Комбинированные блоки питания с использованием выпрямленных напряжений: Блок питания комбинированный типа «БПК-02» от ООО «Релематика»

Блок питания комбинированный типа «БПК-02» от ООО «Релематика»

Общие сведения Технические данные и характеристики Структурные схемы «БПК-02»

Блок обеспечивает питание устройств МП РЗА и цепей отключения высоковольтных выключателей в следующих режимах:

  • нормальном – при наличии переменного оперативного напряжения;
  • аварийном – при протекании тока КЗ защищаемого присоединения.

Подключение к цепям напряжения осуществляется по двум независимым входам – основному и резервному. При этом, как правило, основной вход используется для подключения к трансформатору собственных нужд (ТСН), а резервный – к измерительному трансформатору напряжения (ТН).

Входы являются универсальными — любой из них может быть подключен к внешнему источнику как переменного, так и постоянного (выпрямленного переменного) напряжения.

Для работы в режимах глубокой просадки напряжения при близких КЗ, либо при неисправностях в цепях оперативного напряжения блок питания комбинированный содержит гальванически изолированные преобразователи переменного тока. Подключение к токовым цепям осуществляется через трансформаторы тока для каждой из фаз А и С. Для устранения увеличения выходного напряжения при значительных токах КЗ имеется схема регулирования, не позволяющая выходному напряжению возрастать свыше 240В. Имеется возможность работы блока при полном отсутствии переменного оперативного напряжения и наличии тока достаточной величины, протекающего через измерительные трансформаторы защищаемого присоединения.

В нормальном режиме БПК-02 потребляет мощность только от входа основного питания. Резервный канал при этом находится в ждущем режиме. В случае снижения напряжения на входе основного питания до 60В происходит автоматическое включение резервного канала питания. Также обеспечивается автоматический возврат к исходной схеме питания при восстановлении напряжения на основном входе.

В случае применения блока на объектах с загрязненной атмосферой, существенным наличием в ней агрессивных примесей, а также на объектах подверженных воздействию высокой влажности и значительным периодическим колебаниям температуры возможна поставка исполнения с выходным знакопеременным напряжением. При этом существенно снижается износ вторичных цепей, подключаемых к выходам блока, из-за снижения скорости старения вследствие электрохимической коррозии.

Наименование параметра

Значение

Номинальный переменный ток

5 А

Термическая стойкость цепей переменного тока:

– кратковременно в течение 1 с / 4 с

– длительно

500 А / 100 А

20 А

Номинальное входное напряжение

220 В пост./перемен.

Допустимый диапазон изменения входного напряжения

60-285В перемен

80-400В пост.

Номинальное выходное напряжение выходов 1 и 2

(знакопеременное/постоянное * – оговаривается при заказе)

220 В

Рабочий диапазон выходного напряжения выходов 1 и 2

200-240 В

Выходная мощность блока при питании от цепей тока:

– двухфазный режим, ток 1 А

– двухфазный режим, ток 5 А, длительно/1 с

не менее 6 Вт

не менее 17 Вт / 50 Вт

Выходная мощность при питании от цепей напряжения:

– входное напряжение 110 В

– входное напряжение 220 В

– кратковременно в течение 1 минуты

20 Вт

40 Вт

60 Вт

Потребляемая мощность по цепям тока при двухфазном питании:

– при токе 2 А в каждой фазе и нагрузке 6 Вт

– при токе 5 А в каждой фазе и нагрузке 50 Вт

не более 5 ВА на фазу

не более 35 ВА на фазу

Потребляемая мощность по цепям напряжения

– при нагрузке 6 Вт по выходу 1

– при нагрузке 6 Вт по выходу 1 и 50 Вт по выходу 2

не более 7,5 ВА

не более 70 ВА

Пиковая потребляемая мощность по цепям напряжения при нагрузке 6 Вт по выходу 1 и разряженной батарее конденсаторов (исполнение БПК-02-х3)

не более 80 ВА

в течение не более 200 мс

Время установления напряжения выхода 1 при нагрузке 6 Вт

– при подаче напряжения

– при подаче в одну фазу тока величиной 2 А / 5 А

не более 40 мс

не более 100 мс / 60 мс

Длительность провала выходного напряжения во время переключения с основного на резервный канал

не более 20 мс

Время установления напряжения выхода 2 при разряженной батарее конденсаторов (исполнение БПК-02-х3)

– при подаче напряжения

– при подаче в две фазы тока величиной 2 А

не более 7 с

не более 10 с

Ёмкость батареи конденсаторов (исполнение БПК-02-х3)

не менее 500 мкФ

Срок службы батареи конденсаторов при температуре не более плюс 40°С (исполнение БПК-02-х3)

не менее 25 лет

Порог срабатывания схемы защиты от перегрузки и короткого замыкания по выходу

0,5А

Время срабатывания схемы защиты от перегрузки и короткого замыкания по выходу

50 мс

БПК-02-10


БПК-02-13


Комбинированные блоки питания. Определение коэффициента пульсаций напряжения и тока.

Разместить публикацию Мои публикации Написать
21 декабря 2016 в 10:00

В технических условиях комбинированных блоков питания [15], содержащих выпрямители переменного тока и преобразователи постоянного напряжения, предусмотрена такая характеристика, как коэффициент пульсаций [1, 2, 13 и др.] – отношение амплитуды наиболее резко выраженной гармонической составляющей напряжения или тока на выходе устройства к среднему значению напряжения или тока (рисунок 1).

Рисунок 1. Выходное напряжение блока питания
Uвых – постоянная составляющая выходного напряжения,
Uр-р – размах напряжения пульсаций от минимума до максимума U~вых

 

Вычисление коэффициента пульсаций про напряжению в этом случае выполняют по формуле (1):

 

kп = (U~вых / Uвых)100% (1)

 

В современных выпрямителях, использующих импульсные методы преобразования, форма пульсаций существенно отличается от синусоидальной (рисунок 2).

 

 

Рисунок 2 Напряжение на выходе преобразователя напряжения

 

Если нет необходимости знать коэффициент пульсаций по каждой из гармоник, используют формулу, аналогичную (1), а именно:

 

(2)

 

где U0 – номинальное выпрямленное напряжение.

В литературе вычисленный таким образом коэффициент пульсаций иногда называют абсолютным коэффициентом пульсаций и обозначают kабс.

Требование к значению этой характеристики устанавливают исходя из разных соображений, в частности для обеспечения определенных уровней помехоэмиссии, как это сделано в стандарте [1], где установлено три класса пульсации:

  • VR1 – c коэффициентом пульсации ≤ 1%;
  • VR3 – c коэффициентом пульсации ≤ 5%;
  • VRх – cпециальный, значение для которого устанавливают по согласованию с заказчиком изделия.

Коэффициент пульсации напряжения или тока определяют при испытаниях, используя метод 204, регламентированный в [2].

Для испытаний собирают схему, приведенную на рисунке 3.

 

 

Рисунок 3 Схема для определения коэффициента пульсаций

Q1 – сетевой выключатель, Q2 – выключатель нагрузки,

AR – нагрузка, AU – блок питания, PA1 – амперметр, PV1 – подключение осциллографа для измерения коэффициента пульсаций по напряжению, PV2 – то же, по току, PV3 – вольтметр, RI1 – шунт

 

При проведении испытаний следует учитывать, что уровень пульсаций зависит от точки подключения приборов.

Для иллюстрации на рисунке 4 приведены осциллограммы из публикации [10], показывающие характер изменения напряжений в разных точках блока питания.

 

 

Рисунок 4 Осциллограммы выходных напряжений

 

Верхняя линия на нём соответствует шине +5 В, средняя – +12 В, нижняя – +3,3 В. Для удобства справа наглядно проставлены предельно допустимые значения пульсаций.

В данном блоке питания шина +12 В укладывается в эти значения легко, шина +5 В – с трудом, а шина +3,3 В – не укладывается вообще.

Высокие узкие пики на осциллограмме последнего напряжения говорят нам о том, что блок не справляется с фильтрацией наиболее высокочастотных помех – как правило, это является следствием использования недостаточно хороших электролитических конденсаторов, эффективность работы которых сильно падает с ростом частоты.

Учитывая сказанное, все измерения следует выполнять при подключении приборов к тем зажимам комбинированного блока питания, которые указаны в технических условиях или в руководстве по эксплуатации.

Приведенная на рисунке 3 схема позволяют определить не только коэффициент пульсаций по напряжению, но коэффициент пульсаций по току. В последнем случае осциллограф подключают к зажимам шунта RI1 и измеряют напряжение пульсаций на шунте при включенной выключателем Q2 нагрузке AR.

Значение коэффициента пульсаций для тока вычисляют по формуле:

 

 

В документации на комбинированный блок питания может быть предусмотрено определение коэффициента пульсации напряжения в двух режимах – под нагрузкой и (редко) на холостом ходу.

Погрешность определения коэффициентов пульсации принимают равной пределу основной относительной погрешности применяемого осциллографа.

 

 

Литература

  1. ГОСТ Р 51179-98. Устройства и системы телемеханики. Часть 2. Условия эксплуатации. Раздел 1. Источники питания и электромагнитная совместимость.
  2. ГОСТ 26567-85. Преобразователи электроэнергии полупроводниковые. Методы испытаний.
  3. ГОСТ Р 50397-2011. Совместимость технических средств электромагнитная. Термины и определения1.
  4. ГОСТ 30372-95. Совместимость технических средств электромагнитная. Термины и определения.2
  5. ГОСТ 18953-73. Источники питания электрические ГСП.
  6. Методы проверки источников питания и стабилизаторов // [Электронный ресурс], режим доступа: http://nauchebe.net/2013/08/metody-proverki-istochnikov-pitaniya-i-stabilizatorov/
  7. Чанг Дже-Йонг. Проведение осциллографических измерений с высокой точностью и воспроизводимостью // Компоненты и технологии, №7, 2011, С. 169
  8. Источники питания постоянного тока PSP-603, PSP-405, PSP-2010. Методика поверки МИ-220/447-2010 // [Электронный ресурс], режим доступа: http://www.prist.ru/files/power%20source/goodwill/mp_psp_603,405,2010.pdf
  9. Измерения и анализ характеристик источников питания с помощью осциллографов Tektronix серий MSO/DPO // [Электронный ресурс], режим доступа: http://www.russianelectronics.ru/leader-r/review/2327/doc/43303/
  10. Олег Артамонов. Методика тестирования блоков питания // [Электронный ресурс], режим доступа: http://fcenter.ru/online/hardarticles/tower/22647
  11. ГОСТ 5237-83. Аппаратура электросвязи. Напряжения питания и методы измерений.
  12. ГОСТ Р МЭК 61683-2013. Системы фотоэлектрические. Источники стабилизированного питания. Методы определения эффективности
  13. ГОСТ 23875-88. Качество электрической энергии. Термины и определения.
  14. ГОСТ Р 54364-2011. Низковольтные источники питания постоянного тока. Эксплуатационные характеристики.
  15. Комбинированный блок питания БПК-5. Технические условия.

1 Имеет одинаковую силу со стандартом ГОСТ 30372-95.

2 Имеет одинаковую силу со стандартом ГОСТ Р 50397-2011.

Автор: Захаров О.Г.

