Что такое управляемый источник питания. Какие бывают виды управляемых источников. Для чего используются программируемые источники питания. Как выбрать подходящий управляемый источник питания для конкретных задач.
Что представляют собой управляемые источники питания
Управляемые источники питания — это устройства, позволяющие программно или аппаратно изменять выходные параметры (напряжение, ток, мощность) в процессе работы. В отличие от обычных лабораторных источников питания, они обладают следующими ключевыми особенностями:
- Возможность быстрого и точного изменения выходного напряжения/тока
- Наличие интерфейсов для внешнего управления (аналогового или цифрового)
- Встроенная память для хранения последовательностей команд
- Высокая скорость нарастания/спада выходных параметров
- Расширенные функции защиты и мониторинга
Управляемые источники питания широко применяются в научных исследованиях, разработке и тестировании электронных устройств, автоматизированных системах испытаний.
Основные виды управляемых источников питания
По принципу работы управляемые источники питания можно разделить на следующие основные виды:
1. Линейные источники питания
Обеспечивают высокую точность и малые пульсации выходного напряжения. Имеют относительно невысокий КПД. Применяются для питания чувствительной аналоговой аппаратуры.
2. Импульсные источники питания
Отличаются высоким КПД и малыми габаритами. Могут создавать высокочастотные помехи. Используются для питания цифровых схем и мощной нагрузки.
3. Источники питания переменного тока
Позволяют формировать выходное напряжение заданной формы и частоты. Применяются для тестирования устройств с питанием от сети переменного тока.
Ключевые характеристики управляемых источников питания
При выборе управляемого источника питания следует обращать внимание на следующие основные параметры:
- Диапазон выходного напряжения и тока
- Максимальная выходная мощность
- Скорость нарастания/спада выходного напряжения
- Точность установки и стабильность выходных параметров
- Уровень пульсаций и шумов
- Наличие и тип интерфейсов управления
- Функции защиты (от перегрузки, КЗ, перегрева)
- Габариты и масса
Важно выбирать источник питания с запасом по мощности и диапазону регулировки параметров с учетом специфики решаемых задач.
Области применения управляемых источников питания
Управляемые источники питания находят широкое применение в различных сферах:
Научные исследования и разработка электроники
Используются для питания макетов и прототипов, изучения влияния нестабильности питания на работу устройств, имитации различных режимов электропитания.
Производственные испытания
Применяются в автоматизированных системах тестирования электронных изделий для проверки их работоспособности при различных параметрах питания.
Управление электроприводами
Позволяют плавно регулировать скорость и направление вращения электродвигателей постоянного тока.
Имитация бортовых систем электропитания
Используются для воспроизведения режимов работы систем электроснабжения транспортных средств при испытаниях бортового оборудования.
Как выбрать подходящий управляемый источник питания
При выборе управляемого источника питания следует учитывать следующие факторы:
- Требуемые диапазоны выходного напряжения и тока
- Необходимая выходная мощность с учетом запаса
- Скорость изменения выходных параметров
- Точность и стабильность выходных характеристик
- Наличие нужных интерфейсов управления
- Габариты и возможность установки в стойку
- Бюджет на приобретение оборудования
Для ответственных применений рекомендуется выбирать источники питания известных производителей с хорошей репутацией и сервисной поддержкой.
Ведущие производители управляемых источников питания
На рынке управляемых источников питания представлена продукция многих компаний. Среди лидеров отрасли можно выделить следующих производителей:
- Rohde & Schwarz (Германия)
- Keysight Technologies (США)
- Tektronix (США)
- ITECH Electronics (США)
- Chroma (Тайвань)
- TDK-Lambda (Япония)
- EA Elektro-Automatik (Германия)
Продукция этих компаний отличается высоким качеством, надежностью и широким функционалом. При выборе конкретной модели рекомендуется сравнить предложения разных производителей.
Программирование управляемых источников питания
Большинство современных управляемых источников питания поддерживают программирование через стандартные интерфейсы:
- GPIB (IEEE-488)
- USB
- LAN (Ethernet)
- RS-232/485
Для управления источниками питания можно использовать специализированное ПО от производителей либо создавать собственные программы на языках высокого уровня (Python, C++, LabVIEW и др.).
Типовые задачи программирования включают:
- Установку выходных параметров (напряжение, ток, мощность)
- Формирование последовательностей изменения напряжения/тока
- Считывание текущих значений и статуса источника
- Настройку защитных функций
- Синхронизацию с другим измерительным оборудованием
Возможность программного управления позволяет интегрировать источники питания в сложные автоматизированные измерительные комплексы.
Заключение
Управляемые источники питания являются важным инструментом для разработки, тестирования и производства электронного оборудования. Они позволяют гибко изменять параметры электропитания, имитировать различные режимы работы и проводить всесторонние испытания устройств.
При выборе управляемого источника питания следует тщательно проанализировать требования конкретной задачи и сравнить характеристики предлагаемых на рынке моделей. Правильно подобранный источник питания поможет повысить эффективность разработки и качество выпускаемой продукции.
Программно-управляемые лабораторные источники питания | Силовая электроника
Подолько Александр
№ 1’2011
PDF версия
Программируемые источники питания и электронные нагрузки — относительно новый вид контрольно-измерительных приборов, появившийся на мировом рынке около 10 лет назад и практически не выпускаемый отечественной промышленностью. В статье рассматриваются данные приборы, их основные технические характеристики, функциональные возможности и отличия, а также дается представление о современном состоянии мирового рынка.
Лабораторные источники питания являются, наверное, одним из самых многочисленных видов контрольно-измерительных приборов любого радиотехнического предприятия. Они выдают «хорошее» номинальное напряжение (или ток) и нужны для настройки и функционального контроля элементов, узлов, модулей или блоков разрабатываемой или выпускаемой такими предприятиями аппаратуры.
Функциональный контроль в условиях статичного отклонения напряжения питания от номинального можно выполнить с помощью обычных, «ручных» лабораторных источников питания.
А вот для контроля работы функциональных узлов в условиях динамически изменяемого во времени входного напряжения (кратковременные броски и провалы напряжения, импульсные и гармонические помехи и тому подобное) необходимы уже программируемые лабораторные источники питания, то есть такие, которые по заданной программе могут изменять выходное напряжение с интервалами в единицы миллисекунд.
Для проверки работы цифровых и аналоговых функциональных узлов это, как правило, программируемые источники питания постоянного тока, а для проверки и настройки блоков преобразователей напряжения, встраиваемых в аппаратуру, на их функциональную способность стабилизации выходного напряжения — программируемые источники питания (ИП) переменного тока и программируемые электронные нагрузки (ЭН).
Такой функциональный контроль просто необходим сегодня, когда резко возрос объем используемого радиоэлектронного и электротехнического оборудования и, соответственно, значительно возросло его взаимовлияние, в том числе и по цепям питания.
«Сбои по питанию» являются самой распространенной причиной отказов в работе аппаратуры.
ЗАО «ТЕСТПРИБОР» в качестве системного интегратора уже около четырех лет занимается разработкой и поставкой испытательных комплексов имитации бортовых систем электроснабжения (КИБС). Задачей КИБС является практическая реализация всех «нестабильностей» и помех, которые могут возникать в цепях питания и противодействие которым предусмотрено нормативными документами, регламентирующими работу системы электроснабжения. «Сердцем» таких комплексов являются программируемые источники питания. Кроме различных генераторов высоковольтных импульсов, генераторов высокочастотных напряжений и устройств связи/развязки, в состав КИБС, как правило, входят достаточно мощные электронные нагрузки. В рамках работы над комплексами нами был изучен, освоен и опробован целый ряд программируемых источников питания и электронных нагрузок разных производителей.
