Что такое внешняя характеристика источника питания: Внешняя характеристика источника питания

Содержание

Круто падающая внешняя характеристика — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Cтраница 2

Встречное включение обмоток применяется лишь в генераторах специального назначения, например в сварочных генераторах, где необходимо получить круто падающую внешнюю характеристику. [16]

Принципиальная схема сварочного трансформатора для сварки дугой. [17]

Сварочный трансформатор, так же как и сварочная машина постоянного тока, должен иметь достаточное для зажигания дуги напряжение холостого хода порядка 60 — 70 в и затем круто падающую внешнюю характеристику. В простейшем случае для этой цгли можно было бы использовать автотрансформатор, который можетдать хорошие технические и экономические показатели, но неприемлем с точки зрения безопасности сварщика, так как последний может попасть под полное напряжение сети. Поэтому сварочные трансформаторы выполняются практически только с раздельными первичной и вторичной обмотками.

Регулирование сварочного тока может производиться: а) ступенями — путем переключения секций одной или нескольких обмоток или б) плавно — посредством изменения магнитного сопротивления самого трансформатора или соединенного с ним реактора. [18]

Параметры: скорость резки 150 — 2800 мм / мин; точность соблюдения размеров 2 0 мм; плотность энергии 2 — Ю5 — 2 — Ю6 Вт / см2; источник питания: источник постоянного тока с круто падающей внешней характеристикой ( выпрямитель) — прямая полярность тока. [19]

Схема сварочного трансформатора СТ-2 ( / с реактором ( 2. [20]

Для регулирования величины сварочного тока в цепь сварочного трансформатора обычно включается реактор ( рис. 8.22), представляющий собой реактивную катушку с раздвижным сердечником. Сварочные трансформаторы имеют круто падающую внешнюю характеристику

. [21]

Управляемые выпрямители находят широкое применение для питания электросварочных агрегатов на постоянном токе. Такие выпрямители имеют круто падающую внешнюю характеристику и позволяют регулировать ток сварки в широком диапазоне, что дает возможность поддерживать горение электрической дуги в заданном режиме. [22]

Установки комплектуются выпрямителями типа ВПР-402М для плазменной резки, которые состоят из трехфазного трансформатора, управляемого трехфазного дросселя насыщения, выпрямительного блока и пускоре-гулирующей аппаратуры. Дроссель насыщения служит для получения круто падающих внешних характеристик. Обмотки переменного тока дросселя включены встречно-последовательно в линейную цепь трансформатора. Управляющая обмотка ( подмагничиваемая) охватывает все шесть сердечников трех фаз дросселя и питается выпрямленным током. [23]

Схема со средней точкой целесообразна при выпрямлении малых напряжений, а схема удвоения — в тех случаях, когда нужно высокое напряжение при малом токе и мало изменяющейся нагрузке. Последнее обстоятельство важно потому, что эта схема обладает круто падающей внешней характеристикой. [24]

Для резки проникающей плазменной дугой необходим источник постоянного тока с круто падающей внешней характеристикой, который бы обеспечивал напряжение порядка 80 — 200 в при силе тока 200 — 600 а в зависимости от толщины разрезаемого металла и других условий. [25]

У контактных машин индуктивное сопротивление вторичной цепи часто больше омического сопротивления, и сила сварочного гока определяется главным образом индуктивностью вторичного контура. Вследствие значительного индуктивного сопротивления контактные машины в большинстве случаев имеют достаточно

круто падающую внешнюю характеристику и в этом отношении сходны с трансформаторами для дуговой сварки. [26]

В результате вычитания этих магнитных потоков образуется результирующий магнитный поток Фр, от значения которого зависит напряжение U на зажимах машины. Таким образом, взаимодействие магнитного потока Фх и вертикальной продольно-размагничивающей составляющей Фя, потока якоря способствует получению круто падающей внешней характеристики генератора. [27]

В ряде случаев требуется, чтобы внешняя характеристика генератора имела вид, изображенный на рис. 11 — 1, а. При характеристике этого вида в широком диапазоне изменения напряжения U ток / изменяется мало и близок к току короткого замыкания / к. Такая круто падающая внешняя характеристика желательна, например, в случае электрической дуговой сварки, так как при этом ток в дуге мало зависит от ее длины и короткое замыкание ( соприкосновение электрода со свариваемым изделием) неопасно. Генераторы с такой характеристикой целесообразно использовать также для питания по схеме Г — Д электродвигателя механизма, работающего на упор, например экскаватора. В этом случае при застревании и остановке механизма ток и момент двигателя будут ограничены, в результате чего исключается возможность, повреждения механизма или машины. [28]

Страницы: 1 2

Внешняя характеристика идеальному источнику тока

Внешняя характеристика источника ЭДС

Внешняя характеристика отражает зависимость напряжения на зажимах источника от величины нагрузки — тока источника, заданного нагрузкой. Напряжение на зажимах источника меньше ЭДС на величину падения напряжения на внутреннем сопротивлении источника (1):
Этому уравнению соответствует внешняя характеристика источника ЭДС (рис. 1). построенная по двум точкам:

Очевидно, что напряжение на зажимах источника ЭДС тем больше, чем меньше его внутреннее сопротивление.

В идеальном источнике ЭДС R0=0, U=E (напряжение не зависит от величины нагрузки). Однако не всегда при анализе и расчете цепи источник электрической энергии удобно представлять в качестве источника ЭДС. Если внутреннее сопротивление источника значительно превышает внешнее сопротивление цепи, что, например, имеет место в электронике, то получим, что ток в цепи I=U/(R+R0) и при R0>>R практически не зависит от сопротивления нагрузки. В этом случае источник энергии представляют в качестве источника тока.

Разделим уравнение (1) на R0 (2):

Уравнению (2) соответствует схема замещения, приведенная на рис. 2. Здесь Iв=U/R0 и Ik=E/R0, I= Ik — Iв тогда (3)

Для идеального источника тока Rс = ∞. Вольтамперные характеристики реального и идеального источников тока показаны на рис. 3.

Когда нет четкого разграничения величин R и R0 , в качестве расчетного эквивалента источника энергии можно использовать либо источник ЭДС, либо источник тока. В последнем, случае для определения падения напряжения используют выражение (3).

Режимы работы источника

Источник может работать в следующих режимах:

1. Номинальный режим — это режим работы, на который рассчитан источник заводом-изготовителем. Для данного режима в паспорте источника указывают номинальные ток Iном и номинальное напряжение Uном или мощность Pном.

2. Режим холостого хода. В этом режиме внешняя цепь отключена от источника, ток источника I = 0 и, следовательно, напряжение на зажимах источника — напряжение холостого хода Uхх = Е — см. уравнение (1).

3. Режим короткого замыкания. Сопротивление внешней по отношению к источнику цепи равно нулю. Ток источника ограничивается только его внутренним сопротивлением. Из уравнения (1) при U=0 получаем I = Iкз = U / R0. Для уменьшения потерь энергии в источнике ЭДС R0 должно быть возможно меньшим, а в идеальном источнике R0 = 0. С учетом этого Iкз >> Iном и является недопустимым для источника.

Основы электротехники и электроники: Курс лекций, страница 2

Величина, обратная сопротивлению, называется проводимостью (обозначается буквой g

, имеет размерность
Ом – 1
или
См
, Сименс).

В линейных цепях сопротивление ветвей постоянно, определяется лишь физическими свойствами материала проводников и не зависит от источников, токов и напряжений в ветвях.

Если источники в цепи создают на своих выводах напряжения и токи, которые не изменяются во времени, цепь называется электрической цепью постоянного тока. В цепи постоянного тока сопротивление индуктивностей равно нулю, сопротивление конденсаторов бесконечно велико.

Далее будут рассмотрены линейные цепи постоянного тока.

2. ИСТОЧНИКИ ЭДС И ИСТОЧНИКИ ТОКА

ЭДС – это максимальное напряжение, которое могут создать сторонние силы на выводах источника при отсутствии в цепи тока. В качестве сторонних сил могут выступать, например, химические реакции в гальванической батарее или момент на валу электрической машины, работающей в режиме генератора.

Для удобства анализа источники электрической энергии представляют либо с помощью идеального источника ЭДС, либо с помощью идеального источника тока. Идеальный источник ЭДС и идеальный источник тока называют также источниками бесконечно большой мощности.

