Импульсный регулятор тока: Понижающий импульсный регулятор тока

Содержание

Импульсный регулятор мощности на Ардуино

Управление яркостью свечения ламп накаливания или светодиодных прожекторов, температурой паяльника и др. устройствами большой мощности сопряжено с управлением большими токами.

Управление большим током нагрузки аналоговым методом приводит к перегреву регулирующего элемента и к снижению коэффициента полезного действия (КПД) регулирующего прибора. А в некоторых случаях, например, при управлении яркостью свечения светодиодов, аналоговый метод регулирования оказывается не эффективным.

Для управление яркостью свечения ламп накаливания или светодиодных прожекторов, температурой паяльника и другими пассивными устройствами большой мощности предпочтительно использование регуляторов с широтно импульсной модуляцией (ШИМ). Предлагаем Вам познакомиться со схемой ШИМ регулятора мощности нагрузки с использованием Ардуино модуля.

Рис. 1. Принципиальная электрическая схема ШИМ регулятора мощности нагрузки с использованием Ардуино модуля.

ШИМ управление мощностью нагрузки с использованием микроконтроллеров AVR оправдано как экономически так и функционально. Экономически – так как микроконтроллеры AVR самые дешёвые. Функционально – на программируемых микроконтроллерах можно реализовать не только ручной режим управления, но и автоматический и полуавтоматический.

В  системе с ручным управлением мощностью нагрузки резистор  R1, см. рис. 1 является задатчиком, с его помощью мы задаём электрическую мощность в нагрузке, а микроконтроллер, изменяя ширину импульсов на выходе D9 меняет среднее напряжение и ток в нагрузке. Так как мощности выходов микроконтроллера недостаточно для подключения нагрузки, например лампочки, мы подключаем лампочку через мощный транзистор Q1. Использование транзистора, работающего в ключевом режиме, на выходе нашей схемы позволяет нам запитать нагрузку более высоким напряжением +Vcc. Например, если в качестве нагрузки мы используем автомобильную лампочку на 12 Вольт, мы можем запитать нашу схему через клемму +Vcc напряжением 12 Вольт. Напряжение питания для платы Arduino понижает до +9 Вольт транзистор Q2.

В полу-автоматической системе управления мощностью нагрузки резистором R1, см. рис. 1, выставляют задание, а дополнительные датчики, подключаемые к аналоговым входам микроконтроллера непрерывно измеряют регулируемые параметры системы. Микроконтроллер, при этом, поддерживает неизменным заданный человеком параметр, увеличивая или уменьшая ширину импульсов на выходе D9.

Например, ваша схема предназначена для поддержания заданной температуры жала паяльника. В ручном режиме в можете задать максимальную температуру жала, но как только вы прикоснётесь жалом паяльника к металлу, температура жала упадёт. В системе с ручным управлением нет обратной связи. Микроконтроллер не имеет информации о реальной температуре. В полуавтоматической системе в качестве датчика мы подключим датчик температуры. Теперь, микроконтроллер будет сравнивать реальную температуру жала паяльника с заданной с помощью резистора R1. У микроконтроллера в полуавтоматической системе появилась возможность поддерживать заданную температуру при изменяющихся внешних условиях.

В автоматической системе, вместо резистора R1 можно подключить к микроконтроллеру датчик, а микроконтроллер сможет автоматически поддерживать заданный в программе параметр.

Например, если мы будем использовать нашу схему рис. 1 для управления работой инкубатора и выведения птицы с использованием датчика температуры, то микроконтроллер сможет устанавливать и поддерживать оптимальную температуру в инкубаторе для для разных временных интервалов инкубации яиц. При этом, заданная температура в инкубаторе будет поддерживаться в независимости от внешних условий, как то отрывание крышки инкубатора, включение вентиляции и другие.

На схеме рис. 1 транзистор Q2 включён по схеме эмиттерного повторителя и снижает напряжение питания 12 В до 7,5 В для питания платы Arduino.

#define led 9
#define pot A0
void setup()
{
  pinMode(led, OUTPUT);
  pinMode(pot, INPUT);
  int x;
  x = analogRead(pot) / 4;
  for (int i = 0; i < x; i++) {
    analogWrite(led, i);
    delay(50);
  }
}
void loop()
{
  int x;
  x = analogRead(pot) / 4;
  analogWrite(led, x);
  delay(20);
}

Рис. 2. Программа

5.1.5 Импульсные регуляторы

В основе работы импульсных или ключевых регуляторов напряжения лежит следующий принцип. Предположим, что нагрузка подключена к источнику напряжения через ключевой элемент , (рис. 5.1.11) который периодически замыкается и размыкается.

Рис.5.1.11 Импульсный регулятор с последовательным ключевым элементом: а) эквивалентная схема; б) диаграмма выходного напряжения на нагрузке; в) зависимость коэффициента пульсаций от времени разомкнутого состояния ключа

Время замкнутого и разомкнутогосостояния ключа можно изменять, воздействуя на него сигналами, поступающими из системы управления (СУ). В результате к нагрузке будет приложено импульсное напряжение, форма которого соответствует диаграмме представленной на рис. 5.1.11,б. Очевидно, что среднее значение напряжения на нагрузке будет зависеть от соотношения времени замкнутого и разомкнутого состояния ключа. Согласно определению, среднее значение напряжения можно записать:

где – среднее значение напряжения на нагрузке;– период переключения ключа;– частота переключения ключа.

Отношение называют скважностью работы ключа. Изменяя скважность, можно регулировать выходное напряжение на нагрузке. Регулирование напряжения в рассматриваемой схеме за счет изменения скважности, можно рассматривать как модуляцию входного напряжения ключом. Возможны три способа модуляции входного напряжения:

1. Широтно-импульсная модуляция (ШИМ), когда время – переменная, а частота– постоянная.

2. Частотно-импульсная модуляция (ЧИМ), когда время – постоянная, а частота– переменная.

3. Широтно-частотная модуляция (ШЧМ), когда время и частота– переменные.

