Содержание
Импульсный стабилизатор напряжения — принцип действия
Линейные стабилизаторы имеют общий недостаток – это малый КПД и высокое выделение тепла. Мощные приборы, создающие нагрузочный ток в широких пределах имеют значительные габариты и вес. Чтобы компенсировать эти недостатки, разработаны и используются импульсные стабилизаторы.
Устройство, поддерживающее в постоянном виде напряжение на потребителе тока с помощью регулировки электронным элементом, действующим в режиме ключа. Импульсный стабилизатор напряжения, так же как и линейный существует последовательного и параллельного вида. Роль ключа в таких моделях исполняют транзисторы.
Так как действующая точка стабилизирующего устройства практически постоянно расположена в области отсечки или насыщения, проходя активную область, то в транзисторе выделяется немного тепла, следовательно, импульсный стабилизатор имеет высокий КПД.
Стабилизация осуществляется с помощью изменения продолжительности импульсов, а также управления их частотой.
Вследствие этого различают частотно-импульсное, а другими словами широтное регулирование. Импульсные стабилизаторы функционируют в комбинированном импульсном режиме.
В устройствах стабилизации с регулированием широтно-импульсным частота импульсов имеет постоянную величину, а продолжительность действия импульсов является непостоянным значением. В приборах с регулированием частотно-импульсным продолжительность импульсов не изменяется, меняют только частоту.
На выходе устройства напряжение представлено в виде пульсаций, соответственно оно не годится для питания потребителя. Перед подачей питания на нагрузку потребителя, его нужно выровнять. Для этого на выходе импульсных стабилизаторов монтируют выравнивающие емкостные фильтры. Они бывают многозвенчатыми, Г-образными и другими.
Средняя величина напряжения, поданная на нагрузку, вычисляется по формуле:
- Ти – продолжительность периода.
- tи – продолжительность импульса.
- Rн – значение сопротивления потребителя, Ом.
- I(t) – значение тока, проходящего по нагрузке, ампер.
Ток может перестать протекать по фильтру к началу следующего импульса, в зависимости от индуктивности. В этом случае идет речь о режиме действия с переменным током. Ток также может дальше протекать, тогда имеют ввиду функционирование с постоянным током.
При повышенной чувствительности нагрузки к импульсам питания, выполняют режим постоянного тока, не смотря со значительными потерями в обмотке дросселя и проводах. Если размер импульсов на выходе прибора незначителен, то рекомендуется функционирование при переменном токе.
Принцип работы
В общем виде импульсный стабилизатор включает в себя импульсный преобразователь с устройством регулировки, генератор, выравнивающий фильтр, снижающий импульсы напряжения на выходе, сравнивающее устройство, подающее сигнал разности входного и выходного напряжения.
Схема основных частей стабилизатора напряжения показана на рисунке.
Напряжение на выходе прибора поступает на сравнивающее устройство с базовым напряжением. В результате получают пропорциональный сигнал. Его подают на генератор, предварительно усилив его.
При регулировании в генераторе разностный аналоговый сигнал модифицируют в пульсации с постоянной частотой и переменной продолжительностью. При регулировании частотно-импульсном продолжительность импульсов имеет постоянное значение. Она меняет частоту импульсов генератора в зависимости от свойств сигнала.
Образованные генератором управляющие импульсы проходят на элементы преобразователя. Транзистор регулировки действует в режиме ключа. Изменяя частоту или интервал импульсов генератора, есть возможность менять нагрузочное напряжение. Преобразователь модифицирует значение напряжения на выходе в зависимости от свойств управляющих импульсов. По теории в приборах с частотной и широтной регулировкой импульсы напряжения на потребителе могут отсутствовать.
При релейном принципе действия сигнал, который управляется стабилизатором, образуется с помощью триггера.
При поступлении постоянного напряжения в прибор транзистор, работающий в качестве ключа, открыт, и повышает напряжение на выходе. сравнивающее устройство определяет сигнал разности, который достигнув некоторого верхнего предела, поменяет состояние триггера, и произойдет коммутация регулирующего транзистора на отсечку.
Напряжение на выходе станет уменьшаться. При падении напряжения до нижнего предела сравнивающее устройство определяет сигнал разности, переключающий снова триггер, и транзистор опять войдет в насыщение. Разность потенциалов на нагрузке прибора станет повышаться. Следовательно, при релейном виде стабилизации напряжение на выходе повышается, тем самым выравнивается. Предел срабатывания триггера настраивают с помощью корректировки амплитуды значения напряжения на сравнивающем устройстве.
Стабилизаторы релейного типа имеют повышенную скорость реакции, в отличие от приборов с частотным и широтным регулированием. Это является их преимуществом. В теории при релейном виде стабилизации на выходе прибора всегда будут импульсы.
Это является их недостатком.
Повышающий стабилизатор
Импульсные повышающие стабилизаторы применяют вместе с нагрузками, разность потенциалов которых выше, чем напряжение на входе приборов. В стабилизаторе нет гальванической изоляции сети питания и нагрузки. Импортные повышающие стабилизаторы называются boost converter. Основные части такого прибора:
Транзистор вступает в насыщение, и ток проходит по цепи от положительного полюса по накопительному дросселю, транзистору. При этом накапливается энергия в магнитном поле дросселя. Нагрузочный ток может создать только разряд емкости С1.
Отключим выключающее напряжение с транзистора. При этом он вступит в положение отсечки, а следовательно на дросселе появится ЭДС самоиндукции. Оно будет коммутировано последовательно с напряжением входа, и подключено по диоду к потребителю. Ток пойдет по цепи от положительного полюса к дросселю, по диоду и нагрузке.
В этот момент магнитное поле индуктивного дросселя выдает энергию, а емкость С1 резервирует энергию для поддержки напряжения на потребителе после вхождения транзистора в режим насыщения.
Дроссель является для резерва энергии и не работает в фильтре питания. При повторной подаче напряжения на транзистор, он откроется, и весь процесс пойдет заново.
Стабилизаторы с триггером Шмитта
Такой вид импульсного устройства имеет свои особенности наименьшим набором компонентов. Основную роль в конструкции играет триггер. В его состав входит компаратор. Основной задачей компаратора является сравнивание величины выходной разности потенциалов с наибольшим допустимым.
Принцип действия аппарата с триггером Шмитта состоит в том, что при увеличении наибольшего напряжения осуществляется коммутация триггера в позицию ноля с размыканием электронного ключа. В одно время разряжается дроссель. Когда напряжение доходит до наименьшего значения, то выполняется коммутация на единицу. Это обеспечивает замыкание ключа и прохождение тока на интергратор.
Такие приборы имеют отличия своей упрощенной схемой, но использовать их можно в особых случаях, так как импульсные стабилизаторы бывают только повышающими и понижающими.
Понижающий стабилизатор
Стабилизаторы импульсного типа, функционирующие с понижением напряжения, являются компактными и мощными приборами питания электрическим током. При этом они имеют низкую чувствительность к наводкам потребителя постоянным напряжением одного значения. Гальваническая изоляция выхода и входа в понижающих устройствах отсутствует. Импортные приборы получили название chopper. Выходное питание в таких устройствах постоянно находится меньше входного напряжения. Схема импульсного стабилизатора понижающего типа изображена на рисунке.
