Напряжение питания это: напряжение питания — это… Что такое напряжение питания?

Содержание

напряжение питания — это… Что такое напряжение питания?

напряжение питания
supply voltage

Большой англо-русский и русско-английский словарь. 2001.

  • напряжение пика
  • напряжение пластического течения

Смотреть что такое «напряжение питания» в других словарях:

  • напряжение питания — Uv Напряжение в точке, в которой измерительная аппаратура получает или может получать электрическую энергию в качестве питания. [ГОСТ Р 61557 1 2006] Тематики измерение электр. величин в целом EN auxiliary voltagesupply voltage …   Справочник технического переводчика

  • напряжение питания — 3.1.8 напряжение питания (supply voltage) Uv: Напряжение в точке, в которой измерительная аппаратура получает или может получать электрическую энергию в качестве питания. Источник …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • напряжение питания — maitinimo įtampa statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. supply voltage vok. Netzspannung, f; Speisespannung, f; Versorgungsspannung, f rus. напряжение питания, n; питающее напряжение, n pranc. tension d alimentation, f …   Automatikos terminų žodynas

  • напряжение питания — maitinimo įtampa statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Įtaisui tiekiama normalų jo veikimą užtikrinanti įtampa. atitikmenys: angl. supply voltage vok. Speisespannung, f; Versorgungsspannung, f rus. напряжение питания, n… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

  • напряжение питания — maitinimo įtampa statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. supply voltage vok. Speisespannung, f rus. напряжение питания, n pranc. tension d’alimentation, f …   Fizikos terminų žodynas

  • напряжение питания электрода

    — напряжение питания Напряжение, исключая напряжение сигнала, подводимое к цепи электрода от источника питания. [ГОСТ 20412 75] Тематики электровакуумные приборы Синонимы напряжение питания …   Справочник технического переводчика

  • напряжение питания в режиме хранения интегральной микросхемы — напряжение питания в режиме хранения Напряжение источника питания, необходимое для хранения информации интегральной микросхемы. Обозначение Uп.хр UCCS [ГОСТ 19480 89] Тематики микросхемы Синонимы напряжение питания в режиме хранения …   Справочник технического переводчика

  • напряжение питания интегральной микросхемы — напряжение питания Значение напряжения на выводах питания интегральной микросхемы. Обозначение Uп UCC [ГОСТ 19480 89] Тематики микросхемы Синонимы напряжение питания …   Справочник технического переводчика

  • напряжение питания оптоэлектронного переключателя — напряжение питания Uп UCC Значение напряжения источника питания, обеспечивающего работу оптоэлектронного переключателя в заданном режиме. [ГОСТ 27299 87] Тематики полупроводниковые приборы Обобщающие термины параметры оптопар, оптоэлектронных… …   Справочник технического переводчика

  • напряжение питания (возбуждения) информационной электрической машины — Электрическое напряжение, подаваемое на выводы цепей питания (возбуждения) информационной электрической машины, установленное как номинальное значение с предельными отклонениями или как номинальный диапазон значений. [ГОСТ 27471 87] Тематики… …   Справочник технического переводчика

  • напряжение питания магнитного усилителя — Напряжение источника питания рабочей обмотки магнитного усилителя. [ГОСТ 17561 84] Тематики усилители магнитные EN supply voltage of transductor …   Справочник технического переводчика


Что такое напряжение — Самое простое объяснение

Что такое напряжение

в электронике и электротехнике? Как его можно трактовать? Обо всем этом мы как раз и поговорим в нашей статье.

Напряжение с точки зрения гидравлики

Все вы видели и представляете, как выглядит водонапорная башня или просто водобашня. Грубо говоря, это большой высокий «бокал», заполненный водой.

водоносная башня

Так вот, представим себе, что башня доверху наполнена водой. Получается, в данный момент на дне башни ого-го какое давление!

водобашня, заполненная водой

А что, если слить из башни воду хотя бы наполовину? Давление на дно башни уменьшится вдвое. А давайте-ка нальем в пустую башню одно ведро воды! Давление на дно башни будет мизерное.

Представьте такую ситуацию. У нас есть водонос, а шланг мы закупорили пробкой.

Вода вроде бы готова бежать, но бежать то некуда! Пробка туго закупоривает шланг. Но на саму пробку сейчас оказывается давление, которое создает насосная станция. От чего зависит давление на пробку? Думаю понятно, что от мощности насоса. Если мощность насоса будет большая, то пробка вылетит со скоростью пули, или давление порвет шланг, если пробка туго сидит в шланге. В данном случае давление создается с помощью насоса. То есть можно сказать, что это модель башни с водой в горизонтальном положении.

Все то же самое можно сказать и про водобашню. Здесь давление на дно создается уже гравитационной силой. Как я уже говорил,  давление на дне башни зависит от того, сколько воды в башне в данный момент. Если башня наполнена водой под завязку, то и давление на дне башни будет большое, и наоборот.

А теперь представьте себе какое давление на дне океана, особенно в Марианской впадине! Что можно сказать про давление в этих двух случаях? Оно вроде как есть, но молекулы воды стоят на месте и никуда не двигаются. Запомните этот момент. Давление есть, а движухи — нет.

Электрическое напряжение

Это давление на дно и есть то самое напряжение

(по аналогии с гидравликой). В данном случае, дно башни – это ноль, начальный уровень отсчёта. За начальный уровень отсчёта в электронике берут вывод батарейки или аккумулятора со знаком «минус». Можно даже сказать, что уровень «воды в башне» у 12-вольтового автомобильного аккумулятора выше, чем уровень воды 1,5 Вольтовой пальчиковой батарейки.

Так вот, по аналогии с электроникой, это давление называется напряжением. Например, вы, наверное, не раз слышали такое выражение, типа «блок питания может выдать от 0 и до 30 Вольт». Или говоря детским языком, создать «электрическое давление» на своих клеммах (отметил на фото) от 0 и до 30 Вольт. Нулевой уровень, откуда идет отсчет электрического давления, обозначается минусом.

источник питания постоянного тока

Электрическое напряжение  — это еще не значит, что в электрической цепи течет электрический ток. Для того, чтобы появился электрический ток, электроны должны двигаться в одном направлении, а они в данный момент тупо стоят на месте. А раз нет движения электронов, то и нет электрического тока.

С точки зрения электроники, на одном щупе блока питания есть давление, а на другом его нет. То есть это земля, на которой стоит башня, если провести аналогию с гидравликой. Поэтому, положительный  щуп блока питания да и вообще всех приборов стараются сделать красным, мол типа берегитесь, здесь высокое давление! А отрицательный щуп  — черным или синим.

В электронике, чтобы указать, на каком выводе больше » электрическое давление», а на каком меньше проставляют два знака: плюс и минус, соответственно положительный и отрицательный. На плюсе избыточное «давление», а на минусе — ноль.

Поэтому, если замкнуть эти два вывода между собой, электрический ток устремится от плюса к минусу, но напрямую этого делать крайне не рекомендуется, так как это уже будет называться коротким замыканием.

Формула напряжения

В физике есть формула, хотя практического применения она не имеет. Официальная формула записывается так.

формула напряжения

где

A — это работа электрического поля по перемещению заряда по участку цепи, Джоули

q — заряд, Кулон

U — напряжение на участке электрической цепи, Вольты

На практике напряжение на участке цепи выводится через закон Ома.

напряжение из закона Ома

где

I — сила тока, Амперы

R — сопротивление, Омы

Напряжение тока — что это означает?

Этот термин очень часто можно услышать в разговорной речи. Ток, в данном случае, это электрический ток. Получается, напряжение тока — это напряжение электрического тока. Просто у нас так сокращают. Как я уже говорил выше, ток бывает переменным и постоянным. Постоянный ток и постоянное напряжение — это синонимы, как и переменный ток и переменное напряжение. Получается фраза «напряжение тока» говорит нам о том, какое напряжение между двумя точками или проводами в электрической цепи.

Например, на вопрос «какое напряжение тока в розетке» вы можете смело ответить: переменный ток 220 Вольт», а на вопрос «какое напряжение тока тока у автомобильного аккумулятора», вы можете ответить «12 Вольт постоянного тока». Так что не стоит пугаться).

Постоянное и переменное напряжение

Напряжение бывает бывает постоянным и переменным. В разговорной речи часто можно услышать «постоянный ток» и «переменный ток. Постоянный ток и постоянное напряжение — это синонимы, то же что и переменный ток и переменное напряжение.

На примере выше мы с вами рассмотрели постоянное напряжение. То есть давление воды на дно башни в течение времени постоянно. Пока в башне есть вода, она оказывает давление на дно башни. Вроде бы все элементарно и просто. Но какое же напряжение называют переменным?

Все любят качаться на качелях:

Сначала вы летите в одном направлении, потом происходит торможение, а потом уже летите обратно спиной и весь процесс снова повторяется. Переменное напряжение ведёт себя точно так же. Сначала «электрическое давление» давит в одну сторону, потом происходит процесс торможения, потом оно давит в другую сторону, снова происходит торможение и весь процесс снова повторяется, как на качелях.

Тяжко для понимания? Тогда вот вам еще один пример из знаменитой книжки «Первые шаги в электронике» Шишкова. Берем замкнутую систему труб с водой и поршень. Поршень у нас находится в движении. Следовательно, молекулы воды у нас отклоняются то в одну сторону:

то в другую:

переменное напряжение

Так же ведут себя и электроны. В вашей домашней сети 220 В они колеблются 50 раз в секунду. Туда-сюда, туда-сюда. Столько-то колебаний в секунду называется Герцем. В литературе пишется просто «Гц». Тогда получается, что колебание напряжения в наших розетках 50 Гц, а в Америке 60 Гц. Это связано со скоростью вращения генератора на электростанциях. В разговорной речи постоянное напряжение называют «постоянкой», а переменное — «переменкой».

Осциллограммы постоянного и переменного напряжения

Давайте рассмотрим, как выглядит переменное и постоянное напряжение на экране осциллографа. Как вы знаете, осциллограф показывает изменение напряжения во времени. Если на щуп осциллографа не подавать никакое напряжение, то на осциллограмме мы увидим простую прямую линию на нулевом уровне по оси Y. Ось Y — это значение напряжения, а ось Х — это время.

осциллограмма нулевого напряжения

 

Давайте подадим постоянное напряжение. Как вы могли заметить, осциллограмма постоянного напряжения  — это также прямая линия, параллельная оси времени. Это говорит нам о том, что с течением времени значение постоянного напряжение не меняется, о чем нам лишний раз доказывает осциллограмма.

осциллограмма постоянного напряжения

 

А вот так выглядит осциллограмма переменного напряжения. Как вы видите, напряжение со временем меняет свое значение. То оно больше нуля, то оно меньше нуля.

осциллограмма переменного напряжения

Про параметры переменного напряжения можете прочитать в этой статье.

Также отличное объяснение темы можно посмотреть в этом видео.

 

Похожие статьи по теме

220 Вольт

Делитель напряжения

Как получить нестандартное напряжение

Как измерить ток и напряжение мультиметром?

Питание камер по PoE

Какой источник питания PoE подходит для питания IP-камер?

PoE (Power over Ethernet) — технология, позволяющая передавать питание и данные через один Ethernet кабель. Требуется всего лишь соединить устройство, выдающее PoE, с устройством потребляющим питание по PoE, через сетевой разъем RJ-45. На первый взгляд кажется все просто и понятно, но как показала практика, не все вещи очевидны. 