Система автоматического управления ключом может быть выполнена, как с цепью обратной связи (регулирование по отклонению), так и без цепи обратной связи, с контролем входного напряжения (регулирование по возмущению). В этих случаях ключевой регулятор можно считать регулятором компенсационного типа. Кроме того, существует класс ключевых регуляторов с регулированием релейного типа. В таких преобразователях сигнал в цепи обратной связи, подаваемый на исполнительный орган (в данном случае ключ ) изменяется скачком, когда сигнал рассогласования эталонного и контролируемого напряжений становятся равным нулю. При расчете ключевых регуляторов чаще всего используются следующие параметры:

1. Среднее значение выходного напряжения

,

его относительное значение ;

2. Действующее значение выходного напряжения

и его относительное значение ;

3. Коэффициент формы

;

4. Коэффициент пульсации

,

где – амплитуда первой гармоники кривой выходного напряжения.

Коэффициент пульсации увеличивается с ростом скважности , т.е. при увеличении времениключа. На рис. 5.1.11, в представлена зависимость КП от, из которой видно, что он может при работе регулятора изменяться в диапазоне от 0 до 2 (или 200%). В формуле выше не учитывает высшие гармоники в кривой выходного напряжения, амплитуда которой также существенно увеличивается с ростом скважности, затрудняя фильтрацию переменной составляющей в целом.

В некоторых схемах ключевой элемент может быть включен параллельно нагрузке рис. 5.1.12.

Рис. 5.1.12 Импульсный стабилизатор с параллельным ключевым элементом

Сущность регулирования напряжения в таких схемах аналогична, но сами схемы и электромагнитные процессы в регуляторах с параллельным ключом значительно отличаются от схем и процессов, протекающих в регуляторах с последовательным ключевым элементом.

Поскольку напряжение после ключевого элемента носит явно выраженный импульсный характер, в ключевых регуляторах устанавливают фильтры состоящие из реактивных элементов – индуктивности и емкости. Назначение выходных фильтров – отфильтрововать переменную составляющую напряжения, уменьшив тем самым коэффициент пульсации напряжения на нагрузке. Помимо выходных фильтров, некоторые регуляторы содержат входные фильтры, предназначенные для уменьшения пульсации тока, потребляемого от источника постоянного тока. В большинстве схем ключевых регуляторов параметры фильтра определяют характер электромагнитных процессов, протекающих в схеме, и расчет их имеет свои особенности.

Остановимся более подробно на основных расчетных соотношениях и процессах характеризующих работу ключевых регуляторов. Рассмотрим схему с последовательным ключевым элементом (например транзистором) и Г-образным -фильтром, получившим наиболее широкое распространение (рис. 5.1.13).

Рис. 5.1.13. Импульсный регулятор с -фильтром: а) принципиальная схема; б) диаграммы токов и напряжений в режиме работы с непрерывным током; в) диаграммы токов и напряжений в режиме работы с прерывным током

Предположим, что в момент времени транзистор перешел в открытое состояние. Под воздействием разности входного напряжения и напряжения на конденсаторе начинает нарастать ток . Полагая транзистор идеальным ключевым элементом, падение напряжения на котором равно нулю, и пренебрегая пульсацией напряжения на конденсаторе, которая практически мала, получаем уравнение:

.

Из этого выражения, следует, что ток будет нарастать по линейному закону:

,

где – ток, проходящий в момент выключения транзистора.

В момент времени происходит включение транзистора. В схему введен диод, через который в момент размыкания ключа начинает протекать ток . При отсутствии диода на разомкнутом ключевом элементе возникли бы недопустимые перенапряжения, которые привели бы его к выходу из строя. Переход в проводящем состоянии диода равнозначен закорачиванию входа фильтра (если считать диод идеальным, падение напряжения на котором равно нулю). В результате к реактору прикладывается напряжение нагрузкив направлении уменьшающим ток , что можно выразить уравнением:

.

Из этого выражения следует, что ток в реакторе начинает убывать по линейному закону.

,

где – ток в моменткогда происходит размыкание ключа.

Затем в момент снова происходит включение ключа, и ток начинает увеличиваться.

Если к концу интервала разомкнутого состояния ключа ток не успевает снизиться до нуля, то такой режим работы называют режимом непрерывного тока. На рис. 5.1.13 представлены диаграммы токов и напряжений на элементах схемы в режиме работы непрерывного тока, который является для большинства схем основным. Пульсации тока в реакторе:

.

Пульсации выходного напряжения можно определить исходя из следующих соображений: в установившемся режиме работы схемы с нагрузкойсреднее значение токов в реакторе и в нагрузке равны между собой, следовательно, среднее значение тока протекающего через конденсатор равно нулю; и изменение напряжения (т.е. пульсация) определяется только пульсацией тока . Когда ток выше среднего значения, напряжение на конденсаторе увеличивается, а когда меньше – уменьшается. Учитывая сказанное можно записать уравнение баланса электрических зарядов в цепи реактора и конденсатора в следующем виде:

где – период переключения ключевого элемента,– среднее значение тока, поступающее в конденсатор за время равное, когда напряжение на конденсаторе изменяется на. Сопоставив уравнения, нетрудно получить:

.

Для получения малых всплесков и провалов выходного напряжения при скачкообразных изменениях нагрузки необходимо индуктивность фильтра выбирать по возможности малую, а емкость большую. В этом случае в области малых нагрузок схема будет работать с прерывистыми токами. На рис. 5.1.13, в представлена диаграмма тока и напряжение на ключевом элементе (транзисторе) в прерывистом режиме. Когда ток в реакторе спадает до нуля диод выключается и на ключевом элементе напряжение становится равным разности входного и выходного напряжений, что и отражено ступенчатой формой кривой напряжения на транзисторе.

При расчете схемы с последовательным ключевым элементом, работающей в режиме с непрерывным током и регулируемой по способу ШИМ, исходными данными обычно являются средние значения напряжения регулятораи относительное значение выходного напряжения:

,

где – номинальное значение входного напряжения,– абсолютное отклонение входного напряжения.

Учитывая возможности системы управления регулятора, задаются минимальным значением времени разомкнутого состояния ключа и частотой его переключения, которые она может обеспечить. Затем определяют минимальное значение входного напряжения по формуле:

Зная относительные значения отклонений входного напряжения от номинального определяют номинальное входное напряжение:

.

Согласно выражению выбирают напряжение регулятора источника постоянного тока, например выпрямителя с транзистором, питающемся от сети с известным напряжением. Максимальное значение входного напряжения определяется по формуле:

По определяют максимальное значение времени разомкнутого состояние ключа:

и соответственно диапазон изменения скважности работы ключа регулятора напряжения.