Являясь официальным системным интегратором нескольких зарубежных производителей и используя собственный опыт, мы планируем предложить российским разработчикам полный ассортимент программно-управляемых источников питания и электронных нагрузок большой (до 100 кВт и выше) и средней (до 5 кВт) мощности как основных элементов для самостоятельного построения ими различных испытательных и управляемых систем электропитания.
С этой целью мы начинаем публиковать цикл материалов, посвященных данной теме. В настоящей статье мы определимся с терминологией и остановимся на одной из самых важных, на наш взгляд, характеристик программно-управляемых источников питания и электронных нагрузок, определяющих их «класс», — на скорости изменения выходного напряжения (для ИП) и скорости изменения сопротивления или потребляемого тока (для ЭН).
Сразу определимся с терминологией. Под программно-управляемыми источниками питания (ПУ ИП) мы понимаем источники, позволяющие управлять их выходным напряжением при помощи компьютера через какой-либо стандартный интерфейс. К ним же относятся источники питания, имеющие вход аналогового управления выходным напряжением, который позволяет пропорционально изменять выходное напряжение источника от 0 до максимального значения путем изменения напряжения в диапазоне 0–5(10) В, подаваемого с маломощного и, как правило, программируемого генератора.
Термин «программируемые» мы употребляем как частный случай термина «программно-управляемые» и применяем к источникам питания, имеющим собственную и, как правило, энергонезависимую память для хранения управляющей программы встроенного в источник питания микропроцессора.
Эта программа управляет изменениями во времени выходного напряжения (в том числе и с командами управления скоростью перехода от одного значения к следующему), частоты (для AC) и пределов выходного тока. Управляющая программа может быть введена вручную — с клавиатуры лицевой панели источника, либо пишется на компьютере и передается в память источника по какому-либо цифровому интерфейсу. Фактически такие ИП являются генераторами сигналов произвольной формы, но с несопоставимой для генераторов высокой выходной мощностью. Встроенная память не только обеспечивает автономность работы источника от компьютера, но и дает возможность более точного задания временных интервалов и практически исключает задержки в выполнении команд, связанные с их передачей по цифровому интерфейсу. Задержка на время передачи команд полностью исключается при использовании аналогового входа для управления выходным напряжением, но это требует применения дополнительного генератора сигналов произвольной формы, который может иметь свои собственные задержки во времени исполнения команд изменения своего выходного напряжения.
Основным отличием и тех, и других от обычных «ручных» лабораторных ИП является возможность очень быстрого и точного изменения выходного напряжения, что необходимо для проведения всевозможных испытаний или, например, для управления электродвигателем. Поэтому одной из наиболее важных характеристик таких источников является максимальная скорость увеличения/уменьшения выходного напряжения. Эта характеристика существенно влияет на стоимость источника питания, особенно большой мощности. В относительно недорогих импульсных ИП обычно скорость увеличения (подъема) выходного напряжения выше, чем скорость его уменьшения (спада) и обе эти характеристики сильно зависят от отбираемой от источника мощности.
Все вышесказанное относится и к электронным нагрузкам, работающим в динамическом режиме, с той лишь разницей, что в этом случае речь идет не о скорости изменения выходного напряжения, а о скорости изменения сопротивления нагрузки или потребляемого тока. Ниже будут приведены сравнительные таблицы кратких технических характеристик нескольких серий ПУ ИП с указанием максимальной скорости изменения выходного напряжения и их примерной ценой.
Одни из основных производителей ПУ ИП и ЭН
Последние два-три года нами (ЗАО «ТЕСТПРИБОР») в качестве ПУ ИП предлагались: постоянного тока — продукция немецкой фирмы Toellner, переменного тока — продукция Callifornia Instruments (США), а в качестве программно-управляемой нагрузки — продукция фирмы ITech Electronics (США).
Тщательно изучив современные тенденции и состояние с серийным производством ПУ ИП в мире, сегодня в качестве альтернативы мы готовы предложить продукцию еще трех зарубежных компаний: итальянской DANA S.R.L., немецкой ET System и Chroma (Тайвань). Все они специализируются на производстве программно-управляемых изделий силовой электроники: это линейные и импульсные лабораторные ИП и ЭН постоянного и переменного тока, усилители мощности и четырехквандрантые усилители, а также очень широкий спектр встраиваемых преобразователей напряжений. Основные характеристики продукции этих компаний приведены в сравнительных таблицах 1–4.
| Производитель | Toellner | DANA | DANA | ET System |
| Серия | TOE 88хх5 | SO | DE | LAB/S |
| Мощность Pmax, кВт | 0,16–5,12 | 0,5–5 | 0,5–4 | 0,5–4,5 |
| Напряжение Umax, В | 16–120 | 50–400 | 16–280 | 35–150 |
| Ток Imax, А | Pmax/Umax | |||
| Скорость подъема, В/мс | 0–2000 | 0–1000 | 0–400 | 0–100 |
| Скорость спада напряжения, В/мс | 0–2000 | 0–1000 | 0–400 | 0–100 |
| Габариты, Ш×В | 19″×9U/1 кВт | 19″×2,5U/1 кВт | 19″×3U/1 кВт | 19″×2U+2U/1 кВт; |
| Стоимость | ≈14000 €/1 кВт | ≈2800 €/1 кВт | ≈2000+1500 €/1 кВт | ≈1500+1000 €/1 кВт |
Линейные источники питания постоянного тока| Производитель | Toellner | ET System | ET System | Chroma |
| Серия | TOE 887x | LAB/HP | LAB/SM | 62000P |
| Мощность Pmax, кВт | 1; 1,5 | 5–15 | 0,5–14 | 0,6–5 |
| Напряжение Umax, В | 40–400 | 40–1200 | 20–300 | 30–600 |
| Ток Imax, А | 2 кВт/Umax; 4 кВт/Umax | Pmax/Umax | Pmax/Umax | Pmax × 4/Umax |
| Скорость подъема, В/мс | 0–≈20 | 0–≈10 | 0–≈12 | 0–≈10 |
| Скорость спада напряжения, В/мс | 0–≈10 | 0–≈8 | 0–≈10 | 0–≈10 |
| Габариты, Ш×В | 19″×3U/1 кВт; | 19″×3U1 кВт | 19″×1U/1 кВт; | 19″×1U/1 кВт |
| Стоимость | ≈3000 €/1 кВт | ≈2000+400 €/1 кВт | ≈500+600 €/1 кВт | ≈1000+500 €/1 кВт |
Импульсные источники питания постоянного тока| Производитель | Toellner | DANA | ET System | Chroma |
| Серия | Compact iX | DCFR | EAC-S | 61700 |
| Мощность Pmax, кВт | 0,75–2,25 | 0,5–5,0 | 0,25–10 | 1,5–12 |
| Диапазон частоты, Гц | 15–1000, DC | 15–400, DC | 1–500 (опц. 1; 2 кГц), DC | 15–1200 |
| Фазы | 1/3 | 1 (опц. 3) | 1 (опц. 3) | 3 |
| Напряжение Umax, В | 150; 300 | 135; 270; | 300 (опц. 500; 700) | 300 |
| Ток Imax, А | Pmax × 1,3/Umax | Pmax/Umax | Pmax × 2/Umax | Pmax × 2/Umax |
| Скорость подъема, В/мс | 0–200 | 0–100 | 0–50 | 0–50 |
| Скорость спада напряжения, В/мс | 0–200 | 0–100 | 0–30 | 0–30 |
| Габариты, Ш×В | 19″×1,5U/1 кВт | 19″×2U/1 кВт; | 19″×5U+2U/1 кВт | 19″×1,5U/1 кВт |
| Стоимость | ≈5000 €/1 кВт | ≈3500 €/1 кВт | 1500+2300 €/1 кВт | 2500+2000€/1 кВт |
Источники питания переменного тока| Производитель | ITech | ET System | DANA | Chroma |
| Серия | IT8500 | ELP/SLM | DSOT | 63200 |
| Род тока | DC | DC | DC | DC |
| Мощность Pmax, кВт | 0,3–6 | 1–8 | 0,5–5,0 | 2,6–15,6 |
| Напряжение Umax, В | 60–500 | 60–400 | 40–80 | 80; 500 |
| Ток Imax, А | 30–480 | до 150 | Pmax/Umax | до 1000А |
| Скорость подъема, В/мс | 0–400 | 0–500 | 0–500 | до Imax/0,02мс |
| Скорость спада напряжения, В/мс | 0–400 | 0–500 | 0–500 | до 25000 |
| Габариты, Ш×В | 19″×2U/1 кВт | 19″×2U+2U/1 кВт | 19″×5U/1 кВт | 19″×2U+1U/1 кВт |
| Стоимость | 1000+1500 €/1 кВт | 800+1200 €/1 кВт | 1700+1100 €/1 кВт | 1500+2000 €/1 кВт |
Электронные нагрузкиКроме представленных здесь отличий в скорости изменения выходного напряжения, диапазона мощностей и выходного напряжения, габаритных и стоимостных показателей, источники питания могут значительно различаться как в точностных характеристиках, так и по функциональным возможностям.