Подключим напряжение для управления истоком и затвором транзистора, который войдет в положение насыщения. По нему будет проходить ток по цепи от положительного полюса по выравнивающему дросселю и нагрузке. В прямом направлении ток по диоду не протекает.
Отключим управляющее напряжение, которое выключает ключевой транзистор. После этого он будет находиться в положении отсечки.
ЭДС индукции выравнивающего дросселя будет преграждать путь для изменения тока, который пойдет по цепи через нагрузку от дросселя, по общему проводнику, диод, и опять придет на дроссель. Емкость С1 будет разряжаться и будет удерживать напряжение на выходе.
При подаче отпирающей разницы потенциалов между истоком и затвором транзистора, он перейдет в режим насыщения и вся цепочка вновь повторится.
Инвертирующий стабилизатор
Импульсные стабилизаторы инвертирующего типа используют для подключения потребителей с постоянным напряжением, полюсность которого имеет противоположное направление полюсности разности потенциалов на выходе устройства. Его значение может быть выше сети питания, и ниже сети, в зависимости от настройки стабилизатора. Гальваническая изоляция сети питания и нагрузки отсутствует. Импортные приборы инвертирующего типа называются buck-boost converter. На выходе таких приборов напряжение всегда ниже.
Подключим управляющую разность потенциалов, которое откроет транзистор между истоком и затвором.
Он откроется, и ток пойдет по цепи от плюса по транзистору, дросселю к минусу. При таком процессе дроссель резервирует энергию с помощью своего магнитного поля. Отключим разность потенциалов управления от ключа на транзисторе, он закроется. Ток пойдет от дросселя по нагрузке, диоду, и возвратится в первоначальное положение. Резервная энергия на конденсаторе и магнитном поле будет расходоваться для нагрузки. Снова подадим питание на транзистор к истоку и затвору. Транзистор опять станет насыщаться и процесс повторится.
Преимущества и недостатки
Как и все приборы, модульный импульсный стабилизатор не идеален. Поэтому ему присущи минусы и плюсы. Разберем основные из преимуществ:
- Простое достижение выравнивания.
- Плавное подключение.
- Компактные размеры.
- Устойчивость выходного напряжения.
- Широкий интервал стабилизации.
- Повышенный КПД.
Недостатки прибора:
- Сложная конструкция.
- Много специфических компонентов, снижающих надежность устройства.
- Необходимость в использовании компенсирующих устройств мощности.
- Сложность работ по ремонту.
- Образование большого количества помех частоты.
Допустимая частота
Функционирование импульсного стабилизатора возможно при значительной частоте преобразования. Это является основной отличительной чертой от устройств, имеющих трансформатор сети. Увеличение этого параметра дает возможность получить наименьшие габариты.
Для большинства приборов интервал частот будет равен 20-80 килогерц. Но при выборе ШИМ и ключевых приборов необходимо учесть высокие гармоники токов. Верхняя граница параметра ограничена определенными требованиями, которые предъявляются к радиочастотным приборам.
https://www.youtube.com/watch?v=QjVGchFGdCo
7 схем импульсных стабилизаторов напряжения на транзисторах
Схемы самодельных импульсных DC-DC преобразователей напряжения на транзисторах, семь примеров.
Благодаря высокому КПД импульсные стабилизаторы напряжения получают в последнее время все более широкое распространение, хотя они, как правило, сложнее и содержат большее число элементов.
Поскольку в тепловую энергию преобразуется лишь малая доля подводимой к импульсному стабилизатору энергии, его выходные транзисторы меньше нагреваются, следовательно, за счет снижения площади теплоотводов снижаются масса и размеры устройства.
Ощутимым недостатком импульсных стабилизаторов является наличие на выходе высокочастотных пульсаций, что заметно сужает область их практического использования — чаще всего импульсные стабилизаторы используют для питания устройств на цифровых микросхемах.
Понижающий импульсный стабилизатор напряжения
Стабилизатор с выходным напряжением, меньшим входного, можно собрать на трех транзисторах (рис. 1), два из которых (VT1, VT2) образуют ключевой регулирующий элемент, а третий (ѴТЗ) является усилителем сигнала рассогласования.
Рис.
1. Схема импульсного стабилизатора напряжения с КПД 84%.
Устройство работает в автоколебательном режиме. Напряжение положительной обратной связи с коллектора составного транзистора ѴТ1 через конденсатор С2 поступает в цепь базы транзистора ѴТ2.
Элементом сравнения и усилителем сигнала рассогласования является каскад на транзисторе ѴТЗ. Его эмиттер подключен к источнику опорного напряжения — стабилитрону VD2, а база — к делителю выходного напряжения R5 — R7.
В импульсных стабилизаторах регулирующий элемент работает в ключевом режиме, поэтому выходное напряжение регулируется изменением скважности работы ключа.
Включением/выключением транзистора VT1 по сигналу транзистора ѴТЗ управляет транзистор ѴТ2. В моменты, когда транзистор ѴТ1 открыт, в дросселе L1, благодаря протеканию тока нагрузки, запасается электромагнитная энергия.
После закрывания транзистора запасенная энергия через диод VD1 отдается в нагрузку. Пульсации выходного напряжения стабилизатора сглаживаются фильтром L1, C3.
Характеристики стабилизатора целиком определяются свойствами транзистора ѴТ1 и диода VD1, быстродействие которых должно быть максимальным. При входном напряжении 24 В, выходном — 15 В и токе нагрузки 1 А измеренное значение КПД было равно 84%.
Дроссель L1 имеет 100 витков провода диаметром 0,63 мм на кольце К26х16х12 из феррита с магнитной проницаемостью 100. Его индуктивность при токе подмагничивания 1 А — около 1 мГн.
Step-down DC-DC преобразователь напряжения на +5В
Схема простого импульсного стабилизатора показана на рис. 2. Дроссели L1 и L2 намотаны на пластмассовых каркасах, помещенных в броневые магнитопроводы Б22 из феррита М2000НМ.
Дроссель L1 содержит 18 витков жгута из 7 проводов ПЭВ-1 0,35. Между чашками его магнитопровода вложена прокладка толщиной 0,8 мм.
Активное сопротивление обмотки дросселя L1 27 мОм. Дроссель L2 имеет 9 витков жгута из 10 проводов ПЭВ-1 0,35. Зазор между его чашками — 0,2 мм, активное сопротивление обмотки — 13 мОм.
Прокладки можно изготовить из жесткого теплостойкого материала — текстолита, слюды, электрокартона. Винт, скрепляющий чашки магнитопровода, должен быть из немагнитного материала.
Рис. 2. Схема простого ключевого стабилизатора напряжения с КПД 60%.
Для налаживания стабилизатора к его выходу подключают нагрузку сопротивлением 5…7 Ом и мощностью 10 Вт. Подбором резистора R7 устанавливают номинальное выходное напряжение, затем увеличивают ток нагрузки до 3 А и, подбирая величину конденсатора С4, устанавливают такую частоту генерации (примерно 18…20 кГц), при которой высокочастотные выбросы напряжения на конденсаторе C3 минимальны.