, .

Параметры фильтра можно определить по .

Среднее значение тока через регулирующий элемент равно среднему значению тока нагрузки , а максимальное с учетом пульсации равно.

.

Рассмотрим теперь вариант схемы с параллельным ключевым элементом (рис. 5.1.14).

Рис. 5.1.14 Импульсный регулятор с параллельным ключевым элементом: а) принципиальная схема; б) диаграмма изменения магнитного потока и входного тока

Схемы подобного типа могут различаться соотношением чисел витков, определяемых отводом от обмотки реактора фильтра, с которой соединен ключевой элемент (транзистор). Соотношением чисел витков в принципе не изменяет характер процессов протекающих в схеме, но влияет на параметры, характеризующие ее работу. Предположим, что в момент транзисторвключается. Часть обмотки реактора с числом витковоказывается подключенной к источнику питания с напряжением, и в ней начинает нарастать ток регулятора. Для интервала открытого состояния транзистораVT можно написать следующее уравнение:

,

где – индуктивность части обмотки реактора с числом витков.

Согласно выражению ток изменятся линейно и за время замкнутого состояния ключа нарастает до.

,

где  – максимальный ток в обмоткев момент замыкания ключа ( в моменты замыкания и размыкания ключа входной ток изменяется скачком).

На интервале замкнутого состояния ключа происходит накопление энергии в индуктивности , а напряжение на выходе регулятора равно напряжению на конденсаторе, который разряжается на нагрузку. В момент временипроисходит размыкание ключа, в результате к обмотке, индуктивность которой равна, будет приложено напряжение равное разности входного и выходного напряжений, следовательно, для интервала разомкнутого состояния ключа можно записать:

.

В рассматриваемой схеме , поэтому выходное напряжение больше входного, следовательно, ток будет уменьшаться, и в конце интервала разомкнутого состояния ключа прион будет иметь минимальное значение:

,

где – минимальный входной ток в момент размыкания ключа.

Скачкообразное изменение входного тока в момент коммутации ключа объясняется следующими явлениями. Поскольку магнитный поток в магнитопроводе реактора скачком измениться не может, то в момент размыкания ключа должно сохраняться равенство намагничивающих сил его обмоток, то есть при:

.

Из этого выражения следует, что при выключении транзистора (размыкание ключа) ток в обмоткереактора скачком изменится и станет равным:

.

При разомкнутом состоянии ключа весь ток будет поступать в нагрузкуи конденсатор, а следовательно и энергия накопленная в индуктивностибудет предаваться в нагрузку, частично запасаясь в конденсаторе для поддержания напряжения на нём в период замкнутого состояния ключа.

Следует помнить, что в данном случае рассматриваются установившиеся процессы работы ключа, характер которых идентичен в течение каждого периода, поэтому ток в начале замкнутого состояния ключа можно выразить соотношением:

.

Диаграмма изменения входного тока (в обмотке ) представлена на рисунке 4.2.13, б). Из изложенного следует, что реактор в данной схеме выполняет две основные функции: ограничивает максимальное значение тока, потребляемого регулятором от источника тока, являясь, таким образом, входным фильтром и накапливает энергию при замкнутом состоянии ключа для последующей передачи её в нагрузку. Последнее позволяет получать на выходе регулятора более высокое напряжение, чем входное. Связь средних значений входного и выходного напряжений выражается следующим соотношением:

.

Изменяя скважность по определённому закону, можно регулировать выходное напряжение. Параметрпозволяет при проектировании регулятора согласовывать значения входного и выходного напряжений, однако при этом следует учитывать, что с уменьшением скважности растёт максимальное значение напряжения на ключевом элементе:

,

где – минимальное входное напряжение, определяющее минимальную скважность.

При проектировании регулятора, рассчитав допустимую скважность при заданном значениии значении, определяемым типом выбранного ключевого элемента, находят параметр:

.

Затем по заданному максимальному входному напряжению , определяют максимальное значение скважности, используя формулу:

Импульсные регуляторы на большие мощности разрабатываются обычно на основе тиристоров, которые выполняют функции ключевых элементов схемы.

Основным достоинством импульсных регуляторов является высокий КПД, обусловленный малыми потерями в регулируемом ключевом элементе. Следствием высокого значения КПД импульсных регуляторов является их хорошие массогабаритные показатели. В то же время наличие высокого уровня пульсации при регулировании вызывает необходимость в увеличении коэффициента сглаживания фильтров регулятора, однако последнее может быть реализовано при сравнительно небольшой установленной мощности элементов фильтра, если повысить рабочую частоту регулятора до рациональных значений для каждого конкретного случая.

Импульсный регулятор — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 4

Импульсный регулятор

Cтраница 4

Обычно пульсации снижают применением многотактовых импульсных регуляторов.  [46]

Из всего многообразия схем тиристорных импульсных регуляторов постоянного напряжения выбираются на практике схемы с узлами принудительной коммутации, работа которых не зависит от тока нагрузки, так как ток якоря двигателя изменяется в весьма широких пределах.  [47]

Приведен сравнительный анализ режимов работы импульсных регуляторов постоянного напряжения с параллельным ключевым элементом. Уточнены особенности применения указанных регуляторов и дана методика их расчета. Получены соотношения, позволяющие произвести электрический и конструктивный расчет дросселей этих регуляторов.  [48]

Применение трехпозиционного регулирования совместно с импульсным регулятором удовлетворяет практически требованиям любого процесса нагрева, осуществляемого в печах сопротивления, поэтому в электрических печах пропорциональное и изодромное регулирование не применяются.  [49]

Абсолютная устойчивость систем с одним импульсным регулятором / / Докл.  [50]

В многоконтурной АСР задатчик управляется ведущим импульсным регулятором. В иерархической АСУ ТП управляемый задатчик является устройством связи УВК с локальной АСР. В качестве управляемого задатчика из состава АКЭСР применяется блок прецизионного интегрирования типа БПИ или блок динамических преобразований типа БДП. Трехпозиционный регулятор может быть собран на сигнализаторах блока кондуктивного разделения типа БКРЗ.  [51]

Для реализации на ЭПС с импульсным регулятором напряжения в тяге ( см. рис. 62.40) рекуперативного торможения достаточно поменять местами ТП и VDO. Образуемая при этом схема рис. 62.67, а обеспечивает рекуперативное торможение до низких скоростей движения.  [53]