На Рис. 2.1 а

показана вольт-амперная характеристика идеального источника ЭДС. Этот источник отличается тем, что напряжение на его выводах равно значению ЭДС независимо от тока нагрузки. На
Рис.2.1 б
показана вольт-амперная характеристика идеального источника тока. Он сохраняет постоянство тока вне зависимости от напряжения на своих выводах.

Рис.
2.1
Если к данным вольт-амперным характеристикам применить закон Ома (см. формулу (1.1))

можно сделать вывод, что сопротивление идеального источника ЭДС равно нулю, а сопротивление идеального источника тока равно бесконечности.

Реальный источник электрической энергии обладает конечным внутренним сопротивлением, его вольт-амперная характеристика показана на Рис. 2.2

и может быть описана выражением:

(2.1)

где – внутреннее сопротивление источника;

– напряжение холостого хода источника.

Рис. 2.2

Когда источник отключен от нагрузки, на его зажимах существует напряжение холостого хода , равное ЭДС источника. Если соединить накоротко зажимы источника, напряжение на зажимах будет равно нулю, а ток между зажимами будет равен току короткого замыкания .

Сравнивая вольт-амперные характеристики идеальных источников и реального источника, можно заключить, что реальный источник можно смоделировать либо с помощью эквивалентного идеального источника ЭДС и последовательно включенного внутреннего сопротивления, либо с помощью эквивалентного идеального источника тока и параллельно включенного внутреннего сопротивления (Рис. 2.3

Рис. 2.3

Внутреннее сопротивление реального источника вычисляется как

ЭДС эквивалентного источника ЭДС равна напряжению холостого хода реального источника.

Ток эквивалентного источника тока равен току короткого замыкания реального источника.

ЭДС эквивалентного источника ЭДС и ток эквивалентного источника тока связаны соотношением:

(2.2)

Это соотношение говорит о том, что любой источник ЭДС с последовательно включенным сопротивлением может быть заменен источником тока с параллельно включенным таким же сопротивлением и наоборот.

Какой из двух эквивалентных замен воспользоваться, совершенно безразлично, и определяется лишь удобством расчета в каждом конкретном случае.

Заметим, что ЭДС идеального источника ЭДС всегда направлена от меньшего потенциала к большему, а ток идеального источника тока всегда направлен в ту же сторону, что и ток реального источника.

3. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ И ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ЦЕПИ

Для упрощения расчетов электрическую цепь можно преобразовывать, уменьшая количество ветвей и узлов. При этом необходимо помнить, что после расчета преобразованной цепи следует выполнить обратное преобразование, чтобы вернуться к исходной цепи.

Любые преобразования цепей должны быть эквивалентными, то есть преобразование какого-либо участка цепи не должно изменять токораспределения в непреобразованной части схемы. А это возможно лишь тогда, когда в процессе преобразования потенциалы узлов в непреобразованной части схемы и токи, подтекающие извне к преобразованному участку, сохраняются неизменными.

Простейшими преобразованиями электрической цепи являются свертки последовательно-параллельных соединений элементов цепи.

При последовательном соединении элементов конец предыдущего соединяется с началом последующего (Рис. 3.1

). Главный признак последовательного соединения – один и тот же ток в каждом из элементов.

Рис. 3.1

Если к последовательному соединению элементов применить закон Ома (1.1), можно заключить, что напряжения на элементах распределяются прямо пропорционально сопротивлениям, а общее сопротивление последовательного соединения равно сумме сопротивлений элементов:

(3.

Итак, если на участке цепи несколько элементов соединены последовательно, они могут быть заменены одним эквивалентным элементом, сопротивление которого равно сумме сопротивлений отдельных элементов. ПРИ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОМ СОЕДИНЕНИИ СОПРОТИВЛЕНИЯ СКЛАДЫВАЮТСЯ!

При параллельном соединении элементов начала всех элементов соединены в один узел, а концы всех элементов соединены в другой узел (Рис. 3.2

Рис. 3.2

Главный признак параллельного соединения – одно и то же напряжение на каждом из элементов.

Если на участке цепи несколько элементов соединены параллельно, они могут быть заменены одним эквивалентным элементом, проводимость которого равна сумме проводимостей отдельных элементов. ПРИ ПАРАЛЛЕЛЬНОМ СОЕДИНЕНИИ СКЛАДЫВАЮТСЯ ПРОВОДИМОСТИ!

(3.2)

Источник ЭДС. Идеальный и реальный источники.

Источник ЭДС это активный элемент цепи, который имеет два вывода. Напряжение на этих выводах не зависит от сопротивления цепи, в которую он включен. То есть независимо от того какой ток будет создавать источник ЭДС в цепи напряжение на его выводах не изменится.

Считается, что внутри источника ЭДС отсутствуют пассивные элементы, такие как активное сопротивление, индуктивность и емкость. То есть можно сказать, что внутренне сопротивление источника ЭДС равно нулю.

Как всем известно, в пассивных элементах схемы ток протекает от большего потенциала к меньшему. В источнике ЭДС процесс идет в обратном направлении. Внутренние силы источника будь то химические как в батарейке или механические как в динамо машине совершают работу по перемещению зарядов от отрицательного полюса к положительному.

Идеальный источник ЭДС в природе не существует. И в правду трудно себе представить такой источник. В котором при замыкании его выводов между собой, нулевым сопротивлением, возникнет бесконечно большой ток. Это видно из закона Ома. I=U\R при R=0 получим I=U/0.

В реальных же источниках ЭДС всегда присутствует внутренне сопротивление. Таким образом, при замыкании выводов между собой падение напряжения на внутреннем сопротивлении уравновешивает ЭДС источника. Следовательно, ток короткого замыкания будет иметь какую-то конечную величину.

На схеме реальный источник обозначается как источник ЭДС с включенным последовательно сопротивлением. Его значение подбирается так чтобы отобразить поведение реального источника. Как правило, величина этого внутреннего сопротивления ничтожна, мала и может не браться в рассмотрение. Хотя все зависит от поставленной задачи и конкретной цепи.

ВАХ идеального источника ЭДС показана на рисунке 2. Как видно при изменении тока в цепи напряжение остается неизменным.

Идеальные источники тока и напряжения

2015-05-13 4369
Как и в случае идеальных пассивных элементов, при идеализации активных элементов (источник напряжения, источник тока) на них накладывают энергетические ограничения. Первое ограничение заключается в том, что в идеальных активных элементах не происходит ни рассеяния, ни накопления электрической энергии. Второе ограничение состоит в том, что идеальные активные элементы обладают неограниченной мощностью, которую они могут отдавать в электрическую цепь.

Идеальным источником напряжения называют активный элемент, напряжение на зажимах которого не зависит от параметров цепи, подключенной к нему, т.е. не зависит от величины тока, протекающего через источник.

Условное графическое обозначение идеального источника напряжения показано на рис.1.15. Его выполняют в виде окружности (обычно диаметром 8 мм), внутри которой располагается стрелка, указывающая положительное направление ЭДС . На зажимах источника возникает напряжение .

Рис. 1.15. Условное графическое изображение идеального источника напряжения

В соответствии с определением идеального источника напряжения, он имеет внутреннее сопротивление и обладает бесконечной мощностью. Так, если сопротивление нагрузки на зажимах источника ,то его ток ( ), а напряжение источника остается равным , что и приводит к бесконечно большой величине мощности , которой не может обладать реальный источник напряжения.

Идеальным источником тока называется идеализированный активный элемент, ток которого не зависит от напряжения на его зажимах. Условное обозначение идеального источника тока показано на рис.1.16. Двойная стрелка (рис. 1.16,а) показывает направление тока внутри источника.

В соответствии с определением идеального источника тока, он обладает бесконечной мощностью и имеет внутреннее сопротивление . Так, если сопротивление нагрузки

(рис. 1.16,б) неограниченно увеличивать ( ), то по определению, через нее должен проходить ток i,

создавая на зажимах напряжение и мощность будет неограниченно увеличиваться ( ).

Источник

Источник ЭДС и источник тока в электрических цепях

При расчете и анализе электрических цепей реальный источник электрической энергии с конечным значением величины внутреннего сопротивления r0 заменяют расчетным эквивалентным источником ЭДС или источником тока.

Рис. 1.14

Источник ЭДС (рис. 1.14) имеет внутреннее сопротивление r0, равное внутреннему сопротивлению реального источника. Стрелка в кружке указывает направление возрастания потенциала внутри источника ЭДС.