Сегодня, в 10:40 5

Сегодня, в 10:37 8

Сегодня, в 10:23 5

8 апреля в 16:21 38

8 апреля в 14:24 38

8 апреля в 11:59 51

8 апреля в 11:04 47

8 апреля в 10:37 9

7 апреля в 16:49 45

4 июня 2012 в 11:00 227083

12 июля 2011 в 08:56 48324

28 ноября 2011 в 10:00 38425

16 августа 2012 в 16:00 23350

21 июля 2011 в 10:00 21191

29 февраля 2012 в 10:00 19564

24 мая 2017 в 10:00 17465

14 ноября 2012 в 10:00 14453

25 декабря 2012 в 10:00 12569

31 января 2012 в 10:00 12178

Комбинированный блок — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Комбинированный блок

Cтраница 1

Комбинированный блок — это собранное до подъема пролетное строение металлической эстакады с установленными и закрепленными трубопроводными блоками.  [1]

Комбинированный блок — это собранное до подъема пролетное строение эстакады с установленными и закрепленными трубопроводными блоками.  [2]

Комбинированные блоки составляются из блоков тока и напряжения, выпускаемых промышленностью раздельно.  [3]

Комбинированные блоки выполняются из описанных выше блоков тока и напряжения, работающих параллельно на стороне выпрямленного напряжения.  [4]

Комбинированный блок — это собранное до подъема пролетное строение металлической эстакады с установленными и закрепленными трубопроводными блоками.  [5]

Комбинированный блок работает с осевой подачей. Обработку торцов и центрование производят одновременно с двух сторон, что значительно снижает погрешность взаимного расположения центровых отверстий.  [7]

Комбинированный блок БП ( рис. 12 — 2 6) может использоваться и для питания оперативных цепей защиты трансформатора.  [8]

Комбинированные блоки питания с использованием переменных напряжений от БПТ и БПН с целью возможно более близкого моделирования условий, возникающих в защищаемом присоединении при к.  [9]

Комбинированные блоки питания с использованием выпрямленных напряжений могут выполняться с любым количеством БПТ и БПН, включаемых на различные токи и напряжения защищаемого присоединения. Идеальную входную характеристику ( см. рис. 23 6) можно получить при последовательном включении выходов нестабилизированного БПН и блока БПТ, однако наибольшее выходное напряжение такого БПК будет вдвое больше номинального, что, естественно, недопустимо. Поэтому применяются только схемы с параллельным включением выходов.  [10]

Комбинированные блоки питания со стабилизированными блоками БПНС позволяют в ряде случаев уменьшить количество БПТ и, кроме того, ток надежной работы БПТ при прочих равных условиях можно выбрать большим, чем при нестабилизированных БПН.  [11]

Данный комбинированный блок обеспечивает надежное питание оперативных цепей выпрямленным постоянным током.  [13]

Комбинированный блок магнитных головок содержит девять независимых систем записи и стирания. Стирающая голпвка представляет собой самостоятельный конструктивный элемент.  [14]

Комбинированный блок магнитных головок содержит девять каналов записи и девять каналов считывания. Стирающая головка составляет с блоком конструктивное целое.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

Комбинированные блоки питания. Характеристики входных цепей.

КОМБИНИРОВАННЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ КБП-301

34 1922 код продукции при поставке на экспорт Утвержден — ЛУ КОМБИНИРОВАННЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ Зав. Паспорт Содержание Лист 1 Основные сведения об изделии и технические данные…3 1.1 Сертификаты…3 1.2 Назначение

Подробнее

БЛОК ПИТАНИЯ ОТ ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА

1 БЛОК ПИТАНИЯ ОТ ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА Руководство по эксплуатации — Технический паспорт Наша компания постоянно работает над улучшением качества продукции, что приводит к добавлению новых функций и возможностей

Подробнее

руководство по эксплуатации

ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ ИПС-500-220В/220В-2А-D ИПС-500-220В/110В-4А-D ИПС-500-220В/60В-8А-D ИПС-500-220В/48В-10А-D ИПС-500-220В/24В-15А-D AC(DC)/DC руководство по эксплуатации СОДЕРЖАНИЕ 1.

Подробнее

6. СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫХ СЧЕТЧИКОВ.

6. СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ ТРЕХФАЗНЫХ СЧЕТЧИКОВ. 6.1. Схемы включения трехфазных счетчиков в электроустановках напряжением 380/220 В. В трехфазных четырехпроводных сетях напряжением 380/220 В для измерений электрической

Подробнее

Паспорт Руководство по эксплуатации

ООО «НПФ Техэнергокомплекс» Блок питания от токовых цепей и управления высоковольтным выключателем БП-ТЭК-220-5-1 Паспорт Руководство по эксплуатации 2006г. 22 Блок питания от токовых цепей и управления

Подробнее

БЛОК КОНДЕНСАТОРНЫЙ БК-101

34 1922 код продукции при поставке на экспорт Утвержден — ЛУ БЛОК КОНДЕНСАТОРНЫЙ -101 Зав. Паспорт Содержание 1 Основные технические данные… 3 2 Комплектность… 6 3 Гарантии изготовителя… 6 4 Свидетельство

Подробнее

РУП «Белэлектромонтажналадка»

РУП «Белэлектромонтажналадка» БЛОК ПИТАНИЯ ОТ ТОКОВЫХ ЦЕПЕЙ БПТ-615 ПАСПОРТ ПШИЖ 190.00.00.001 ПС БЕЛАРУСЬ 220050, г. Минск, ул. Революционная 8, т./ф. (017) 226-88-11, 226-88-02 1 СОДЕРЖАНИЕ 1 Описание

Подробнее

ТРАНСФОРМАТОРЫ ТОКА ТОЛА-10

ТРАНСФОРМАТОРЫ ТОКА ТОЛА-10 Общие сведения Измерительные опорные трансформаторы тока ТОЛА-10 предназначены для установки в комплектных распределительных устройствах закрытого исполнения и служат для передачи

Подробнее

RU (11) (51) МПК H02J 3/00 ( )

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ (19) RU (11) (1) МПК H02J 3/00 (06.01) 168 44 (13) U1 R U 1 6 8 4 4 U 1 ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ (12) ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ (21)(22) Заявка:

Подробнее

ЦЕНТР РЕЛЕ И АВТОМАТИКИ

ЦЕНТР РЕЛЕ И АВТОМАТИКИ КАТАЛОГ РЕЛЕ ЗАЩИТЫ И АВТОМАТИКИ Дорогие коллеги! Вашему вниманию предоставляется каталог релейной продукции ООО «НПП «Центр реле и автоматики» для объектов энергетики и промышленной

Подробнее

Основные технические характеристики

Измерительные преобразователи предназначены для линейного преобразования действующего(среднеквадратичного) значения переменного тока в унифицированный электрический сигнал постоянного тока. Информацию

Подробнее

ЦЕНТР РЕЛЕ И АВТОМАТИКИ

ЦЕНТР РЕЛЕ И АВТОМАТИКИ КАТАЛОГ РЕЛЕ ЗАЩИТЫ И АВТОМАТИКИ Дорогие коллеги! Вашему вниманию предоставляется каталог релейной продукции ООО «НПП «Центр реле и автоматики» для объектов энергетики и промышленной

Подробнее

Трансформаторы питания типа ТПП

Трансформаторы питания типа ТПП Эти трансформаторы используются для питания полупроводниковой аппаратуры от сети переменного тока частотой 50 Гц и напряжением 127 и 220 В. Основные параметры трансформаторов

Подробнее

РУП «Белэлектромонтажналадка»

РУП «Белэлектромонтажналадка» БЛОК ПИТАНИЯ ОТ ТОКОВЫХ ЦЕПЕЙ БПТМ610-01 ПАСПОРТ ПШИЖ 12.00.00.00.00.007 ПС БЕЛАРУСЬ 220050, г. Минск, ул. Революционная 8, т./ф. (017) 226-88-11, 226-88-02 СОДЕРЖАНИЕ 1 Основные

Подробнее

ИЛТ1-1-12, ИЛТ модули управления тиристорами

ИЛТ, ИЛТ модули управления тиристорами Схемы преобразователей на тиристорах требуют управления мощным сигналом, изолированным от схемы управления. Модули ИЛТ и ИЛТ с выходом на высоковольтном транзисторе

Подробнее

УДК (083.96)

УДК 621.311.1(083.96) МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ПРЕДОТВРАЩЕНИЮ ФЕРРОРЕЗОНАНСА В РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВАХ 110-500 кв С ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМИ ТРАНСФОРМАТОРАМИ НАПРЯЖЕНИЯ И ВЫКЛЮЧАТЕЛЯМИ, СОДЕРЖАЩИМИ ЕМКОСТНЫЕ

Подробнее

Счётчики электроэнергии ME 0

Описание и каталожные номера 062087N 062088N 062089N ME1zr Функции Цифровые счётчики электроэнергии предназначены для локального учета активной энергии (действ. значение), потреблённой однофазной или трёхфазной

Подробнее

ТИ СОДЕРЖАНИЕ

СОДЕРЖАНИЕ 1 Введение…3 2 Назначение и область применения 4 3 Краткое описание конструкции релейных шкафов….5 4 Рекомендации по выбору основных схем электрических соединений…..7 5 Рекомендации по

Подробнее

ИСПЫТАНИЕ РЕЛЕ НАПРЯЖЕНИЯ ТИПА РН-50

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ КУРГАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра «Энергетика и технология металлов» ИСПЫТАНИЕ РЕЛЕ НАПРЯЖЕНИЯ ТИПА

Подробнее

Прочие компоненты системы питания

Прочие компоненты системы питания МИК-ЭН 300-С4Д28-8 электронная нагрузка с управлением от ПК Измеряемое входное напряжение, В до 350 В Количество каналов нагрузки 11 Количество каналов с 3-мя уровня нагрузки

Подробнее

Технические характеристики устройства

ООО «ПКФ «ОЛДИ» предлагает устройство защиты двигателя УЗД собственного производства, которое предназначено для защиты асинхронного электродвигателя путем отключения при возникновении следующей аварийной

Подробнее

Паспорт Руководство по эксплуатации

О О О «Н П Ф Т е х э н е р г о к о м п л е к с» Блок питания от токовых цепей и управления высоковольтным выключателем БП-ТЭК-220-5-2 У4 Паспорт Руководство по эксплуатации 2013г. 22 Блок питания от токовых

Подробнее

Трансформаторы напряжения

Трансформаторы напряжения Незаземляемые трансформаторы напряжения НОЛ-СВЭЛ Трёхфазные антирезонансные группы трансформаторов напряжения 3хЗНОЛ и 3хЗНОЛП Заземляемые трансформаторы напряжения ЗНОЛ и ЗНОЛП

Подробнее

ИТКЗ-01(исполнение 2)

ПРИБОРЫ ИЗМЕРЕНИЯ И ИНДИКАЦИИ Индикатор тока короткого замыкания ИТКЗ-0(исполнение 2) ТУ ВУ 0000.03-4 Назначение: для фиксации факта протекания тока короткого замыкания (ТКЗ) по одной или нескольким фазам

Подробнее

ИСПЫТАТЕЛИ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ ИКЗ-3,3

ИСПЫТАТЕЛИ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ ИКЗ-3,3 Испытатели коротких замыканий ИКЗ-3,3 предназначены для определения состояния отключенной контактной сети постоянного тока 3,3 кв, т.е. определения наличия или отсутствия

Подробнее

Источники выпрямленного оперативного тока | Бесплатные дипломные работы на DIPLOMKA.NET

Компактность и надежность кремниевых выпрямительных элементов позволили промышленности обеспечить массовый выпуск блоков питания — выпрямительных устройств, рассчитанных для подключения к источникам переменного тока и предназначенных для питания вторичных устройств выпрямленным током.
Блоки питания можно разделить на четыре группы: токовые (БПТ), на-пряжения (БПН), зарядные устройства (УЗ), комбинированные (БПЗ-401 и БПЗ-402). Блоки БПТ и БПЗ-402 служат для подключения к трансформаторам тока, а БПН, УЗ и БПЗ-401—к трансформаторам напряжения или собственных нужд. В блоки питания входят стабилизирующие элементы: промежуточные насыщающиеся трансформаторы ПНТ, феррорезонансные и полупроводниковые стабилиза-торы напряжения и др.
Блоки питания БПТ и БПН выпускаются трех модификаций и имеют следующую нормальную выходную мощность: БПТ-11 и БПН-11—40 Вт, БПТ-101 и БПН-101—до 240 Вт и БПТ-1001 и БПН-1001 —1200 Вт.
Блок питания БПТ-11 (рисунок 1, а), состоящий из промежуточного на-сыщающегося трансформатора TL, выпрямителя V на кремниевых вентилях Д-226 и конденсатора С, образующего с вторичной обмоткой трансформатора TL феррорезонансный контур, рассчитан для подключения к трансформаторам тока. Надежная работа при наибольшей нагрузке обеспечивается при токах первичной обмотки трансформатора TL от 5 до 20 А
Блок питания БПН-11 ((рисунок 1, б) содержит два одинаковых узла, состоящих из промежуточного трансформатора TL, выпрямителя V на кремниевых вентилях Д-226 и конденсатора С, образующего с вторичной обмоткой трансформатора TL феррорезонансный контур. Этот блок питания рассчитан для подключения к источникам переменного тока напряжением 11О и 220 В.
Блоки питания БПТ-101 и БПН-101 аналогичны по конструкции блокам БПТ-11 и БПН-11, а блоки БПТ-1001 и БПН-1001 отличаются тем, что в феррорезонансный контур первого введен линейный дроссель, а второй выполнен трехфазным без конденсатора.