Начнем с того, что есть «умное PoE» под стандартами 802.3af, 802.3at, 802.3bt, а есть пассивное PoE (Passive PoE) без привязки к стандартам. Основное отличие стандартов 802.3af&at состоит в том, что устройства, обеспечивающие подачу питания с PoE 802.3at могут подавать питание в два раза большей мощности по одному кабелю Ethernet. Внедрение нового стандарта PoE стандарта 802.3bt удваивает и, возможно, даже утраивает количество мощности, которое отправляется на конечные устройства. Стандарт 802.3bt используется в основном для питания мощных устройств, например PTZ IP-камер с обогревом или мощной ИК подсветкой. Этот новый мощный стандарт позволяет другим устройствам предлагать мощность PoE выше доступных в настоящее время режимов, обеспечивает еще большую мощность для устройств, значительно сможет помочь расширению базы приложений PoE. Инженеры, стремящиеся обеспечить простоту, такие как питание и данные вместе, могут полагаться на питание через Ethernet. Это позволит снизить затраты на установку, связанные с установкой отдельных линий. 

Устройства с PoE 802.3at способны обеспечить не больше 30Вт на порт, а устройства с PoE 802.3af — не больше 15.4Вт на порт, стандарт 802.3bt имеет максимально передаваемую мощность до 90Вт. Однако, при передаче некоторая часть мощности всегда теряется, и чем длиннее кабель, тем больше потери. 

Passive PoE – это существенно удешевленный аналог стандартов 802.3af, 802.3at и 802.3bt. Пассивное питание позволяет существенно снизить цену оборудования. Но при этом такое оборудование не производит проверку нуждающегося в питании по витой паре устройства на потребляемую мощность и его состояние. То есть напряжение просто подается постоянно. Присутствует риск несовместимости оборудования, что приведет или к моментальной поломке или устройство сломается чуть позже из-за перегрева плат и их подгорания.

Сегодня Power over Ethernet эффективно использует более 100 миллионов конечных устройств, которые развертываются в различных приложениях, включая IP-телефоны или беспроводные точки доступа. Если ваша IP-камера или IP-телефон поддерживает 802.3af, то вы можете смело использовать инжектор как 802.3af так и 802.3at, 802.3bt. (Говоря про инжектор, речь идет про источник питания), потому что инжектор не выдаст больше, чем может взять IP-камера, а значит устройство не сгорит.
Но если у вас PTZ IP-камера, с потреблением свыше 15.4Вт, то 802.3af вам уже не подойдет, нужен только 802.3at или 802.3bt источник питания.

Ключевые особенности PoE 802.3af, 802.3at и 802.3bt 

  • Питание подается только после согласования между потребляющим устройством и выдающим питание. 
    Это происходит автоматически за доли секунд. Огромное преимущество — безопасность! Например, вы взяли инжектор питания PoE и случайно подключили PoE выход в компьютер в сетевую карту. Инжектор проверит, нужно ли питание сетевой карты, сетевая карта не ответит, питание поступать не будет, ничего не сгорит. (чего нельзя сказать о пассивном PoE).
  • Гарантированная передача питания и видеоданных для IP-камер на 100 метров. Достигается за счет того, что напряжение источника питания (коммутатор или инжектор) в диапазоне от 44 до 57В и приемник питания (т.е камера) способна принимать питание в таком диапазоне.  Диапазон достаточно большой, это говорит о том, что если напряжение в кабеле просело на большом расстоянии, то камера всё равно получит питание и будет работать.
  • Два типа передачи данных и питания. Для IP-камер с PoE 802.3af&at используется только 4 жилы, т.е питание идет по тем же парам что и данные. Для 802.3bt используются все 8 пар. Источник питания (инжектор или коммутатор PoE) может использовать один из вариантов на свое усмотрение, но IP-камера, согласно стандарту 802.3af, 802.3at  может принять питание как от варианта № 1 так и от варианта № 2 (см.ниже), что позволяет подключить две IP-камеры на один 4х парный кабель UTP. 

    Вариант№1 (1/2, 3/6) Вариант№2 (4/5, 7/8)
    1.Бело-оранжевый  4.Синий
    2.Оранжевый 5.Бело-синий
    3.Бело-зелёный 7.Бело-коричневый
    6.Зелёный  8.Коричневый

 

  • Контроль и управление питанием PoE 802.3af, 802.3at802.3bt
    Поскольку данный вид PoE «умный» то его можно контролировать с помощью управляемых коммутаторов или инжекторов. Управление примитивное, но очень эффективное, например удаленное отключение питания, с последующим включением, что перезагрузит питаемое устройство, или например перезагрузка питания по расписанию (управляемые инжекторы). Также можно контролировать мощность подачи питания, мониторить уровень потребления питания устройством. 

  • Удлинение кабельной линии. 802.3af&at&bt позволяет использовать PoE удлинители.
     Например у вас  задача подключить IP-камеру на расстоянии в 300 метров от коммутатора или инжектора PoE. Кажется, что это невозможно, ведь Ethernet работает на 100 метров, а питание для камеры вообще просядет в минимум уже через 100м. Но! Технологии развиваются и на помощь приходят  PoE удлинители которые позволяют через каждые 100 метров ставить репитер (PEXT), который получает питание PoE 802.3af&at&bt и отдает его дальше вместе с данными. По сути, как коммутатор, только на один порт.
    Теперь это все легко и просто!

Где используется PoE стандарта 802.3af, 802.3at, 802.3bt

Недостатки PoE стандарта 802.3af, 802.3at, 802.3bt
Сами по себе стандарты недостатков не имеют, но инжекторы и коммутаторы, которые выдают питание 802.3af&at&bt стоят дороже, чем обычный блок питания, или пассивный инжектор PoE.

Пассивное PoE 
По большому счету, пассивное PoE это просто передача питания по свободным парам. 

Ключевые параметры

Данный тип питания не стандартизирован, а значит он может быть каким угодно по напряжению и полюсовке.У каждого производителя своё мнение на этот счет. 

  • Согласования по передачи питания между источником и потребителем в пассивном PoE нет
    Это говорит о том, что пассивный инжектор PoE не спросит конечное устройство нужно ли ему питание
    Если вы перепутали порты PoE и LAN, то в сетевую карту компьютера прилетит напряжение и вероятно выведет его из строя. Аналогичная ситуация произойдет если вы перепутали пары при обжатии коннектора.
    Данный метод питания не безопасен.
  • Пассивное PoE не гарантирует передачу питания на расстояние в 100 метров.
    Питание выдается статично 12В или 24В или 48В. Высока вероятность просадки напряжения при использовании passive PoE на  расстояние более 50 метров. Устройство не получит нужного ему питания и может работать некорректно или не работать вообще.
  • Только один тип передачи.
    Пассивное PoE передается ТОЛЬКО по 4, 5, 7, 8. Это значит, что 4 жилы только под питание+ 4 жилы под передачу данных. 

4.Синий
5.Бело-синий
7.Бело-коричневый
8.Коричневый

  • Пассивное PoE не контролируется и не управляется. (речь о инжекторах питания passive PoE) Некоторые роутеры имеют возможность отключения питания на порту, такие как MikroTik 
  • Удлинение кабельной линии проблематично при использовании пассивного PoE. 
  • Passive PoE имеет разное напряжение источника питания и потребляющего устройства 
    Как уже было сказано выше, у каждого производителя пассивного PoE свой взгляд на тип передачи и распиновку кабеля.
    Здесь нужно быть предельно внимательным.
    Например:
    Ubiquiti использует для своих продуктов 24В DC для WiFi точек доступа. 
    MikroTik использует напряжение в диапазоне от 8 до 30В DC в своих роутерах на PoE портах. 
    Dahua  PoE коммутаторы используют 24В DC, но полярность передачи питания отличается от Ubiquiti. 
    Ubiquiti MikroTik и Dahua относятся к passive PoE и  несовместимы с устройствами 802.3af, 802.3at, 802.3bt по напряжению и полярности.
    В лучшем случае устройство не заработает, в худшем выйдет из строя.
    Для устройств 802.3af есть пассивный  совместимый инжектор, его напряжение 48В DC. 
    PI-154-1passive инжектор можно использовать с IP-камерами, IP-телефонами 802.3af. Но стоит помнить, что несоблюдение полярности выведет устройство из строя. Аналогично если вы перепутаете порт POE и LAN. 

Преимущества пассивных инжекторов — низкая стоимость. Других приемуществ нет.

Что можно:

Запитать IP камеру с поддержкой 802.3af от инжектора или коммутатора PoE 802.3af
Запитать IP камеру с поддержкой 802.3at от инжектора или коммутатора PoE  802.3at 

Запитать IP камеру с поддержкой 802.3bt от инжектора или коммутатора PoE  802.3bt 
Запитать IP камеру с поддержкой 802.3af от пассивного инжектора PoE 48В DC (PI-154-1passive)
Советуем: PoE коммутаторы PUS и PoE инжекторы PI

Что нельзя:

Использовать экранированный  FTP/STP кабель без заземления с 2-х сторон
Запитать IP камеру с поддержкой 802.3af от инжектора PoE 12В  (12В можно подать только на вход jack
Запитать IP камеру с поддержкой 802.3af от инжектора PoE 24В (например от Ubiquiti)
Запитать IP камеру с поддержкой 802.3af от PoE порта MikroTik или его инжектора. (исключение специальные модели MikroTik 802.3af)
Запитать IP камеру с поддержкой 802.3af от Dahua PoE коммутатора DH-VTNS1060A
Также могут возникнуть проблемы, если источником питания является Cisco с собственным стандартом inline power и протоколом CDP
Cisco, не опознав устройство как «родное» может отказаться от подачи питания.

Что такое источник питания с автоматическим выбором диапазона? · EA Elektro-Automatik

Источ­ники пита­ния (ИП) с авто­матичес­ким выбо­ром диапа­зона ори­ен­ти­рованы на более широ­кую сферу при­менения, чем обыч­ные ИП. Чтобы опре­делить, обла­дает ли ваш при­бор фун­кцией авто­матичес­кого выбора диапа­зона, взгля­ните на его мак­си­маль­ное нап­ря­жение, ток и выход­ную мощ­ность. Если про­из­ве­дение мак­си­маль­ного нап­ря­жения на мак­си­маль­ный ток больше мак­си­маль­ной мощ­ности, то этот источ­ник спо­собен выби­рать диапа­зон авто­матичес­ки.

На рисунке 1 пока­зана выход­ная харак­те­рис­тика типич­ного ИП без авто­матичес­кого выбора диапа­зона. Это назы­ва­ется пря­мо­уголь­ным выход­ным пита­ни­ем, пос­кольку такой источ­ник может рабо­тать в любой точ­ке, лежа­щей внутри пря­мо­уголь­ни­ка, огра­ничен­ного пре­дель­ными зна­чени­ями тока и нап­ря­жения. Чтобы опре­делить, отве­чает ли ИП вашим пот­ребнос­тям, просто взгля­ните на его номи­наль­ные харак­те­рис­ти­ки: если необ­хо­димые нап­ря­жение и ток меньше мак­си­маль­ных зна­чений, такой источ­ник вас устра­ивает. Если ИП рас­счи­тан на неко­торую мак­си­маль­ную мощ­ность, её вы смо­жете полу­чить только при мак­си­маль­ном пас­пор­тном нап­ря­жении и мак­си­маль­ном пас­пор­тном токе.

Рис. 1. ИП с пря­мо­уголь­ной выход­ной харак­те­рис­ти­кой

Что такое авто­матичес­кий выбор диапа­зона?

Глав­ной осо­бен­ностью этой харак­те­рис­тики явля­ется кри­вая, в любой точке кото­рой нап­ря­жение, пом­но­жен­ное на ток, равно мак­си­маль­ной мощ­ности. На кон­цах кри­вой мы по-преж­нему имеем пре­дель­ные зна­чения тока и нап­ря­жения.