Это нестабильность по сети и по нагрузке, время восстановления после резкого изменения нагрузки или, например, спектральный анализ или гармонический синтез выходного напряжения переменного тока. Большинство ПУ ИП допускают кратковременное превышение максимального тока, а также с помощью сенсорных выходов позволяют обеспечить компенсацию падения напряжения на проводах, соединяющих ИП с нагрузкой.
Рисунок. Программируемый источник питания компании Chroma
Сравнительному анализу вышеуказанных технических характеристик и прежде всего функциональных возможностей различных серий предлагаемой продукции и будут посвящены следующие публикации. Упомянутыми выше сериями далеко не ограничивается ассортимент продукции, выпускаемой фирмами DANA, ET System и Chroma. Каждая из этих фирм производит около десятка серий ПУ ИП DC (в том числе и мощностью более 100 кВт), примерно столько же серий для AC (до 150 кВт), около двух десятков серий ЭН постоянного и переменного (одно- и трехфазного) тока мощностью до 150 кВт, а также несколько серий двух- и четырехквандрантных усилителей.
Источники питания постоянного тока | Rohde & Schwarz
Разработано для различных сценариев применения
Компания Rohde & Schwarz предлагает универсальную линейку источников питания постоянного тока для различных сценариев проведения испытаний и измерений. У нас всегда есть найдется подходящее оборудование как для оснащения учебной лаборатории, так и для интеграции источника питания в систему производственных испытаний.
Выбирайте между нашими базовыми настольными моделями с компактными размерами и модульными функциональными возможностями или высокоэффективными продуктами, которые обеспечивают эффективность промышленных лабораторий.
Появились вопросы по какой-либо конкретной модели или нужна помощь в выборе источника питания, соответствующего вашим прикладным целям? Мы к вашим услугам!
Подробнее
Характеристики
{{#attributes}}
{{{ label }}}
{{/attributes}}
{{#attributes}}
{{{label}}}
{{#icon}}
{{/icon}} {{^icon}}
{{{value}}}
{{/icon}}
{{/attributes}}
{{/products}}Запросить информацию
У вас есть вопросы или вам нужна дополнительная информация? Просто заполните эту форму, и мы свяжемся с вами в ближайшее время.
.
Г-н
Г-жа
No information
Имя
Фамилия
Адрес электронной почты
Компания
СтранаAfghanistanAlbaniaAlgeriaAmerican SamoaAndorraAngolaAnguillaAntarcticaAntigua and BarbudaArgentinaArmeniaArubaAustraliaAustriaAzerbaijanBahamasBahrainBangladeshBarbadosBelarusBelgiumBelizeBeninBermudaBhutanBoliviaBosnia and HerzegovinaBotswanaBouvet IslandBrazilBritish Indian Ocean TerritoryBrunei DarussalamBulgariaBurkina FasoBurundiCambodiaCameroonCanadaCape VerdeCayman IslandsCentral African RepublicChadChileChinaChristmas IslandCocos (Keeling) IslandsColombiaComorosCongoCongo, The Democratic Republic Of TheCosta RicaCroatiaCubaCyprusCzech RepublicCôte D’IvoireDenmarkDjiboutiDominicaDominican RepublicEcuadorEgyptEl SalvadorEquatorial GuineaEritreaEstoniaEthiopiaFalkland Islands (Malvinas)Faroe IslandsFijiFinlandFranceFrench GuianaFrench PolynesiaFrench Southern TerritoriesGabonGambiaGeorgiaGermanyGhanaGibraltarGreeceGreenlandGrenadaGuadeloupeGuamGuatemalaGuernseyGuineaGuinea-BissauGuyanaHaitiHeard Island and McDonald IslandsHoly See (Vatican City State)HondurasHongkongHungaryIcelandIndiaIndonesiaIran, Islamic Republic OfIraqIrelandIsle Of ManIsraelItalyJamaicaJapanJerseyJordanKazakhstanKenyaKiribatiKorea, Democratic People’s Republic OfKorea, Republic OfKuwaitKyrgyzstanLao People’s Democratic RepublicLatviaLebanonLesothoLiberiaLibyan Arab JamahiriyaLiechtensteinLithuaniaLuxembourgMacaoMacedonia, The Former Yugoslav Republic OfMadagascarMalawiMalaysiaMaldivesMaliMaltaMarshall IslandsMartiniqueMauritaniaMauritiusMayotteMexicoMicronesia, Federated States OfMoldova, Republic OfMonacoMongoliaMontenegroMontserratMoroccoMozambiqueMyanmarNamibiaNauruNepalNetherlandsNew CaledoniaNew ZealandNicaraguaNigerNigeriaNiueNorfolk IslandNorthern Mariana IslandsNorwayOmanPakistanPalauPalestinian Territory, OccupiedPanamaPapua New GuineaParaguayPeruPhilippinesPitcairnPolandPortugalPuerto RicoQatarRomaniaRussian FederationRwandaRéunionSaint HelenaSaint Kitts and NevisSaint LuciaSaint Pierre and MiquelonSaint Vincent and the GrenadinesSamoaSan MarinoSao Tome and PrincipeSaudi ArabiaSenegalSerbiaSeychellesSierra LeoneSingaporeSlovakiaSloveniaSolomon IslandsSomaliaSouth AfricaSouth Georgia and the South Sandwich IslandsSpainSri LankaSudanSurinameSvalbard and Jan MayenSwazilandSwedenSwitzerlandSyrian Arab RepublicTaiwanTajikistanTanzania, United Republic OfThailandTimor-LesteTogoTokelauTongaTrinidad and TobagoTunisiaTurkeyTurkmenistanTurks and Caicos IslandsTuvaluUgandaUkraineUnited Arab EmiratesUnited KingdomUnited StatesUnited States Minor Outlying IslandsUruguayUzbekistanVanuatuVenezuelaViet NamVirgin Islands, BritishVirgin Islands, U.
S.Wallis and FutunaWestern SaharaYemenZambiaZimbabweÅland Islands
Телефон (напр. +7 495 1234 5678)
Город
Текст запросаProduct information requestService/Support request
Email confirmation (optional)
Я хочу получать информацию от Rohde & Schwarz по
Электронной почте
Почте
Согласие на получение маркетинговых материалов
Что именно это означает?
Я соглашаюсь с тем, что ROHDE & SCHWARZ GmbH & Co. KG и предприятие ROHDE & SCHWARZ или его дочерняя компания, указанная на данном Веб-сайте, может обращаться ко мне выбранным способом (по электронной или обычной почте) с целью маркетинга и рекламы (например, сообщения о специальных предложениях и скидках), относящейся в числе прочего к продуктам и решениям в области контрольно-измерительной техники, защищенной связи, мониторинга и тестирования сети, вещания и средств массовой информации, а также кибербезопасности.