Рисунок 1 – Блоки питания:
а-БПТ-11, б —БПН-11

В качестве источников выпрямленного оперативного тока применяют два типа выпрямительных устройств: блоки питания тока и напряжения, зарядные устройства и предварительно заряженные конденсаторные батареи для питания средств автоматики, релейной защиты, управления, сигнализации и электромагнитов отключения выключателей; специальные выпрямительные устройства УКП для питания электромагнитов включения выключателей. Блок питания тока БПТ состоит из промежуточного насыщающего трансформатора тока TLA с выпрямительным мостом VS на выходе и имеет феррорезонансную стабилизацию вторичного напряжения. Блок питания напряжения БПН представляет собой промежуточный трансформатор напряжения TLV с выпрямительным мостом VS на выходе. Эти блоки можно использовать как самостоятельные источники питания или в комбинации друг с другом. Так стабилизированные блоки питания напряжения БПНС-1 вместе с токовыми БПТ-1002 служат для питания цепей защиты, автоматики и дистанционного управления.


Рисунок 2 – Блоки питания БПТ и БПН:
UG1, UG2 — блоки питания от трансформаторов тока и собственных нужд, L — катушка

Мощность блоков питания в некоторых случаях бывает недостаточна для работы электромагнитных приводов выключателей, потребляющих большие токи, поэтому применяют конденсаторные устройства серии БК-400 из металлобумажных конденсаторов емкостью 40, 80 и 200 мкФ, получающие заряд в период нормального режима. Запасенную ими энергию используют для питания релейной защиты; приводов отделителей и выключателей.
Для питания включающих электромагнитов приводов коммутационных аппаратов служат комплектные выпрямительные устройства БПРУ-66, которые содержат выпрямители, собранные по трехфазной мостовой схеме (схеме Ларионова) на мощных кремниевых диодах ВК2-200-5АБ (на ток 200 А и напряжение 500 В) и питающиеся от сети собственного расхода напряжением 220 В {БПРУ-66/220) или 380 В (БПРУ-66/380).

Зарядные устройства

Для заряда конденсаторных устройств применяют зарядные устройства. Схема зарядного устройства УЗ-401 показана на рисунке 3. Оно рассчитано на одновременный заряд конденсаторов общей емкостью от 500 до 1000 мкФ В состоит из промежуточного трансформатора TLV, выпрямителя VS, поляризованного реле KL и реле минимального напряжения KV, которые контролируют наличие зарядного напряжения и подводимое напряжение.
Блоки серии БПЗ-400 обеспечивают заряд конденсаторных батарей, ис-пользуемых для приведения в действие аппаратов и устройств релейной защиты (режим разряда), или питание выпрямленным током аппаратуры автоматики, управления и релейной защиты (режим блока питания).
Блоки питания и заряда БПЗ-401 (рисунок 4, а) состоят из промежуточного трансформатора напряжения TLV с выпрямительным мостом VS на выходе. Реле KL предназначено для сигнализации о наличии зарядного напряжения. Первичная и вторичная обмотки трансформатора TLV выполнены секционированными. Параллельное или последовательное соединение секций позволяет включать блок на напряжение 100, 105, ПО, 115, 121, 127 В или 200, 220, 230, 242, 254 В, а получать на выходе напряжение НО или 220 В. Заряжаемые конденсаторы подключают через разделительный диод VD к выводам 6 и 10, а аппаратуру, питающуюся непосредственно от блока питания, — к выводам 7 и 10.


Рисунок 3 – Схема конденсаторного устройства УЗ-401

Блоки питания и заряда БПЗ-402 (рисунок 4, б) состоят из промежуточного насыщающегося трансформатора тока TLA с выпрямительным мостом VS на выходе и имеют феррорезонансную стабилизацию вторичного напряжения, которая обеспечивается согласованием индуктивности трансформатора TLA с емкостью конденсатора С. Вторичная обмотка блока питания имеет отпайки для регулирования тока наступления феррорезонанса и получения на выходе номинального напряжения ПО или 220 В. Последовательное или параллельное включение секций первичной обмотки, а также наличие в них отпаек позволяет изменять входное сопротивление блоков и уставку по току наступления феррорезонанса. Для зарядки конденсаторы подключают к зажимам 8 и 10 или 7 и 10 соответственно для быстрого или медленного заряда, а аппаратуру, питающуюся непосредственно от блока питания, — к выводам 9 и 10.


Рисунок 4 – Блоки питания БПЗ-401 (а) и БПЗ-402 (б):
1 — 10 — зажимы выводов

Устройства УКП состоят из двух шкафов, при необходимости соединяемых между собой: УКП-1 — выпрямитель с распределительным устройством, УКП-2 — индуктивный накопитель энергии. Устройство УКП-1 используют отдельно в тех случаях, когда не требуется индуктивный накопитель энергии (например, для питания электромагнитов включения выключателей). Контроль за состоянием УКП осуществляется с помощью вольтметра, лампы сигнализации и указательных реле.
Устройство УКП-2 содержит катушку индуктивности, в которой при подаче напряжения на электромагнит включения выключателя накапливается электромагнитная энергия, и систему коммутации на базе тиристоров, обеспечивающую быстрое подключение указанной катушки к электромагниту в случае включения выключателя на к. з., сопровождающееся снижением напряжения.
Зарядные устройства УЗ предназначены для предварительного заряда конденсаторов. Электроэнергия, запасаемая в конденсаторах, используется для питания отдельных вторичных цепей.


Рисунок 5 – Зарядное устройство УЗ-401

Зарядное устройство УЗ-401 (рисунок 5) имеет промежуточный транс-форматор TL, выпрямитель V на кремниевых вентилях и реле (поляризованное KL и минимального напряжения KV). Поляризованное реле KL контролирует исправность выпрямителя и заряжаемого конденсатора С. В нормальных условиях оно включено, а при пробое выпрямителя или конденсатора отключается и своими размыкающими контактами приводит в действие соответствующую сигнализацию. Реле напряжения KV контролирует подводимое к зарядному устройству напряжение. Если оно отсутствует или значительно снижено, реле KL своими замыкающими контактами отделяет блок от заряжаемых конденсаторов. Устройство УЗ-401 рассчитано на одновременный заряд конденсаторов общей емкостью от 500 до 1000 мкФ напряжением около 400 В. Питание зарядного устройства осуществляется от источника переменного напряжения ПО или 220 В.
Схема питания нескольких вторичных цепей от зарядного устройства CG показана на рисунок 6. Полупроводниковые диоды VI и V2 разделяют вторичные цепи устройств А V (автоматики) и АК (релейной защиты) и обеспечивают разряд конденсатора только на ту цепь, для которой он предназначен. Рубильники S1 и S2 служат для разряда конденсаторов С1 и С2 при ревизии зарядных устройств и питающихся от них вторичных цепей.


Рисунок 6 – Схема питания вторичных цепей от зарядного устройства

Источники переменного и выпрямленного оперативного тока на подстанциях

1. Цель работы

Изучение источников исхем переменного и выпрямленного опера­тивного тока. Изучение конструкции и схем шкафа комплектного распред-устройства серии К 102. Исследование схемы управления на переменном и выпрямленном оперативном токе вакуумным выключателем BBB-IO/320.

2. Теоретические сведения

 Недостатком оперативного постоянного тока является боль­шая стоимость аккумуляторных батарей и разветвленной сети постоянного тока. Для снижения стоимости электрооборудования и упрощения его экс­плуатации на подстанциях до 220 кВ применяют оперативный выпрямленный и переменный ток. В качестве источников оперативного переменного тока используют обычные или специальные выделенные трансформаторы собствен­ных нужд (ТСН) небольшой мощности, а также измерительные трансформато­ры тока и напряжения.

В настоящее время электропромышленностью выпускаются серийно релейная аппаратура и приводывыключателей, короткозамыкателей,отделителей для работы непосредственно на оперативном переменном токе и от выпрямительных устройств в установках напряжением 6,10,35 и 110,220 кВ. Выпрямленный оперативный ток позволяет применять аппа­раты оперативных цепей и схемы, аналогично применяемым в установках постоянного оперативного тока. В качестве источников выпрямленного оперативного тока используются ТСН,трансформаторы тока и напряжения совместно с выпрямительными блоками питания и предварительно заряжён­ными конденсаторами. Выпрямительные блоки патания выпускаются промыш­ленностью в широком диапозоне мощностей — от 20 Вт (БП-11) до 1,5 кЗт (БП-1002) и выходных напряжений — 24,48,110 и 220 В.

В состав серии Ш входят стабилизированные, блоки типа БПТ-1002, БПНС-1 и блоки типа БПН-1002. Нестабилизированные блоки используются питания цепей сигнализации и ламп сигнализации «сложения.

В основу принципа работы стабилизированных блоков питания (БПТ), подключенных к трансформаторам тока, положена стабилизация среднего значения вторичного напряжения. Применения блоков разработаны и комбинированные схемы. Стабилизирован-ные блоки питания типа БПНС-1 вместе с токовыми типа БПТ-1002 используются для питания от ТТ,а БПН-от ТН,или ТОН. Блоки БПГ и БПН работают обычно на общие шины выпрямленного напряжения. Характерное отличие блоков ВПТ к БПН состоит в том,что блоки БПН обеспечивают питанием опера­тивные цепи в нормальных условиях,когда на подстанции заведомо имеется напряжение,а блоки БПТ- в режимах короткого замыкания,когда блоки БПН не могут обеспечить питание вторичных устройся  из-за большого сниже­ния напряжения в первичных цепях.

Мощность блоков питания в некоторых случаях недостаточна для

питания приводов выключателей. Для питания этих приводов применяют конденсаторные устрой тва,которые заряжаются в период нормального ре­жима электроустановки и энергия заряда которых используется в аварийных режимах  ёмкость заряженного конденсатора должна быть такой,чтобы эне­ргия конденсатора превышала энергию,требуемую для срабатывания привода выключателя.