На рисунке 2 пока­зана выход­ная харак­те­рис­тика типич­ного ИП с авто­матичес­ким выбо­ром диапа­зона. U1 явля­ется мак­си­маль­ным нап­ря­жени­ем, а I1 – соот­ветс­тву­ющим током, опре­деля­емым выра­жением I1 = Pмакс/U1. I2 – это мак­си­маль­ный ток, а U2 – соот­ветс­тву­ющее нап­ря­жение, опре­деля­емое выра­жением U2 = Pмакс/I2. Допус­ти­мые токи и нап­ря­жения, лежа­щие на кри­вой, огра­ничива­ются мак­си­маль­ной мощ­ностью Pмакс.

Рис. 2. Выход­ная харак­те­рис­тика ИП с авто­матичес­ким выбо­ром диапа­зона (со­от­ветс­твует ИП с авто­матичес­ким выбо­ром диапа­зона с пара­мет­рами 50 В, 10 А, 100 Вт, 5:1)

Кри­терием качес­тва ИП с авто­матичес­ким выбо­ром диапа­зона явля­ется отно­шение нап­ря­жений в конеч­ных точ­ках кри­вой. Для выход­ной харак­те­рис­ти­ки, пока­зан­ной на рисунке 2, мак­си­маль­ное нап­ря­жение U1 равно 50 В, и пот­ребля­емый ток наг­рузки при этом нап­ря­жении может дос­ти­гать зна­чения 2 А. Пос­кольку мощ­ность источ­ника пита­ния равна 100 Вт, при мак­си­маль­ном пот­ребля­емом токе наг­рузки 10 А выход­ное нап­ря­жение U2 будет равно 10 В. Отно­шение U1/U2 равно 5, т.е. этот ИП харак­те­ризу­ется отно­шением 5:1. Чем больше это отно­шение, тем выше гиб­кость ИП, пос­кольку он может рабо­тать в более широ­ком диапа­зоне. Типич­ные сов­ре­мен­ные ИП с авто­матичес­ким выбо­ром диапа­зона харак­те­ризу­ются отно­шением нап­ря­жений от 2:1 до 5:1.

Что луч­ше, ИП с авто­матичес­ким выбо­ром диапа­зона или источ­ник с пря­мо­уголь­ной харак­те­рис­ти­кой?

Пос­кольку авто­матичес­кие ИП рабо­тают в более широ­ком диапа­зоне, один такой источ­ник может заме­нить нес­колько ИП с пря­мо­уголь­ной харак­те­рис­ти­кой той же мощ­ности. На рисунке 3a пока­зано, что для полу­чения тех же пара­мет­ров, что и у авто­матичес­кого ИП мощ­ностью 100 Вт с диапа­зоном 5:1, при­ходится исполь­зо­вать нес­колько 100 ват­тных ИП с пря­мо­уголь­ной харак­те­рис­ти­кой.

Аль­тер­на­тив­ным под­хо­дом явля­ется при­менение более мощ­ного ИП с пря­мо­уголь­ной харак­те­рис­ти­кой. На рисунке 3б пока­зано, что ИП с пря­мо­уголь­ной харак­те­рис­ти­кой мощ­ностью 500 Вт обес­пе­чивает те же рабо­чие точ­ки, что и 100 ват­тный авто­матичес­кий источ­ник с диапа­зоном 5:1. И хотя здесь можно вспом­нить о гиб­кости и эффек­тивности источ­ника с авто­матичес­ким выбо­ром диапа­зона, более мощ­ный источ­ник с пря­мо­уголь­ной харак­те­рис­ти­кой может ока­заться не хуже.

Рис. 3. Срав­не­ние выход­ной харак­те­рис­тики источ­ника с авто­матичес­ким выбо­ром диапа­зона мощ­ностью 100 Вт с источ­ни­ками с пря­мо­уголь­ной выход­ной ха­рак­те­рис­ти­кой с раз­личными пара­мет­рами

Чтобы сде­лать пра­виль­ный выбор, надо срав­нить сто­имость и физи­чес­кие раз­меры обоих устрой­ств.

На рисунке 3a авто­матичес­кий ИП мощ­ностью 100 Вт срав­ни­ва­ется с не сколь­кими 100 ват­тными при­борами с пря­мо­уголь­ной харак­те­рис­ти­кой. Чтобы перек­рыть тот же широ­кий диапа­зон выход­ных нап­ря­жений и токов, пона­добится нес­колько источ­ни­ков пита­ния с пря­мо­уголь­ной харак­те­рис­ти­кой, кото­рые обой­дутся дороже и зай­мут больше мес­та, чем один 100 ват­тный авто­матичес­кий ИП. На рисунке 3б ИП мощ­ностью 500 Вт с пря­мо­уголь­ной харак­те­рис­ти­кой срав­ни­ва­ется со 100 ват­тным авто­матичес­ким источ­ни­ком. И хотя, ско­рее все­го, 500 ват­тный ИП с пря­мо­уголь­ной харак­те­рис­ти­кой ока­жется больше и доро­же, он может охва­тить тот же рабо­чий диапа­зон, что и авто­матичес­кий источ­ник мощ­ностью 100 Вт, и выдать на 400 Вт больше мощ­ности за пре­делами харак­те­рис­тики 100 ват­тного авто­матичес­кого источ­ни­ка, что, потен­ци­аль­но, может оправ­дать более высо­кую сто­имость и боль­ший раз­мер.

Автор: Боб Зол­ло, Источ­ник

Система бесперебойного питания. Терминология ИБП, ББП, БРП, ИВЭПР, РИП

Система бесперебойного питания. Терминология ИБП, ББП, БРП, ИВЭПР, РИП

Резервное (гарантированное) питание — это электропитание, при котором система или отдельный ее узел постоянно питаются от основного источника , а подключение резервного источника происходит лишь при пропадании напряжения в основной питающей цепи.

Бесперебойное питание — это электропитание, при котором источник одновременно выполняет функции и основного, и резервного. При пропадании напряжения в основной цепи источник бесперебойного питания автоматически переходит на резервное питание.
В общем случае, в технической литературе все источники с функцией резерва можно называть «источниками вторичного электропитания резервированные (ИВЭПР)». Для таких источников приняты так же названия: ББП (блок бесперебойного питания), БРП (блок резервированного питания) , РИП (резервированный источник питания), ИВП (источник вторичного питания). При этом термины «ИВЭПР», «РИП», «ИБП» чаще используют специалисты по построению ОПС, систем контроля доступа и систем безопасности. Термины «ББП», «БРП» обычно используются при построении систем связи, коммуникационных узлов, в системах домофонов и в системах оповещения. Источники бесперебойного питания для систем наблюдения CCTV обычно называются «ИБП», «ИВЭПР», «РИП». Автономные ИБП (источники бесперебойного питания), ИВЭПР ( источники вторичного электропитания резервированные), РИП (резервированные источники питания) как правило обеспечивают подачу электроэнергии на одно или несколько устройств или систем. Эти источники имеют как правило мощность до 500 Вт и обеспечивают необходимые выходные напряжения.

При построении системы бесперебойного питания объекта инженеры могут использовать принципа резервного и бесперебойного питания.

Основные преимущества ИБП, ИВЭПР компании «Бастион»

Для построения системы бесперебойного питания инженеры компании «Бастион» используют самые современные электронные технологии и надежную элементную базу для проектирования профессиональных источников питания.
Современные узлы импульсной схемотехники с высокой степенью интеграции обеспечивают за счёт быстродействия высокую надёжность и безопасность ИВЭПР в любых режимах работы.
Применение программируемого PIC — контроллера позволяет реализовать сложные алгоритмы контроля параметров, добиться высокой точности и стабильности выходных характеристик ИВЭПР.
Высокоэффективный преобразователь AC/DC, реализованный по топологии FLYBACK, обеспечивает надежное и качественное питание нагрузки в широком диапазоне сетевого напряжения.

Интеллектуальная система обслуживания АКБ производит мониторинг параметров батареи, оценивает её исправность. Применение передовых алгоритмов позволяет качественно провести заряд АКБ, предотвратить преждевременную порчу батареи. Многоступенчатая адаптивная система защиты выхода ИВЭПР позволяет надежно защитить прибор от долговременного аварийного замыкания выходных клемм и перегрузки.

Отличительные особенности ИБП, ИВЭПР компании «Бастион»

  • ИБП (ИВЭПР) обеспечивает непрерывное бесперебойное питание нагрузки постоянным стабилизированным напряжением при наличии напряжения в электрической сети, что является основой для построения эффективной системы бесперебойного питания объекта
  • ИБП (ИВЭПР) осуществляет оптимальный заряд аккумуляторной батареи АКБ источника бесперебойного питания при наличии напряжения питающей сети
  • Автоматический переход на резервное питание от встроенной аккумуляторной батареи АКБ осуществляется при отключении электрической сети
  • ИБП (ИВЭПР) осуществляет резервное питание нагрузки постоянным напряжением необходимых параметров
  • ИБП (ИВЭПР) обеспечивают сохранение номинальных параметров бесперебойного питания при изменении входного напряжения питания в широких пределах
  • ИБП (ИВЭПР) имеет защиту от переполюсовки клемм аккумуляторной батареи АКБ (самовосстанавливающийся предохранитель)
  • ИБП (ИВЭПР) сохраняет работоспособность при обрыве или коротком замыкании цепи аккумуляторной батареи АКБ (при наличии напряжения питающей сети)
  • ИБП (ИВЭПР) осуществляет автоматическую защиту от короткого замыкания или повышения выходного тока выше максимального значения, определенного параметрами прибора
  • ИБП (ИВЭПР) автоматически восстановливает работоспособность (номинальные параметры бесперебойного питания) после устранения причин повышения выходного тока выше максимального значения или короткого замыкания
  • ИБП (ИВЭПР) имеет световую индикацию, световую сигнализацию различных режимов источника бесперебойного питания
  • ИБП (ИВЭПР) имеет встроенную защиту аккумуляторной батареи АКБ источника бесперебойного питания при коротком замыкании в нагрузке
  • ИБП (ИВЭПР) реализует защиту аккумуляторной батареи АКБ источника бесперебойного питания от глубокого разряда
  • ИБП (ИВЭПР) имеет автоматическое формирование информационного сигнала неисправности при минимальном значении напряжения АКБ
  • ИБП (ИВЭПР) осуществляет автоматическое формирование и передачу во внешние цепи трех информационных сигналов в формате открытый коллектор («ОК»): об отсутствии выходного напряжения, об отсутствии напряжения сети и об отсутствии напряжения аккумуляторной батареи АКБ
  • ИБП (ИВЭПР) сохраняет работоспособность как при, так и после воздействия повышенной и(или) пониженной температуры окружающей среды, повышенной относительной влажности и повышенной синусоидальной вибрации

Отличительные особенности резервных источников питания компании «Бастион»

  • Резервные источники питания обеспечивают оптимальный заряд аккумуляторной батареи АКБ при наличии напряжении сети
  • Резервное питание нагрузки током до 20 А осуществляется по выходам «ВЫХОД 2» и до 10А по выходу «ВЫХОД 1»
  • Резервные источники питания реализуют контроль уровня напряжения на клеммах АКБ при отсутствии сети
  • Резервные источники питания имеют защиту аккумуляторной батареи АКБ от глубокого разряда с отключением нагрузки
  • Резервные источники питания осуществляют защиту клемм аккумуляторной батареи АКБ и выходов от короткого замыкания с помощью предохранителя аккумуляторной батареи АКБ при наличии подключенной аккумуляторной батареи АКБ
  • Резервные источники питания имеют лектронную защиту клемм аккумуляторной батареи АКБ и выходов от короткого замыкания при отсутствии аккумуляторной батареи АКБ с отключением зарядного устройства на несколько секунд и последующими циклическими попытками подключения и включением после устранения короткого замыкания и защиту от неправильного подключения (переполюсовки) клемм аккумуляторной батареи АКБ
  • Резервные источники питания имеют световую индикацию и световую сигнализацию различных режимов работы
  • Резервные источники питания имеют функцию «холодный запуск», обеспечивающую восстановление работоспособности устройства при подключении исправной и заряженной аккумуляторной батареи АКБ в отсутствии сетевого напряжения

Статья Елфимова А. И. «Импульсный или линейный: какой источник питания выбрать?»