Выходное напряжение стабилизатора можно довести до 8…10В, увеличив величину резистора R7 и установив новое значение рабочей частоты. При этом мощность, рассеиваемая на транзисторе ѴТЗ, также увеличится.
В схемах импульсных стабилизаторов желательно использовать электролитические конденсаторы К52-1. Необходимую величину емкости получают параллельным включением конденсаторов.
Основные технические характеристики:
- Входное напряжение, В — 15…25.
- Выходное напряжение, В — 5.
- Максимальный ток нагрузки, А — 4.
- Пульсации выходного напряжения при токе нагрузки 4 А во всем диапазоне входных напряжений, мВ, не более — 50.
- КПД, %, не ниже — 60.
- Рабочая частота при входном напряжении 20 б и токе нагрузки 3А, кГц—20.
Улучшенный вариант импульсного стабилизатора на +5В
В сравнении с предыдущим вариантом импульсного стабилизатора в новой конструкции А. А. Миронова (рис. 3) усовершенствованы и улучшены такие его характеристики, как КПД, стабильность выходного напряжения, длительность и характер переходного процесса при воздействии импульсной нагрузки.
Рис. 3. Схема импульсного стабилизатора напряжения.
Оказалось, что при работе прототипа (рис. 2) возникает так называемый сквозной ток через составной ключевой транзистор. Этот ток появляется в те моменты, когда по сигналу узла сравнения ключевой транзистор открывается, а коммутирующий диод еще не успел закрыться.
Наличие такого тока вызывает дополнительные потери на нагревание транзистора и диода и уменьшает КПД устройства.
Еще один недостаток — значительная пульсация выходного напряжения при токе нагрузки, близком к предельному. Для борьбы с пульсациями в стабилизатор (рис. 2) был введен дополнительный выходной LC-фильтр (L2, С5).
Уменьшить нестабильность выходного напряжения от изменения тока нагрузки можно только уменьшением активного сопротивления дросселя L2.
Улучшение динамики переходного процесса (в частности, уменьшение его длительности) связано с необходимостью уменьшения индуктивности дросселя, но при этом неизбежно увеличится пульсация выходного напряжения.
Поэтому оказалось целесообразным исключить этот выходной фильтр, а емкость конденсатора С2 увеличить в 5… 10 раз (параллельным соединением нескольких конденсаторов в батарею).
Цепь R2, С2 в исходном стабилизаторе (рис. 6.2) практически не изменяет длительности спада выходного тока, поэтому ее можно удалить (замкнуть резистор R2), а сопротивление резистора R3 увеличить до 820 Ом.
Но тогда при увеличении входного напряжения с 15 6 до 25 6 ток, протекающий через резистор R3 (в исходном устройстве), будет увеличиваться в 1,7 раза, а мощность рассеивания — в 3 раза (до 0,7 Вт).
Подключением нижнего по схеме вывода резистора R3 (на схеме доработанного стабилизатора это резистор R2) к плюсовому выводу конденсатора С2 этот эффект можно ослабить, но при этом сопротивление R2 (рис. 3) должно быть уменьшено до 620 Ом.
Один из эффективных путей борьбы со сквозным током — увеличение времени нарастания тока через открывшийся ключевой транзистор.
Тогда при полном открывании транзистора ток через диод VD1 уменьшится почти до нуля. Этого можно достигнуть, если форма тока через ключевой транзистор будет близка к треугольной.
Как показывает расчет, для получения такой формы тока индуктивность накопительного дросселя L1 не должна превышать 30 мкГч.
Еще один путь — применение более быстродействующего коммутирующего диода VD1, например, КД219Б (с барьером Шотки).
У таких диодов выше быстродействие и меньше падение напряжения при одном и том же значении прямого тока по сравнению с обычными кремниевыми высокочастотными диодами. Конденсатор С2 типа К52-1.
Улучшение параметров устройства может быть получено и при изменении режима работы ключевого транзистора. Особенность работы мощного транзистора ѴТЗ в исходном и улучшенном стабилизаторах состоит в том, что он работает в активном режиме, а не в насыщенном, и поэтому имеет высокое значение коэффициента передачи тока и быстро закрывается.
Однако из-за повышенного напряжения на нем в открытом состоянии рассеиваемая мощность в 1,5…2 раза превышает минимально достижимое значение.
Уменьшить напряжение на ключевом транзисторе можно подачей положительного (относительно плюсового провода питания) напряжения смещения на эмиттер транзистора ѴТ2 (см. рис. 3).
Необходимую величину напряжения смещения подбирают при налаживании стабилизатора. Если он питается от выпрямителя, подключенного к сетевому трансформатору, то для получения напряжения смещения можно предусмотреть отдельную обмотку на трансформаторе.
Однако при этом напряжение смещения будет изменяться вместе с сетевым.
Схема преобразователя со стабильным напряжением смещения
Для получения стабильного напряжения смещения стабилизатор надо доработать (рис. 4), а дроссель превратить в трансформатор Т1, намотав дополнительную обмотку II. Когда ключевой транзистор закрыт, а диод VD1 открыт, напряжение на обмотке I определяется из выражения: U1=UBыx + U VD1.
Поскольку напряжение на выходе и на диоде в это время меняется незначительно, то независимо от значения входного напряжения на обмотке II напряжение практически стабильно. После выпрямления его подают на эмиттер транзистора VT2 (и VT1).
Рис. 4. Схема модифицированного импульсного стабилизатора напряжения.
Потери на нагрев снизились в первом варианте доработанного стабилизатора на 14,7%, а во втором — на 24,2%, что позволяет им работать при токе нагрузки до 4 А без установки ключевого транзистора на теплоотвод.
В стабилизаторе варианта 1 (рис.
3) дроссель L1 содержит 11 витков, намотанных жгутом из восьми проводов ПЭВ-1 0,35. Обмотку помещают в броневой магнитопровод Б22 из феррита 2000НМ.
Между чашками нужно заложить прокладку из текстолита толщиной 0,25 мм. В стабилизаторе варианта 2 (рис. 4) трансформатор Т1 образован намоткой поверх катушки дросселя L1 двух витков провода ПЭВ-1 0,35.
Вместо германиевого диода Д310 можно использовать кремниевый, например, КД212А или КД212Б, при этом число витков обмотки II нужно увеличить до трех.
DC стабилизатор напряжения с ШИМ
Стабилизатор с широтно-импульсным управлением (рис. 5) по принципу действия близок к стабилизатору, описанному в, но, в отличие от него, имеет две цепи обратной связи, соединенные таким образом, что ключевой элемент закрывается при превышении напряжения на нагрузке или увеличении тока, потребляемого нагрузкой.
При подаче питания на вход устройства ток, текущий через резистор R3, открывает ключевой элемент, образованный транзисторами VT.
1, VT2, в результате чего в цепи транзистор VT1 — дроссель L1 — нагрузка — резистор R9 возникает ток. Происходит заряд конденсатора С4 и накопление энергии дросселем L1.
Если сопротивление нагрузки достаточно большое, то напряжение на ней достигает 12 Б, и стабилитрон VD4 открывается. Это приводит к открыванию транзисторов VT5, ѴТЗ и закрыванию ключевого элемента, а благодаря наличию диода VD3 дроссель L1 отдает накопленную энергию нагрузке.