   Напряжение конденсаторов должно быть больше напряжения сраба­тывания во всем промежутке времени срабатывания электромагнитов отклю­чения . Увеличение напряжения заряда конденсаторов позволяет уменьшить их» ёмкость при неизменной энергии,но по условиям техники безопасности оно не должно превышать 400 В. Для заряда конденсаторов нашли применение зарядные устройства типа У3-401,а в качестве предварительно заря­женных конденсаторов — блоки конденсаторов БК-400,БК-401,БК-40Й. Уст­ройства БПЗ-401 и БПЗ-402 содержат в себе зарядное устройство и блок

конденсаторов.

Обычно в электроустановках с переменным оперативным током ус­танавливают выключатели с легкими приводами ( пружинными, грузовыми ), в которых электромагнитом включения затрачивается небольшая энергия на освобождение защелки. При этом оказывается возможным использовать конденсаторные устройства и для включения выключателей.

В тех же случаях, когда неизбежна установка выключателей с Мощными электромагнитными приводами,потребляющими при включении от 10 до 170 кВт,приходится питать электромагнита включения таких при­водов централизовано от ТСН через выпрямительную установку.

Рис 3. Электрическая схема управления выключателя

Вывод: Изучили источники исхемы переменного и выпрямленного опера­тивного тока. Изучили конструкции и схемы шкафа комплектного распред-устройства серии К 102. Исследовали схему управления на переменном и выпрямленном оперативном токе вакуумным выключателем BBB-IO/320.

Министерство образования Республики Беларусь

Гомельский государственный технический университет им. П.О.Сухого

Кафедра “Электроснабжение”

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 13

Источники переменного и выпрямленного оперативного тока на подстанциях.

Выполнил студент гр. Э-41
Куртешев Р.Х.
Принял преподаватель
Шведова О.С.

Гомель 2003

Выпрямительные блоки питания и зарядные устройства в схемах релейной защиты

Автор(ы):Гельфанд Я. С.

09.02.2022

Год изд.:1983
Описание: Рассмотрены вопросы теории и практики выполнения выпрямительных блоков питания, включаемых в цепи тока и напряжения, а также зарядных устройств, используемых для заряда конденсаторных батарей. Определена область применения схем релейной защиты с выпрямительными блоками питания и зарядными устройствами. Приведены основные данные по проектированию таких схем и их расчету. Обобщается опыт отечественных эксплуатационных, проектных и научно- исследовательских организаций. Для инженерно-технического персонала, работающего в области релейной защиты, а также для студентов электроэнергетических специальностей.
Оглавление: Обложка книги. Предисловие [3]
Глава первая. Токовые выпрямительные блоки питания [6]
  1. Назначение и основные требования [6]
  2. Стабилизаторы напряжения, включаемые на источник вынужденного переменного тока [7]
  3. Параллельный феррорезонансный контур как стабилизатор напряжения [25]
  4. Токовые феррорезонансные блоки питания [45]
Глава вторая. Комбинированные выпрямительные блоки питания [48]
  5. Назначение и основные требования [48]
  6. Нестабилизированные блоки напряжения [49]
  7. Стабилизированные блоки напряжения [51]
  8. Способы выполнения комбинированных блоков питания [62]
Глава третья. Использование заряженных конденсаторов в качестве источника оперативного тока [74]
  9. Особенности применения [74]
  10. Разряд конденсаторов на электромагнитные аппараты [75]
  11. Заряд конденсаторов от источников выпрямленного напряжения [83]
  12. Зарядные устройства, включаемые в цепи напряжения, и блоки конденсаторов [93]
  13. Заряд конденсаторов от источников выпрямленного тока [96]
  14. Зарядные устройства, включаемые в цепи тока [108]
Глава четвертая. Схемы включения выпрямительных блоков и зарядных устройств и расчет обеспеченности питания оперативных цепей [110]
  15. Работа электромеханических аппаратов, включенных на выпрямленное напряжение [110]
  16. Организация питания полупроводниковых устройств от выпрямительных блоков [113]
  17. Особенности использования выпрямленного оперативного тока [121]
  18. Схемы включения выпрямительных блоков питания [126]
  19. Схемы включения централизованных БПК на упрощенных подстанциях [133]
  20. Схемы питания оперативных цепей от заряженных конденсаторов [143]
  21. Применение зарядных устройств и блоков конденсаторов на упрощенных подстанциях [146]
  22. Расчет схем с БПТ [156]
  23. Расчет схем с БПН и БПНС [162]
  24. Расчет схем с БПК [168]
  25. Расчет схем с зарядными устройствами и блоками конденсаторов [181]
Приложения [184]
Список литературы [191]
Формат: djvu
Размер:22864307 байт
Язык:РУС
Рейтинг: 86
Открыть: Ссылка (RU)

Полноволновые и полуволновые источники питания — рекомендации по применению


В этом документе описывается опасность одновременного использования двухполупериодных и двухполупериодных источников питания, а также дается обзор основных схем полуволновых и двухполупериодных источников питания.

Рис. 1: Схематическое обозначение диода
Диоды

Чтобы понять разницу между полноволновыми и полуволновыми источниками питания, вы должны понимать, как работает диод.
На рис. 1 схематично обозначен диод.Диод — это электронный переключатель. Когда на клемме анода (+) больше положительное напряжение, чем на клемме катода (-), переключатель замкнут, и ток будет течь через диод от анода (+) к катоду (-). Когда на клемме катода (-) больше положительное напряжение, чем на клемме анода (+), переключатель разомкнут, и ток не будет течь.

Опасность смешивания полуволновых источников питания с полноволновыми источниками питания

На рис. 2 показана схема двухполупериодного источника питания. Во многих системах управления используются полуволновые источники питания, и в этих системах нижняя клемма трансформатора 24 В переменного тока обычно подключается к земле.Если к такой системе подключен двухполупериодный источник питания (как показано на рисунке 4), то верхний вывод трансформатора также подключается к земле через диод D3 в течение отрицательного полупериода источника питания переменного тока. Это создает короткое замыкание между клеммами трансформатора (как показано на рис. 3), которое приводит либо к срабатыванию автоматического выключателя, либо к выгоранию диода, либо к выгоранию трансформатора — или, возможно, ко всем трем факторам.

Поэтому никогда не пытайтесь питать двухполупериодные и двухполупериодные блоки питания от одного и того же трансформатора.

Двухполупериодные и двухполупериодные источники питания могут сосуществовать в одной системе управления, просто они должны питаться от отдельных трансформаторов.

Рис. 2: Базовый двухполупериодный источник питанияРис. 3: Клеммы трансформатора источника питания на рис. 4 ниже соединены вместе через диод D3 во время отрицательного полупериода источника переменного тока. Рис. 4: Базовый двухполупериодный источник питания с нижней клеммой трансформатора на 24 В переменного тока неправильно подключен к земле
Полуволновые источники питания

На рис. 5 показан простой источник питания полуволн.24 В переменного тока является выходом силового трансформатора на 24 В переменного тока. D1 — диод, преобразующий переменный ток в пульсирующий постоянный. C1 — фильтрующий конденсатор, сглаживающий пульсирующий постоянный ток. R1 — нагрузка цепи, 275 Ом выбрано для нагрузки около 100 мА.

На рис. 6 показаны формы сигналов напряжения полупериодного источника питания при входном напряжении 24 В переменного тока (среднеквадратичное значение) (или 68 В от пика к пику). Более светлая форма сигнала соответствует напряжению питания 24 В переменного тока, а более темная форма сигнала соответствует напряжению на фильтрующем конденсаторе C1 и нагрузочном резисторе R1.

Как показано на рис. 6, в каждом положительном полупериоде источника питания 24 В переменного тока напряжение на конденсаторе фильтра и нагрузочном резисторе возрастает до пикового значения напряжения переменного тока. В отрицательный полупериод конденсатор обеспечивает ток для нагрузки. Изменение напряжения нагрузки или пульсации зависят от номинала конденсатора — чем больше конденсатор, тем меньше пульсации напряжения.

Рис. 5: Базовый полуволновой источник питанияРис. 6: Полупериодные формы сигналов напряжения источника питания

В заштрихованной части рис.6, эффективная схема полуволнового источника питания показана на рис. 7. Источник питания 24 В переменного тока заряжает C1 и подает ток нагрузки. Поскольку конденсатор должен накапливать ток для отрицательного полупериода, зарядный ток конденсатора может быть довольно большим, в данном случае почти 1 ампер. Чем больше конденсатор, тем больше зарядный ток.

Рис. 7: Диод D1 закрыт во время заштрихованной части сигнала на Рис. 6. Рис. 8: Диод D1 открыт во время незаштрихованной части сигнала на рис.6.

В незаштрихованной части рисунка 6 эффективная схема полуволнового источника питания показана на рисунке 8. Диод открыт, поэтому источник 24 В переменного тока не подает питание, а конденсатор подает весь ток нагрузки.

Полуволновые источники питания

обычно более сложны, чем схема, показанная на рис. 5. Эта простая схема была выбрана для упрощения пояснений. Обычно имеется схема регулирования для поддержания постоянного напряжения на выходе. Регуляторы работают хорошо, но они не могут удерживать постоянный выходной сигнал, если напряжение конденсатора фильтра падает ниже регулируемого выходного сигнала.Регуляторы также используют некоторое напряжение конденсатора фильтра для правильной работы.

В схеме, показанной здесь, напряжение конденсатора фильтра падает до 20 В, прежде чем он заряжается напряжением 24 В переменного тока. Следовательно, было бы невозможно иметь регулируемое выходное напряжение выше 19,5 В постоянного тока.

Полноволновые источники питания

На рис. 9 показан простой двухполупериодный источник питания. 24 В переменного тока является выходом силового трансформатора на 24 В переменного тока. D2, D3, D4 и D5 — диоды, преобразующие переменный ток в пульсирующий постоянный.C2 — фильтрующий конденсатор, сглаживающий пульсирующий постоянный ток. R2 — нагрузка цепи, 275 Ом выбрано для нагрузки около 100 мА.

На рис. 10 показаны осциллограммы напряжения двухполупериодного источника питания при входном напряжении 24 В переменного тока (среднеквадратичное значение) (или 68 В от пика до пика). Более светлая форма сигнала представляет собой источник питания 24 В переменного тока после того, как он был преобразован в пульсирующее постоянное напряжение с помощью диодов. Более темная кривая представляет собой напряжение на фильтрующем конденсаторе C2 и нагрузочном резисторе R2.

Как показано на рис. 10, напряжение на конденсаторе фильтра и нагрузочном резисторе возрастает до пикового значения напряжения питания.Когда напряжение питания возвращается к нулю, конденсатор обеспечивает ток для нагрузки. Изменение напряжения нагрузки или пульсации зависят от номинала конденсатора — чем больше конденсатор, тем меньше пульсации напряжения.

В темных прямоугольниках на рис. 10 действующая схема блока питания показана на рис. 11. В светлых прямоугольниках на рис. 10 эффективная схема блока питания показана на рис. 12. В оба этих периода , источник питания 24 В переменного тока заряжает конденсатор C1 и обеспечивает ток нагрузки.Ток заряда конденсатора может быть довольно большим, в данном случае почти 0,5 ампера. Чем больше конденсатор, тем больше зарядный ток.

В незаштрихованной части рис. 10 все диоды открыты, и конденсатор обеспечивает весь ток нагрузки.