Значение, Определение, Предложения . Что такое что напряжение питания

Другие результаты
В пластмассовом корпусе блока питания расположен понижающий электромагнитный трансформатор 220/ 12В, который обеспечивает питание галогенной лампы переменным напряжением 12В.
Через нить пройдёт заряд… напряжение скакнёт, питание отрубится, и блокирующий механизм должен открыться.
Компьютер включил питание, но замки не под напряжением.
Попробуйте найти напряжение, представляющее один или ноль, когда питание выключено!
Если в кабеле есть неисправность, фантомное питание может повредить некоторые микрофоны, подав напряжение на выход микрофона.
Одна из таких линий постоянного тока обеспечивает питание от плотины Бонневиль до Сильмара, Лос-Анджелеса, используя линии постоянного тока напряжением + / -500,000 вольт.
Этот подход особенно полезен в низковольтных приложениях с питанием от батарей, где интегральные схемы требуют напряжения питания большего, чем может обеспечить батарея.
Иногда называемый фантомным питанием, он не является подходящим источником питания для микрофонов, предназначенных для истинного фантомного питания,и лучше называется напряжением смещения.
В отличие от разъемов IEC 60309, они не кодируются по напряжению; пользователи должны убедиться, что номинальное напряжение оборудования совместимо с сетевым питанием.
Часы реального времени и оперативная память с батарейным питанием питаются от внешнего блока батарей напряжением 4,5 вольта.
С другой стороны, активные зонды почти всегда зависят от поставщика из-за их требований к питанию, регуляторам напряжения смещения и т. д.
Источник питания, через параллельно соединенные блок коммутации, блок включения и стабилизатор напряжения, подключен к усилителю сигнала.
Прежде чем пользоваться розеткой, настоятельно рекомендуется проверить напряжение сети питания для конкретного электроприбора.
Системы аварийного освещения и связи, а также другие потребители электроэнергии должны быть подключены к двум независимым источникам питания, способным подавать напряжение в течение 60 минут.
Не используйте никаких стабилизаторов напряжения и удлинителей, поскольку они могут повлиять на работу блока питания.
Примечание. Если блок питания очень сильно шумит, причиной может быть перегруженный сетевой фильтр или стабилизатор напряжения.
У нас потеря напряжения питания в Зелёном секторе 2.
Напряжение питания 1,5 в хорошо работает с технологией изготовления 90 нанометров, используемой в оригинальных чипах DDR3.
Выход берется из двух последовательно расположенных конденсаторов, что приводит к удвоению напряжения питания на выходе.
Измерители нижнего конца могут предложить возможность внешнего питания этих постоянных напряжений или токов, в то время как устройства верхнего конца могут поставлять их внутри.
Другие, не компараторные генераторы могут иметь нежелательные изменения синхронизации при изменении напряжения питания.
Таким образом, импеданс антенны, задаваемый отношением напряжения точки питания к току, изменяется из-за близости антенны к Земле.
Ток, циркулирующий в одной антенне, обычно индуцирует напряжение на точке питания соседних антенн или антенных элементов.
Аналогичная гальваническая реакция используется в первичных ячейках для выработки полезного электрического напряжения для питания портативных устройств.
Это может быть вызвано изменением температуры, напряжения питания, регулировкой передней панели управления или даже близостью человека или другого проводящего элемента.
Когда инвертирующий вход находится на более высоком напряжении, чем неинвертирующий вход, выход компаратора подключается к отрицательному источнику питания.
Поскольку компараторы имеют только два выходных состояния, их выходы либо близки к нулю, либо к напряжению питания.
Самая малая разница между входными напряжениями будет усилена чрезвычайно, заставляя выход качаться почти до напряжения питания.
Системы питания от батарей часто укладывают ячейки последовательно для достижения более высокого напряжения.
Белый светодиод обычно требует 3,3 В для излучения света, а повышающий преобразователь может увеличить напряжение от одного щелочного элемента 1,5 В для питания лампы.

Соединение элементов питания и батарей

Источники напряжения обычно называют источниками питания. Для увеличения тока или напряжения, а может и того и другого источники питания (элементы, батареи) могут соединяться вместе. Существует три типа соединения элементов питания:
1. Последовательное соединение элементов.
2. Параллельное соединение элементов.
3. Последовательно-параллельное (смешанное) соединение элементов.

Последовательное соединение элементов.

При последовательном соединении элементов питания выделяются две схемы: последовательно-дополняющая и последовательно-препятствующая.
В последовательно-дополняющей схеме положительный вывод первого элемента питания соединяется с отрицательным выводом второго элемента питания; положительный вывод второго элемента питания соединяется с отрицательным выводом третьего элемента питания и т.д. (рисунок 3.11.)

Рисунок 3.11.Последовательное соединение элементов питания.

При таком соединении источников питания через все элементы будет течь одинаковый ток:

Iобщ=I1=I2=I3

Индексы в обозначениях токов указывают на номера отдельных источников питания (элементов или батарей питания)
А полное напряжение при последовательном соединении равно сумме напряжений (ЭДС) отдельных элементов:

Еобщ = Е1 + Е2 + Е3.

При последовательно-препятствующем включении источников питания, они соединяются друг с другом одноименными выводами. Но на практике такая схема не применяется или применяется, но очень редко.

Параллельное соединение элементов.

При параллельном соединении элементов питания, их одноименные выводы соединяются вместе, то есть плюс к плюсу, минус к минусу (рис 3.12).

Рисунок 3.11.Параллельное соединение элементов питания.

В этом случае общий ток будет равен сумме токов каждого элемента:

Iобщ=I1+I2+I3

Общее напряжение при параллельном включении источников питания будет равно напряжению каждого отдельного источника.

Еобщ = Е1 = Е2 = Е3.

Последовательно-параллельное соединение элементов напряжения.

Источники питания включают по последовательно-параллельной схеме для увеличения, как тока, так и напряжения. При этом основываются на том, что параллельное включение увеличивает силу тока, а последовательное увеличивает общее напряжение. На рисунке 3.13 показаны примеры последовательно-параллельных схем включения элементов питания.

Рисунок 3.11.Последовательно-параллельное соединение элементов питания.

ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!

Похожие материалы:

Добавить комментарий

Supply Voltage — обзор

9.3.3 Спектр полного AM-сигнала

Если многие AM-передачи должны быть помещены в заданную полосу частот, нам нужно знать полосу, которую они занимают, то есть их частотные спектры. Нам также необходимо знать их пропускную способность, чтобы указать пропускную способность радиочастотного. схемы приемников. Спектр можно рассчитать следующим образом.

При отсутствии модуляции напряжение несущей на выходе модулятора равно

νc = Vccos (ωct)

, где В c = В CC — его амплитуда, а ω c — его угловая частота.(Мы используем косинусные функции вместо синусов, чтобы упростить математику. Поскольку фаза, которую мы выбираем, является произвольной, разница в 90 ° здесь не имеет значения, и конечный результат тот же.)

Предположим, у нас есть синусоида. модулирующий сигнал (сообщение) амплитудой V m и угловой частотой ω m

νm = Vmcos (ωmt)

(Здесь для наглядности включены круглые скобки «ω t ». они обычно будут опущены.Никогда не должно быть путаницы, если вы помните, что «ω t » — это угол с размерами в радианах.)

Напряжение питания для р.ф. усилитель теперь становится V CC + v m , поэтому выход модулятора становится

(9.1) νc (VC + νm) cosωct = (VC + Vmcosωmt) cosωct = VCcosωct + Vmcosωmt⋅cosωct

You следует вспомнить * , что для двух углов A, и B ,

cos A cos B = 1/2 {cos (A + B) + cos (A — B)}

So

(9.2 ) cosωmt⋅cosωct = 1/2 {cos (ωct + ωmt) + cos (ωct − ωmt)} = 1/2 {cos (ωc + ωm) t + cos (ωc − ωm) t}

Итак, произведение двух синусоид порождает суммарную и разностную частоты.В общем, произведение любых двух сигналов, любой формы сигнала дает сумму и разность частот всех их частотных составляющих. Это очень важный результат, который является краеугольным камнем р.ф. обработки сигналов, и следует помнить.

Подставляя это в уравнение (9.1), получаем

νc = VCcosωct + 1 / 2Vm {cos (ωct + ωmt) + cos (ωct − ωmt)} = VCcosωct + 1 / 2Vmcos (ωc + ωm) t + 1 / 2Vmcos (ωc − ω) t = (несущая) + (верхняя боковая частота) + (нижняя боковая частота)

Итак, модулированная волна имеет две новые угловые частоты (ω c + ω m ) и (ω c — ω m ), с эквивалентными частотами ( f c + f m ) = (ω c + ω m ) / 2π и ( f c f м ) = (ω c — ω м ) / 2π.Они называются боковыми частотами , и спектр этой модулированной формы волны показан на рисунке 9.8 (a). Ясно, что член несущей не передает никакой информации, и вся мощность сигнала сообщения передается двумя побочными частотами. Выражение для модулированной несущей может быть переписано как

(рис. 9.8). Спектр полной AM волны: (а) с модуляцией синусоидальной волны и m = 1; (б) с модулирующим (сообщающим) сигналом с диапазоном частот до f m ( max ).

(9,3) νc = VC {cosωct + m2cos (ωc + ωm) t + m2cos (ωc − ωm) t}

, где m = V m / V c называется Глубина модуляции или индекс модуляции .

Таким образом, три частотных компонента имеют относительные амплитуды, показанные в таблице 9.1. Поскольку мощность пропорциональна квадрату напряжения, относительные мощности и становятся квадратами относительных амплитуд.

Таблица 9.1.

/2
Относительная амплитуда Относительная мощность Относительная мощность, м = 1
Несущая 1 1 1
м 2 /4 1/4
Верхняя боковая частота м /2 м 2 /4 1/4

Максимально возможное значение m без искажения огибающей модулированной волны составляет м = 1 или 100%.Если бы мы модулировали несущую с помощью синусоидальной волны при 100% -ной модуляции, относительные мощности стали бы значениями в последнем столбце таблицы. Этот результат показывает нам один из самых больших недостатков полной AM. Даже при 100% -ной модуляции суммарная мощность двух боковых частот, которые несут всю информацию, составляет только половину мощности несущей. Другими словами, вся информация переносится только одной третью общей мощности модулированной волны.

Компьютерное упражнение : подробности см. На веб-сайте издателя.

SAQ 9.3

Рассчитайте относительную мощность боковых частот в полностью AM-модулированной волне с синусоидальной модуляцией 50%.

Ответ на этот опросный лист показывает, насколько мало мощности уходит на боковые частоты при типичной глубине модуляции.

Обычно сигнал сообщения покрывает полосу частот (основная полоса), и каждая из его частотных составляющих порождает пару побочных частот. Результирующие полосы частот с каждой стороны несущей называются боковыми полосами . Они показаны на Рисунке 9.8 (b). Таким образом, полная амплитудная модуляция, представленная формой сигнала на рисунке 9.5, имеет полосу пропускания, в два раза превышающую максимальную частоту сигнала сообщения:

(9,4) Bfull-AM = 2fm (max)

Напряжение питания < Абсолютные максимальные номинальные значения > | Основы электроники

Абсолютные максимальные рейтинги — это условия, которые никогда не должны превышаться, даже на мгновение. Например, подача напряжения выше максимального номинала и / или использование в окружающей среде за пределами температурного диапазона может вызвать ухудшение характеристик ИС или даже повреждение.