Рис. 5. Схема стабилизатора с широтно-импульсным управлением с КПД до 89%.
Технические характеристики стабилизатора:
- Входное напряжение — 15…25 В.
- Выходное напряжение — 12 В.
- Номинальный ток загрузки — 1 А.
- Пульсации выходного напряжения при токе нагрузки 1 А — 0,2 В. КПД (при UBX =18 6, Ін=1 А) — 89%.
- Потребляемый ток при UBX=18 В в режиме замыкания цепи нагрузки — 0,4 А.
- Выходной ток короткого замыкания (при UBX =18 6) — 2,5 А.
По мере уменьшения тока через дроссель и разряда конденсатора С4 напряжение на нагрузке также уменьшится, что приведет к закрыванию транзисторов VT5, ѴТЗ и открыванию ключевого элемента.
Далее процесс работы стабилизатора повторяется.
Конденсатор С3, снижающий частоту колебательного процесса, повышает эффективность стабилизатора.
При малом сопротивлении нагрузки колебательный процесс в стабилизаторе происходит иначе. Нарастание тока нагрузки приводит к увеличению падения напряжения на резисторе R9, открыванию транзистора ѴТ4 и закрыванию ключевого элемента.
Далее процесс протекает аналогично описанному выше. Диоды VD1 и VD2 способствуют более резкому переходу устройства из режима стабилизации напряжения в режим ограничения тока.
Во всех режимах работы стабилизатора потребляемый им ток меньше тока нагрузки. Транзистор ѴТ1 следует установить на теплоотводе размерами 40×25 мм.
Дроссель L1 представляет собой 20 витков жгута из трех проводов ПЭВ-2 0,47, помещенных в чашечный магнитопровод Б22 из феррита 1500НМЗ. Магнитопровод имеет зазор толщиной 0,5 мм из немагнитного материала.
Стабилизатор несложно перестроить на другое выходное напряжение и ток нагрузки.
Выходное напряжение устанавливают выбором типа стабилитрона VD4, а максимальный ток нагрузки — пропорциональным изменением сопротивления резистора R9 или подачей на базу транзистора ѴТ4 небольшого тока от отдельного параметрического стабилизатора через переменный резистор.
Для снижения уровня пульсаций выходного напряжения целесообразно применить LC-фильтр, аналогичный используемому в схеме на рис. 2.
Импульсный стабилизатор напряжения с КПД преобразования 69…72%
Импульсный стабилизатор напряжения (рис. 6) состоит из узла запуска (R3, VD1, ѴТ1, VD2), источника опорного напряжения и устройства сравнения (DD1.1, R1), усилителя постоянного тока (ѴТ2, DD1.2, ѴТ5), транзисторного ключа (ѴТЗ, ѴТ4), индуктивного накопителя энергии с коммутирующим диодом (VD3, L2) и фильтров — входного (L1, С1, С2) и выходного (С4, С5, L3, С6). Частота переключения индуктивного накопителя энергии в зависимости от тока нагрузки находится в пределах 1,3…48 кГц.
Рис. 6. Схема импульсного стабилизатора напряжения с КПД преобразования 69.
..72%.
Все катушки индуктивности L1 — L3 одинаковы и намотаны в броневых магнитопроводах Б20 из феррита 2000НМ с зазором между чашками около 0,2 мм.
Обмотки содержат по 20 витков жгута из четырех проводов ПЭВ-2 0,41. Можно применить также кольцевые ферритовые магнитопроводы с зазором.
Номинальное выходное напряжение 5 В при изменении входного от 8 до 60 б и КПД преобразования 69…72%. Коэффициент стабилизации — 500.
Амплитуда пульсаций выходного напряжения при токе нагрузки 0,7 А — не более 5 мВ. Выходное сопротивление — 20 мОм. Максимальный ток нагрузки (без теплоотводов для транзистора VT4 и диода VD3) — 2 А.
Импульсный стабилизатор напряжения на 12В
Импульсный стабилизатор напряжения (рис. 6.7) при входном напряжении 20…25 В обеспечивает на выходе стабильное напряжение 12 В при токе нагрузки 1,2 А.
Пульсации на выходе до 2 мВ. Благодаря высокому КПД в устройстве не используются теплоотводы. Индуктивность дросселя L1 — 470 мкГч.
Рис.
7. Схема импульсного стабилизатора напряжения с малыми пульсациями.
Аналоги транзисторов: ВС547 — КТ3102А] ВС548В — КТ3102В. Приблизительные аналоги транзисторов ВС807 — КТ3107; BD244 — КТ816.
Источник: Шустов М. А. — Практическая схемотехника. Преобразователи напряжения.
Трехфазный автоматический стабилизатор напряжения
Стабилизаторы напряжения Torytrans обеспечивают быструю и автоматическую реакцию скорости на колебания напряжения и изменение мощности, потребляемой нагрузкой.
Серии STA и STFA включают трансформатор сетевого стабилизатора со стабильным выходным напряжением, а также его ослаблением и подавлением электромагнитных помех.
