллиметров стали доступны недавно, что позволяет вставлять фильтры с небольшими потерями в площади. Резонансная частота SAW-фильтра в некоторой степени зависит от температуры; кварцевые фильтры в этом отношении лучше, чем большинство других пьезоэлектрических материалов, но их производство дороже.

Упрощенная структура фильтра на ПАВ показана на рисунке 4.34. Устройство построено на пьезоэлектрической подложке, такой как кварц, LiNbO 4 или ZnO. Электрические преобразователи состоят из слоя проводящего металла, такого как алюминий, нанесенного и нанесенного на поверхность пьезоэлектрика с использованием методов, аналогичных тем, которые используются при изготовлении интегральных схем.

Рисунок 4.34. Упрощенный фильтр поверхностных акустических волн.

Входной преобразователь состоит из примерно 100 встречно-штыревых пальцев, управляемых с переменной полярностью от источника ВЧ.Между каждой парой пальцев внутри пьезоэлектрического материала образуется электрическое поле, вызывающее зависящую от времени деформацию, которая создает акустическую волну. Для входной частоты, такой, что расстояние между пальцами составляет половину длины акустической волны, будет происходить резонансное усиление волны по мере ее распространения вдоль преобразователя, поскольку каждая чередующаяся область деформации будет находиться в фазе с волной и увеличивать смещение. . Результирующая сильная акустическая волна распространяется к меньшему выходному преобразователю, где акустическая деформация создает электрическое поле между электродами, что приводит к выходному напряжению.Срез пьезоэлектрика часто разрезают под углом к ​​оси распространения, так что акустическая энергия, которая не преобразуется обратно в электрическую, отражается от краев подложки под нечетным углом и рассеивается, прежде чем она может помешать желаемой работе. фильтра. Поскольку акустическая волна распространяется примерно в 10 000 раз медленнее, чем электромагнитное излучение, длины волн для микроволновых частот составляют порядка 1 микрона, что позволяет создавать компактные конструкции фильтров с высокой добротностью.

Характеристики довольно типичного полосового (или подавляющего изображение) фильтра показаны на рисунке 4.35 как зависимость передачи в дБ через фильтр от частоты. В диапазоне ISM потери через фильтр составляют всего около 2,3 дБ ± 0,3 дБ: эта передача известна как вносимые потери , поскольку это потери в полосе из-за вставки фильтра в схему. Низкие вносимые потери важны как при передаче, так и при приеме, хотя, поскольку фильтры передачи обычно должны обеспечивать только подавление гармоник, фильтр на ПАВ может не понадобиться.Вносимые потери фильтра передачи напрямую связаны с мощностью сигнала, поэтому фильтры с потерями означают более крупные усилители мощности передачи, которые стоят дороже и потребляют больше энергии постоянного тока. На приемной стороне потери в фильтре по существу равны его коэффициенту шума, и, поскольку фильтр обычно размещается перед малошумящим усилителем или смесителем, коэффициент шума фильтра должен добавляться непосредственно к коэффициенту шума приемника.

Рисунок 4.35. Зависимость передачи от частоты для типичного SAW-фильтра с центром в диапазоне ISM США, показывающая определения вносимых потерь, коэффициента формы и подавления внеполосных сигналов.

Другими важными свойствами фильтра являются резкость, с которой передача прерывается, когда частота выходит за границы диапазона, и передача (надеюсь, небольшая, поэтому подавление) внеполосных сигналов. Полоса пропускания в этом случае при уменьшении передачи на 3 дБ по сравнению с центральной частотой составляет около 41 МГц, что значительно шире, чем полоса ISM 28 МГц: сигналы на 6–7 МГц за пределами полосы будут иметь небольшое подавление. После этого передача падает довольно быстро: коэффициент формы , отношение полосы пропускания при подавлении 20 дБ к подавлению 3 дБ, составляет примерно 1.4. Подавление сигналов вдали от границ полосы частот, таких как полоса частот восходящего канала сотового телефона 824–849 МГц, составляет 40 дБ или лучше. Однако этот фильтр обеспечивает подавление только около 3 дБ на верхнем конце полосы частот нисходящей линии связи сотовой связи. Соседняя базовая станция сотовой связи, работающая на верхнем краю полосы, не будет отклонена фильтром выбора полосы, а должна быть удалена после преобразования основной полосы частот. Такой мешающий сигнал может объединяться с другими мешающими сигналами (такими как другие считыватели RFID) из-за искажения третьего порядка во внешнем интерфейсе приемника, чтобы создавать помехи на частоте считывателя, которые не могут быть отфильтрованы.Как следствие, радиочастотной фильтрации может быть недостаточно для защиты считывающего устройства от источников помех, и вместо этого необходимо обеспечить хорошую линейность в смесителе и (если используется) радиочастотном усилителе.

Другие коммерчески доступные технологии фильтрации включают устройства объемной акустической волны (BAW), в которых используется тонкий слой пьезоэлектрического материала и которые могут обрабатывать более высокие плотности мощности, чем фильтры на ПАВ, и диэлектрические резонаторные фильтры, в которых используются электрические резонансы диэлектрика с высоким содержанием диэлектрика. -постоянный блок.

Дискретное устройство — Электронные комплектующие Производители дискретных устройств

Дискретное устройство (или дискретный компонент) — это электронный компонент с одним элементом схемы, пассивным (резистор, конденсатор, катушка индуктивности, диод) или активным (транзистор или электронная лампа), кроме интегральной схемы.Этот термин используется для отличия компонента от интегральных схем и гибридных схем, которые построены из нескольких элементов схемы в одном корпусе. Обычно это относится к полупроводниковым приборам.

Примеры:

  • Транзистор
  • Диод
  • TRIAC
  • светодиод

Пассивные устройства:

  • Резистор
  • Конденсатор
  • Индуктор

Чтобы помочь инженерам в онлайн-поиске дискретных устройств для их приложений и прототипов, у нас есть самая большая база данных онлайн-каталогов, собранных от ведущих производителей, поставщиков и дистрибьюторов дискретных компонентов.