В этом разделе объясняются параметры, перечисленные в абсолютных максимальных номиналах операционных усилителей и компараторов.

Напряжение питания / диапазон рабочего напряжения

Абсолютное максимальное номинальное напряжение питания — это максимальное напряжение, которое может быть подано между положительным (V CC ) и отрицательным (V EE ) контактами питания, не вызывая ухудшения характеристик или повреждения внутренней цепи.

Вот пример напряжения питания, которое может быть приложено к операционным усилителям / компараторам с максимальным номинальным напряжением 36 В:

Абсолютное максимальное номинальное напряжение питания указывает разность напряжений между выводами V CC и V EE со значениями VCC-VEE, необходимыми для обеспечения того, чтобы не превышалось абсолютное максимальное номинальное напряжение питания.Следовательно, при подаче 24 В на вывод V CC и -12 В на вывод V EE не произойдет ни ухудшения характеристик, ни повреждения, поскольку разница напряжений составляет 36 В.

Следует отметить, что существует разница между абсолютным максимальным номинальным напряжением питания и рабочим напряжением питания.

Абсолютное максимальное номинальное напряжение питания указывает максимальное напряжение питания, которое может подаваться в диапазоне, в котором не произойдет повреждение или разрушение ИС, а не диапазон напряжения для поддержания технических характеристик и характеристик.

Для полного достижения характеристик, перечисленных в технических характеристиках, необходимо использовать напряжение в пределах рабочего диапазона напряжений.

Однако обратите внимание, что в некоторых случаях абсолютное максимальное номинальное напряжение питания и максимальное рабочее напряжение совпадают.

Дифференциальное входное напряжение

Дифференциальное входное напряжение — это максимальное напряжение, которое может подаваться на выводы + Input (неинвертирующий вход) и -Input (инвертирующий вход) без повреждения или ухудшения характеристик IC.

Это напряжение можно использовать в качестве эталона как для инвертирующих, так и для неинвертирующих клемм и относится к разности напряжений между обоими клеммами. Полярность не важна.

Однако предполагается, что потенциал каждой входной клеммы равен или превышает потенциал на выводе V EE .

Причина в том, что в ИС встроен элемент защиты от электростатического разряда, и если потенциал на входном выводе ниже, чем V EE , ток будет течь от клеммы через элемент защиты от электростатического разряда, что может привести к ухудшению характеристик и / или повреждение.

Защитный элемент может быть подключен между V EE (GND) и входным контактом, как показано в правой части схемы ниже, или между входными контактами и V CC и V EE (GND), обеспечивая 2 пути.

В первом случае, поскольку нет пути прохождения тока на стороне V CC , дифференциальное напряжение определяется на основе выдерживаемого напряжения транзистора (NPN, PNP), подключенного к входному контакту, независимо от значение V CC .

В последнем случае, поскольку элемент защиты существует также на стороне V CC , поскольку входной вывод требует напряжения меньше V CC , дифференциальное напряжение определяется как V CC -V EE или V DD -V EE .

В некоторых операционных усилителях используется дифференциальный входной каскад NPN, и для обеспечения защиты между базой и эмиттером между входными клеммами вставляется ограничивающий диод или используются изделия с дифференциальным входным напряжением в несколько вольт.

Синфазное входное напряжение

Абсолютный максимальный рейтинг для синфазного входного напряжения указывает максимальное напряжение, которое может быть приложено без ухудшения характеристик ИС или повреждения [при условии, что одинаковый потенциал подается как на вход + (неинвертирующий вход), так и на -Вход ( инвертирующий вход) контакты].

Абсолютное максимальное номинальное входное синфазное напряжение, в отличие от обычного диапазона входного напряжения, указанного в электрических характеристиках, не гарантирует нормальную работу ИС.

Для обеспечения нормальной работы ИС необходимо соблюдать диапазон синфазного входного напряжения.

Как правило, абсолютное максимальное синфазное напряжение составляет В EE -0,3 В и В CC + 0,3 В, но для продуктов без элемента защиты на стороне V CC напряжения до абсолютного максимального номинального значения. напряжение питания (т.е. EE + 36V) может подаваться независимо от напряжения питания.

Таким образом, синфазное входное напряжение определяется конфигурацией схемы защиты входных выводов, паразитными элементами, выдерживаемым напряжением входного транзистора и другими факторами.

В случае, когда прямое напряжение подается на элемент защиты от электростатического разряда (диод), V EE -0,3 В и V CC + 0,3 В указывают диапазон напряжения, в котором элемент защиты не срабатывает.

Входной ток

Для дифференциального и синфазного входных напряжений ввод напряжения ниже V EE -0,3 В или выше CC + 0,3 В вызовет протекание тока через входной зажим, что может привести к ухудшению характеристик и / или повреждению .

Чтобы предотвратить это, к входному контакту можно подключить небольшой ограничивающий диод, чтобы ограничить прямое напряжение, или можно вставить резистор для ограничения тока, протекающего на входном контакте.

Первый метод контролирует напряжение на входе в ИС, а второй контролирует ток.

Установите резистор так, чтобы входной ток был менее 10 мА. V F будет иметь прямое напряжение прибл. 0,6 В.

Диапазон рабочих температур

Диапазон рабочих температур — это диапазон, обеспечивающий нормальную работу и поддерживающий ожидаемые функции IC.

Некоторые характеристики ИС зависят от температуры.

Следовательно, если не указано иное, значения, указанные для 25C, не могут быть гарантированы.

Есть параметр, гарантирующий стабильную работу во всем температурном диапазоне.

Учтены колебания характеристик ИМС

в диапазоне рабочих температур.

Максимальная температура перехода / диапазон температур хранения

Максимальная температура перехода — это максимальная температура, при которой полупроводник может работать.Здесь «соединение» относится к PN-переходу.

Если температура кристалла превышает максимальную номинальную температуру перехода, в полупроводниковом кристалле будут образовываться пары электрон-дырка, что препятствует нормальной работе.

Следовательно, тепловые конструкции должны учитывать тепловыделение из-за потребляемой мощности и температуры окружающей среды.

Максимальная температура перехода определяется производственными процессами.

Диапазон температур хранения обозначает максимальную температуру во время хранения, когда ИС не работает и не потребляет энергию.

Обычно это эквивалентно максимальной температуре перехода.

Допустимый убыток (общий убыток)

Допустимые потери (общие потери) указывают мощность, которую ИС может потреблять при температуре окружающей среды Ta = 25 ° C. Когда ИС потребляет электроэнергию, выделяется тепло, и температура микросхемы становится выше температуры окружающей среды.

Допустимая температура микросхемы определяется максимальной температурой перехода, а допустимая потребляемая мощность ограничивается кривыми снижения характеристик.

Внутренняя микросхема IC определяет допустимые потери при 25 ° C на основе допустимой температуры (максимальная температура перехода) и теплового сопротивления корпуса (характеристики рассеивания тепла)

На максимальную температуру перехода также влияют производственные процессы.

Тепло, генерируемое потребляемой мощностью ИС, рассеивается смолой формы корпуса, выводной рамкой и другими компонентами.

Параметр, который указывает характеристики рассеивания тепла, называется тепловым сопротивлением и обозначается как θj-a [℃ / Вт].

Это тепловое сопротивление позволяет оценить внутреннюю температуру ИС.

Пример теплового сопротивления корпуса показан ниже. θj-a определяется суммой теплового сопротивления θj-c между микросхемой и корпусом (корпусом) и корпусом и внешней (окружающей) средой θc-a.

При тепловом сопротивлении θj-a, температуре окружающей среды Ta, потребляемой мощности P температуру перехода можно рассчитать по следующему уравнению.

Tj = Ta + θj-a × P [Вт]

Ниже показаны кривые термического снижения характеристик.
Эти кривые показывают количество энергии, которое может потреблять ИС при различных температурах окружающей среды без превышения допустимой температуры кристалла.
В качестве примера рассмотрим температуру микросхемы MSOP8.
Поскольку диапазон температур хранения ИС составляет от 55 ° C до 150 ° C, максимально допустимая температура микросхемы составляет 150 ° C. При тепловом сопротивлении для MSOP8 θj-a 212,8 ℃ / Вт и потребляемой мощности IC 0,58 мВт температура перехода составит

Tj = 25 [℃] + 212.8 [℃ / Вт] × 0,58 [Вт] ≒ 150 [℃]

При достижении максимально допустимой температуры микросхемы потребление электроэнергии прекращается. Приведенное значение на 1 ° C кривых снижения характеристик определяется как величина, обратная термическому сопротивлению.

Здесь мы показываем термическое сопротивление различных типов корпусов. SOP8: 5,5 мВт / ° C, SSOP-B8: 5,0 мВт / ° C, MSOP8: 4,7 мВт / ° C

В приведенных выше примерах:

  • Соединение-внешнее (окружающее) тепловое сопротивление: θj-a = θj-c + θc-a [℃ / Вт]
    Где θj-c — тепловое сопротивление между переходом и корпусом.
  • θc-a: Тепловое сопротивление между корпусом и внешней стороной
  • Ta: Температура окружающей среды
  • Tj: Температура перехода

Наклон кривой снижения характеристик обратно пропорционален θj-a

Основные сведения об операционных усилителях / компараторах

Какое напряжение питания требуется для контроллера? — Поддержка maxon

Тема:

  • Какой уровень напряжения питания должен подаваться на контроллер, чтобы двигатель работал с максимальной скоростью, требуемой приложением?

Ситуация:

Определен двигатель, используемый приложением, и максимальная скорость двигателя была определена на основе требований приложения.Сейчас обсуждается вопрос, какое напряжение питания требуется для контроллера, соответственно. его силовой каскад, чтобы двигатель мог надежно достигать требуемой максимальной скорости даже при высокой нагрузке или резком ускорении?

Решение:

Максимально достижимая скорость двигателя зависит от напряжения, приложенного к его обмоткам, и «константы скорости», указанной в данных двигателя. Напряжение питания контроллера должно быть выше уровня напряжения двигателя, рассчитанного на основе «Постоянной скорости».

Так называемое «номинальное напряжение» обмотки двигателя не является ограничивающим фактором. Фактическое напряжение двигателя и напряжение питания контроллера должны быть даже выше указанного «Номинального напряжения» в зависимости от требований к скорости. Контроллер регулирует уровень напряжения двигателя (с помощью так называемого «рабочего цикла ШИМ») в соответствии с требованиями к скорости и нагрузке для текущей требуемой рабочей точки.

Необходимо следить за тем, чтобы требуемая скорость не превышала какие-либо из указанных механических ограничений, например.грамм. «Макс. скорость» двигателя или «Макс. входная скорость» шестерни или шпинделя.

Для оценки необходимого минимального напряжения питания контроллера для выполнения требований по скорости и крутящему моменту двигателя в приложении необходимо учитывать следующие аспекты:

Требуемое напряжение двигателя

Требуемое напряжение двигателя (т.е. регулятор «Макс. Выходное напряжение») зависит от «Постоянной скорости» двигателя, определяющей скорость холостого хода на вольт напряжения двигателя. Если на двигатель подается фиксированное напряжение, скорость двигателя будет уменьшаться с увеличением крутящего момента в соответствии с «градиентом скорости / крутящего момента» двигателя. Требуемое напряжение двигателя зависит от режима работы двигателя в приложении. Рабочие точки характеризуются требуемой скоростью и различными значениями крутящего момента. Максимальная скорость и нагрузка по крутящему моменту обычно возникает в конце фазы ускорения. Напряжение двигателя должно быть достаточно высоким, чтобы покрыть эту экстремальную рабочую точку. Его можно рассчитать по следующей формуле:

Минимальное необходимое (теоретическое) напряжение двигателя
= («Макс.скорость »+ (« Макс. момент нагрузки »*« Градиент скорости / крутящего момента »)) /« Постоянная скорости »

  • Макс. скорость [об / мин]:
    Максимальная требуемая скорость двигателя в зависимости от требований приложения.