Рис. 9: Базовый двухполупериодный источник питанияРис. 10: Полноволновые формы сигналов напряжения источника питанияРис. 11: Путь тока в темной части рис. 10.Рис. 12: Путь тока в светлой части рис. 10. Двухполупериодные источники питания

обычно более сложны, чем схема, показанная на рис. 9.Эта простая схема была выбрана для легкого объяснения. Обычно имеется схема регулирования для поддержания постоянного напряжения на выходе. Регуляторы работают хорошо, но они не могут удерживать постоянный выходной сигнал, если напряжение конденсатора фильтра падает ниже регулируемого выходного сигнала. Регуляторы также используют некоторое напряжение конденсатора фильтра для правильной работы. В схеме, показанной на предыдущей странице, напряжение конденсатора фильтра падает до 25,5 В, прежде чем он заряжается напряжением 24 В переменного тока. Следовательно, было бы невозможно иметь регулируемый выход более 25 В постоянного тока.

Как описано на первой странице этого документа, двухполупериодные и двухполупериодные источники питания могут сосуществовать в одной системе управления, просто они должны питаться от отдельных трансформаторов.

Если у вас есть дополнительные вопросы о полуволновых и двухполупериодных источниках питания, позвоните своему представителю BAPI.


PDF-версия для печати данного руководства по применению

Power Rectifier — обзор

11.1 Введение

Экспоненциальное увеличение вычислительной мощности за последние 40 лет было достигнуто за счет уменьшения площади устройства более чем в 100 000 раз, с 10 мкм в 1970 г. до 25 нм в 2010 г. .Стоимость единицы вычислительной мощности снижалась аналогичными темпами (рис. 11.1) [2]. Уменьшение размера устройства увеличило скорость обработки за счет уменьшения расстояния, которое носители должны пройти в канале. Это увеличило плотность и количество устройств на кристалл, тем самым увеличив вычислительную мощность и доступную память. Это колоссальное увеличение вычислительных мощностей с эффектом затрат стало основной движущей силой повышения производительности мировой экономики. Это также основной драйвер доступных расходных материалов в виде интернет-контента, такого как потоковое кино и видеоигры, которые доступны на портативных устройствах, таких как смартфоны.

Рисунок 11.1. Историческая стоимость бита DRAM [1].

Помимо поддержки многих других отраслей, полупроводниковый бизнес сам по себе очень большой, с доходом, превышающим 300 миллиардов долларов в 2010 году [3]. Полупроводниковые устройства в основном делятся на два основных типа: процессоры и память. Существует несколько небольших, но значительных типов продуктов, таких как светоизлучающие диоды (СИД), силовые выпрямители и датчики изображения. В этой главе основное внимание будет уделено применению тонких пленок в полупроводниковых запоминающих устройствах.Тонкие пленки сыграли важную роль в обеспечении такого значительного улучшения возможностей полупроводников. В этой главе будут рассмотрены два основных типа полупроводниковой памяти, включая прошлые и современные архитектуры и интеграцию процессов, роль конкретных тонких пленок в каждой из них и методы осаждения тонких пленок, используемые в промышленности. Он завершится обзором потенциальных будущих устройств памяти и тонкопленочных применений в них.

Полупроводниковая память делится на энергозависимую и энергонезависимую категории.Энергозависимая память состоит в основном из динамической памяти с произвольным доступом или DRAM и сохраняет информацию только тогда, когда на устройство постоянно подается ток. Еще одно меньшее по размеру, но очень важное запоминающее устройство — это статическая оперативная память, или SRAM. Рынок DRAM намного превышает рынок устройств SRAM, хотя небольшое количество устройств SRAM используется почти во всех логических микросхемах и микросхемах памяти. Полупроводниковая энергонезависимая память состоит в основном из так называемых «флэш-устройств» и сохраняет информацию даже при отключении питания.Другие энергонезависимые полупроводниковые запоминающие устройства включают постоянную память с маской (MROM), одноразовую программируемую память (OTP) на основе защиты от предохранителей и электрически стираемую постоянную память (EEPROM).

На самом деле, разделение рынка на отдельные типы памяти, такие как энергозависимая и энергонезависимая, размывается из-за все более сложных архитектур системного уровня, которые используют несколько типов памяти для обеспечения высокоскоростной передачи данных между памятью и процессором. На рис. 11.2 показана типичная система «кэширования», используемая для передачи данных с больших, но медленных устройств хранения, таких как магнитные жесткие диски и DRAM, на процессор с высокой скоростью передачи данных [4].

Рисунок 11.2. Иерархия кэша памяти. Кэши L1 и L2 являются встроенными устройствами SRAM, тогда как L3 часто представляет собой встроенную DRAM [3].

Улучшения масштабирования стали настолько регулярными и ожидаемыми, что отрасль опубликует прогноз размеров и производительности устройств на следующие несколько лет. Международная технологическая дорожная карта для полупроводников (ITRS) публикуется ежегодно и доступна на http://www.itrs.net. Дорожная карта расширялась с каждым годом и теперь включает разделы, посвященные проектированию, тестированию, моделированию, транзисторам и межсоединениям, а также другим темам.Определены потенциальные препятствия для масштабирования. Дорожная карта оказалась полезным инструментом для решения общих проблем отрасли.

SRAM представляет собой матрицу ячеек памяти, которые сохраняют информацию, пока подается питание, без «обновления» данных. Ячейка памяти SRAM представляет собой бистабильную схему, состоящую из четырех-шести транзисторов. Структуры ячеек SRAM с четырьмя транзисторами и двумя поликремниевыми нагрузочными резисторами (4T2R) являются общими, как и конструкции с шестью транзисторами. Хотя конструкция с шестью транзисторами занимает больше места, они менее подвержены утечкам и менее подвержены программным ошибкам, чем конструкция 4T2R.В SRAM правят логикоподобное производство и материалы, а повышение производительности происходит за счет устройств меньшего размера [5]. Поскольку в ячейках SRAM используется создание и интеграция логики, они не будут рассматриваться в этой главе.

Огромное снижение стоимости бита и увеличение доступного объема памяти флэш-памяти NAND привели к появлению совершенно новой категории устройств — твердотельных накопителей (SSD). Впервые представленные для ноутбуков высокого класса, твердотельные накопители быстро завоевывают всеобщее признание. Твердотельные накопители обеспечивают гораздо более быструю загрузку, снижают энергопотребление и имеют меньшие форм-факторы, чем магнитные жесткие диски.В 2011 году твердотельный жесткий диск емкостью 128 ГБ был широко доступен в рознице по цене менее 200 долларов США.

Источники питания — Restarters Wiki

На этой странице рассказывается об источниках питания: различные типы и принципы их работы, способы диагностики проблем и способы их устранения.

Резюме

Многие части электронного оборудования включают в себя блок питания (часто сокращенно PSU) для преобразования сырой электроэнергии из сети или батареи в необходимую форму. На этой странице мы объясняем несколько этапов этого процесса преобразования и различные способы их достижения, а также способы распознавания связанных компонентов.

Блоки питания часто предназначены для управления и преобразования относительно большого количества энергии в довольно небольшом пространстве, и часть этой мощности неизбежно будет потрачена впустую в виде тепла. Эта жара может привести к неудачам.

Безопасность

Работа с сетевыми источниками питания может быть опасной, если вы полностью не понимаете, что делаете. Они часто содержат большие конденсаторы, которые могут сохранять опасное напряжение даже после отключения питания от сети.

Зачем нужен блок питания?

Блок питания выполняет некоторые или все из следующих задач:

  • Преобразование напряжения или ограничение тока : Напряжение в сети составляет 240 В, что слишком высоко для большинства электронных устройств и опасно, если на него могут попасть пальцы, поэтому может потребоваться снижение напряжения. В некоторых случаях (например, микроволновая печь или питание фотовспышки) требуется преобразование в более высокое напряжение.Некоторые устройства, такие как люминесцентные лампы и светодиоды, требуют определенного тока, а не напряжения. Устройство или схема, обеспечивающая это, часто называют балластом.
  • Изоляция : Несмотря на то, что напряжение может быть снижено, если остается прямой электрический путь к сети, это может быть опасно. Профессиональные электроинструменты, особенно если они используются на открытом воздухе, часто питаются через изолирующий трансформатор, чтобы разорвать этот путь.
  • Выпрямление : Питание от сети переменного тока, что означает изменение направления 100 раз в секунду (или 120 раз в США и некоторых других странах).Хотя это нормально для отопления, некоторых форм освещения и большинства электродвигателей, для электроники обычно требуется постоянный ток, который идет только в одном направлении. Выпрямление — это технический термин для преобразования переменного тока в постоянный.
  • Сглаживание : Выпрямленный и сглаженный ACAC моментально падает до нуля при изменении направления, и если вы просто исправите его, он все равно будет падать до нуля 100 раз в секунду. Это может быть хорошо, например, если вы используете его только для зарядки аккумулятора, но электронное оборудование обычно не может с этим справиться.В звуковом оборудовании, например, это вызвало бы очень громкое гудение, которое уничтожило бы музыку. Сглаживание накапливает электрическую энергию, чтобы заполнить пробелы и сгладить поток, немного похоже на то, как глушитель в автомобиле сглаживает поток выхлопных газов, чтобы сделать его тише.
  • Правило : Если входное сетевое напряжение изменяется, выпрямленный и сглаженный выходной сигнал будет изменяться пропорционально. И если не использовать большие и дорогие сглаживающие компоненты, останется некоторая доля «пульсаций», которая может вызвать раздражающий гул в аудиоаппаратуре.Если питание подается от батареи, ее напряжение будет падать по мере ее разрядки. Выходное напряжение также может падать по мере увеличения тока. Электронное оборудование часто нуждается в питании не только очень плавным, но и достаточно точным напряжением, чтобы можно было оптимизировать конструкцию. Регламент это предусматривает. Существует два вида регулятора напряжения:
    • В линейном регуляторе избыточная входная мощность просто поглощается и превращается в тепло, совсем немного, если избыток небольшой, или больше, если он больше.Это немного похоже на то, как положить кирпич на педаль акселератора вашего автомобиля и контролировать скорость с помощью тормоза. Это расточительно, но дешево, тем не менее, этого может быть достаточно для устройств с низким энергопотреблением, если только им не нужно выжимать из батареи максимальный срок службы.
    • В импульсном стабилизаторе питание включается и выключается до нескольких миллионов раз в секунду, при этом время включения постоянно регулируется для компенсации изменений входного сигнала или мощности, потребляемой нагрузкой. Это похоже на комнатный термостат, который работает большую часть времени, чем холоднее снаружи, чтобы поддерживать примерно постоянную температуру в помещении.Подобно тому, как тепловая инерция помещения сглаживает колебания температуры при включении и выключении термостата, выход импульсного регулятора необходимо сглаживать. Однако сглаживающие компоненты могут быть намного меньше, чем требуется для сглаживания выпрямленных сетей, поскольку им нужно накапливать энергию, как правило, всего несколько миллионных, а не сотых долей секунды. Используется небольшой конденсатор, а в некоторых конфигурациях небольшая катушка также сохраняет энергию в виде магнетизма.

Хорошо спроектированный импульсный регулятор можно сделать очень эффективным, но это более сложная задача.Раньше это означало, что импульсные источники питания были более дорогими, но теперь это уже не так. Стоимость железа и меди в сетевом трансформаторе остается высокой, но стоимость дополнительной электроники в импульсном источнике питания за последние годы резко упала.

Имея небольшой опыт, как правило, легко определить, является ли сетевой блок питания линейным или импульсным, даже не открывая его, просто взвесив в руке. Линейный блок питания будет содержать сетевой трансформатор с довольно тяжелым железным сердечником, тогда как импульсный будет казаться намного легче.