Межгосударственная сеть, состоящая из самых известных брендов электронной промышленности, дает производителям, поставщикам и дистрибьюторам, связанным с ней, преимущество перед теми, кто не таковыми. Лучший способ наладить отношения с вашей целевой аудиторией — это построить и развить прочную сеть поставщиков, дистрибьюторов и представителей, которые, в свою очередь, увеличат рынок вашей продукции.

Дискретное устройство :
Наш веб-сайт предлагает обширную линейку дискретных устройств с небольшими корпусами, легким дизайном и низким энергопотреблением.У нас перечисленные дискретные устройства:

  • МОП-транзистор
  • Биполярный транзистор
  • J-полевой транзистор
  • Транзисторная матрица
  • Транзистор с внутренним резистором
  • NSAD серии
  • NNCD серии
  • RD серии
  • SCR
  • TRIAC
  • Пусковое устройство

МОП-транзистор:
Это упреждающий подход к управлению питанием, разработке и коммерциализации полупроводников, таких как силовые полевые МОП-транзисторы, для широкого спектра приложений.Наше текущее предложение включает устройства управления питанием, которые способствуют снижению энергопотребления и миниатюризации автомобильных электронных устройств, персональных компьютеров, мобильных телефонов и т. Д.

У нас доступны следующие типы MOFSET:

  • N-канал, одиночный, от 16 В до 25 В
  • N-канал, одиночный, от 30 В до 43 В
  • N-канал, одиночный, от 50 до 60 В
  • N-канал, одиночный, от 75 В до 250 В
  • Одноканальный N-канал> 400 В
  • P-канал, одиночный, от -12 В до -40 В
  • P-канал, одиночный, от -50 В до -60 В
  • P-канал, одиночный <-100 В
  • Дополнительный N / P-канал
  • МОП-транзистор
  • с диодом Шоттки
  • Двойной N-канал
  • Двойной P-канал
  • N-канальный массив
  • Массив P-каналов
  • И еще более 18 новых моделей.

Транзистор биполярный
Предлагаются два типа биполярных транзисторов:

  • Малосигнальные транзисторы
  • Силовые транзисторы
    • Низкий VCE (насыщенный), высокий hFE
    • Низкое напряжение, высокоскоростное переключение, высокое напряжение, высокоскоростное переключение
    • Усиление звуковой частоты, усиление высокой частоты
    • Дарлингтон

J-FET
Различные типы J-FET:

  • Матрица транзисторов
    • Матрица силовых транзисторов (многокристальная, 4 цепи)
    • Массив малых сигнальных транзисторов (многокристальный)
    • Массив малых сигнальных транзисторов (монолитный)
    • J-FET + биполярный транзистор
  • Матрица силовых транзисторов (многокристальная, 4 цепи)
  • Массив малых сигнальных транзисторов (монолитный)
  • J-FET + биполярный транзистор

Разница между дискретными и интегральными схемами

Каждое элементарное электронное устройство, построенное как единое целое.До изобретения интегральных схем (ИС) все отдельные транзисторы, диоды, резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности были дискретными по своей природе. Любая схема или система могут выдавать желаемый результат на основе ввода. Любая система может быть построена с использованием дискретных компонентов, а также с помощью ИС. Мы не можем физически поместить все нескольких дискретных схем на кремниевую пластину и просто назвать ее интегральной схемой. Интегральные схемы состоят из кремниевых пластин, которые не вставляются (и не помещаются) на кремниевые пластины.Итак, главное — создать ИС, все дискретные компоненты обработаны на кремниевой пластине. Но опять же у нас есть проблема; некоторые дискретные схемы невозможно создать на кремниевой пластине, пока мы производим ИС.


Различия между дискретными и интегральными схемами

Дискретные схемы

Дискретная схема состоит из компонентов, которые изготавливаются отдельно. Позже эти компоненты соединяются вместе с помощью токопроводящих проводов на печатной плате или печатной плате.Транзистор является одним из основных компонентов, используемых в дискретных схемах, и комбинации этих транзисторов могут использоваться для создания логических вентилей. Эти логические элементы могут использоваться для получения желаемого выхода из входа. Дискретные схемы могут быть рассчитаны на работу при более высоких напряжениях.

Дискретная схема на плате

Недостатки дискретных схем

  • Сборка и подключение всех отдельных дискретных компонентов занимает больше времени и занимает больше места.
  • Замена вышедшего из строя компонента сложна в существующей цепи или системе.
  • На самом деле, элементы соединяются методом пайки, что могло снизить надежность.
  • Чтобы преодолеть эти проблемы надежности и экономии места, разработаны интегральные схемы.

Интегральные схемы

Интегральная схема — это микроскопический массив электронных схем и электронных компонентов (резисторов, конденсаторов, катушек индуктивности …), которые рассеиваются или имплантируются в поверхность пластины полупроводникового материала, такого как кремний.Интегральная схема, изобретенная Джеком Килби в 1950-х годах. Чип обычно называют интегральными схемами (IC).

Базовая структура IC

Эти ИС упакованы в твердую внешнюю крышку, которая может быть изготовлена ​​из изоляционного материала с высокой теплопроводностью, и с контактными выводами (также называемыми штырями) схемы, выходящими из корпуса ИС.

В зависимости от конфигурации контактов доступны различные типы корпусов ИС.

  • Двухрядный корпус (DIP)
  • Плоская пластиковая упаковка (PQFP)
  • Флип-чип шариковая сетка (FCBGA)
Типы упаковки ИС

Транзисторы являются основными компонентами в производстве ИС.Эти транзисторы могут быть биполярными транзисторами или полевыми транзисторами, в зависимости от применения ИС. Поскольку технология развивается день ото дня, количество транзисторов, встроенных в ИС, также увеличивается. В зависимости от количества транзисторов в ИС или Чипе ИС делятся на пять типов, приведенных ниже.