Ваши права
Настоящее заявление о согласии может быть в любое время отозвано путем отправки электронного письма с темой «Unsubscribe» (отказ от подписки на рассылку) по адресу: news@rohde-schwarz.
com.Кроме этого, в каждом отправляемом вам письме имеется ссылка на отказ от подписки на рассылку будущих рекламных материалов.Дополнительная информация об использовании персональных данных и процедуре отказа от их использования содержится в Положении о конфиденциальности.
Обязательное поле Предоставляя свои персональные данные, я подтверждаю их достоверность и свое согласие на их обработку Обществом с ограниченной ответственностью «РОДЕ и ШВАРЦ РУС» (ОГРН 1047796710389, ИНН 7710557825, находящемуся по адресу: Москва, Нахимовский проспект, 58) в следующем объеме и следующими способами: обработку с использованием средств автоматизации и без таковых, сбор, систематизацию, классификацию, накопление, хранение, уточнение, обновление, изменение, шифрование с помощью любых средств защиты, включая криптографическую, запись на электронные носители, составление и переработку перечней и информационных систем, включающих мои персональные данные, маркировку, раскрытие, трансграничную передачу моих персональных данных, том числе, на территории стран всего мира, передачу с использованием средств электронной почты и/или эцп, в том числе, передачу с использованием интернет-ресурсов, а также обезличивание, блокирование, уничтожение, передачу в государственные органы в случаях, предусмотренных законодательством, использование иными способами, необходимыми для обработки, но не поименованными выше до момента ликвидации / реорганизации Компании либо до моего отзыва настоящего согласия.
Ваш запрос отправлен. Мы свяжемся с вами в ближайшее время.
An error is occurred, please try it again later.
Общая и юридическая информация
Manufacturer’s recommended retail price (MSRP). The price shown does not include VAT. Prices and offers are only intended for entrepreneurs and not for private end consumers.
Условия и положения участия в розыгрыше призов «Осциллографы Rohde & Schwarz — 10 лет на рынке»
1. Розыгрыш призов «Осциллографы Rohde & Schwarz — 10 лет на рынке» (далее «Розыгрыш») проводится компанией Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG, адрес: Mühldorfstraße 15, 81671, г. Мюнхен, Германия, тел. +49 89 41 29 0 (далее «R&S»).
2. Желающие принять участие в розыгрыше могут зарегистрироваться в период с 1 января 2020 г. по 31 декабря 2020 г. с указанием ФИО, названия компании и адреса корпоративной электронной почты.
3. Участие является бесплатным и не зависит от покупки товаров или услуг.
4. Участие в розыгрыше и получение призов возможно только для юридических лиц. Физические лицо не может участвовать от собственного имени, но допускается участие в качестве представителя юридического лица при условии заполнения заявки на участие от имени и по поручению юридического лица.
5. Призом в розыгрыше является один из 10 осциллографов R&S®RTB2000 в период с 1 января 2020 г. по 31 декабря 2020 г.:
Приз: 1x цифровой осциллограф R&S®RTB2000
6. Розыгрыш проводится в штаб-квартире Rohde & Schwarz по адресу Mühldorstrasse 15, 81671, г. Мюнхен. Победитель будет оповещен по электронной почте в течение 5 (пяти) рабочих дней.
7. Официальный представитель юридического лица обязуется сообщить Rohde & Schwarz о том, что приз был получен. В случае отказа от получения приза или отсутствии ответа в течение 2 (двух) недель будет определен новый победитель. Если определение победителя в течение 4 (четырех) недель не будет возможным, розыгрыш прекращается и приз отзывается.
8.Сотрудники R&S и члены их семей, а также лица, знакомые с процессом проведения розыгрыша и члены их семей не допускаются к заполнению заявки на участие.
9. Выплата стоимости приза в денежном эквиваленте не допускается. Призы не могут передаваться третьим лицам. Любые налоги, сборы, пошлины, взносы и другие платежи, взимаемые в стране участника, несет участник.
10. Персональные данные обрабатываются только в целях участия в розыгрыше и будут удалены через 4 (четыре) недели по окончании розыгрыша, если не оговорено иное.
11. Любой участник, не выполняющий данные Условия и положения, будет отстранен от участия в розыгрыше компанией R&S. В этом случае призы также могут быть отозваны задним числом. В случае если приз был отозван по причине невыполнения данных Условий и положений участник обязуется вернуть его за собственный счет на адрес R&S, указанный в п. 1, и будет определен новый победитель.
12. Участники не могут претендовать на призы этого розыгрыша, и судебное разбирательство в этом отношении не допускается.
13. Проведение розыгрыша и любые возникшие из него договорные отношения между R&S и соответствующим участником регулируются и толкуются в соответствии с законодательством Германии, без применения коллизионного права. В случае возникновения любых споров, прямо или косвенно связанных с участием в настоящем Розыгрыше, исключительной юрисдикцией обладают суды г. Мюнхена (Германия).
* “fast delivery” inside 7 working days applies to the Rohde & Schwarz in-house procedures from order processing through to available ex-factory to ship.
- {{{login}}}
{{{flyout}}}
{{! ]]> }}Источник тока управляемый напряжением
Управляемый источник постоянного стабилизированного тока с хорошими динамическими характеристиками,
позволяет изменять величину и полярность выходного тока под действием входного управляющего напряжения.
Источник может входить в состав различных приборов и систем. Точность соответствия выходного тока входному
управляющему напряжению позволяет использовать источник для ответственных применений.
Работу источника тока можно пояснить на примере управления светодиодным индикатором.
Применение источника тока для управления светодиодами
Яркость свечения светодиодов удобнее изменять, регулируя ток, протекающий через светодиод, а не напряжение, приложенное к светодиоду. С помощью управляемого источника стабилизированного тока можно осуществить изменение и регулировку яркости свечения обычных или лазерных светодиодов. Сменой полярности можно выбирать группу работающих светодиодов. При одной полярности тока будут светиться светодиоды Н1-Н6, при противоположной полярности светодиоды Н7-Н12. Если светодиоды имеют различный цвет, например Н1-Н6 красные, а Н7-Н12 зеленые, можно осуществить индикацию нормального и критического значения контролируемой величины.
Источник постоянного стабилизированного тока необходим для регулирования величины постоянного магнитного поля.
Управляющее напряжение может поступать от цифроаналогового преобразователя специализированного контроллера или другого прибора.
Применение источника тока для управления электродвигателями
С помощью источника постоянного тока, обладающего возможностью менять направление тока, достаточно просто осуществить регулирование скорости вращения и смену направления вращения ротора электродвигателя. Для передачи команды, устанавливающей параметры вращения достаточно одной двухпроводной линии. Вращение в прямом направлении происходит при положительной полярности тока на контакте 1 и отрицательной полярности на контакте 2 выходного разъема источника тока U1.
Реверс двигателя происходит при смене полярности управляющего напряжения и вызванного этим
изменением полярности выходного тока. С помощью одного источника меняющего направление тока
можно управлять двумя электродвигателями. При положительной полярности выходного тока на контакте
1 протекает ток через диод VD2 и работает электродвигатель М2, при отрицательной полярности тока на
контакте 1 протекает ток через диод VD1 и работает электродвигатель М1.
Реверс двигателей при такой схеме подключения отсутствует.
Источник тока управляемый напряжением находит применение при передаче аналоговых сигналов. При таком способе организации связи величина тока пропорциональна аналоговой величине. Искажение электромагнитными помехами сигнала, передаваемого током значительно меньше по сравнению с обычным способом передачи сигнала напряжением.