* ТОРИТРАНС оставляет за собой право изменять информацию в любое время
и без предварительного уведомления. Дизайн, размеры или вес изделия могут быть другими. *
Версии с 1 по | ||||||||||||||
| STA01 | STA02 | STA03 | STA05 | STA07 | STA10 | STA15 | STA20 | STA30 | STA40 | STA50 | STA60 | STA80 | STA100 | |
| Request offer | Request | Request | Request | Request | Request | Запрос | Запрос | Запрос | Запрос | Запрос | Запрос | Запрос | Запрос | Request |
| Power (VA) | 1000 | 2000 | 3000 | 5000 | 7500 | 10000 | 15000 | 20000 | 30000 | 40000 | 50000 | 60000 | 80000 | 100000 |
| Input Voltage(V) | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 |
| Output Voltage (V) | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 |
| IP | 23 | 23 | 23 | 23 | 23 | 23 | 23 | 23 | 23 | 23 | 23 | 23 | 23 | 23 |
| Phases | Three-phase | Three-phase | Three-phase | Three- | Трехфазный | Трехфазный | Трехфазный | Трехфазный | Трехфазный | Трехфазный | Трехфазный | 9001 | Three-phase | |
| Use | Stabilize tension | Stabilize tension | Stabilize tension | Stabilize tension | Stabilize tension | Stabilize tension | Stabilize tension | Stabilize tension | Stabilize tension | Stabilize tension | Стабилизация натяжения | Стабилизация натяжения | Стабилизация натяжения | Стабилизация натяжения |
| Control | Common phase control | Common phase control | Common phase control | Common phase control | Common phase control | Common phase control | Common phase control | Common phase control | Common phase control | Common управление фазами | управление общей фазой | управление общей фазой | управление общей фазой | управление общей фазой |
| Частота | 50/60 Гц | 50/60 Гц | 50/60 Гц | 50/60 Гц | 50/60 HZ | 50/60 HZ | 50/60010. | . Hz | 50/60 Hz | 50/60 Hz | 50/60 Hz | 50/60 Hz | 50/60 Hz | 50/60 Hz |
| Ambient temperature | 30ºC | 30ºC | 30°С | 30°С | 30°С | 30°С | 30°С | 30ºC | 30ºC | 30ºC | 30ºC | 30ºC | 30ºC | 30ºC |
| Electric shock protection | Classe I | Classe I | Classe I | Classe I | Classe I | Класс I | Класс I | Класс I | Класс I | Класс I | Класс I | Класс I | Класс I | Класс I 9001 |
| Input margin | ± 15% | ± 15% | ± 15% | ± 15% | ± 15% | ± 15% | ± 15% | ± 15% | ± 15% | ± 15% | ± 15% | ± 15% | ± 15% | ± 15% |
| Output accuracy | ± 1% | ± 1% | ± 1% | ± 1% | ± 1% | ± 1% | ± 1% | ± 1% | ± 1% | ± 1% | ± 1% | ± 1% | ± 1% | ± 1% |
| A | 450 | 450 | 450 | 520 | 520 | 590 | 750 | 750 | 930 | 1070 | 1070 | 1070 | 1070 | 1070 |
| B | 260 | 260 | 260 | 300 | 300 | 340 | 440 | 440 | 710 | 880 | 880 | 880 | 880 | 880 |
| C | 430 | 430 | 430 | 525 | 525 | 600 | 850 | 850 | 1275 | 1460 | 1460 | 1460 | 1460 | 1460 |
| Weight (Kg) | 28 | 40 | 52 | 70 | 87 | 110 | 163 | 200 | 284 | 343 | 429 | 440 | 517 | 585 |
Версии с 1 по | |||||||||||||||||
| ST01 | ST02 | ST00270028 | ST05 | ST07 | ST10 | ST15 | ST20 | ST30 | ST40 | ST50 | ST60 | ST80 | ST100 | ||||
| Запрос предложение | Запрос | Запрос | Запрос | Запрос | Запрос | Request | Request | Request | Request | Request | Request | Request | Request | Request | |||
| Power (VA) | 1000 | 2000 | 3000 | 5000 | 7500 | 10000 | 15000 | 20000 | 30000 | 40000 | 50000 | 60000 | 80000 | 100000 | Input Voltage(V) | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 |
| Output Voltage (V) | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | |||
| IP | 23 | 23 | 23 | 23 | 23 | 23 | 23 | 23 | 23 | 23 | 23 | 23 | 23 | 23 | |||
| Фазы | Трехфазная | Трехфазная | Трехфаза | Трехфазой | Трехфаза | Трехфазой | Three-phase | Three-phase | Three-phase | Three-phase | Three-phase | Three-phase | Three-phase | ||||
| Use | Stabilize tension | Stabilize tension | Стабилизация натяжения | Стабилизация натяжения | Стабилизация натяжения | Стабилизация натяжения | Стабилизация натяжения | Стабилизация натяжения | Стабилизация натяжения | Стабилизация натяжения | Стабилизация натяжения | Стабилизация натяжения | Стабилизация натяжения | Стабилизация Натяжение | |||
| Контроль | Common Phase Control | Common Phase Control | Common Phase Control | Common Fash Control | Common Fash управление | Управление общей фазой | Управление общей фазой | Управление общей фазой | Управление общей фазой | Обычная фаза контроль | Обычная фаза контроль | Обычная фаза контроль | Обычная фаза контроль | ||||
| Частота | 50/60 HZ | 50/60 HZ | 50/60/6019 | 50/60 HZ | 50/60/60/60014 900/601019 | 50/60/6019 | . 50/60 Hz | 50/60 Hz | 50/60 Hz | 50/60 Hz | 50/60 Hz | 50/60 Hz | 50/60 Hz | 50/60 Hz | 50/ 60 Гц | 50/60 Гц | |
| Температура окружающей среды | 30ºC | 30ºC | 30ºC | 30ºC | 30ºC | 30ºC | 30ºC | 30ºC | 30ºC | 30ºC | 30ºC | 30ºC | 30ºC | 30ºC | |||
| Electric shock protection | Класс I | Класс I | Класс I | Класс I | Класс I | Класс I | Класс I | Класс I | Класс I | Класс I0019 | Classe I | Classe I | Classe I | Classe I | Classe I | ||
| Input margin | ± 15% | ± 15% | ± 15% | ± 15% | ± 15 % | ± 15% | ± 15% | ± 15% | ± 15% | ± 15% | ± 15% | ± 15% | ± 15% | ± 15% | |||
| Точность выхода | ± 1 % | ± 1 % | ± 1% | ± 1% | ± 1% | ± 1% | ± 1% | ± 1% | ± 1% | ± 1% | ± 1% | ± 1% | ± 1% | ± 1% | |||
| A | 370 | 370 | 450 | 450 | 450 | 450 | 590 | 590 | 750 | 750 | 750 | 750 | 930 | 930 | |||
| Б | 225 | 225 | 260 | 260 | 260 | 260 | 340 | 340 | 440 | 440 | 440 | 440 | 710 | 710 | |||
| C | 375 | 375 | 430 | 430 | 430 | 430 | 600 | 600 | 850 | 850 | 850 | 850 | 1275 | 1275 | |||
| Weight (Kg) | 16 | 20 | 26 | 30 | 33 | 36 | 54 | 71 | 114 | 126 | 195 | 165 | 190 | 205 |
Версии с 1 по | ||||||||||||||||||||||||||||
| STF01 | STF02 | STF03 | STF05 | STF07 | STF10 | STF15 | STF20 | STF30 | STF40 | STF50 | STF60 | STF80 | . 0013 Request | Request | Request | Request | Request | Request | Request | Request | Request | Request | Request | Request | Request | Request | | |
| Power (VA) | 1000 | 2000 | 3000 | 5000 | 7500 | 10000 | 15000 | 20000 | 30000 | 40000 | 50000 | 60000 | 80000 | 100000 | ||||||||||||||
| Input Voltage(V) | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | ||||||||||||||
| 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | ||||||||||||||||||||
| IP | 23 | 23 | 23 | 23 | 23 | 23 | 23 | 23 | 23 | 23 | 23 | 23 | 23 | 23 | ||||||||||||||