Импульсный источник питания, используемый с ноутбуком или зарядным устройством для телефона, обычно включает в себя все вышеперечисленные элементы, но не в том же порядке. Необработанный сетевой вход выпрямляется и грубо сглаживается, давая сетевое напряжение постоянного тока. Затем он подается на импульсный регулятор. Импульсный стабилизатор включает в себя трансформатор для обеспечения изоляции, а также для снижения напряжения до более приемлемого уровня. Поскольку трансформатор работает с очень высокой скоростью переключения, он может быть намного меньше, чем сетевой трансформатор, работающий с той же мощностью, поскольку он преобразует мощность в гораздо меньшие кусочки.Без громоздкого сетевого трансформатора, содержащего много железа и меди, импульсный блок питания можно сделать намного легче и компактнее.

Линейные источники питания

Операция

На анимации выше показаны различные уровни сложности линейного источника питания. Линейные источники питания, предназначенные для работы от сети, содержат трансформатор с железным сердечником для обеспечения изоляции и снижения напряжения, а также дополнительные компоненты по мере необходимости.

  • Блок питания переменного тока содержит только трансформатор и, возможно, предохранитель (показан на входе трансформатора).Трансформатор имеет 2 обмотки: первичную, подключенную к сети, и вторичную, подключенную к выходу и обычно обеспечивающую гораздо более низкое напряжение. Вы редко встретите такой простой источник питания, поскольку большинству низковольтного оборудования требуется постоянный, а не переменный ток.
  • В блоке питания постоянного тока добавлен выпрямитель, обычно состоящий из 4 диодов (возможно, в одном корпусе с 4 выводами), образующих мостовой выпрямитель. Выходная мощность далеко не постоянна, но, по крайней мере, она идет только в одном направлении, так что этого достаточно для очень простого зарядного устройства.
  • Сглаженный источник питания добавляет конденсатор, который накапливает электрический заряд во время пиков и отдает его в промежутках между циклами, поэтому его часто называют резервуарным конденсатором. Это всегда будет оставлять пульсацию на выходе, но достаточно большой конденсатор может сделать ее приемлемо малой.
  • Регулируемый блок питания дополнительно содержит линейный регулятор. Это не только убирает пульсации, но и дает довольно точное выходное напряжение, даже если напряжение сети меняется.

На фото сглаженный блок питания, переделанный с добавлением линейного регулятора.

Иногда можно встретить блок питания, разделенный на две части, например, настенный куб, подключаемый к сетевой розетке и содержащий сглаженный блок питания, и линейный регулятор в самом оборудовании.

Диагностика

Поиск неисправностей в линейном источнике питания становится простым, если вы понимаете, как он работает. Вы можете выполнить следующие логические шаги:

  • Сначала выполните визуальную проверку.Сетевая вилка и шнур в хорошем состоянии, без признаков трещин или повреждений изоляции? Есть ли видимые признаки перегрева или возгорания, в частности трансформатора? Проверьте накопительный конденсатор на предмет вздутия или утечки. Был ли запах гари или перегрева, когда он перестал работать?
  • Проверьте предохранитель и проверьте целостность цепи от каждого из токоведущих и нейтральных контактов сетевой вилки до трансформатора.
  • Проверьте каждый из 4 диодов с помощью измерительного прибора на диапазоне диодов.В случае диодного моста в одном корпусе проверьте между каждым из входов переменного тока и каждым из положительных и отрицательных выходов.
  • Если можете, проверьте накопительный конденсатор. Вы можете проверить его в цепи с помощью тестера конденсаторов, но вы получите более надежный результат, если сможете его отпаять. (Некоторые измерительные приборы имеют диапазон емкости.)
  • Включите блок питания, предварительно убедившись, что никто не может коснуться оголенных проводов со стороны питания трансформатора.Выполните следующие тесты:
    • С помощью измерительного прибора в диапазоне переменного напряжения проверьте напряжение на вторичной обмотке трансформатора (или на входе мостового выпрямителя). Оно должно быть больше (до двух раз) номинального выходного напряжения источника питания. В противном случае трансформатор может быть неисправен или имеет нарушенное соединение.
    • С помощью измерительного прибора в диапазоне постоянного напряжения проверьте напряжение на выходе мостового выпрямителя или на накопительном конденсаторе. Это должно быть около 1.в 4 раза больше переменного напряжения на вторичной обмотке трансформатора. В противном случае мостовой выпрямитель может быть неисправен.
    • С помощью измерительного прибора в диапазоне постоянного напряжения проверьте выход линейного регулятора напряжения. Это должно быть номинальное выходное напряжение источника питания. Если нет, линейный регулятор, вероятно, неисправен.

Импульсные источники питания

Операция

В импульсном источнике питания первичная сеть переменного тока выпрямляется с помощью мостового выпрямителя, а затем сглаживается с помощью накопительного конденсатора, обеспечивая постоянное напряжение около 300 В (пиковое напряжение сети переменного тока).Это используется для управления генератором, который превращает ток обратно в переменный или очень часто просто включает и выключает его, обычно с частотой 50 кГц — 1 МГц. Затем он питает первичную обмотку трансформатора, что служит двойной цели: снижению напряжения и обеспечению изоляции от сети. Когда трансформатор приводится в действие с помощью двухпозиционного постоянного тока, а не переменного тока, он обеспечивает в основном однонаправленный выходной сигнал включения / выключения на своей вторичной обмотке. В этом случае мостовой выпрямитель не требуется, и вместо этого в качестве выпрямителя можно использовать один диод, в основном только для предотвращения обратного тока через трансформатор от накопительного конденсатора во время полупериодов выключения.

Усилитель ошибки сравнивает выходное напряжение с опорным напряжением и подает напряжение, пропорциональное разнице, обратно в генератор через оптоизолятор. Таким образом, если выходное напряжение слишком велико, это заставляет генератор производить более короткие импульсы или импульсы с более низкой частотой, или, возможно, даже на мгновение отключает генератор, и наоборот, если выходное напряжение слишком низкое. Оптоизолятор состоит из светодиода и фоточувствительного транзистора в одном корпусе, электрически изолированных друг от друга.Вместе с трансформатором это позволяет полностью изолировать выход от сети.

На практике часто встречаются небольшие вариации на тему. Усилитель ошибки может не существовать как таковой; часто схема использует тот факт, что светодиод (как в оптоизоляторе) вообще не работает, пока вы не приложите определенное минимальное напряжение, и поэтому это напряжение эффективно используется в качестве опорного напряжения.

Генератор обычно представляет собой интегральную схему, но очень часто он управляет отдельным силовым транзистором, который фактически включает и выключает ток, подаваемый на трансформатор.

Часто между входом сети и мостовым выпрямителем имеется фильтр, состоящий из конденсатора и/или катушки индуктивности. Это предотвращает утечку высоких частот генератора в сеть и создание помех в другом оборудовании.

Ноутбуки всегда поставляются с отдельным импульсным блоком питания и зарядным устройством, работающим, как указано выше, и обеспечивающим напряжение 15–20 В. Внутри самого ноутбука это будет управлять несколькими дополнительными импульсными источниками питания для создания нескольких напряжений, необходимых внутри.Они работают примерно так же, за исключением того, что мостовой выпрямитель и накопительный конденсатор не нужны, поскольку они питаются постоянным током от зарядного устройства. Кроме того, нет необходимости в изоляции, поскольку эту функцию уже выполняет зарядное устройство, поэтому вместо трансформатора используется простая катушка индуктивности.

Лампы с низким энергопотреблением часто содержат импульсный источник питания, который опять же не требует изоляции и поэтому может не содержать трансформатора.

Идентификация компонентов

Импульсный источник питания — вверху Импульсный источник питания — снизу

На фотографиях видна верхняя и нижняя часть импульсного блока питания из настенного куба.

Внизу хорошо видны мостовой выпрямитель, интегральная схема генератора и оптоизолятор. Последний охватывает очень четкое разделение на печатной плате между частями высокого и низкого напряжения. Любой импульсный источник питания, с которым вы сталкиваетесь без этого разделения (например, некоторые дешевые дальневосточные зарядные устройства), потенциально смертелен и должен быть утилизирован. (Этот источник питания имеет выбираемое выходное напряжение, желтая часть которого является селектором напряжения.)

Вверху хорошо видны накопительный конденсатор и трансформатор, который, как и оптоизолятор, перекрывает разделитель высокого/низкого напряжения.Переключающий транзистор, управляемый генератором, выполняет тяжелую работу по включению и выключению тока. Также имеется входной сетевой фильтр.

Диагностика

Диагностика импульсного блока питания может быть ограничена визуальным осмотром. Кроме того, он намного сложнее, чем линейный, из-за большей сложности. Кроме того, преобладание компонентов для поверхностного монтажа значительно усложняет ремонт.

Ноутбуки и некоторые другие настенные блоки питания или отдельно стоящие блоки питания имеют герметичные корпуса и обычно не предназначены для вскрытия.Если вы взломаете корпус, маловероятно, что вы сможете повторно запечатать его в соответствии со стандартом, который прошел бы испытание на электрическую безопасность. Если бы он открылся во время использования, вполне вероятно, что очень опасных металлических частей, находящихся под напряжением, были бы обнажены.

Обратите внимание, что обычно было бы очень опасно пытаться найти неисправность регулятора режима переключения, проверяя напряжения при его включении, поскольку обычно невозможно открыть сторону низкого напряжения, не открывая также сторону высокого напряжения, которая непосредственно подключен к электросети.В любом случае неисправности более вероятны в высоковольтных цепях, которые зачастую более сложны.

Перед проведением диагностики отключите питание. Учтите также, что даже в этом случае накопительные конденсаторы на стороне сети могут сохранять опасный заряд в течение длительного времени, что потенциально может привести к смертельному поражению электрическим током.

На стороне высокого напряжения может быть несколько накопительных конденсаторов — вы должны убедиться, что они все разряжены. Иногда большая часть заряда в конденсаторах уходит через подключенные к ним схемы или в результате утечки, но вы не хотите обнаружить, что он не разрядился, получив удар , поэтому начните с предположения, что они не разряжены. т разряжен.

Прежде чем продолжить, убедитесь, что вы знаете, как безопасно разрядить конденсаторы.

Теперь вы можете безопасно выполнить визуальную проверку на наличие признаков перегрева, протекающих или вздутых электролитических конденсаторов.

Проверьте целостность цепи от вилки до мостового выпрямителя. Это может быть связано с предохранителем в вилке, возможно, с другим предохранителем на печатной плате и часто с сетевым входным фильтром.

Проверьте каждый из 4 диодов мостового выпрямителя.Если есть возможность, проверьте накопительный конденсатор.

Кроме того, тестирование становится все труднее. Генератор часто представляет собой интегральную схему, которую трудно протестировать, но иногда он состоит из одного или двух транзисторов, которые можно выпаять и протестировать. Проверьте маркировку на любых транзисторах и погуглите их. Если они вышли из строя, есть хороший шанс, что вы сможете найти замену.

Общие сведения об источниках питания с выходным напряжением постоянного тока и их использовании в разработке электроники

Обновлено на 2022 год.

Ключевые выводы

  • Узнайте о типах источников питания постоянного тока.

  • Получите более полное представление о применении источников питания с выходным напряжением постоянного тока.

  • Узнайте о преимуществах и недостатках различных типов источников питания постоянного тока.

 

Источник питания 24 В постоянного тока на плате управления.

По мере того, как наши устройства постоянно развиваются, растут и наши потребности в более эффективных средствах их питания.С тех пор, как Алессандро Вольта изобрел батарею, мы постоянно занимаемся сохранением, использованием и эффективным производством энергии.