Использование токового сигнала требует установки в передающей и приемной аппаратуре специальных модулей передачи и приема тока. При этом можно исключить цифровое кодирование передаваемых данных. Источник тока управляемый напряжением применяется для плавного управления электромагнитными регуляторами на основе соленоидов в гидравлических системах. На базе управляемого источника тока легко построить универсальный прибор зарядки аккумуляторов разных типов.
Работа источника тока
Ток, генерируемый идеальным источником, стабилен при изменении сопротивления подключенной нагрузки.
Для поддержания величины тока постоянной изменяется значение ЭДС источника. Изменение сопротивления
нагрузки вызывает изменение ЭДС источника тока таким образом, что значение тока остается неизменным.
Реальные источники тока поддерживают ток на требуемом уровне в ограниченном диапазоне напряжения, создаваемого на изменяющемся сопротивлении нагрузки. Этот диапазон ограничен мощностью электропитания источника тока. Если необходимо поддерживать ток величиной 1 ампер на нагрузке 20 ом, это означает, что на нагрузке будет напряжение 20 вольт. При снижении сопротивления нагрузки или коротком замыкании выходное напряжение будет снижаться, а при увеличении сопротивления нагрузки электропитание должно обеспечить возможность работы при напряжениях выше 20 вольт.
Работа источника тока требует источника электропитания. Последовательно с источником электропитания
включается стабилизатор тока.
Выход такого прибора рассматривается как источник тока. Параметры
электропитания источника тока конечны, это ограничивает максимальное сопротивление нагрузки,
которую можно подключить к источнику тока. Для обеспечения надежной работы электропитание должно
иметь запас по перегрузке. Ограниченная мощность электропитания ограничивает максимальный ток,
который может отдать в нагрузку источник тока.
Источник тока может работать при сопротивлении нагрузки близком к нулю. Замыкание выхода источника тока не приводит к аварии устройства или срабатывании защиты. Если произошло замыкание выхода источника тока вызванное повышенной влажностью, неаккуратным обращением с оборудованием обслуживающего персонала после ликвидации причин замыкания прибор мгновенно возвращается к нормальному режиму работы.
Схема управляемого источника тока
- Напряжение питания………….100…260 В, 47…440 Гц
- Входное напряжение………….
±10 В - Выходной ток………………….± 100 мА
- Сопротивление нагрузки……..0,1…120 Ом
- Температурный диапазон……-50…+75 ±С
- Точность преобразования……0,5 %
±10 ВУпрощенная схема источника тока
В основе работы схемы находится свойство операционного усилителя изменять выходное напряжение операционного усилителя так чтобы сравнять напряжение на входах благодаря цепям обратной связи. Управляющее напряжение через резистор R1 поступает на инвертирующий вход операционного усилителя и вызывает изменение напряжение на его выходе.
Изменение напряжения на выходе усилителя вызывает протекание тока через резистор R5 и нагрузку.
Выходное напряжение через цепи обратной связи поступает на входы операционного усилителя.
Сопротивления резисторов имеют величины, обеспечивающие нужную пропорциональность
между влиянием на управляющее напряжение и током через нагрузку.
При положительном управляющем напряжении, поступающем на инвертирующий вход операционного усилителя, на его выходе формируется отрицательное напряжение. Через резистор и нагрузку течет ток создающий напряжение на резисторе R5. Потенциал в точке соединения резисторов R3 и R5 ниже, чем в точке соединения резисторов R4, R5 и нагрузки.
Благодаря тому, что суммарное сопротивление резисторов R4 и R5 равняется сопротивлению R3, на выходе усилителя присутствует потенциал, компенсирующий управляющее напряжение на входах операционного усилителя через резисторы обратной связи. Потенциал на выходе усилителя снизится настолько, насколько это необходимо для компенсации действия положительного управляющего напряжения на инвертирующий вход операционного усилителя.
Компенсация действия управляющего напряжения на входы операционного усилителя происходит
в зависимости от напряжения на резисторе R5, вызванного протекающим током.
Если управляющее
напряжение фиксировано, то влияние обратной связи на входы операционного усилителя происходит
в зависимости от напряжения на резисторе R5.
Изменение сопротивления нагрузки приводит к изменению потенциала на неинвертирующем входе операционного усилителя через резистор R4. При снижении сопротивления нагрузки снижается потенциал на неинвертирующем входе операционного усилителя и увеличивается напряжение между входами операционного усилителя, что вызывает снижение потенциала на выходе усилителя. При этом на уменьшившемся сопротивлении нагрузки уменьшается приложенное напряжение, не позволяя возрасти току.
Пропорциональность между управляющим напряжением и выходным током устанавливается
сопротивлениями резисторов. Сопротивление резистора R5 должно быть малым, через него
течет выходной ток, вызывающий нагрев. Уменьшение сопротивления R5, расширяет диапазон
сопротивления подключаемых нагрузок.
Сопротивления резисторов R1 и R2 равны, значения
их выбраны таковыми, что исключают перегрузку источника управляющего напряжения.
Сопротивления резисторов вычисляются по следующим формулам:
R1 = R2
R3 = R4 + R5
I = (U*R3)/(R1*R5)
Где:
- U — управляющее напряжение
- I — выходной ток
Одним из важных параметров любого источника тока, а в нашем случае преобразователя напряжение-ток, является диапазон сопротивления подключаемых нагрузок. Идеализированная модель устройства обеспечивает требуемый ток в диапазоне изменения сопротивления нагрузки от 0 до бесконечности.
В реальных устройствах это невозможно и ненужно, так как к сопротивлению нагрузки прибавляется
сопротивление проводов, контактов разъемов, и элементов других цепей. Свойство источника
тока обеспечить работу системы независимо от сопротивления нагрузки является очень полезным.
Благодаря этому свойству повышает надежность системы, в которой участвует источник тока.
Недостатком источника тока является мощность, выделяемая на выходном усилителе. В каждом случае потребуется выбрать компромисс между запасом по сопротивлению нагрузки и выделяемым теплом на выходном усилителе. Для обеспечения широкого диапазона сопротивлений нагрузки приходится использовать электропитание устройства с достаточным запасом по величине напряжения.
Электрическая принципиальная схема источника тока управляемого напряжением
с изменением направления тока
Практическая реализация источника изображена на электрической принципиальной схеме.
Для точного соответствия схемы расчетам сопротивления собраны из резисторов, включенных
последовательно или параллельно. Выходной усилитель состоит из транзисторов VT1 и VT2.
При выходном токе сто миллиампер на нагрузке двадцать ом напряжение составит два вольта,
на регулирующем транзисторе падение напряжение примерно 0,6 вольт, на резисторе R5 падение
напряжения 0,1 вольт.
При питании 15 вольт напряжение на одном из двух транзисторов усилителя
составит 15В-2,7В=12,3В, а мощность около 12,3В*100мА=1,23 Вт выделится в виде тепла.
Конденсатор С4 необходим для подавления наводок наведенных на линию, подключенную к управляющему входу устройства, конденсатор С5 предотвращает возбуждение схемы. Конденсатор С1 уменьшает помехи устройства в сеть питания. Питание осуществляется от сети 220 вольт, 50 гц.