S.No Категория IC Количество транзисторов, встроенных в одну микросхему ИС
1 Маломасштабная интеграция (SSI) До 100
2 Среднемасштабная интеграция (MSI) От 100 до 1000
3 Крупномасштабная интеграция (LSI) От 1000 до 20 тыс.
4 Очень крупномасштабная интеграция (СБИС) ОТ 20К до 1000000
5 Ультра-крупномасштабная интеграция (ULSI) От 10 000 000 до 1 00 000 000
Преимущества интегральной схемы над дискретными
  • Интегральная схема, довольно небольшая по размеру, практически около 20 000 электронных компонентов могут быть встроены в один квадратный дюйм микросхемы IC.
  • Многие сложные схемы изготавливаются на одной микросхеме, что упрощает проектирование сложной схемы. А также улучшает производительность системы.
  • ИС
  • обеспечат высокую надежность. Меньшее количество подключений.
  • Они доступны по низкой цене благодаря массовому производству.
  • ИС
  • потребляют очень мало энергии или меньше энергии.
  • Легко заменяется от другой схемы.
Недостатки интегральных схем
  • После изготовления ИС невозможно изменить параметры, в которых будет работать интегральная схема.
  • Когда компонент в ИС поврежден, вся ИС должна быть заменена новой.
  • Для более высокого значения емкости (> 30 пФ) в ИС нам необходимо подключить дискретный компонент извне.
  • Невозможно производить ИС большой мощности (более 10 Вт).

Из приведенной выше информации мы можем сделать вывод, что в целом интегральные схемы представляют собой мини-схемы, изготовленные на единственном кремниевом кристалле и, следовательно, обеспечивают значительную экономию площади.В то время как дискретные схемы состоят из различных активных и пассивных электронных компонентов, соединенных на печатной плате с помощью процесса пайки. Мы надеемся, что вы лучше понимаете эту концепцию. Кроме того, любые вопросы относительно этой концепции или для реализации проектов электроники , пожалуйста, оставьте свой отзыв, комментируя в разделе комментариев ниже. Вот вам вопрос, Какова основная функция IC ?

Дискретные компоненты: Дом сборки печатных плат

Дискретные компоненты — это (электронные) компоненты с одним элементом схемы, пассивным (резистор, конденсатор, индуктивность) или активным (транзистор или электронная лампа).Они находятся в простом корпусе, обычно предназначенном для пайки на печатной плате. Обычно используются две формы таких комплектов компонентов:

  • Конструкции со сквозными отверстиями (тип TO220), которые должны быть прикреплены к печатной плате через отверстия.
  • Устройства для поверхностного монтажа (SMD), которые крепятся к печатной плате, при необходимости с использованием клея. И контакты припаяны к медным контактным площадкам на поверхности схемы.

До появления интегральных схем (чипов) все транзисторы, резисторы, конденсаторы и диоды были дискретными.Дискретные компоненты широко используются в усилителях и других электронных продуктах, которые используют большие токи. На печатной плате они перемешаны с микросхемами, и вряд ли найдется какое-либо электронное изделие, в котором не было бы хотя бы одного или двух дискретных резисторов или конденсаторов. Дискретные компоненты, такие как следующие:

  • Конденсаторы (керамические, электролитические, танталовые)
  • Предохранители
  • Резисторы
  • Транзисторы (MOSFET, BJT, JFET)
  • Индукторы
  • Переключатели
  • Двигатели

Дискретные компоненты

Дискретные компоненты

Последний метод становится все более распространенным, поскольку он делает возможным эффективное рассеивание тепла через слой (слои) заземления печатных плат и повышает производительность сборочных линий печатных плат (компоненты SMD размещаются быстрее, чем конструкции сквозных отверстий с использованием автоматизированных методов) , что снижает производственные затраты.Они также используются в специальных схемах с металлической подложкой. В этом случае печатная медная схема изолируется от металлической основы с помощью слоя изоляционного материала, который является либо органическим, либо полученным с использованием оксида металла (оксида алюминия). Этот метод аналогичен тому, который используется в силовых модулях, представленных в следующем разделе. См. Активные компоненты и пассивные компоненты.

Выбор правильных пассивных и дискретных компонентов для максимальной производительности системы

Выбор активных и пассивных компонентов будет иметь огромное влияние на общую производительность блока питания.Эффективность, выделяемое тепло, физический размер, выходная мощность и стоимость будут так или иначе зависеть от выбранных внешних компонентов. В этой статье описываются наиболее важные спецификации, которые разработчик должен понимать для следующих внешних пассивных и активных компонентов в типичной конструкции SMPS: резисторов, конденсаторов, катушек индуктивности, диодов и полевых МОП-транзисторов.

Импульсные источники питания

(SMPS) в значительной степени стали стандартом де-факто для создания нескольких шин питания, где эффективность имеет первостепенное значение.Это особенно актуально для портативных приложений с батарейным питанием, где длительное время автономной работы имеет решающее значение.

Есть много разных способов спроектировать силовую цепь. Мы можем использовать понижающие (понижающие) преобразователи, повышающие (повышающие) преобразователи, понижательно-повышающие преобразователи (повышающие и понижающие) и множество других топологий. Их всех объединяет потребность в хорошо отлаженных внешних активных и пассивных компонентах, чтобы система работала оптимально.

Для некоторых решений на базе ИС питания может потребоваться всего три внешних компонента, например понижающий стабилизатор ADP2108.Поскольку он имеет внутренние переключатели питания, для этого импульсного регулятора требуется только три внешних компонента: входной и выходной конденсатор и одна катушка индуктивности. Верхний предел внешних компонентов практически безграничен, в зависимости от топологии и требований к питанию. При рассмотрении стоимости, производительности и надежности системы проектировщику важно знать, какие параметры имеют решающее значение для выбора правильных компонентов.

Резисторы

Резисторы

широко известны, и их влияние на ИИП довольно ограничено.Однако там, где они используются, важно понимать их потенциальное воздействие. Это и есть обратная связь, компенсация и измерение тока.

При использовании регулируемого регулятора будет использоваться схема внешнего резисторного делителя для деления выходного напряжения для обеспечения обратной связи для регулятора. Здесь играет роль допуск резистора, а также температурные коэффициенты резистора (tempco). В новых ПЛИС и процессорах с их более низким напряжением ядра применяются более жесткие допуски на напряжение питания.Для ПЛИС с напряжением ядра 1 В допуск 5% составляет всего 50 мВ.