Широтно-импульсный принцип управления используется в импульсных регуляторах постоянного напряжения, в которых конденсатор выходного фильтра заряжается импульсами постоянного тока высокой частоты переменной скважности ( 1-у), определяемой значением входного сигнала в системе.  [54]

К регуляторам прерывистого действия относятся также импульсные регуляторы. Цепь воздействий у импульсного регулятора подвергается принудительному периодическому размыканию с помощью импульсного элемента. Импульсный элемент преобразует подаваемый на вход регулятора сигнал, пропорциональный регулируемой величине, в последовательные импульсы. Эти импульсы могут характеризоваться высотой, длительностью и знаком.  [55]

На рис. 33 приведена принципиальная схема импульсного регулятора, осуществляющего отключение исполнительного транспортирующего механизма, загружающего бункер сыпучим материалом, на заданный интервал времени, хотя уровень материала оказывается ниже крыльчатки датчика уровня.  [57]

В ИВЭП, выполненных на основе импульсных регуляторов и преобразователей, стабилизация выходного напряжения осуществляется изменением относительной длительности у проводящего состояния регулирующего прибора ( транзистора), называемого далее регулирующим ключом РК. В таких ИВЭП возможно широтно-импульсное, частотно-импульсное и позиционное ( иначе, следящее, релейное) регулирование. Наиболее широко распространены ИВЭП с широтно-импульсным регулированием, в которых при постоянной частоте коммутации ( / 1 / 7 const) изменяется длительность включенного состояния РК.  [59]

ШИМ), входящие в состав импульсных регуляторов мощности. ШИМ выполняют задачу преобразования непрерывной величины сИ1нала в импульсы прямоугольной формы, относительная продолжительность которых является функцией величины сигнала. Совместно с транзисторными реле в итав ШИМ входят преобразовательные устройства, решающие задачи линеаризации характеристик вход — выход.  [60]

Страницы:      1    2    3    4    5

Источники постоянного/непрерывного импульсного тока SpikeSafe

Источники постоянного/непрерывного импульсного тока Vektrex SpikeSafe обеспечивают надежный привод постоянного тока постоянного тока или прецизионный импульсный ток. Эти импульсные источники тока оптимизированы для испытаний на надежность и приработки, а также для других испытательных приложений, требующих постоянного тока постоянного тока или непрерывного импульсного тока. Они применимы для светодиодов, VCSEL, лазерных диодов и других устройств, управляемых током. Имея широкий спектр моделей с одним и несколькими источниками, источники тока серии SpikeSafe DC / Continuous Pulse удовлетворят потребности всего семейства продуктов.Кроме того, все модели энергоэффективны, имеют индивидуальное управление каналом источника и точную подачу тока на концы длинных кабелей. Минимальная ширина импульса составляет 10 мкс. Плотность мощности высокая – обычно от 6,4 кВт до 8 кВт. Запатентованная Vektrex технология SpikeSafe защищает устройства двумя способами: заблаговременно обнаруживая аномалии тока и быстро отключая питание для сохранения устройств, а также жестко регулируя напряжение.

STARS (Система тестирования и проверки надежности SpikeSafe) Программное приложение контролирует и управляет до 1024 индивидуально контролируемых каналов источников тока.Кроме того, программное приложение панели управления предоставляет простой в использовании программный интерфейс.

Какой ток вам нужен?

1 Низкий ток
MID тока среднего высокого тока высокий ток
500 мА 4A 10A 10A 2A
2A 5A 16A 40A
20А 60А

Энергоэффективность > 96% означает, что рентабельность инвестиций снижается из-за экономии затрат, связанных с использованием электроэнергии в объекте.При максимальном напряжении соответствия 400 В многие устройства, подключенные последовательно, могут управляться одним каналом источника. При минимальном времени наработки на отказ > 175 000 часов эти источники тока надежны и подходят для работы в режиме 24/7.

Точная импульсация по длинным кабелям

Регулируемая настройка нагрузки позволяет SpikeSafe компенсировать условия нагрузки, импеданс и длину кабеля. В результате получаются быстрые и чистые импульсы с небольшим перерегулированием — даже при длине выходного кабеля более 10 метров.Использование SpikeSafe позволяет легко воспроизвести реальные условия испытаний в импульсном режиме — например, режим ШИМ с частотой 720 Гц и рабочим циклом 1 %.

Выходная проводка

с витой парой упрощает систему

В отличие от других прецизионных импульсных источников, для которых требуются экзотические коаксиальные или плоские выходные кабели, источник тока SpikeSafe 400 DC / Continuous Pulse использует простую и недорогую выходную проводку на основе витой пары. В сильноточных моделях ток возбуждения разделяется на несколько выходных пар, что обеспечивает максимальное значение тока на проводник ниже 7.5А. Эта конструктивная особенность позволяет направлять выходной ток через широко используемые устройства межсоединений, такие как краевые разъемы печатных плат.

Нет ограничений рабочего цикла

Источники тока

SpikeSafe используют непрерывное преобразование мощности для преобразования входной большой мощности постоянного тока в четкие импульсы выходного тока или постоянные постоянные токи. Этот подход к регулированию по требованию устраняет необходимость в громоздких накопительных конденсаторах, и это одна из причин, по которой SpikeSafe имеет такую ​​высокую удельную мощность.Но что более важно, это означает отсутствие ограничений рабочего цикла или ширины импульса. Импульсный рабочий цикл от 1% до 100% поддерживается до полного предела напряжения и тока модели.

Модульный, масштабируемый

Источники тока

SpikeSafe легко объединяются в системы, содержащие до 1024 каналов источников тока в шкафу электроники. Масштабируемая модульная конструкция позволяет легко расширять систему для увеличения емкости. Благодаря полному набору вариантов источников тока SpikeSafe, системных компонентов, камер, креплений, конструкций нагрузочных плат, кабелей и программного обеспечения Vektrex может предоставить идеальное решение для испытаний в лаборатории любого размера — большой или маленькой.Четыре из пяти основных производителей светодиодов стандартизируют источники тока SpikeSafe, и более 40% лабораторий LM-80 по всему миру используют источники тока SpikeSafe для управления своими светодиодами, включая лаборатории в Германии, Китае, США, Корее, Тайване, Гонконге и Малайзии.