Для данной цепи запишем соотношение по второму закону Кирхгофа

(1.10)

E=U+Ir0 или E=U−Ir0.

Эта зависимость напряжения U на зажимах реального источника от тока I определяется его вольт-амперной или внешней характеристикой (рис. 1.15). Уменьшение напряжения источника U при увеличении тока нагрузки I объясняется падением напряжения на его внутреннем сопротивлении r0.


Рис. 1.15	Рис. 1.16

У идеального источника ЭДС внутреннее сопротивление r

0<<
R
н (приближенно
r
0≈0). В этом случае его вольт-амперная характеристика представляет собой прямую линию (рис. 1.16), следовательно, напряжение
U
на его зажимах постоянно (
U
=
E
) и не зависит от величины сопротивления нагрузки
R
н.

Рис. 1.17

Источник тока, заменяющий реальный источник электрической энергии, характеризуется неизменным по величине током I

к, равным току короткого замыкания источника ЭДС , и внутренним сопротивление
r
0, включенным параллельно (рис. 1.17).

Стрелка в кружке указывает положительное направление тока источника. Для данной цепи запишем соотношение по первому закону Кирхгофа

к=
I
0+
I
; .

В этом случае вольт-амперная (внешняя) характеристика I

(
U
) источника тока определится соотношением

(1.11)

=
I
к−
I
0=
I
к−
U
/
r
0

и представлена на рис. 1.18.


Рис. 1.18	Рис. 1.19

Уменьшение тока нагрузки I при увеличении напряжения U на зажимах ab источника тока, объясняется увеличением тока I0, замыкающегося в цепи источника тока.

В идеальном источнике тока r0>>Rн. В этом случае можно считать, что при изменении сопротивления нагрузки Rн потребителя I0≈0, а I≈Iк. Тогда из выражения (1.11) следует, что вольт-амперная характеристика I(U) идеального источника тока представляет прямую линию, проведенную параллельно оси абсцисс на уровне I=Iк=E/r0 (рис. 1.19).

При сравнении внешних характеристик источника ЭДС (рис. 1.15) и источника тока (рис. 1.18) следует, что они одинаково реагируют на изменение величины сопротивления нагрузки. Покажем, что в обоих случаях ток I в нагрузке определяется одинаковым соотношением.

Ток в нагрузке Rн для схем источника ЭДС (рис. 1.14) и источника тока (рис. 1.17) одинаков и равен .

Для схемы (рис. 1.14) это следует из закона Ома, т.к. при последователь-ном соединении сопротивления r0 и Rн складываются. В схеме (рис. 1.17) ток распределяется обратно пропорционально сопротивлениям r0 и Rн двух параллельных ветвей. Ток в нагрузке Rн

т.е. совпадает по величине с током при подключении нагрузки к источнику ЭДС. Следовательно, схема источника тока (рис. 1.17) эквивалентна схеме источника ЭДС (рис. 1.14) в отношении энергии, выделяющейся в сопротивлении нагрузки Rн, но не эквивалентна ей в отношении энергии, выделяющейся во внутреннем сопротивлении источника питания.

Каким из двух эквивалентных источников питания пользоваться, не играет существенной роли. Однако на практике, особенно при расчете электротехнических устройств, чаще используется в качестве источника питания источник ЭДС с внутренним сопротивлением r0 и величиной электродвижущей силы E.

В тех случаях, когда номинальное напряжение или номинальный ток и мощность источника электрической энергии оказываются недостаточными для питания потребителей, вместо одного используют несколько источников. Существуют два основных способа соединения источников питания: последовательное и параллельное.

Последовательное включение источников питания (источников ЭДС) применяется тогда, когда требуется создать напряжение требуемой величины, а рабочий ток в цепи меньше или равен номинальному току одного источника ЭДС (рис. 1.20).

Рис. 1.20

Для этой цепи на основании второго закона Кирхгофа можно записать

1+
E
2+
E
3=
I
(
r
01+
r
02+
r
03+
R
н),

откуда

Таким образом, электрическая цепь на рис. 1.20 может быть заменена цепью с эквивалентным источником питания (рис. 1.21), имеющим ЭДС E

э и внутреннее сопротивление
r
э.

Рис. 1.21

Рис. 1.22

При параллельном соединении источников (рис. 1.22) соединяются между собой положительные выводы всех источников, а также их отрицательные выводы. Характерным для параллельного соединения является одно и то же напряжение U

на выводах всех источников. Для электрической цепи на рис. 1.22 можно записать следующие уравнения:

=
I
1+
I
2+
I
3;
P
=
P
1+
P
2+
P
3=
UI
1+
UI
2+
UI
3=
UI
.

Как видно, при параллельном соединении источников ток и мощность внешней цепи равны соответственно сумме токов и мощностей источников. Параллельное соединение источников применяется в первую очередь тогда, когда номинальные ток и мощность одного источника недостаточны для питания потребителей. На параллельную работу включают обычно источники с одинаковыми ЭДС, мощностями и внутренними сопротивлениями.

Справочник по высокому напряжению

ВСЕ, ЧТО ВЫ ХОТЕЛИ БЫ ЗНАТЬ О ВЫСОКОМ НАПРЯЖЕНИИ, ВСЕ В ОДНОМ МЕСТЕ

Как один из ведущих мировых разработчиков и производителей высоковольтных преобразователей, мы накопили богатый опыт, которым рады поделиться с нашими клиентами и партнерами. Наше справочное руководство по высоковольтному оборудованию представляет собой сборник всех полезных часто задаваемых вопросов, заметок по областям применения, статей, технических документов и трех глоссариев в одном удобном документе.

Мы приглашаем вас скачать Справочник и узнать больше о высоком напряжении.

РУКОВОДСТВО ТЕХНИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ

СОДЕРЖАНИЕ

РАЗДЕЛ 1

Часто задаваемые вопросы по высоковольтным источникам питания и безопасности

Электрическая дуга/короткое замыкание

Имеется ли защита по току в источниках питания SPELLMAN?

Насколько важна установка в параметрах нагрузки частоты повторений короткого замыкания?

В чем различие между токами мгновенного и продолжительного короткого замыкания?

Почему дуговой разряд является проблемой в высоковольтных источниках питания?

Интерфейсы

Какие типы высоковольтных разъемов используются в источниках питания?

Можно ли управлять источником питания через компьютер?

Что имеется в виду, когда говорится, что большинство изделий поставляется с высоковольтным кабелем без концевого разъема?

Безопасность

Каков безопасный уровень высокого напряжения?

Где можно найти информацию по технике безопасности высоковольтных установок?

Что такое внешняя блокировка? Как ею пользоваться?

Стандарт IEEE Std 510-1983: Рекомендации по безопасному выполнению работ при проведении испытаний высоковольтных устройств и устройств большой мощности

Технология/терминология

В чем разница между источниками питания в модульном и стоечном исполнении?

В чем различие между режимами стабилизации напряжения и тока?

Режим стабилизации напряжения/режим стабилизации тока. Почему блок питания может одновременно регулировать только один из этих параметров?

Что собой представляет стабилизация мощности, и где она может использоваться?

Что такое «плавающая земля»?

Что такое «твердая заливка»?

Почему в источниках используется масляная изоляция?

Что такое коронный разряд?

Что такое умножитель напряжения?

Что собой представляет резонансный инвертор?

Что такое высоковольтный источник питания?

Линейные источники питания в сравнении с импульсными источниками питания

Что собой представляет высоковольтный источник питания последовательного («секционного») типа?

Почему в высоковольтных источниках питания используются коронирующие кольца/тороиды/шары?

Что такое шариковая пайка?

Использование/применение

Положительная, отрицательная, обратимая полярности — насколько все это важно при покупке источника питания?

Можно ли эксплуатировать источник при максимальных значениях напряжения или тока?

Можно ли потреблять от источника удвоенный ток, если понизить выходное напряжение в два раза?

Почему время спада в источниках питания Spellman зависит от нагрузки?

Как следует заземлять источник питания?

Можно ли включать источник питания по схеме с «плавающей» землей?

Можно ли эксплуатировать источники питания с номинальным напряжением 220 В перем. тока при напряжении 230 В перем. тока?

Почему для источника питания следует предусматривать сигнал программирования тока?

Почему для использования ваших источников питания с целью зарядки конденсаторов необходимо заполнить анкету?

Какие возможности имеют высоковольтные делители напряжения серии HDV в отношении полос пропускания?