На рисунке 1 мы показываем, как допуск резистора, а также температурные коэффициенты резистора могут существенно повлиять на ваш окончательный проект.

Рисунок 1.

Понижающий стабилизатор ADP2301 имеет опорное напряжение 0,8 В. Выходное напряжение будет

Если мы определим коэффициент усиления схемы как

При проектировании для выходного напряжения 1 В выберем R2 = 10 кОм и вычислим R1 = 2.5 кОм. Коэффициент усиления схемы составит

При использовании резисторов с допуском 5% и запасом на худой случай, наше усиление составляет

Это составляет ± 2% погрешности выходного напряжения. В системе, требующей 5% допустимого напряжения питания, мы уже израсходовали большую часть нашего бюджета ошибок.

Та же конструкция с резисторами с допуском 1% имеет погрешность ± 0,4%.

Температурный коэффициент резистора также вызовет ошибку в системе.Если R1 рассчитан на +100 ppm / ° C, а R2 рассчитан на –100 ppm / ° C, повышение температуры на 100 ° C добавит дополнительную ошибку 0,4%. По этим причинам рекомендуются резисторы с допуском 1% или лучше. Резисторы с температурным коэффициентом до 10 ppm / ° C легко доступны, но увеличивают стоимость системы.

Конденсаторы

Конденсаторы

выполняют несколько функций в проектах SMPS: накопление энергии, фильтрация, компенсация, программирование плавного пуска и т. Д. Как и во всех реальных устройствах, существуют паразитные конденсаторы, о которых разработчик должен знать.В контексте накопления и фильтрации энергии SMPS двумя наиболее важными паразитами являются эффективное последовательное сопротивление (ESR) и эффективная последовательная индуктивность (ESL). На рисунке 2 показан упрощенный чертеж реального конденсатора.

Рисунок 2.

Зависимость полного сопротивления идеального конденсатора от частоты будет монотонно уменьшаться с увеличением частоты. На рисунке 3 показаны зависимости импеданса от частоты для двух разных конденсаторов емкостью 100 мкФ. Один из них — алюминиевый электролитический, другой — многослойный керамический конденсатор.Как и ожидалось, на низких частотах импеданс монотонно падает с увеличением частоты. Однако из-за ESR на некоторой частоте это сопротивление достигает минимума. По мере того, как частота продолжает увеличиваться, конденсатор начинает вести себя больше как катушка индуктивности, и полное сопротивление будет увеличиваться по частоте. Кривые зависимости импеданса от частоты называются кривыми «ванны», и все реальные конденсаторы ведут себя таким образом.

Рисунок 3.

На рисунке 4 показаны функции конденсатора в конструкции понижающего преобразователя.Входной конденсатор будет воспринимать большие прерывистые токи пульсации. Этот конденсатор должен быть рассчитан на высокие токи пульсаций (низкий ESR) и низкую индуктивность (ESL). Если ESR входного конденсатора слишком высокое, это вызовет рассеяние мощности I * R внутри конденсатора. Это снизит эффективность преобразователя и потенциально приведет к перегреву конденсатора. Прерывистый характер входного тока также будет взаимодействовать с ESL, вызывая скачки напряжения на входе. Это внесет в систему нежелательный шум.Выходной конденсатор понижающего преобразователя будет испытывать постоянные токи пульсаций, которые, как правило, невелики. ESR следует поддерживать на низком уровне для наилучшего КПД и переходного отклика при нагрузке.

Рисунок 4.

На рисунке 5 показана функция разделительного конденсатора в повышающем преобразователе. На входном конденсаторе будет непрерывная пульсация тока. Конденсатор следует выбирать с низким ESR, чтобы минимизировать пульсации напряжения на входе. Выходной конденсатор будет воспринимать большие прерывистые токи пульсации.Здесь требуются конденсаторы с низким ESR и низким ESL.

Рисунок 5.

В повышающем-понижающем преобразователе на входных и выходных конденсаторах наблюдаются прерывистые токи пульсации. В этой топологии необходимо использовать конденсаторы с низким ESR и низким ESL.

Может быть целесообразно использовать несколько конденсаторов параллельно для увеличения емкости. Емкость добавлю параллельно. Кроме того, параллельно будут уменьшаться ESR и ESL. Используя два (или более) конденсатора параллельно, вы получите большую емкость, меньшую индуктивность и сопротивление.Во многих случаях это единственный способ получить требуемую высокую емкость и низкое ESR для удовлетворения проектных требований.

Использование онлайн-инструмента проектирования, такого как ADIsimPower от Analog Devices, учтет эти компромиссы и поможет вам оптимизировать дизайн.

Существует множество различных типов конденсаторов на выбор. Электролитический алюминий, тантал и многослойная керамика — три наиболее часто используемых типа. Как и в случае с большинством инженерных решений, выбор правильного типа — это ряд компромиссов.

Алюминиевые электролитические конденсаторы имеют большие значения по низкой цене. Они представляют собой лучшую стоимость / мкФ из всех вариантов. Главный недостаток алюминиевых электролитических конденсаторов — высокое ESR, которое может составлять порядка нескольких Ом. Обязательно используйте конденсаторы переключаемого типа, так как они будут иметь более низкое ESR и ESL, чем их аналоги общего назначения. Алюминиевые электролитические конденсаторы также зависят от электролита, который со временем может высыхать, что сокращает срок их службы.

В танталовых конденсаторах

в качестве диэлектрика используется танталовый порошок.Они предлагают большие значения в меньших корпусах, чем эквивалентный алюминиевый конденсатор, хотя и по более высокой цене. ESR обычно находится в диапазоне 100 мОм, что ниже, чем у алюминия. Поскольку они не используют жидкий электролит, их срок службы больше, чем у алюминиевых электролитов. По этой причине они популярны в приложениях с высокой надежностью. Танталовые конденсаторы чувствительны к импульсным токам и иногда требуют последовательного сопротивления для ограничения пусковых токов. Будьте осторожны, чтобы не выходить за пределы рекомендованных производителем номинальных значений импульсного тока, а также номинального напряжения.Выходом из строя танталовых конденсаторов может стать возгорание пламенем.