Учитывая, что портативность находится в верхней части списка характеристик почти каждого устройства, понятно, почему мы находим постоянное напряжение во многих приложениях. Практически все электронные устройства и продукты используют постоянный ток (DC), что делает источники питания с выходным напряжением постоянного тока наиболее широко используемыми. Некоторые из различных схем, которые зависят от постоянного тока, включают преобразователи переменного тока в постоянный, преобразователи постоянного тока в постоянный, настенные бородавки и, конечно же, источники питания постоянного тока.

Что такое VDC и почему это важно?

В постоянного тока относится к вольтам постоянного тока и может поступать либо от батареи, либо от источника питания, который преобразует переменный ток (переменный ток) в постоянный. Как следует из названия, постоянный ток постоянно течет в одном направлении, и мы обычно подаем его по проводникам (проводам). Наиболее очевидным преимуществом постоянного тока является его стабильность.

Эта характеристика идеальна для многих приложений, которые в противном случае не могли бы достичь функциональности без стабильности постоянного тока.Таким образом, многие устройства, такие как, например, ПК, не могут правильно работать, напрямую используя переменный ток.

Хотя в электросетях большинства стран на Земле используется переменный ток, в бытовых электронных устройствах он не используется — по крайней мере, напрямую. Это основной пример того, почему источники питания с выходным напряжением постоянного тока жизненно важны.

Источник питания с выходом постоянного тока

Как правило, источник питания с выходным напряжением постоянного тока представляет собой простой преобразователь переменного тока в постоянный с напряжением питания 110 или 220 В переменного тока, который преобразует его в напряжение 3 В, 5 В, 9 В, 12 В. или 24 В постоянного тока.В целом, эти источники питания постоянного тока доступны в различных конфигурациях, размерах и выходных мощностях.

Я уверен, вы знаете, что постоянный ток течет с постоянной скоростью и в непрерывном направлении. Этот тип выходного источника питания необходим для устройств, которые не могут нормально работать при переменном напряжении переменного тока. Одним из лучших примеров этого являются материнские платы настольных компьютеров и ноутбуков, а также других чувствительных электронных устройств.

Несмотря на то, что типичный настольный источник питания постоянного тока с выходным напряжением обеспечивает 3.3, 5 и 12 В постоянного тока для удовлетворения различных требований системы ПК, не все источники питания с выходным напряжением постоянного тока эквивалентны. Имея это в виду, при проектировании печатной платы необходимо тщательно учитывать требования к питанию.

Типы источников питания постоянного тока

Существует два основных типа источников питания постоянного тока: линейные и импульсные. Хотя они оба обеспечивают выходную мощность В постоянного тока, они используют разные методологии в этом процессе. С точки зрения приложений, каждый из них имеет свои преимущества и недостатки.

Функционально линейный источник питания проводит ток, тогда как импульсный источник питания преобразует постоянный ток в сигнал переключения. В импульсном источнике питания постоянного тока выпрямитель создает выходное напряжение постоянного тока. Что касается размера, линейный источник питания постоянного тока обычно больше и тяжелее. Различия в размерах часто определяют, какой из них лучше всего подходит для вашего конкретного дизайна.

Существуют также различия в том, как каждый тип справляется с электромагнитными помехами, регулированием мощности, а также регулированием мощности. В области электроники вы столкнетесь с некоторыми конструкциями, в которых используются линейные источники питания постоянного тока, однако в большинстве по-прежнему используются импульсные типы.

Импульсный источник питания

Импульсный источник питания (SMPS) используется в широком диапазоне приложений благодаря его эффективности и эффективности в качестве источника питания. Преимущества SMPS включают в себя:

Понятно, почему они наиболее широко используются, учитывая постоянное уменьшение размеров электронных устройств и растущий спрос на портативность. В целом, SMPS представляет собой устройство, в котором используются силовые полупроводники для преобразования и регулирования энергии путем непрерывного включения и выключения с высокой скоростью.

Регулирование в SMPS осуществляется с помощью импульсного регулятора. Кроме того, элемент последовательного включения включает и выключает подачу тока на сглаживающий конденсатор. В свою очередь, напряжение на конденсаторе определяет время включения последовательного элемента. Наконец, он поддерживает необходимый уровень напряжения для приложения за счет непрерывного включения конденсатора.

Типы импульсных источников питания:

Линейный источник питания постоянного тока

Характерно, что линейный источник питания лучше подходит для приложений с низким уровнем шума, поскольку он не подвержен высокочастотному переключению SMPS.Они используются в приложениях, требующих отличного регулирования, низкой пульсации, низкого электромагнитного излучения и превосходной переходной характеристики. С точки зрения функциональности, линейный источник питания будет только понижать свое входное напряжение, чтобы обеспечить более низкое выходное напряжение.

По своей конструкции линейный источник питания использует большой трансформатор для понижения напряжения от источника переменного тока до гораздо более низкого напряжения переменного тока, прежде чем использовать серию выпрямительных цепей и фильтров для обеспечения очень чистого постоянного напряжения. Однако имейте в виду, что компромиссы или недостатки линейного источника питания по сравнению сSMPS включает:

  • Больший размер

  • Увеличенный вес

  • Снижение эффективности y

Как правило, линейные источники питания используются в медицинском оборудовании, коммуникационном оборудовании, малошумящих усилителях, датчиках и аналого-цифровых преобразователях.

Общие преимущества и недостатки типов блоков питания

Импульсный блок питания может быть на 80% меньше по размеру и весить значительно меньше, чем линейный блок питания.Компромисс заключается в том, что SMPS производят высокочастотный шум, который может мешать работе чувствительных электронных устройств. Однако SMPS может выдерживать небольшие потери мощности переменного тока в течение 10–20 мс без перерывов в его выходе.

Поскольку в линейном источнике питания для регулирования выходного напряжения используются более крупные полупроводниковые устройства, он выделяет больше тепла и поэтому менее эффективен. Это соответствует примерно 60% эффективности его выходного напряжения. С точки зрения эффективности для SMPS, он обычно составляет 80% или выше для его выходного напряжения.

Что касается переходного времени отклика, линейный источник питания до 100 раз быстрее, чем SMPS, что может быть очень важным в определенных приложениях.

Поскольку компании активно ищут способы снижения затрат, SMPS являются предпочтительным источником питания благодаря их экономичности, меньшему размеру и более высокой эффективности. Кроме того, сегодняшние растущие требования к портативности и миниатюризации приводят только к увеличению использования SMPS. Тип источника питания постоянного тока, который вы выберете, в конечном итоге зависит от ваших конкретных требований к конструкции.Линейный источник питания лучше подходит для чувствительных аналоговых схем, а импульсный источник питания лучше всего подходит для небольшого портативного оборудования.

Выходные блоки питания постоянного тока присутствуют во многих различных электронных устройствах.

Управление напряжением постоянного тока и мощностью постоянного тока в конструкции блока питания постоянного тока требует правильного мышления и опыта. Падение напряжения постоянного тока, протекание тока, источники питания переменного тока постоянного тока и переменный ток — все это дополнительные элементы опыта, которые могут помочь при проектировании источников питания постоянного тока или напряжения постоянного тока.В конце концов, конструкция электронных устройств требует электроэнергии и направлена ​​на то, чтобы избежать любого ненужного поражения электрическим током, которое может нарушить цепь постоянного тока. Будь то регулируемый источник питания или более высокое напряжение, убедитесь, что вы последовательно понимаете принципы применения постоянного напряжения, входного напряжения и тока для сопротивления, электрической энергии, конденсаторов, инверторов, преобразователей постоянного тока и адаптеров переменного тока.

Независимо от того, какой источник питания вы выберете для своего проекта, наличие правильного набора программного обеспечения для проектирования и анализа — единственный способ гарантировать успешное внедрение.OrCAD PCB Designer имеет полный набор функций проектирования и анализа, чтобы ваша плата была сделана правильно с первого раза.

Если вы хотите узнать больше о том, какое решение у Cadence есть для вас, обратитесь к нам и нашей команде экспертов. Вы также можете посетить наш канал YouTube и посмотреть видеоролики о проектировании и компоновке печатных плат, а также ознакомиться с новинками нашего набора инструментов для проектирования и анализа.

 

Обзор конструкции с двумя блоками питания | Альтиум | Итиум Конструктор

Марк Харрис

|&nbsp Создано: 12 июля 2021 г.

Двойные источники питания — это схемы, которые генерируют два разных выходных напряжения от одного источника входного сигнала.Возможны многочисленные типы и конфигурации. Наиболее распространенная конфигурация обеспечивает два разных выхода положительного постоянного напряжения или два выхода постоянного напряжения одинаковой величины и противоположной полярности.

Для цепей, в которых цифровое управление сочетается с функцией высокой мощности, например, в системах промышленного управления, обычно требуется наличие двух разных выходов положительного постоянного напряжения. Во-первых, регулируемый и малошумящий источник питания 5 В обеспечивает питание для цифровых элементов управления, таких как микросхемы микроконтроллера и процессоры цифровых сигналов.Во-вторых, более высокое выходное напряжение затем используется для функций переключения и управления двигателем, где более низкое напряжение питания может потребовать слишком большого тока. К таким элементам могут предъявляться менее строгие требования по шуму; действительно, они могут генерировать шум, который необходимо изолировать от схемы цифрового управления.

Другим типичным применением двойного источника питания являются схемы обработки и усиления аналоговых сигналов, такие как аудиооборудование. Наличие положительных и отрицательных выходных напряжений равной величины требуется для схем, построенных на операционных усилителях, или для обработки и преобразования аналоговых сигналов с использованием аналого-цифровых преобразователей, где необходимо сохранить характеристики формы сигнала.Часто схемы с очень низким энергопотреблением могут использовать один источник питания, подключенный к цепи резистивного делителя, которая создает виртуальную землю. Это простое и недорогое решение эффективно, пока потери мощности и падение напряжения на резисторах являются приемлемыми. Для более высокой мощности или лучшей эффективности необходима двойная схема питания.

Трансформаторы с ответвлениями

Самый простой способ создания двойных выходных напряжений — использование трансформатора с двумя ответвлениями на выходной обмотке.Например, трансформатор с отводом от середины будет производить два одинаковых выходных напряжения. Сделанные на заказ трансформаторы могут иметь любое отношение напряжения в зависимости от количества обмоток в каждой части выходной стороны трансформатора.

Трансформатор может быть подключен непосредственно к источнику переменного тока, например, к сети, или к источнику постоянного тока как часть цепи импульсного источника питания. Например, один выпрямитель на двух выходах трансформатора с третьим выходом в качестве опорного заземления будет генерировать два нерегулируемых выхода постоянного тока.Затем регулирование и фильтрацию можно применять отдельно к каждому из двух выходов по мере необходимости.

В случае одинакового положительного и отрицательного выходного напряжения эти схемы после выпрямления, скорее всего, будут практически идентичными. Единственная разница заключается в том, используются ли стабилизаторы на интегральных схемах. Один будет регулировать положительное напряжение, а другой – отрицательное, для чего потребуются разные модели из одного семейства продуктов.

В случае двух положительных напряжений с разными приложениями, цепи после выпрямления для каждого напряжения могут быть оптимизированы для цепей, управляемых каждым источником.Кроме того, регуляторы и выходные фильтры могут быть настроены по мере необходимости, чтобы соответствовать целям проектирования и ограничениям для всего устройства.

Однолинейные трансформаторы

Альтернативным вариантом получения двух положительных напряжений для различных приложений является использование трансформатора с одной выходной обмоткой для получения более высокого напряжения с традиционной схемой выпрямителя, фильтра и регулятора. Затем второе, более низкое напряжение может быть сгенерировано с помощью второго регулятора для получения более низкого выходного напряжения.Этот подход упрощает трансформатор, но с тем компромиссом, что нижняя шина питания будет более подвержена сбоям или помехам из-за нагрузок на шину более высокого напряжения.