| Phases | Three-phase | Three-phase | Three-phase | Трехфазная | Трехфазная | Трехфазная | Трехфазная | Трехфазная | Трехфаза | Трехфазой | Трехфаз | |||||||||||||||||
| -фаза | Трехфазная | |||||||||||||||||||||||||||
| ИСПОЛЬЗОВАНИЕ | Стабилизация натяжения | Стабилизация натяжения | Стабилизация Натяжение | Стабилизирование | Стабилизирование. 0019 | Стабилизируя натяжение | Стабилизируя натяжение | Стабилизирование натяжения | Стабилизирование натяжения | Стабилизируя натяжение | Стабилизирование Натяжение | Стабилизирование Натяжение | ||||||||||||||||
| Управление фазами | Управление фазами | Управление фазами | Управление фазами | Управление фазами | Phase control | Phase control | Phase control | Phase control | Phase control | |||||||||||||||||||
| Frequency | 50/60 Hz | 50/60 Hz | 50/60 Hz | 50/60 Hz | 50/60 Hz | 50/60 Hz | 50/60 Hz | 50/60 Hz | 50/60 Hz | 50/60 Hz | 50/60 Hz | 50/60 Hz | 50/ 60 Гц | 50/60 Гц | ||||||||||||||
| Температура окружающей среды | 30ºC | 30ºC | 30ºC | 30ºC | 30ºC | 30ºC | 30ºC | 30ºC | 30ºC | 30ºC | 30ºC | 30ºC | 30ºC | 30ºC | ||||||||||||||
| Electric shock protection | Класс I | Класс I | Класс I | Класс I | Класс I | Класс I | Класс I | Класс I | Класс I | Класс I0019 | Classe I | Classe I | Classe I | Classe I | Classe I | |||||||||||||
| Input margin | ± 15% | ± 15% | ± 15% | ± 15% | ± 15 % | ± 15% | ± 15% | ± 15% | ± 15% | ± 15% | ± 15% | ± 15% | ± 15% | ± 15% | ||||||||||||||
| Точность выхода | ± 1 % | ± 1 % | ± 1% | ± 1% | ± 1% | ± 1% | ± 1% | ± 1% | ± 1% | ± 1% | ± 1% | ± 1% | ± 1% | ± 1% | ||||||||||||||
| A | 370 | 450 | 590 | 590 | 750 | 750 | 750 | 750 | 930 | 930 | 1070 | 1070 | 1280 | 1280 | ||||||||||||||
| B | 225 | 260 | 340 | 340 | 440 | 440 | 440 | 440 | 710 | 710 | 880 | 880 | 1080 | 1080 | ||||||||||||||
| C | 375 | 430 | 600 | 600 | 850 | 850 | 850 | 850 | 1275 | 1275 | 1460 | 1460 | 1520 | 1520 | ||||||||||||||
| Weight (Kg) | 16 | 35 | 40 | 46 | 74 | 77 | 98 | 107 | 168 | 225 | 283 | 304 | 351 | 450 |
Версии с 1 по | ||||||||||||||||||||
| STFA01 | STFA02 | STFA03 | STFA05 | STFA07 | STFA10 | STFA15 | STFA20 | STFA30 | STFA40 | STFA50 | STFA60 | STFA80 9009 STFA 10014| 0028 | | |||||||
| Request offer | Request | Request | Request | Request | Request | Request | Request | Request | Request | Request | Request | Request | Request | Request | ||||||
| Мощность (ВА) | 1000 | 2000 | 3000 | 5000 | 7500 | 100190 | 20000 | 30000 | 40000 | 50000 | 60000 | 80000 | 100000 | |||||||
| Input Voltage(V) | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | ||||||
| Output Voltage (V) | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | ||||||
| IP | 23 | 23 | 23 | 23 | 23 | 23 | 23 | 23 | 23 | 23 | 23 | 23 | 23 | 23 | ||||||
| Phases | Three-phase | Трехфазная | Трехфазная | Трехфазная | Трехфазная | Трехфазная | Трехфаза | Трехфазой | Трехфаз | |||||||||||
| -фаза | Трехфазная | Трехфазная | Трехфазная | |||||||||||||||||
| ИСПОЛЬЗОВАНИЕ | Стабилизация Натяжение | Стабилизирование | Стабилизирование. 0019 | Stabilize tension | Stabilize tension | Stabilize tension | Stabilize tension | Stabilize tension | Stabilize tension | Stabilize tension | Stabilize tension | Stabilize tension | ||||||||
| Control | Phase control | Phase control | Управление фазами | Управление фазами | Управление фазами | Управление фазами | Управление фазами | Phase control | Phase control | Phase control | Phase control | Phase control | Phase control | Phase control | ||||||
| Frequency | 50/60 Hz | 50/60 Hz | 50/60 Гц | 50/60 Гц | 50/60 Гц | 50/60 Гц | 50/60 Гц | 50/60 Гц | 50/60 Hz | 50/60/60/6019 | 50/60/609. | 50/60/60/6019 | 900/60/601010101010. 50/60/601010101010. 50/60/60101010101010 900/60/60/60/60 HZ | 50/60 HZ | . | 50/60 Гц | 50/60 Гц | 50/60 Hz | ||
| Ambient temperature | 30ºC | 30ºC | 30ºC | 30ºC | 30ºC | 30ºC | 30ºC | 30ºC | 30ºC | 30ºC | 30ºC | 30ºC | 30ºC | 30ºC | ||||||
| Защита от поражения электрическим током | Класс I | Класс I | Класс I | Класс I | Класс I | Класс I0019 | Classe I | Classe I | Classe I | Classe I | Classe I | Classe I | Classe I | Classe I | ||||||
| Input margin | ± 15% | ± 15% | ± 15% | ± 15% | ± 15% | ± 15% | ± 15% | ± 15% | ± 15% | ± 15% | ± 15% | ± 15% | ± 15 % | ± 15 % | ||||||
| Output accuracy | ± 1% | ± 1% | ± 1% | ± 1% | ± 1% | ± 1% | ± 1% | ± 1% | ± 1% | ± 1% | ± 1% | ± 1% | ± 1% | ± 1% | ||||||
| A | 450 | 590 | 750 | 750 | 750 | 930 | 930 | 930 | 1070 | 1070 | 1280 | 1280 | 1280 | 1280 | ||||||
| B | 260 | 340 | 440 | 440 | 440 | 710 | 710 | 710 | 880 | 880 | 1080 | 1080 | 1080 | 1080 | ||||||
| C | 430 | 600 | 850 | 850 | 850 | 1275 | 1275 | 1275 | 1460 | 1460 | 1520 | 1520 | 1520 | 1520 | ||||||
| Weight (Kg) | 95 | 105 | 129 | 180 | 209 | 255 | 363 | 447 | 673 | 850 | 1008 | 1089 | 1251 | 1470 |
Техническая информация о программируемом блоке питания постоянного тока
Программируемые источники питания постоянного тока
Блоки питания постоянного тока обеспечивают
регулируемый выход постоянного тока для питания компонента, модуля или устройства.
Хороший источник питания постоянного тока должен обеспечивать стабильное и точное напряжение и ток с минимальными шумами.
к любому типу нагрузки: резистивная, индуктивная, низкоомная, высокоимпедансная,
стационарное или переменное. Насколько хорошо блок питания выполняет эту миссию и
где он достигает своих пределов, определены в его спецификациях.
Блоки питания имеют два основных
настройки, выходное напряжение и ограничение по току. Как они устанавливаются в сочетании
с нагрузкой определяет, как будет работать блок питания.
Большинство блоков питания постоянного тока имеют два
режимы работы. В режиме постоянного напряжения (CV) блок питания управляет
выходное напряжение на основе пользовательских настроек. В режиме постоянного тока (CC),
блок питания регулирует ток. Независимо от того, находится ли источник питания в CV или CC
режим зависит как от пользовательских настроек, так и от сопротивления нагрузки.
•
Режим CV является типичным рабочим состоянием источника питания.
Это
контролирует напряжение. Выходное напряжение постоянно и определяется
пользовательская настройка напряжения. Выходной ток определяется импедансом
Загрузка.