Многослойный керамический конденсатор (MLCC) предлагает чрезвычайно низкие значения ESR (<10 мОм) и ESL (<1 нГн) в небольшом корпусе для поверхностного монтажа. MLCC доступны в размерах до 100 мкФ, хотя физический размер и стоимость увеличиваются для значений> 10 мкФ. Помните о номинальном напряжении MLCC, а также о диэлектрике, используемом в их конструкции. Фактическая емкость будет изменяться в зависимости от приложенного напряжения, называемого коэффициентом напряжения, и это изменение может быть очень большим в зависимости от выбранного диэлектрика.На рисунке 6 показана зависимость емкости от приложенного напряжения для трех разных конденсаторов. Диэлектрик типа X7R обеспечивает наилучшие характеристики и настоятельно рекомендуется. Керамические конденсаторы из-за пьезоэлектрических характеристик диэлектрика чувствительны к вибрации печатной платы, а генерируемый шум напряжения может нарушить чувствительные аналоговые схемы, такие как системы ФАПЧ. В этих чувствительных приложениях лучшим выбором могут быть танталовые конденсаторы, невосприимчивые к воздействию вибрации.

Рисунок 6.

Катушки индуктивности

Катушка индуктивности — это элемент накопления магнитной энергии, который обычно состоит из проволочной катушки, намотанной на ферромагнитный сердечник.Ток, протекающий через катушку индуктивности, вызывает магнитное поле в сердечнике. Это магнитное поле является механизмом накопления энергии. Поскольку ток в катушке индуктивности не может изменяться мгновенно, при приложении напряжения к катушке индуктивности ток будет нарастать. На рисунке 7 показана форма волны тока в катушке индуктивности.

Рисунок 7.

Когда переключатель замыкается, на катушке индуктивности появляется полное напряжение (В). Ток в катушке индуктивности будет нарастать со скоростью V / L. Когда переключатель разомкнут, ток будет падать с той же скоростью, и при схлопывании магнитного поля будет генерироваться большое напряжение.Это магнитное поле является механизмом накопления энергии. Упрощенную модель индуктора можно увидеть на рисунке 8.

Рисунок 8.

Помимо индуктивности, будет последовательное сопротивление (DCR), а также шунтирующая емкость. DCR в основном зависит от сопротивления катушки провода и будет важен при расчете потерь мощности в катушке индуктивности. Шунтирующая емкость вместе с индуктивностью может вызвать саморезонанс катушки индуктивности. Собственную резонансную частоту можно рассчитать из

Хорошее практическое правило — поддерживать частоту переключения в десять раз меньше, чем собственная резонансная частота катушки индуктивности.В большинстве дизайнов это не будет проблемой.

Потери мощности внутри индуктора вызовут повышение температуры внутри индуктора, а также потерю эффективности. Есть две основные категории потерь мощности в индукторах. Дизайнеры должны понимать и то, и другое. Потери сопротивления обмотки (DCR) — это просто потери I 2 × R в проводнике. Их также называют потерями в меди. Другие факторы, влияющие на потери мощности в индукторах, известны как потери в сердечнике. Потери в сердечнике представляют собой комбинацию магнитного гистерезиса и вихревых токов внутри сердечника.Потери в сердечнике гораздо сложнее рассчитать, и они могут даже не быть указаны в техническом паспорте, но приведут к рассеянию мощности и повышению температуры внутри сердечника. Компания Analog Devices получила информацию о потерях в сердечнике от производителей индукторов и включила ее в свой онлайн-инструмент проектирования ADIsimPower. Это позволит получить точную информацию о потерях в сердечнике и их влиянии на общую конструкцию SMPS.

На рис. 9 показано, как работают индукторы как в понижающем, так и в повышающем режимах питания.Основная функция катушки индуктивности — накопление энергии, но она также действует как фильтр. Выбор значения индуктивности начинается с определения максимального желаемого тока пульсаций. Хорошей отправной точкой является использование 30% постоянного тока нагрузки для понижающих преобразователей и 30% входного постоянного тока для повышающих преобразователей. Таким образом, значение индуктивности можно рассчитать, используя уравнения на Рисунке 9.

Рисунок 9.

Допуски индуктивности могут составлять до ± 30% при заводских настройках, поэтому обязательно включите это в свои расчеты.Также обязательно выбирайте индуктор с

, где Isat — ток насыщения катушки индуктивности. Ток насыщения — это ток, при котором индуктивность падает на определенный процент. Этот процент зависит от производителя и составляет от 10% до 30%. При выборе индуктора обязательно обратите внимание на изменение тока насыщения при изменении температуры, так как ваш индуктор, вероятно, будет работать при высокой температуре. Работа с уменьшением индуктивности на 10% обычно является приемлемой, если это наихудший сценарий.Использование индукторов большего размера, чем необходимо, займет больше места на печатной плате и, как правило, дороже. Более высокая частота коммутации позволит использовать катушки индуктивности меньшего номинала.

В индукторах для ИИП используются два основных материала сердечника, а именно порошковое железо и твердый феррит. Сердечник из порошкового железа имеет воздушные зазоры внутри материала, которые обеспечивают «мягкую» кривую насыщения. Из-за мягкого отклика на насыщение катушки индуктивности, использующие этот материал сердечника, лучше подходят для приложений, требующих больших мгновенных токов.

Катушки индуктивности

с ферритовым сердечником насыщаются быстрее, но имеют меньшую стоимость и меньшие потери в сердечнике.

Выбор правильного значения индуктивности для вашей схемы — непростой расчет, но большинство конструкций будут работать в довольно широком диапазоне значений индуктивности.