  • Макс. крутящий момент [мНм]:
    Максимально необходимый крутящий момент двигателя в зависимости от требований приложения, например требуется для ускорения инерции груза.
  • Градиент скорости / крутящего момента [об / мин / мНм]: см. Технический паспорт двигателя

  • Константа скорости [об / мин / В]: см. Технический паспорт двигателя

  • мин.требуемое напряжение двигателя [В]:
    Это расчетное напряжение двигателя является минимальным значением; этого достаточно для достижения предельной рабочей точки на основе указанных данных двигателя без каких-либо резервов.

Требуемое напряжение двигателя на практике:
Обычно фактическое напряжение двигателя следует выбирать примерно на 20% выше, чем теоретически рассчитанное значение , чтобы гарантировать, что крайняя рабочая точка может быть достигнута надежным способом, даже принимая следующие два дополнительных во внимание влияющих факторов:

  • Допуск данных двигателя
    Указанные данные двигателя обычно имеют допуск +/- 10%.

  • Резерв управления
    Контроллеру требуется некоторое «свободное пространство» для оперативного управления, и он не должен выходить за пределы физических возможностей, когда ситуация немного необычна.

Аспекты напряжения питания контроллера

Технический паспорт и «Справочник по аппаратному обеспечению» контроллера определяют так называемое «Максимальное выходное напряжение» (или «Максимальный рабочий цикл ШИМ») как процентное значение от фактического напряжения питания контроллера.Это значение ограничивает максимальное напряжение, которое может выдаваться силовым каскадом контроллера и подаваться на обмотку двигателя.

  • EPOS4
    В случае «EPOS4» «Максимальное выходное напряжение» указано как 90% , т.е. напряжение, подаваемое на обмотки двигателя, будет составлять максимум 90% от напряжения питания контроллера.
    Пример:
    EPOS4: Напряжение питания = 24 В
    => прибл. 21,6 В макс. возможно напряжение двигателя
  • ESCON:
    В случае «ESCON» «Макс.выходное напряжение »указано как 95 … 98% в зависимости от конкретного типа продукта ESCON, т.е. напряжение, подаваемое на обмотки двигателя, будет максимально 95 … 98% от напряжения питания контроллера.
    Пример:
    ESCON 50 / 5: Напряжение питания = 24 В
    => прибл. 23,5 В макс. Возможное напряжение двигателя
  • Дополнительное примечание: пределы минимального напряжения питания
    Технический паспорт и «Справочник по аппаратному обеспечению» контроллера определяют минимальный уровень напряжения питания. Необходимо убедиться, что напряжение питания не опускается ниже этого минимального предела напряжения питания во время работы, например.грамм. из-за частично разряженной батареи или состояний перегрузки.
  • Дополнительное примечание: пределы максимального напряжения питания.
    Если имеется аккумуляторная батарея для напряжения питания, необходимо распознать напряжение «конца заряда». Необходимо убедиться, что напряжение «конца заряда» не превышает «Макс. Абсолютное напряжение питания» контроллера, указанное в его «Справочнике по аппаратным средствам», ни сконфигурированный предел напряжения так называемого тормозного прерывателя или шунтирующего регулятора ( например, maxon DSR 70/30), который также может быть установлен в системе.

Практика?

  • Шаг 1: Мин. необходимое напряжение
    Приведенная выше формула является отправной точкой любого расчета:
    Мин. (теоретически) необходимое напряжение двигателя
    = («Макс. скорость» + («Макс. крутящий момент» * «Скорость / градиент крутящего момента»)) / «Постоянная скорости»

    Довольно часто обсуждается вопрос о том, что будет «Макс. . крутящий момент »при разгоне? Хотя это может быть вычислено теоретически на основе трения, инерции нагрузки и ускорения, часто не все эти факторы известны или уже зафиксированы во время проектирования системы.Как показывает практика, «Макс. Крутящий момент» часто принимается в диапазоне, в 1 … 3 раза превышающем указанный для двигателя «Номинальный крутящий момент».

  • Шаг 2: Допуск и резерв контроля
    Резерв «Допуск и контроль» 20% добавляется к рассчитанному «Мин. Требуемому напряжению двигателя».
  • Шаг 3: Напряжение питания контроллера
    Требуемое напряжение питания контроллера должно быть рассчитано с учетом указанного соотношения «Максимальное выходное напряжение».
  • Примечание:
    Источники питания с выходным напряжением 24 В или 48 В являются отраслевыми стандартами и широко используются. Основное решение о напряжении питания контроллера часто бывает очень «цифровым», и будет только в том случае, если достаточно 24В или тогда 48В. Конкретный тип контроллера должен выбираться с подходящим диапазоном напряжения питания и обеспечивать требуемый ток двигателя.

Примеры:

Пример 1: EC-i 40

  • Технические данные двигателя (номер по каталогу: 496660):
    -> Постоянная скорости: 255 об / мин / В
    -> Градиент скорости / крутящего момента: 1.6 об / мин / мНм
  • Контроллер: «EPOS4 compact 50/8 CAN» (Номер детали: 520885)
    -> Макс. выходное напряжение: 0,9 * напряжение питания
  • Крайняя рабочая точка приложения:
    -> Макс. скорость: 6000 об / мин при 400 мНм (во время разгона)
    Допущение: Кратковременная перегрузка, превышающая удвоенный номинальный крутящий момент двигателя.
  • Теоретически минимальное необходимое напряжение двигателя:
    = (6000 об / мин + (400 мНм * 1,6 об / мин / мНм)) / 255 об / мин / В
    => Мин. необходимое напряжение двигателя = 26 В
  • С учетом резерва «Допуски и контроль»:
    Требуемое напряжение двигателя = 26В * 1.2 = 31 В
  • Требуемое напряжение питания контроллера:
    Напряжение питания EPOS4 = 31 В / 0,9 = прибл. 35 В
  • Выбор источника питания:
    Обычно выбирается источник питания 48 В.

Пример 2: DCX 35 L

  • Технические данные двигателя (DCX 35L, обмотка 12 В):
    -> Постоянная скорости: 699 об / мин / В
    -> Градиент скорости / крутящего момента: 4,04 об / мин / мНм
  • Контроллер: «Модуль ESCON 50/8» (Номер детали: 532872)
    -> Макс. выходное напряжение: 0,98 * напряжение питания
  • Крайняя рабочая точка приложения:
    -> Макс.скорость: 8000 об / мин при 200 мНм (во время разгона)
    Допущение: имеется нагрузка с высокой инерцией
  • Теоретически минимальное необходимое напряжение двигателя:
    = (8000 об / мин + (200 мНм * 4,04 об / мин / мНм)) / 699 об / мин / В
    => Мин. необходимое напряжение двигателя = 12,6 В
  • С учетом резерва «Допуски и контроль»:
    Требуемое напряжение двигателя = 12,6 В * 1,2 = 15 В
  • Требуемое напряжение питания контроллера:
    Напряжение питания ESCON = 15 В / 0,98 = прибл. 15,5 В
  • Выбор источника питания:
    Обычно выбирается источник питания 24 В.

Перекрестная ссылка на связанные темы:

Какие проблемы могут возникнуть при превышении входного напряжения источника питания?

Добро пожаловать в первую часть нашей новой серии под названием «Преодолевая границы». В этой серии статей мы углубимся в вопрос, который мы часто слышим в CUI: «Что, если я эксплуатирую свой источник питания за пределами определенного диапазона спецификаций?» Чтобы помочь ответить на этот вопрос, мы рассмотрим общие спецификации блоков питания и обозначим потенциальные недостатки и сбои, которые могут возникнуть при работе блока питания за пределами установленных пределов.В первой части этой серии статей мы обсудим потенциальные проблемы, которые могут возникнуть, когда входное напряжение выходит за пределы допустимого диапазона источника питания.

Прочтите часть 2 нашей серии статей «Выходя за пределы», посвященную выходному току.
Прочтите часть 3 нашей серии статей «Нажимая пределы», посвященную рабочей температуре

Пределы входного напряжения

Во всем мире доступное сетевое напряжение и связанная с ним стабильность могут сильно различаются, что затрудняет разработку источника питания, отвечающего требованиям входного диапазона для всех приложений.Если предположить, что входные характеристики источника питания «достаточно близки» к желаемому рабочему напряжению приложения, это может привести к сбоям, если источник питания фактически работает за пределами своих пределов. Эти отказы можно определить как отказы компонентов, отказы системы или отказы спецификации, и каждый из них по-разному влияет на источник питания и производительность системы.

Превышение пределов входного напряжения — отказы компонентов

Отказы компонентов происходят, когда компонент поврежден и / или больше не работает должным образом.Подача напряжения, превышающего максимальное рабочее напряжение компонента, — простой способ повредить любой компонент. Многие компоненты, размещенные на входе, такие как X-конденсаторы, металлооксидные варисторы (MOV) и мостовые выпрямители, легко определить как подверженные напряжению. Если входное напряжение превышает их максимальное рабочее напряжение, конкретный режим отказа этих компонентов может привести к нескольким различным сценариям. Например, X-конденсаторы, которые предназначены для короткого замыкания по соображениям безопасности, скорее всего, сработают предохранитель, что приведет к неработоспособности источника питания.Однако, если Y-конденсаторы, которые предназначены для размыкания при отказе, выйдут из строя, источник питания может продолжать работать, подвергая пользователей риску поражения электрическим током.

Типичный вход переменного / постоянного тока

Другие компоненты, такие как предохранитель, труднее определить как подверженные отказу в случае перенапряжения. В нормальных условиях предохранитель будет выглядеть как короткое замыкание, и увеличение напряжения просто заставит предохранитель пропускать меньший ток. Если сбой, такой как короткое замыкание X-конденсатора, происходит внутри источника питания, предохранитель размыкается и отключает цепь от источника входного сигнала.Однако, если максимальное напряжение предохранителя превышено и X-конденсатор закорочен, предохранитель не сможет подавить дугу. Это не позволит сохранить цепь разомкнутой, что приведет к продолжению протекания тока через неисправный конденсатор, что вызовет проблемы как наверху, так и на выходе.

В других случаях напряжение связано с паразитными компонентами, значения которых трудно определить. Например, переключатель в обратном преобразователе имеет пиковое напряжение, определяемое не только входным напряжением, но также индуктивностью рассеяния и соотношением витков.В таких случаях напряжение не всегда можно определить, просто взглянув на схему или таблицы, а вместо этого необходимо измерить напрямую.

Слева: типовая схема обратного хода с дискретными компонентами Справа: схема обратного хода с паразитными компонентами, добавленными в красный цвет Вклады напряжения переключателя обратного хода

События пониженного напряжения также могут вызвать отказы компонентов. При работе источника питания ниже минимального рабочего напряжения ток во многих компонентах будет пропорционально увеличиваться.Предохранитель, выпрямитель, переключатели и другие компоненты, по которым протекает этот повышенный ток, будут рассеивать больше энергии, что приведет к повышению температуры и вероятности выхода из строя. Магнитные компоненты, такие как дроссель коррекции коэффициента мощности (PFC), также будут пропускать больший ток, и в результате их индуктивность падает или полностью насыщается. В зависимости от конкретной топологии это может привести к увеличению пикового тока (потенциально повреждающему компоненты, такие как переключатель), увеличению рабочей частоты, снижению эффективности или отказу преобразователя мощности в целом.