Варианты конфигурации системы Vektrex DC и DCP Current Source

Программное обеспечение

Vektrex предлагает варианты программного обеспечения для комплексного решения. Источники постоянного/непрерывного импульсного тока Vektrex просты в использовании с программным приложением для панели управления Vektrex, программным обеспечением для тестирования и проверки надежности SpikeSafe (STARS) и STARPLOT.Программное приложение панели управления и источники тока SpikeSafe позволяют настраивать, контролировать и контролировать устройства — в лаборатории или удаленно. STARS контролирует и контролирует источники, нагрузки и устройства терморегулирования во время испытаний. Кроме того, тесты STARS, долгосрочной надежности и испытаний на отработку могут выполняться автоматически и без вмешательства оператора. Кроме того, STARS поддерживает независимый запуск и завершение исходного канала. Следовательно, это позволяет запускать несколько партий светодиодов в одной системе для оптимизации пропускной способности.Что наиболее важно, автономное программное обеспечение для построения графиков STARPLOT обеспечивает графическое представление данных о напряжении, токе и температуре для быстрого выявления и иллюстрации тенденций.

Защищает устройства

Запатентованная Vektrex защита нагрузки SpikeSafe постоянно отслеживает характеристики напряжения и тока. Кроме того, он мгновенно отключается при обнаружении аномалий. Кроме того, быстрое отключение сохраняет неисправное устройство для анализа и защищает другие устройства в цепи. Наконец, результатом является меньшее количество отказов и улучшенная статистика надежности.

Энергоэффективность

Источники тока

SpikeSafe работают с эффективностью преобразования 96%. Следовательно, такая высокая эффективность снижает потребление электроэнергии и сводит к минимуму выделение тепла в лабораторию. Кроме того, высокая совместимость источников тока с напряжением и защита нагрузки SpikeSafe позволяют тестировать множество устройств в одной последовательной цепи. Самое главное, эта конфигурация намного более эффективна, чем традиционные схемы с одним устройством. В заключение, чистым результатом являются более низкие годовые эксплуатационные расходы и более низкая общая стоимость владения.

Приложения

Приложения включают в себя тестирование надежности, тестирование устройства (постоянным или импульсным), приложения HASS и LM-80, сертификацию Energy Star, стресс-тестирование, эмуляцию флэш-памяти сотового телефона, привод калибровочной лампы, приводные лампы постоянного тока, старение резистора и лазерный диод постоянного тока. водить машину.

Информацию о приложениях для измерения освещенности см. на странице источников тока SpikeSafe Performance Series.

Источник тока периодической прямоугольной формы

Описание

Блок Pulse Current Source представляет ток источник, значение выходного тока которого представляет собой периодический прямоугольный импульс как функцию времени и не зависит от напряжения на зажимах источника.Следующее уравнения описывают ток через источник как функцию времени:

Где:

  • I 1 выходной ток в момент времени нуль.

  • I 2 выходной ток при выход высокий.

  • TD — это время, когда первый импульс начинается.

  • TR время, за которое выходной ток нарастает с I 1 по I 2 .

  • TF – время, за которое выходной ток спадает с я 2 к I 1 .

  • PW — временная ширина выходного импульса.

  • PER — период выходного импульса.

Блок определяет значения в промежуточные моменты времени линейным интерполяция.

Указанные значения для PW и PER имеют следующий эффект на выходе блока:

  • Если оба PW и PER бесконечны, блок производит переходную реакцию в момент времени TD .

  • Если PER бесконечно, а PW равно конечный, блок выдает одиночный импульс шириной PW и бесконечный период.

  • Если PW бесконечно, а PER конечно, блок выдает ступенчатый отклик с импульсами шириной т.р. к стоимости I 1 каждый ЗА секунд.

  • Если PW > PER , блок производит ступенчатая реакция с импульсами шириной TR на значение I 1 каждый ЗА секунд.

В блоке используется небольшая внутренняя проводимость для предотвращения проблем с численным моделированием. Проводимость соединяет + и — порты устройства и имеет проводимость ГМИН :

  • По умолчанию GMIN соответствует GMIN параметр параметров среды блок, значение которого по умолчанию равно 1e–12 1/Ом .

  • Чтобы изменить GMIN , добавьте среду Блок параметров для вашей модели и установите GMIN параметр на желаемое значение.

Simscape Electric Документация

Страница, которую вы искали, не существует. Используйте окно поиска или просмотрите темы ниже, чтобы найти нужную страницу.

Моделирование и моделирование электронных, мехатронных и электрических систем

Simscape™ Electrical™ (ранее SimPowerSystems™ и SimElectronics ® ) предоставляет библиотеки компонентов для моделирования электронных, мехатронные и электрические системы.Он включает в себя модели полупроводников, двигателей и компоненты для таких приложений, как электромеханические приводы, интеллектуальные сети и возобновляемые источники энергии. энергетические системы. Вы можете использовать эти компоненты для оценки архитектур аналоговых схем, разрабатывать мехатронные системы с электроприводами, анализировать генерацию, преобразование, передача и потребление электроэнергии на уровне сети.

Симскейп Electrical помогает разрабатывать системы управления и тестировать производительность на уровне системы.Ты сможешь параметризуйте свои модели, используя переменные и выражения MATLAB ® , и проектируйте системы управления для электрических систем в Simulink ® . Вы можете интегрировать механические, гидравлические, тепловые и другие физические системы в вашу модель, используя компоненты из семейства продуктов Simscape. Чтобы развернуть модели в других средах моделирования, включая системы аппаратного обеспечения в контуре (HIL), Simscape Electrical поддерживает генерацию C-кода.

Симскейп Электрооборудование было разработано в сотрудничестве с компанией Hydro-Québec из Монреаля.

Изучите основы Simscape Electrical

Примеры устройств и систем для электроники, мехатроники и электроэнергетики системные приложения

Методы построения моделей, лучшие практики и параметризация методы

Блоки электронных, мехатронных и электрических систем, совместимые с другими блоками Simscape

Создание систем управления сетью с использованием контроллеров, математических преобразование и широтно-импульсная модуляция

Повышение производительности, инструменты и методы анализа

Simulink В режиме реального времени™ Проверки Simscape, Simscape HDL Workflow Advisor

Моделирование систем электроснабжения с использованием специализированных компонентов и алгоритмов

Simscape Electrical Документация

Страница, которую вы искали, не существует.Используйте окно поиска или просмотрите темы ниже, чтобы найти нужную страницу.