Преимущества более дешевых индукторов включают

  • Нижний DCR
  • Более высокий ток насыщения
  • Высшее di / dt
  • Более высокая частота переключения
  • Лучшая переходная характеристика

Преимущества более дорогих катушек индуктивности включают

  • Нижний ток пульсации
  • Меньшие потери в сердечнике
  • Низкие среднеквадратичные токи в переключателях цепи
  • Более низкая емкость, необходимая для соответствия спецификации пульсации на выходе

Относительно новым игроком в семействе индукторов являются индукторы с многослойной микросхемой.Эти индукторы для микросхем доступны в очень малых физических размерах (0805) и имеют очень небольшую общую конструкцию. В настоящее время доступны значения индуктивности до 4,7 мкГн, поэтому они обычно подходят для конструкций с более высокой частотой переключения. Небольшой размер также ограничивает допустимую нагрузку по току, примерно 1,5 А, поэтому они не подходят для конструкций с более высокой мощностью. Они имеют меньшую стоимость, меньший размер и меньшее постоянное сопротивление, чем стандартные индукторы с проволочной обмоткой, поэтому они могут быть подходящими для вашего применения.

Экранированные и неэкранированные индукторы

Хотя экранированные катушки индуктивности более дороги и имеют меньший ток насыщения (при том же физическом размере и стоимости), они значительно снижают электромагнитные помехи. Почти всегда стоит использовать экранированные катушки индуктивности, чтобы избежать проблем с электромагнитными помехами в вашей конструкции. Это особенно актуально при использовании более высоких частот переключения.

Диоды

Асинхронные импульсные источники питания используют пассивный переключатель. Переключатель обычно имеет форму диода.Однако из-за прямого падения напряжения на диоде асинхронные конструкции обычно ограничиваются выходным током <3 А, в противном случае падение КПД будет слишком большим.

Для всех схем, кроме самых высоких напряжений, диоды Шоттки являются рекомендуемым выбором для асинхронных регуляторов. Они доступны с пробивным напряжением до ~ 100 В. Более низкое прямое падение напряжения диодов Шоттки по сравнению с кремниевыми диодами значительно снижает рассеиваемую мощность.

Фактически нулевое время обратного восстановления также предотвращает коммутационные потери в диоде.

Также доступны диоды Шоттки

со сверхнизким прямым падением напряжения. Они доступны только при пробивном напряжении до ~ 40 В и будут стоить немного дороже, но еще больше уменьшат рассеиваемую мощность в диоде.

При выборе диода необходимо учитывать прямое падение напряжения, напряжение пробоя, средний прямой ток и максимальную рассеиваемую мощность. Выберите устройство с как можно меньшим прямым падением напряжения, но обязательно используйте числа из техпаспорта, которые отражают прямое падение напряжения при токе, который будет виден в конструкции.Часто прямое падение напряжения значительно увеличивается с увеличением прямого тока. Более высокое прямое падение напряжения вызовет большее рассеивание мощности в устройстве. Это, в свою очередь, снизит эффективность преобразователя и может вызвать перегрев диода.

Диоды имеют отрицательный температурный коэффициент прямого напряжения. Это будет обоюдоострый меч. С одной стороны, при повышении температуры диода прямое падение напряжения будет уменьшаться, что приведет к уменьшению мощности, рассеиваемой внутри устройства.Однако из-за этого эффекта параллельное соединение диодов для разделения тока не рекомендуется, поскольку один диод будет иметь тенденцию преобладать и поглощать весь ток в параллельной системе.

Номинальное напряжение пробоя диода должно быть выше напряжений в системе. Номинальный прямой ток должен быть больше, чем расчетный среднеквадратичный ток для катушки индуктивности цепи. И, конечно же, диод должен рассеивать достаточно мощности, чтобы избежать перегрева. Выберите устройство с характеристиками максимальной рассеиваемой мощности, превышающими проектные.ADIsimPower, онлайн-инструмент для проектирования электропитания компании Analog Devices, имеет большую базу данных диодов и будет стремиться выбрать лучший из них для вашего приложения.

МОП-транзисторы

«Переключатель» в импульсных источниках питания обычно представляет собой полевой МОП-транзистор. В конструкциях с очень высоким напряжением и током можно использовать транзистор типа IGBT.

Полевые МОП-транзисторы

бывают двух основных разновидностей: N-канальные и P-канальные. У обоих есть свои преимущества и недостатки.

Устройства с N-канальным режимом расширения требуют для включения положительного напряжения затвор-исток, имеют меньшее сопротивление, чем P-канал (для того же размера), и менее дороги.

Устройства с P-каналом

требуют для включения отрицательного напряжения затвор-исток, имеют более высокое сопротивление и немного дороже.

Из-за требований к положительному напряжению между затвором и истоком N-канальными устройствами, как правило, труднее управлять, так как затвор, возможно, придется приводить в действие выше основного источника питания в системе. Обычно это выполняется простой схемой начальной загрузки, но это увеличивает стоимость и сложность системы. Последние IC-регуляторы включают бутстрап-диод для снижения стоимости и количества компонентов.

Устройства

с P-каналом, с другой стороны, намного проще управлять, и никаких дополнительных схем не требуется. Следствием использования МОП-транзисторов с P-каналом является более высокая стоимость / более высокое сопротивление.

При выборе полевого МОП-транзистора необходимо учитывать некоторые ключевые параметры производительности. В произвольном порядке: Rds, Vds, Vgs, Cdss, Cgs, Cgd и Pmax.

Rds — сопротивление устройства при включении ворот. В SMPS чем меньше Rds, тем лучше. Это уменьшает рассеиваемую мощность I 2 × R внутри устройства и увеличивает эффективность.Хорошей особенностью полевых МОП-транзисторов является то, что Rds имеет положительный температурный коэффициент. Это делает полевые МОП-транзисторы идеальными кандидатами для параллельной работы, поскольку они имеют тенденцию делить ток поровну при параллельном подключении.

Vds означает напряжение пробоя полевого МОП-транзистора. Выберите номинальное напряжение, превышающее напряжение в вашей системе. Более высокое напряжение обычно означает более высокую стоимость, поэтому не используйте номинальное напряжение выше, чем необходимо.

Vgs — пороговое напряжение затвор-исток. Это напряжение, необходимое для включения устройства.

Устройства

MOSFET рассчитаны на максимальный ток и максимальную рассеиваемую мощность. Эти рейтинги необходимо соблюдать. Внутреннее рассеяние мощности происходит от двух основных источников: I 2 × Rds и коммутационных потерь.