Что такое коэффициент мощности? Что такое коэффициент мощности импульсного источника питания?

Можно ли подключить высоковольтный источник питания, рассчитанный на работу от однофазной сети переменного тока 220 В, к трехфазной сети переменного тока 208 В?

РАЗДЕЛ 2

Monoblock®. Рекомендации по охлаждению
Monoblock®. Процедура прогрева
Monoblock®. Часто задаваемые вопросы

Охлаждение

Должен ли я поддерживать свой аппарат Monoblock® в охлажденном состоянии? Почему?

Техническое обслуживание

Какое периодическое техническое обслуживание необходимо выполнять для моего аппарата Monoblock®?

Минимальные настройки

Есть ли минимальные значения тока и напряжения, которые я могу задать в своем аппарате Monoblock®?

Монтаж

Есть ли особые инструкции в отношении механического крепления аппарата Monoblock®?

Прогрев

Как часто мне необходимо прогревать свой аппарат Monoblock®?

Стабильность дозы излучения

Как стабильность дозы рентгеновского излучения соотносится с устойчивостью по напряжению/току?

Длительное хранение

Можно ли безопасно хранить аппарат без использования в течение продолжительного периода времени?

Срок службы трубки

Будет ли рентгеновская трубка работать вечно?

РАЗДЕЛ 3

Указания по применению. ВИП

УП-01

Что означает выражение: выход с «привязкой к потенциалу земли»?

УП-02

«Заземление есть заземление», правильно? Скажем так: «Не всегда». Что же необходимо знать?

УП-03

Вы же не станете использовать кирку для лечения зубов: чрезмерное завышение технических характеристик источника питания может оказаться неразумным.

УП-04

А где же нижний предел? Почему соотношение сигнал-шум важно при управлении высоковольтными источниками питания?

УП-05

«А теперь ты потрогай!» Разъяснения по поводу времени спада выходного напряжения высоковольтного источника питания и времени разряда.

УП-06

«Просто закоротить внешнюю блокировку?» Почему так делать не стоит.

УП-07

Чему равно максимально допустимое напряжение для коаксиального кабеля RG8-U?

УП-08

Как изменить полярность блока питания?

УП-09

Почему источникам питания требуется время для прогрева?

УП-10

Фиксированная полярность, реверсивная полярность, четырехквадратный режим. ..

УП-11

Характеристики динамической нагрузки высоковольтного источника питания.

УП-12

Преимущество использования источника тока для питания цепей накала рентгеновских трубок.

УП-13

Схема защиты от возникновения дугового разряда и внешние последовательные ограничивающие резисторы.

УП-14

Ограничения цифровых измерительных приборов передней панели.

УП-15

Пояснение к 3,5- и 4,5-разрядным индикаторам измерительных приборов.

УП-16

Возможности параллельной работы устройств серии ST.

УП-17

Пояснение относительно разрешения настройки высоковольтных источников питания.

УП-18

Токовая петля / схема обнаружения дугового разряда.

УП-19

Чем короче, тем лучше: о длине кабелей высокого напряжения.

УП-20

Заземление высокочастотных переходных токов, возникающих вследствие дуговых разрядов.

УП-21

Как рассчитать максимальную силу переменного тока на входе.

УП-22

Простое испытание режима стабилизации напряжения/тока высоковольтного источника питания.

УП-23

Пояснение схемы SL ВН ВЫКЛ и ВН ВКЛ.

УП-24

Условия окружающей среды для высоковольтных источников питания SPELLMAN, рентгеновских генераторов и источников рентгеновского излучения Monoblock®.

УП-25

В моем источнике питания возникает дуговой разряд. Как найти причину проблемы?

УП-26

Зарядка конденсаторов и высоковольтные источники питания Spellman.

УП-27

Что означает неисправность «Ошибка регулирования»?

УП-28

Импульсные устройства и высоковольтные источники питания компании Spellman.

РАЗДЕЛ 4

Указания по применению. Рентгеновские генераторы.

УП-01

Основные принципы работы рентгеновского генератора — оптимизация рентгеновской трубки.

УП-02

Распространенные виды неисправностей рентгеновских трубок.

УП-03

Рентгеновские генераторы с плавающим накалом и возможные проблемы, которые могут возникать из-за большой длины высоковольтных кабелей.

РАЗДЕЛ 5

Технические статьи о высоковольтных источниках питания и высоковольтной электронике

Использование и применение источника питания

Стандарт IEEE Std 510-1983: Рекомендации по безопасному выполнению работ при проведении испытаний высоковольтных устройств и устройств большой мощности.

Стандартные методики испытания для высоковольтных источников питания.

Описание высоковольтных источников питания.

Высоковольтные источники питания для аналитической аппаратуры.

Использование высоковольтных источников питания для создания электростатического поля.

Процесс разработки продукции для высоковольтных источников питания.

Следующее поколение оборудования подачи энергии (ОПЭ).

Технология высоковольтных источников питания для использования в электроснабжении.

Функциональное значение рентгеновских генераторов в промышленности.

РАЗДЕЛ 6

Технические статьи о высоковольтных источниках питания и высоковольтной электронике

Научные статьи

Проектирование и испытания импульсной нагрузки высокой мощности.

Точные измерения потерь силовых полупроводниковых приборов в открытом состоянии.

Высокоэффективный источник питания с режимом переключения 100 кВ, 100 кВ для электростатических фильтров (ЭФ).

Концепция и разработка высоковольтного высокопроизводительного недорогого устройства для зарядки конденсаторов.

Сравнительные испытания простых концов высоковольтных кабелей.

Высоковольтный источник питания большой мощности для применений с импульсами большой длительности.

Сравнение электрической прочности трансформаторного масла при напряжении постоянного тока и повторяющихся импульсах с длительностью до нескольких миллисекунд.

Поведение высоковольтного кабеля источника питания при коротком замыкании и связанные явления.

Анализ распределения электрического поля в неидеальной изоляции при постоянном токе.

РАЗДЕЛ 7

Тематический словарь

РАЗДЕЛ 8

Словарь технических терминов

РАЗДЕЛ 9

Словарь рентгенографических терминов

Основы управления питанием: характеристики блока питания

Характеристики блока питания влияют на конструкцию подсистемы управления питанием. Двумя основными характеристиками являются эффективность и производительность в указанном диапазоне температур, для которых может потребоваться охлаждение. Кроме того, существуют важные характеристики, которые защищают источник питания и его нагрузку от повреждений, такие как перегрузка по току, перегрев, перенапряжение и т. д. Кроме того, существуют рабочие параметры, описывающие характеристики источника питания, такие как дрейф, динамический отклик, регулирование линии, регулирование нагрузки и т. д.

Эффективность определяет тепловые и электрические потери в системе, а также требуемую степень охлаждения. Кроме того, это влияет на физические размеры корпуса как источника питания, так и конечной системы. Кроме того, это влияет на рабочие температуры компонентов системы и, как следствие, на надежность системы. Эти факторы влияют на определение общей стоимости системы, как оборудования, так и поддержки на местах. Спецификации источников питания обычно содержат график зависимости КПД от выходного тока, как показано на рис. 9.0005 Рисунок 2-1 . Этот график показывает, что КПД зависит от приложенного напряжения источника питания, а также от выходного тока нагрузки.

Эффективность, надежность и рабочая температура взаимосвязаны. Паспорта блоков питания обычно включают конкретные требования к воздушному потоку и радиатору. Например, рабочая температура окружающей среды влияет на выходной ток нагрузки, с которым блок питания может надежно работать. Кривые снижения мощности источника питания ( Рисунок 2-2 ) показывают зависимость надежного рабочего тока от температуры. На рис. 2-2 показано, с каким током источник питания может безопасно работать, если он работает с естественной конвекцией или 200 LFM и 400 LFM.

Защита источника питания

Существует несколько других характеристик, влияющих на работу источника питания. Среди них те, которые используются для защиты поставок, которые перечислены ниже.

Перегрузка по току: Режим отказа, вызванный выходным током нагрузки, превышающим указанный. Он ограничен максимальным током источника питания и контролируется внутренними схемами защиты. В некоторых случаях это также может привести к повреждению блока питания. Короткие замыкания между выходом источника питания и землей могут создавать токи в системе, которые ограничиваются только максимальным током и внутренним сопротивлением источника питания. Без ограничений, этот большой ток может привести к перегреву и повреждению источника питания, а также нагрузки и ее межсоединений (печатных плат, кабелей). Поэтому большинство источников питания должны иметь ограничение тока (защиту от перегрузки по току), которое активируется, если выходной ток превышает заданный максимум.