Благодаря импульсному преобразователю напряжения DA1 к питанию не предъявляется требований
по стабильности напряжения. Автоматический выключатель Q1 выполняет функции тумблера
питания и защищает от перегрузки сеть 220 вольт при аварии устройства. Н1 – индикатор
наличия питания. Трансил-диод VD1 защищает источник питания от превышения сетевого
напряжения выше критического значения. Преобразователь напряжения обеспечивает схему
устройства двухполярным питанием, необходимым для работы операционного усилителя и формирования выходного тока двух полярностей.
| Позиционное обозначение |
Наименование |
| Конденсаторы | |
| C1 | K73-16 0,01 мкФ ± 20%, 630 В |
| C2, C3 | 0,47 мкФ-К-1Н-Н5 50 Вольт, ф. Hitano |
| C4 | 100 пФ-J-1H-H5 50 Вольт, ф. Hitano |
| C5 | 0,47 мкФ-К-1Н-Н5 50 Вольт, ф. Hitano |
| Резисторы | |
| R1, R2 | C2-29B-0,125-101 Ом ± 0.05 % |
| R3 | C2-23-0,25-33 Ом ± 5 % |
| R4 | C2-29B-0,125-101 Ом ± 0.05 % |
| R5 | 1 Ом ± 0.01 % Astro 2000 axial ф. Megatron Electronic |
| R6, R7 | C2-29B-0,125-200 Ом ± 0. 05 % |
| R8, R9 | C2-29B-0,125-10 кОм ± 0.05 % |
| Транзисторы и диоды | |
| VT1 | TIP3055 ф. Motorola |
| VT2 | TIP2955 ф. Motorola |
| VD1 | Трансил-диод двунаправленный 1.5KE350CA ф. STMicroelectronics |
| Схемы и модули | |
| h2 | Светодиодная коммутаторная лампа СКЛ-14БЛ-220П “Протон” |
| DA1 | Преобразователь напряжения TML40215 ф. TRACO POWER |
| DA2 | Микросхема операционного усилителя OP2177AR |
| Q1 | Автоматический выключатель УкрЕМ ВА-2010-S 2p 4А “Аско” |
Конденсатор C1 может быть любого типа.
Важное требование, предъявляемое к этому компоненту
это уровень рабочего напряжения не ниже 630 вольт. Конденсаторы С2…С5 можно использовать
керамические или многослойные. Все резисторы кроме R3 должны иметь максимально возможную
точность. Резистор R5 лучше сделать составным из четырех резисторов сопротивлением 1 ом.
Две цепи, состоящие из двух последовательно включенных резисторов по 1 ом, соединяются параллельно. В результате общее сопротивление составляет 1 ом, а рассеиваемая мощность увеличивается в четыре раза. Резистор R5 проволочного типа применять нельзя. Импульсный преобразователь напряжения DA1 можно заменить двухполярным блоком питания, обеспечивающим выходной ток в каждом плече 500 миллиампер и уровень пульсаций не более 50 милливольт.
Для достижения высокой точности преобразования управляющего напряжения в выходной ток операционный усилитель,
должен иметь малое напряжение смещение нуля.
Особенно это важно для снижения выходного тока до нуля
под действием управляющего напряжения. При некотором снижении точности в качестве замены
DA1 подойдут микросхемы OP213 или OP177. Применение на выходе схемы мощных транзисторов
увеличивает надежность устройства. Транзисторы обязательно устанавливаются на радиаторы.
Схему можно использовать для других выходных токов и управляющих напряжений. Для этого потребуется произвести расчеты по приведенным формулам ранее в статье. При выполнении расчетов следует учитывать возможность применения резисторов из стандартного ряда сопротивлений.
При проверке работы схемы необходимо во всем диапазоне напряжений, токов и сопротивления нагрузки проверить осциллографом отсутствие колебаний на выходе схемы. В случае наличия колебаний увеличить емкость C4 или С5.
Справочные данные:
Преобразователь напряжения TML40215
Операционный усилитель OP2177AR
Платон Константинович Денисов, г.
Симферополь
[email protected]
Источник питания постоянного тока — переменные источники питания
Адаптация источников питания постоянного тока к области применения
Источники питания постоянного тока используются в самых разных областях: от обучения нового поколения инженеров-электриков до разработки революционных носимых устройств со сверхнизким энергопотреблением. Независимо от того, нужен ли вам блок питания постоянного тока, обеспечивающий базовое питание, или блок питания, расширяющий границы производительности за счет подачи тысяч вольт, выбор подходящего регулируемого настольного источника питания имеет решающее значение для получения успешных результатов испытаний в обучении, исследованиях, проектировании и производстве.
ЗАПРОСИТЬ ДЕМО
Как выбрать лучший источник питания постоянного тока
Наиболее распространенные критерии выбора:
- Количество выходных каналов (один или несколько выходов)
- Выходное напряжение, ток и мощность
- Настройка разрешения и точности
- Пульсация и шум
- Функции и возможности программирования
- Расширенные функции, такие как измерение тока с разрешением в наноамперах, секвенирование, аналоговые входы, цифровой ввод-вывод и функции программирования
Основные сведения об источнике питания постоянного тока
Блоки питания постоянного тока Keithley
Блоки питания постоянного тока высокой мощности Series 2230 с 3 выходами
- Версии 195 Вт и 375 Вт
- 6 А или 60 В на выход
- Дистанционное измерение на всех выходах
- Трехканальные модели
- Низкий уровень шума
- Программируемый
Настольный источник питания переменного тока для прецизионных измерений серии 2280
- 192 Вт, до 6 А
- 6 ½ разряда, разрешение измерения тока 10 нА
- Отображает графики напряжения и тока
- Программируемый
- Предназначен для настольных и автоматизированных испытаний устройств преобразования энергии и устройств IoT
- ЖК-дисплей TFT для контроля тока и напряжения
Series 2281 Dynamic Model Battery Simulator
- Используется для моделирования и симуляции любого типа батареи
- Уникальный дисплей показывает состояние батареи
- Прецизионный источник питания, режим
- ЖК-дисплей TFT для контроля тока и напряжения
Серия 2220/2230/2231 Источники питания постоянного тока с несколькими выходами
- Два или три независимых выхода
- Все выходы отображаются одновременно
- Дистанционное зондирование по всем каналам
- Низкий уровень шума
- Программируемый
Блоки питания постоянного тока серии 2260B мощностью 360 Вт/720 Вт/1080 Вт
- Мощность до 1080 Вт
- Выходы до 800 В и 100 А
- Аналоговый вход
- Одноканальный
- Широкий диапазон
- Программируемый
- Используется в автоматизированном испытательном оборудовании
Батарея серии 2300, имитирующая источники питания постоянного тока
- Модели с одним и двумя выходами
- Каждый выход может быть источником или получателем
- Программируемое выходное сопротивление
- Низкий уровень шума
Блоки питания постоянного тока USB/GPIB Series 2200
- Выходы от 20 В до 72 В и от 1,2 А до 5 А
- Разрешение 1 мВ/0,1 мА
- Отображение настроек и выходов
Высоковольтные источники питания постоянного тока серии 2290
- Модели с выходным напряжением 5 кВ и 10 кВ
- Разрешение по току 1 мкА
- Блокировка безопасности
Что такое источник питания постоянного тока?
Источник питания постоянного тока обеспечивает напряжение постоянного тока (DC) для питания тестируемого устройства, такого как печатная плата или электронный продукт.
Источник питания постоянного тока обычно находится на рабочем месте инженера или на столе, и его часто называют настольным источником питания.
Зачем нужен источник питания постоянного тока?
Источник питания постоянного тока используется инженерами для тестирования компонентов, схем или электронных устройств, таких как устройства IoT, медицинские изделия, мобильные телефоны и удаленные промышленные датчики. Блок питания постоянного тока позволяет инженерам устанавливать и подавать определенные напряжения для питания устройства, чтобы убедиться, что оно работает должным образом.
Как вы используете источник питания постоянного тока?
Блок питания постоянного тока прост в использовании. Эти приборы подключаются к тестируемому устройству с помощью проводов, вставленных в панель источника питания постоянного тока. С помощью дисплея на передней панели инженеры могут устанавливать уровни напряжения или тока для питания устройства для тестирования.
Как работает блок питания постоянного тока?
Блок питания постоянного тока работает, обеспечивая регулируемый постоянный ток для питания компонента, модуля или устройства.
Большинство источников питания постоянного тока имеют два режима работы. В режиме постоянного напряжения (CV) источник питания регулирует выходное напряжение на основе пользовательских настроек. В режиме постоянного тока (CC) источник питания регулирует ток.