Когда MOSFET (переключатель) включен, единственное рассеивание мощности происходит из-за потерь I 2 × Rds. Когда переключатель выключен, устройство не рассеивает мощность. Однако во время переходов устройство будет рассеивать мощность. Рассеивание во время переходов называется коммутационными потерями.

На рисунке 10 показано, как проявляются потери переключения. Это в основном вызвано емкостью затвора, как затвор-исток, так и затвор-сток. Их необходимо заряжать и разряжать для включения и выключения полевого МОП-транзистора. На Рисунке 10 вы увидите кривые напряжения и тока. Во время включения есть период, когда на устройстве присутствует как напряжение, так и ток, протекающий через устройство. Это вызовет рассеяние V × I внутри устройства. Коммутационные потери больше при более высокой частоте.Это один из многих компромиссов в конструкции SMPS. Более низкая частота означает более крупные катушки индуктивности и конденсаторы и лучшую эффективность. Более высокая частота означает меньшие катушки индуктивности и меньшие конденсаторы, но большие потери.

Рисунок 10.

Сводка

При проектировании ИИП зачастую вспомогательный состав компонентов отходит на второй план перед выбором контроллера или ИС регулятора. Но выбор активных и пассивных компонентов будет иметь огромное влияние на общую производительность блока питания.Эффективность, выделяемое тепло, физический размер, выходная мощность и стоимость будут так или иначе зависеть от выбранных внешних компонентов. Чтобы сделать лучший выбор, необходим тщательный анализ требуемой производительности. Использование интегрированного средства проектирования, такого как ADIsimPower от Analog Devices, упростит этот процесс. ADIsimPower позволит пользователю вводить критерии проектирования, включая возможность расставлять приоритеты между площадью платы, ценой, эффективностью или стоимостью. Затем он выполнит все расчеты, необходимые для анализа конструкции и выработки рекомендаций по компонентам, которые соответствуют критериям проектирования.ADIsimPower имеет большую базу данных компонентов от различных производителей. В некоторых случаях неопубликованные данные производителя включаются в инструмент, чтобы дать наиболее точные рекомендации.

Зажим Toshiba | Полупроводники: каковы новые возможности дискретных компонентов в эпоху Интернета вещей?

Осмотритесь. Сколько электронных устройств вы видите? Повсеместное распространение электронных устройств означает, что мы все время окружены полупроводниками. Но подождите — что такое полупроводники? Что они делают? Многие люди слышали это слово, но мало кто мог объяснить, что они собой представляют.

Toshiba предлагает три типа дискретных полупроводников — силовые устройства, малосигнальные устройства и оптоустройства. Что такое полупроводники и почему эти компоненты считаются жизненно важными в нашей повседневной жизни? Давайте подробнее рассмотрим полупроводники, особенно дискретные полупроводники.

Вещества можно разделить на две категории: те, которые проводят электричество, и те, которые не проводят. Вещества, проводящие электричество, называются «проводниками», а те, которые не проводят, — «изоляторами».Однако некоторые вещества находятся где-то посередине — полупроводники. Эти вещества могут проводить электричество в зависимости от определенных условий.

С технической точки зрения, слово «полупроводник» относится к самому веществу, например, к кремнию. Однако в наши дни этот термин обычно используется для описания электронных компонентов и схем, созданных с использованием свойств полупроводников. К ним относятся арифметико-логические блоки LSI * 1, устройства памяти и дискретные полупроводники, которые выполняют одну функцию.

* 1 LSI: сокращение от «крупномасштабная интеграция». Это схемы с еще более высоким уровнем интеграции, чем микросхемы.

Полупроводники используются во всех видах электронной продукции

Дискретные компоненты: секрет современных технологий

Полупроводники классифицируются по степени интеграции. Дискретные компоненты выполняют только одну функцию, помещая их в категорию наименее интегрированных.Типичные примеры включают транзисторы, которые управляют электрическими токами, и диоды, которые проводят электрические токи только в одном направлении.

«Вокруг нас используются дискретные компоненты — от них никогда не рукой подать. Вы можете найти смартфон, компьютер или кондиционер, содержащие десятки таких устройств. И это даже не говоря о машинах, которые могут вместить сотни », — говорит Акихиро Кавано из отдела дискретных полупроводников Toshiba Electronic Devices & Storage Corporation.

Акихиро Кавано, подразделение дискретных полупроводников, Toshiba Electronic Devices & Storage Corporation

«Чтобы привести пример, адаптеры переменного тока для компьютеров намного меньше, чем они были 10–20 лет назад. Это потому, что компоненты, включая дискретные устройства, теперь намного меньше и легче. Усовершенствования этих устройств обусловлены усовершенствованием дискретных компонентов; пример, который может показаться всем знакомым. «

Дискретные компоненты выполняют только одну функцию, но есть также ИС * 2 и БИС, которые объединяют несколько транзисторов и других элементов в один блок.Но даже эти более сложные компоненты удерживаются отдельными дискретными компонентами.

* 2 IC: сокращение от «интегральная схема»

Однако, хотя дискретные компоненты имеют решающее значение для современных технологий, большинство людей на самом деле не знают, что они собой представляют. Это почему?

«Существует реальная потребность в увеличении скорости обработки сигналов, поэтому все виды устройств переводятся в цифровую форму, а ИС приобретают все большее значение. Достижения в области ИС привели к новым разработкам в области передачи данных и цифровых дисплеев высокой четкости в смартфонах.ИС, используемые в цифровом оборудовании, и схемы памяти, используемые для хранения, также привлекают больше внимания ».

Полупроводник меньше рисового зерна?

Полупроводники размером меньше рисового зерна

Есть несколько типов дискретных компонентов. Toshiba имеет дело с тремя устройствами: силовые устройства, малые сигнальные устройства и оптические устройства.

Устройства питания — это переключатели, проще говоря. В основном они выполняют функции переключения с постоянного тока на переменный или наоборот, повышения и понижения напряжения и эффективного регулирования мощности.Они используются для регулирования мощности и температуры во всем, от бытовой техники до электростанций. В компании Toshiba, за некоторыми исключениями, все устройства мощностью 1 Вт или более обычно называют устройством питания.