Перегрев: Необходимо предотвращать превышение указанного значения температуры блока питания, иначе это может привести к отказу блока питания. Чрезмерная рабочая температура может привести к повреждению источника питания и подключенных к нему цепей. Поэтому во многих источниках питания используется датчик температуры и связанные схемы для отключения источника питания, если его рабочая температура превышает определенное значение. В частности, полупроводники, используемые в источнике питания, уязвимы к температурам, выходящим за указанные пределы. Многие расходные материалы имеют защиту от перегрева, которая отключает подачу, если температура превышает указанный предел.

Перенапряжение: Этот режим отказа возникает, если выходное напряжение превышает указанное значение постоянного тока, что может привести к чрезмерному постоянному напряжению, повреждающему цепи нагрузки. Как правило, нагрузки электронных систем могут выдерживать перенапряжение до 20 % без каких-либо необратимых повреждений. Если это соображение, выберите источник питания, который сводит к минимуму этот риск. Многие источники снабжены защитой от перенапряжения, которая отключает источник питания, если выходное напряжение превышает заданное значение. Другой подход — это стабилитрон-ломик, который проводит достаточный ток при пороге перенапряжения, чтобы активировать ограничение тока источника питания и он отключился.

Плавный пуск: Ограничение пускового тока может потребоваться при первом включении питания или при горячей замене новых плат. Как правило, это достигается с помощью схемы плавного пуска, которая замедляет начальный рост тока, а затем обеспечивает нормальную работу. Если не принять меры, пусковой ток может генерировать высокий пиковый зарядный ток, который влияет на выходное напряжение. Если это важное соображение, выберите источник с этой функцией.

Блокировка при пониженном напряжении: Известная как UVLO, она включает питание, когда оно достигает достаточно высокого входного напряжения, и отключает питание, если входное напряжение падает ниже определенного значения. Эта функция используется для источников питания, работающих как от сети, так и от аккумуляторов. При работе от батареи UVLO отключает источник питания (а также систему), если батарея разряжается настолько, что входное напряжение питания падает слишком низко для обеспечения надежной работы.

Коррекция коэффициента мощности (PFC): Применимо только к источникам питания переменного/постоянного тока. Отношение между напряжением сети переменного тока и током называется коэффициентом мощности. Для чисто резистивной нагрузки на линии электропередачи напряжение и ток совпадают по фазе, а коэффициент мощности равен 1,0. Однако, когда источник питания переменного/постоянного тока подключается к линии электропередачи, разность фаз напряжение-ток увеличивается, а коэффициент мощности уменьшается, поскольку процесс выпрямления и фильтрации входного переменного тока нарушает соотношение между напряжением и током в линии электропередачи. Когда это происходит, это снижает эффективность источника питания и генерирует гармоники, которые могут вызвать проблемы для других систем, подключенных к той же линии электропередач. Схемы коррекции коэффициента мощности (PFC) изменяют соотношение между напряжением и током в сети, приближая их к фазе. Это улучшает коэффициент мощности, уменьшает гармоники и повышает эффективность источника питания. Если важны гармоники в сети, выберите источник питания с PFC с коэффициентом мощности 0,9.или выше.

Электромагнитная совместимость (ЭМС)

Производимые источники питания должны использовать методы проектирования, обеспечивающие электромагнитную совместимость (ЭМС) за счет сведения к минимуму электромагнитных помех (ЭМП). В импульсных источниках питания постоянное напряжение преобразуется в прерываемую или импульсную форму волны. Это приводит к тому, что источник питания генерирует узкополосный шум (ЭМП) на основной частоте переключения и связанных с ней гармониках. Чтобы сдержать шум, производители должны свести к минимуму излучаемые или кондуктивные помехи.

Производители блоков питания сводят к минимуму излучение электромагнитных помех, заключая блок питания в металлический ящик или напыляя на корпус металлический материал. Производителям также необходимо обратить внимание на внутреннюю компоновку источника питания и проводку, которая входит и выходит из источника питания, что может создавать шум.

Большая часть кондуктивных помех в линии электропередач возникает из-за основного переключающего транзистора или выходных выпрямителей. С помощью коррекции коэффициента мощности и надлежащей конструкции трансформатора, подключения радиатора и конструкции фильтра производитель источника питания может уменьшить кондуктивные помехи, чтобы источник питания мог получить одобрение регулирующего органа по электромагнитным помехам без чрезмерных затрат на фильтр. Всегда проверяйте, соответствует ли производитель блока питания требованиям нормативных стандартов EMI.

Нормативные стандарты

В отдельных странах обычно требуется соответствие национальным или международным стандартам. Разные страны могут требовать соблюдения разных стандартов. Эти стандарты пытаются стандартизировать характеристики электромагнитной совместимости продукта по отношению к электромагнитным помехам. Среди нормативных стандартов:

• Характеристики электромагнитных помех – пределы и методы измерения.
• Электромагнитная совместимость. Требования к бытовой технике
• Характеристики радиопомех. Пределы и методы измерения для защиты приемников, за исключением тех, которые установлены в самом транспортном средстве/лодке/устройстве или в соседних транспортных средствах/лодках/устройствах.
• Спецификация оборудования и методов измерения радиопомех и помехоустойчивости

Перейти к следующей странице

На характеристики источника питания влияют несколько характеристик.

Дрейф: Изменение выходного напряжения постоянного тока в зависимости от времени при постоянном сетевом напряжении, нагрузке и температуре окружающей среды.

Динамический отклик: Источник питания может использоваться в системе, где требуется обеспечить быстрый динамический отклик на изменение мощности нагрузки. Это может иметь место при загрузке высокоскоростных микропроцессоров с функциями управления питанием. В этом случае микропроцессор может находиться в состоянии ожидания и по команде должен немедленно запускаться или выключаться, что налагает на источник питания высокие динамические токи с высокой скоростью линейного изменения. Для работы микропроцессора выходное напряжение источника питания должно увеличиваться или уменьшаться в течение заданного интервала времени, но без чрезмерного выброса.

Эффективность: Отношение выходной мощности к входной (в процентах), измеренное при заданном токе нагрузки при номинальных условиях сети (Pвых/Pin).

Hold up Time: Время, в течение которого выходное напряжение источника питания остается в пределах спецификации после потери входной мощности.

Пусковой ток: Пиковый мгновенный входной ток, потребляемый источником питания при включении.

Международные стандарты: Укажите требования безопасности источника питания и допустимые уровни EMI (электромагнитных помех).

Изоляция: Электрическое разделение между входом и выходом источника питания, измеряемое в вольтах. Неизолированный источник питания имеет путь постоянного тока между входом и выходом источника питания, тогда как в изолированном источнике питания используется трансформатор для устранения пути постоянного тока между входом и выходом.

Линейное регулирование: Изменение значения постоянного выходного напряжения в результате изменения входного переменного напряжения, указанное как изменение в ± мВ или ± %.

Регулировка нагрузки: Изменение значения постоянного выходного напряжения в результате изменения нагрузки от разомкнутой цепи до максимального номинального выходного тока, указанное как изменение в ± мВ или ± %.

Выходной шум: Это может происходить в блоке питания в виде коротких всплесков высокочастотной энергии. Шум вызван зарядкой и разрядкой паразитных емкостей в блоке питания во время его рабочего цикла. Его амплитуда является переменной и может зависеть от импеданса нагрузки, внешней фильтрации и способа измерения.

Подстройка выходного напряжения: Большинство источников питания имеют возможность «подстройки» выходного напряжения, диапазон регулировки которой не обязательно должен быть большим, обычно около ±10%. Одним из распространенных применений является компенсация падения напряжения распределения постоянного тока в системе. Подстройка может быть вверх или вниз от номинальной настройки с помощью внешнего резистора или потенциометра.

Периодическое и случайное отклонение (PARD)
Нежелательное периодическое (пульсация) или апериодическое (шум) отклонение выходного напряжения источника питания от его номинального значения. PARD выражается в мВ от пика к пику или в среднеквадратичном значении при заданной полосе пропускания.

Пиковый ток
Максимальный ток, который блок питания может обеспечить в течение коротких периодов времени.

Пиковая мощность
Абсолютная максимальная выходная мощность, которую блок питания может производить без повреждений. Как правило, она выходит далеко за пределы непрерывной надежной выходной мощности и должна использоваться нечасто.