Источники питания постоянного тока
Хотите подробные спецификации? Загрузите полное Руководство по выбору настольного блока питания.
Хотите узнать больше об основах настольных источников питания? Прочтите наш блог о настольных источниках питания.
Вместе компании Tektronix и Keithley предлагают широкий ассортимент настольных источников питания для удовлетворения ваших потребностей в источниках питания от базовых до самых сложных требований для автоматизированных испытаний, обучения, прецизионных испытаний маломощных портативных устройств, а также исследований и разработок.
ЗАПРОСИТЬ ДЕМО
Методы управления источниками питания — Советы по силовой электронике
Управление источником питания эволюционировало от примитивного феррорезонансного регулирования и линейных источников питания до простого гистерезисного управления, аналогового управления в режиме напряжения, аналогового управления в режиме тока, а теперь и различных подходов к цифровому управлению.
По сравнению с импульсными источниками питания выходной сигнал феррорезонансных конструкций регулируется не так точно, в то время как линейное регулирование может обеспечить очень точно регулируемый выходной сигнал с очень низким уровнем шума. Феррорезонансные и линейные источники питания намного проще, но менее эффективны, чем импульсные конструкции. Различные методы управления с переключением режимов в большинстве электронных систем обеспечивают наилучшее сочетание высокой эффективности и регулирования мощности.
Феррорезонансное управление — это технология на основе трансформатора, в которой используются нелинейные магнитные свойства и резонансный контур для обеспечения стабильного выходного напряжения при колебаниях входного напряжения до ±40%. Феррорезонансные источники питания устойчивы к воздействию окружающей среды, по своей природе ограничивают ток и поглощают большинство переходных процессов, вызванных линией электропередачи. До распространения технологии импульсного режима феррорезонансные источники питания были основным источником питания -48 В постоянного тока в каждом центральном телекоммуникационном офисе.
Феррорезонансный трансформатор состоит из вспомогательной вторичной обмотки с параллельным емкостным баком для обеспечения резонансного контура на частоте питающего напряжения (рисунок 1) . Регулирование является результатом характеристик насыщения железного сердечника трансформатора вместе с резонансным LC-контуром на том же сердечнике. Резонансный контур может поддерживать выходное напряжение в течение нескольких миллисекунд, если входной переменный ток изменяется или пропадает. Резонансный контур также действует как фильтр для подавления гармоник, создаваемых насыщением сердечника.
Рис. 1: Феррорезонансное регулирование — это метод управления на основе трансформатора, основанный на нелинейных свойствах резонансного LC-контура. (Изображение: Sunpower Electronics)Линейные регуляторы
Подобно феррорезонансным конструкциям, линейные регуляторы (линейные регуляторы) представляют собой неэффективную рассеивающую технологию. Базовая линейка состоит из проходного транзистора, используемого для регулирования выходного напряжения (рис.
2) . Управление осуществляется с помощью обратной связи от резистивного делителя, измеряющего выходное напряжение. Напряжение обратной связи сравнивается с опорным напряжением в усилителе ошибки. Выход усилителя ошибки управляет проходным транзистором. Усилитель ошибки постоянно регулирует свое выходное напряжение (и ток через проходной транзистор), чтобы заставить напряжение обратной связи равняться опорному напряжению.
важная спецификация для линеаров. Минимальное падение напряжения требуется на регуляторе для поддержания регулирования выходного напряжения. Существует три основных типа конструкций линейных регуляторов:
- Стандартный линейный (NPN Darlington, управляемый транзистором PNP), падение напряжения до 3 В
- Линейный с малым падением напряжения (LDO), падение напряжения от 1 В до 2 В с выходным транзистором NPN, 0,7 В или менее с выходным транзистором PNP или MOSFET
- Quasi LDO с падением напряжения от 0,9 до 1,5 В
Стандартные линейные преобразователи лучше всего подходят для приложений с питанием от сети переменного тока, где требуется низкая стоимость и относительно высокий ток нагрузки.
LDO лучше всего подходят для приложений с батарейным питанием, потому что более низкое падение напряжения напрямую приводит к экономии средств и увеличению срока службы батареи. Независимо от напряжения падения все линейные стабилизаторы являются понижающими стабилизаторами (таблица 1). Импульсное управление требуется для реализации повышающего, понижающего/повышающего или инвертирующего преобразования мощности.
Три разновидности импульсного управления
Три основные топологии импульсного аналогового управления: гистерезисная, по напряжению и по току . Каждый из них обеспечивает уникальное соотношение производительности. Гистерезисное управление (также называемое импульсным управлением) является простейшей реализацией и не требует компенсации для поддержания стабильности. Выходное напряжение измеряется и сравнивается с эталоном в гистерезисном контроллере.
Цикл переключения начинается, когда выходное напряжение достигает нижнего порога, и завершается через постоянный период времени или когда выходное напряжение достигает верхнего порога (Рисунок 3) .
Гистерезисное управление является асинхронным, мгновенно реагирующим на изменения напряжения, вызванные ступенчатыми изменениями нагрузки. Контроллеры режима напряжения и тока используют тактовый сигнал и должны ждать до следующего тактового цикла, прежде чем реагировать на любое отклонение напряжения. Быстрая переходная характеристика гистерезисного управления снижает требуемую выходную емкость, но за счет работы с переменной частотой. Управление по напряжению или по току следует использовать в приложениях, которые не могут легко работать с источником питания с переменной частотой.
Только выходное напряжение контролируется через контур обратной связи в режиме управления по напряжению. Управление в режиме напряжения синхронизирует управление с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) с тактовым сигналом (рис. 4) . Для поддержания стабильности требуется компенсация контура, что делает его более сложным в реализации, чем гистерезисное управление. В начале каждого такта управляющий ключ включается, подавая энергию на выход. Компенсированное напряжение ошибки, полученное путем объединения выходного напряжения с опорным напряжением в усилителе ошибки, сравнивается с треугольной волной от генератора ШИМ. Когда линейное изменение сигнала ШИМ пересекает компенсированное напряжение ошибки, контроллер выключает управляющий переключатель, который остается выключенным до следующего тактового импульса.
Рис. 4. Управление в режиме напряжения обеспечивает лучшую помехозащищенность, чем управление в гистерическом или токовом режимах, но его реализация может быть сложной.
(Изображение: Texas Instruments)Преимущества управления по напряжению заключаются в его относительной простоте, основанной на использовании единственного контура обратной связи по напряжению, возможности управления более коротким временем включения и хорошей помехоустойчивости. К сожалению, несмотря на то, что обратная связь выглядит просто, компенсация сложна, а разработка источников питания с режимом напряжения может быть относительно сложной задачей.
Управление по току также синхронизировано с тактовым сигналом. Но у него другой набор компромиссов по дизайну и производительности по сравнению с управлением по напряжению. В начале каждого тактового цикла включается управляющий ключ, подавая энергию на дроссель (рис. 5) . Как и в режиме напряжения, усилитель ошибки сравнивает выходной сигнал с опорным. Current-mode также отслеживает ток катушки индуктивности. Переключатель выключается, когда измеренный ток пересекает напряжение усилителя ошибки.
Рис.
5: Управление режимом тока быстро реагирует на изменения выходного тока, но чувствительно к скачкам тока. (Изображение: Texas Instruments)Управление в режиме тока исключает катушку индуктивности из контура, что приводит к однополюсной передаточной функции, связанной только с выходной емкостью и сопротивлением нагрузки. Одна из проблем с управлением по току заключается в том, что шум от переходов переключения может исказить сигнал обратной связи по току, что приведет к преждевременному отключению цикла ШИМ. Для решения этой проблемы обычно используется гашение переднего края. Конструкции с токовым режимом обычно дороже, поскольку они включают в себя петли обратной связи по напряжению и току. Субгармонические колебания, которые могут возникать при рабочих циклах 50 % и выше, являются ограничениями токового управления. Эту проблему можно решить с помощью методов компенсации уклона, что приводит к дополнительной сложности конструкции.