Моделирование и моделирование электронных, мехатронных и электрических систем

Simscape™ Electrical™ (ранее SimPowerSystems™ и SimElectronics ® ) предоставляет библиотеки компонентов для моделирования электронных, мехатронные и электрические системы. Он включает в себя модели полупроводников, двигателей и компоненты для таких приложений, как электромеханические приводы, интеллектуальные сети и возобновляемые источники энергии. энергетические системы.Вы можете использовать эти компоненты для оценки архитектур аналоговых схем, разрабатывать мехатронные системы с электроприводами, анализировать генерацию, преобразование, передача и потребление электроэнергии на уровне сети.

Симскейп Electrical помогает разрабатывать системы управления и тестировать производительность на уровне системы. Ты сможешь параметризуйте свои модели, используя переменные и выражения MATLAB ® , и проектируйте системы управления для электрических систем в Simulink ® .Вы можете интегрировать механические, гидравлические, тепловые и другие физические системы в вашу модель, используя компоненты из семейства продуктов Simscape. Чтобы развернуть модели в других средах моделирования, включая системы аппаратного обеспечения в контуре (HIL), Simscape Electrical поддерживает генерацию C-кода.

Симскейп Электрооборудование было разработано в сотрудничестве с компанией Hydro-Québec из Монреаля.

Изучите основы Simscape Electrical

Примеры устройств и систем для электроники, мехатроники и электроэнергетики системные приложения

Методы построения моделей, лучшие практики и параметризация методы

Блоки электронных, мехатронных и электрических систем, совместимые с другими блоками Simscape

Создание систем управления сетью с использованием контроллеров, математических преобразование и широтно-импульсная модуляция

Повышение производительности, инструменты и методы анализа

Simulink В режиме реального времени™ Проверки Simscape, Simscape HDL Workflow Advisor

Моделирование систем электроснабжения с использованием специализированных компонентов и алгоритмов

Генератор импульсов постоянного тока.При проектировании генератора импульсов… | Эрик Петрович

При проектировании генератора импульсов общим требованием является поддержание постоянного напряжения при переменном импедансе. Однако, когда требование требует поддержания постоянного импульса тока при переменной нагрузке, конструкция становится немного более сложной.

Эта конфигурация использовалась для устройства нейростимуляции, но может быть адаптирована для различных условий.

Перед выбором компонентов необходимо учитывать три важные характеристики.

  1. Длительность импульса (от этого будет зависеть полоса пропускания операционного усилителя)
  2. Диапазон импеданса нагрузки
  3. Требование постоянного тока

система.

Например: импульс тока 10 мА при переменной нагрузке в диапазоне от 0 до 1 кОм потребует соответствующего напряжения: 10 вольт (V=I(20 мА)*R(1 кОм)). Таким образом, вы должны выбрать источник питания соответственно.

В качестве повышающего преобразователя для этого приложения был выбран регулируемый повышающий преобразователь Texas Instruments TPS61085PWR. Он был сконфигурирован для выхода 12 В, как показано в примечаниях по применению ниже:

Конфигурация повышающего преобразователя 12 В

Входное напряжение обеспечивалось перезаряжаемой батареей LiPo 3,7 В.

(Посмотрите мой последний проект здесь!)

Важное замечание по поводу этой конструкции: если вы планируете вращать печатную плату с использованием компонентов для поверхностного монтажа, позаботьтесь о выборе выходных конденсаторов 10 мкФ.Легко случайно купить конденсаторы 0603 10 мкФ, которые имеют номинальное напряжение менее 12 В, и в этом случае повышающий преобразователь будет вести себя очень странно. Кроме того, на приведенной выше диаграмме трудно увидеть, но конструкция требует 2 выходных конденсатора по 10 мкФ.

Схема импульса тока

На приведенной выше схеме есть несколько посторонних компонентов, которые можно опустить, если точность вашей системы не является жизненно важной.

Базовая система состоит из операционного усилителя (LMC6482 общего назначения с выходом от сети к шине) и силового полевого МОП-транзистора (IRF530 NMOS).Сеть с меткой управления импульсами может быть установлена ​​на фиксированное значение с помощью делителя напряжения и вывода GPIO, управляющего длительностью импульса. Тем не менее, я выбрал выход ЦАП и подтягивающий резистор (чтобы вывод не плавал при запуске), чтобы обеспечить небольшую регулировку выходного тока на основе показаний, предоставленных INA169.

Неинвертирующий вывод операционного усилителя установлен на заданное значение: 100 мВ. Затем выход приводит MOSFET в область линейного насыщения до тех пор, пока на инвертирующем входе усилителя не будет считано падение напряжения 100 мВ.100 мВ на силовом резисторе 10 Ом будет означать, что через нагрузку между STIM+ и STIM- проходит 10 мА.

На этом можно остановиться, если обратная связь не важна, однако в данном случае инструментальный усилитель INA169 использовался для считывания падения напряжения на резисторе верхней стороны 10 Ом и передачи обратно микроконтроллеру. Затем MCU может определить, находится ли ток, подаваемый импульсом, в допустимых пределах. Если нет, он будет регулировать выходной сигнал ЦАП в любом направлении, пока не будет достигнут подходящий ток.

Если вы заинтересованы в достижении соответствия напряжения выше, чем у вашего источника питания, можно использовать аудиоусилитель с низким импедансом для усиления импульса тока. Я провел несколько испытаний с трансформатором Hammond Manufacturing 108E (коэффициент витков 13,7:1) и смог добиться напряжения более 80 В.

Единственными изменениями, которые я сделал, чтобы приспособить трансформатор, было добавление снабберного конденсатора параллельно с трансформатором, чтобы уменьшить звон при импульсной нагрузке.

Импульс тока с использованием повышающего трансформатора

Energies | Бесплатный полнотекстовый | Управление режимом тока последовательного LC-преобразователя, поддерживающего постоянный ток, постоянное напряжение (CCV)

Вклад авторов

Концептуализация, M.ЧАС.; методология, М.Х.; моделирование, M.H.; проверка, Q.X.; формальный анализ, WH; расследование, QX, MH; написание, подготовка первоначального проекта, М.Х.; написание, рецензирование и редактирование, CS, FD, SE, WH; визуализация, М.Х.; надзор, Р.К.; администрация проекта, Р.К.