Превышение пределов входного напряжения — сбои системы

При нарушении таких параметров, как рабочая частота или диапазон рабочего цикла, сбои системы могут привести к неправильному функционированию внутренних функций различных топологий. Например, LLC-преобразователь изменяет рабочую частоту для регулирования выходного напряжения, при этом частота обратно пропорциональна усилению вход-выход преобразователя. Однако, если входное напряжение уменьшается, тогда частота также будет уменьшаться, чтобы увеличить коэффициент усиления и поддерживать постоянное выходное напряжение.Неотъемлемой характеристикой LLC-преобразователя является то, что кривая усиления поддерживает только обратное отношение частоты к усилению до определенной частоты. Ниже этой частоты соотношение становится обратным (т.е. усиление увеличивается с частотой). Если входное напряжение уменьшается до точки, в которой источник питания смещается в эту область (известную как емкостная область), источник питания может работать неправильно или полностью выйти из строя.

Некоторые неизолированные преобразователи, включая повышающий преобразователь, используемый в цепи PFC, преобразуют только в одном направлении, вверх или вниз.В случае повышающего преобразователя он выдает только напряжение, превышающее входное напряжение. Если источник питания переменного / постоянного тока с коррекцией коэффициента мощности работает с входным напряжением, превышающим выходное напряжение повышающего преобразователя, повышающий преобразователь не будет работать и не сможет скорректировать коэффициент мощности. Точно так же понижающий преобразователь, который преобразует высокий входной сигнал в низкий выходной, не может работать при напряжении ниже, чем выходное напряжение. Понижающий преобразователь также содержит переключатель, затвор которого не связан с землей, и, как следствие, использует схему самонастройки для создания напряжения затвор-исток для управления полевым транзистором.Эта схема начальной загрузки полагается на действие переключения для создания напряжения затвора, поэтому, когда входное напряжение слишком близко к выходному напряжению, синхронизация переключения не позволяет схеме начальной загрузки создавать напряжение управления затвором, и схема перестает работать.

Источники питания также имеют встроенные схемы защиты для предотвращения работы в определенных условиях. Это становится более распространенным на более высоких уровнях мощности, поскольку отказы более опасны и / или дороги. Защита от пониженного напряжения — это функция, обычно встречающаяся в источниках питания переменного / постоянного тока большей мощности, которая отключает источник питания, если входное напряжение падает ниже заданного порогового значения.

Превышение пределов входного напряжения — отказы спецификаций

Работа за пределами спецификации не всегда приводит к полному отказу, но вместо этого приводит к тому, что характеристики источника питания выходят за рамки его спецификации. Как указывалось ранее, уменьшение входного напряжения вызовет увеличение входного тока, что приведет к увеличению потерь и тепла при одновременном уменьшении диапазона рабочих температур и эффективности.

Чтобы защитить источник питания от катастрофического отказа, контроллеры часто имеют встроенную защиту, позволяющую избежать определенных условий.Эти защиты не отключают источник питания, а вместо этого ограничивают характеристику на определенном значении. Например, в случае топологии LLC внутри контроллера часто существуют ограничения по частоте. Как описано ранее, по мере уменьшения входного напряжения частота переключения будет увеличиваться, чтобы поддерживать постоянное выходное напряжение. Если контроллер ограничивает частоту, когда она достигает минимума, выходное напряжение начинает уменьшаться вместе с входным напряжением.

В то время как влияние на технические характеристики легко оценить в некоторых случаях, таких как описанные выше, влияние входного напряжения в других случаях оценить труднее.Одним из таких примеров является взаимосвязь между входным напряжением и электромагнитным излучением (EMI). Работа за пределами указанного диапазона входного напряжения может иметь большое влияние на электромагнитные помехи и привести к несоблюдению соответствующих нормативных требований. Дополнительное напряжение или ток нагрузки могут еще больше изменить эффективность фильтра электромагнитных помех, а для устройств с переменной частотой изменить рабочую точку до уровня, вызывающего отказ.

Заключение

Входное напряжение влияет на многие аспекты источника питания, включая нагрузки на компоненты, рабочую точку и производительность.Работа за пределами указанного диапазона может повлиять на один или несколько из этих элементов и, если нажать слишком далеко, сработает схема защиты или полный отказ. Знание того, насколько далеко можно продвинуть источник питания в определенном направлении и каковы будут последствия, требует знания номинальных характеристик и значений внутренних компонентов, которые редко доступны пользователю и их трудно определить. Лучший способ определить безопасную работу источника питания за пределами указанного диапазона входного напряжения — это спросить производителя, который может определить риски и / или внести изменения в конструкцию, необходимые для обеспечения работы на желаемом уровне.

Категории: Тестирование и анализ отказов

Вам также может понравиться


У вас есть комментарии к этому сообщению или темам, которые вы хотели бы, чтобы мы освещали в будущем?
Отправьте нам письмо по адресу powerblog @ cui.ком

Что такое соответствие напряжения? — Sunpower UK

Что такое допустимое напряжение?

Соответствующее напряжение — это диапазон выходного напряжения источника постоянного тока, в котором регулирование нагрузки находится в определенных пределах. Он представляет собой максимальное напряжение, которого может достичь источник тока, когда он пытается произвести желаемый ток.

Соответствующее напряжение равно напряжению питания за вычетом падения напряжения из-за внутреннего сопротивления источника питания и обычно указывается при полном токе источника питания.Напряжение питания на входе регулятора обычно на 1 вольт или выше, чем напряжение согласования, в зависимости от типа регулятора.

Источник тока подает на нагрузку постоянный ток до тех пор, пока напряжение находится в расчетных пределах. Он не может направить ток в нагрузку без приложения необходимого напряжения. Источник регулирует выходное напряжение, чтобы подавать на нагрузку желаемый ток. Например, чтобы подать ток 10 мА на нагрузку 1 кОм, выходное напряжение должно быть 10 вольт, меньше этого не будет работать.

Если в источнике питания используется нагрузка с более высоким сопротивлением, выходной ток может никогда не достичь максимального предела тока источника и никогда не выйдет за пределы допустимого диапазона. Например, источник питания на 20 В с максимальным ограничением тока 1,5 мА может никогда не выйти за пределы допустимого диапазона при подаче сопротивления нагрузки 20 кОм.


Рисунок 1: Источник питания не может войти в допустимый диапазон напряжения — Image Credit

Однако, если сопротивление нагрузки ниже 10 кОм, источник питания переходит в диапазон допустимого напряжения 15 В, где ток равен 1.5 мА. После этого увеличение напряжения не приводит к увеличению тока, и фактическое напряжение на нагрузке остается на уровне 15 В после достижения предела тока.


Рисунок 2: Источник питания в соответствующем диапазоне напряжений — Имиджевый кредит

Практический пример — последовательная цепочка светодиодов, питаемых от одного источника тока. Каждый из светодиодов будет понижать прямое напряжение от 1,5 до 3,0 вольт в зависимости от типа светодиода и его цвета. Общее падение напряжения на последовательно соединенных светодиодах является суммой падений напряжения каждого светодиода.Теоретически кажется, что нет ограничений на количество подключаемых светодиодов, поскольку все они имеют одинаковый ток.

Однако существует ограничение из-за прямого падения напряжения на каждом из последовательных светодиодов. Сумма падений напряжения определяет соответствие напряжения источника тока. Источник питания должен достигать этого напряжения, чтобы обеспечить требуемый ток. Если имеется пять светодиодов на 2 В 20 мА, согласованное напряжение будет 2 X 5 = 10 В, и при этом напряжении можно будет выдавать 20 мА.

В источнике постоянного тока ток, который не зависит от напряжения нагрузки, остается постоянным в ограниченном диапазоне, который является диапазоном податливого напряжения. Если напряжение превышает допустимое напряжение, источник тока теряет свою стабилизацию, и ток может повредить такие компоненты, как транзисторы, диоды, светодиоды и т.д. поддержание постоянного тока.

Что такое выходное напряжение? | Sciencing

Электричество возникает из-за множества сил, перемещающих электроны.Выходное напряжение может быть сгенерировано и немедленно отправлено через серию проводов к месту назначения. Другие формы выходного напряжения хранятся в химической форме, а затем высвобождаются. Этот тип выходного напряжения обеспечивает энергию, питающую различные коммерческие и промышленные устройства.

Основы напряжения

Напряжение — это разница в заряде между двумя разными точками. Чем больше напряжение, тем больше протекает электрический ток. Ток испытывает сопротивление своему течению; величина напряжения определяет степень, в которой ток преодолевает это сопротивление.Напряжение измеряется стандартной единицей, называемой вольт. Один вольт управляет одним кулоном, который является стандартной единицей электрического заряда. Напряжение может быть постоянным или переменным: постоянный ток течет в одном направлении, а переменный ток часто меняет свое направление.

Определение выходного напряжения

Выходное напряжение — это напряжение, выдаваемое устройством, например, регулятором напряжения или генератором. Регуляторы напряжения поддерживают постоянный уровень напряжения. Генераторы электроэнергии используют источник топлива, такой как солнечный свет, уголь или ядерная энергия, для питания вращающихся турбин, которые взаимодействуют с магнитами для выработки электроэнергии.По проводнику выходное напряжение передается по разным адресам, например, в дома и на предприятия. Полупроводниковые среды проводят напряжение.

Проводники и изоляторы

Проводники пропускают электрический ток свободно. Изоляторы окружают электрические провода, не пропуская по ним токи. Неметаллические твердые тела служат мощными изоляторами, а медь и алюминий — проводниками. Электроны в меди свободны и отталкиваются друг от друга, а это означает, что электроны меди не прикреплены к меди прочно и могут оторваться от меди.Электрические токи вызывают цепную реакцию, по которой ток проходит через медь.

Аккумуляторы

Некоторые устройства, например аккумуляторы, хранят электроэнергию до тех пор, пока в ней не нуждаются электронные устройства. Батареи превращают химическую энергию в электрическую. Электрохимические ячейки связаны через проводящие анионы электролита — атомы, которые приобрели электроны — и катионы, или атомы, которые могут потерять электроны. Электрические проводники соединены электролитом — веществом со свободными ионами, состоящим из твердого или жидкого вещества.Аккумуляторы имеют разную скорость разряда в зависимости от количества электролитов в аккумуляторе и скорости, с которой устройство вызывает разряд аккумулятора. Более высокая скорость разряда приводит к тому, что батарея расходует электроэнергию и работает менее эффективно. Выходное напряжение, создаваемое батареей, называется электродвижущей силой или ЭДС. Этот термин неправильно употреблен, поскольку на самом деле это не сила: вместо этого это энергия, предоставляемая механизмом, генерирующим электричество.

Электрический феномен

Различные процессы могут генерировать выходное напряжение.Магнитные силы, действующие на движущиеся заряды проводников, могут создавать напряжение, называемое ЭДС движения. Резисторы генерируют напряжение, которое появляется в цепи из-за рассеивания энергии. Величина выходного напряжения основана на работе, которую напряжение должно совершать на единицу заряда, чтобы переместить заряд против электрического поля между двумя точками.

уровней напряжения логического сигнала | Логические ворота

Входные напряжения для логических вентилей
Цепи логического затвора

предназначены для ввода и вывода только двух типов сигналов: «высокий» (1) и «низкий» (0), которые представлены переменным напряжением: полное напряжение источника питания для «высокого» состояния и нулевое напряжение. для «низкого» состояния.В идеальном мире все сигналы логической схемы существовали бы при этих крайних пределах напряжения и никогда не отклонялись бы от них (т. Е. Ниже полного напряжения для «высокого» или больше нуля для «низкого»).