•
Режим CC обычно считается режимом безопасности, но может использоваться в
другие способы. В режиме CC выходной ток постоянен и определяется
текущая настройка лимита пользователя. Напряжение определяется импедансом
нагрузка. Если источник питания находится в режиме CV и его ток превышает
установка ограничения тока, затем источник питания автоматически переключится на CC
режим. Источник питания также может вернуться в режим CV, если ток нагрузки
падает ниже установленного ограничения тока.
Наиболее важными параметрами для любого приложения являются
максимальное напряжение, максимальный ток и максимальная мощность, которую может обеспечить источник питания.
генерировать. Важно убедиться, что источник питания может обеспечить мощность
на требуемом уровне напряжения и силы тока. Эти три параметра являются
первые характеристики, которые необходимо изучить.
Точность
и разрешение
Исторически источник питания постоянного тока
пользователь поворачивал потенциометры для установки выходного напряжения или тока. Сегодня микропроцессоры
получать входные данные от пользовательского интерфейса или от удаленного интерфейса. А
цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) принимает цифровую настройку и преобразует ее в
в аналоговое значение, которое используется в качестве опорного для аналогового регулятора.
Значения разрешающей способности и точности настройки определяются качеством изображения.
этот процесс преобразования и регулирования.
Настройки напряжения и тока
(иногда называемые пределами или запрограммированными значениями), каждая из которых имеет разрешение и
характеристики точности, связанные с ними. Разрешение этих настроек
определяет минимальное приращение, с которым можно регулировать выходной сигнал, а
точность описывает степень соответствия выходного значения
международные стандарты. Помимо настроек вывода, есть измерения
или спецификации считывания, которые не зависят от выходных спецификаций.
Большинство источников питания постоянного тока обеспечивают
встроенные измерительные схемы для измерения как напряжения, так и тока. Эти
схемы измеряют напряжение и ток, подаваемые источником питания
выход. Поскольку схемы считывают напряжение и ток, которые подаются обратно в
источника питания, измерения, производимые цепями, часто называют
считываемые значения. Большинство профессиональных источников питания содержат схемы, использующие
аналого-цифровые преобразователи, а для этих внутренних приборов
Характеристики аналогичны характеристикам цифрового мультиметра. Источник питания
отображает измеренные значения на передней панели, а также может передавать их по
удаленный интерфейс, если он им оснащен.
Настройка
Точность
Точность настройки определяет, как
близкий регулируемый параметр к его теоретическому значению, определенному
Международный стандарт. Выходная неопределенность в источнике питания в основном связана с
условия ошибки в ЦАП, включая ошибку квантования.
Точность настройки
проверено путем измерения регулируемой переменной с прослеживаемой точностью
система измерения подключена к выходу источника питания. Параметр
точность определяется как: ±(% настройки + смещение)
Например, рассмотрим мощность
источник питания с точностью настройки напряжения ±(0,03% + 3 мВ). Когда это
настроен на подачу 5 В, погрешность выходного значения составляет (5 В) (0,0003 +
3 мВ) или 4,5 мВ. Точность установки тока задается и рассчитывается аналогично.
Настройка
Разрешение и разрешение программирования
Разрешение установки наименьшее
изменение настроек напряжения или тока, которые можно выбрать на источнике питания.
Этот параметр иногда называют разрешением программирования, если он работает на
интерфейсная шина, такая как GPIB.
Повторное чтение
Точность и разрешение
Точность считывания иногда
называется точностью метра. Он определяет, насколько близки внутренне измеренные значения
соответствуют теоретическому значению выходного напряжения (после установки точность
применяемый).
Как и цифровой мультиметр, он тестируется с использованием прослеживаемого эталона.
стандарт. Точность считывания выражается как:
±(% измеренного значения + смещение)
Минимальное разрешение считывания
изменение внутренне измеренного выходного напряжения или тока, которое блок питания может
различать.
Загрузка
Регулирование (напряжение и ток)
Регулирование нагрузки является мерой способности
выходного напряжения или выходного тока, чтобы они оставались постоянными при изменении
Загрузка. Выражается как: ±(% настройки + смещение)
Линия
Регулирование (напряжение и ток)
Линейное регулирование является мерой способности
источник питания для поддержания его выходного напряжения или выходного тока, в то время как его линейный вход переменного тока
напряжение и частота изменяются во всем допустимом диапазоне. Это выражается как:
±(% настройки + смещение)
Пульсация
и шум
Паразитные составляющие переменного тока на выходе источника постоянного тока называются пульсациями и
шум, или периодическое и случайное отклонение (PARD).
Спецификации PARD должны быть
указан с пропускной способностью и должен быть указан как для текущего, так и для
Напряжение. Текущий ПАРД актуален при использовании блока питания в режиме СС, и его
часто указывается как среднеквадратичное значение. Поскольку форма PARD не определена,
напряжение PARD обычно выражается как среднеквадратичное напряжение, которое может
дают представление о мощности шума, а также о размахе напряжения, которое
может иметь значение при управлении нагрузками с высоким импедансом.
Рисунок 2.
Независимо от точности вашего источника питания, вы не можете
гарантировать, что запрограммированное выходное напряжение совпадает с напряжением на
нагрузка на ИУ. Это связано с тем, что источник питания с двумя выходными клеммами источника
регулирует свой выход только на своих выходных клеммах. Однако напряжение, которое вы
нужно регулировать на нагрузке тестируемого устройства, а не на выходе источника питания
терминалы.
Источник питания и нагрузка разделены подводящими проводами.
сопротивление, R Поводок , который определяется длиной поводка,
проводимость материала проводника и геометрия проводника.
Напряжение на нагрузке равно:
Внагрузка =
VProgrammed – 2*VLead = VProgrammed – 2*ILoad*RLead
Если для нагрузки требуется большой ток, то I Нагрузка
высока, а V Lead может легко составлять несколько десятых вольта, особенно
если провода питания длинные, как это может быть в случае автоматизированного теста
стойка. Напряжение на нагрузке может быть на 80–160 мВ ниже требуемого.
напряжение (от 2 до 4 А, протекающее по проводу 16-го калибра).
Метод дистанционного зондирования решает проблему
падение напряжения в проводах испытательных выводов. Две смысловые линии соединяются между собой
Нагрузка ИУ и высокоомная цепь измерения напряжения в силовой
поставлять. Поскольку это цепь с высоким входным сопротивлением, падение напряжения в
чувствительные выводы пренебрежимо малы и становятся контуром управления с обратной связью для мощности
поставлять.
Источники питания с быстрым переходным процессом
Специализированные блоки питания Keithley Series 2300
Блоки питания рассчитаны на поддержание стабильного выходного напряжения в самых
сложные условия нагрузки, такие как большие мгновенные изменения нагрузки
генерируются сотовыми телефонами, беспроводными телефонами, мобильными радиостанциями, беспроводными модемами,
и другие портативные устройства беспроводной связи. Эти устройства обычно
переход от дежурных уровней тока 100–200 мА к 800 мА–1,5 А, что
представляет изменения нагрузки на 800% и выше. Обычный блок питания
обычно указывает переходное восстановление до 50% изменения нагрузки. Кейтли
Источники питания серии 2300 характеризуются переходной характеристикой при 1000-процентном изменении нагрузки.