Интегрированные решения

Для приложений, где двойное питание требуется только для маломощных цепей, а пространство на плате ограничено, однокристальные преобразователи напряжения могут стать простым решением. Эти микросхемы будут потреблять напряжение питания постоянного тока и генерировать эквивалентные положительные и отрицательные выходные напряжения.

Например, микросхема Intersil ICL7660A представляет собой монолитную КМОП-схему питания, которая может принимать входное напряжение в диапазоне от +1,5 В до +12 В и генерировать выходные напряжения от ±1,5 В до ±12 В с энергоэффективностью 95%. Эта функция может быть реализована с помощью 8-контактного чипа и двух внешних конденсаторов, один из которых действует как зарядный насос, а второй — как резервуар заряда.

Советы по дизайну

При проектировании схем и компоновки плат для сдвоенных источников питания должны использоваться те же принципы и правила, что и для эквивалентного одиночного источника питания.Дополнительными факторами, которые следует учитывать, являются взаимодействия между двумя источниками.

Шум, генерируемый одной схемой, может быть связан с другой, особенно если дорожки от двух источников питания проложены на плате рядом друг с другом. Если это особая проблема, разделение дорожек и их пересечение под углом девяносто градусов могут свести к минимуму эффекты перекрестной связи.

Соображения по управлению тепловым режимом могут быть затронуты, если схема подачи создает дополнительный локальный нагрев, особенно в компонентах двух источников питания, расположенных близко друг к другу.

Резюме

Существует целый ряд методов, доступных для разработчиков, которым необходимы двойные источники питания для схемы. Наиболее подходящим будет диктоваться нагрузками, которыми управляют источники питания, в отношении потребностей в токе и устойчивости к падению напряжения, эффектам пульсации и шуму. Кроме того, общие компромиссы между производительностью, стоимостью и пространством определяют оптимальное решение — от простого резисторного делителя до зеркальных импульсных схем.

Есть еще вопросы? Позвоните эксперту Altium и узнайте, как мы можем помочь вам в разработке вашей следующей печатной платы.Вы можете скачать бесплатную пробную версию Altium Designer здесь.
 

Резервный источник питания на разных фазах

Простой ответ — да. Вы можете подключить любой сервер с несколькими блоками питания, блейд-сервер или коммутатор шасси с отдельным входным кабелем для каждого блока питания к любому однофазному источнику питания 200–240 В, который вам нравится. Не имеет значения, поступает ли питание от одного 3-фазного ИБП или источника питания от сети, или питание поступает от полностью несинфазных источников питания, таких как два или более генератора несинхронизированного газа (например!).

Сторона входа переменного тока источника питания всегда изолирована от стороны выхода постоянного тока. В шасси с несколькими блоками питания выход объединяется в один источник постоянного тока. Изоляция входа гарантирует, что источники входного переменного тока, полученные от одной и той же фазы, разных фаз или полностью несовместимых по фазе источников питания, не будут влиять друг на друга. Я нашел нормальную статью на эту тему…

Ваш ИБП, скорее всего, настроен на работу от 3-фазного источника питания 415 В. Должно быть 5 проводов L1, L2, L3, Ноль, Земля.Напряжение между L1-N, L2-N, L3-N представляет ваши 3 однофазные линии 240 В. Комментарий о 400+ вольт, который вы получили, вероятно, ссылается на неправильное подключение приложения или какое-то предположение об использовании неизолированных источников питания или что-то в этом роде. У вас, несомненно, есть какой-то тип проводки или схема PDU, которая подает однофазное питание на ваше существующее оборудование — необходимо проверить уровни нагрузки в каждой точке отключения и общую нагрузку на ИБП, чтобы убедиться, что вы ничего не перегружаете. во время нормальной работы и узнайте свои точные шансы на продолжение работы, если одна из трех фаз будет потеряна, а нагрузка на сервер переключится на оставшуюся активную фазу.

Существует некоторый уровень баланса, который необходимо поддерживать в трехэтапном приложении, и добавление основного оборудования к существующей установке требует определенного анализа, чтобы убедиться, что ничто не перегружено, и что полученный уровень защиты соответствует вашим конкретным целям.

Ничто из этого не должно быть оставлено на волю случая! Не уверен, что у вас есть какие-нибудь большие пушки, чтобы позвонить…  (доступен ли Док Нисон?)

Был ли этот пост полезен? палец вверх thumb_down

Базовое руководство по устранению неполадок источника питания


Рис.1

, автор Lewis Loflin

Многие устройства, в частности полупроводниковая электроника, должны использовать постоянный или постоянный ток. Диод — это полупроводниковый прибор, проводящий ток только в одном направлении. Когда анод (A) положительный, а катод (K) отрицательный, ток от положительного к отрицательному будет течь через диод, через нагрузку и обратно к источнику питания.

Таким образом, ток будет течь только положительного полупериода (от 0 до 180 градусов), а диод будет отключаться во время отрицательного полупериода от 180 градусов до 360 градусов.Период синусоиды от 0 градусов до 360 градусов равен 1/F. В случае 60 Гц это 1/60 = 16,7 мс.

Видео по теме:

Базовые блоки питания для электронных устройств, часть 1
Базовые блоки питания для электронных устройств, часть 2
Создание низковольтного источника питания постоянного тока, часть 3

Лаборатория питания переменного тока по серийным схемам, часть 1
Лаборатория питания переменного тока по серийным схемам, часть 2

Что такое сила? Напряжение (в вольтах) — это «толчок», а ток (в амперах) — это то, что толкается.(Электрические заряды) Мощность – это напряжение, умноженное на ток. Мощность измеряется в ваттах. Таким образом, один ампер на один вольт равен одному ватту. (Я не буду вдаваться здесь во все законы Ома. См. ваш текст.) Мы должны иметь вместе напряжение и ток, чтобы получить питание, поэтому разомкнутый переключатель, оборванный провод или отключающий диод не обеспечивают питание.

В приведенном выше случае мы получаем очень плохую передачу мощности с выключенным диодом во время отрицательного полупериода и положительным полупериодом, постоянно меняющимся между нулем вольт и пиком. Обратите внимание, что Vmax является пиковым.


Рисунок 2

Допустим, напряжение переменного тока составляет 12,6 В (среднеквадратичное значение). Чтобы получить пиковое значение, мы умножаем 12,6 на 1,414, что равно примерно 17,8 вольт. Но среднее (или измеренное) напряжение постоянного тока в пиковое время 0,3185 равно примерно 5,67 вольт. Это то, что называется пульсирующим DC . Чистый постоянный ток, например от автомобильного аккумулятора на 12 вольт, не имеет никаких «пульсаций» и будет настоящим 12 вольтом.

Подсоедините вольтметр постоянного тока к нагрузке выше на рис. 1, он покажет около 5,66 вольт. Переключите счетчик на переменный ток, он все равно будет считывать напряжение некоторого значения.Это нормально, поскольку человек считывает «пульсации» на нефильтрованном необработанном постоянном токе. Подключите тот же вольтметр переменного тока к чистому источнику постоянного тока, например к автомобильному аккумулятору, и вы увидите нулевое напряжение переменного тока.

На рисунке 2 мы подключили конденсатор к нагрузке. Конденсатор заряжается в течение положительного полупериода, затем разряжается через нагрузку в течение отрицательного полупериода, когда у нас нет выхода. Величина пульсаций зависит от сопротивления нагрузки и емкости конденсатора.

Конденсатор большего размера создает меньше пульсаций или нагрузка с более высоким сопротивлением (потребление меньшего тока, следовательно, меньше времени для разрядки конденсатора) уменьшит уровень пульсаций, поскольку у конденсатора меньше времени для разрядки.Без нагрузки, только конденсатор и выпрямитель, конденсатор будет заряжаться до пика.

Предостережение. При построении этих цепей соблюдайте полярность конденсатора и полярность диода. Номинальное напряжение конденсаторов должно превышать ожидаемое пиковое напряжение на 50 %. Также обратите внимание на номинальные токи трансформаторов и диодов.


Рисунок 3

Двухполупериодное выпрямление

Двухполупериодное выпрямление преобразует обе полярности входного сигнала в постоянный ток (постоянный ток) и является более эффективным.Однако в цепи с трансформатором с отводом от середины требуется четыре диода вместо одного, необходимого для однополупериодного выпрямления. Это связано с тем, что для каждой выходной полярности требуется по два выпрямителя. Четыре выпрямителя, устроенные таким образом, называются диодным мостом или мостовым выпрямителем.

Обратите внимание, что в этом примере стрелки показывают обычный ток, а не поток электронов, который я использую со своими учениками. Это вызывает бесконечную путаницу у студентов, поскольку военные и т. д. используют поток электронов в своих учебных материалах, в то время как классы полупроводников используют обычный ток.Просто помните об этом, следуя этому материалу. Электронный поток идет от отрицательного к положительному, обычный (или зарядовый) поток идет от положительного к отрицательному.

На рисунке 3 D1 и D2 проводят ток в течение положительного полупериода, а D3 и D4 проводят ток в течение отрицательного полупериода. Мощность, подаваемая здесь, в два раза больше, чем у однополупериодного выпрямления, потому что мы используем оба полупериода. Снова используя 12 вольт переменного тока, мы имеем 12,6 X 1,414 или пиковое значение 17 вольт. (17,8 вольта) Но теперь, чтобы получить среднее значение, мы умножаем его на пиковое (17,8 вольт).8 вольт) на 0,637, что равно 10,83 вольта, что вдвое больше, чем у полуволны.

Кроме того, мы можем использовать фильтрующий конденсатор меньшего размера для очистки от пульсаций, чем мы использовали с однополупериодным выпрямлением. Мы также удвоили частоту с 60 до 120 Гц. Следует отметить, что при построении этой схемы напряжение на счетчике будет ниже примерно на один вольт. Это связано с падением на диодах 0,6 вольт, калибровкой измерителя из-за изменения частоты (от 60 Гц до 120 Гц), ошибками расчетов.


Рис. 4 типовые мостовые выпрямители.

Рисунок 5

На рисунке 5 выше показан другой метод получения двухполупериодного выпрямления. В этом случае мы используем трансформатор с отводом от средней точки и два диода. При использовании центрального отвода (C) в качестве общего напряжения A и B сдвинуты по фазе на 180 градусов. Когда A положителен, D1 будет смещен в прямом направлении и будет проводящим, в то время как B будет отрицательным, что приведет к обратному смещению D2, в то время как он непроводящий. В отрицательный полупериод по отношению к A, когда D1 не проводит, D2 будет проводить.

Следует отметить, что выходное напряжение будет снижено вдвое. Если мы используем трансформатор на 25,2 вольта, три ампера, выходное напряжение будет 12,6 вольт. Есть некоторые разногласия по выходному току. Мы имеем дело со среднеквадратичными усилителями и должны учитывать импеданс трансформатора. (Z) В течение каждого полупериода в этой конфигурации ток протекает через половину всех обмоток. В зависимости от сопротивления провода, Z и т. д. ток может превышать номинальный ток в 1,2–1,8 раза. Я бы призвал к осторожности в отношении этих утверждений и не стал бы превышать 1.4. Все предыдущие правила для пикового значения, выходного напряжения и т. д. остаются в силе.

Сопутствующий материал: Базовые силовые трансформаторы.

0 comments on “Комбинированные блоки питания с использованием выпрямленных напряжений: Блок питания комбинированный типа «БПК-02» от ООО «Релематика»

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.