Рисунок 1. Схема последовательного LC-преобразователя идентична последовательному резонансному преобразователю. Однако резонансный конденсатор С1 выбран большим и действует как разделительный конденсатор по постоянному току. Преобразователь работает намного выше своей резонансной частоты.

Рисунок 1. Схема последовательного LC-преобразователя идентична последовательному резонансному преобразователю. Однако резонансный конденсатор С1 выбран большим и действует как разделительный конденсатор по постоянному току. Преобразователь работает намного выше своей резонансной частоты.

Рис. 2. Показана форма сигнала пропуска импульсов ШИМ, где выделены период (tp), рабочий цикл (D) и время пропуска импульсов (po=2) и период пропуска импульсов (pc=3).

Рис. 2. Показана форма сигнала пропуска импульсов ШИМ, где выделены период (tp), рабочий цикл (D) и время пропуска импульсов (po=2) и период пропуска импульсов (pc=3).

Рисунок 3. Предлагаемая схема управления преобразователем серии LC. Преобразователь разделен на главный контроллер, реализующий управление постоянным током и постоянным напряжением (CCCV), и подчиненный контроллер без обратной связи. Модулятор ширины импульса MCU (PWM) используется для генерации сигналов затвора SRC.

Рис. 3. Предлагаемая схема управления преобразователем серии LC. Преобразователь разделен на главный контроллер, реализующий управление постоянным током и постоянным напряжением (CCCV), и подчиненный контроллер без обратной связи. Модулятор ширины импульса MCU (PWM) используется для генерации сигналов затвора SRC.

Рисунок 4. Главный контроллер реализует функциональность CCCV. Регуляторы тока и напряжения работают параллельно, и для установленного тока Icc выбирается меньшее заданное значение.

Рис. 4. Главный контроллер реализует функциональность CCCV. Регуляторы тока и напряжения работают параллельно, и для установленного тока Icc выбирается меньшее заданное значение.

Рисунок 5. Контроллер ведомого токового режима управляет частотой (fp=1/tp) для высокой выходной мощности, рабочим циклом (D) для средней выходной мощности и использует пропуск импульсов (po/pc) для низкой выходной мощности. Изменение схемы модуляции максимизирует диапазон выходного тока.

Рисунок 5. Контроллер ведомого токового режима управляет частотой (fp=1/tp) для высокой выходной мощности, рабочим циклом (D) для средней выходной мощности и использует пропуск импульсов (po/pc) для низкой выходной мощности. Изменение схемы модуляции максимизирует диапазон выходного тока.

Рисунок 6. Алгоритм контроллера текущего режима ведомого.

Рис. 6. Алгоритм контроллера текущего режима ведомого.

Рис. 7. Минимальное напряжение в звене постоянного тока отображается в зависимости от выходного напряжения преобразователя.Выходной ток Icc отображается как параметр.

Рис. 7. Минимальное напряжение в звене постоянного тока отображается в зависимости от выходного напряжения преобразователя. Выходной ток Icc отображается как параметр.

Рис. 8. Минимальное напряжение звена постоянного тока нанесено на максимально допустимый период для выходного напряжения Uвых = 25 В. Выходной ток Icc показан как параметр.

Рис. 8. Минимальное напряжение в звене постоянного тока нанесено на максимально допустимый период для выходного напряжения Uвых=25 В.Выходной ток Icc отображается как параметр.

Рис. 9. Прототип смонтирован в корпусе на DIN-рейку размером 85 мм на 65 мм. Он избегает электролитических конденсаторов и заменяет их пленочными конденсаторами для увеличения срока службы.

Рис. 9. Прототип смонтирован в корпусе на DIN-рейку размером 85 мм на 65 мм. Он избегает электролитических конденсаторов и заменяет их пленочными конденсаторами для увеличения срока службы.

Рис. 10. Была проверена работа регулятора при постоянном напряжении: предел выходного напряжения Umax был увеличен в ступенчатой ​​характеристике с 5 В до 24 В ( и ) при t=0. Смоделированные и измеренные выходные напряжения показаны на ( и ). Смоделированный и измеренный выходной ток показан на ( b ). Смоделированный период переключения tp показан в ( c ), а смоделированный рабочий цикл D показан в ( d ).

Рис. 10. Была проверена работа регулятора при постоянном напряжении: предел выходного напряжения Umax был увеличен в ступенчатой ​​характеристике с 5 В до 24 В ( и ) при t=0.Смоделированные и измеренные выходные напряжения показаны на ( и ). Смоделированный и измеренный выходной ток показан на ( b ). Смоделированный период переключения tp показан в ( c ), а смоделированный рабочий цикл D показан в ( d ).

Рисунок 11. Была проверена работа регулятора при постоянном токе: максимальный выходной ток Imax увеличивался в переходном режиме с 1 А до 2 А ( и ) при t=0. Смоделированные и измеренные выходные токи показаны также на ( и ).Смоделированное и измеренное выходное напряжение показано в ( b ), тогда как смоделированный период переключения tp показан в ( c ), а смоделированный рабочий цикл показан в ( d ).

Рис. 11. Была проверена работа регулятора при постоянном токе: максимальный выходной ток Imax увеличивался в переходном режиме с 1 А до 2 А ( и ) при t=0. Смоделированные и измеренные выходные токи показаны также на ( и ). Смоделированное и измеренное выходное напряжение показано в ( b ), тогда как смоделированный период переключения tp показан в ( c ), а смоделированный рабочий цикл показан в ( d ).

Рисунок 12. Измерялась реакция источника питания на нагрузку: внешний выходной ток Iвых увеличивался с 1 А до 4 А ( b ) при t=0. Выходное напряжение измеряется в ( и ), где во время регулировки рабочего цикла наблюдается падение выходного напряжения. Смоделированные и измеренные выходные токи показаны в ( b ), тогда как смоделированный период переключения tp показан в ( c ), а смоделированный рабочий цикл D показан в ( d ).

Рис. 12. Измерялась реакция источника питания на нагрузку: внешний выходной ток Iвых увеличивался с 1 А до 4 А ( b ) при t=0. Выходное напряжение измеряется в ( и ), где во время регулировки рабочего цикла наблюдается падение выходного напряжения. Смоделированные и измеренные выходные токи показаны в ( b ), тогда как смоделированный период переключения tp показан в ( c ), а смоделированный рабочий цикл D показан в ( d ).