Стабильный
Во время быстрых изменений нагрузки
Когда мобильная связь
устройство переходит в состояние передачи с полной мощностью, выходное напряжение
обычный источник питания существенно падает до тех пор, пока его схема управления не сможет
реагировать на переход.
Обычные блоки питания жертвуют стабильностью ради
все виды нагрузок против переходных процессов. В результате большое напряжение
падение и длительное время восстановления обычного источника питания могут привести к выходу
напряжение, чтобы упасть ниже порога низкого напряжения батареи устройства под
испытание (ДУТ). DUT может отключиться во время тестирования и зарегистрировать ложный отказ,
влияет на урожайность и себестоимость продукции.
Быстрая переходная характеристика серии 2300
источники питания имеют переходные падения напряжения менее 200 мВ при больших
изменения нагрузки, даже с дополнительным сопротивлением длинных проводов между
источник питания и ИУ. Таким образом, блоки питания Series 2300 сохранят
ИУ получает питание во всех условиях испытаний и предотвращает ложные отказы. См. рисунок .
3 .
Точный
Четырехпроводные измерения
Для поддержания точного напряжения на нагрузке ИУ серия
Источники питания 2300 используют четырехпроводную схему источника, в которой два выхода
обеспечивают питание, а две другие линии измеряют напряжение непосредственно на тестируемом устройстве.
нагрузка. Измерение напряжения на нагрузке компенсирует любые падения напряжения в течение длительного времени.
тестовый провод проходит между источником питания и нагрузкой. Кроме того,
Рисунок 3. Сравнение устройств общего назначения
реакция блока питания с реакцией Keithley Series 2300 fast t
импульсный источник питания.
Блоки питания используют широкий диапазон
выходной каскад для получения низкого переходного спада напряжения и быстрого переходного процесса
время восстановления. См. Рисунок 4 .
Эти типы источников питания часто
включать методы для определения того, открыт ли сенсорный провод или сломан. открытый
сенсорный провод прерывает управление с обратной связью к источнику питания, и
неуправляемый, нестабильный выходной сигнал может подавать неправильные напряжения на тестируемое устройство. Серии
Источники питания 2300 либо возвращаются к внутреннему локальному считыванию, либо указывают на ошибку
состояние и выключите выход.
Аккумулятор
Эмуляция с переменным выходным сопротивлением
Устройства мобильной связи
питаются от батарей, поэтому блоки питания моделей 2302 и 2306 разработаны
точно имитировать работу батареи. Эти поставки включают в себя
функция переменного выходного сопротивления, которая позволяет инженеру-испытателю проверить его
ИУ в реальных условиях эксплуатации.
Кроме того, эти источники питания могут потреблять ток до
имитировать аккумулятор в разряженном состоянии. Таким образом, инженеры-испытатели могут использовать один
прибор как в качестве источника ИУ, так и в качестве нагрузки для тестирования зарядного устройства.
схемы управления ИУ и его зарядным устройством.
Модели 2302 и 2306 имеют
возможность изменять их выходное сопротивление. Это позволяет им имитировать
внутреннее сопротивление батареи. Таким образом, реакция батареи, которая
должны поддерживать нагрузки импульсного тока от портативных устройств, таких как мобильные телефоны
можно смоделировать.
Это позволяет производителям портативных устройств тестировать свои
устройств в самых реалистичных условиях.
При импульсном увеличении тока нагрузки батарея
выходное напряжение упадет в зависимости от изменения тока и заряда батареи.
внутреннее сопротивление. Напряжение батареи может упасть (на время
импульс) ниже порогового уровня низкого напряжения батареи устройства, и устройство может
выключить. Поскольку внутреннее сопротивление увеличивается по мере разряда батареи,
пороговый уровень низкого напряжения может быть достигнут раньше, чем ожидалось, из-за
сочетание более низкого напряжения батареи из-за времени разрядки и напряжения
падение внутреннего сопротивления батареи. Следовательно, устройство
срок службы батареи может быть короче, чем желаемая спецификация.
Полное сопротивление батареи должно быть
учитывается при оценке времени разговора и ожидания мобильного телефона
производительность, потому что уровни напряжения ниже порога срабатывания
схемы телефона в течение периодов от 100 до 200 мкс достаточно, чтобы отключить
телефон.
Это явление распространено в TDMA (множественный доступ с временным разделением).
телефоны, такие как мобильные телефоны GSM, где величина высокого и низкого
уровни тока во время импульса радиочастотной передачи изменяются в 7 раз
до 10. Разработчикам необходимо смоделировать реальную производительность батареи, чтобы определить
соответствующий порог низкого заряда батареи. Инженерам-испытателям необходимо моделировать
фактическая производительность батареи, чтобы проверить, что пороговый уровень низкого напряжения
достигается при указанном напряжении батареи, а не при более высоком уровне напряжения.
Аккумулятор, имитирующий характеристики моделей 2302 и
2306 можно использовать для тестирования как компонентов, так и конечных продуктов. Например,
характеристики потребляемой мощности ВЧ усилителя мощности, предназначенного для использования в
портативные изделия могут быть охарактеризованы для работы от аккумулятора
источник. Когда аккумулятор разряжается, его напряжение уменьшается, и его внутреннее
импеданс увеличивается.
ВЧ-усилитель потребляет постоянное количество энергии для
поддерживать требуемый объем производства. Таким образом, при падении напряжения батареи и
увеличивается внутреннее сопротивление, ВЧ-усилитель потребляет все больше
ток от аккумулятора.
Увеличение пикового и среднего тока
значительно с увеличением внутреннего импеданса батареи. См. Рисунок 5 .
ВЧ-усилитель мощности должен указывать потребляемую мощность. Портативное устройство
разработчик должен знать, как ВЧ-усилитель мощности работает в качестве батареи.
разрядов, чтобы разработчик мог выбрать подходящий аккумулятор для
убедитесь, что имеется достаточный источник тока и что батарея
обеспечивает подходящее время работы между заменой или зарядкой.
Математика этого эффекта представлена ниже (см. также Рисунки
6а и 6б ). Они показывают, что падение напряжения, вызванное импульсным
токовые нагрузки могут оказывать существенное влияние на выходное напряжение батареи.
В ячейка = идеальный источник напряжения
R i (t) = внутренний
импеданс
R interconnect = Сопротивление кабелей и
соединения с DUT
1) Если
R соединительный мал по сравнению с R и (t), а если
2) R и (т) есть
считается относительно постоянным в течение продолжительности импульса, R i (t)
≈ Р и ,
тогда
3)
напряжение на ИУ может быть выражено как:
Импульс
Измерение тока и слабого тока
Использование обычного (медленного переходного процесса)
ответ) источник питания для тестирования беспроводных устройств требует, чтобы большой
Конденсатор поставить в цепь для стабилизации напряжения при нагрузке
переход. В результате измерения тока нагрузки требуют использования чувствительного элемента.
резистор и цифровой мультиметр для контроля токов нагрузки. Чувствительный резистор добавляет сопротивление
к линии, что еще больше усугубляет проблему падения нагрузки.