С другой стороны, устройства, которые работают с мощностью менее 1 Вт, называются малосигнальными устройствами. Они поставляются в упаковках размером всего 0,4 мм x 0,2 мм x 0,1 мм. Насколько это мало? Некоторые небольшие сигнальные устройства меньше рисового зерна! Эти крошечные полупроводники используются во всем, от смартфонов до автомобилей.

Насколько малы, по вашему мнению, могут быть продукты с наименьшим размером упаковки? Посмотрите, что написано на грифеле этого механического карандаша!

Оптоустройства иногда называют оптическими полупроводниковыми приборами. Toshiba может похвастаться лидирующей долей на мировом рынке * 3 в области оптопар, типа оптоустройств, которые используют вспышки света для передачи сигналов. Оптопары выполняют функцию передачи сигналов между системами высокого и низкого напряжения, что позволяет им быть электрически изолированными.

* 3 Источник: Toshiba Electronic Devices & Storage Corporation, по состоянию на март 2018 г.

Из этих трех типов дискретных компонентов Toshiba уделяет особое внимание устройствам питания и миниатюризации для повышения их производительности.

«Внутри полупроводника возникает сопротивление, и это приводит к потере определенного процента протекающего через него электричества и его преобразованию в тепло. Другими словами, чем выше сопротивление, тем менее эффективен полупроводник.Чтобы улучшить это, нам нужно уменьшить сопротивление, увеличив эффективную площадь полупроводника за счет миниатюризации ».

Какие возможности ждут дискретные компоненты?

Как именно будет развиваться рынок дискретных компонентов в будущем?

Кавано говорит, что мы можем ожидать одного из самых высоких темпов роста спроса на дискретные компоненты из центров обработки данных. Центры обработки данных работают 24 часа в сутки, 365 дней в году, поэтому их оборудование требует огромной мощности, а энергоэффективность является серьезной проблемой.Здесь могут помочь устройства питания, которые помогут обеспечить более эффективное питание.

«Скорость передачи данных на смартфонах резко возрастает, и переход от 4G к 5G не за горами. Естественно, увеличение скорости передачи приведет к увеличению объема передаваемых данных, и нам потребуется больше центров обработки данных. Вот почему мы можем ожидать еще более высокого спроса на дискретные компоненты, которые позволяют экономить как энергию, так и пространство ».

Некоторые другие перспективные крупные рынки дискретных компонентов включают как бытовую технику и цифровые гаджеты, которые все используют, так и электромобили, которые, как ожидается, вскоре станут все более и более распространенными.Железнодорожный транспорт, в том числе пригородные поезда и сверхскоростные поезда Синкансэн, уже включает в себя большое количество отдельных компонентов.

На работе или дома отдельные компоненты будут работать за кулисами, чтобы реализовать эти реалии. По мере того, как мы вступаем в эпоху Интернета вещей, не забывайте следить за ролью дискретных компонентов.

частей ЦП из дискретных компонентов

Создание арифметического блока — это здорово, но пока нет простого способа оценить его работу.Когда я построил его, я лично знаю, на что смотреть, но для большинства сторонних людей свечение светодиодов на плате все еще остается загадочным. Кроме того, для меня это отнюдь не очевидно на первый взгляд. А вводить данные путем подключения отдельных проводов — это боль.

Итак, решение для этого — простой интерфейс, панель управления (CP) с переключателями и световыми индикаторами для состояний переключателей и выходов из цепи, к которой она подключена.

Для каждого отдельного переключателя существует простая схема:

Номиналы резисторов, напрямую подключенных к транзистору, могут различаться в зависимости от цвета светодиода.

Я решил сделать эту панель управления красивой, и для этого она состоит из двух плат, одна с переключателями, лампами и разъемами («лицевая плата»), а другая — со всеми транзисторами и большей частью резисторов («плата драйвера». ).

Оказалось довольно много работы, потому что очень много проводов мне нужно было припаять.

Итак, вот «лицевая доска»:

Разъемы:

Лицом влево, 4 контакта, сигналы, сверху вниз: Carry_out (подходит к CP), Carry_in, Carry_in_enable, Sub / Inv B

Вверху слева направо:

8-битный операнд A — выходящий из CP;

8-битный операнд B — выходящий из CP;

8 бит Результат — заход в КП.

Выключатели и связанное с ними освещение:

Индивидуальные переключатели:

Крайний левый, с четким красным светодиодом — Carry_in_enable,

Ближе к светлым рядам, с цветным синим светодиодом — SUB / INV,

Крайний правый, с цветным красным светодиодом — Carry_in.

Банки переключателей:

Слева — операнд A, связанный с верхней строкой, желтый, светодиоды,

Справа — операнд B, связанный со средней строкой, зеленые светодиоды.

Световые индикаторы входящих сигналов — нижний ряд, 9 белых светодиодов:

Крайний левый, теплый белый, рядом с переключателем SUB / INV: Carry_out,

Остальные 8, Холодный белый: Результат.

И «плата водителя»:

На этом обзоре можно увидеть эти платы, соединенные пучком проводов:

Когда доски сложены, все выглядит красивее:

Вид сбоку:

Проверка всех ламп (кроме C_out):

После всех дразнил, ниже есть изображение этой панели управления, подключенной к арифметическому устройству:

И видео, показывающее, как все это работает вместе.

Общее количество деталей для панели управления:

Резистор Резистор 1 кОм
Название детали количество
Перфорированная плита 30 * 24 отверстия (9 * 7 см) 2
2N2222A транзистор npn 19
28
Резистор 10 кОм 17
Резистор 20 кОм 1
Резистор 100 кОм 10
10
9024 9024 Красный светодиод (светлый светодиод) (цветной) 1
Синий светодиод (цветной) 1
Желтый светодиод (цветной) 8
Зеленый светодиод (цветной) 8
Теплый светодиод прозрачный) 1
Светодиод холодного белого цвета (прозрачный) 8
Переключатель SPDT (подключен как spst) 3
Блок DIP из 8 переключателей SPST 2
L7805 Регулятор напряжения 1
Конденсатор 0.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.