Последовательность подачи питания: В системах с несколькими рабочими напряжениями может потребоваться последовательное включение и выключение источников питания. То есть напряжения должны подаваться в определенной последовательности, иначе система может выйти из строя. Например, после подачи первого напряжения и достижения им определенного значения можно увеличить второе напряжение и так далее. Последовательность работает в обратном порядке при отключении питания, хотя скорость обычно не такая большая проблема, как включение.

Дистанционное включение/выключение : Это предпочтительнее, чем переключатели для включения и выключения источников питания. Спецификации блока питания обычно подробно описывают параметры постоянного тока для дистанционного включения/выключения, перечисляя требуемые логические уровни включения и выключения.

Дистанционное измерение: Типичный блок питания отслеживает свое выходное напряжение и возвращает его часть обратно в источник питания для регулирования напряжения. Таким образом, если выход имеет тенденцию к росту или падению, обратная связь регулирует выходное напряжение источника питания. Однако, чтобы поддерживать постоянную мощность на нагрузке, источник питания должен фактически контролировать напряжение на нагрузке. Но соединения от выхода источника питания к его нагрузке имеют сопротивление, и ток, протекающий через них, создает падение напряжения, которое создает разницу напряжений между выходом источника питания и фактической нагрузкой. Для оптимального регулирования напряжение, подаваемое обратно в источник питания, должно соответствовать фактическому напряжению нагрузки. Два (плюс и минус) соединения дистанционного датчика источника отслеживают фактическое напряжение нагрузки, часть которого затем возвращается к источнику питания с очень небольшим падением напряжения, поскольку ток через два соединения дистанционного датчика очень мал. Как следствие, напряжение, подаваемое на нагрузку, регулируется.

Пульсация: Выпрямление и фильтрация на выходе импульсного источника питания приводит к появлению составляющей переменного тока (пульсации), которая возникает на его выходе постоянного тока. Частота пульсаций — это некоторое целое кратное частоте коммутации преобразователя, которая зависит от топологии преобразователя. На пульсацию относительно не влияет ток нагрузки, но ее можно уменьшить за счет внешней фильтрации конденсаторов.

Отслеживание
При использовании источников питания с несколькими выходами, когда один или несколько выходов следуют за другим с изменениями в сети, нагрузке и температуре, так что каждый поддерживает одно и то же пропорциональное выходное напряжение в пределах указанного допуска отслеживания относительно общего значения.

Щелкните здесь, чтобы просмотреть расширенную версию этой статьи в формате PDF.

Управление питанием, Глава 2: Характеристики источника питания

Эта статья является частью серии статей об управлении питанием в разделе «Управление питанием» нашей библиотеки серий.

Загрузите эту статью в виде электронной книги в формате PDF.

Эффективность является одной из важнейших характеристик источника питания. Он определяет тепловые и электрические потери в системе, а также количество необходимого охлаждения. Кроме того, он определяет физические размеры блока питания и конечной системы. Кроме того, он определяет рабочие температуры компонентов системы и, как следствие, надежность системы. Эти факторы влияют на определение общей стоимости системы, как оборудования, так и поддержки на местах. Спецификации блоков питания обычно содержат график зависимости КПД от выходного тока, как показано на рис. 2-1. Этот график показывает, что КПД зависит от приложенного напряжения источника питания, а также от выходного тока нагрузки.

2-1. Типичный график КПД источника питания.

Эффективность, надежность и рабочая температура взаимосвязаны. Спецификации блоков питания обычно включают конкретные требования к воздушному потоку и радиатору. Например, рабочая температура окружающей среды влияет на выходной ток нагрузки, с которым блок питания может надежно работать. Кривые снижения мощности источника питания (рис. 2-2) показывают зависимость надежного рабочего тока от температуры. Снижение номинальных характеристик показывает, с каким током источник питания может безопасно работать, если он работает с естественной конвекцией или 200 LFM и 400 LFM.

2-2. Типичные кривые снижения мощности для источника питания.

Защита источника питания

Перегрузка по току : Режим отказа, вызванный выходным током нагрузки, превышающим указанное значение. Он ограничен максимальным током источника питания и контролируется внутренними схемами защиты. В некоторых случаях это также может привести к повреждению блока питания. Короткие замыкания между выходом источника питания и землей могут создавать токи в системе, которые ограничиваются только максимальным током и внутренним сопротивлением источника питания. Без ограничений этот большой ток может вызвать перегрев и повредить источник питания, а также нагрузку и ее межсоединения (дорожки печатной платы, кабели). Поэтому большинство источников питания должны иметь ограничение тока (защиту от перегрузки по току), которое активируется, если выходной ток превышает заданный максимум.

Перегрев: Необходимо предотвращать превышение указанного значения температуры блока питания, иначе это может привести к сбою блока питания. Чрезмерная рабочая температура может привести к повреждению источника питания и подключенных к нему цепей. Поэтому во многих источниках питания используется датчик температуры и связанные схемы для отключения источника питания, если его рабочая температура превышает определенное значение. В частности, полупроводники, используемые в источнике питания, уязвимы к температурам, выходящим за указанные пределы. Многие расходные материалы имеют защиту от перегрева, которая отключает подачу, если температура превышает указанный предел.

Перенапряжение: Этот режим отказа возникает, если выходное напряжение превышает указанное значение постоянного тока, что может привести к чрезмерному постоянному напряжению, повреждающему цепи нагрузки. Как правило, нагрузки электронных систем могут выдерживать перенапряжение до 20 % без каких-либо необратимых повреждений. Если это соображение, выберите источник питания, который сводит к минимуму этот риск. Многие источники снабжены защитой от перенапряжения, которая отключает источник питания, если выходное напряжение превышает заданное значение. Другим подходом является стабилитрон-лом, который проводит достаточный ток при пороге перенапряжения, чтобы активировать ограничение тока источника питания и отключить его.

Плавный пуск: Ограничение пускового тока может потребоваться при первом включении питания или при горячей замене новых плат. Как правило, это достигается с помощью схемы плавного пуска, которая замедляет начальный рост тока, а затем обеспечивает нормальную работу. Если его не лечить, пусковой ток может генерировать высокий пиковый зарядный ток, который влияет на выходное напряжение. Если это важное соображение, выберите источник с этой функцией.

Блокировка при пониженном напряжении: Известная как UVLO, она включает питание при достижении достаточно высокого входного напряжения и отключает питание, если входное напряжение падает ниже определенного значения. Эта функция используется для источников питания, работающих как от сети, так и от аккумуляторов. При работе от батареи UVLO отключает источник питания (а также систему), если батарея разряжается настолько, что входное напряжение питания падает слишком низко для обеспечения надежной работы.

Электромагнитная совместимость (ЭМС): Включает методы проектирования, минимизирующие электромагнитные помехи (ЭМП). В импульсных источниках питания постоянное напряжение преобразуется в прерываемую или импульсную форму волны. Это приводит к тому, что источник питания генерирует узкополосный шум (ЭМП) на основной частоте переключения и связанных с ней гармониках. Чтобы сдержать шум, производители должны свести к минимуму излучаемые или кондуктивные помехи.

Большая часть кондуктивных помех в линии электропередач возникает из-за основного переключающего транзистора или выходных выпрямителей. Благодаря коррекции коэффициента мощности и правильному дизайну трансформатора, подключению радиатора и конструкции фильтра производитель источника питания может уменьшить кондуктивные помехи, чтобы источник мог получить одобрение регулирующего органа по электромагнитным помехам без чрезмерных затрат на фильтр. Всегда проверяйте, соответствует ли производитель блока питания требованиям нормативных стандартов по электромагнитным помехам.

Существует несколько характеристик источников питания, влияющих на их работу:

Дрейф: Изменение выходного постоянного напряжения в зависимости от времени при постоянном сетевом напряжении, нагрузке и температуре окружающей среды.

Время задержки: Время, в течение которого выходное напряжение источника питания остается в пределах спецификации после потери входной мощности.

Пусковой ток: Пиковый мгновенный входной ток, потребляемый источником питания при включении.

Регулировка нагрузки: Изменение значения постоянного выходного напряжения в результате изменения нагрузки от холостого хода до максимального номинального выходного тока, указанное как изменение в ± мВ или ± %.