Токовый режим является очень популярным методом управления из-за его работы на фиксированной частоте, упрощенного ограничения тока, возможности параллельного подключения, хорошей переходной характеристики и относительной простоты компенсации.
Каждый из трех основных методов управления источником питания предлагает различные компромиссы производительности и проблемы проектирования (Таблица 2) .
Цифровой отличается
Цифровые пропорционально-интегрально-дифференциальные (ПИД) регуляторы десятилетиями использовались в (относительно медленных) контурах управления двигателями. Но адаптация ПИД-регулятора для высокочастотных импульсных источников питания является относительно недавней разработкой. ПИД-регулятор может контролировать и контролировать как напряжение, так и ток.
В PID-алгоритме каждый из трех членов имеет определенное назначение (рис. 6) . Ошибка между заданным выходным напряжением и фактическим выходным напряжением является пропорциональным членом, используемым для обеспечения большей части выходных команд контура управления.
Интегральный член содержит накопление пропорциональных ошибок и помогает перевести систему управления на требуемое выходное напряжение. Без интегрального члена влияние пропорционального члена на достижение желаемого выходного напряжения уменьшается по мере уменьшения ошибки. Изменение пропорциональной ошибки во времени содержит член производной. Производная составляющая используется для смягчения переходных процессов и обеспечения высокочастотного усиления контура управления.
Более продвинутые ПИД-алгоритмы включают термины «упреждающей связи». Обычное ПИД-регулирование полагается на измеренную ошибку выходного напряжения, чтобы создать команду, необходимую для приближения к желаемому выходному напряжению. Цифровые сигнальные процессоры (DSP) и микропроцессоры (MCU) могут использоваться для добавления дополнительных членов в уравнение PID. Основной термин прямой связи используется для создания «идеальной» команды контура управления на основе значений компонентов системы входного напряжения и желаемого выходного напряжения.
Член прямой связи добавляется к основным условиям PID для повышения стабильности и общей производительности.
В более продвинутых реализациях ожидаемые изменения тока нагрузки могут быть добавлены к уравнениям прямой связи. Некоторые большие цифровые ИС, такие как микроконтроллеры, переходят в спящий режим, чтобы свести к минимуму рассеивание тепла, когда они неактивны. MCU, готовящийся к выходу из спящего режима, может сигнализировать источнику питания в ожидании потребности в токе, что приводит к более быстрой переходной реакции. Упреждающие условия могут предвидеть изменения этого типа системы до того, как они отразятся на выходном напряжении источника питания. Эти условия прямой связи по своей сути стабильны и «предвосхищают».
Усовершенствованные алгоритмы цифрового управления могут динамически изменять параметры управления и адаптироваться к изменяющимся условиям эксплуатации, таким как входное напряжение и условия нагрузки, включение и выключение фаз в многофазных архитектурах и сложные схемы управления питанием системы.
Цифровое управление также позволяет использовать сложные топологии преобразования энергии, такие как резонансные и квазирезонансные преобразователи, которые нелегко реализовать с помощью аналоговых методов управления.
Резюме
Технологии управления источниками питания значительно усовершенствовались с течением времени, начиная с базовых феррорезонансных и линейных источников питания, которые до сих пор широко распространены. Развитие импульсного управления повысило эффективность преобразования энергии, начиная с гистерезисного управления и управления по напряжению, до перехода к управлению по току, что упростило компенсацию обратной связи. Цифровое управление сделало возможным более совершенное управление силовым преобразователем, включая управление с упреждением и возможность динамического изменения параметров управления для адаптации к меняющимся условиям работы и системным требованиям.
Ссылки
Методы управления (режим напряжения, режим тока, управление гистерезисом), ROHM Semiconductor
Феррорезонансный источник питания, Sunpower Electronics
Введение в теорию управления мощностью, Texas Instruments Microchip
Блоки питания постоянного тока
Компания AMETEK Programmable Power, от настольных и модульных источников питания до стоечных промышленных подсистем питания, является лидером в разработке и производстве прецизионных программируемых источников питания постоянного тока.
Источники питания постоянного тока Sorensen мощностью от 30 Вт до 150 кВт используются в исследованиях и разработках, испытаниях и измерениях, управлении технологическими процессами, моделировании шин питания и приложениях кондиционирования питания в самых разных промышленных сегментах.
Линейка источников питания постоянного тока Sorensen предлагает широкий диапазон напряжений, токов и мощностей с точностью для достижения ваших конкретных целей. Расширенные функции цифрового мониторинга и управления в сочетании с лучшей в отрасли плотностью и надежностью делают Sorensen предпочтительным источником питания постоянного тока.
Готовы купить сегодня? Посетите интернет-магазин, чтобы заказать блоки питания постоянного тока и аксессуары AMETEK Programmable Power. В интернет-магазине представлены продукты в наличии, товары, изготавливаемые на заказ, расходные материалы со скидкой, аксессуары для продуктов и демонстрационные устройства со скидкой. Бесплатная доставка на все товары.
ОЗНАКОМЬТЕСЬ С НАШЕЙ ПРОДУКЦИЕЙ
Серия Asterion DC ASA
Напряжение: 60–600 В
Мощность: 3 канала x 600 Вт (общая мощность 1800 Вт)
Обзор: Высокопроизводительные 3-канальные программируемые блоки питания постоянного тока
Asterion DC ASM Series
Мощность: 3 канала x 1700 Вт (общая мощность 5100 Вт)
Обзор: Высокопроизводительные 3-канальные программируемые блоки питания постоянного тока
Asterion DC Series
Voltage : 40V, 60V, 100V, 150V, 200V, 300V, 400V & 600V
Power : 1.7kW, 3.4kW, 5kW & 10kW
Overview : High Performance DC Power Supplies
ASD Series
*Not Recommended for New Design*
Voltage : 40V–60V
Current : 167A–8000A
Power : 10kW–320kW
Overview : Programmable Precision High Power DC Supplies
ASD FLX Series
Voltage : 40V–160V
Current : 167A–8000A
Power : 10kW–320kW
Обзор : Программируемые модульные источники постоянного тока с водяным охлаждением
Серия DCS
Напряжение : 8 В — 600 В
Ток : 0176 1A — 350A
Power : 1kW — 3kW
Overview : DC Programmable Switching Supplies
DLM 600
Voltage : 5V — 300V
Current : 2A — 75A
Power : 375W — 600W
Overview : 1/2 Rack Programmable DC Power Supplies
DLM 3-4 kW
Voltage : 5V — 600V
Current : 5A — 450A
Power : 3kW — 4kW
Overview : Programmable DC Power Supplies
HPX Series
Voltage : 10V — 1000V
Current : 45–6000 A
Мощность : 36–240 кВт
Обзор : Расширяемая программируемая система постоянного тока высокой мощности
Напряжение
Серия
Current : 31A — 500A
Power : 5kW — 30kW
Overview : High Slew Rate Current Source
SG Series
Voltage : 10V — 1000V
Curance : 5A — 6000A
Power : 4KW — 150KW
Overview : SISTIS .
0033
Voltage : 10V — 1000V
Current : 5A — 6000A
Power : 4kW — 150kW
Overview : Economical High Power DC Power Supplies
SGX Series
Напряжение : 10–1000 В
Мощность : 5–30 кВт
Обзор : Модульные источники питания высокой мощности серии 3 FR 90902 0004 Voltage : 7.5V — 600V
Current : 4A — 300A
Power : 2.8kW
Overview : Programmable Analog DC Power Supplies
XG 850
Voltage : 6V — 600V
Ток : 1A — 110A
Power : 670W — 850W
.