Однако в действительности уровни напряжения логического сигнала редко достигают этих идеальных пределов из-за паразитных падений напряжения в схеме транзистора, и поэтому мы должны понимать ограничения уровня сигнала схем затвора, поскольку они пытаются интерпретировать напряжения сигнала, лежащие где-то между полными. напряжение питания и ноль.

Допустимое отклонение напряжения входов затвора TTL
Вентили

TTL работают при номинальном напряжении питания 5 вольт, +/- 0,25 вольт. В идеале «высокий» сигнал TTL должен составлять ровно 5,00 вольт, а «низкий» сигнал TTL — ровно 0,00 вольт.

Однако реальные схемы затворов TTL не могут выдавать такие идеальные уровни напряжения и предназначены для приема «высоких» и «низких» сигналов, существенно отклоняющихся от этих идеальных значений.

«Допустимые» напряжения входного сигнала находятся в диапазоне от 0 вольт до 0.8 В для «низкого» логического состояния и от 2 до 5 В для «высокого» логического состояния.

«Допустимые» напряжения выходного сигнала (уровни напряжения, гарантированные производителем затвора в указанном диапазоне условий нагрузки) варьируются от 0 до 0,5 В для «низкого» логического состояния и от 2,7 до 5 В для «высокого» логического уровня. состояние:

Если сигнал напряжения в диапазоне от 0,8 до 2 вольт должен быть отправлен на вход затвора TTL, не будет определенного ответа от затвора.Такой сигнал будет считаться неопределенным , и ни один производитель логических вентилей не может гарантировать, как их схема затвора будет интерпретировать такой сигнал.

Запас помехоустойчивости TTL

Как вы можете видеть, допустимые диапазоны для уровней выходного сигнала уже, чем для уровней входного сигнала, чтобы гарантировать, что любой затвор TTL, выводящий цифровой сигнал на вход другого затвора TTL, будет передавать напряжения, приемлемые для принимающего затвора. Разница между допустимым диапазоном выходного сигнала и входного сигнала называется пределом шума затвора.

Для ворот TTL запас шума низкого уровня — это разница между 0,8 вольт и 0,5 вольт (0,3 вольта), а запас шума высокого уровня — это разница между 2,7 вольт и 2 вольт (0,7 вольта). Проще говоря, запас шума — это пиковое количество паразитного или «шумового» напряжения, которое может быть наложено на слабый сигнал выходного напряжения затвора до того, как затвор-приемник может его неправильно интерпретировать:

Допуск напряжения входов затвора КМОП

Схемы затвора CMOS

имеют характеристики входного и выходного сигналов, которые сильно отличаются от TTL.Для затвора CMOS, работающего при напряжении источника питания 5 вольт, допустимые напряжения входного сигнала находятся в диапазоне от 0 до 1,5 вольт для «низкого» логического состояния и от 3,5 до 5 вольт для «высокого» логического состояния.

«Допустимые» напряжения выходного сигнала (уровни напряжения, гарантированные производителем затвора в указанном диапазоне условий нагрузки) варьируются от 0 до 0,05 В для «низкого» логического состояния и от 4,95 до 5 В для «высокого» логического уровня. состояние:

CMOS Запас помехоустойчивости

Из этих цифр должно быть очевидно, что схемы затвора КМОП имеют гораздо больший запас помехоустойчивости, чем TTL: 1.45 вольт для нижнего и верхнего пределов CMOS по сравнению с максимумом 0,7 вольт для TTL. Другими словами, КМОП-схемы могут выдерживать более чем в два раза большее количество наложенного «шумового» напряжения на свои входные линии, прежде чем возникнут ошибки интерпретации сигнала.

Запас шума при более высоких рабочих напряжениях

Запас помехоустойчивости

CMOS увеличивается еще больше при более высоких рабочих напряжениях. В отличие от TTL, который ограничен напряжением источника питания 5 вольт, CMOS может питаться от напряжения до 15 вольт (некоторые схемы CMOS могут достигать 18 вольт).

Здесь показаны допустимые «высокое» и «низкое» состояния как для входа, так и для выхода интегральных схем КМОП, работающих от 10 В и 15 В соответственно:


Поля для приемлемых «высоких» и «низких» сигналов могут быть больше, чем показано на предыдущих рисунках. То, что показано, представляет характеристики входного сигнала в «наихудшем случае» согласно спецификациям производителя. На практике можно обнаружить, что схема затвора будет допускать «высокие» сигналы со значительно меньшим напряжением и «низкие» сигналы со значительно большим напряжением, чем указанные здесь.

И наоборот, показанные чрезвычайно малые выходные запасы — гарантирующие выходные состояния для «высоких» и «низких» сигналов с точностью до 0,05 В от «шин» источника питания — оптимистичны. Такие «твердые» уровни выходного напряжения будут справедливы только для условий минимальной нагрузки. Если затвор получает или пропускает значительный ток в нагрузку, выходное напряжение не сможет поддерживать эти оптимальные уровни из-за внутреннего сопротивления канала конечных выходных полевых МОП-транзисторов затвора.

Пороги напряжения

В пределах «неопределенного» диапазона для любого входа затвора будет некоторая точка разграничения, отделяющая фактический «низкий» диапазон входного сигнала от его фактического «высокого» диапазона входного сигнала.То есть где-то между самым низким «высоким» уровнем напряжения сигнала и самым высоким «низким» уровнем напряжения сигнала, гарантированным производителем затвора, существует пороговое напряжение, при котором затвор будет фактически переключать свою интерпретацию сигнала с «низкого» »Или« высокий »или наоборот. Для большинства схем затвора это неуказанное напряжение является одной точкой:

Входы с шумом переменного тока

В присутствии «шумового» напряжения переменного тока, наложенного на входной сигнал постоянного тока, единственная пороговая точка, в которой вентиль изменяет свою интерпретацию логического уровня, приведет к ошибочному выходу:

Если этот сценарий кажется вам знакомым, это потому, что вы помните аналогичную проблему с (аналоговыми) схемами операционных усилителей компаратора напряжения.При единственной пороговой точке, в которой вход вызывает переключение выхода между «высоким» и «низким» состояниями, наличие значительного шума вызовет беспорядочные изменения на выходе:

Триггер Шмитта

Решением этой проблемы является установка бит положительной обратной связи в схему усилителя. В операционном усилителе это делается путем подключения выхода обратно к неинвертирующему (+) входу через резистор.

В схеме затвора это влечет за собой перепроектирование внутренней схемы затвора, устанавливая обратную связь внутри корпуса затвора, а не через внешние соединения. Спроектированный таким образом затвор называется триггером Шмитта . Триггеры Шмитта интерпретируют различные входные напряжения в соответствии с двумя пороговыми напряжениями : положительный порог (VT +) и отрицательный порог (VT-):

Гистерезис в триггерных вентилях Шмитта

Триггерные вентили Шмитта обозначены на схематических диаграммах маленьким символом «гистерезис», нарисованным внутри них, напоминающим кривую B-H для ферромагнитного материала.Гистерезис, вызванный положительной обратной связью в схеме затвора, добавляет дополнительный уровень помехоустойчивости к характеристикам затвора.

Триггерные вентили Шмитта

часто используются в приложениях, где ожидается шум на линии (ах) входного сигнала, и / или где нестабильный выходной сигнал может быть очень вредным для производительности системы.

Использование технологий TTL и CMOS в одной системе

Разные требования к уровню напряжения для технологий TTL и CMOS создают проблемы, когда два типа вентилей используются в одной и той же системе.Хотя работа ворот CMOS с тем же напряжением источника питания 5,00 В, которое требуется для ворот TTL, не проблема, уровни выходного напряжения TTL не будут совместимы с требованиями к входному напряжению CMOS.

Пример схемы сочетания TTL и CMOS

Возьмем, к примеру, логический элемент И-НЕ ТТЛ, выводящий сигнал на вход затвора инвертора КМОП. Оба затвора питаются от одного источника 5,00 В (V cc ). Если TTL-вентиль выдает «низкий» сигнал (гарантированно между 0 вольт и 0.5 вольт), он будет правильно интерпретирован входом затвора CMOS как «низкий» (ожидается напряжение от 0 до 1,5 вольт):

Однако, если затвор TTL выдает «высокий» сигнал (гарантированно находящийся в диапазоне от 5 вольт до 2,7 вольт), сигнал может быть неправильно интерпретирован входом затвора CMOS как как «высокий» (ожидаемое напряжение между 5 вольт и 3,5 вольта):

Учитывая это несоответствие, для TTL-затвора вполне возможно выводить действительный «высокий» сигнал (действительный, то есть в соответствии со стандартами для TTL), который находится в «неопределенном» диапазоне для входа CMOS и может быть (ложно) интерпретируется принимающим гейтом как «низкий».Простым «решением» этой проблемы является увеличение «высокого» уровня напряжения сигнала затвора TTL с помощью подтягивающего резистора:

Однако для сопряжения выхода TTL с входом CMOS требуется нечто большее, если на приемный вентиль CMOS подается большее напряжение источника питания:

Использование затвора TTL с открытым коллектором с затвором CMOS

Конечно, не будет проблем с CMOS-затвором, интерпретирующим «низкий» выход затвора TTL, но «высокий» сигнал от затвора TTL — это совсем другое дело.Гарантированный диапазон выходного напряжения от 2,7 до 5 вольт на выходе затвора TTL далеко не соответствует допустимому диапазону затвора CMOS от 7 до 10 вольт для «высокого» сигнала.

Если мы используем затвор TTL с открытым коллектором вместо выходного затвора с тотемным полюсом, то подтягивающий резистор к шине питания 10 вольт V dd поднимет «высокое» выходное напряжение затвора TTL до полной мощности. напряжение питания, питающее CMOS затвор. Поскольку затвор с открытым коллектором может потреблять только ток, а не ток источника, уровень напряжения в «высоком» состоянии полностью определяется источником питания, к которому подключен подтягивающий резистор, что аккуратно решает проблему рассогласования:

Проблемы использования выхода CMOS на вход TTL

Благодаря отличным характеристикам выходного напряжения вентилей CMOS, обычно не возникает проблем с подключением выхода CMOS к входу TTL.Единственная существенная проблема — это текущая нагрузка, представленная входами TTL, поскольку выход CMOS должен потреблять ток для каждого из входов TTL, находясь в «низком» состоянии.

Однако, когда рассматриваемый CMOS-затвор запитан от источника напряжения, превышающего 5 вольт ( В cc ), возникнет проблема. «Высокое» выходное состояние затвора КМОП, превышающее 5 В, будет превышать допустимые пределы входного сигнала затвора ТТЛ для «высокого» сигнала.

Использование схемы инвертора с открытым коллектором

Решением этой проблемы является создание схемы инвертора с «открытым коллектором» с использованием дискретного NPN-транзистора и ее использование для сопряжения двух вентилей вместе:

Резистор «подтягивающий резистор R , » не является обязательным, поскольку входы TTL автоматически переходят в «высокое» состояние, когда остаются плавающими, что происходит, когда на выходе затвора CMOS будет «низкий уровень» и транзистор отключится.Конечно, одним очень важным следствием реализации этого решения является логическая инверсия, создаваемая транзистором: когда затвор КМОП выдает «низкий» сигнал, затвор TTL видит «высокий» вход; и когда CMOS-затвор выдает «высокий» сигнал, транзистор насыщается, и TTL-затвор видит «низкий» вход. Пока эта инверсия учтена в логической схеме системы, все будет хорошо.

СВЯЗАННЫЙ РАБОЧИЙ ЛИСТ:

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.