Рис. 13. Была проверена работа системы управления при постоянном токе и постоянном напряжении: максимальный выходной ток Imax был увеличен при t=0 при ступенчатой ​​характеристике с 2 А до 3 А в ( b ), чтобы продемонстрировать поведение CCCV. Предел выходного напряжения ( a ) оставался постоянным на уровне 24 В. Кроме того, показаны измеренное и смоделированное выходное напряжение. Смоделированный период переключения tp показан в ( c ), а смоделированный рабочий цикл D показан в ( d ).

Рис. 13. Была проверена работа системы управления при постоянном токе и постоянном напряжении: максимальный выходной ток Imax был увеличен при t=0 при ступенчатой ​​характеристике с 2 А до 3 А в ( b ), чтобы продемонстрировать поведение CCCV. Предел выходного напряжения ( a ) оставался постоянным на уровне 24 В. Кроме того, показаны измеренное и смоделированное выходное напряжение. Смоделированный период переключения tp показан в ( c ), а смоделированный рабочий цикл D показан в ( d ).

Рис. 14. Имитируется работа преобразователя при частоте переменного тока 50 Гц: Моделируемое выходное напряжение Usim показано на ( a ). Смоделированное напряжение звена постоянного тока также показано в (b ), в то время как смоделированный период переключения tp показан в ( c ), а смоделированный рабочий цикл D показан в ( d ).

Рис. 14. Имитируется работа преобразователя при частоте переменного тока 50 Гц: Моделируемое выходное напряжение Usim показано на ( a ).Смоделированное напряжение звена постоянного тока также показано в (b ), в то время как смоделированный период переключения tp показан в ( c ), а смоделированный рабочий цикл D показан в ( d ).

Рис. 15. Смоделированная величина усиления без обратной связи в зависимости от частоты показана для двух вариантов конструкции. Частота полосы пропускания в наихудшем случае превышает 1 кГц.

Рис. 15. Смоделированная величина усиления без обратной связи в зависимости от частоты показана для двух вариантов конструкции.Частота полосы пропускания в наихудшем случае превышает 1 кГц.

Таблица 1. Параметры и условия тестовой установки.

Таблица 1. Параметры и условия тестовой установки.

5 Tratio

5

5 110 мкг

5 470 NF

5

5 0,2

5 5 мкс

5 0.7

4 PC

5 5 5

5 Fcontrol

5 85.750 KHZ

Элемент / Параметр
LI
C1
Cвых 110 мкФ
Pвых,макс. 62.5 Вт
ОТК 1,0
Киу 857,5
UUadj 0,05 УСЭТ
Kpi 20
Кий 17150
IIadj 0.05ISET
ΔD 0.02
TP, мин
TP, MAX 15.8 мкс
K

404 Ошибка — страница не найдена

Страна COUNTRYAfghanistanÅland IslandsAlbaniaAlgeriaAmerican SamoaAndorraAngolaAnguillaAntigua и BarbudaArgentinaArmeniaArubaAustraliaAustriaAzerbaijanBahamasBahrainBangladeshBarbadosBelarusBelgiumBelizeBeninBermudaBhutanBoliviaBosnia и HerzegovinaBotswanaBouvet IslandBrazilBritish Индийский океан TerritoryBruneiBulgariaBurkina FasoBurundiCambodiaCameroonCanadaCape VerdeCaribbean NetherlandsCayman IslandsChadChileChinaChristmas IslandCocos IslandsColombiaComorosCongo, Демократическая RepublicCook IslandsCosta RicaCroatiaCubaCuraçaoCyprusCzech RepublicDenmarkDjiboutiDominicaDominican RepublicEast TimorEcuadorEgyptEl SalvadorEquatorial GuineaEritreaEstoniaEthiopiaFalkland IslandsFaroe IslandsFijiFinlandFranceFrench GuianaFrench PolynesiaFrench Южный TerritoriesGabonGambiaGeorgiaGermanyGhanaGibraltarGreeceGreenlandGrenadaGuadeloupeGuamGuatemalaGuernseyGuineaGuinea-BissauGuyanaHaitiHondurasHong KongHungaryIcelandIndiaIndonesiaIranIraqIrelandIsle из ManIsraelItalyIvory CoastJamaicaJapanJerseyJordan KazakhstanKenyaKiribatiKosovoKuwaitKyrgyzstanLaosLatviaLebanonLesothoLiberiaLibyaLiechtensteinLithuaniaLuxembourgMacaoMacedoniaMadagascarMalawiMalaysiaMaldivesMaliMaltaMarshall IslandsMartiniqueMauritaniaMauritiusMayotteMexicoMicronesiaMoldovaMonacoMongoliaMontenegroMontserratMoroccoMozambiqueMyanmarNamibiaNauruNepalNetherlandsNew CaledoniaNew ZealandNicaraguaNigerNigeriaNiueNorfork IslandNorwayOmanPakistanPalauPalestinian TerritoryPanamaPapua Новый GuineaParaguayPeruPhilippinesPitcairn IslandPolandPortugalPuerto RicoQatarRepublic из CongoReunionRomaniaRussiaRwandaSaint HelenaSaint Киттс и NevisSaint LuciaSaint Пьер и MiquelonSaint Винсент и GrenadinesSamoaSan MarinoSao Томе и PrincipeSaudi ArabiaSenegalSerbiaSeychellesSierra LeoneSingaporeSint MaartenSlovakiaSloveniaSolomon IslandsSomaliaSouth AfricaSouth Грузии и Южные Сандвичевы IslandsSouth KoreaSouth SudanSpainSri LankaSudanSurinameSvalbard и Ян MayenSwazilandSwedenSwitzerlandSyriaTaiwanTajikistanTanzaniaThaila ндТогоТокелауТонгаТринидад и ТобагоТунисТурцияТуркменистанОстрова Теркс и КайкосТувалуУгандаУкраинаОбъединенные Арабские ЭмиратыВеликобританияСоединенные ШтатыОтдаленные малые острова СШАУругвайУзбекистанВануатуВатиканВенесуэлаВьетнамВиргинские острова, Британские Виргинские острова, СШАЗападная СахараЙеменЗамбияЗимбабве

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.