Шум на выходе: Может возникать в блоке питания в виде коротких всплесков высокочастотной энергии. Шум вызван зарядкой и разрядкой паразитных емкостей в блоке питания во время его рабочего цикла. Его амплитуда является переменной и может зависеть от импеданса нагрузки, внешней фильтрации и способа измерения.

Периодическое и случайное отклонение (PARD): Нежелательное периодическое (пульсация) или апериодическое (шум) отклонение выходного напряжения источника питания от его номинального значения. PARD выражается в мВ от пика к пику или в среднеквадратичном значении при заданной полосе пропускания.

Пиковый ток: Максимальный ток, который источник питания может обеспечить в течение коротких периодов времени.

Пиковая мощность: Абсолютная максимальная выходная мощность, которую блок питания может производить без повреждений. Как правило, она выходит далеко за пределы непрерывной надежной выходной мощности и должна использоваться нечасто.

Последовательность включения питания: В системах с несколькими рабочими напряжениями может потребоваться последовательное включение и выключение источников питания. То есть напряжения должны подаваться в определенной последовательности, иначе система может выйти из строя. Например, после подачи первого напряжения и достижения им определенного значения можно увеличить второе напряжение и так далее. Последовательность работает в обратном порядке при отключении питания, хотя скорость обычно не такая большая проблема, как включение.

Дистанционное включение/выключение : Этот переключатель предпочтительнее переключателей для включения и выключения источников питания. Спецификации блока питания обычно подробно описывают параметры постоянного тока для дистанционного включения/выключения, перечисляя требуемые логические уровни включения и выключения.

Дистанционный датчик: Типовой источник питания контролирует свое выходное напряжение и возвращает его часть обратно в источник питания для обеспечения регулирования напряжения. Таким образом, если выход имеет тенденцию к росту или падению, обратная связь регулирует выходное напряжение источника питания. Однако, чтобы поддерживать постоянную мощность на нагрузке, источник питания должен фактически контролировать напряжение на нагрузке. Но соединения от выхода источника питания к его нагрузке имеют сопротивление и ток, протекающий через них, что приводит к падению напряжения, которое создает разницу напряжений между выходом источника питания и фактической нагрузкой. Для оптимального регулирования напряжение, подаваемое обратно в источник питания, должно соответствовать фактическому напряжению нагрузки. Два (плюс и минус) соединения дистанционного датчика источника отслеживают фактическое напряжение нагрузки, часть которого затем возвращается к источнику питания с очень небольшим падением напряжения, поскольку ток через два соединения дистанционного датчика очень мал. Как следствие, напряжение, подаваемое на нагрузку, регулируется.

Отслеживание: При использовании источников питания с несколькими выходами, когда один или несколько выходов следуют за другим с изменениями в сети, нагрузке и температуре, так что каждый поддерживает одинаковое пропорциональное выходное напряжение в пределах указанного допуска отслеживания относительно общего значения .

PMBus

Спецификация PMBus описывает добавление цифрового управления источником питания по указанной физической шине, протоколу связи и языку команд. Концептуальная схема источников питания с поддержкой PMBus, управляемых из центрального пункта, показана на рис. 2-3. Он содержит ведущего шины и трех ведомых. На рисунках 2-4 и 2-5, соответственно, показаны блок-схемы типичных неизолированных и изолированных преобразователей, которые можно найти в системе, показанной на рис. 2-3.

2-3. Концептуальная схема PMBus.

2-4. Блок-схема типичного неизолированного преобразователя PMBus.

2-6. ISL8273M совместим с PMBus Power System Management Protocol Specification Parts I и II версии 1.2.

Адрес устройства SMBus — единственный параметр, который должен устанавливаться внешними выводами. Все остальные параметры устройства можно настроить с помощью команд PMBus.

ISL8273M может работать без PMBus в режиме штырькового соединения с конфигурациями, запрограммированными штырьковыми резисторами, такими как выходное напряжение, частота коммутации, адрес SMBus устройства, вход UVLO, плавный пуск/останов и распределение тока.

TPS544x25 от Texas Instruments — это неизолированные синхронные понижающие преобразователи со встроенными полевыми транзисторами, совместимые с PMBus 1.2, способные работать на высоких частотах и потребляющие ток 20 или 30 А в корпусе 5 мм × 7 мм (рис. 2-7). ). Высокочастотное переключение с малыми потерями, обеспечиваемое встроенным силовым каскадом NexFET и оптимизированными драйверами, позволяет создавать решения с очень высокой плотностью питания. В этих устройствах реализован стандартный для отрасли режим управления с фиксированной частотой переключения и режимом напряжения с топологией прямой связи по входу, которая мгновенно реагирует на изменение входного напряжения. Эти устройства можно синхронизировать с внешними часами, чтобы устранить шум биений и уменьшить электромагнитные помехи/электромагнитную совместимость.

2-7. Синхронный понижающий преобразователь TPS544C25 с PMBus и синхронизацией частоты.

Интерфейс PMBus обеспечивает адаптивное масштабирование напряжения (AVS) с помощью силового каскада NexFET VOUT_COMMAND, гибкую конфигурацию преобразователя, а также мониторинг ключевых параметров, включая выходное напряжение, ток и дополнительную внешнюю температуру. В зависимости от системных требований можно настроить реакцию на условия неисправности: перезапуск, блокировку или игнорирование. Два встроенных линейных регулятора обеспечивают необходимую мощность для внутренних цепей.

Характеристики

Входное напряжение: от 4,5 В до 18 В
Выходное напряжение: от 0,5 В до 5,5 В
Одинарная термопрокладка
От 500 мВ до 1500 мВ опорное значение для AVS и погрешности при 6050 % по PMBus
м выше
Измерение тока MOSFET нижнего плеча без потерь
Управление режимом напряжения с прямой связью по входу
Дифференциальное дистанционное измерение
Тепловое отключение

Серия iJA

) неизолированные преобразователи постоянного тока совместимы с PMBus и имеют цифровое управление (рис. 2-8). Эти преобразователи обеспечивают лучшую динамическую производительность и повышенную стабильность системы, а также обеспечивают большую гибкость и настройку в соответствии с потребностями конечного приложения.

2-8. Серия неизолированных преобразователей постоянного тока POL TDK-Lambda iJA на 35 А соответствует требованиям PMBus.

Функция чтения-записи PMBus преобразователя обеспечивает точный мониторинг напряжения, тока и температуры в режиме реального времени, а также позволяет полностью программировать параметры iJA. Выводы для настройки функций упрощают их использование в приложениях, где связь PMBus не реализована. GUI (графический пользовательский интерфейс) и оценочные платы доступны для поддержки разработки.

Работая от входного напряжения от 8 до 14 В пост. тока, серия iJA может обеспечить выходное напряжение от 0,6 до 3,3 В с погрешностью заданного значения 1%. Эта серия предназначена для широкого спектра приложений, включая серверы, маршрутизаторы и другое оборудование информационных и коммуникационных технологий (ИКТ), оборудование для производства полупроводников, измерительное оборудование и общепромышленное оборудование.

Преобразователи для поверхностного монтажа занимают всего 0,45 квадратных дюйма на плате, обеспечивая сверхвысокую плотность мощности 580 Вт на кубический дюйм. Габаритные размеры 22,9мм × 12,7 мм × 9,7 мм при весе всего 6,5 г. Оптимизация компонентов с помощью цифрового управления обеспечивает высокий выходной ток в условиях высокой температуры и слабого воздушного потока. Модуль питания iJA имеет типичный КПД 94% при выходном напряжении 3,3 В, входном напряжении 12 В и нагрузке 80%.

Прочтите другие статьи из серии «Управление питанием» в разделе «Управление питанием» нашей библиотеки серий.

Статьи по теме
1. Christophe Basso, Compensing the RHPZ in the CCM Boost Converter: The Analytical Way, powerelectronics.com, апрель 2014 г.
2. Стив Сэндлер, Как я могу измерить PSRR с помощью осциллографа?, powerelectronics.com, август 2013 г. 4. Дейш, Сесил, Компенсация наклона с отрицательным сопротивлением улучшает работу ШИМ, powerelectronics. com, июнь 2009 г.
5. Том Скопал, Отказы электропитания в основном можно предотвратить, powerelectronics.com, август 2008 г.
6. Додсон , Стивен, Подход «сверху вниз» упрощает выбор источника питания переменного и постоянного тока, powerelectronics.com, май 2010 г.
7. Хсу, Джих-Да, Концепции проектирования: адаптеры переменного тока для ноутбуков — часть 1, powerelectronics.com, ноябрь 2009 г.
8. Хсу, Джих-Да, Высокоинтегрированное решение для адаптеров переменного тока — Часть 2: Экспериментальный Результаты, powerelectronics.com, январь 2010 г.
9. Хегарти, Тимоти, Анализ стабильности преобразователя постоянного тока в режиме пикового тока, powerelectronics.com, июнь 2010 г.
10. Арун Анантампалаям, Основы: коэффициент мощности и The Need for Power Factor Correction, powerelectronics.com, август 2013 г.
11. Питер Блит, Понимание эффективности: поиск наихудшего сценария, powerelectronics.com, январь 2015 г.
12. Сэм Дэвис, Цифровая компенсация упрощает конструкцию источника питания, повышает производительность, powerelectronics. com, апрель 2014 г.

Характеристики генераторов постоянного тока | www.electriceasy.com
Как правило, учитываются следующие три характеристики генераторов постоянного тока: (i) характеристика разомкнутой цепи (OCC), (ii) внутренняя или общая характеристика и (iii) внешняя характеристика. Эти характеристики генераторов постоянного тока поясняются ниже.
1. Характеристика разомкнутой цепи (OCC) (E
₀ / I _f
)
Характеристика разомкнутой цепи также известна как магнитная характеристика или характеристика насыщения без нагрузки . Эта характеристика показывает соотношение между генерируемой ЭДС на холостом ходу (E ₀ ) и током возбуждения (I _f ) при заданной фиксированной скорости. О.К.К. кривая – это просто кривая намагничивания, и она практически одинакова для всех типов генераторов. Данные для O.C. C. кривая получается при работе генератора без нагрузки и поддержании постоянной скорости. Ток возбуждения постепенно увеличивается, и регистрируется соответствующее напряжение на клеммах. Схема подключения для получения O.C.C. кривая показана на рисунке ниже. Для генераторов с параллельным или последовательным возбуждением обмотка возбуждения отключается от машины и подключается к внешнему источнику питания.

Теперь из уравнения ЭДС генератора постоянного тока мы знаем, что Eg = kɸ. Следовательно, генерируемая ЭДС должна быть прямо пропорциональна потоку поля (и, следовательно, также прямо пропорциональна току поля). Однако, даже когда ток возбуждения равен нулю, генерируется некоторая величина ЭДС (обозначенная OA на рисунке ниже). Эта первоначально индуцированная ЭДС связана с тем, что в полюсах поля существует некоторый остаточный магнетизм. За счет остаточного магнетизма в якоре индуцируется небольшая начальная ЭДС. Эта первоначально индуцированная ЭДС способствует существующему остаточному потоку и, следовательно, увеличивает общий поток поля. Это, следовательно, увеличивает ЭДС индукции. Таким образом, O.C.C. следует прямой линии. Однако по мере увеличения плотности потока полюса насыщаются, и ɸ становится практически постоянным. Таким образом, даже мы увеличиваем I
f далее ɸ остается постоянным и, следовательно, Eg также остается постоянным. Следовательно, O.C.C. кривая выглядит как характеристика B-H.
На приведенном выше рисунке показана типичная кривая насыщения без нагрузки или характеристики разомкнутой цепи для всех типов генераторов постоянного тока.
2. Внутренняя или общая характеристика (E/I
_a)
Кривая внутренней характеристики показывает зависимость между генерируемой ЭДС под нагрузкой (Eg) и током якоря (I _a ). Генерируемая ЭДС под нагрузкой Eg всегда меньше, чем E ₀ из-за реакции якоря. Eg можно определить, вычитая падение из-за размагничивающего эффекта реакции якоря из напряжения холостого хода E ₀ . Следовательно, внутренняя характеристическая кривая лежит ниже O.C.C. изгиб.

3. Внешняя характеристика (V/I
_L)
Внешняя характеристика показывает соотношение между напряжением на клеммах (В) и током нагрузки (I _L). Напряжение на клеммах V меньше генерируемой ЭДС Eg из-за падения напряжения в цепи якоря. Следовательно, внешняя характеристическая кривая лежит ниже внутренней характеристической кривой. Внешние характеристики очень важны для определения пригодности генератора для той или иной цели. Поэтому этот тип характеристики иногда также называют рабочая характеристика или нагрузочная характеристика .
Внутренние и внешние характеристики приведены ниже для каждого типа генератора.
Характеристики генератора постоянного тока с независимым возбуждением
Если нет реакции якоря и падения напряжения на якоре, то напряжение останется постоянным при любом токе нагрузки.
Таким образом, прямая линия AB на приведенном выше рисунке представляет зависимость напряжения холостого хода от тока нагрузки I _L . Из-за размагничивающего эффекта реакции якоря генерируемая ЭДС под нагрузкой меньше, чем напряжение холостого хода. Кривая AC представляет собой ЭДС Eg, генерируемую под нагрузкой, в зависимости от тока нагрузки I _L т.е. внутренняя характеристика (как I _a = I _L для генератора постоянного тока с независимым возбуждением). Кроме того, напряжение на клеммах меньше из-за омического падения в якоре и щетках. Кривая AD представляет собой зависимость напряжения на клеммах от тока нагрузки, т.е. внешнюю характеристику.
Характеристики шунтового генератора постоянного тока
Чтобы определить характеристики внутренней и внешней нагрузки шунтирующего генератора постоянного тока, машине разрешается наращивать напряжение перед подачей какой-либо внешней нагрузки. Для создания напряжения шунтового генератора генератор приводится в движение с номинальной скоростью первичным двигателем.
Начальное напряжение индуцируется за счет остаточного магнетизма в полюсах поля. Генератор наращивает напряжение, как поясняет O.C.C. изгиб. Когда генератор набирает напряжение, его постепенно нагружают резистивной нагрузкой и через соответствующие интервалы снимают показания. Схема подключения показана на рисунке ниже.
В отличие от генератора постоянного тока с независимым возбуждением, здесь I _L ≠I _a . Для шунтового генератора I _a = I _L + I _f . Следовательно, внутреннюю характеристику можно легко передать в Eg vs. I _L, вычитая правильное значение I _f из I _a .
В нормальном рабочем состоянии, когда сопротивление нагрузки уменьшается, ток нагрузки увеличивается. Но по мере того, как мы продолжаем уменьшать сопротивление нагрузки, напряжение на клеммах также падает. Так, сопротивление нагрузки можно уменьшить до определенного предела, после чего напряжение на клеммах резко уменьшится из-за чрезмерной реакции якоря при очень больших токах якоря и повышенном I ² Р потери. Следовательно, за пределами этого предела любое дальнейшее уменьшение сопротивления нагрузки приводит к уменьшению тока нагрузки. Следовательно, кривая внешней характеристики поворачивает обратно, как показано пунктирной линией на приведенном выше рисунке.
Характеристики генератора серии DC
Кривая AB на приведенном выше рисунке идентична кривой характеристики разомкнутой цепи (OCC). Это связано с тем, что в генераторах постоянного тока обмотка возбуждения соединена последовательно с якорем и нагрузкой. Следовательно, здесь ток нагрузки аналогичен току возбуждения (т.е. I _L = I _f ). Кривые OC и OD представляют соответственно внутреннюю и внешнюю характеристики. В последовательном генераторе постоянного тока напряжение на клеммах увеличивается с увеличением тока нагрузки. Это связано с тем, что при увеличении тока нагрузки увеличивается и ток возбуждения. Однако выше определенного предела напряжение на клеммах начинает уменьшаться с увеличением нагрузки. Это связано с чрезмерным размагничивающим действием реакции якоря.
Характеристики составного генератора постоянного тока
На приведенном выше рисунке показаны внешние характеристики составных генераторов постоянного тока. Если ампер-витки последовательных обмоток отрегулированы таким образом, что увеличение тока нагрузки вызывает увеличение напряжения на клеммах, то генератор считается перегруженным. Внешняя характеристика генератора с избыточным компаундом показана кривой AB на рисунке выше.
Если ампер-витки последовательных обмоток отрегулированы таким образом, что напряжение на клеммах остается постоянным даже при увеличении тока нагрузки, то генератор называется плоским компаундом. Внешняя характеристика плоского составного генератора показана кривой AC.
Если последовательная обмотка имеет меньшее количество витков, чем требуется для плоского компаунда, то генератор называется недокомпаундным. Внешние характеристики генератора с недостаточным компаундированием показаны кривой AD.